CZ20004493A3 - Vzduchová kapsa pro chlazení vrstvou vzduchu u profilu s uzavřeným chladicím okruhem plynové turbíny - Google Patents
Vzduchová kapsa pro chlazení vrstvou vzduchu u profilu s uzavřeným chladicím okruhem plynové turbíny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20004493A3 CZ20004493A3 CZ20004493A CZ20004493A CZ20004493A3 CZ 20004493 A3 CZ20004493 A3 CZ 20004493A3 CZ 20004493 A CZ20004493 A CZ 20004493A CZ 20004493 A CZ20004493 A CZ 20004493A CZ 20004493 A3 CZ20004493 A3 CZ 20004493A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- wall
- vane
- cooling
- air
- cavity
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
- F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
- F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
- F01D5/189—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall the insert having a tubular cross-section, e.g. airfoil shape
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/10—Stators
- F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
- F05D2240/81—Cooled platforms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/205—Cooling fluid recirculation, i.e. after cooling one or more components is the cooling fluid recovered and used elsewhere for other purposes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/221—Improvement of heat transfer
- F05D2260/2212—Improvement of heat transfer by creating turbulence
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
- F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
Vzduchová kapsa pro chlazení vrstv+ě-ke-tt vzduchu u profilu r
o.
r
Oblast techniky
Vynález se obecně týká plynových turbín, například pro výrobu elektrické energie, a zejména se týká chlazení trysek prvního stupně u takovýchto turbín.
Dosavadní stav techniky
Tradiční přístup při chlazení lopatek a trysek turbíny představovalo odebírání vysokotlakého chladicího vzduchu ze zdroje, například z mezilehlého a z koncového stupně turbínového kompresoru. U takového systému je obvykle využíváno série vnitřních průtokových kanálů pro dosažení požadovaného množství průtokové hmoty pro chlazení lopatek turbíny. Naproti tomu je využíváno vnějšího potrubí pro přivádění vzduchu k tryskám, přičemž bývá obvykle využíváno chlazení vrstvičkou filmu chladicího média, přičemž je vzduch vypouštěn do proudu horkých plynů v turbíně.
U moderních konstrukcí plynových turbín bylo zjištěno, že teplota horkých plynů, proudících přes součásti turbíny, může být vyšší, než je teplota tání kovu těchto součástí. Bylo proto nezbytné ustanovit chladicí schéma na ochranu součástí, ležících v dráze horkých plynů, během provozu turbíny.
• · · ·
Pára byla ustanovena jako výhodné chladicí médium pro chlazení trysek plynové turbíny (lopatek statoru), a to zejména u zařízení s kombinovaným okruhem, jak je popsáno například v patentovém spise US 5 253 976, jehož popis je zde uváděn ve formě odkazu.
Pro úplný popis parou chlazených lopatek je možno odkázat na obsah patentového spisu US 5 536 143, jehož popis je zde uváděn ve formě odkazu.
Pro úplný popis parního (nebo vzduchového) chladicího okruhu pro přivádění chladicího média k lopatkám prvního a druhého stupně přes rotor je možno odkázat na patentový spis US 5 593 274, jehož popis je zde uváděn ve formě odkazu.
Jelikož má pára mnohem větší tepelnou kapacitu, než spalovací plyny, je považováno za neúčinné umožnit směšování chladicí páry s proudem horkých plynů. V důsledku toho pak u známých parou chlazených lopatek bylo považováno za žádoucí udržovat chladicí páru uvnitř součástí v dráze horkých plynů v uzavřeném okruhu.
Nicméně však určité oblasti součástí v dráze horkých plynů nemohou být prakticky chlazeny s pomocí páry v uzavřeném okruhu. Například poměrně tenká konstrukce zadních hran tryskových lopatek zcela vylučuje parní chlazení těchto hran. Proto je tedy pro chlazení těchto částí tryskových lopatek využíváno vzduchového chlazení.
• 9 9 9 · 9 • 9 · · ·
9 9 9 9 9 9 9 9 se vzduchovým na patentový formě odkazu.
Pro úplný popis parou chlazených trysek chlazením podél zadní hrany je možno odkázat spis US 5 634 766, jehož obsah je zde uváděn ve
Podstata vynálezu
U obvyklé konstrukce uzavřeného okruhu parou nebo vzduchem chlazené trysky, jak bylo stručně shora zmíněno a jak bylo vysvětleno ve shora uvedených patentových spisech, je využíváno páry nebo vzduchu pro chlazení stěny trysky prostřednictvím nárazového chlazení nebo konvekcí v případě dutiny zadní hrany.
V některých případech pak s takovýmto typem chladicího schématu může tepelný spád ve stěně trysky dosáhnout velice vysokých hladin, což může způsobit nízkou životnost při únavě nízkého cyklu (LCF) pro určité oblasti stěny trysky.
V souladu s předmětem tohoto vynálezu se proto navrhuje: modifikovat typickou konstrukci uzavřeného okruhu parou nebo vzduchem chlazené trysky, a to přiváděním chladicího média, například vzduchu, jako tenké vrstvičky filmu pro výrazné snížení místního tepelného spádu, v důsledku čehož dojde ke zvýšení místní životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF).
Konkrétněji řečeno je předmět tohoto vynálezu ztělesněn v přidání alespoň jedné vzduchové kapsy do uzavřené smyčky parou nebo vzduchem chlazené trysky pro zajištění zdroje chladicího vzduchu pro chlazení plochy profilu vrstvičkou filmu v oblastech, kde by jinak docházelo k nízké životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF) v důsledku vysokého tepelného spádu. Vzduchová kapsa je umístěna uvnitř jedné nebo více dutin v uzavřeném okruhu parou nebo vzduchem chlazené trysky plynové turbíny. Vzduch je přiváděn do vzduchové kapsy a poté proudí ven do dráhy horkých plynů přes otvory pro vytváření vzduchového filmu, které jsou vytvořeny ve stěně profilu, a které propojují vzduchovou kapsu s vnější stranou lopatky.
Proto byl tedy v souladu s jedním provedením předmětu tohoto vynálezu vyvinut chladicí systém pro chlazení součástí v dráze horkých plynů u tryskového stupně plynové turbíny, u kterého může být uplatněn systém uzavřeného okruhu parního nebo vzduchového chlazení a/nebo systém otevřeného okruhu U systému uzavřeného okruhu je vzduchového chlazení.
uspořádán větší počet segmentů lopatky trysky, z nichž každý obsahuje jednu nebo více tryskových lopatek, ležících mezi radiálně směřující vnitřní a vnější stěnou.
Lopatky jsou opatřeny větším počtem dutin, které jsou propojeny s oddíly ve vnější a vnitřní stěně pro proudění chladicího média v uzavřeném okruhu pro chlazení vnější a vnitřní stěny a lopatek jako takových. Tento chladicí systém s uzavřeným okruhem je z konstrukčního hlediska v podstatě obdobný jako parní chladicí systém, který je popsán a znázorněn v již shora uváděném patentovém spise US 5 634 766, pouze s určitými výjimkami, které budou uvedeny v dalším.
Takže chladicí médium může být přiváděno do přetlakového prostoru ve vnější stěně segmentu pro jeho distribuci do komor a průchodů přes nárazové otvory v desce pro nárazové chlazení plochy vnější stěny segmentu. Upotřebené nárazové chladicí médium proudí do náběžné hrany a do zadních dutin, rozprostírajících se radiálně v lopatce. Alespoň jedna chladicí dutina pro vratné nebo mezilehlé chladicí médium se · «· · ···· ·· ·· rozprostírá v radiálním směru a leží mezi náběžnou hranou a zadními dutinami. Rovněž může být uspořádána samostatná dutina zadní hrany.
Proudění chladicího vzduchu v dutině zadní hrany jako takové je předmětem patentového spisu US 5 611 662, jehož obsah je zde uváděn ve formě odkazu. Chladicí vzduch z této dutiny zadní hrany proudí do vnitřní stěny pro průtok přes kanál pro přivádění profukovacího vzduchu do prostoru oběžného kola nebo do dráhy horkých plynů.
Pro chlazení povrchové plochy profilu v oblastech, kde by jinak docházelo k nízké životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF) v důsledku vysokého tepelného špádu, je uspořádána alespoň jedna vzduchová kapsa uvnitř jedné nebo více shora uvedených dutin u uzavřeným okruhem parou nebo vzduchem chlazené trysky plynové turbíny. Vzduch je přiváděn do vzduchové kapsy a poté proudí ven do dráhy horkých plynů přes otvory pro chlazení vrstvičkou vzduchu, vytvořené ve stěně profilu, které propojují vzduchovou kapsu s vnější stranou lopatky, v důsledku čehož je vytvářena vrstvička chladicího vzduchu pro chlazení plochy profilu.
V souladu s výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu byl vyvinut segment lopatky statoru s uzavřeným okruhem, obsahující radiálně vnitřní a vnější stěnu, které jsou od sebe vzájemně vzdáleny, a lopatku, která leží mezi vnitřní a vnější stěnou a má náběžnou hranu a zadní hranu, přičemž tato lopatka zahrnuje oddělené dutiny náběžné hrany, zadní hrany a mezilehlé dutiny, uspořádané mezi náběžnou hranou a zadní hranou a probíhající radiálně v lopatce, vložku v dutině náběžné hrany pro přivádění chladicího média, opatřenou otvory pro nárazové chlazení pro nasměrování chladicího média na plochu vnitřní stěny dutiny náběžné hrany pro nárazové chlazení lopatky kolem dutiny náběžné hrany, vložku v mezilehlé dutině pro přijímání chladicího média, opatřenou otvory pro nárazové chlazení pro nasměrování chladicího média na plochu vnitřní stěny mezilehlé dutiny pro nárazové chlazení lopatky kolem mezilehlé dutiny, dutinu zadní hrany, propojenou se vstupem chladicího vzduchu pro přijímání chladicího vzduchu, opatřenou výstupem na zadní hraně a na radiálně vnitřním konci pro nasměrování upotřebeného chladicího vzduchu do jednak do dráhy horkých plynů na vnější straně lopatky a jednak do oběžného kola mezi sousedními stupni turbíny, přičemž alespoň jedna Vzduchová kapsa je uspořádána ve stěně alespoň jedné z dutin.
Každá vzduchová kapsa je v podstatě uzavřena vůči příslušné dutině, je průtokově propojena ze zdrojem chladicího vzduchu, a je opatřena alespoň jedním výstupním otvorem pro průtokové propojení mezi vnitřkem vzduchové kapsy a vnější stranou lopatky pro chlazení plochy profilu.
Předmět tohoto vynálezu může být dále uspořádán jako chladicí systém s v podstatě uzavřeným okruhem pro chlazení součástí tryskových stupňů plynové turbíny v dráze horkých plynů, zejména prvního tryskového stupně, v kombinaci se systémem vzduchového chlazení s otevřeným okruhem pro určité z uvedených součástí.
ze tepelných tocích a chladicím médiem,
Segmenty lopatky trysky jsou s výhodou uspořádány tak, mají nezbytnou konstrukční celistvost při vysokých tlacích, .zaručující kapacitu chlazení kterým je s výhodou pára, proudící ttt 4'9 v tlakovém a v podstatě uzavřeném okruhu a v kombinaci s otevřeným okruhem pro vzduchové chlazení. Takže předmět tohoto vynálezu poskytuje alespoň v prvním stupni turbíny větší počet segmentů lopatky trysky, z nichž každý obsahuje jeden nebo.více lopatek trysky, ležících mezi radiálně vnější a vnitřní stěnou.
Lopatky jsou opatřeny větším počtem dutin, propojených s oddíly ve vnější a vnitřní stěně pro proudění chladicího média, s výhodou páry, ve v podstatě uzavřené dráze okruhu pro chlazení vnější a vnitřní stěny a lopatek jako takových. Nárazové chlazení je prováděno v náběžné hraně lopatky, stejně jako v mezilehlé vratné dutině nebo dutinách lopatky trysky prvního stupně. Vložky v náběžné a zadní dutině sestávají z pouzder, uspořádaných v těchto dutinách v určité vzdálenosti od stěn dutiny. Tyto vložky jsou opatřeny nárazovými otvory proti stěnám dutiny, přičemž pára, proudící do těchto vložek, proudí směrem ven těmito nárazovými otvory pro účely nárazového chlazení stěn lopatky.
Vratné kanály jsou uspořádány podél vložek pro účely odvádění upotřebené nárazové chladicí páry. Obdobně jsou vložky ve vratné mezilehlé dutině nebo dutinách opatřeny nárazovými otvory pro proudění nárazového chladicího média na boční stěny lopatky. Tyto vložky jsou rovněž opatřeny vratnými dutinami pro shromažďování upotřebené nárazové chladicí páry a pro její odvádění do výstupu páry.
Vzduchový chladicí systém š otevřeným okruhem je uspořádán pro chlazení plochy lopatky vrstvičkou vzduchu v oblastech, kde může jinak docházet k nízké životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF) v důsledku vysokého tepelného • · ··· 9 ·> 4» ·· • · « 0 0 0 '0 ♦ · 0 ·
0 0 '0 0 · 0 0 0 0 0-0 000000 spádu. Alespoň jedna vzduchová kapsa je uspořádána v části nebo podél alespoň části stěny alespoň jedné dutiny segmentu, přičemž je velké množství směrem dozadu zaměřených otvorů provedeno ve stěně pro propojení vzduchové kapsy s vnější stranou segmentu. Chladicí vzduch, vystupující z těchto otvorů pro chlazení vrstvičkou vzduchu, ochlazuje vnější plochu lopatky podél dutiny náběžné hrany a/nebo mezilehlé dutiny či mezilehlých dutin. Známý chladicí vzduchový systém s otevřeným okruhem může být rovněž uspořádán pro chlazení dutiny zadní hrany.
V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl tedy vyvinut segment lopatky statoru pro vytvoření části stupně turbíny, který obsahuje:
vnitřní a vnější stěnu, které jsou od sebe vzájemně vzdáleny, lopatku statoru, ležící mezi uvedenou vnitřní a vnější stěnou a opatřenou náběžnou a zadní hranou, přičemž uvedená lopatka obsahuje větší množství oddělených dutin mezi náběžnou a zadní hranou, ležících podélně v uvedené lopatce pro proudění chladicího média, alespoň jednu vzduchovou kapsu, vymezenou ve stěně nebo podél stěny alespoň jedné uvedené dutiny, přičemž každá vzduchová kapsa je v podstatě uzavřena vůči příslušné dutině a je průtokově propojena se zdrojem chladicího vzduchu, a t
alespoň jeden výstupní otvor pro průtokové propojení mezi vnitřkem každé kapsy a vnějším povrchem lopatky.
Pouzdrová vložka je s výhodou umístěna v alespoň jedné uvedené dutině a je vzdálena od vnitřní stěny uvedené lopatky pro vymezení mezery, přičemž má uvedená vložka vstup pro proudění chladicího média do uvedené pouzdrové vložky, uvedená pouzdrová, vložka je opatřena větším počtem průchozích otvorů pro proudění chladicího média uvedenou vložkou do uvedené mezery pro narážení na plochu vnitřní stěny uvedené lopatky.
Uvedený alespoň jeden výstupní otvor je skloněn pod úhlem vůči stěně lopatky pro nasměrování chladicího média, proudícího tímto otvorem, na vnější stranu lopatky ve směru proudění.
Uvedená stěna může být s výhodou opatřena větším počtem výstupních otvorů, procházejících touto stěnou.
Uvedený větší počet výstupních otvorů může být s výhodou uspořádán ve v podstatě lineární soustavě.
Vzduchová kapsa probíhá s výhodou od přilehlé vnější stěny uvedené lopatky.
V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl rovněž vyvinut segment lopatky turbíny, který obsahuje:
vnitřní a vnější stěnu, které jsou od sebe vzájemně vzdáleny, lopatku, ležící mezi uvedenou vnitřní a vnější stěnou a opatřenou náběžnou a zadní hranou, přičemž je uvedená lopatka opatřena větším počtem oddělených dutin mezi náběžnou a zadní
hranou, které leží podélně v uvedené lopatce pro proudění chladicího média touto lopatkou, uvedená vnější stěna vymezuje alespoň jeden přetlakový prostor chladicího média, vstup chladicího média, umožňující průchod chladicího média do uvedeného přetlakového prostoru chladicího média, uvedená lopatka je opatřena prvním otvorem, propojujícím uvedený přetlakový prostor chladicího média v uvedené vnější stěně s alespoň jednou z uvedených dutin pro umožnění průchodu chladicího média mezi uvedeným jedním přetlakovým prostorem a uvedenou jednou dutinou, alespoň jedna vzduchová kapsa probíhá podél alespoň části délky alespoň jedné uvedené dutiny, přičemž každá vzduchová kapsa je v podstatě uzavřena vzhledem k vnitřku příslušné dutiny a je průtokově propojena se zdrojem chladicího vzduchu, alespoň jeden výstupní otvor pro průtokové propojení mezi vnitřkem uvedené kapsy a vnější plochou lopatky, a pouzdrovou vložku v v uvedené jedné dutině, vzdálenou od plochy její vnitřní stěny, přičemž uvedená pouzdrová vložka má vstup pro proudění chladicího média do uvedené pouzdrové vložky, uvedená pouzdrová vložka je opatřena větším počtem průchozích otvorů pro proudění chladicího média přes uvedené otvory ve vložce do uvedeného prostoru mezi uvedenou vložkou a uvedenými plochami vnitřní stěny pro narážení na uvedenou plochu vnitřní stěny uvedené lopatky pro její chlazení.
Vnitřní stěna je s výhodou opatřena alespoň jedním žebrem podél její vnitřní plochy, vymezujícím vnitřní oddíly uvnitř uvedené vnitřní plochy, přičemž dále obsahuje:
kryt pro uvedené vnitřní oddíly, vzdálený od uvedené vnitřní plochy, nárazovou desku mezi uvedeným krytem a uvedenou vnitřní plochou, přičemž uvedený druhý otvor uvedené lopatky je propojen s uvedeným přetlakovým prostorem uvedené vnitřní stěny pro umožnění průchodu chladicího média, uvedená nárazová deska je opatřena otvory pro umožnění průchodu chladicího média pro nárazové chlazení uvedené vnitřní stěny.
Jedna z dutin představuje s výhodou dutinu zadní hrany, opatřenou větším počtem otvorů v zadní hraně uvedené lopatky pro proudění chladicího média z uvedené dutiny zadní hrany uvedenými otvory na vnější stranu uvedené lopatky.
Uvedený alespoň jeden výstupní otvor, je s výhodou skloněn pod úhlem vůči stěně lopatky, takže chladicí vzduch, proudící tímto otvorem, je nasměrován na vnější stranu lopatky dolů ve směru proudění.
Stěna může být s výhodou opatřena větším počtem výstupních otvorů, procházejících touto stěnou.
Uvedený větší počet výstupních otvorů může být s výhodou uspořádán ve v podstatě lineární soustavě.
Vzduchová kapsa probíhá s výhodou od přilehlé uvedené vnější stěny uvedené lopatky.
V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl rovněž dále vyvinut segment lopatky statoru, který obsahuje:
vnitřní a vnější stěnu, které jsou od sebe vzájemně vzdáleny, lopatku, ležící mezi uvedenou vnitřní a vnější stěnou a opatřenou náběžnou a zadní hranou, přičemž je uvedená lopatka opatřena větším počtem oddělených dutin mezi náběžnou a zadní hranou, které leží podélně v uvedené lopatce, uvedená vnitřní a vnější stěna vymezuje příslušnépřetlakové prostory a nárazovou desku v každém uvedeném přetlakovém prostoru, vstup do uvedené vnější stěny pro proudění páry do přetlakového prostoru vnější stěny a přes nárazovou desku v uvedeném přetlakovém prostoru vnější stěny pro nárazové' parní chlazení horní plochy uvedené vnější stěny, vložku v jedné z uvedených dutin pro přijímání upotřebené nárazové páry z uvedené vnější stěny, opatřenou nárazovými otvory pro nasměrování páry, přiváděné od uvedené vnější stěny, proti plochám vnitřní stěny uvedené jedné dutiny pro nárazové chlazení lopatky kolem uvedené jedné dutiny, uvedenou vnitřní stěnu, opatřenou otvorem pro přijímání upotřebené nárazové páry z uvedené jedné dutiny do přetlakového prostoru vnitřní stěny pro proudění přes nárazovou desku a pro nárazové chlazení vnitřní stěny, vložku v jiné z uvedených dutin pro přijímání upotřebené nárazové páry z uvedené vnitřní stěny, opatřenou nárazovými otvory pro nasměrování páry, přiváděné z uvedené vnitřní stěny, proti plochám vnitřní stěny uvedené jiné dutiny pro nárazové chlazení.lopatky kolem uvedené jiné dutiny, výstup pro přijímání upotřebené nárazové páry z uvedené jiné dutiny, přičemž pára proudí uvedenou vnitřní a vnější stěnou, přičemž uvedená jedna dutina a uvedená druhá dutina vytvářejí uzavřený průtokový okruh uvedenou lopatkou, a alespoň jednu .vzduchovou kapsu, probíhající podél alespoň části délky alespoň jedné z uvedených dutin, přičemž je každá vzduchová kapsa v podstatě uzavřena vůči vnitřku příslušné dutiny a je průtokově propojena se zdrojem chladicího vzduchu, a přičemž je opatřena alespoň jedním výstupním otvorem pro průtokové propojení mezi vnitřkem uvedené vzduchové kapsy a vnějškem lopatky.
Uvedená vzduchová kapsa probíhá od přilehlé uvedené vnější stěny uvedené lopatky, přičemž je zde větší počet uvedených výstupních otvorů, uspořádaných ve v podstatě lineární soustavě.
Rovněž byl v souladu s předmětem tohoto vynálezu vyvinut segment lopatky turbíny, který obsahuje:
vnitřní a vnější stěnu, které jsou od sebe vzájemně vzdáleny, ·’····
9 ♦
9 9
9· 9
9 9
9 lopatku, ležící mezi uvedenou vnitřní a vnější stěnou a opatřenou náběžnou a zadní hranou, přičemž uvedená lopatka obsahuje větší množství oddělených dutin mezi náběžnou a zadní hranou, ležících podélně v uvedené lopatce pro proudění chladicího média, vložkové pouzdro, umístěné v jedné uvedené dutině a vzdálené od plochy vnitřní stěny uvedené lopatky, vstup do uvedeného vložkového pouzdra pro průtok chladicího média do uvedeného vložkového pouzdra, přičemž je uvedené vložkové pouzdro opatřeno velkým množstvím průchozích otvorů pro průtok chladicího média uvedeným pouzdrem pro narážení na plochu vnitřní stěny uvedené lopatky, a vzduchovou kapsu, ležící podél alespoň části radiální délky alespoň jedné z uvedených dutin, přičemž je uvedená vzduchová kapsa v podstatě utěsněna vzhledem k chladicímu médiu v uvedené alespoň jedné dutině, uvedená vzduchová kapsa je opatřena vstupem chladicího vzduchu na jejím radiálně vnějším konci, který je provozně připojen ke zdroji chladicího vzduchu, a velkým množstvím výstupních' otvorů chladicího vzduchu, procházejících stěnou uvedené lopatky pro vytvoření propojovacího průchodu mezi vnitřkem uvedené vzduchové kapsy a vnějškem uvedené lopatky, přičemž chladicí vzduch, proudící do uvedené vzduchové kapsy uvedeným vstupem, proudí uvedenými výstupními otvory na vnějšek uvedené lopatky pro proudění podél alespoň části vnější plochy uvedené lopatky dolů ve směru proudění od uvedených výstupních otvorů pro vytváření chladicího vzduchového filmu pro chlazení vnější plochy uvedené lopatky dolů ve směru proudění pro zvýšení životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF) alespoň v oblasti dolů ve směru proudění.
φ. φφφφ
Uvedená jedna dutina a zadní dutina společně vymezují uzavřený chladicí okruh pro proudění chladicího média od vstupu chladicího média radiálně dovnitř uvedenou lopatkou k uvedené vnitřní stěně, a poté radiálně směrem ven uvedenou lopatkou k výstupu chladicího média u uvedené vnější stěny, přičemž uvedená vzduchová kapsa leží podél alespoň jedné z uvedených dutin, vymezujících uvedený uzavřený chladicí okruh.
Alespoň některé z uvedených výstupních otvorů jsou skloněny pod úhlem vůči stěně lopatky pro nasměrování proudění chladicího vzduchu na vnější stranu lopatky dolů ve směru proudění.
- Větší počet výstupních otvorů je s výhodou uspořádán ve v podstatě lineární soustavě, která probíhá podél alespoň části délky lopatky.
Vzduchová kapsa probíhá s výhodou od přilehlé vnější stěny lopatky.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:
obr. 1 znázorňuje schematický pohled v řezu na lopatku trysky prvního stupně;
obr. 2 znázorňuje axonometrický pohled na typickou trysku prvního stupně se znázorněnými oblastmi omezené životnosti;
obr. 3 znázorňuje nárysný pohled na lopatku takového typu, který je znázorněn na obr. 1, opatřenou vzduchovou kapsou, představující provedení předmětu tohoto vynálezu; a obr. 4 znázorňuje schematický pohled v řezu, přičemž řez je veden podél čáry 4-4 z obr. 3.
Příklady provedení vynálezu
Jak již bylo shora uvedeno, týká se předmětný vynález zejména chladicích okruhů pro trysky prvního stupně turbíny, přičemž je nutno odkázat na již shora uváděné patenty, v nichž jsou popisovány různé další aspekty turbíny, její konstrukce, a způsobů jejího provozu.
Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněn schematický pohled v řezu na lopatku 10, obsahující jeden z většího množství obvodově uspořádaných segmentů trysky prvního stupně. Zde je nutno zdůraznit, že tyto segmenty jsou spolu vzájemně spojeny, takže vytvářejí prstencovitou soustavu segmentů, vymezující dráhu horkých plynů, vedoucí tryskou prvního stupně turbíny.
Každý segment obsahuje 'radiálně umístěnou vnější stěnu 12 a vnitřní stěnu 14, přičemž mezi vnější stěnou 12 a vnitřní stěnou 14 je uspořádána jedna nebo více tryskových lopatek 10. Segmenty jsou neseny kolem vnitřního pláště • ftft·· ft ·· '··} ·*
9· · ·· ♦ · » ·· ft' • · ft ft · · ft ft • · » · ··,···· ··· ·· ·*· · ftft·' ftft ······· ··. ·· turbíny (na vyobrazeních neznázorněno), přičemž přiléhající segmenty jsou vzájemně vůči sobě utěsněny.
Je proto . nutno zdůraznit, že vnější stěna 12, vnitřní stěna 14 a lopatky 10, uspořádané mezi nimi, jsou zcela neseny vnitřním pláštěm turbíny a jsou odnímatelné spolu s polovinami vnitřního pláště turbíny po odejmutí vnějšího pláště 16, jak je uvedeno v patentovém spise US 5 685 693.
Pro účely tohoto popisu bude lopatka 10 popisována tak, že tvoří jedinou lopatku segmentu, přičemž je lopatka 10 opatřena náběžnou hranou 18 a zadní hranou 2 0. Se segmenty, upevněnými k vnitřnímu plášti (na vyobrazeních neznázorněno), mohou být trysky prvního a druhého stupně, tj. neotáčející se součásti prvního a druhého stupně, vyjmuty z turbíny po sejmutí vnitřního pláště, jak je uvedeno ve shora uvedeném' patentovém spise US 5 685 693, a to pro účely oprav a údržby, přičemž je zde rovněž nutno zdůraznit, že trysky prvního a druhého stupně, opatřené kombinovaným uzavřeným okruhem pro chlazení parou a pro chlazení vzduchem, mohou sloužit jako náhradní tryskové stupně pro pouze vzduchem chlazené tryskové stupně, pokud je turbína přeměněna z turbíny, chlazené výhradně vzduchem na turbínu s kombinovaným chlazením parou a vzduchem.
Segment tryskové lopatky prvního stupně je opatřen vstupem 22 chladicí páry do vnější stěny 12. S tryskovým segmentem je rovněž propojen výstup 24 vratné páry. Vnější stěna 12 je opatřena vnějším bočním ohrazením či stěnou 26, náběžným ohrazením či stěnou 28 a zadním ohrazením či stěnou 30, vymezujícími přetlakový prostor 32 spolu s horní plochou 34 a s nárazovou deskou 36, umístěnou ve vnější • 0·»
0· *· ·· » · · 1 > · · 4 stěně 12. (Výrazy směrem ven a směrem dovnitř, stejně jako vnější a vnitřní, se týkají obecně radiálního směru.)
Mezi nárazovou deskou 3 6 a vnitřní plochou 38 vnější stěny 12 je uspořádáno větší množství nosných žeber 40, umístěných mezi vnějšími bočními stěnami 26 náběžnou stěnou 28 a zadní stěnou 30. Nárazová deska 36 překrývá žebra 40 přes celý rozsah přetlakového prostoru 32. V důsledku toho pak pára, vstupující vstupem 22 chladicí páry do přetlakového prostoru 32, prochází otvory v nárazové desce 36 pro účely nárazového chlazení vnitřní plochy 38 vněj.ší stěny 12.
U tohoto příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu je trysková lopatka 10 prvního stupně opatřena větším počtem dutin, a to například dutinou 42 náběžné hrany 18, zadní dutinou 4 4, třemi mezilehlými vratnými dutinami 4 6, 48. a 50, a rovněž dutinou 52 zadní hrany 20.
Dutina 42 náběžné hrany 18 je opatřena vložkou 54, a zadní dutina 4 4 je opatřena vložkou 56, zatímco každá z mezilehlých vratných dutin 46, 48 a 50 je opatřena příslušnými obdobnými vložkami 58, 60 a 62, přičemž všechny tyto vložky mají obecně tvar dutých perforovaných pouzder. Uvedené vložky mohou být tvarovány tak, aby. odpovídaly tvaru příslušné dutiny, ve které je ta která vložka uložena.
Boční stěny pouzder jsou opatřeny větším množstvím otvorů pro nárazové chlazení, a to podél částí vložky, které leží proti stěnám dutiny, které mají být nárazově chlazeny. Například v dutině 42 náběžné hrany 18 bude přední okraj vložky 54 obloukovitý, přičemž boční stěny budou obecně φφφφ
• φ φ' φ φ ♦» φφ φ φ φ · · φ φ φ φφφφ φ φφφ · φ φ φ φ φφφφ φφφ φφφφ ·Φ ♦ · odpovídat tvaru bočních stěn dutiny 42, a přičemž veškeré tyto stěny vložky budou opatřeny otvory pro nárazové chlazení.
Zadní strana pouzdra nebo vložky 54 naproti žebru 64, oddělujícímu dutinu 42 od dutiny 46, však nebude opatřena otvory pro nárazové chlazení. V zadní dutině 44 však budou na druhé straně pouze boční stěny pouzdra vložky 56 opatřeny otvory pro nárazové chlazení. Přední a zadní stěny pouzdra vložky 56 budou z pevného neperforovaného materiálu.
Zde je . nutno zdůraznit, že. vložky,. uložené v dutinách 42, 44, 4 6, 48 a 50, jsou vzdáleny od stěn dutin pro umožnění průtoku chladicího média, například páry, přes otvory pro nárazové chlazení pro účely narážení na plochy vnitřní stěny dutin, v důsledku čehož bude docházet ke chlazení těchto ploch stěn.
Jak je znázorněno, na vyobrazení podle obr. 1, tak po nárazu proudí chladicí pára do přetlakového prostoru 66, vymezeného vnitřní stěnou 14 a spodní krycí deskou 68 . Spolu s vnitřní stěnou 14 jsou integrálně odlita nosná výztužná žebra 7 0. Radiálně směrem dovnitř od těchto žeber 7 0 je uspořádána nárazová deska 7 2. V důsledku toho je nutno zdůraznit, že upotřebená nárazová chladicí pára, proudící z dutin 42 a 4 4, proudí do přetlakového prostoru 66, načež proudí přes otvory pro nárazové chlazení v nárazové desce 72 pro účely nárazového chlazení vnitřní stěny 14.
Upotřebená chladicí pára proudí've směru žeber 70 směrem k otvorům (na vyobrazeních podrobněji neznázorněno) pro účely zpětného proudění přes dutiny 46, 48 a 50 do výstupu 24 «· ·· « 9 9 ·
• ·«· »
• 99 • « 9 · · • 9 · · · • · · · · • 9 9 9· ·· vratné páry. Vložky 58, 60 a 62 jsou umístěny v dutinách 46, 48 a 50 v určité vzdálenosti od bočních stěn a žeber, vymezujících příslušné dutiny. Otvory pro nárazové chlazení leží na opačných stranách pouzder pro účely proudění chladicího média, například páry, z vnitřního prostoru vložek přes otvory pro nárazové chlazení pro účely nárazového chlazení bočních stěn lopatky. Upotřebená chladicí pára potom proudí ven výstupem 24 vratné páry, například zpět do přívodu páry.
Okruh pro vzduchové chlazení dutiny zadní hrany u okruhů kombinovaného parního a vzduchového chlazení lopatky, jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 1, obecně Odpovídá řešení podle shora uvedeného patentového spisu US 5 634 766, takže, jeho podrobnější popis zde bude vynechán.
Jak již bylo shora uvedeno, tak u typického uzavřeného parního okruhu nebo u konstrukce vzduchem chlazené trysky je·, použito páry . nebo vzduchu pro chlazení stěny trysky prostřednictvím nárazového chlazení nebo konvekcí v případě dutiny zadní hrany. Avšak u tohoto typu chladicího schématu může tepelný spád či gradient ve stěně trysky dosáhnout velmi vysokých hodnot, což může způsobit nízkou životnost při únavě nízkého cyklu (LCF) pro určité místní oblasti stěny trysky.
Na vyobrazení podle obr. 2 jsou schematicky znázorněny příklady takových oblastí únavy nízkého cyklu (LCF) u stěny trysky. Na tomto vyobrazení podle obr. 2 je schematicky znázorněna takováto příkladná oblast nízké únavy nízkého cyklu (LCF), která je obecně označena vztahovou značkou 73. Jedna část této oblasti 73 nízké únavy nízkého cyklu (LCF), která je označena vztahovou značkou 75, má obzvláštní význam ·
• · · ··· ·· ····
jako ta část lopatky, která může vykazovat obzvláště nízkou životnost při únavě nízkého cyklu (LCF).
Část 75 oblasti 7 3 bude zejména tou oblastí, kde bude žádoucí snížit tepelný spád nebo gradient za účelem zlepšení životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF). Avšak u některých uplatnění může být žádoucí snížit teplotní gradient podél větší části celkové délky uvedené oblasti 73, omezující životnost, nebo v jiných oblastech trysky, které mají obecně stejné uspořádání.
Za. účelem zvýšení místní životnosti při únavě nízkého . cyklu (LCF) pak se v souladu s předmětem tohoto vynálezu navrhuje modifikovat konstrukci typického uzavřeného okruhu parního nebo vzduchového chlazení trysky prostřednictvím přivádění chladicího média, například vzduchu pro chlazení vrstvičkou filmu za účelem výrazného snížení místního tepelného spádu, v důsledku čehož dojde ke zvýšení místní životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF).
Konkrétněji řečeno je předmět tohoto vynálezu ztělesněn v přidání alespoň jedné vzduchové kapsy 174 do uzavřeného okruhu parou nebo vzduchem, chlazené trysky pro zajištění zdroje chladicího vzduchu pro chlazení plochy profilu vrstvičkou filmu v oblastech, kde jinak dochází k nízké životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF) v důsledku vysokého tepelného spádu.
Vzduch je přiváděn do vzduchové kapsy 174 a poté proudí ven do dráhy 176 horkých plynů přes otvory 178 pro chlazení vrstvičkou filmu, které jsou zde rovněž nazývány výstupními otvory, a které jsou vytvořeny ve stěně 180 profilu, přičemž stranou lopatky, zcela bez otvorů, alespoň v podstatě alespoň v podstatě dutiny.
je schematicky znázorněno ztělesňující předmět tohoto propojují vzduchovou kapsu 174 s vnější Vnitřní stěna 182 vzduchové kapsy 174 je jak je tomu u znázorněného provedení, nebo bez otvorů, takže vzduchová kapsa 174 je uzavřena vůči vnitřnímu prostoru příslušné
Na vyobrazení podle obr. umístění vzduchové kapsy 174, vynálezu.
Ve znázorněném provedení probíhá vzduchová kapsa 174 radiálně podél přibližně jedné poloviny radiální délky profilu lopatky 10 směrem od radiálně vnější stěny 12, kde získává vzduch prostřednictvím vzduchového potrubí, znázorněného schematicky a označeného vztahovou značkou 122. Přívod vzduchu do vzduchové kapsy může být zajišťován z jakéhokoliv vhodného zdroje, který může být společný se zdrojem vzduchu pro dutinu zadní hrany. Přestože znázorněná vzduchová kapsa 174 probíhá pouze podél části, radiální délky profilu lopatky 10, je zcela pochopitelné, že takováto vzduchová kapsa může probíhat buď podél části délky nebo podél celé délky příslušné dutiny lopatky. Kromě toho, přestože je vzduchová kapsa 174 uspořádána ve znázorněném provedení tak, že probíhá od vzduchového přívodního potrubí nebo od jiného zdroje vzduchu, vytvořeného ve vnější stěně 12, může být zdroj vzduchu vytvořen i na radiálně vnitřním konci lopatky 10, přičemž vzduchová kapsa 174 může příslušně probíhat od tohoto radiálně vnitřního konce lopatky 10.
Uspořádání otvorů 178 pro chlazení vrstvičkou filmu u příkladného provedení předmětu tohoto vynálezu je znázorněno • « · ·
na vyobrazení podle obr. 3. U znázorněného provedení jsou otvory 178 pro chlazení vrstvičkou filmu uspořádány ve v podstatě lineární soustavě, probíhající radiálně podél délky vzduchové kapsy 174. Je však zcela pochopitelné, že soustava chladicích otvorů 178 nemusí nutně být lineární, a že tyto chladicí otvory 178 mohou být omezeny na zvolené části vzduchové kapsy 17 4, pokud to bude považováno za nezbytné nebo žádoucí pro dosažení požadovaných účinků chlazení pro zlepšení životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF).
Kromě toho, přestože jsou otvory .. 17 8 pro chlazení vrstvičkou filmu u znázorněného provedení stejnoměrně rozmístěny, může se hustota těchto chladicích otvorů 178 měnit za účelem ovlivňování požadované intenzity chlazení a/nebo tlakových ztrát podél délky vzduchové kapsy 174.
Vzduchová kapsa 174 je s výhodou vymezena tak, že otvory 178 pro chlazení vrstvičkou filmu, které jsou s touto vzduchovou kapsou 174 propojeny, jsou uspořádány vzhůru proti směru proudění vzhledem k místní oblasti s nízkou únavou nízkého cyklu (LCF).
Takže jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 2 a podle obr. 3, je u tohoto výhodného znázorněného provedení předmětu tohoto vynálezu vzduchová kapsa 174 umístěna uvnitř dutiny 42 náběžné hrany 18 profilu. Pokud je to považováno za nezbytné nebo žádoucí, může být přídavná vzduchová kapsa nebo více vzduchových kapes uspořádáno podél dutiny 42 náběžné hrany 18 a/nebo přídavně nebo alternativně mohou být jedna nebo více vzduchových kapes uspořádány v další nebo v dalších dutinách profilu, a to v závislosti na potenciální oblasti nízké únavy nízkého cyklu, a v závislosti na nezbytné analýze účelného vynaložení výrobních nákladů z hlediska složitosti zařízení a očekávané účinnosti vzhledem k výslednému zvýšení životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF).
Jak je znázorněno na vyobrazení podle obr. 4, jsou otvory 178 pro chlazení vrstvičkou filmu s výhodou zaměřeny směrem dozadu, to znamená, že jsou skloněny vůči rovině stěny 180 profilu lopatky 10 tak, aby bylo vytvářeno proudění podél té boční stěny jako chladicí film pro účely chlazení místních oblastí s nízkou únavou nízkého cyklu (LCF), umístěných v blízkosti boční stěny a dolů ve směru proudění od ní, a to pro účely snížení tepelného spádu v této oblasti.
Takže je nutno zdůraznit, že předmět tohoto vynálezu je s výhodou ztělesněn formou vzduchové kapsy, uspořádané jako přídavek k otevřenému okruhu chladicího vzduchu, k uzavřenému chladicímu okruhu nebo chladicímu okruhu, který má uzavřenou průtokovou dráhu chladivá, například pro parní chlazení dutin lopatky, a otevřenou průtokovou dráhu chladivá, například pro vzduchové chlazení dutiny zadní hrany.
Přestože byl předmět tohoto vynálezu popsán ve spojitosti s jeho příkladným provedením, které je v současné době považováno za nejpraktičtější a nejvýhodnější, je zcela pochopitelné, že předmět tohoto vynálezu není nikterak omezen pouze na toto shora popsané provedení, neboť je naopak určen k tomu, aby pokrýval veškeré různé modifikace a ekvivalentní uspořádání, která spadají do myšlenky a rozsahu přiložených patentových nároků.
Claims (19)
1. Segment lopatky statoru turbíny, vyznačuj ící vnitřní a vnější stěnu, které jsou od sebe vzájemně vzdáleny, lopatku statoru, ležící mezi uvedenou vnitřní a vnější stěnou a opatřenou náběžnou a zadní hranou, přičemž uvedená lopatka obsahuje větší množství oddělených dutin mezi náběžnou a zadní hranou, ležících podélně v uvedené lopatce pro proudění chladicího média, alespoň jednu vzduchovou kapsu, vymezenou ve stěně nebo podél stěny alespoň jedné uvedené dutiny, přičemž každá vzduchová kapsa je v podstatě uzavřena vůči. příslušné dutině a je průtokově propojena se zdrojem chladicího vzduchu, a alespoň jeden výstupní otvor pro průtokové propojení mezi vnitřkem každé kapsy a vnějším povrchem lopatky.
2. Segment lopatky statoru podle nároku 1, vyznačující se tím, že pouzdrová vložka je umístěna v alespoň jedné uvedené dutině a je vzdálena od vnitřní stěny uvedené lopatky pro vymezení mezery, přičemž má uvedená vložka vstup pro proudění chladicího média do uvedené pouzdrové vložky, uvedená pouzdrová vložka je opatřena větším počtem průchozích otvorů pro proudění chladicího média uvedenou vložkou do uvedené mezery pro narážení na plochu vnitřní stěny uvedené lopatky.
pro vytvoření části stupně se tím, že obsahuje:
9 9 9 »
3. Segment lopatky statoru podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden výstupní otvor je skloněn pod úhlem vůči stěně lopatky pro nasměrování chladicího média, proudícího tímto otvorem, na vnější stranu lopatky ve směru proudění.
4. Segment lopatky statoru podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená stěna je opatřena větším počtem výstupních otvorů, procházejících touto stěnou.
5. Segment vyznačuj íc výstupních otvorů soustavě.
lopatky statoru í se tím, je uspořádán ve
6. Segment lopatky statoru vyznačující se tím, kapsa probíhá od přilehlé vnější stěny podle nároku 4, že uvedený větší počet v podstatě lineární podle nároku 5, že uvedená vzduchová uvedené lopatky.
7. Segment lopatky turbíny, vyznačující se tím, že obsahuje:
vnitřní a vnější stěnu, které jsou od sebe vzájemně vzdáleny, lopatku, ležící mezi uvedenou vnitřní a vnější stěnou a opatřenou náběžnou a zadní hranou, přičemž je uvedená lopatka opatřena větším počtem oddělených dutin mezi náběžnou a zadní hranou, které leží podélně v uvedené lopatce pro proudění chladicího média touto lopatkou, uvedená vnější stěna vymezuje alespoň jeden přetlakový prostor chladicího média, vstup chladicího média, umožňující průchod chladicího média, do uvedeného přetlakového prostoru chladicího média, uvedená lopatka je opatřena prvním otvorem, propojujícím uvedený přetlakový prostor chladicího média v uvedené vnější stěně s alespoň jednou z uvedených dutin pro umožnění průchodu chladicího média mezi uvedeným jedním přetlakovým prostorem a uvedenou jednou dutinou,· alespoň jedna vzduchová kapsa probíhá podél alespoň části délky alespoň jedné uvedené dutiny, přičemž každá vzduchová kapsa je v podstatě uzavřena vzhledem k vnitřku příslušné dutiny a je průtokově propojena se zdrojem chladicího vzduchu, alespoň jeden výstupní otvor pro průtokové propojení mezi vnitřkem uvedené kapsy a vnější plochou lopatky, a pouzdrovou vložku v v uvedené jedné dutině, vzdálenou od plochy její vnitřní stěny, přičemž uvedená pouzdrová vložka má vstup pro proudění chladicího média do uvedené pouzdrové vložky, uvedená pouzdrová vložka je opatřena větším počtem průchozích otvorů pro proudění chladicího média přes uvedené otvory ve vložce do uvedeného prostoru mezi,uvedenou vložkou a uvedenými plochami vnitřní stěny pro narážení na uvedenou plochu vnitřní stěny uvedené lopatky pro její chlazení.
Ί
plochy, vymezujícím vnitřní oddíly uvnitř uvedené vnitřní plochy, přičemž dále obsahuje:
kryt pro uvedené vnitřní oddíly, vzdálený od uvedené vnitřní plochy, nárazovou desku mezi uvedeným krytem a uvedenou vnitřní plochou, přičemž uvedený druhý otvor uvedené lopatky je propojen s uvedeným přetlakovým prostorem uvedené vnitřní stěny pro umožnění průchodu chladicího média, uvedená nárazová deska je opatřena otvory pro umožnění průchodu chladicího média pro nárazové chlazení uvedené vnitřní stěny.
9. Segment lopatky turbíny podle nároku 7, vyznačující se tím, žě jedna z uvedených dutin představuje dutinu zadní hrany, opatřenou větším počtem otvorů v zadní hraně uvedené lopatky pro proudění chladicího média z uvedené dutiny zadní hrany uvedenými otvory na vnější stranu uvedené lopatky.
10. Segment lopatky turbíny podle nároku 7, vyznačující se tím, že uvedený alespoň jeden výstupní otvor je skloněn pod úhlem vůči stěně lopatky, takže chladicí vzduch, proudící tímto otvorem, je nasměrován na vnější stranu lopatky dolů ve směru proudění.
11. Segment lopatky turbíny podle nároku 7, vyznačující se tím, že uvedená stěna je opatřena větším počtem výstupních otvorů, procházejících touto stěnou.
podle nároku 11, že uvedený větší počet v podstatě lineární
12. Segment lopatky turbíny vyznačující se tím, výstupních otvorů je uspořádán ve soustavě.
13. Segment lopatky turbíny vyznačující se tím, kapsa probíhá od přilehlé uvedené lopatky.
podle nároku 12, že uvedená vzduchová vnější stěny uvedené
14. Segment vyznačuj ící lopatky tím, že obsahuje:
statoru, .vnitřní vzdáleny, a vnější stěnu, které jsou od sebe vzáj emně lopatku, ležící mezí uvedenou vnitřní a vnější stěnou a opatřenou náběžnou a zadní hranou, přičemž je uvedená lopatka opatřena větším počtem oddělených dutin mezi náběžnou a zadní hranou, které leží podélně v uvedené lopatce, uvedená vnitřní a vnější stěna vymezuje příslušné přetlakové prostory a nárazovou desku v každém uvedeném přetlakovém prostoru, vstup do uvedené vnější stěny pro proudění páry do přetlakového prostoru vnější stěny a přes nárazovou desku v uvedeném přetlakovém prostoru vnější stěny přo nárazové parní chlazení horní plochy uvedené vnější stěny, vložku v jedné z uvedených dutin pro přijímání upotřebené nárazové páry z uvedené vnější stěny, opatřenou nárazovými otvory pro nasměrování páry, přiváděné od uvedené vnější stěny, proti plochám vnitřní stěny uvedené jedné dutiny pro nárazové chlazení lopatky kolem uvedené jedné dutiny, uvedenou vnitřní stěnu, opatřenou otvorem pro přijímání upotřebené nárazové páry z uvedené jedné dutiny do přetlakového prostoru vnitřní stěny pro proudění přes nárazovou desku a pro nárazové chlazení vnitřní stěny, vložku v jiné z uvedených dutin pro přijímání upotřebené nárazové páry z uvedené vnitřní stěny, opatřenou nárazovými otvory pro nasměrování páry, přiváděné z uvedené vnitřní stěny, proti plochám vnitřní stěny uvedené jiné dutiny pro nárazové chlazení lopatky kolem uvedené jiné dutiny, výstup pro přijímání upotřebené nárazové páry z uvedené jiné dutiny, 'přičemž pára proudí uvedenou vnitřní a vnější stěnou, přičemž uvedená jedna dutina a uvedená druhá dutina vytvářejí uzavřený průtokový okruh uvedenou lopatkou, a alespoň jednu vzduchovou kapsu, probíhající podél alespoň části délky alespoň jedné z uvedených dutin, přičemž je každá vzduchová kapsa v podstatě uzavřena vůči vnitřku příslušné dutiny a je průtokově propojena se zdrojem chladicího, vzduchu, a přičemž je opatřena alespoň jedním výstupním otvorem pro průtokové propojení mezi vnitřkem uvedené vzduchové kapsy a vnějškem lopatky.
15. Segment lopatky turbíny vyznačující se tím, kapsa probíhá od přilehlé uvedené podle nároku 14, že uvedená vzduchová vnější stěny uvedené lopatky, přičemž je zde větší počet uvedených výstupních otvorů, uspořádaných ve v podstatě lineární soustavě.
16. Segment lopatky turbíny, vyznačující se tím, že obsahuje:
vnitřní a vnější stěnu, které jsou od sebe vzájemně vzdáleny, lopatku, ležící mezi uvedenou vnitřní a vnější stěnou a opatřenou náběžnou a zadní hranou, přičemž uvedená lopatka obsahuje větší množství oddělených dutin mezi náběžnou a zadní hranou, ležících podélně v uvedené lopatce pro proudění chladicího média, vložkové pouzdro, umístěné v jedné uvedené dutině a vzdálené od plochy vnitřní stěny uvedené lopatky, vstup do uvedeného vložkového pouzdra pro průtok chladicího média do uvedeného vložkového pouzdra, přičemž je uvedené vložkové pouzdro opatřeno velkým množstvím průchozích otvorů pro průtok chladicího média uvedeným pouzdrem pro narážení na plochu vnitřní stěny uvedené lopatky, a vzduchovou kapsu, ležící podél alespoň části radiální délky alespoň jedné z uvedených dutin, přičemž je uvedená vzduchová kapsa v podstatě utěsněna vzhledem k chladicímu médiu v uvedené alespoň jedné dutině, uvedená vzduchová kapsa je opatřena vstupem chladicího vzduchu na jejím radiálně vnějším konci, který je provozně připojen ke zdroji chladicího vzduchu, a velkým množstvím výstupních otvorů chladicího vzduchu, procházejících stěnou uvedené lopatky pro vytvoření propojovacího průchodu mezi vnitřkem uvedené
9 9 9 9
9 9 9 9 vzduchové kapsy a vnějškem uvedené lopatky, přičemž chladicí vzduch, proudící do uvedené vzduchové kapsy uvedeným vstupem, proudí uvedenými výstupními otvory na vnějšek uvedené lopatky pro proudění podél alespoň části vnější plochy uvedené lopatky dolů ve směru proudění od uvedených výstupních otvorů pro vytváření chladicího vzduchového filmu pro chlazení vnější plochy uvedené lopatky dolů ve směru proudění pro zvýšení životnosti při únavě nízkého cyklu (LCF) alespoň v oblasti dolů ve směru proudění.
17. Segment lopatky turbíny podle nároku 16, vyznačující se tím, že uvedená jedna dutina a zadní dutina společně vymezují uzavřený chladicí okruh pro proudění chladicího média od vstupu chladicího média radiálně dovnitř uvedenou lopatkou k uvedené vnitřní stěně, a poté radiálně směrem ven uvedenou lopatkou k výstupu chladicího média u uvedené vnější stěny, přičemž uvedená vzduchová kapsa leží podél alespoň jedné z uvedených dutin, vymezujících uvedený uzavřený chladicí okruh.
18. Segment lopatky turbíny podle nároku 16, vyznačující se tím, že alespoň některé z uvedených výstupních otvorů jsou skloněny pod úhlem vůči stěně lopatky pro nasměrování proudění chladicího vzduchu na vnější stranu lopatky dolů ve směru proudění.
19. Segment lopatky turbíny podle nároku 16, vyznačující se tím, že uvedený větší počet výstupních otvorů je uspořádán ve v podstatě lineární soustavě, která probíhá podél alespoň části délky lopatky.
«· · Φ · · • · · · Φ • · · · · • · · φ φ Φ φ φφφφ φ φ · φ φ φφ
20. Segment vyznačuj í kapsa probíhá od lopatky.
lopatky í se přilehlé turbíny podle nároku 16, tím, že uvedená vzduchová uvedené vnější stěny uvedené
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/571,813 US6435814B1 (en) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | Film cooling air pocket in a closed loop cooled airfoil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20004493A3 true CZ20004493A3 (cs) | 2002-01-16 |
Family
ID=24285171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20004493A CZ20004493A3 (cs) | 2000-05-16 | 2000-12-01 | Vzduchová kapsa pro chlazení vrstvou vzduchu u profilu s uzavřeným chladicím okruhem plynové turbíny |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6435814B1 (cs) |
| EP (1) | EP1156186A3 (cs) |
| JP (1) | JP2001323802A (cs) |
| KR (1) | KR20010105149A (cs) |
| CZ (1) | CZ20004493A3 (cs) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6939106B2 (en) * | 2002-12-11 | 2005-09-06 | General Electric Company | Sealing of steam turbine nozzle hook leakages using a braided rope seal |
| US6832892B2 (en) | 2002-12-11 | 2004-12-21 | General Electric Company | Sealing of steam turbine bucket hook leakages using a braided rope seal |
| US7008185B2 (en) * | 2003-02-27 | 2006-03-07 | General Electric Company | Gas turbine engine turbine nozzle bifurcated impingement baffle |
| US6932568B2 (en) | 2003-02-27 | 2005-08-23 | General Electric Company | Turbine nozzle segment cantilevered mount |
| US6969233B2 (en) | 2003-02-27 | 2005-11-29 | General Electric Company | Gas turbine engine turbine nozzle segment with a single hollow vane having a bifurcated cavity |
| US6742984B1 (en) | 2003-05-19 | 2004-06-01 | General Electric Company | Divided insert for steam cooled nozzles and method for supporting and separating divided insert |
| US7086829B2 (en) * | 2004-02-03 | 2006-08-08 | General Electric Company | Film cooling for the trailing edge of a steam cooled nozzle |
| US7303372B2 (en) * | 2005-11-18 | 2007-12-04 | General Electric Company | Methods and apparatus for cooling combustion turbine engine components |
| US20070160475A1 (en) * | 2006-01-12 | 2007-07-12 | Siemens Power Generation, Inc. | Tilted turbine vane with impingement cooling |
| US7488156B2 (en) * | 2006-06-06 | 2009-02-10 | Siemens Energy, Inc. | Turbine airfoil with floating wall mechanism and multi-metering diffusion technique |
| US7351115B1 (en) * | 2007-01-17 | 2008-04-01 | International Business Machines Corporation | Method for modifying an electrical connector |
| GB2446149B (en) * | 2007-01-31 | 2009-03-18 | Siemens Ag | A gas turbine |
| US8376706B2 (en) * | 2007-09-28 | 2013-02-19 | General Electric Company | Turbine airfoil concave cooling passage using dual-swirl flow mechanism and method |
| US8591166B2 (en) * | 2008-12-31 | 2013-11-26 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Axial compressor vane |
| US8727726B2 (en) * | 2009-08-11 | 2014-05-20 | General Electric Company | Turbine endwall cooling arrangement |
| US9039375B2 (en) * | 2009-09-01 | 2015-05-26 | General Electric Company | Non-axisymmetric airfoil platform shaping |
| US8851845B2 (en) * | 2010-11-17 | 2014-10-07 | General Electric Company | Turbomachine vane and method of cooling a turbomachine vane |
| US8281596B1 (en) | 2011-05-16 | 2012-10-09 | General Electric Company | Combustor assembly for a turbomachine |
| US8997498B2 (en) | 2011-10-12 | 2015-04-07 | General Electric Company | System for use in controlling the operation of power generation systems |
| US9267687B2 (en) | 2011-11-04 | 2016-02-23 | General Electric Company | Combustion system having a venturi for reducing wakes in an airflow |
| US8899975B2 (en) | 2011-11-04 | 2014-12-02 | General Electric Company | Combustor having wake air injection |
| US9670785B2 (en) * | 2012-04-19 | 2017-06-06 | General Electric Company | Cooling assembly for a gas turbine system |
| JP2015520322A (ja) | 2012-06-13 | 2015-07-16 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンエンジンの壁 |
| US9169733B2 (en) * | 2013-03-20 | 2015-10-27 | General Electric Company | Turbine airfoil assembly |
| US9322553B2 (en) | 2013-05-08 | 2016-04-26 | General Electric Company | Wake manipulating structure for a turbine system |
| US9739201B2 (en) | 2013-05-08 | 2017-08-22 | General Electric Company | Wake reducing structure for a turbine system and method of reducing wake |
| US9435221B2 (en) | 2013-08-09 | 2016-09-06 | General Electric Company | Turbomachine airfoil positioning |
| US10001018B2 (en) * | 2013-10-25 | 2018-06-19 | General Electric Company | Hot gas path component with impingement and pedestal cooling |
| US20160153282A1 (en) * | 2014-07-11 | 2016-06-02 | United Technologies Corporation | Stress Reduction For Film Cooled Gas Turbine Engine Component |
| JP6353131B1 (ja) * | 2017-06-29 | 2018-07-04 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン翼及びガスタービン |
| CN112797922B (zh) * | 2019-11-13 | 2024-03-19 | 中国航发南方工业有限公司 | 用于叶片小微孔角度测量的测量针的使用方法 |
| US11629642B2 (en) | 2019-12-20 | 2023-04-18 | General Electric Company | System and methods for igniting and operating a gas turbine engine with alternative fuels |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5700131A (en) * | 1988-08-24 | 1997-12-23 | United Technologies Corporation | Cooled blades for a gas turbine engine |
| JP3142850B2 (ja) * | 1989-03-13 | 2001-03-07 | 株式会社東芝 | タービンの冷却翼および複合発電プラント |
| US5383766A (en) | 1990-07-09 | 1995-01-24 | United Technologies Corporation | Cooled vane |
| US5405242A (en) | 1990-07-09 | 1995-04-11 | United Technologies Corporation | Cooled vane |
| US5253976A (en) | 1991-11-19 | 1993-10-19 | General Electric Company | Integrated steam and air cooling for combined cycle gas turbines |
| US5419681A (en) * | 1993-01-25 | 1995-05-30 | General Electric Company | Film cooled wall |
| JP3651490B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2005-05-25 | 株式会社東芝 | タービン冷却翼 |
| US5634766A (en) | 1994-08-23 | 1997-06-03 | General Electric Co. | Turbine stator vane segments having combined air and steam cooling circuits |
| US5593274A (en) | 1995-03-31 | 1997-01-14 | General Electric Co. | Closed or open circuit cooling of turbine rotor components |
| US5685693A (en) | 1995-03-31 | 1997-11-11 | General Electric Co. | Removable inner turbine shell with bucket tip clearance control |
| US5536143A (en) | 1995-03-31 | 1996-07-16 | General Electric Co. | Closed circuit steam cooled bucket |
| US5611662A (en) | 1995-08-01 | 1997-03-18 | General Electric Co. | Impingement cooling for turbine stator vane trailing edge |
| FR2743391B1 (fr) * | 1996-01-04 | 1998-02-06 | Snecma | Aube refrigeree de distributeur de turbine |
| DE19632207A1 (de) * | 1996-08-09 | 1998-02-12 | Bmw Rolls Royce Gmbh | Verfahren zur Verhinderung der laminaren Grenzschicht-Ablösung an Turbomaschinen-Schaufeln |
| DE59801529D1 (de) * | 1997-04-07 | 2001-10-25 | Siemens Ag | Verfahren zur kühlung einer turbinenschaufel |
| FR2765265B1 (fr) * | 1997-06-26 | 1999-08-20 | Snecma | Aubage refroidi par rampe helicoidale, par impact en cascade et par systeme a pontets dans une double peau |
-
2000
- 2000-05-16 US US09/571,813 patent/US6435814B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-01 CZ CZ20004493A patent/CZ20004493A3/cs unknown
-
2001
- 2001-01-10 EP EP01300183A patent/EP1156186A3/en not_active Withdrawn
- 2001-01-12 KR KR1020010001870A patent/KR20010105149A/ko not_active Application Discontinuation
- 2001-01-15 JP JP2001005838A patent/JP2001323802A/ja not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010105149A (ko) | 2001-11-28 |
| US6435814B1 (en) | 2002-08-20 |
| JP2001323802A (ja) | 2001-11-22 |
| EP1156186A3 (en) | 2003-03-05 |
| EP1156186A2 (en) | 2001-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ20004493A3 (cs) | Vzduchová kapsa pro chlazení vrstvou vzduchu u profilu s uzavřeným chladicím okruhem plynové turbíny | |
| CZ20003682A3 (cs) | Chlazení tenkou vrstvou filmu pro uzavřeným okruhem chlazený profil | |
| US6468031B1 (en) | Nozzle cavity impingement/area reduction insert | |
| US5591002A (en) | Closed or open air cooling circuits for nozzle segments with wheelspace purge | |
| JP5898902B2 (ja) | タービン動翼のプラットフォーム区域を冷却するための装置及び方法 | |
| KR100229295B1 (ko) | 개스터어빈용의 통합증기/공기냉각시스템 및 그 작동방법 | |
| US7568882B2 (en) | Impingement cooled bucket shroud, turbine rotor incorporating the same, and cooling method | |
| US6517312B1 (en) | Turbine stator vane segment having internal cooling circuits | |
| US6036436A (en) | Gas turbine cooling stationary vane | |
| US7497655B1 (en) | Turbine airfoil with near-wall impingement and vortex cooling | |
| JP2580356B2 (ja) | 冷却式タービン羽根 | |
| US6398486B1 (en) | Steam exit flow design for aft cavities of an airfoil | |
| JP5898898B2 (ja) | タービンロータブレードのプラットフォーム領域を冷却するための装置及び方法 | |
| CA2809000C (en) | Dual-use of cooling air for turbine vane and method | |
| US20130156549A1 (en) | Use of multi-faceted impingement openings for increasing heat transfer characteristics on gas turbine components | |
| US20100284800A1 (en) | Turbine nozzle with sidewall cooling plenum | |
| CZ20013699A3 (cs) | Tryska plynové turbíny a způsoby jejího chlazení | |
| WO2012145121A1 (en) | Cooled airfoil in a turbine engine | |
| US6261054B1 (en) | Coolable airfoil assembly | |
| JP2000337102A (ja) | 蒸気・空気冷却タービンノズル段用の冷却回路 | |
| JP2012140932A (ja) | タービンロータブレードのプラットフォーム領域を冷却するための装置及び方法 | |
| WO2023171745A1 (ja) | ガスタービンの静翼の冷却方法および冷却構造 | |
| CN110494628B (zh) | 具有与冲击平台冷却相集成的翼型部冷却的涡轮机转子叶片 | |
| WO2023171752A1 (ja) | ガスタービンの静翼の冷却方法および冷却構造 | |
| JP2001521599A (ja) | タービン翼、その用途ならびにタービン翼の冷却方法 |