RU2015122653A

RU2015122653A - Лопатка турбины со встроенными петлевым контуром охлаждения и аксиальным контуром охлаждения законцовки

Info

Publication number: RU2015122653A
Application number: RU2015122653A
Authority: RU
Inventors: Чин-Пан ЛИ
Original assignee: Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2017-01-23
Also published as: EP2932045A2; WO2014113162A2; JP2016503850A; US20140169962A1; WO2014113162A3; CN104854311A; US8920123B2

Claims

1. Лопатка турбины с воздушным охлаждением, содержащая:

перо, имеющее переднюю кромку и заднюю кромку, стенку корыта и стенку спинки, причем стенки корыта и спинки проходят в направлении хорды между передней и задней кромками и проходят в направлении размаха между хвостовиком лопатки и законцовкой пера;

контур охлаждения передней кромки, проходящий в направлении размаха смежно передней кромке;

контур охлаждения задней кромки, проходящий в направлении размаха смежно задней кромке;

петлевой контур охлаждения средней секции, проходящий в направлении размаха и расположенный между контуром охлаждения передней кромки и контуром охлаждения задней кромки для направления воздуха в направлении вперед, проходящем от задней кромки по направлению к передней кромке, причем петлевой контур охлаждения включает в себя первый канал и конечный канал, причем первый канал принимает охлаждающий воздух из прохода хвостовика первого канала; и

аксиальный контур охлаждения законцовки, проходящий в направлении хорды и расположенный между крышкой законцовки и петлевым контуром охлаждения на внешнем конце первого канала, причем аксиальный контур охлаждения законцовки имеет передний конец, принимающий охлаждающий воздух из конечного канала петлевого контура охлаждения и выпускающий охлаждающий воздух смежно задней кромке.

2. Лопатка турбины по п. 1, в которой конечный канал петлевого контура охлаждения представляет собой проходящий наружу канал, который проходит к крышке законцовки и соединяется с передним концом аксиального контура охлаждения законцовки на изгибе.

3. Лопатка турбины по п. 2, в которой петлевой контур охлаждения включает в себя по меньшей мере один промежуточный канал между первым и конечным каналами, и в которой охлаждающий поток проходит через каждый из первого, промежуточного и конечного каналов до вхождения в аксиальный контур охлаждения законцовки на изгибе.

4. Лопатка турбины по п. 3, в которой смежные каналы отделены ответвлениями, проходящими в направлении размаха и проходящими от стенки корыта к стенке спинки, и в которой контур охлаждения передней кромки и конечный канал петлевого контура отделены общим ответвлением между ними.

5. Лопатка турбины по п. 1, включающая в себя проход хвостовика передней кромки, обеспечивающий охлаждающий воздух контуру охлаждения передней кромки, и проход хвостовика задней кромки, обеспечивающий охлаждающий воздух контуру охлаждения задней кромки, причем контур охлаждения передней кромки направляет охлаждающий воздух к передней кромке, и контур охлаждения задней кромки обеспечивает охлаждающий воздух, выходящий из пера, во множестве выходных проходов задней кромки.

6. Лопатка турбины по п. 1, в которой аксиальный контур охлаждения законцовки образован в виде непрерывной полости, проходящей от стенки корыта к стенке спинки между крышкой законцовки и дном полости, проходящим в направлении назад от переднего конца аксиального контура охлаждения законцовки к месту, смежному с задней кромкой.

7. Лопатка турбины по п. 6, в которой дно полости образует внешнюю границу потока для петлевого контура охлаждения на внешнем конце первого канала и для контура охлаждения задней кромки.

8. Лопатка турбины по п. 6, в которой углы корыта и спинки образованы внутри аксиального контура охлаждения законцовки в соединениях крышки законцовки с соответственными стенками корыта и спинки, и в которой крышка законцовки образована противоположными боковыми участками, проходящими внутрь от углов корыта и спинки по направлению ко дну полости, где аксиальный контур охлаждения законцовки имеет минимальный размер в направлении размаха.

9. Лопатка турбины по п. 8, включающая в себя турбулизаторы в виде ребер, проходящих от внутренних поверхностей стенок корыта и спинки внутри аксиального контура охлаждения законцовки, причем турбулизаторы наклонены в направлениях размаха и назад относительно дна полости с возможностью создания турбулентного потока охлаждающего воздуха в аксиальном контуре охлаждения законцовки радиально наружу по направлению к крышке законцовки.

10. Лопатка турбины по п. 9, в которой турбулизаторы наклонены наружу от дна полости под углом в пределах диапазона от около 30 градусов до около 45 градусов.

11. Способ охлаждения лопатки турбины, используемой в газотурбинном двигателе, причем лопатка турбины включает в себя расположенный внутрь хвостовик лопатки и перо, имеющее расположенную наружу законцовку, причем перо включает в себя переднюю кромку и заднюю кромку с множеством выходных проходов задней кромки для выпуска охлаждающего воздуха из пера, причем способ включает этапы, на которых:

подают охлаждающий воздух к перу через хвостовик лопатки; пропускают часть охлаждающего воздуха через контур охлаждения передней кромки для охлаждения передней кромки пера;

пропускают часть охлаждающего воздуха через контур охлаждения задней кромки для выхода из пера через множество выходных проходов;

пропускают часть охлаждающего воздуха через проходящий вперед петлевой контур охлаждения между контуром охлаждения передней кромки и контуром охлаждения задней кромки; и

пропускают охлаждающий воздух от переднего конца петлевого контура охлаждения для протекания аксиально внутри аксиального контура охлаждения законцовки по направлению к задней кромке для обеспечения охлаждения крышки законцовки, расположенной на законцовке пера.

12. Способ охлаждения лопатки турбины по п. 11, в котором петлевой контур охлаждения включает в себя первый канал, по меньшей мере один промежуточный канал и конечный канал, причем конечный канал включает в себя внешний конец, смежный крышке законцовки, где охлаждающий воздух проходит из петлевого контура охлаждения к аксиальному контуру охлаждения законцовки.

13. Способ охлаждения лопатки турбины по п. 12, в котором охлаждающий воздух из петлевого контура охлаждения проходит вдоль внутренней поверхности крышки законцовки внутри аксиального контура охлаждения законцовки от переднего места, смежного контуру охлаждения передней кромки, к заднему месту, где он выходит из пера смежно задней кромке пера.

14. Способ охлаждения лопатки турбины по п. 13, в котором часть охлаждающего воздуха, проходящего через петлевой контур охлаждения, подают через хвостовик лопатки к первому каналу петлевого контура охлаждения.

15. Способ охлаждения лопатки турбины по п. 14, в котором дополнительную часть охлаждающего воздуха подают непосредственно в конечный канал петлевого контура охлаждения через хвостовик лопатки.

16. Способ охлаждения лопатки турбины по п. 11, дополнительно содержащий этап, на котором направляют большее количество воздуха внутри аксиального контура охлаждения законцовки по направлению к участкам аксиального контура охлаждения законцовки смежно боковым стенкам пера, чем обеспечено для центра хорды аксиального контура охлаждения законцовки.