RU2028456C1 - Охлаждаемая лопатка турбомашины - Google Patents
Охлаждаемая лопатка турбомашины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2028456C1 RU2028456C1 SU4942995A RU2028456C1 RU 2028456 C1 RU2028456 C1 RU 2028456C1 SU 4942995 A SU4942995 A SU 4942995A RU 2028456 C1 RU2028456 C1 RU 2028456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- edge
- deflector
- nozzles
- blade
- longitudinal rib
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Использование: в газотурбостроении для охлаждаемых лопаток турбин. Сущность изобретения: при натекании струи на ребро в условиях действия запаздывающей отрицательной обратной связи, осуществляемой волнами давления, распространяющимися в резонаторах, течение становится неустойчивым и в динамической системе "струя-резонатор" самовозбуждается интенсивные колебания, частота которых близка к резонансной частоте резонаторов. 3 ил.
Description
Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в охлаждаемых турбинных установках, в особенности высокотемпературных.
Известна охлаждаемая лопатка турбины, содержащая полое перо с отверстиями для выпуска охлаждающего воздуха, с продольными ребрами - перегородками внутри полости и с поперечными ребрами снаружи на входной кромке, причем к поперечным ребрам снаружи примыкает накладка, а между поперечными ребрами на входной кромке пера выполнены сопла-отверстия для подачи охлаждающего воздуха в виде струй из близлежащей к входной кромке полости пера в зазор между полым пером и накладкой [1].
Недостаток такой конструкции - относительно низкая эффективность охлаждения накладки из-за отсутствия на ней собственного оребрения и входной кромки в целом из-за большого термического сопротивления пограничного слоя, формирующегося при ее обтекании стационарным стабилизированным потоком струй охлаждающего воздуха.
Известна также охлаждаемая лопатка турбины, содержащая полое перо с отверстиями для выпуска охлаждающего воздуха, с продольным ребром на внутренней поверхности входной кромки и с размещенными по обе стороны от продольного ребра поперечными выступами (ребрами). В полости пера установлен дефлектор, который касается продольного ребра и имеет по обе стороны от него отверстия для подачи охлаждающего воздуха из дефлектора в зазор между ним и пером.
Охлаждающий воздух в такой лопатке подается во внутреннюю полость дефлектора, затем через отверстия в нем попадает в зазор между дефлектором и внутренней поверхностью полого пера в виде струй. Струи воздуха, истекающие из отверстий, расположенных по обе стороны от продольного ребра, на входной кромке после обтекания ребра разворачиваются на 90о, в поперечном направлении, перемешиваются и, далее воздух сплошным потоком протекает в зазоре вместе с подмешенным воздухом из других отверстий дефлектора. Перо лопатки при этом охлаждается, а воздух через отверстия в перо для его выпуска выбрасывается в проточную часть турбины.
Недостаток такой конструкции - относительно низкая эффективность охлаждения входной кромки пера лопатки из-за относительно большого термического сопротивления пограничного слоя на внутренней поверхности входной кромки, формирующегося при ее обтекании стационарным стабилизированным потоком струй охлаждающего воздуха.
Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения в лопатках при использовании струйно-акустического генератора.
Поставленная цель достигается тем, что в охлаждаемой лопатке турбомашины, содержащей полое перо с продольным ребром на внутренней поверхности его входной кромки, по обе стороны от которого выполнены поперечные ребра, и отверстиями в выходной кромке, и установленный в полости пара дефлектор с соплами на его входной кромке, сопла расположены в плоскости симметрии продольного ребра, поперечные ребра примыкают к стенкам входной кромки дефлектора между соплами с образованием по высоте пера автономных камер, каждая из которых разделена продольным ребром на две резонирующие полости.
На фиг. 1 изображен поперечный разрез предложенной охлаждаемой лопатки турбомашины; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрезы предлагаемой лопатки.
Лопатка содержит полое перо 1 и дефлектор 2. В выходной кромке лопатки в ее полом пере выполнены отверстия 3 для выпуска охлаждающего воздуха из лопатки. Внутри входной кромки пера примерно в месте пересечения средней линии профиля с внутренним его контуром выполнено продольное ребро 4. Вершина ребра может быть клиновидной или округленной в поперечном сечении лопатки. Торец 5 дефлектора 2 выполнен перпендикулярным плоскости симметрии ребра 4. Напротив ребра и в плоскости его симметрии стенками дефлектора образованы сопла 6 питания, соединяющие полость 7 дефлектора и камеру, разделенную ребром 4 на две резонирующие полости 8 и 9 (резонаторы). Сопло 6 в направлении высоты лопатки соответствует протяженности ребра 4.
Струйно-акустический генератор образован разделительным ребром 4, торцом 5 дефлектора, соплом 6 и внутренней поверхностью пера входной кромки лопатки от мест соединения пера 1 с ребром 4 до торца 5 дефлектора в пределах расстояния между поперечными ребрами 10.
По высоте лопатки в ней выполнено несколько таких генераторов в зоне наименьших запасов прочности по высоте лопатки и камера каждого в таком случае автономного генератора отделяется смежными поперечными ребрами 10 развитыми по их высоте на входной кромке до торца 5 дефлектора. Поперечные ребра на остальной части профиля, формирующие охлаждающие каналы 11 и 12 и фиксирующие положение дефлектора в оболочке, могут являться продолжением ребер 10 (фиг.2), а могут быть выполнены на внешней поверхности дефлектора.
При выполнении в лопатке струйно-акустического генератора колебаний с резонаторами все геометрические соотношения его проточной части выдерживаются в пределах известных для таких генератора рекомендаций.
Охлаждающий воздух в предложенной лопатке подается через один или оба торца лопатки во внутреннюю полость 7 дефлектора, откуда через сопла 6 питания в виде плоской дозвуковой струи подается в автономные камеры с резонаторами в каждой из них и попадает на вершину разделительного ребра 4. После прохождения через резонаторы воздух двумя потоками проходит по охлаждающим каналам 11 и 12, соединяется снова вместе и через отверстия 3 в выходной кромке выбрасывается в проточную часть турбомашины.
При натекании струи на ребро 4 в условиях действия запаздывающей отрицательной обратной связи, осуществляемой волнами давления, распространяющимися в резонаторах в течение становится неустойчивым. В динамической системе "струя-резонатор" самовозбуждаются интенсивные колебания (колебания струи и колебания потока в резонаторах), частота которых близка к резонаторной частоте резонаторов, которые при малой величине отношения ширины каналов 11 и 12 к ширине резонаторов работают в режиме четвертьволновых резонаторов. Амплитуда колебаний струи превышает ширину струи (ширину сопла 6), при этом в резонаторах устанавливается высокотурбулентное течение с наложением акустических волн. Обычный стационарный пограничный слой на поверхности резонатора отсутствует. Происходит его отрыв с образованием вихрей, что вызывает интенсификацию теплоотдачи непосредственно от поверхностей охлаждения внутри резонаторов.
Claims (1)
- ОХЛАЖДАЕМАЯ ЛОПАТКА ТУРБОМАШИНЫ, содержащая полое перо с продольным ребром на внутренней поверхности его входной кромки, по обе стороны от которого выполнены поперечные ребра, и отверстиями в выходной кромке, и установленный в полости пера дефлектор с соплами на его входной кромке, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения лопаток с малой относительной толщиной при использовании струйно-акустического генератора, сопла расположены в плоскости симметрии продольного ребра, поперечные ребра примыкают к стенкам входной кромки дефлектора между соплами с образованием по высоте пера автономных камер, каждая из которых разделена продольным ребром на две резонирующие полости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4942995 RU2028456C1 (ru) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | Охлаждаемая лопатка турбомашины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4942995 RU2028456C1 (ru) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | Охлаждаемая лопатка турбомашины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2028456C1 true RU2028456C1 (ru) | 1995-02-09 |
Family
ID=21578038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4942995 RU2028456C1 (ru) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | Охлаждаемая лопатка турбомашины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2028456C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2400115A1 (de) * | 2010-06-25 | 2011-12-28 | Alstom Technology Ltd | Wärmebelastetes, Gekühltes Bauteil |
US10408064B2 (en) | 2014-07-09 | 2019-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Impingement jet strike channel system within internal cooling systems |
-
1991
- 1991-06-05 RU SU4942995 patent/RU2028456C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Патент США N 4545197, кл. F 02C 7/16, 1985. * |
2. Европейский патент N 0416542А, кл. F 01D 5/18, 1990. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2400115A1 (de) * | 2010-06-25 | 2011-12-28 | Alstom Technology Ltd | Wärmebelastetes, Gekühltes Bauteil |
CH703357A1 (de) * | 2010-06-25 | 2011-12-30 | Alstom Technology Ltd | Wärmebelastetes, gekühltes bauteil. |
US9022726B2 (en) | 2010-06-25 | 2015-05-05 | Alstom Technology Ltd | Thermally loaded, cooled component |
US10408064B2 (en) | 2014-07-09 | 2019-09-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Impingement jet strike channel system within internal cooling systems |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0971095B1 (en) | A coolable airfoil for a gas turbine engine | |
US5704763A (en) | Shear jet cooling passages for internally cooled machine elements | |
KR100553295B1 (ko) | 터빈블레이드 | |
CA2476803C (en) | Heat exchanging wall, gas turbine using the same, and flying body with gas turbine engine | |
US5122033A (en) | Turbine blade unit | |
US4183716A (en) | Air-cooled turbine blade | |
CN106437863B (zh) | 涡轮发动机部件 | |
CN106437862B (zh) | 用于冷却涡轮发动机部件的方法和涡轮发动机部件 | |
RU2213240C2 (ru) | Шевронное выхлопное сопло | |
US5120192A (en) | Cooled turbine blade and combined cycle power plant having gas turbine with this cooled turbine blade | |
US5609466A (en) | Gas turbine vane with a cooled inner shroud | |
US5660525A (en) | Film cooled slotted wall | |
US5117626A (en) | Apparatus for cooling rotating blades in a gas turbine | |
US7195458B2 (en) | Impingement cooling system for a turbine blade | |
EP0330601B1 (en) | Cooled gas turbine blade | |
US6702574B1 (en) | Burner for heat generator | |
KR970707364A (ko) | 냉각된 플랫폼을 구비한 가스 터빈 블레이드(gas turbine blade with a cooled platform) | |
JPH02130225A (ja) | 航空機エンジン入口カウル防氷装置 | |
JPH0749041A (ja) | ジェットエンジン組み立て部品 | |
RU99109136A (ru) | Газотурбинный двигатель с системой воздушного охлаждения лопаток турбины и способ охлаждения полой профильной части лопатки | |
EP1052373A2 (en) | Pressure compensated turbine nozzle | |
EP3167159B1 (en) | Impingement jet strike channel system within internal cooling systems | |
KR20010105148A (ko) | 충돌 냉각 영역과 대류 냉각 영역을 갖는 노즐 공동삽입체를 포함하는 터빈 베인 세그먼트 | |
US3605407A (en) | Combustion devices | |
RU2028456C1 (ru) | Охлаждаемая лопатка турбомашины |