Сопловой аппарат турбомашины Советский патент 1989 года по МПК F01D5/14 F01D9/02 

11449666

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в паровых и низкотемпературных газовых турбинах.J

Цель изобретения - повышение экономичности путем снижения потерь от вторичных течений в сопловом аппарате.

На фиг. 1 изображена общая часть д соплового аппарата турбомашины, про- { дольный разрез; на фиг.2 - сечение I А-А на фиг о 1; на фиг. 3 - сечение I Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сопловой I аппарат при наличии польсх лопаток; 5 .на фиг о 5 - сечение В-В на фиг. 4; : на фиг. 6 - зависимость изменения

КПД турбинной ступени с данной кон- : струкцией соплового аппарата от от- ноше1шя ширины h выреза к хорде b 20 профиля лопатки.

; Сопловой аппарат турбомашины содержит периферийный 1, корневой 2 ободья, между которыми закреплены : лопатки 3. В периферийном 1 и корне- 25 I вом 2 ободьях выполнены перепускные I каналы 4, расположенные по окружнос- I ти каждого обода 1 и 2. Входная ; часть 5 каждого перепускного кана- ла 4 расположена со стороны входных 30 : торцовых поверхностей 6 и 7 ободов 1 и 2 (перед сопловым аппаратом), а вькодная часть 8 выполнена в виде I вьфеза 9, расположенного на вьшук- лой поверхности 10 профиля лопатки I у ее торцовой стенки 11 от точки максимальной кривизны профиля лопат- : ки 3 до выходной кромки 12 лопатки 3. Ширина (не показана) выреза 9 не пре- вьшает 0,21 хорды (не показана) про- до филя лопатки 3. Выходная часть 8 каждого перепускного канала 4 расположена в межлопаточном канале (не показан) . При наличии в лопатках 3 внутного потока в виде плоской струи, распространяющейся по потоку. Из-за большой протяженности выреза 9 по выпуклой поверхности 10 лопатки 3 струя препятствует перетеканию вязкой среды на выпуклую поверхность (сторону) 10 профиля и образованию утолщенного пограничного слоя на не Кроме того, струя такого направления (противоположного направлению вращения канального вихря) разрушает канальный вихрь, развивающийся в угловой области межлопаточного ка нала, образованной пересечением тор цовой стенки с выпуклой поверхность 10 лопатки 3 от зоны максимальной кривизны. Воздействуя на основные источники потерь струя из вьфеза 9 уменьшает потери энергии. I

Пропуск части рабочего тела через перепускные каналы 4 в виде сверлеНИИ (фиг. 4) и затем через полости 16 и 17 внутри лопатки 3 организовы вает выходящую из выреза 9 в межло- паточньй канал струю рабочего тела, ориентируя ее движение по потоку. Ориентация струи по потоку приводит к наименьшим, сопутствующим вдув, д полнительным потерям смещения.

Увеличение КПД связано со снижением вторичных потерь энергии,- кото рая достигается по ширине выреза 9 не более 0,21 от хорды профиля (фиг. 6). За данным значением ширины выреза 9 струя рабочего тела во действует и на основной поток, приводя к дополнительным потерям.

Формула изобретени 1. Сопловой аппарат турбомашины

ЗаНУ . при Пси1ИЧ аГ1 D OL t ii.t-ti j -..„

ренних полостей 13 перепускные каналыдз содержащий периферийный и корневой ; „ ,a Mpwnv КОТОРЫМИ закреплены

4 представляют собой сверления (фиг. 4), связывающие входные торцовые поверхности 6 и 7 с внутренней полостью 13 лопатки 3. В периферийной 14 и корневой 15 частях лопатки 3 выполнены внутренние полости 16

.и 17, сообщенные перепускными каналами 4 с соответствующими вырезами 9 Сопловой аппарат работает следующим образом.

Часть рабочего тела попадает в

перепускные каналы 4 и вследствие разности давления из выреза 9 со

скоростью, близкой к скорости основ50

55

ободья, между которыми закреплены лопатки, и выполненные в ободьях -р положенные по их окружности перепу ные каналы, входная часть каждого которых расположена со стороны вхо ных торцовых поверхностей ободьев, а выходная - в межлопаточном канал отличающийся тем, что, с целью повышения-экономичности, в ходная часть перепускных каналов в полнена в виде вьфеза на выпуклой поверхности профиля лопатки у ее т цовой стенки от точки максимальной кривизны профил до выходной кромк

ного потока в виде плоской струи, распространяющейся по потоку. Из-за большой протяженности выреза 9 по выпуклой поверхности 10 лопатки 3 струя препятствует перетеканию вязкой среды на выпуклую поверхность (сторону) 10 профиля и образованию утолщенного пограничного слоя на ней Кроме того, струя такого направления (противоположного направлению вращения канального вихря) разрушает канальный вихрь, развивающийся в угловой области межлопаточного канала, образованной пересечением торцовой стенки с выпуклой поверхностью 10 лопатки 3 от зоны максимальной кривизны. Воздействуя на основные источники потерь струя из вьфеза 9 уменьшает потери энергии. I

Пропуск части рабочего тела через перепускные каналы 4 в виде сверле НИИ (фиг. 4) и затем через полости 16 и 17 внутри лопатки 3 организовывает выходящую из выреза 9 в межло- паточньй канал струю рабочего тела, ориентируя ее движение по потоку. Ориентация струи по потоку приводит к наименьшим, сопутствующим вдув, дополнительным потерям смещения.

Увеличение КПД связано со снижением вторичных потерь энергии,- которая достигается по ширине выреза 9 не более 0,21 от хорды профиля (фиг. 6). За данным значением ширины выреза 9 струя рабочего тела воздействует и на основной поток, приводя к дополнительным потерям.

Формула изобретени 1. Сопловой аппарат турбомашины.

..„

содержащий периферийный и корневой ,a Mpwnv КОТОРЫМИ закреплены

ободья, между которыми закреплены лопатки, и выполненные в ободьях -расположенные по их окружности перепускные каналы, входная часть каждого из которых расположена со стороны входных торцовых поверхностей ободьев, а выходная - в межлопаточном канале, отличающийся тем, что, с целью повышения-экономичности, выходная часть перепускных каналов выполнена в виде вьфеза на выпуклой поверхности профиля лопатки у ее торцовой стенки от точки максимальной кривизны профил до выходной кромки

превышает 0,21 хорды профиля лопатки.

2. AjniapaT по п. 1, о т л и ч а- ю PI и и с я тем, что в периферийной

внутренняя полость, сообщенная перепускными каналами с соответствующими вырезами.

Изобретение относится к турбо- машиностроению и м.б. использовано в паровых и низкотемпературных газовых турбинах. Цель изобретения - повышение экономичности турбомашины путем снижения потерь от вторичных течений в сопловом аппарате. Лопатки (Л) 3 закреплены между периферийным 1 и корневым 2 ободьями. Перепускные каналы (К) 4 расположены по окружности ободов 1 и 2, причем входная часть 5 каждого К 4 расположена со стороны входных торцовьк поверхностей 6 и 7 ободов 1 и 2, а выходная часть 8 - в межлопаточном К. Часть 8 выполнена в виде выреза 9 на выпуклой поверхности (ВП) профиля Л 3 у ее торцовой стенки от точки максимальной кривизны профиля до выходной кромки 12 л 3. Ширина выреза не превышает 0,21 хорды профиля Л 3. В периферийной и корневой частях Т4, 15 Л 3 выполнены внутренние полости, сообщенные К 4 с соответствующими вырезами. Рабочее тело из выреза со скоростью, близкой к скорости основного потока, в виде плоской струи распространяется по потоку. Образованная струя препятствует перетеканию , вязкой среды на БП и образованию утоп- щенного пограничного слоя на ней, разрушает канальный вихрь, развивающийся в угловой области межлопаточного К, образованной пересечением торцовой стенки и ВП. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. ш (Л с 4 со а 05 05

Фиг.З

fua.t

Фиг. 5

/1.%

и

г

0.1O.Z h/b

f aa. 6

В-8

,.1

U.CX.