RU2196233C1 - Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя - Google Patents
Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196233C1 RU2196233C1 RU2001116840A RU2001116840A RU2196233C1 RU 2196233 C1 RU2196233 C1 RU 2196233C1 RU 2001116840 A RU2001116840 A RU 2001116840A RU 2001116840 A RU2001116840 A RU 2001116840A RU 2196233 C1 RU2196233 C1 RU 2196233C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- turbine
- channels
- impeller
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя содержит рабочее колесо с выполненными в диске каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам, сопловой аппарат закрутки, выходные каналы которого направлены в сторону вращения рабочего колеса. Между выходом соплового аппарата закрутки и диском образована кольцевая полость. Охлаждаемая турбина содержит также дополнительный диск, соединенный с диском рабочего колеса и образующий с ним безлопаточный диффузор. Вход безлопаточного диффузора сообщен с кольцевой полостью, а выход - с каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам. Выходные каналы соплового аппарата закрутки выполнены в виде сопел Лаваля и дополнительно повернуты в радиальном направлении так, что средняя линия каждого канала образует с продольной осью двигателя угол в интервале 15-90o. Кольцевая полость сообщена непосредственно с газовоздушным трактом турбины в зоне перед рабочим колесом. Изобретение повышает эффективность охлаждения элементов рабочего колеса турбины путем снижения температуры воздушного потока и увеличения его скорости в тракте охлаждения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к охлаждаемым турбинам ГТД.
Известна охлаждаемая турбина ГТД [1].
Из известных охлаждаемых турбин наиболее близкой к предложенной является охлаждаемая турбина ГТД, содержащая рабочее колесо с выполненными в диске каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам, сопловой аппарат закрутки, выходные каналы которого направлены в сторону вращения рабочего колеса, причем между выходом соплового аппарата закрутки и диском образована кольцевая полость, и дополнительный диск, соединенный с диском рабочего колеса и образующий с ним безлопаточный диффузор, вход которого сообщен с кольцевой полостью, а выход - с каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам [2].
В указанной конструкции элементы турбины охлаждаются воздухом, поступающим через выходные каналы аппарата закрутки, кольцевую полость, безлопаточный диффузор и каналы подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам.
Недостатком этого технического решения является то, что подача охлаждающего воздуха от аппарата закрутки к рабочему колесу турбины производится с большими потерями полного давления и высоким уровнем его температуры. Это обусловлено большими потерями полного давления высокоскоростного воздушного потока, выходящего из каналов соплового аппарата закрутки, вследствие большого угла поворота его при входе в безлопаточный диффузор (через удар о диск рабочего колеса), а также наличием большого гидравлического сопротивления в виде лабиринтного уплотнения между газовоздушным трактом турбины в зоне перед рабочим колесом и кольцевой полостью, что приводит к росту давления в последней, уменьшению перепада на выходных каналах аппарата закрутки и снижению скорости на выходе из них. Это обстоятельство, в свою очередь, повышает температуру воздушного потока в кольцевой полости и тем самым снижает возможность получения более низкотемпературного потока в каналах подвода охлаждающего воздуха. Кроме того, потери полного давления охлаждающего воздуха обусловлены гидравлическими потерями в безлопаточном диффузоре, так как его проточная часть загромождена конструктивными элементами и элементами крепежа.
Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения элементов рабочего колеса турбины путем снижения температуры воздушного потока и увеличения его скорости в тракте охлаждения.
Указанная задача решается тем, что в известной охлаждаемой турбине ГТД, содержащей рабочее колесо с выполненными в диске каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам, сопловой аппарат закрутки, выходные каналы которого направлены в сторону вращения рабочего колеса, причем между выходом соплового аппарата закрутки и диском образована кольцевая полость, и дополнительный диск, соединенный с диском рабочего колеса и образующий с ним безлопаточный диффузор, вход которого сообщен с кольцевой полостью, а выход - с каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам, выходные каналы соплового аппарата закрутки выполнены в виде сопел Лаваля и дополнительно повернуты в радиальном направлении так, что средняя линия каждого канала образует с продольной осью двигателя угол в интервале 15-90o, а кольцевая полость сообщена непосредственно с газовоздушным трактом турбины в зоне перед рабочим колесом. Кроме того, соединение дополнительного диска с диском рабочего колеса вынесено за пределы безлопаточного диффузора.
Выполнение выходных каналов соплового аппарата закрутки в виде сопел Лаваля увеличивает выходную скорость воздушного потока и тем самым снижает температуру воздушного потока в безлопаточном диффузоре.
Сообщение кольцевой полости непосредственно с газовоздушным трактом турбины в зоне перед рабочим колесом позволяет повысить перепад давления на выходных каналах соплового аппарата закрутки, повысить выходную скорость и таким образом снизить температуру воздушного потока, поступающего в рабочее колесо.
Вынесение соединения дополнительного диска с диском рабочего колеса за пределы безлопаточного диффузора позволяет дополнительно снизить потери воздушного потока в вихревом диффузоре, так как в этом случае последний выполняется гидравлически гладким.
Предложенное техническое решение позволяет значительно повысить эффективность охлаждения элементов рабочего колеса (диска, рабочих лопаток) охлаждаемой турбины за счет снижения температуры воздушного потока и уменьшения потерь давления в тракте охлаждения рабочего колеса и таким образом увеличить надежность и ресурс двигателя.
На фиг.1 показан продольный разрез охлаждаемой турбины;
на фиг. 2 - разрез по каналам соплового аппарата закрутки в направлении вращения рабочего колеса;
на фиг. 3 - разрез по каналам соплового аппарата закрутки в радиальном направлении.
на фиг. 2 - разрез по каналам соплового аппарата закрутки в направлении вращения рабочего колеса;
на фиг. 3 - разрез по каналам соплового аппарата закрутки в радиальном направлении.
Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя содержит рабочее колесо 1 с выполненными в диске 2 каналами подвода охлаждающего воздуха 3 к рабочим лопаткам 4, сопловой аппарат закрутки 5, выходные каналы 6 которого направлены в сторону вращения рабочего колеса 1, причем между выходом соплового аппарата закрутки 5 и диском 2 образована кольцевая полость 7, и дополнительный диск 8, соединенный с диском 2 рабочего колеса 1 и образующий с ним безлопаточный диффузор 9, вход 10 которого сообщен с кольцевой полостью 7, а выход 11 - с каналами 3 в диске 2 для подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам 4. Выходные каналы 6 аппарата закрутки 5 выполнены в виде сопел Лаваля и дополнительно повернуты в радиальном направлении, причем средняя линия 12 каждого канала 6 образует с продольной осью двигателя угол α в интервале 15-90o. Кольцевая полость 7 сообщена непосредственно с газовоздушным трактом 13 турбины в зоне 14 перед рабочим колесом 1. Соединение 15 дополнительного диска 8 с диском 2 рабочего колеса 1 вынесено за пределы радиального безлопаточного диффузора 9.
Охлаждаемая турбина работает следующим образом. Воздух соплового аппарата закрутки 5 поступает в выходные каналы 6, а через них, закрученный в направлении вращения рабочего колеса 1 и одновременно повернутый в радиальном направлении, выбрасывается в кольцевую полость 7. Из кольцевой полости 7 основной поток воздуха через вход 10 поступает в безлопаточный, образованный дисками 8 и 2 диффузор 9, а из него через выход 11 направляется в каналы подвода охлаждающего воздуха 3 и далее в охлаждаемые рабочие лопатки 4 и из них в газовоздушный тракт 13 турбины. Небольшая доля воздушного потока из кольцевой полости 7 поступает в зону 14 газовоздушного тракта 13 турбины.
В результате при подаче охлаждающего воздуха от аппарата закрутки к рабочему колесу мы имеем сочетание уменьшенной температуры воздушного потока с минимальными потерями его давления. Именно пониженный уровень температуры с увеличенным располагаемым перепадом давления обеспечивают эффективное охлаждение всех элементов рабочего колеса (диска, рабочих лопаток и т.д.), что, в конечном счете, повышает надежность конструкции турбины и увеличивает ресурс двигателя.
Источники информации
1. Патент Великобритании 1291694, F 02 C 7/12, опубл. 4.10.1972 г.
1. Патент Великобритании 1291694, F 02 C 7/12, опубл. 4.10.1972 г.
2. Патент США 4435123, F 01 D 5/18, опубл. 6.03.1984 г.
Claims (2)
1. Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя, содержащая рабочее колесо с выполненными в диске каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам, сопловой аппарат закрутки, выходные каналы которого направлены в сторону вращения рабочего колеса, причем между выходом соплового аппарата закрутки и диском образована кольцевая полость, и дополнительный диск, соединенный с диском рабочего колеса и образующий с ним безлопаточный диффузор, вход которого сообщен с кольцевой полостью, а выход - с каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам, отличающаяся тем, что выходные каналы соплового аппарата закрутки выполнены в виде сопел Лаваля и дополнительно повернуты в радиальном направлении так, что средняя линия каждого канала образует с продольной осью двигателя угол в интервале 15-90o, а кольцевая полость сообщена непосредственно с газовоздушным трактом турбины в зоне перед рабочим колесом.
2. Охлаждаемая турбина по п. 1, отличающаяся тем, что соединение дополнительного диска с диском рабочего колеса вынесено за пределы безлопаточного диффузора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116840A RU2196233C1 (ru) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116840A RU2196233C1 (ru) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2196233C1 true RU2196233C1 (ru) | 2003-01-10 |
Family
ID=20250909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001116840A RU2196233C1 (ru) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2196233C1 (ru) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443869C2 (ru) * | 2010-02-19 | 2012-02-27 | Вячеслав Евгеньевич Беляев | Устройство для охлаждения ротора газовой турбины |
RU2490473C1 (ru) * | 2012-03-13 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" | Система охлаждения рабочего колеса турбины газотурбинного двигателя |
RU2570296C1 (ru) * | 2014-05-12 | 2015-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Регенеративная газотурбодетандерная установка собственных нужд компрессорной станции |
RU2576556C2 (ru) * | 2014-07-15 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Компрессорная станция магистрального газопровода с газотурбодетандерной энергетической установкой |
RU2603699C1 (ru) * | 2015-10-06 | 2016-11-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя |
RU2614453C1 (ru) * | 2015-12-24 | 2017-03-28 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Охлаждаемая турбина высокого давления |
RU2614909C1 (ru) * | 2015-12-17 | 2017-03-30 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Охлаждаемая турбина высокого давления |
EP2204533A3 (en) * | 2008-12-30 | 2017-06-14 | General Electric Company | Methods, systems and/or apparatus relating to inducers for turbine engines |
RU2623622C1 (ru) * | 2016-05-12 | 2017-06-28 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Охлаждаемая турбина высокого давления |
-
2001
- 2001-06-21 RU RU2001116840A patent/RU2196233C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЕМИН O.H., ЗАРИЦКИЙ С.П. Воздушные и газовые турбины с одиночными соплами. - М.: Машиностроение, 1975, с.8-17, 102-106. * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2204533A3 (en) * | 2008-12-30 | 2017-06-14 | General Electric Company | Methods, systems and/or apparatus relating to inducers for turbine engines |
RU2443869C2 (ru) * | 2010-02-19 | 2012-02-27 | Вячеслав Евгеньевич Беляев | Устройство для охлаждения ротора газовой турбины |
RU2490473C1 (ru) * | 2012-03-13 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" | Система охлаждения рабочего колеса турбины газотурбинного двигателя |
RU2570296C1 (ru) * | 2014-05-12 | 2015-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Регенеративная газотурбодетандерная установка собственных нужд компрессорной станции |
RU2576556C2 (ru) * | 2014-07-15 | 2016-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара" | Компрессорная станция магистрального газопровода с газотурбодетандерной энергетической установкой |
RU2603699C1 (ru) * | 2015-10-06 | 2016-11-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя |
RU2614909C1 (ru) * | 2015-12-17 | 2017-03-30 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Охлаждаемая турбина высокого давления |
RU2614453C1 (ru) * | 2015-12-24 | 2017-03-28 | Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" | Охлаждаемая турбина высокого давления |
RU2623622C1 (ru) * | 2016-05-12 | 2017-06-28 | Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО" | Охлаждаемая турбина высокого давления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6585482B1 (en) | Methods and apparatus for delivering cooling air within gas turbines | |
US8556573B2 (en) | Diffuser with enhanced surge margin | |
US6966191B2 (en) | Device for supplying secondary air in a gas turbine engine | |
CN1322226C (zh) | 燃气轮机及从燃气轮机排放气体的方法 | |
CN1214191C (zh) | 离心压气机的消涡器 | |
JP3977797B2 (ja) | 境界層ブローイングを備えた燃焼器入口ディフューザ | |
JP4146257B2 (ja) | ガスタービン | |
JP5279400B2 (ja) | ターボ機械ディフューザ | |
US2709893A (en) | Gas turbine power plant with heat exchanger and cooling means | |
US4541774A (en) | Turbine cooling air deswirler | |
US4455121A (en) | Rotating turbine stator | |
CA2704595C (en) | Anti-vortex device for a gas turbine engine compressor | |
JPS61155630A (ja) | 冷却流供給装置 | |
CN110905606A (zh) | 一种带旁路引气的涡轮盘腔封严结构 | |
US7017349B2 (en) | Gas turbine and bleeding method thereof | |
CN109630209A (zh) | 一种带预旋引气的涡轮盘腔封严结构 | |
JP2000097048A (ja) | 昇圧式圧縮機冷却システム | |
RU2196233C1 (ru) | Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя | |
RU2618153C2 (ru) | Газотурбинный двигатель с устройством охлаждения окружающего воздуха, содержащим предварительный завихритель | |
US2434134A (en) | Cooling means for internal-combustion turbine wheels of jet propulsion engines | |
JP2016121690A (ja) | エンジンおよび前記エンジンを作動させる方法 | |
JPH0154524B2 (ru) | ||
US5575617A (en) | Apparatus for cooling an axial-flow gas turbine | |
US5097660A (en) | Coanda effect turbine nozzle vane cooling | |
CA3072946A1 (en) | Impeller tip cavity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140622 |