RU2012158292A

RU2012158292A - Устройство охлаждения платформы рабочей лопатки турбины и способ создания этого устройства охлаждения

Info

Publication number: RU2012158292A
Application number: RU2012158292/06A
Authority: RU
Inventors: Скотт Эдмонд ЭЛЛИС; Аарон Изекиль СМИТ
Original assignee: Дженерал Электрик Компани
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-10
Also published as: CN103184893A; EP2610435A1; CN103184893B; JP2013139791A; US9249674B2; EP2610435B1; JP6132546B2; US20130171004A1; RU2605165C2

Abstract

1. Устройство охлаждения платформы рабочей лопатки турбины, которая содержит платформу, расположенную между аэродинамической частью лопатки и корнем лопатки, и имеет внутренний охлаждающий канал, проходящий в радиальном направлении от места соединения с источником охлаждающей текучей среды в корне лопатки, при этом, вдоль стороны, которая совпадает со стороной высокого давления аэродинамической части лопатки, верхняя сторона на стороне высокого давления платформы проходит от основания аэродинамической части лопатки до стыковочной поверхности стороны высокого давления, при этом указанное устройство содержит:основную камеру, расположенную только с внутренней стороны верхней стороны на стороне высокого давления платформы, причем основная камера проходит через платформу от расположенного выше по потоку конца, имеющего заднее положение, к расположенному ниже по потоку концу, имеющему переднее положение, иохлаждающие отверстия,причем рядом с расположенным выше по потоку концом основная камера содержит заднюю петлю, а между задней петлей и расположенным ниже по потоку концом содержит переднюю дугу, и каждое из охлаждающих отверстий проходит от основной камеры к порту, выполненному на стыковочной поверхности стороны высокого давления.2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:питающую камеру, выполненную с возможностью соединения расположенного выше по потоку конца основной камеры с внутренним охлаждающим каналом, инесколько отверстий пленочного охлаждения, каждое из которых соединяет основную камеру с портом, выполненным на верхней стороне платформы,причем верхняя сторона платформы является п�

Claims

1. Устройство охлаждения платформы рабочей лопатки турбины, которая содержит платформу, расположенную между аэродинамической частью лопатки и корнем лопатки, и имеет внутренний охлаждающий канал, проходящий в радиальном направлении от места соединения с источником охлаждающей текучей среды в корне лопатки, при этом, вдоль стороны, которая совпадает со стороной высокого давления аэродинамической части лопатки, верхняя сторона на стороне высокого давления платформы проходит от основания аэродинамической части лопатки до стыковочной поверхности стороны высокого давления, при этом указанное устройство содержит:

основную камеру, расположенную только с внутренней стороны верхней стороны на стороне высокого давления платформы, причем основная камера проходит через платформу от расположенного выше по потоку конца, имеющего заднее положение, к расположенному ниже по потоку концу, имеющему переднее положение, и

охлаждающие отверстия,

причем рядом с расположенным выше по потоку концом основная камера содержит заднюю петлю, а между задней петлей и расположенным ниже по потоку концом содержит переднюю дугу, и каждое из охлаждающих отверстий проходит от основной камеры к порту, выполненному на стыковочной поверхности стороны высокого давления.

2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:

питающую камеру, выполненную с возможностью соединения расположенного выше по потоку конца основной камеры с внутренним охлаждающим каналом, и

несколько отверстий пленочного охлаждения, каждое из которых соединяет основную камеру с портом, выполненным на верхней стороне платформы,

причем верхняя сторона платформы является плоской, а основная камера имеет продольную ось, которая приблизительно параллельна плоской верхней стороне.

3. Устройство по п.1, в котором расположенный выше по потоку конец основной камеры имеет положение, расположенное рядом с окружной серединной областью платформы, а расположенный ниже по потоку конец основной камеры имеет положение, расположенное вблизи стыковочной поверхности стороны высокого давления платформы.

4. Устройство по п.3, в котором, начиная с расположенного выше по потоку конца, задняя петля выполнена с первой частью, второй частью, и промежуточная частью петли, расположенной между ними, причем первая часть проходит по окружности к стыковочной поверхности стороны высокого давления, промежуточная часть петли расположена рядом со стыковочной поверхностью стороны высокого давления и содержит резкий поворот, по меньшей мере на 150°, и вторая часть проходит по периферии от части петли к окружной серединной области платформы.

5. Устройство по п.4, в котором промежуточная часть петли содержит резкий поворот приблизительно на 180°, вторая часть расположена спереди первой части, и задняя петля выполнена с разделительной конструкцией, которая отделяет первую часть от второй части и имеет приблизительно постоянную ширину, причем между расположенным выше по потоку концом и расположенным ниже по потоку концом основная камера имеет приблизительно постоянную ширину, и приблизительно постоянная ширина разделительной конструкции значительно меньше, чем приблизительно постоянная ширина основной камеры.

6. Устройство по п.4, в котором задняя петля ограничена задней третьей частью стороны высокого давления платформы.

7. Устройство по п.4, в котором задняя петля содержит теплопередающую конструкцию, которая выполнена с возможностью содействия теплообмену между охлаждающей текучей средой, протекающей через заднюю петлю, и платформой,

причем основная камера имеет радиальную высоту, ограниченную между полом и потолком, причем потолок расположен снаружи по отношению к полу,

при этом радиальная высота приблизительно постоянна от расположенного выше по потоку конца до расположенного ниже по потоку конца основной камеры, и

основная камера выполнена таким образом, что потолок находится в непосредственной близости от верхней стороны высокого давления платформы.

8. Устройство по п.7, в котором теплопередающая конструкция в задней петле содержит выпирающие выступы, выполненные с возможностью увеличения турбулентного потока в охлаждающей текучей среде.

9. Устройство по п.4, в котором вторая часть задней петли соединяется с передней дугой около окружной серединной области платформы,

причем, проходя вперед от места соединения с задней петлей, передняя дуга имеет кривизну, соответствующую кривизне профиля стороны высокого давления основания аэродинамической части лопатки, под которой проходит передняя дуга,

при этом расположенный ниже по потоку конец основной камеры расположен на стыковочной поверхности стороны высокого давления платформы.

10. Устройство по п.4, в котором основная камера содержит задний выходной канал и передний выходной канал, причем:

задний выходной канал выполнен с возможностью соединения промежуточной части задней петли с портом, выполненным на стыковочной поверхности стороны высокого давления,

передний выходной канал выполнен с возможностью соединения расположенного ниже по потоку конца основной камеры с портом, выполненным на стыковочной поверхности стороны высокого давления,

передний выходной канал содержит составную пробку, которая уменьшает площадь проходного поперечного сечения переднего выходного канала, и

задний выходной канал содержит составную пробку, которая уменьшает площадь проходного поперечного сечения заднего выходного канала.

11. Устройство по п.10, в котором как передний выходной канал, так и задний выходной канал имеют оттиск, образованный при отливке основной камеры,

причем составная пробка переднего выходного канала выполнена с возможностью обеспечения заданной площади проходного поперечного сечения через передний выходной канал, которая соответствует требуемой характеристике натекания охлаждающей текучей среды во время работы, и

при этом составная пробка заднего выходного канала выполнена с возможностью обеспечения заданной площади проходного поперечного сечения через задний выходной канал, которая соответствует требуемой характеристике натекания охлаждающей текучей среды во время работы.

12. Устройство по п.4, в котором:

порты охлаждающих отверстий отстоят друг от друга вдоль стыковочных поверхностей стороны высокого давления,

по меньшей мере несколько охлаждающих отверстий соединяют один из портов с передней дугой основной камеры, и по меньшей мере несколько охлаждающих отверстий соединяют один из портов с задней петлей основной камеры,

причем основная камера имеет осевую длину, равную по меньшей мере 0,75 от осевой длины аэродинамической части лопатки.

13. Устройство по п.12, в котором по меньшей мере пять охлаждающих отверстий соединяют отдельный соответствующий порт с передней дугой основной камеры, и по меньшей мере три охлаждающих отверстий соединяют соответствующий порт с на задней петлей основной камеры.

14. Устройство по п.12, в котором охлаждающие отверстия проходят от стыковочной поверхности стороны высокого давления к основной камере в приблизительно окружном направлении.

15. Устройство по п.14, в котором каждое из охлаждающих отверстий имеет меньшую площадь поперечного сечения проходного потока, чем основная камера, при этом охлаждающие отверстия являются прямолинейными.

16. Устройство по п.12, в котором охлаждающие отверстия и порты выполнены таким образом, что при работе каждое из них выпускает требуемый натекающий поток охлаждающей текучей среды в полость между стыковочными поверхностями, которая образуется при установке между рабочей лопаткой турбины и смежными рабочими лопатками турбины.

17. Способ создания устройства охлаждения платформы рабочей лопатки турбины, содержащей платформу на границе между аэродинамической частью лопатки и корнем лопатки, причем рабочая лопатка имеет выполненный в ней внутренний охлаждающий канал, который проходит от места соединения с источником охлаждающей текучей среды в корне к платформе, и при этом вдоль стороны, которая совпадает со стороной высокого давления аэродинамической части лопатки, верхняя сторона высокого давления платформы проходит по периферии от основания аэродинамической части лопатки к стыковочной поверхности стороны высокого давления, причем способ включает следующие этапы:

формирование основной камеры на стороне высокого давления платформы путем отливки, причем основная камера выполнена с возможностью прохождения через платформу от расположенного выше по потоку конца, имеющего заднее положение, к расположенному ниже по потоку концу, имеющему переднее положение, и

механическую обработку охлаждающих отверстий,

при этом:

рядом с расположенным выше по потоку концом основная камера содержит заднюю петлю, а между задней петлей и расположенным ниже по потоку концом содержит переднюю дугу, и

каждое из охлаждающих отверстий проходит от основной камеры к порту, выполненному на стыковочной поверхности стороны высокого давления.

18. Способ по п.17, в котором дополнительно формируют питающую камеру, которая выполнена с возможностью соединения расположенного выше по потоку конца основной камеры с внутренним охлаждающим каналом,

причем на этапе формирования основной камеры отливают основную камеру в платформе,

при этом основная камера выполнена так, что ее расположенный выше по потоку конец имеет положение рядом с окружной серединной областью платформы, а расположенный ниже по потоку конец основной камеры имеет положение на стыковочной поверхности стороны высокого давления платформы, при этом:

начиная с расположенного выше по потоку конца, задняя петля выполнена с первой частью, второй частью и расположенной между ними промежуточной частью петли,

первая часть проходит по окружности к стыковочной поверхности стороны высокого давления;

промежуточная часть петли расположена рядом со стыковочной поверхностью стороны высокого давления и имеет резкий поворот приблизительно на 150°, и

вторая часть проходит по периферии от промежуточной части петли к аэродинамической части лопатки.

19. Способ по п.18, в котором на этапе отливки основной камеры выполняют оттиски, которые при работе составляют задний выходной канал и передний выходной канал, причем:

передний выходной канал выполнен с возможностью соединения расположенного ниже по потоку конца основной камеры с портом, выполненным на стыковочной поверхности стороны высокого давления.

20. Способ по п.19, в котором дополнительно:

формируют первую пробку для переднего выходного канала, выполненную с возможностью уменьшения площади поперечного сечения проходного потока переднего выходного канала так, что передний выходной канал имеет заданную площадь поперечного сечения проходного потока, которое при работе соответствует требуемой характеристике натекания охлаждающей текучей среды через передний выходной канал,

устанавливают первую пробку в передний выходной канал,

формируют вторую пробку для заднего выходного канала, выполненную с возможностью уменьшения площади поперечного сечения проходного потока заднего выходного канала так, что задний выходной канал имеет заданную площадь поперечного сечения проходного потока, которое при работе соответствует требуемой характеристики натекания охлаждающей текучей среды через задний выходной канал.