ОХЛАЖДАЕМАЯ ЛОПАТКА ТУРБИНЫ Советский патент 1995 года по МПК F01D5/18 

Изобретение относится к области турбостроения и может найти широкое применение в охлаждаемых лопатках высокотемпературных газовых турбин.

Известна охлаждаемая лопатка турбины, содержащая полое перо с отверстиями в выходной кромке и размещенную в полости пера профилированную пустотелую вставку с отверстиями и каналом для подвода охлаждающей среды.

Недостатком такой конструкции лопатки является относительно низкая эффективность охлаждения.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения.

Указанная цель достигается тем, что вставка со стороны входной кромки пера образует с внутренней поверхностью его спинки или корыта щель, а в полости пера над вставкой размещены дугообразные ребра, между которыми установлены турбулизаторы, причем щель имеет переменное сечение, уменьшающееся от корня к периферии пера.

На фиг.1 изображен продольный разрез лопатки; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Охлаждаемая лопатка турбины содержит полое перо 1 с отверстиями 2 в выходной кромке 3 и размещенную в полости 4 пера 1 профилированную пустотелую вставку 5 с отверстиями 6 и каналом 7 для подвода охлаждающей среды. Вставки 5 со стороны входной кромки 8 пера 1 образует с внутренней поверхностью его спинки 9 или корыта щель 10, а в полости 4 пера 1 над вставкой 5 размещены дугообразные ребра 11, между которыми установлены турбулизаторы 12. Щель 10 имеет переменное сечение, уменьшающееся от корня к периферии. Кроме того, для охлаждения прикорневой зоны выходной кромки 3 в полости 4 пера 1 размещена перегородка 13, образующая каналы 14, в которые поступает воздух через калиброванные отверстия 15, и направляющие ребра 16, причем в зоне выходной кромки 3 расположено несколько рядов турбулизаторов 17.

При работе охлаждающий воздух из канала 7 через щель 10 поступает в полость входной кромки 8 пера 1 закрученным. Этот воздух, направляясь в периферийную часть лопатки, совершает интенсивное вихревое движение. Далее, поступая в каналы, образованные дугообразными ребрами 11, закрученный поток разворачивается на 90^о и выбрасывается в закромочный след лопатки, проходя через отверстия 2, интенсивно охлаждает выходную кромку 3.

Для улучшения охлаждения средней части пера и исключения застойной зоны, образованной в месте соединения двух потоков, примыкающей к задней стенке вставки 5, часть воздуха из канала 7 поступает через отверстия 6 и выдувается в торец выходной кромки 3 лопатки.

В прикорневую часть лопатки часть воздуха поступает через калиброванные отверстия 15 в каналы 14, далее в каналы, образованные ребрами 16, с последующим выпуском через отверстия 2 в выходной кромке 3 в закромочный след лопатки.

Вихревое течение воздуха в зоне входной кромки интенсифицирует теплообмен, улучшая тем самым охлаждение лопатки, снижая ее температуру в среднем на 35-40^оС. Кроме того, такое выполнение позволяет повысить эксплуатационную надежность рабочих лопаток турбины на объекте, уменьшить нагрузку на хвостовик, а также снизить трудоемкость ее изготовления.

1. ОХЛАЖДАЕМАЯ ЛОПАТКА ТУРБИНЫ, содержащая полое перо с отверстиями в выходной кромке и размещенную в полости пера профилированную пустотелую вставку с отверстиями и каналом для подвода охлаждающей среды, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, вставка со стороны входной кромки пера образует с внутренней поверхностью его спинки или корыта щель, а в полости пера над вставкой размещены дугообразные ребра, между которыми установлены турбулизаторы. 2. Лопатка по п.1, отличающаяся тем, что щель имеет переменное сечение, уменьшающееся от корня к периферии пера.