CZ20002022A3 - Vrchol lopatky turbíny s odsazeným žebrem - Google Patents

Abstract

Sestava průmyslové turbíny obsahuje velké množství otočných lopatkových částí, umístěné v určité vzdálenosti od stacionárního věnce (14). Otočná lopatka (12) obsahuje patní úsek, profil (18), opatřený tlakovou boční stěnou (22) a sací boční stěnou (24), které vymezují vnější obvod (52), a vrcholovou část (20), opatřenou vrcholovým krytem (30). Na vrcholovém krytu (30) je umístěno odsazené žebro (50). Toto odsazené žebro (50) je posunuto směrem dovnitř od vnějšího obvodu (52) otočné lopatky (12). Odsazené žebro (50) zvyšuje průtokový odpor a snižuje únikový průtok horkých plynů pro daný tlakový rozdíl v prostoru vrcholové části lopatky (12), v důsledku čehož dochází ke zvýšení celkové účinnosti turbíny.

Description

Vrchol lopatky turbíny s odsazeným žebrem

Oblast techniky

Vynález se týká lopatek turbíny, a zejména se týká zlepšení charakteristik vůle na vrcholu lopatky turbíny.

Dosavadní stav techniky

Turbínové motory obsahují kompresor pro stlačování vzduchu, který je směšován s palivem, načež je tato směs spalována ve spalovací komoře pro vytváření spalovacích plynů. Tyto spalovací plyny proudí do turbíny tak, že tepelná energie, vytvářená ve spalovací komoře, je v turbíně přeměňována na mechanickou energii prostřednictvím narážení horkých spalovacích plynů na jednu nebo alternativně na celou sérii sestav rotorů, opatřených lopatkami.

Výkon a účinnost turbínových strojů jsou výrazně ovlivňovány prostřednictvím vůle, která je mezi otáčivými a stacionárními součástmi turbíny. Pokud se tato vůle mezi sestavami rotorů s lopatkami a stacionárními sestavami, jako jsou vnější dolní věnce, zvyšuje, potom' se účinnost turbíny \

snižuje. \ \

\

Proto je pro konstruktéry turbín žádoucí udržovat vůle, které jsou zde nazývány jako „volné mezery, mezi soustavami lopatek rotoru a vnějším věncem na minimální velikosti, aniž

by bylo zasahováno do otáčení sestavy rotoru, nebo aniž by byla ovlivňována konstrukční integrita rotoru nebo věnce. Dokonce ani s pomocí náročných způsobů řízení a regulace uvedené vůle však nemohou být tyto volné mezery zcela odstraněny.

Volné mezery mezi vrcholy lopatek rotoru a přiléhajícím stacionárním věncem vytvářejí úzký průtokový kanál mezi tlakovou stranou a sací stranou lopatky, v důsledku čehož dochází k úniku průtoku horkých plynů, což je škodlivé z hlediska aerodynamického provozu lopatky. Přestože je výsledný únikový průtok nežádoucí, musí se do volných mezer vejít celkové zvětšení velikosti lopatky během provozu.

Celkové zvětšení či nárůst . velikosti lopatky je výsledkem několika nárůstových složek, a to včetně tepelné roztažnosti rotoru, ke kteréžto roztažnosti dochází, neboť rotor je obvykle mnohem obtížnější chladit, než věnec. K těmto potížím s chlazením dochází, protože lopatka rotoru se rozprostírá v poměrně velké radiální vzdálenosti a zahrnuje tepelnou roztažnost více úseků,zatímco věnec je víceméně kompaktní součástí.

Jak již bylo shora uvedeno, tak primární škodlivý účinek únikového průtoku na vrcholu má vliv na aerodynamický výkon lopatky, avšak druhý velmi důležitý a méně pochopitelný účinek se týká vedení přenosu tepla, spojeného s únikovým průtokem. Povrchová oblast na vrcholu lopatky ve styku s horkým pracovním plynem představuje přídavné tepelné zatížení lopatky, které společně s přenosem tepla na povrchové plochy sací a tlakové strany musí být odstraňováno prostřednictvím vnitřního chlazení. Přídavné tepelné zatížení

je z termodynamického hlediska škodlivé pro výkon motoru a snižuje rovněž celkový výkon turbíny.

Výsledné tepelné zatížení na vrcholu lopatky může být velice významné a škodlivé z hlediska trvanlivosti tohoto vrcholu, a to zejména v oblasti vrcholu lopatky v blízkosti zadní odtokové hrany, kteroužto oblast je pouze obtížné příslušně chladit s pomocí vnitřních chladicích průtoků. V důsledku toho představují vrcholy lopatek ty oblasti turbíny, které jsou nejvíce náchylné ke konstrukčnímu poškození.

Konstrukční poškození vrcholů lopatek může mít rozdílné účinky na výkon turbíny. Ztráta materiálu z vrcholu zvyšuje volnou mezeru, v důsledku čehož dochází ke zvyšování únikového průtoku a přenosu tepla v prostoru vrcholu, a obecně tak dochází ke všem shora uvedeným problémům.

Existuje celá řada známých konstrukcí vrcholu lopatky, určených pro udržování vhodného tlaku a průtokových ploch na sací straně lopatky na vrcholovém krytu, stejně jako pro udržování minimální vůle se statorovým věncem. Rovněž existuje celá řada chladicích uspořádání pro chlazení vrcholového krytu lopatky pro účely dosažení využitelné životnosti lopatek bez nežádoucí eroze.

Jelikož je při chlazení lopatky, a to včetně vrcholu lopatky, obvykle využíváno části stlačeného vzduchu z kompresoru plynové turbíny, není potom tento vzduch k dispozici pro spalování ve spalovací komoře motoru, což snižuje celkovou účinnost turbínového motoru. Proto je tedy chlazení lopatek včetně vrcholů lopatek prováděno s pokud

možno co nejnižším množstvím stlačeného vzduchu za účelem minimalizace ztrát účinnosti turbíny. Lopatky turbíny však mohou být rovněž chlazeny prostřednictvím páry nebo podobného média, přičemž může být využíváno otevřeného chladicího okruhu nebo uzavřeného chladicího okruhu.

Ze shora uvedeného	je zcela	jasně patrno,	že	existuj e
v dosavadním stavu	techniky	potřeba	zdokonalení
charakteristik únikového	průtoku	v oblasti vrcholu	lopatek
turbíny.
Podstata vynálezu
Sestava průmyslové	turbíny	obsahuje velké	množství

otočných lopatkových částí, umístěné v určité vzdálenosti od stacionárního věnce. Otočná lopatka obsahuje patní úsek, profil, opatřený tlakovou boční stěnou a sací boční stěnou, které vymezují vnější obvod, a vrcholovou část, opatřenou vrcholovým krytem. Na vrcholovém krytu je umístěno odsazené žebro. Toto odsazené žebro je posunuto směrem dovnitř od vnějšího obvodu otočné lopatky. Odsazené žebro zvyšuje průtokový odpor a snižuje únikový průtok horkých plynů pro daný tlakový rozdíl v prostoru vrcholové části lopatky, v důsledku čehož dochází ke zvýšení celkové účinnosti turbíny.

V souladu s jedním aspektem předmětu tohoto vynálezu byla vyvinuta sestava turbíny, která obsahuje:

alespoň jednu lopatku rotoru, obsahující patní část, profil, mající tlakovou boční stěnu a sací boční stěnu, • · · · · · · · · · • · ····· ··· · vymezující vnější obvod, a vrcholovou část, opatřenou vrcholovým krytem, vnější věnec, uspořádaný soustředně kolem uvedené alespoň jedné lopatky rotoru, přičemž uvedený věnec v kombinaci s uvedenými vrcholovými částmi vymezuje příslušnou volnou mezeru, a odsazené žebro, umístěné na uvedeném vrcholovém krytu uvedené vrcholové části, přičemž je uvedené odsazené žebro posunuto směrem dovnitř od uvedeného vnějšího obvodu uvedené alespoň jedné lopatky rotoru pro snížení únikového proudění horkých plynů uvedenou volnou mezerou.

Šířka uvedeného odsazeného žebra leží s výhodou v rozmezí zhruba od 0,02 palce do zhruba 0,150 palce.

Uvedená šířka může rovněž s výhodou ležet v rozmezí zhruba od 0,02 palce do zhruba 0,05 palce.

Uvedená šířka může dále s výhodou ležet v rozmezí zhruba od 0,05 palce do zhruba 0,150 palce.

Výška uvedeného odsazeného žebra leží s výhodou v rozmezí zhruba od 0,03 palce do zhruba 0,3 palce.

Uvedená výška může rovněž s výhodou ležet v rozmezí zhruba od 0,03 palce do zhruba 0,100 palce.

Uvedená výška může dále s výhodou ležet v rozmezí zhruba od 0,05 palce do zhruba 0,3 palce.

9444 9	9 9	9 9 9 9	9 9	9 9
•	• 9	9 9	9	9 9	9 9
•	•	• 4	• · 9	9 4	4 9
• 9	• · 9	9 9	9 9 9	9 9	4 4

Šířka a výška uvedeného odsazeného žebra mohou být s výhodou zhruba stejné.

Uvedené odsazené žebro je s výhodou posunuto o velikost zhruba od 0,05 palce do 0,5 palce směrem dovnitř od uvedeného vnějšího obvodu uvedeného vrcholového krytu.

Uvedené odsazené žebro může být rovněž s výhodou posunuto o velikost zhruba od 0,050 palce do 0,150 palce.

Sestava turbíny podle. tohoto vynálezu dále s výhodou obsahuje velké množství roztroušených otvorů pro chlazení vrcholu.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl vyvinut způsob snižování únikového průtoku horkých plynů volnou mezerou mezi otočnou lopatkou a stacionárním krytem, který obsahuje následující krok:

posunutí odsazeného žebra směrem dovnitř od vnějšího obvodu uvedené otočné lopatky pro vytvoření stupně kolem obvodu uvedené lopatky, tvořícího oddělenou průtokovou oblast a průtokový odporový prvek, a snížení únikového průtoku horkých plynů touto oblastí.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech jeho provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

4 4 4 4	4 4 4 4	4 4	4 4 4 4 4 4 4 4	44 44 4 4 4 4 4 4 4 4
•	• •	4 4 • 4	4 4 4
• ·		4 4 4	4	4	4 44	4 4 4 4

obr. 1 znázorňuje schematický nárysný pohled na typické provedení lopatky turbíny;

obr. 2 znázorňuje půdorysný pohled zeshora na vrcholový řez podle čáry 2-2 z obr. 1 v souladu s jedním provedením předmětu tohoto vynálezu;

obr. 3 znázorňuje pohled v částečném řezu na lopatku turbíny v souladu s jedním provedením předmětu tohoto vynálezu, přičemž řez je veden podél čáry 3-3 z obr, 2;

obr. 4 až obr. 6 znázorňují vyobrazení laboratorních kaskádových údajů, zobrazujících rozdělení koeficientu přenosu tepla na vrcholové ploše pro plochý vrchol lopatky turbíny, pro vrchol lopatky turbíny s obvodovým žebrem a pro vrchol lopatky turbíny s odsazeným žebrem v souladu s jedním provedením předmětu tohoto vynálezu, přičemž jednotkami pro přenos tepla jsou Btu/hod/ft2/F; a obr. 7 až obr. 10 znázorňují alternativní v částečném řezu na lopatku turbíny s alternativními provedeními předmětu tohoto přičemž řez je veden podél čáry 3-3 z obr. 2.

pohledy v souladu vynálezu,

Příklady provedení vynálezu

Sestava 10 turbíny obsahuje velké množství lopatkových částí 12 rotoru a vnější věnec 14, soustředně uspořádaný kolem lopatkové části 12 rotoru, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 1. Lopatková část 12 rotoru obsahuje vnitřní patní část 16, profil 18 a vnější vrcholovou část 20.

Přestože je zde předmět tohoto vynálezu popsán ve spojitosti se sestavou 10 turbíny, není v praxi předmětný vynález omezen pouze na sestavu 10 turbíny. Předmět tohoto vynálezu může být uskutečňován a využíván v souvislosti s celou řadou dalších uspořádání. Proto je zcela pochopitelné, že sestava 10 turbíny je pouze příkladnou sestavou, ve které může být předmět tohoto vynálezu uskutečněn a využíván.

Profil 18 zasahuje směrem ven do cesty proudu pracovního média turbíny, přičemž plyny pracovního média vyvozují hnací hybné síly na povrchové plochy profilu 18 . Profil 18 zahrnuje tlakovou boční stěnu 22 a k ní protilehlou boční sací stěnu 24 (viz obr. 2), které jsou spolu spojeny v náběhové hraně 26 (viz obr. 1) a v zadní odtokové hraně 28 . Vnější vrcholová část 20 je opatřena vnějším vrcholovým krytem 30, jak je znázorněno na obr. 2.

Jak je možno nejlépe seznat z vyobrazeni podle obr. 1, je vnější věnec 14 vzdálen od vnější vrcholové části 20 tak, že je mezi těmito součástmi vymezena volná mezera 32. Jak již bylo obecně popisováno v části, týkající se dosavadního stavu techniky, jsou výkon a účinnost turbíny výrazně ovlivňovány touto volnou mezerou 32. Čím vyšší je množství proudění, unikajícího touto volnou mezerou 32, tím větší je neúčinnost turbíny, jelikož unikající proudění nevyvozuje hnací hybné síly na povrchové plochy lopatek a v důsledku toho není vykonávána žádná práce.

V souladu s jedním provedením předmětu tohoto vynálezu je na vyobrazení podle obr. 2 znázorněna vnější vrcholová část 20, která je vymezena tlakovou boční stěnou 22, sací boční stěnou 24, náběhovou hranou 26, zadní odtokovou hranou 28 a vnějším vrcholovým krytem 30. Směr otáčení lopatkové části 12 (viz obr. 1) je obecně znázorněn prostřednictvím šipky A směru otáčení na obr. 2.

Na vnějším vrcholovém krytu 30 je umístěno odsazené žebro 50, vydávající za provozu svištivý zvuk. Toto odsazené žebro 50 vyčnívá do volné mezery 32 (viz obr. 1), takže zabraňuje únikovému proudu a odklání tento únikový proud mezi vrcholovou částí 20 a vnějším věncem 14 prostřednictvím vytváření průtokového odporu mezi těmito součástmi.

Odsazené žebro 50 (viz obr. 2) zvyšuje průtokový odpor ve volné mezeře 32 (viz obr. 1) a tím snižuje unikání proudění horkých plynů pro daný tlakový rozdíl tak, že zlepšuje celkovou účinnost turbíny.

Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 3, může se šířka odsazeného žebra 50 (označená vztahovou značkou e na části v blízkosti tlakové boční stěny 22, a vztahovou značkou f na části v blízkosti sací boční stěny 24) měnit pro účely co nejlepšího výkonu, což obvykle závisí na velikosti a rozměrech celé sestavy 10 turbíny.

U jednoho provedení leží velikost šířky e, f v rozmezí zhruba od 0,02 palce do zhruba 0,15 palce. U jednoho provedení například pro letecké : turbínové' motory leží velikost šířky e, f v rozmezí zhruba od 0,02 palce do zhruba 0,05 palce, a pro průmyslové energetické turbíny leží velikost šířky e, f v rozmezí zhruba od 0,05 palce do zhruba 0,150 palce. Velikost šířek e a, f bývá obvykle, avšak

44·· » 49 ···· 44 44 • ·· 4 4 4 · 4 4 · • « 9···· · 9 · · • 4 · 4 9 »»··»· • 44 · · 4 4 4 4 4 • 4 ··· ·· 444 94 99 nikoli nezbytně, stejná. Avšak velikosti šířek e a f se mohou rovněž kolem obvodu vnějšího vrcholového krytu 30 měnit.

Výška odsazeného žebra 50 (označená vztahovou značkou a na části v blízkosti tlakové boční stěny 22, a vztahovou značkou b na části v blízkosti sací boční stěny 24) se může měnit pro účely co nej lepšího výkonu, což obvykle závisí na velikosti a rozměrech celé sestavy 10 turbíny.

U jednoho provedení leží velikost výšky a, b v rozmezí zhruba od 0,03 palce do zhruba 0,3 palce. U jednoho provedení například pro letecké turbínové motory leží velikost výšky a, b v rozmezí zhruba od 0,03 palce do zhruba 0.,100 palce, a pro průmyslové energetické turbíny leží velikost výšky . a, b v rozmezí zhruba od 0,05 palce do zhruba 0,3 palce. Velikost výšek a a b bývá obvykle, avšak nikoli nezbytně, stejná. Avšak velikosti výšek a a b se mohou rovněž kolem obvodu vnějšího vrcholového krytu 30 měnit.

Odsazené žebro 50 je umístěno směrem dovnitř od vnějšího obvodu 52 vnějšího vrcholového krytu 30 lopatky. Odsazené žebro 50 vytváří obrubu břitového tvaru, ohrazení nebo těsnicí pás, který je přesazen směrem k vnitřku vnějšího vrcholového krytu 30 lopatky. Toto přesazení vytváří osazený stupeň 54 kolem celého obvodu vnějšího vrcholového krytu 30 lopatky.

Únikový průtok, který by mohl běžně procházet obvodově do vrcholové volné mezery 32 na tlakové straně lopatky, musí proudit přes osazený stupeň 54, který obsahuje samostatný průtokový úsek (úsek nízkého přenosu tepla). Kromě toho tento

4 4

44

4 4 4

4 4 4 osazený stupeň 54 rovněž slouží jako prvek průtokového odporu.

Posunutí odsazeného žebra 50 směrem dovnitř (označené vztahovou značkou c na části v blízkosti tlakové boční stěny na obr. 3, a vztahovou značkou d na části v blízkosti sací boční stěny 24) se může měnit pro účely co nej lepšího výkonu, což obvykle závisí na velikosti a rozměrech celé sestavy 10 turbíny.

U jednoho provedení leží velikost posunutí c, d směrem dovnitř v rozmezí zhruba od 0,05 palce do zhruba 0,5 palce. U jednoho provedení například pro letecké turbínové motory leží velikost posunutí c, d směrem dovnitř v rozmezí zhruba od 0,050 palce do zhruba 0,150 palce, a pro průmyslové energetické turbíny leží velikost posunutí c, d směrem dovnitř v rozmezí zhruba od 0,05 palce do zhruba 0,50 palce. Velikost posunutí c a d směrem dovnitř bývá obvykle, avšak nikoli nezbytně, stejná. Avšak velikosti posunutí c a d směrem dovnitř se mohou rovněž kolem obvodu vnějšího vrcholového krytu 30 měnit.

Kromě toho musí průtok, vystupující ze sací strany 24 proudit zpět přes dozadu směřující osazený stupeň 54, který obsahuje samostatnou oblast. Přesazení či odsazení odsazeného žebra 50 od obvodu vnějšího vrcholového krytu 30 rovněž slouží pro snížení poměru šířky ku hloubce vrcholové dutiny, čímž dochází k nižšímu přenosu tepla dnem dutiny.

Odsazené žebro 50 může rovněž být opatřeno alespoň jednou štěrbinou 56, umístěnou v blízkosti zadní odtokové hrany 28 pro výstup jakéhokoliv chladicího proudu z vrcholové ·»»· · ·· ·4·· ·· β· • ·· ··· · · · « • · ····· · · · · • · · · * ··· ·· « ··· ·· · ···« ·· ··· ·· ··· ♦· ·· dutiny. Umístění štěrbiny 56, stejně jako její velikost a orientace se mohou podle potřeby měnit. Existence samostatného stupně na sací straně může rovněž snižovat sací vrcholové víření v hlavním proudění.

Odsazené žebro 50 je umístěno na nejúčinněji vnitřně chlazené oblasti lopatky. Proto je tedy odsazené žebro 50 lépe chlazeno zespoda.

Na vyobrazeních podle obr. 4, obr. 5 a obr. 6 je znázorněno rozdělení koeficientu přenosu konvekčního tepla pro vnější vrcholy lopatek, mající tři různé geometrie, jak bylo stanoveno prostřednictvím laboratorních zkušebních testů (všechny koeficienty jsou v jednotkách Btu/hod/ft2/F). Každá z uvedených geometrií vrcholu lopatky byla provozována za stejných podmínek z hlediska proudění, teploty a vrcholové vůle, která není rozměrově stejná jako u typické lopatky turbíny. Zkušebně.testované modely nebyly vnitřně chlazeny.

Na vyobrazení podle obr. 4 je znázorněn přenos tepla na hladkém plochém vrcholu lopatky. Jelikož tento vrchol lopatky není opatřen žádným záměrným mechanizmem pro snížení vrcholového únikového proudu, vykazují výsledky tohoto zkušebního testu nejvyšší tepelné zatížení na vnější povrchové ploše vrcholu lopatky.

Na vyobrazení podle obr. 5 je znázorněn přenos teplá. Na hladkém vrcholu lopatky, opatřené přídavným obvodovým obrubním žebrem, které je znázorněno silnou černou obrysovou čarou.

·· 999» • · · · 9 9

9 9 9 9 99 • · ♦ · « « • 9 9 9 9 • 999 99 9 99

9 ·· • · · 9

9 9 9

9 9 9

9 9 · ·· ··

Přenos tepla na tomto vrcholu uvnitř obvodu obrubního žebra je výrazně nižší z hlediska velikosti, než je tomu v případě bez tohoto žebra. Přidáním obrubního žebra slouží ke zvýšení odporu vůči únikovému proudu přes vrcholovou mezeru, v důsledku čehož dochází ke snížení tepelného zatížení na povrchové ploše vrcholu.

Přenos tepla na povrchových plochách vlastního obrubního žebra nebyl měřen, avšak jak je známo z údajů ve zveřejněné literatuře (viz například D.E. Metzger, R.S. Bunker a M.K. Chyu: „Cavity Heat Transfer on a Transverse Grooved Wall in a Narrow Flow Channel, Journal of Heat Transfer, 1989, svazek 111, strany 73—79), tak tyto povrchové plochy vykazují stejně velké nebo vyšší hladiny přenosu tepla, než povrchové plochy vrcholu lopatky uvnitř obvodu obrubního žebra.

Jelikož je toto obrubní žebro umístěno na obvodu vrcholu lopatky, je do značného stupně izolováno od dosahování jakéhokoliv chladicího prospěchu v důsledku vnitřních chladicích kanálků v lopatce.

Na vyobrazení podle obr. 6 je znázorněn přenos tepla na hladkém vrcholu lopatky, opatřené odsazeným obrubním žebrem podle tohoto vynálezu, jak je rovněž přibližně vyznačeno silnou černou obrysovou čarou.

V) tomto případě je velikost přenosu tepla uvnitř obvodu odsazeného žebra dokonce nižší, než je tomu v případě obvodového žebra, což vede dokonce k nižšímu tepelnému zatížení vrcholu lopatky. Hladiny přenosu tepla, vyznačené v oblastech vně odsazeného žebra, nejsou horší, než ty nejvyšší hladiny uvnitř obvodu odsazeného žebra. V tomto ·*·· • φ φ

φ φ • Φ φφφφ φφ φφ • φ φ φφφφ φ φ φφφ · φφ φ φ φ * φ· φ φφ φ φ φ φ φφφφ «φ φφφ φφ φφ případě pak jelikož odsazené žebro není na vzdáleném obvodu vrcholu lopatky, je namísto toho umístěno přímo nad vnitřními chladicími kanálky lopatky.

Toto umístění zaručuje výrazné zlepšení chlazení obrubního žebra,. které vede ke snížení teploty a k prodloužení životnosti. Kromě toho v důsledku průtokových recirkulačních oblastí, které jsou vytvářeny prostřednictvím odsazeného žebra v oblastech vně obvodu obruby, jsou úrovně přenosu tepla na povrchových plochách obrubního žebra očekávány rovněž menší, než na obvodu obrubního žebra.

Předmět tohoto vynálezu může být uskutečněn prostřednictvím jakýchkoliv vhodných výrobních postupů. Odsazené žebro může být například vytvořeno integrálním odlitím spolu s vrcholem lopatky nebo s celou lopatkou, prostřednictvím svařování elektronovými paprsky pro zabránění průtoku k vrcholu lopatky, prostřednictvím fyzikálního pokovování srážením kovových par materiálu na vrcholu lopatky, nebo prostřednictvím pájení materiálu na tvrdo.

Alternativně může být vrchol lopatky odlit s nadměrnými rozměry, načež může být materiál odstraňován s pomocí různých způsobů, například laserovým odplavováním, v důsledku čehož lze vytvořit odsazené žebro.

Na vyobrazeních podle obr. 7 až obr. 10 jsou znázorněna alternativní uspořádání využití chladicích otvorů pro odsazené žebro podle tohoto vynálezu.

Kromě vnitřního chlazení je běžnou praxí odklánět část chladicího vzduchu do vnějšího prostoru vrcholu lopatky prostřednictvím otvorů buď na tlakové straně 22 profilu, nebo otvorů na povrchových plochách vrcholu, nebo kombinací těchto otvorů. Tyto chladicí otvory vystřikují chladivo, které slouží jak pro ochranu povrchové plochy před horkými plyny, tak k zajišťování přídavného tekutinového těsnění za účelem snížení úniku horkých plynů na vrcholu.

Uvedené chladivo může být rozstřikováno s pomocí otvorů, uspořádaných mezi okraji odsazeného žebra (viz obr. 7), nebo s pomocí těchto otvorů a otvorů v obvodové oblasti vně okraje odsazeného žebra (viz obr. 8), nebo prostřednictvím otvorů na površích profilu v blízkosti vrcholu (viz obr. 9). Chladicí otvory mohou být rovněž vedeny přímo obrubou odsazeného žebra, jako je tomu na obr. 10, pokud jsou průměry otvorů menší, než je šířka této obruby žebra. Rovněž je zcela pochopitelné, že chladicí otvory mohou mít různý tvar, velikost, rozměry, umístění a úhly. .

Přestože zde byly popsány a vyobrazeny pouze určité znaky předmětu tohoto vynálezu, je pro odborníka z dané oblasti techniky zcela zřejmé, že je možno vytvořit celou řadu různých modifikací a změn. Je proto zcela pochopitelné, že následující patentové nároky jsou určeny k pokrytí veškerých takovýchto modifikací a změn, které spadají do myšlenky a rozsahu předmětu tohoto vynálezu.

• · ··· ·· ·»· ·· · · /cco-fočz

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Sestava turbíny, vyznačující se tím, že obsahuje:

   alespoň jednu lopatku rotoru, obsahující patní část, profil, mající tlakovou boční stěnu a sací boční stěnu, vymezující vnější obvod, a vrcholovou část, opatřenou vrcholovým krytem, vnější věnec, uspořádaný soustředně kolem uvedené alespoň jedné lopatky rotoru, přičemž uvedený věnec v kombinaci s uvedenými vrcholovými částmi vymezuje příslušnou volnou mezeru, a odsazené žebro, umístěné na uvedeném vrcholovém krytu uvedené vrcholové části, přičemž je uvedené odsazené žebro posunuto směrem dovnitř od uvedeného vnějšího obvodu uvedené alespoň jedné lopatky rotoru pro snížení únikového proudění horkých plynů uvedenou volnou mezerou.
2. 2. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že šířka uvedeného odsazeného žebra leží v rozmezí zhruba od 0,02 palce do zhruba 0,150 palce.
3. 3. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená šířka leží v rozmezí zhruba od 0,02 palce do zhruba 0,05 palce.
4. 4. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená šířka leží v rozmezí zhruba od 0,05 palce do zhruba 0,150 palce.
5. 5. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že výška uvedeného odsazeného žebra leží v rozmezí zhruba od 0,03 palce do zhruba 0,3 palce.
6. 6. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená výška leží v rozmezí zhruba od 0,03 palce do zhruba 0,100 palce.
7. 7. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená výška leží v rozmezí zhruba od 0,05 palce do zhruba 0,3 palce.
8. 8. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že šířka a výška uvedeného odsazeného žebra jsou zhruba stejné.
9. 9. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené odsazené žebro je posunuto o velikost zhruba od 0,05 palce do 0,5 palce směrem dovnitř od uvedeného vnějšího obvodu uvedeného vrcholového krytu.
10. 10. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedené odsazené žebro je posunuto o velikost zhruba od 0,050 palce do 0,150 palce.

    • · · · · • · · • · ·» ···· • · · • · · · · • · • · · • · · • · · · · • · · · · • ·
11. 11. Sestava turbíny podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje velké množství roztroušených otvorů pro chlazení vrcholu.
12. 12. Způsob snižování únikového průtoku horkých plynů volnou mezerou mezi otočnou lopatkou a stacionárním krytem, vyznačující se tím, že obsahuje následující krok:

    posunutí odsazeného žebra směrem dovnitř od vnějšího obvodu uvedené otočné lopatky pro vytvoření stupně kolem obvodu uvedené lopatky, tvořícího oddělenou průtokovou oblast a průtokový odporový prvek, a snížení únikového průtoku horkých plynů touto oblastí.