УЛУЧШЕННАЯ ТУРБИНА И ЛОПАТКА ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОРНЯ ЛОПАТКИ ОТ ГОРЯЧИХ ГАЗОВ ИЗ КАНАЛА ПРОХОЖДЕНИЯ ПОТОКА Российский патент 2023 года по МПК F01D11/00 

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее описание относится к газовой турбине, выполненной с возможностью защиты обода на колесах роторных узлов от проникновения горячих газов во внутренние пространства колес во время эксплуатации.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Как хорошо известно, газовая турбина представляет собой установку для преобразования энергии, которая обычно содержит, помимо прочего, компрессор, который всасывает и компримирует газ, камеру сгорания (или горелку), в которую добавляют топливо для нагрева сжатого воздуха, турбину высокого давления, содержащую множество роторных узлов, которая извлекает энергию из потока горячего газа и приводит в действие компрессор и турбину низкого давления, также содержащую множество роторных узлов, механически соединенных с нагрузкой.

[0003] В частности, в конструкции турбин низкого давления обычно принимаются меры предосторожности для уменьшения проникновения газа из потока горячего газа, что может оказывать неблагоприятное воздействие на компоненты, не рассчитанные на контакт с горячим газом, такие как колеса и разделители. Явление проникновения газа из потока горячего газа может возникать в случае, когда двигатель работает при неполной нагрузке, и/или когда части двигателя были изготовлены не в полном соответствии с конструктивными требованиями, и/или когда некоторые части (например, уплотнения, продувочные трубы) были повреждены или изношены во время работы.

[0004] Более конкретно, типичная турбина низкого давления содержит, как указано выше, множество элементов ротора, причем каждый из них имеет колесо ротора с ободом, к которому присоединено множество лопаток.

[0005] Каждая лопатка содержит охватываемую часть соединения типа «ласточкин хвост» или корень лопатки, выполненный с возможностью посадки в одну соответствующую канавку, предусмотренную на ободе колеса ротора. Колеса обычно изготавливают из менее благородного материала, чем лопатки.

[0006] Между двумя смежными, обращенными друг к другу колесами ротора внутреннее пространство колеса определяется как пространство между двумя колесами ротора двух элементов ротора.

[0007] Как правило, явление проникновения газа из потока горячего газа возникает, когда часть горячего газа протекает во внутреннее пространство колеса, в результате чего колесные ободы начинают работать при температурах, близких к предельным температурам материала или превышающих их, и, поскольку они изготовлены из неблагородного материала, при таких условиях возможно повреждение и сокращение срока службы колес. Это означает, что это явление может стать причиной поломки соединения типа «ласточкин хвост» на колесе (например, сильной деформации) и последующего высвобождения лопаток.

[0008] В дополнение к указанному выше внутренние пространства колес обычно охлаждают. Для этого газовые турбины оснащают трубопроводной системой для обеспечения продувочным воздухом, поступающим из компрессора в турбину низкого давления. В частности, продувочный воздух вводят во внутренние пространства колес турбин низкого давления. Это частично снижает общую температуру внутренних пространств колес.

[0009] Проникновение горячего газа обычно предотвращается, когда количество продувочного воздуха совпадает с количеством воздуха, закачиваемого колесами, или превышает его. При меньшем количестве помповый эффект будет компенсировать то, что не обеспечивает продувочная система: горячая газовоздушная смесь будет забираться на значительном расстоянии от колеса и выдаваться около колеса (в режиме рециркуляции). Рециркуляция может происходить во время работы двигателя с низкой мощностью, а впоследствии компрессор подает меньшее количество продувочного воздуха в турбину низкого давления, и при этом турбина низкого давления может продолжать работать на максимальных оборотах.

[0010] Чтобы снизить риск проникновения газа из потока горячего газа, проходящего через газовую турбину низкого давления во внутренние пространства колес, в данной области техники имеется ряд решений.

[0011] В частности, между колесами могут быть добавлены разделители, причем разделители могут иметь ободы, которые в осевом направлении закрывают пространство, не закрываемое колесами, при этом эти ободы разделителей могут также проходить в радиальном направлении до того же наружного диаметра колес так, чтобы свести к минимуму часть колесного обода, расположенную над полостью внутреннего пространства колеса. Несмотря на то что разделители образуют физический барьер от проникновения горячего газа, они обычно не контактируют с ободами смежных колес, и, следовательно, горячий газ может протекать через зазоры и достигать внутренних пространств колес. Разделители могут защищать смежные колеса, даже когда колеса имеют другой наружный диаметр, если обод разделителя имеет коническую форму.

[0012] Соответственно, в данной технологии есть потребность в улучшенной турбине и лопатке, выполненных с возможностью снижения любого возможного проникновения газа из потока горячего газа.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Улучшения упомянутых выше разделителей заключаются в предусмотренном уплотнении вблизи канала для потока газа (NFPS), выполненном с возможностью обеспечения герметизации внутреннего пространства колеса вблизи канала для горячего газа. NFPS заменили более традиционные разделители для обеспечения лучшей защиты колесных ободов от проникновения горячего газа, которое может быть направлено не только внутрь полостей колеса, но и через лабиринтное уплотнение. С конструкционной точки зрения уплотнения NFPS представляют собой сегмент (т. е. элементы рычага), а не кольцо (как разделители), и, следовательно, они допускают утечки между смежными элементами ротора. Кроме того, требуется система с множеством соединений, из-за которой неизбежно возрастает сложность решения, поскольку потребуется обеспечить зацепление с внутренними опорными колесами ротора. Компоненты NFPS действительно меньше по сравнению с традиционными разделителями и, следовательно, могут быть изготовлены из более благородного материала.

[0014] Однако в последнее время, чтобы повысить мощность и эффективность газовых турбин, повышают температуру потока горячего газа. Для этого уменьшают поток продувочного воздуха из компрессора, в результате чего возрастает риск проникновения газа из потока горячего газа.

[0015] Кроме того, когда колеса турбин низкого давления вращаются с более низкой частотой вращения, давление изменяется пропорционально снижению давления, поскольку поток горячего газа расширяется с меньшим коэффициентом при движении с более низкой скоростью по пути от одной ступени к другой или от одного роторного узла к другому. В то же время, как указано выше, когда колесо турбины низкого давления вращается с более низкой частотой вращения, помповый эффект снижается.

[0016] Наконец, температуры внутренних пространств колес обычно контролируют с помощью соответствующих термопар. Однако из-за более компактной схемы расположения турбин установка термопар усложняется, в результате чего снижается надежность термопар. Кроме того, установка термопары дополнительно усложняется, когда между двумя роторными узлами расположены разделители или любой другой механический барьер. В результате количество установленных термопар, как правило, уменьшается, из-за чего меньше контролируется риск повышения температуры колесных ободов и их возможное повреждение.

[0017] Соответственно, в одном аспекте описанный в настоящем документе объект изобретения относится к турбине, содержащей множество элементов ротора, выполненных с возможностью вращения в результате расширения горячего газа сгорания, протекающего в канале для прохождения потока горячего газа. Между каждыми двумя обращенными друг к другу элементами ротора установлен разделитель. Функция разделителя состоит в предотвращении попадания проникшего внутрь потока газа из канала для прохождения потока горячего газа во внутреннее пространство колеса. Каждый элемент ротора также содержит дефлектор, расположенный рядом с соответствующим разделителем и выполненный с возможностью отклонения проникшего внутрь потока газа вдоль верхней поверхности разделителя.

[0018] В другом аспекте описанного в настоящем документе объекта изобретения дефлектор расположен на хвостовике каждой лопатки.

[0019] В другом аспекте описанного в настоящем документе объекта изобретения дефлектор расположен на ободе колеса ротора лопатки, и он может закрывать зазор между разделителем и колесом.

[0020] В другом аспекте, описанном в настоящем документе, дефлектор имеет верхнюю поверхность, выполненную с возможностью отклонения возможного проникшего газа из канала для прохождения потока горячего газа к верхней поверхности разделителя. Кроме того, дефлектор может иметь нижнюю поверхность, выполненную с возможностью направления продувочного воздуха, поступающего из внутреннего пространства колеса, через зазор между каждым разделителем и элементом ротора.

[0021] В другом аспекте в настоящем документе описана лопатка, содержащая хвостовик, корень лопатки, соединенный с хвостовиком, и перо для вращения элемента ротора, который содержит дефлектор, выполненный с возможностью отклонения проникшего внутрь потока газа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0022] Описанные варианты осуществления изобретения и многие сопутствующие ему преимущества можно более полно оценить и понять в ходе изучения следующего подробного описания, рассматриваемого в связи с прилагаемыми чертежами, причем:

на Фиг. 1 представлена схема газовой турбины;

на Фиг. 2 представлен вид лопатки в разобранном виде;

на Фиг. 3 представлено частичное сечение турбины малой мощности в соответствии с первым вариантом осуществления;

на Фиг. 4 представлено сечение секции турбины малой мощности в соответствии с первым вариантом осуществления, причем также показан поток продувочного воздуха в обычных условиях эксплуатации;

на Фиг. 5 представлено сечение турбины малой мощности, представленной на Фиг. 4, которая характеризуется низким проникновением газа;

на Фиг. 6 представлено сечение турбины малой мощности, показанной на Фиг. 4, которая характеризуется высоким проникновением газа; и

на Фиг. 7 представлено частичное сечение турбины малой мощности в соответствии со вторым вариантом осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0023] Были выявлены усовершенствования конструкции газовых турбин. Газовые турбины имеют множество компонентов, в том числе турбины низкого давления. Такие турбины низкого давления образованы из множества лопаток, исходящих от центральной ступицы, и наклонены под углом, обеспечивающим перемещение воздуха через двигатель. Некоторые участки газовой турбины очень горячие. Другие холоднее. Известная проблема заключается в том, что часть горячего газа, перемещаемого лопатками, протекает по направлению к центральной ступице, что приводит к поломкам и сокращению срока службы турбин.

[0024] Авторы изобретения обнаружили, что эту проблему можно облегчить и/или решить посредством установки нового элемента дефлектора так, чтобы он повторял форму хвостовика каждой лопатки и располагался между самой лопаткой и разделителем, расположенным между каждыми лопатками. Дефлектор имеет такую форму, чтобы отклонять любой возможный проникший газ из потока горячего газа к верхней поверхности разделителя. Таким образом, дефлектор защищает внутренние части турбины за счет предотвращения среднего увеличения температуры внутри нее.

[0025] На Фиг. 1 схематически показана газовая турбина, которая в целом обозначена ссылочным номером 1. Газовая турбина 1 включает в себя, помимо прочего: компрессор 11, который всасывает и компримирует газ, подаваемый в камеру сгорания или на горелку (не показаны на рисунке), в которую добавляют топливо для нагрева сжатого воздуха, турбину 12 высокого давления, содержащую множество роторных узлов, которая извлекает энергию из потока горячего газа и приводит в действие компрессор 11, вал 13, соединяющий компрессор 11 и турбину 12 высокого давления, и турбину 14 низкого давления, также содержащую множество роторных узлов, которая посредством дополнительного вала 15 приводит в действие, например, шестеренчатый редуктор, центробежный компрессор или любую другую нагрузку.

[0026] Кроме того, газовая турбина 1 включает в себя продувочную систему 16, которая обеспечивает подачу продувочного воздуха на турбину 14 низкого давления. Продувочная система по существу содержит воздухозаборник 161, соединенный соединительной трубкой 162 с охладителем 163, который в свою очередь соединен с продувочной трубой 164 с турбиной 14 низкого давления для охлаждения внутренних пространств колес (см. ниже) между роторными узлами. Это обеспечивает эффект и функцию частичного снижения общей температуры внутренних пространств колес.

[0027] Как также показано на Фиг. 2 и 3, турбина 14 низкого давления обычно содержит множество элементов ротора, в настоящем документе обозначенных ссылочным номером 2, вращающихся вокруг оси вращения R и соединенных с валом 15.

[0028] Более конкретно, каждый элемент 2 ротора содержит колесо 3 ротора, соединенное с валом 15 и имеющее обод 31, и множество охватывающих частей соединения «ласточкин хвост» или канавок 32, расположенных по окружности вокруг обода 31. В настоящем варианте осуществления каждая канавка 32 имеет форму елочного паза. Однако в некоторых вариантах осуществления канавки могут иметь другую форму.

[0029] Каждый элемент 2 ротора также содержит множество лопаток 4, причем каждая из них содержит, в свою очередь, охватываемую часть соединения «ласточкин хвост» или корень 41 лопатки выполненный с возможностью посадки в одну соответствующую канавку 32 колеса 31 ротора вдоль направления вставки. Таким образом, каждый корень 41 лопатки практически имеет такую же форму, как соответствующая канавка 32.

[0030] Корни 41 лопатки 4 выполняют только функцию прочного механического соединения лопатки 4 с поворотным колесом 3, и в частности с канавками 32 колеса 31 ротора.

[0031] Каждая лопатка 4 также содержит платформу или хвостовик 42, к которой присоединяется корень 41 лопатки, и перо 43, соединенное с хвостовиком 42. Перо 43 выполнено из благородного материала, поскольку перо 43 подвергается значительному тепловому и механическому воздействию. В верхней части пера 43 также имеется бандажная полка 44 пера для соединения каждой лопатки 4 с соседними лопатками, чтобы предотвратить изгибание лопаток 4 во время вращения турбины под воздействием поля изменяющихся давлений на перья 43.

[0032] Как указано, между двумя смежными и обращенными друг к другу колесами ротора внутреннее пространство 5 колеса определяется как пространство между двумя колесами 3 ротора двух элементов 2 ротора.

[0033] На Фиг. 3 также показан разделитель 6 статора для статора турбины 14 (не показан на рисунках), расположенный между двумя элементами 2 ротора и штуцером 6'.

[0034] Поток горячего газа проходит по каналу для прохождения потока горячего газа, обозначенному стрелкой F, который проходит через перья 43 лопаток 4.

[0035] Между двумя смежными лопатками 4 расположен разделитель 7, который выполняет функцию барьера, предотвращающего проникновение газа из канала F для прохождения потока горячего газа во внутреннее пространство 5 колеса, что может привести к повышению температуры на верхней стороне внутренних пространств 5 колес и, следовательно, температуры корней 41 лопаток 4. Как было указано выше, чрезмерное термическое напряжение на корнях 41 лопаток оказывает негативное воздействие на их работу. В данном варианте осуществления разделитель 7 имеет коническую форму. Однако в некоторых вариантах осуществления разделитель 7 может иметь цилиндрическую или другую форму, но он всегда обладает функцией установления границ и создания защиты для внутренних пространств 5 колес. Кроме того, на верхней поверхности 71 каждого разделителя 7, которая обращена к разделителю 6 статора, имеется лабиринтное уплотнение 72, контролирующее расход газа, протекающего между разделителем 7 и разделителем 6 статора.

[0036] На Фиг. 3 стрелкой P обозначен тракт продувочного воздуха, который поступает из продувочной системы 16. Продувочный воздух способствует снижению температуры во внутренних пространствах 5 колес, а также созданию за счет собственного давления барьера давления, защищающего от нагнетания газа из канала F для прохождения потока горячего газа. Хвостовик 42 каждой лопатки 4 имеет дефлектор 8, образованный на хвостовике 42 каждой лопатки 4 и расположенный в соответствии с разделителем 7, и в частности его краем, таким образом, чтобы он перекрывал зазор 73 между каждым разделителем 7 и элементом 2 ротора, и в частности со ссылкой на вариант осуществления, показанный на Фиг. 3, между разделителем 7 и ободом 31 колеса 3 ротора.

[0037] Другими словами, в некоторых вариантах осуществления дефлектор 8, который фактически имеет кольцевую форму, имеет выступающий край, расположенный перед краем разделителя 7 и повторяющий его форму так, чтобы перекрывать зазор между разделителем 7 и колесом 3 ротора. Фактически разделитель 7 также имеет кольцевую форму с краем, обращенным к поворотному колесу 3. Поверхность дефлектора 8 такова, что он может отклонять горячие газы, как более подробно описано ниже.

[0038] В варианте осуществления, показанном на Фиг. 3, и в частности со ссылкой на увеличенный фрагмент, показанный на том же рисунке, дефлектор 8 сформирован с верхней поверхностью 81, предназначенной для отклонения возможного проникновения газа из канала F для прохождения потока горячего газа к верхней поверхности 71 и поверх лабиринтного уплотнения 72 разделителя 7, и с нижней поверхностью 82, которая предназначена для подачи продувочного воздуха, поступающего из внутреннего пространства 5 колеса, через зазор 73 между каждым разделителем 7 и элементом 2 ротора.

[0039] В некоторых вариантах осуществления дефлектор 8 может быть расположен в разных положениях, и в частности он может быть размещен на колесе 3 ротора почти в соответствии с ободом 31.

[0040] В общем случае необходимо, чтобы дефлектор 8 мог отклонять любое возможное количество проникшего газа из канала F для прохождения потока горячего газа, которое может преодолеть механический барьер разделителя 7 всякий раз, когда, например, давления P продувочного воздуха из внутреннего пространства 5 колеса недостаточно для предотвращения в целом проникновения горячего газа во внутренние пространства 5 колес.

[0041] Турбина 14 низкого давления и дефлектор 8 работают следующим образом.

[0042] Когда турбина 14 низкого давления работает и элементы 2 ротора вращаются, продувочный воздух P, поступающий из компрессора 163 и транспортируемый по продувочной трубе 164, охлаждает внутренние пространства 5 колес. В то же время комбинированное действие помпового эффекта, определяемого частотой вращения рабочего колеса турбины 14 низкого давления, а именно элементов 2 ротора, вместе с барьером, образованным разделителем 7, предотвращает проникновение газа из канала F для прохождения потока горячего газа во внутренние пространства 5 колес. Кроме того, любое возможное проникновение газа, даже локальное, дополнительно предотвращается действием дефлектора 8, который, с одной стороны, благодаря своему расположению в соответствии с разделителем 7, отклоняет возможные проникновения локального газа из канала F для прохождения потока горячего газа первой поверхностью 81, и, с другой стороны, также позволяет продувочному воздуху P проходить через зазор 73. Локальное проникновение газа может происходить в связи с тем, что поле давлений, образованное потоком горячего газа в канале F для прохождения потока горячего газа, не всегда постоянно. Возвращаясь к дефлектору 8, отметим, что расположение в соответствии с разделителем 7 в некоторых вариантах осуществления означает, что он выполнен с возможностью отклонения горячих газов назад к верхней поверхности разделителя 7.

[0043] Работа дефлектора оказывает конкретное воздействие в случае уменьшения частоты вращения рабочего колеса газовой турбины 14 низкого давления, например когда газовая турбина 14 низкого давления работает на 50% от ее номинальной частоты вращения рабочего колеса. В этом случае защитное действие помпового эффекта уменьшается пропорционально снижению частоты вращения.

[0044] В частности, чтобы лучше описать работу дефлектора 8, на Фиг. 4, 5 и 6 представлены некоторые условия эксплуатации турбины 14 низкого давления. На Фиг. 4 показан типичный тракт продувочного воздуха P в условиях, когда не предполагается проникновение газа. В этом случае продувочный воздух P, поступающий от компрессора 11, проходит через внутренние пространства 5 колес и достигает канала F для прохождения потока горячего газа, защищая внутренние пространства 5 колес от высокой температуры горячих газов.

[0045] Как показано на Фиг. 5, в настоящем документе проиллюстрировано явление незначительного проникновения газа, при котором часть (см. стрелку F') горячего газа в канале F для прохождения потока горячего газа достигает разделителя 7, и в частности, благодаря разделителю 8, также верхней поверхности 71 и лабиринтного уплотнения 72. В этом случае проникновение газа во внутренние пространства 5 колеса по меньшей мере частично предотвращается дефлектором 8, а также продувочным воздухом P, поступающим из компрессора 163, что позволяет охлаждать проникший газ F' из потока F горячего газа благодаря форме нижней поверхности 82 дефлектора 8. Горячий газ достигает хвостовика 42, увеличивая его температуру и, таким образом, создавая потенциальный риск для корней 41 лопаток 4. Дефлектор 8 предотвращает возможное натекание попавшего внутрь потока F' горячего газа, поступающего из потока горячего газа из канала F для прохождения потока горячего газа во внутренние пространства 5 колес, и, соответственно, нагрев хвостовика 42.

[0046] На Фиг. 6 проиллюстрировано явление значительного проникновения газа, например, в случае когда турбина низкого давления работает на низких оборотах. В частности, на нем показаны первая стрелка F'', которая обозначает горячий газ из канала F для прохождения потока горячего газа, проникшего в случае, когда лопатка 4 не оснащена дефлектором 8, при этом очевидно, что горячий газ достигает внутренних пространств 5 колес и нагревает хвостовик 42 и, следовательно, корень 41 лопатки 4, что приводит к его повреждению; и вторая стрелка F''', которая обозначает горячий газ из канала F для прохождения потока горячего газа F, проникшего в случае, когда лопатка 4 оснащена дефлектором 8. Легко понять, что в этом последнем случае горячий газ отклоняется и не допускается его достижение внутренних пространств 5 колес.

[0047] В рабочем состоянии, упомянутом выше, где, как указано, турбина 14 низкого давления работает на низких оборотах, продувочного воздуха P, поступающего из внутренних пространств 5 колес, недостаточно для охлаждения проникшего газа F''', и в результате дефлектор 8 отклоняет проникший внутрь поток F''' газа к верхней поверхности 71 разделителя 7 и лабиринтному уплотнению 72. Верхняя поверхность 81 дефлектора 8, с одной стороны, затрудняет доступ проникшего газа F''' к внутренним пространствам 5 колес, а, с другой стороны, отклоняет, как указано выше, горячий газ через разделитель 7 от хвостовика 42, таким образом обеспечивая снижение температуры самого хвостовика 42 и, следовательно, корня 41 лопатки 4.

[0048] На Фиг. 7 a представлен второй вариант осуществления улучшенной турбины 14 низкого давления. На вышеупомянутом рисунке одинаковые номера позиций обозначают те же самые или соответствующие части, элементы или компоненты, уже показанные на Фиг. 3 и описанные выше, и не будут описаны снова. Однако в этом случае разделитель 7 имеет не коническую, а цилиндрическую форму. Кроме того, в этом случае дефлектор 8 расположен на хвостовике 7 или на ободе 31 колеса 3 ротора, повторяя форму разделителя 7.

[0049] На Фиг. 7 также представлено несколько трактов продувочного воздуха P, поступающего от компрессора 11 через продувочную трубу 164.

[0050] В этом случае работа турбины 14 малой мощности аналогична описанной на предыдущих рисунках.

[0051] Хотя изобретение описано с точки зрения различных конкретных вариантов осуществления, специалистам в данной области будет очевидно, что возможны многие модификации, изменения и исключения без отступления от сущности и объема формулы изобретения. Кроме того, если не указано иное, порядок или последовательность любых этапов процесса или способа можно варьировать или переупорядочивать в соответствии с альтернативными вариантами осуществления.

[0052] Ниже будет дана подробная ссылка на варианты осуществления описания, причем один или более примеров проиллюстрированы на чертежах. Каждый из примеров приводится для пояснения описания, а не ограничения описания. В сущности, специалистам в данной области должно быть очевидно, что в рамках настоящего описания можно создавать различные модификации и вариации без отступления от объема или сущности описания. Ссылка в данном описании на «один вариант осуществления», или «вариант осуществления», или «некоторые варианты осуществления» означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления описанного объекта изобретения. Таким образом, появление фразы «в одном варианте осуществления», «в варианте осуществления» или «в некоторых вариантах осуществления» в различных местах во всем данном описании не обязательно относится к одному (-им) и тому (тем) же варианту (-ам) осуществления изобретения. Конкретные признаки, структуры или характеристики можно дополнительно комбинировать любым приемлемым способом в одном или более вариантах осуществления.

[0053] При представлении элементов различных вариантов осуществления формы единственного числа и слово «указанный» обозначают наличие одного или более элементов. Термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» предназначены для указания включения и означают, что помимо перечисленных элементов могут существовать дополнительные элементы.

Описана турбина (14), в частности турбина низкого давления, содержащая множество элементов (2) ротора и разделителей, выполненных с возможностью размещения между элементами ротора и предотвращения попадания проникшего внутрь потока газа из канала (F) для прохождения потока горячего газа во внутреннее пространство (5) колеса. Каждый элемент ротора включает в себя дефлектор (8). Дефлектор помещают в соответствии с каждым разделителем, и он отклоняет проникший внутрь поток газа к верхней поверхности разделителя, тем самым предотвращая нагревание корней лопаток (4). 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Турбина (14), содержащая:

множество элементов (2) ротора, выполненных с возможностью вращения в результате расширения горячего газа сгорания, протекающего в канале (F) для прохождения потока горячего газа,

причем каждый элемент (2) ротора содержит:

колесо (3) ротора, выполненное с возможностью вращения вокруг оси вращения и имеющее наружный обод (31); и

разделитель (7), размещенный между двумя обращенными друг к другу элементами (2) ротора и выполненный с возможностью предотвращения попадания проникшего внутрь потока (F', F''') газа из канала (F) для прохождения потока горячего газа во внутреннее пространство (5) колеса,

отличающаяся тем, что по меньшей мере один элемент (2) ротора содержит дефлектор (8), расположенный на наружном ободе (31) колеса (3) ротора и выполненный с возможностью отклонения проникшего внутрь потока (F') газа к верхней поверхности (71) разделителя (7).

2. Турбина (14) по п. 1, в которой дефлектор расположен в соответствии с разделителем (7) так, что обеспечивается отклонение горячих газов к верхней поверхности разделителя (7).

3. Турбина (14) по любому из предшествующих пунктов, в которой дефлектор (8) закрывает зазор (73) между разделителем и колесом (3).

4. Турбина (14) по любому из пп. 1 или 2, в которой каждый элемент (2) ротора содержит:

множество расположенных по окружности канавок (32) вокруг наружного обода (31) колеса (3) ротора; и

множество лопаток (4), причем каждая лопатка (4) содержит хвостовик (42), корень (41) лопатки, соединенный с хвостовиком (42) и выполненный с возможностью посадки в одну соответствующую канавку (42) колеса (3) ротора, перо (43) для вращения элемента (2) ротора путем перекрытия (F) потока (F) горячего газа.

5. Турбина (14) по любому из предшествующих пунктов,

в которой разделитель (7) имеет верхнюю поверхность (71), обращенную к проникшему горячему газу (F'), и

при этом дефлектор (8) имеет верхнюю поверхность (81), выполненную с возможностью отклонения возможного проникшего газа из потока (F) горячего газа к верхней поверхности (71) разделителя (7).

6. Турбина (14) по любому из предшествующих пунктов,

в которой внутреннее пространство (5) колеса определяется как пространство между двумя смежными колесами (3) ротора,

причем продувочный воздух (Р) вводят в турбину (14), при этом продувочный воздух (14) проходит через внутренние пространства (5) колес и попадает в канал (F) для прохождения потока горячего газа, и

при этом дефлектор (8) имеет нижнюю поверхность (82), выполненную с возможностью направления продувочного воздуха (Р), поступающего из внутреннего пространства (5) колеса, через зазор (73) между каждым разделителем (7) и элементом (2) ротора.

7. Турбина (14) по любому из предшествующих пунктов, в которой каждый разделитель (7) образует зазор (73) с соответствующим элементом (2) ротора, а дефлектор (8) выполнен и расположен в соответствии с зазором (73) так, чтобы перекрывать зазор (73) между разделителем (7) и элементом (2) ротора и обеспечивать отклонение и предотвращение возможного проникновения в зазор (73) локального газа из канала (F) для прохождения потока горячего газа, и, с другой стороны, также позволять продувочному воздуху (Р) проходить через зазор (73).

8. Турбина (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой турбина представляет собой турбину (14) низкого давления.