RU194723U1

RU194723U1 - REAR TURBINE ASSEMBLY

Info

Publication number: RU194723U1
Application number: RU2019122771U
Authority: RU
Inventors: Михаил Леонидович Живирихин
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн"
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2019-12-19

Abstract

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к турбине газотурбинного двигателя.Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение мощности турбины заднего хода путем снижения утечек газа из проточной части.Технический результат достигается тем, что в узле турбины заднего хода, содержащей сопловой аппарат, рабочие лопатки с бандажными полками, подвижный П-образный экран, установленный над рабочими лопатками, внутри которого установлена неподвижная Т-образная надроторная вставка, при этом выступ на передней, относительно направления газового потока, боковой стенке П-образного экрана в выдвинутом его положении, соответствующем работе турбины заднего хода, контактирует с поверхностью наружной стенки соплового аппарата, в отличие от известной наружная стенка Т-образной надроторной вставки имеет ступенчатую форму, а длина выходной кромки рабочей лопатки больше длины ее входной кромки, при этом бандажная полка имеет наклонную форму, а П-образный экран, в выдвинутом его положении, контактирует с поверхностью наружной стенки соплового аппарата путем сопряжения их торцевых стенок, образуя тем самым сглаженный периферийный обвод проточной части.The invention relates to engine building, in particular to a turbine of a gas turbine engine. The technical result, which the utility model aims to achieve, is to increase the power of the reverse turbine by reducing gas leakage from the flow part. The technical result is achieved by the fact that the reverse turbine assembly contains nozzle apparatus, working blades with retaining shelves, a movable U-shaped screen mounted above the working blades, inside of which a fixed T-shaped rotor insert is installed a wrench, the protrusion on the front, relative to the direction of the gas flow, side wall of the U-shaped screen in its extended position, corresponding to the operation of the reverse turbine, is in contact with the surface of the outer wall of the nozzle apparatus, in contrast to the known outer wall of the T-shaped nadrotorny insert a stepped shape, and the length of the output edge of the working blade is longer than the length of its input edge, while the retaining shelf has an inclined shape, and the U-shaped screen, in its extended position, is in contact with the surface the bottom wall of the nozzle apparatus by pairing their end walls, thereby forming a smoothed peripheral contour of the flow part.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к турбине газотурбинного двигателя.The utility model relates to engine building, in particular to a turbine of a gas turbine engine.

Известна конструкция турбины заднего хода, (патент №2636965, МПК F01D 1/30 опубл. 29.11.2017), которая содержит сопловой аппарат, рабочие лопатки с бандажными полками, подвижный П-образный экран, установленный над рабочими лопатками, внутри которого установлена неподвижная Т-образная надроторная вставка, при этом выступ на передней, относительно направления газового потока, боковой стенке П-образного экрана в выдвинутом его положении, соответствующем работе турбины заднего хода, контактирует с поверхностью наружной стенки соплового аппарата. Основной задачей Т-образной надроторной вставки является уменьшение утечек газа перед рабочим колесом (РК) и как следствие повышение мощности турбины заднего хода. Основным недостатком данной конструкции является неоптимальная форма проточной части образованная свесом соплового аппарата, П-образным экраном и Т-образной вставкой и как следствие повышенные вентиляционные потери и снижение мощности турбины заднего хода.A known design of a reverse turbine (patent No. 2636965, IPC F01D 1/30 publ. 11/29/2017), which contains a nozzle apparatus, rotor blades with retaining shelves, a movable U-shaped screen mounted above the rotor blades, inside which a fixed T -shaped nadrotorny insert, with the protrusion on the front, relative to the direction of the gas flow, side wall of the U-shaped screen in its extended position, corresponding to the operation of the reverse turbine, in contact with the surface of the outer wall of the nozzle apparatus. The main objective of the T-shaped nadrotorny insert is to reduce gas leaks in front of the impeller (RK) and, as a result, increase the power of the reverse turbine. The main disadvantage of this design is the non-optimal shape of the flow part formed by the overhang of the nozzle apparatus, a U-shaped screen and a T-shaped insert and, as a result, increased ventilation losses and a decrease in the power of the reverse turbine.

Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение мощности турбины заднего хода путем снижения утечек газа из проточной части.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to increase the power of the reverse turbine by reducing gas leaks from the flow part.

Технический результат достигается тем, что в узле турбины заднего хода, содержащей сопловой аппарат, рабочие лопатки с бандажными полками, подвижный П-образный экран, установленный над рабочими лопатками, внутри которого установлена неподвижная Т-образная надроторная вставка, при этом выступ на передней, относительно направления газового потока, боковой стенке П-образного экрана в выдвинутом его положении, соответствующем работе турбины заднего хода, контактирует с поверхностью наружной стенки соплового аппарата, в отличие от известной наружная стенка Т-образной надроторной вставки имеет ступенчатую форму, а длина выходной кромки рабочей лопатки больше длины ее входной кромки, при этом бандажная полка имеет наклонную форму, а П-образный экран, в выдвинутом его положении, контактирует с поверхностью наружной стенки соплового аппарата путем сопряжения их торцевых стенок, образуя тем самым сглаженный периферийный обвод проточной части.The technical result is achieved by the fact that in the reverse turbine assembly containing the nozzle apparatus, rotor blades with retaining shelves, a movable U-shaped screen mounted above the rotor blades, inside which there is a fixed T-shaped nadrotorny insert, with the protrusion on the front, relatively the direction of the gas flow, the side wall of the U-shaped screen in its extended position, corresponding to the operation of the reverse turbine, is in contact with the surface of the outer wall of the nozzle apparatus, in contrast to the known the outer wall of the T-shaped nadrotorny insert has a stepped shape, and the length of the output edge of the working blade is longer than the length of its input edge, while the retaining shelf has an inclined shape, and the U-shaped screen, in its extended position, is in contact with the surface of the outer wall of the nozzle apparatus by mating their end walls, thereby forming a smoothed peripheral contour of the flow part.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез ступени турбины заднего хода; фиг. 2 - схема распределения вихревых потоков, полученная в результате численного моделирования в расчетном пакете ANSYS CFX г. 14.5.7.The claimed solution is illustrated by drawings, which depict: FIG. 1 is a longitudinal section of a step of a reverse turbine; FIG. 2 is a diagram of the distribution of vortex flows obtained as a result of numerical simulation in the ANSYS CFX calculation package. 14.5.7.

Узел турбины заднего хода (фиг. 1) содержит сопловой аппарат 1, рабочие лопатки 2, подвижный П-образный экран 3, установленный над рабочими лопатками 2 в дне которого выполнены окна. Внутри П-образного экрана 3, над рабочими лопатками 2, установлена неподвижная статорная Т-образная надроторная вставка 4, наружная стенка 5 которой имеет ступенчатую форму. Длина выходной кромки 6 рабочей лопатки 2 больше длины ее входной кромки 7, а бандажная полка 8 имеет наклонную форму. На передней, относительно направления газового потока, боковой стенке 9 П-образного экрана 3 выполнен наружный выступ 10, торцевая поверхность 11 которого, при выдвинутом положении П-образного экрана 3, соответствующем работе турбины заднего хода, контактирует с торцевой поверхностью 12 наружной стенки 13 соплового аппарата 1.The reverse turbine assembly (Fig. 1) contains a nozzle apparatus 1, rotor blades 2, a movable U-shaped screen 3 mounted above the rotor blades 2 in the bottom of which windows are made. Inside the U-shaped screen 3, above the working blades 2, a fixed stator T-shaped nadrotorny insert 4 is installed, the outer wall 5 of which has a stepped shape. The length of the output edge 6 of the working blade 2 is greater than the length of its input edge 7, and the retaining shelf 8 has an inclined shape. On the front, relative to the direction of the gas flow, side wall 9 of the U-shaped screen 3, an outer protrusion 10 is made, the end surface 11 of which, when the U-shaped screen 3, corresponding to the operation of the reverse turbine, is extended, is in contact with the end surface 12 of the outer wall 13 of the nozzle apparatus 1.

При работе турбины заднего хода (на обратном ходу) П-образный экран 3 перемещается в положение открыто (верхнее положение). В результате: выступ 10, расположенный на передней боковой стенке 9, перемещаясь в верхнее положение, контактирует с ответной частью наружной стенки 13 соплового аппарата 1 - торцевой поверхностью 12, тем самым перекрывая зазор над П-образным экраном и образуя сглаженный периферийный обвод проточной части, что вызывает, согласно расчетам, выполненным в системе ANSYS CFX r.14.5.7, снижение радиальной компоненты скорости потока, которая способствует утеканию газа в зазор 14. При этом наружная стенка 5 Т-образной надроторной вставки имеет ступенчатую форму, длина выходной кромки 6 рабочей лопатки 2 больше длины ее входной кромки 7, а бандажная полка 8, на наружной поверхности которой расположены зубья 15, имеет наклонную форму - в результате объем расширительной камеры, которая расположена между наружной стенкой 5 Т-образной надроторной вставки и зубьями 15 наружной поверхности бандажной полки 8, согласно расчетам, выполненным в системе ANSYS CFX r.14.5.7, увеличивается на 20%, а в радиальном зазоре 14 создается система разомкнутых вихрей (фиг. 2), способствующая улучшению качества уплотнения проточной части.During operation of the reverse turbine (reverse), the U-shaped screen 3 moves to the open position (upper position). As a result: the protrusion 10 located on the front side wall 9, moving to the upper position, is in contact with the counterpart of the outer wall 13 of the nozzle apparatus 1 - the end surface 12, thereby blocking the gap above the U-shaped screen and forming a smoothed peripheral contour of the flow part, which, according to the calculations performed in the ANSYS CFX r.14.5.7 system, causes a decrease in the radial component of the flow velocity, which facilitates gas leakage into the gap 14. Moreover, the outer wall 5 of the T-shaped nadrotorny insert has a stepped shape y, the length of the outlet edge 6 of the working blade 2 is greater than the length of its inlet edge 7, and the retaining shelf 8, on the outer surface of which the teeth 15 are located, has an inclined shape - as a result, the volume of the expansion chamber, which is located between the outer wall 5 of the T-shaped rotor insert and teeth 15 of the outer surface of the retaining flange 8, according to the calculations performed in the ANSYS CFX r.14.5.7 system, increases by 20%, and an open vortex system is created in the radial clearance 14 (Fig. 2), contributing to the improvement of the quality of the seal of the flowing part.

Таким образом, благодаря модификации тракта на выходе из СА, Т-образной надроторной вставки 4 и бандажной полки 8 рабочей лопатки, а именно сглаживание периферийного обвода проточной части, применение ступенчатого профиля вставки и наклонной бандажной полки рабочего колеса, происходит существенное снижение утечек с 8.06% до 5.48% и повышение мощности турбины заднего хода на 48 л.с.Thus, due to the modification of the path at the exit from the SA, the T-shaped nadrotornogo insert 4 and the retaining band of the working blade 8, namely, the smoothing of the peripheral contour of the flow part, the use of a stepped profile of the insert and the inclined retaining band of the impeller, a significant reduction in leakage occurs from 8.06% up to 5.48% and increase the power of the reverse turbine by 48 hp

В результате, данное техническое решение позволяет, за счет снижения утечек газа из проточной части, повысить мощность турбины заднего хода.As a result, this technical solution allows, by reducing gas leaks from the flow part, to increase the power of the reverse turbine.

Claims

A reverse turbine assembly comprising a nozzle apparatus, rotor blades with retaining shelves, a movable U-shaped screen mounted above the rotor blades, inside which a fixed T-shaped nadrotorny insert is installed, with a protrusion on the side wall, front, relative to the direction of the gas flow, -shield in its extended position, corresponding to the operation of the reverse turbine, in contact with the surface of the outer wall of the nozzle apparatus, characterized in that the outer wall of the T-shaped nadrotornogo insert the wafer has a stepped shape, and the length of the output edge of the working blade is longer than the length of its input edge, while the retaining shelf has an inclined shape, and the U-shaped screen, in its extended position, is in contact with the surface of the outer wall of the nozzle apparatus by mating their end walls, forming thereby smoothing the peripheral contour of the flow part.