Регулируемый сопловой аппарат Советский патент 1993 года по МПК F01D9/02 

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в газотурбинных двигателях с регулируемым сопловым аппаратом.

В конструкциях регулируемого соплового аппарата (РСА) между корпусом РСА и торцами поворотных лопаток установлены .гарантированные зазоры. Перо лопаток спрофилировано по определенному закону от корня до периферии.

Наличие указанных зазоров приводит к снижению газодинамической эффективности соплового аппарата и турбины в целом. Чтобы избежать больших утечек рабочего тела через зазоры, приходится вводить элементы уплотнения в конструкцию регулируемого соплового аппарата. Это усложняет конструкцию соплового аппарата и повышает стоимость его производства.

Известно техническое решение, в котором перо лопатки выполнено ступенчатым на входе в рабочее колесо. Причем профили пера в концевых зонах повернуты относительно основного профиля в разные направления таким образом, что входной участок

рабочего колеса подстроен под структуру потока на входе.

Разворот профилей для концевых зон в противоположные стороны относительно основного профиля обусловлен в указанном устройстве той неравномерностью распределения параметров потока по высоте проточной части на выходе из безлопаточного соплового аппарата, что имеет место в устройстве, он не влияет на утечки через радиальные зазоры.

Целью изобретения является повышение КПД ступени.

Поставленная цель достигается тем, что в регулируемом сопловом аппарате, содержащем наружный и внутренний корпус и поворотные лопатки, размещенные между корпусами и состоящие из пера и хвостовика, перо лопатки регулируемого соплового аппарата выполнено ступенчатым и состоит из трех частей - основной и двух концевых, высота каждой из концевых частей равна 0,1-0,15 общей высоты пера лопатки, концевые части повернуты относительно основной, а геометрический угол выхода

Ј

VI

ю ел

1

Кэ

о

концевых частей больше геометрического угла основной части на 10-15°.

Профили пера по геометрическому углу выхода в концевых зонах повернуты относительно основного профиля в одну сторону - в сторону увеличения угла выхода. При увеличении угла выхода из соплового аппарата снижаются перетечки через открытые радиальные зазорыГа также частично снижаются в оричные пбтёри в концевых зонах из-за уменьшения угла поворота потока в этих зонах.

На фиг.1 изображен регулируемый сопловой аппарат с открытыми радиальными зазорами со ступенчатым переходом между концевыми и основным профилями сопловой лопатки, общий вид; на фиг.2 - вариант сопловой лопатки с повернутыми концевыми сечениями,

Регулируемый сопловой аппарат содержит внутренний 1 и наружный 2 корпусы, поворотные лопатки 3, размещенные между корпусами и состоящие из пера 4 и хвостовика 5. Перо лопатки 45 состоит из трех

0

5

0

5

частей Сем. фиг.2) -- основного профиля 4 и двух концевых 4а и 46, повернутых относительно основного так, чтобы геометрический угол выхода из решетки в концевых зонах был на 10-15° больше, чем у основного профиля. Высота конЦевых частей составляет 0,1-0,15 от высоты всего пера лопатки.

При работе соплового аппарата газ в концевых зонах имеет бол ыиий угол выхода, чем в основном профиле, что приведет к снижению перетечек через радиальные зазоры РСА и повышению КПД ступени. В связи с уменьшением угла поворота потока в концевых сечениях снижается поперечный градиент давления в концевых зонах, что дополнительно снижает вторичные потери.

Предложенная конструкция регулируемого соплового.аппарата с открытыми радиальными зазорами является простой в конструктивном исполнении и технологическом плане, позволяет снизить влияние радиальных зазоров на КПД, сохраняет легкость поворота лопаток РСА.

Использование: в автомобильных ГТД. Сущность изобретения: сопловой аппарат содержит наружный и внутренний корпус и поворотные лопатки, размещенные между корпусами с радиальными зазорами и состоящие из пера и хвостовика. Перо лопаток выполнено ступенчатым и состоит из 3-х частей. Две концевые части пера высотой 0,1-0,15 от общей высоты пера повернуты относительно профиля средней части пера в сторону увеличения геометрических углов выхода из решетки на 10-15°. Угол поворота в концевых сечениях уменьшен. 2 ил.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Регулируемый сопловой аппарат, содержащий наружный и внутренний корпус и поворотные лопатки, размещенные между корпусами и состоящие из пера хвостовика, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД ступени, перо лопатки выполнено ступенчатым и состоит из трех частей - основной и двух концевых, высота каждой из концевых частей равна 0,1-0,15 общей высоты пера лопатки, концевые части повернуты относительно основной, а геометрический угол выхода у концевых частей больше геометрического угла основной части на 10-15°.

Риг.1