RU2015134151A

RU2015134151A - Газотурбинный двигатель с устройством охлаждения окружающего воздуха, содержащим предварительный завихритель

Info

Publication number: RU2015134151A
Application number: RU2015134151A
Authority: RU
Inventors: Чин-Пан ЛИ; Кок-Мун ТХАМ; Эрик ШРЕДЕР; Джейми МИРОФФ; Мл. Сэмьюэл Р. МИЛЛЕР; Джон Дж. МАРРА
Original assignee: Сименс Энерджи, Инк.
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2017-03-20
Also published as: JP6173489B2; CN105392964B; EP2956624B1; EP2956624A1; WO2014126994A1; CN105392964A; JP2016508570A; SA515360813B1; RU2618153C2

Claims

1. Газотурбинный двигатель, содержащий:

контур охлаждения окружающего воздуха, содержащий охлаждающий канал, расположенный в лопатке турбины и в сообщении по текучей среде с источником окружающего воздуха, который обеспечивает охлаждающую текучую среду; и

предварительный завихритель, содержащий:

внутренний обод;

наружный обод; и

множество направляющих лопаток, каждая проходящая от внутреннего обода до наружного обода,

причем расположенные рядом в окружном направлении направляющие лопатки образуют между собой соответствующие сопла, причем упомянутые сопла образуют часть упомянутого контура охлаждения, причем каждое сопло образовано посредством стороны нагнетания первой направляющей лопатки, стороны всасывания расположенной рядом направляющей лопатки, наружной концевой стенки, образованной посредством наружного обода, и внутренней концевой стенки, образованной посредством внутреннего обода;

при этом силы, создаваемые в результате вращения лопатки турбины, приводят в движение охлаждающую текучую среду через упомянутый контур охлаждения; и

при этом предварительный завихритель приспособлен для придания завихрения охлаждающей текучей среде, всасываемой через сопла, и направления закрученной охлаждающей текучей среды к основанию лопатки турбины.

2. Газотурбинный двигатель по п. 1, в котором внутренний обод образован в виде монолитного элемента.

3. Газотурбинный двигатель по п. 1, в котором наружный обод образован в виде монолитного элемента.

4. Газотурбинный двигатель по п. 1, в котором внутренняя концевая стенка и наружная концевая стенка каждая содержит выемку, расположенную между соседними направляющими лопатками.

5. Газотурбинный двигатель по п. 4, в котором упомянутая выемка расположена ниже по потоку от вихря, образуемого в охлаждающей среде передней кромкой первой направляющей лопатки во время вращения лопаток турбины.

6. Газотурбинный двигатель по п. 1, в котором внутренняя концевая стенка и наружная концевая стенка каждая содержит выпуклость, примыкающую к стороне нагнетания первой направляющей лопатки.

7. Газотурбинный двигатель по п. 6, в котором вершина упомянутой выпуклости расположена на расстоянии, равном приблизительно третьей части длины линии хорды первой направляющей лопатки от передней кромки первой направляющей лопатки.

8. Газотурбинный двигатель по п. 1, в котором упомянутый контур охлаждения дополнительно содержит канал подачи воздуха, приспособленный для подачи охлаждающей текучей среды из источника окружающего воздуха в предварительный завихритель.

9. Газотурбинный двигатель по п. 8, дополнительно содержащий опору, которая поддерживает предварительный завихритель, в котором расположен упомянутый канал подачи воздуха.

10. Газотурбинный двигатель, содержащий:

контур охлаждения окружающего воздуха, содержащий охлаждающий канал, расположенный в лопатке турбины и в сообщении по текучей среде с источником окружающего воздуха, который обеспечивает охлаждающую текучую среду, причем силы, создаваемые в результате вращения лопатки турбины, приводят в движение охлаждающую текучую среду через охлаждающий канал, причем упомянутое усовершенствование включает:

предварительный завихритель, содержащий: внутренний обод, образованный как единое целое; наружный обод, образованный как единое целое; и множество направляющих лопаток, расположенных между ними в кольцевом размещении, причем упомянутый предварительный завихритель образует множество сопел, образующих часть контура охлаждения, причем каждое сопло содержит: наружную концевую стенку, образованную посредством наружного обода между соседними направляющими лопатками; внутреннюю концевую стенку, образованную посредством внутреннего обода между соседними направляющими лопатками; и сторону нагнетания и сторону всасывания соседних направляющих лопаток, причем упомянутый предварительный завихритель приспособлен для сообщения кругового движения вокруг продольной оси диска ротора охлаждающей текучей среде, всасываемой через сопла, и для направления закрученной охлаждающей текучей среды к основанию лопатки турбины.

11. Газотурбинный двигатель по п. 10, в котором внутренняя концевая стенка и наружная концевая стенка каждого сопла содержит соответствующую выемку.

12. Газотурбинный двигатель по п. 10, в котором внутренняя концевая стенка и наружная концевая стенка каждого сопла содержит соответствующую выпуклость, примыкающую к стороне нагнетания соответствующей направляющей лопатки.

13. Газотурбинный двигатель по п. 10, в котором контур охлаждения дополнительно содержит канал подачи воздуха, приспособленный для подачи охлаждающей текучей среды из источника окружающего воздуха в предварительный завихритель, причем упомянутый канал подачи воздуха расположен внутри опоры, которая поддерживает предварительный завихритель.

14. Газотурбинный двигатель, содержащий:

предварительный завихритель, содержащий:

внутренний обод;

наружный обод; и

множество направляющих лопаток, расположенных между внутренним ободом и наружным ободом;

причем внутренний обод, наружный обод и множество направляющих лопаток образуют кольцевую схему сопел, образующую часть контура охлаждения окружающего воздуха, причем каждое сопло ограничено двумя соседними направляющими лопатками, внутренней концевой стенкой наружного обода и наружной концевой стенкой внутреннего обода;

причем упомянутые сопла приспособлены для направления охлаждающей текучей среды, перемещающейся через них, к множеству входов для охлаждающей текучей среды, предусмотренных в основаниях расположенных рядом вращающихся лопаток, и

при этом сопла сообщают круговое движение охлаждающей текучей среде, перемещающейся через них, вокруг оси вращения, вокруг которой вращаются вращающиеся лопатки.

15. Газотурбинный двигатель по п. 14, в котором внутренний обод и наружный обод каждый образован в виде соответствующих монолитных элементов.

16. Газотурбинный двигатель по п. 14, в котором внутренняя концевая стенка наружного обода и наружная концевая стенка внутреннего обода каждого сопла содержит соответствующую выемку.

17. Газотурбинный двигатель по п. 14, в котором внутренняя концевая стенка наружного обода и наружная концевая стенка внутреннего обода каждого сопла содержит соответствующую выпуклость, примыкающую к стороне нагнетания соответствующей направляющей лопатки.

18. Газотурбинный двигатель по п. 14, в котором контур охлаждения дополнительно содержит канал подачи воздуха, приспособленный для подачи окружающего воздуха из источника окружающего воздуха в предварительный завихритель, причем упомянутый канал подачи воздуха расположен внутри опоры, которая поддерживает предварительный завихритель.