RU2117768C1 - Охлаждаемая лопатка турбомашины - Google Patents
Охлаждаемая лопатка турбомашины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2117768C1 RU2117768C1 RU96102117A RU96102117A RU2117768C1 RU 2117768 C1 RU2117768 C1 RU 2117768C1 RU 96102117 A RU96102117 A RU 96102117A RU 96102117 A RU96102117 A RU 96102117A RU 2117768 C1 RU2117768 C1 RU 2117768C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- input
- channels
- edge
- pen
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Охлаждающий воздух, поступающий в центральную полость (2), разделяется на два потока. Один из них проходит между штырьками (11) к выходной кромке (10). Другой поток, предназначенный для охлаждения входной кромки (4) пера (1), разгоняется во входных каналах (5), поступая с относительно высокой скоростью в радиальный канал (3), внутри которого образуется интенсивное вихревое течение, вызывающее активную теплоотдачу от входной кромки (4) к воздушному потоку. Через выходные каналы (6) подогретый воздух поступает на внешнюю поверхность выпуклой части пера (1), создавая на ней пленочное охлаждение. Использование изобретения позволит увеличить эффективность охлаждения лопатки. 2 ил.
Description
Изобретение относится к охлаждаемым лопаткам турбомашин высокотемпературных газотурбинных двигателей.
Известна охлаждаемая лопатка турбомашины, содержащая полое перо с центральной полостью и радиальным каналом, расположенным в зоне входной кромки и сообщен входными и выходными каналами с центральной полостью и внешней поверхностью пера [1]. Охлаждающий воздух, поступающий в радиальный канал, натекает на внутреннюю поверхность входной кромки и через перфорационные отверстия вытекает на наружную поверхность входной кромки, создавая на ней пленочное охлаждение. Для создания надежного охлаждения это решение требует довольно большого расхода охлаждающего воздуха.
Известна также охлаждаемая лопатка турбомашины, содержащая перо с центральной полостью и радиальным каналом, расположенным в зоне входной кромки и сообщенным чередующимися по высоте входными и выходными каналами с центральной полостью и внешней поверхностью выпуклой части пера, причем выходные каналы выполнены тангенциальными относительно радиального канала [2] . Охлаждающий воздух, поступая из центральной полости, охлаждает входную кромку, поворачивается и через тангенциальные отверстия попадает на внешнюю поверхность выпуклой части пера, создавая на ней пленочное охлаждение.
К положительным моментам такого решения следует отнести и более малый расход охлаждающего воздуха и возможность работать с охлаждающим воздухом, имеющим низкое давление. Однако эффективность такого охлаждения довольно низка, так как охлаждение входной кромки пера организовано довольно плохо. Такая лопатка для высокотемпературных турбин непригодна.
Задача изобретения увеличение эффективности охлаждения лопатки.
Эта задача достигается тем, что в охлаждаемой лопатке турбомашины, содержащей перо с центральной полостью и радиальным каналом, расположенным в зоне входной кромки и сообщенным чередующимися по высоте входными и выходными каналами с центральной полостью и внешней поверхностью выпуклой части пера, причем выходные каналы выполнены тангенциальными относительно радиального канала, входные каналы выполнены тангенциальными относительно радиального канала и направлены вдоль внутренней поверхности вогнутой части пера, а отношение площадей проходных сечений выходных (Fвых.) и входных Fвх. каналов выбрано в интервале
4,2 > Fвых. / Fвх. > 1,7
Выполнение входных каналов тангенциальными относительно радиального канала позволяет охлаждающему воздуху двигаться наиболее оптимально с точки зрения охлаждения входной кромки лопатки, а именно, разгоняясь до высоких значений скоростей во входных тангенциальных каналах, охлаждающий воздух поступает в радиальный канал, вращаясь вокруг его оси, образует интенсивное вихревое течение. В результате чего происходит интенсивный отвод тепла от горячей входной кромки к охлаждающему воздуху и более холодным частям лопатки, после чего подогретый охлаждающий воздух через тангенциальные выходные каналы вытекает на внешнюю поверхность выпуклой части пера. Вихревое течение охлаждающего воздуха значительно повышает охлаждающую способность воздуха. Кроме того, направление входного канала вдоль внутренней поверхности вогнутой части пера позволяет направить самый холодный воздух в самое теплонапряженное место лопатки.
4,2 > Fвых. / Fвх. > 1,7
Выполнение входных каналов тангенциальными относительно радиального канала позволяет охлаждающему воздуху двигаться наиболее оптимально с точки зрения охлаждения входной кромки лопатки, а именно, разгоняясь до высоких значений скоростей во входных тангенциальных каналах, охлаждающий воздух поступает в радиальный канал, вращаясь вокруг его оси, образует интенсивное вихревое течение. В результате чего происходит интенсивный отвод тепла от горячей входной кромки к охлаждающему воздуху и более холодным частям лопатки, после чего подогретый охлаждающий воздух через тангенциальные выходные каналы вытекает на внешнюю поверхность выпуклой части пера. Вихревое течение охлаждающего воздуха значительно повышает охлаждающую способность воздуха. Кроме того, направление входного канала вдоль внутренней поверхности вогнутой части пера позволяет направить самый холодный воздух в самое теплонапряженное место лопатки.
По доводу интервала значений Fвых. / Fвх. следует отметить следующее. Величина эффективности охлаждения по данным экспериментальных исследований напрямую связана с величиной относительной скорости во входных каналах. Назначение Fвых. / Fвх. < 1,7 неприемлемо, так как приводит к уменьшению относительной скорости во входных каналах, следствием чего явится снижение эффективности охлаждения входной кромки ниже требуемого уровня. Назначение Fвых. / Fвх. > 4,3 нерентабельно в силу того, что при дальнейшем возрастании отношения площадей Fвых./Fвх. повышения эффективности охлаждения практически не происходит, а зато возрастают профильные потери в решетке рабочего колеса турбины.
На фиг. 1 показан продольный разрез охлаждаемой рабочей лопатки газовой турбины; на фиг. 2 - сечение А-А по оси входного канала.
Охлаждаемая рабочая лопатка газовой турбины содержит полое перо 1 с центральной полостью 2 и радиальным каналом 3 круглого сечения, расположенным в зоне входной кромки 4 пера 1 и сообщенным чередующимся по высоте входными 5 и выходными 6 каналами с центральной полостью 2 и внешней поверхностью выпуклой части 7 пера 1. Входные каналы 5 и выходные 6 каналы выполнены тангенциальными относительно радиального канала 3. Входные каналы 5 направлены вдоль внутренней поверхности 8 вогнутой части 9 пера 1. Отношение площадей проходных сечений выходных 6 и входных 5 каналов выполнено равным 2,9. В центральной полости 2 перед выходной кромкой 10 выполнены штырьки 11 для интенсификации охлаждения. Поверхность 12 радиального канала 3, находящаяся между входными 5 и выходными 6 каналами, расположена в зоне входной кромки 4 пера 1 лопатки.
Лопатка турбомашины охлаждается следующим образом. Охлаждающий воздух, поступающий в центральную полость 2, разделяется на два потока. Одна часть охлаждающего воздуха проходит между штырьками 11 к выходной кромке 10. Другая часть, предназначенная для охлаждения входной кромки 4 пера 1, разгоняется во входных каналах 5, поступая с относительно высокой скоростью в радиальный канал 3, внутри которого образуется интенсивное вихревое течение, вызывающее активную теплоотдачу от входной кромки 4 к охлаждающему воздуху через поверхности радиального 3, входных 5 и выходных 6 каналов. Через выходные каналы 6 подогретый воздух поступает на внешнюю поверхность выпуклой части 7 пера 1, создавая на ней пленочное охлаждение.
Таким образом, такая лопатка имеет высокую эффективность охлаждения при минимальных расходах охлаждающего воздуха.
Источники информации:
1. Патент Франции N 2592092, МКИ F 01 D 5/18, опубл. 1987 г.
1. Патент Франции N 2592092, МКИ F 01 D 5/18, опубл. 1987 г.
2. Патент США N 4507051, МКИ 116-97, опубл. 1985 г.
Claims (1)
- Охлаждаемая лопатка турбомашины, содержащая перо с центральной полостью и радиальным каналом, расположенным в зоне входной кромки и сообщенным чередующимися по высоте входными и выходными каналами с центральной полостью и внешней поверхностью выпуклой части пера, причем выходные каналы выполнены тангенциальными относительно радиального канала, отличающаяся тем, что входные каналы выполнены тангенциальными относительно радиального канала и направлены вдоль внутренней поверхности вогнутой части пера, а отношение площадей проходных сечений выходных и входных каналов выбрано в интервале 4,2 > Fвыхода / Fвхода > 1,7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96102117A RU2117768C1 (ru) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | Охлаждаемая лопатка турбомашины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96102117A RU2117768C1 (ru) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | Охлаждаемая лопатка турбомашины |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96102117A RU96102117A (ru) | 1998-04-27 |
RU2117768C1 true RU2117768C1 (ru) | 1998-08-20 |
Family
ID=20176503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96102117A RU2117768C1 (ru) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | Охлаждаемая лопатка турбомашины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2117768C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1197636A2 (en) * | 2000-10-12 | 2002-04-17 | ROLLS-ROYCE plc | Cooling of gas turbine engine aerofoils |
RU2476682C1 (ru) * | 2011-09-07 | 2013-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Лопатка турбомашины |
RU2479726C1 (ru) * | 2011-09-07 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Элемент охлаждаемой лопатки турбомашины |
RU2494263C2 (ru) * | 2008-02-07 | 2013-09-27 | Снекма | Лопатки лопаточного колеса газотурбинного двигателя, оснащенные канавками для охлаждения |
RU2676837C1 (ru) * | 2018-03-07 | 2019-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Элемент охлаждения лопатки турбомашины |
RU2701661C1 (ru) * | 2018-12-27 | 2019-10-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Элемент охлаждаемой лопатки турбины |
-
1996
- 1996-02-05 RU RU96102117A patent/RU2117768C1/ru active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1197636A2 (en) * | 2000-10-12 | 2002-04-17 | ROLLS-ROYCE plc | Cooling of gas turbine engine aerofoils |
EP1197636A3 (en) * | 2000-10-12 | 2003-12-10 | ROLLS-ROYCE plc | Cooling of gas turbine engine aerofoils |
RU2494263C2 (ru) * | 2008-02-07 | 2013-09-27 | Снекма | Лопатки лопаточного колеса газотурбинного двигателя, оснащенные канавками для охлаждения |
RU2476682C1 (ru) * | 2011-09-07 | 2013-02-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Лопатка турбомашины |
RU2479726C1 (ru) * | 2011-09-07 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Элемент охлаждаемой лопатки турбомашины |
RU2676837C1 (ru) * | 2018-03-07 | 2019-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Элемент охлаждения лопатки турбомашины |
RU2701661C1 (ru) * | 2018-12-27 | 2019-10-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Элемент охлаждаемой лопатки турбины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4910958A (en) | Axial flow gas turbine | |
RU2179246C2 (ru) | Охлаждающее устройство профильной части лопатки газотурбинного двигателя | |
KR100364183B1 (ko) | 냉각된플랫폼을구비한가스터빈블레이드 | |
US5382135A (en) | Rotor blade with cooled integral platform | |
US4573865A (en) | Multiple-impingement cooled structure | |
US4541775A (en) | Clearance control in turbine seals | |
US5488825A (en) | Gas turbine vane with enhanced cooling | |
JP4070977B2 (ja) | ガスタービンエンジン用タービンブレード及び該タービンブレードを冷却する方法 | |
US5639216A (en) | Gas turbine blade with cooled platform | |
US5281084A (en) | Curved film cooling holes for gas turbine engine vanes | |
US4793772A (en) | Method and apparatus for cooling a high pressure compressor of a gas turbine engine | |
JP3111183B2 (ja) | タービン・エーロフォイル | |
US5779438A (en) | Arrangement for and method of cooling a wall surrounded on one side by hot gas | |
JP2002364306A (ja) | ガスタービンエンジン構成部品 | |
JP2002201906A (ja) | ガスタービンエンジン用タービンブレード及び該タービンブレードを冷却する方法 | |
JP2002349287A (ja) | タービン冷却回路 | |
CA2231690A1 (en) | Cooled stationary blade for a gas turbine | |
KR19980702822A (ko) | 가스터빈고정날개 | |
KR20010105148A (ko) | 충돌 냉각 영역과 대류 냉각 영역을 갖는 노즐 공동삽입체를 포함하는 터빈 베인 세그먼트 | |
US4808073A (en) | Method and apparatus for cooling a high pressure compressor of a gas turbine engine | |
JPH0424523B2 (ru) | ||
RU2117768C1 (ru) | Охлаждаемая лопатка турбомашины | |
GB2075123A (en) | Turbine cooling air deswirler | |
RU2295656C2 (ru) | Осевой компрессор турбомашины | |
RU2196233C1 (ru) | Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080507 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130729 |