RU2083851C1

RU2083851C1 - Gas-turbine cooled blade

Info

Publication number: RU2083851C1
Application number: RU93006315A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Попов; Н.Л. Ярославцев; В.А. Мальков
Original assignee: Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циалковского
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1997-07-10

Abstract

FIELD: turbine engineering. SUBSTANCE: turbine cooled blade is hollow feather 1 with longitudinal partition 2, perforation holes 3 in vicinity of entrance edge, and deflector 4 with holes 5; made in longitudinal partition are holes 6; arranged against them are conical stampings facing deflector 4 that has corrugated walls with their corrugation tops abutting against inner surface of contracting part of blade feather 1; jets 8 are installed in blade root attachment to pass air both to front and rear spaces of blade, the latter space being formed by longitudinal partition 2 and front end of deflector 4. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к турбостроению и может использоваться при производстве охлаждаемых лопаток турбин. The invention relates to turbine construction and can be used in the manufacture of cooled turbine blades.

Известна охлаждаемая лопатка турбины, содержащая полое перо, внутри которого размещен тонкостенный дефлектор с отверстиям и выштамповками на стенках /Жирницкий Г.С. и др.Газовые турбины двигателей летательных аппаратов, М. Машиностроение, 1971, с. 311/. Known cooled turbine blade containing a hollow feather, inside of which there is a thin-walled deflector with holes and stampings on the walls / Zhirnitsky G.S. and other gas turbines of aircraft engines, M. Mechanical Engineering, 1971, p. 311 /.

Известна также литая лопатка, содержащая полое перо, продольную перегородку, перфорационные отверстия в зоне входной кромки и дефлектор (прототип). Also known cast blade containing a hollow feather, a longitudinal partition, perforations in the area of the input edge and the deflector (prototype).

Недостатком такой конструкции является недостаточно эффективное охлаждение входной кромки лопатки в области, где отсутствует перфорация. Происходит это из-за сравнительно небольшой скорости движения воздуха по каналу, образованному стенкой входной кромки и продольной перегородкой. Эффективность охлаждения входной кромки лопатки такой конструкции может быть повышена, если перпендикулярно направлению движения охлаждающего воздуха в канале входной кромки лопатки периодически подавать воздух из полости за перегородкой. Возникающие при этом пульсации будут способствовать интенсификации теплообмена между стенкой лопатки и воздухом. The disadvantage of this design is the insufficiently effective cooling of the leading edge of the blade in the area where there is no perforation. This happens due to the relatively low speed of air movement along the channel formed by the wall of the inlet edge and the longitudinal partition. The cooling efficiency of the blade inlet edge of this design can be improved if the air is perpendicular to the direction of movement of cooling air in the channel of the blade inlet edge from the cavity behind the partition. The ripples arising from this will contribute to the intensification of heat transfer between the wall of the scapula and air.

Для повышения интенсивности теплообмена в охлаждаемой лопатке турбины, содержащей полое перо, продольную перегородку, перфорационные отверстия в зоне входной кромки и дефлектор, продольная перегородка содержит отверстия, напротив которых расположены конические выштамповки, выполненные на носике дефлектора, который имеет гофрированные стенки, соприкасающиеся вершинами гофр с внутренней поверхностью сужающейся части пера лопатки. Благодаря наличию отверстий в перегородке и гофрированных стенок дефлектора, который при этом получает свойства сильфона, в поток охлаждающего воздуха, движущийся в канале входной кромки, периодически вдувается перпендикулярно потоку воздух из полости лопатки за перегородкой, создавая дополнительные пульсации воздуха в канале, разрушающие ламинарный пограничный слой у стенок канала и интенсифицируя этим внутреннюю теплоотдачу к воздуху. To increase the heat transfer rate in a cooled blade of a turbine containing a hollow feather, a longitudinal partition, perforations in the area of the inlet edge and a deflector, the longitudinal partition contains openings opposite which are conical stampings made on the nose of the deflector, which has corrugated walls in contact with the corrugated vertices the inner surface of the tapering portion of the feather blade. Due to the presence of holes in the baffle and corrugated walls of the deflector, which at the same time receives bellows properties, the cooling air flow moving in the channel of the inlet edge is periodically blown perpendicular to the flow of air from the cavity of the scapula behind the baffle, creating additional air pulsations in the channel that destroy the laminar boundary layer near the walls of the channel and thereby intensifying the internal heat transfer to the air.

На фиг. 1 изображена предлагаемая лопатка турбины; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed turbine blade; in FIG. 2, section AA in FIG. one.

Предлагаемая охлаждаемая лопатка турбины представляет собой полое перо 1, продольную перегородку 2, перфорационные отверстия 3 в зоне входной кромки и дефлектор 4 с отверстиями 5, причем в продольной перегородке имеются отверстия 6, напротив которых расположены конические выштамповки 7, выполненные на носике дефлектора, который имеет гофрированные стенки, соприкасающиеся вершинами гофр с внутренней поверхностью сужающейся части пера лопатки, а в замковой части лопатки установлены жиклеры 8, через которые воздух подается в переднюю и в заднюю полости лопатки, последняя из которых образована продольной перегородкой и передним торцом дефлектора. The proposed cooled turbine blade is a hollow feather 1, a longitudinal partition 2, perforations 3 in the area of the input edge and the deflector 4 with holes 5, and in the longitudinal partition there are holes 6, opposite which are conical stampings 7 made on the nose of the deflector, which has corrugated walls in contact with the tops of the corrugations with the inner surface of the tapering part of the feather blade, and in the castle part of the blade mounted nozzles 8, through which air is supplied to the front and back Yu blade cavity, the latter of which is formed by longitudinal wall and the front end face of the deflector.

Лопатка работает следующим образом. The blade works as follows.

В исходном положении дефлектор-сильфон 4, установленный в полом пере 1 лопатки, сжат в поперечном направлении. При этом конические выштамповки 7 не полностью перекрывают отверстие 6 в продольной перегородке 2. Воздух одновременно подается во внутреннюю полость дефлектора и через жиклеры 8. Благодаря меньшему гидравлическому сопротивлению на входе в дефлектор чем в жиклер, а также за счет перетечек воздуха в переднюю полость через отверстие в продольной перегородке давление во внутренней полости дефлектора возрастает быстрее чем в полости между перегородкой и торцом дефлектора /эта полость изолируется от полости выходной кромки гофрами на торцах дефлектора/. В результате дефлектор удлиняется в поперечном направлении и выштамповки закрывают отверстие в продольной перегородке. Подача воздуха в область входной кромки перпендикулярно основному потоку прекращается. In the initial position, the deflector-bellows 4, installed in the hollow pen 1 of the scapula, is compressed in the transverse direction. In this case, the conical punches 7 do not completely overlap the hole 6 in the longitudinal partition 2. Air is simultaneously supplied to the internal cavity of the deflector and through the nozzles 8. Due to the lower hydraulic resistance at the inlet of the deflector than to the nozzle, as well as due to air leakage into the front cavity through the hole in the longitudinal partition, the pressure in the internal cavity of the deflector increases faster than in the cavity between the partition and the end of the deflector / this cavity is isolated from the cavity of the output edge by corrugations at the ends deflector. As a result, the deflector is elongated in the transverse direction and stampings close the hole in the longitudinal partition. The air supply to the region of the inlet edge perpendicular to the main flow is stopped.

В замкнутой полости между перегородкой и торцом дефлектора давление воздуха возрастает и через определенное время достигает значений, при которых силы давления воздуха, действующие на торцевую часть дефлектора-сильфона с внешней и внутренней сторон, уравновесят друг друга. При этом не уравновешенная сила упругости сильфона заставит его вернуться в исходное положение. Конические выштамповки открывают отверстия в продольной перегородке и воздух из области за перегородкой через эти отверстия вдувается в область передней полости. Необходимое соотношение давлений в рассматриваемых полостях лопасти и дефлектора обеспечивается выбором проходных сечений жиклеров, площадь входа во внутреннюю полость дефлектора и перфорационных отверстий в нем 5 и зоне передней полости лопатки 3. In a closed cavity between the partition and the end of the deflector, the air pressure increases and after a certain time reaches values at which the air pressure forces acting on the end part of the deflector-bellows from the outer and inner sides balance each other. At the same time, the unbalanced elastic force of the bellows will cause it to return to its original position. Conical vyshtampovki open holes in the longitudinal partition and air from the area beyond the partition through these holes is blown into the region of the anterior cavity. The necessary ratio of pressures in the considered cavities of the blade and deflector is ensured by the choice of passage sections of the nozzles, the area of entry into the internal cavity of the deflector and the perforations in it 5 and the zone of the front cavity of the blade 3.

Предлагаемая конструкция лопатки позволяет существенным образом интенсифицировать процесс теплообмена в лопатке за счет пульсаций давления, разрушающих ламинарный пограничный слой. The proposed blade design allows you to significantly intensify the heat transfer process in the blade due to pressure pulsations that destroy the laminar boundary layer.

Доведение изобретения для промышленного использования не требует введения каких-либо производственных мощностей или специального оборудования. Экономический эффект от внедрения будет определяться программой выпуска, продолжительностью и трудоемкостью проектировочно-доводочных работ. Bringing the invention for industrial use does not require the introduction of any production facilities or special equipment. The economic effect of the implementation will be determined by the release program, the duration and complexity of the design and development work.

Claims

A cooled turbine blade containing a hollow feather, a longitudinal partition, perforations in the area of the input edge and a deflector, characterized in that the holes are made on the partition and the conical stampings are placed coaxially with the partition holes, while the deflector walls are made in the form of corrugations in contact with the peaks with the inner surface of the tapering part of the feather of the scapula.