RU2514818C1 - Cooled turbine - Google Patents

Cooled turbine Download PDF

Info

Publication number
RU2514818C1
RU2514818C1 RU2013108430/06A RU2013108430A RU2514818C1 RU 2514818 C1 RU2514818 C1 RU 2514818C1 RU 2013108430/06 A RU2013108430/06 A RU 2013108430/06A RU 2013108430 A RU2013108430 A RU 2013108430A RU 2514818 C1 RU2514818 C1 RU 2514818C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
cooling
transit
inlet
manifold
Prior art date
Application number
RU2013108430/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Канахин
Михаил Юрьевич Комаров
Евгений Ювенальевич Марчуков
Ирина Михайловна Стародумова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" filed Critical Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО"
Priority to RU2013108430/06A priority Critical patent/RU2514818C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2514818C1 publication Critical patent/RU2514818C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: cooled turbine comprises working wheel with working blades that have two cooling circuits. Said circuits are communicated with working wheel air channels and independent circular diffuser channels made at working wheel surface. Said diffuser channels are communicated with distributor swirlers and transit air duct at their inlet. Besides, it has nozzle blades, heat exchanger and transit air ducts. Every nozzle blades is composed of a structural element confined by top and bottom shrouds and space there between confined by blade root convex and concave walls in the form of leading edge and distribution chamber arranged along blade root axis. Leading edge distribution manifold inlet is communicated with combustion chamber air chamber while its outlet communicates via perforations with turbine flow section. Heat exchanger inlet communicates with combustion chamber air chamber and its outlet communicates with air manifold and distribution chamber. This turbine incorporates distribution manifold for cooling air, cooling deflector and two transit deflectors arranged in said distribution chamber in its axis with clearance between each other and relative to blade root concave and convex wall to make cooling channels along said walls. Cooling deflector has perforated bores on its two opposite walls and arranged in distribution chamber at distribution manifold wall and gas its perforated wall directed to nozzle blades root concave and convex walls. Blade top and bottom shrouds have air ducts their inlets being communicated with turbine flow section. Distribution cooling air manifold is connected with air source, top shroud air duct inlet and cooling deflector inlet. Air duct inlet in bottom shroud is connected with cooling deflector outlet. Air manifold is connected with inlet of transit deflectors while transit air ducts are connected with outlet of transit deflectors and swirling nozzle blades communicated with circular diffuser channels. Distribution chamber communicates the turbine flow section.EFFECT: longer life, higher reliability and efficiency.7 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к охлаждению турбин авиационных газотурбинных двигателей.The invention relates to the field of aircraft engine construction, namely, to cooling turbines of aircraft gas turbine engines.

Известна охлаждаемая турбина, содержащая рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенными с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, образованными на поверхности рабочего колеса, соединенными с сопловыми аппаратами закрутки и транзитными воздуховодами на их входе, сопловые лопатки, каждая из которых выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера сопловой лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора входной кромки и раздаточной полости, раздаточный коллектор входной кромки соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе через перфорационные отверстия во входной кромке сопловой лопатки с проточной частью турбины, теплообменник, соединенный на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе последовательно сообщенный с воздушным коллектором и раздаточной полостью, транзитные воздуховоды.Known cooled turbine containing an impeller with impellers mounted on it with two cooling circuits, connected in series with air channels in the impeller, with independent annular diffuser channels formed on the surface of the impeller, connected to nozzle spin devices and transit ducts at their inlet nozzle vanes, each of which is made in the form of a structural element bounded by the upper and lower shelves, and the space between them, limited about the concave and convex walls of the nozzle vane pen, in the form of an input edge and a dispensing cavity located along its axis, the dispensing manifold of the input edge is connected at the inlet to the air cavity of the combustion chamber, and at the outlet through perforations in the inlet edge of the nozzle vane with a flow part turbines, a heat exchanger connected at the inlet to the air cavity of the combustion chamber, and at the outlet in series with the air collector and the dispensing cavity, transit ducts.

RU №2387846, МПК F01D 5/18, Опубликовано 27.04.2010 г.RU No. 2387846, IPC F01D 5/18, Published on April 27, 2010

Недостатком такой охлаждаемой турбины является то, что, во-первых, транзит охлаждающего воздуха, подаваемого к рабочей лопатке турбины, не изолирован от воздействия горячего воздуха проточной части турбины, что при потребной для охлаждения рабочей лопатки турбины температуре охлаждающего воздуха требует дополнительного снижения температуры этого воздуха в теплообменнике, во-вторых, охлаждение пера сопловой лопатки и транзит охлаждающего воздуха к рабочей лопатке турбины осуществляется совместно от одного источника охлаждающего воздуха, что исключает возможность использования автономного источника охлаждающего воздуха или использование воздуха, отбираемого от более низкой ступени компрессора, для охлаждения пера сопловой лопатки турбины, что приводит к ухудшению экономичности двигателя в целом.The disadvantage of such a cooled turbine is that, firstly, the transit of cooling air supplied to the turbine blade is not isolated from the action of hot air in the turbine duct, which, when the temperature of the cooling air is required for cooling the blade of the turbine, requires an additional reduction in the temperature of this air in the heat exchanger, secondly, the cooling of the nozzle blade pen and the transit of cooling air to the turbine blade is carried out jointly from one source of cooling air ear, which precludes the use of an autonomous source of cooling air or the use of air bled from a lower stage of the compressor for cooling the turbine blades pen nozzle, leading to a deterioration in efficiency of the engine as a whole.

Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения и экономичности турбины.The objective of the invention is to increase the cooling efficiency and efficiency of the turbine.

Ожидаемый технический результат - улучшение экономичности турбины за счет понижения температуры газа перед турбиной и обеспечения оптимального расхода и температуры охлаждающего воздуха, подаваемого для охлаждения пера сопловой лопатки турбины.The expected technical result is the improvement of turbine efficiency by lowering the gas temperature in front of the turbine and ensuring the optimal flow rate and temperature of the cooling air supplied to cool the turbine nozzle blade feather.

Технический результат достигается тем, что охлаждаемую турбину, содержащую рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенными с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, образованными на поверхности рабочего колеса, соединенными с сопловыми аппаратами закрутки и транзитными воздуховодами на их входе, сопловые лопатки, каждая из которых выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера сопловой лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора входной кромки и раздаточной полости, раздаточный коллектор входной кромки соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе через перфорационные отверстия во входной кромке сопловой лопатки - с проточной частью турбины, теплообменник, соединенный на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе последовательно сообщенный с воздушным коллектором и раздаточной полостью, транзитные воздуховоды по предложению, снабжают раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха, охлаждающим дефлектором и двумя транзитными дефлекторами, установленными в раздаточной полости вдоль ее оси с зазором относительно друг друга и с зазором между вогнутой и выпуклой стенками пера сопловой лопатки с образованием вдоль стенок охлаждающих каналов, охлаждающий дефлектор выполнен с перфорационными отверстиями на двух его противоположных стенках, установлен в раздаточной полости на стенке раздаточного коллектора входной кромки и направлен стенками с перфорационными отверстиями в направлении вогнутой и выпуклой стенок пера сопловой лопатки, в верхней и нижней полках сопловой лопатки выполнены воздуховоды, соединенные на выходе с проточной частью турбины, раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха соединен с источником воздуха, с входом воздуховода верхней полки и с входом охлаждающего дефлектора, а вход воздуховода в нижней полке соединен с выходом охлаждающего дефлектора, при этом воздушный коллектор соединен с входом транзитных дефлекторов, а транзитные воздуховоды - с выходом транзитных дефлекторов и сопловыми аппаратами закрутки, соединенными с кольцевыми диффузорными каналами, причем раздаточная полость соединена с проточной частью турбины. Кроме того, возможно что:The technical result is achieved by the fact that a cooled turbine containing an impeller with impellers installed on it with two cooling circuits connected in series with air channels in the impeller, with independent annular diffuser channels formed on the surface of the impeller connected to the nozzle spin devices and transit ducts at their inlet, nozzle vanes, each of which is made in the form of a structural element bounded by upper and lower shelves, and about the transference between them, bounded by the concave and convex walls of the nozzle vane pen, in the form of an input edge and a dispensing cavity located along its axis of the dispensing manifold, the input edge dispensing manifold is connected at the inlet to the air cavity of the combustion chamber, and at the outlet through perforations in the inlet nozzle edge blades - with the turbine flow part, a heat exchanger connected at the inlet to the air cavity of the combustion chamber, and at the outlet, in series with the air collector and the dispenser According to the proposal, the transit ducts are equipped with a distributing manifold for cooling air, a cooling deflector and two transit deflectors installed in the distributing cavity along its axis with a gap relative to each other and with a gap between the concave and convex walls of the feather blade nozzle with the formation along the walls of the cooling channels , the cooling deflector is made with perforations on its two opposite walls, is installed in the dispensing cavity on the wall of the dispensing manifold inlet edges and is directed by walls with perforations in the direction of the concave and convex walls of the nozzle blade feather, in the upper and lower shelves of the nozzle blade there are air ducts connected at the outlet to the turbine flow part, a distributing manifold for cooling air is connected to the air source, with the duct inlet of the upper shelf and with the input of the cooling deflector, and the entrance of the duct in the lower shelf is connected to the output of the cooling deflector, while the air collector is connected to the input of the transit deflectors, and ranzitnye ducting - baffles yield transit and twist nozzle connected to the annular diffuser channels, and distributing cavity is connected with the turbine flowing part. In addition, it is possible that:

а) раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха соединен, по меньшей мере, с одной из ступеней компрессора;a) a distributing manifold for cooling air is connected to at least one of the stages of the compressor;

б) охлаждающая турбина дополнительно снабжена автономным источником воздуха, соединенным с раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха;b) the cooling turbine is additionally equipped with an autonomous air source connected to a distributing manifold for cooling air;

в) в зазоре между охлаждающим и транзитными дефлекторами выполнены направляющие элементы;c) guide elements are made in the gap between the cooling and transit deflectors;

г) в охлаждающих каналах выполнены центрирующие элементы;d) centering elements are made in the cooling channels;

д) в стенках транзитных дефлекторов выполнены перфорационные отверстия;d) perforation holes are made in the walls of transit baffles;

е) на вогнутой и/или выпуклой стенках раздаточной полости выполнены перфорационные отверстия.f) perforations are made on the concave and / or convex walls of the dispensing cavity.

Снабжение охлаждаемой турбины раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха и охлаждающим дефлектором, выполненным с перфорационными отверстиями на двух его противоположных стенках, позволяет дополнительно охладить сопловую лопатку воздухом другого термодинамического уровня (по температуре и давлению), что приводит к понижению температуры газа перед турбиной и улучшает экономичность двигателя в целом.Providing a cooled turbine with a distributing manifold for cooling air and a cooling deflector made with perforations on its two opposite walls, allows to further cool the nozzle blade with air of a different thermodynamic level (temperature and pressure), which leads to lower gas temperatures in front of the turbine and improves engine efficiency generally.

Снабжение охлаждаемой турбины охлаждающим дефлектором и двумя транзитными дефлекторами и установка их в раздаточной полости вдоль ее оси с зазором относительно друг друга и с зазором между вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки с образованием вдоль стенок охлаждающих каналов позволяет охлаждающему воздуху омывать внутренние поверхности пера сопловой лопатки, при этом, с одной стороны, создавая более эффективное охлаждение пера самой лопатки, а с другой стороны, изолируя транзитные дефлекторы от горячего воздуха проточной части, тем самым уменьшая подогрев охлаждающего воздуха, проходящего через транзитные дефлекторы, что улучшает охлаждение рабочих лопаток турбины.Providing a cooled turbine with a cooling baffle and two transit baffles and installing them in the dispensing cavity along its axis with a gap relative to each other and with a gap between the concave and convex walls of the blade feather with the formation along the walls of the cooling channels allows the cooling air to wash the internal surfaces of the feather nozzle blade, when this, on the one hand, creating more efficient cooling of the pen of the blade itself, and on the other hand, isolating the transit deflectors from the hot air of the flow part, m thereby reducing the heating of the cooling air passing through the transit deflectors, which improves the cooling of the turbine blades.

Установка охлаждающего дефлектора в раздаточной полости на стенке раздаточного коллектора входной кромки и направление его стенками с перфорационными отверстиями в направлении вогнутой и выпуклой стенок пера сопловой лопатки позволяет задействовать наибольшую длину охлаждающего канала для прохождения охлаждающего воздуха, тем самым увеличивая эффективность охлаждения внутренних полостей пера сопловой лопатки.The installation of a cooling deflector in the dispensing cavity on the wall of the input edge distribution manifold and the direction of its walls with perforations in the direction of the concave and convex walls of the nozzle blade pen allows the longest cooling channel to be used to pass cooling air, thereby increasing the cooling efficiency of the internal cavity of the nozzle blade pen.

Выполнение в верхней и нижней полках сопловой лопатки воздуховодов, соединенных на выходе с проточной частью турбины, а также соединение входа воздуховода верхней полки с раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха, а входа воздуховода в нижней полке с выходом охлаждающего дефлектора позволяет дополнительно улучшить охлаждение верхней и нижней полок за счет использования воздуха другого термодинамического уровня и обеспечения максимального перепада давлений на верхней и нижней полках.The implementation in the upper and lower shelves of the nozzle blade of the ducts connected at the outlet to the turbine flow part, as well as the connection of the duct inlet of the upper shelf with a distributing manifold for cooling air, and the duct inlet in the lower shelf with the outlet of the cooling deflector can further improve cooling of the upper and lower shelves due to the use of air of another thermodynamic level and to ensure maximum pressure difference on the upper and lower shelves

Соединение раздаточного коллектора для охлаждающего воздуха с источником воздуха или с одной из ступеней компрессора позволяет обеспечить различную температуру и давление охлаждающего воздуха, а выбор в качестве источника воздуха автономного источника воздуха обеспечивает более комфортные условия по параметрам подаваемого охлаждающего воздуха, в частности существенно снижает температуру последнего.The connection of the distributing manifold for cooling air with an air source or with one of the compressor stages allows for different temperatures and pressures of the cooling air, and the choice of an autonomous air source as the air source provides more comfortable conditions for the parameters of the supplied cooling air, in particular, significantly reduces the temperature of the latter.

Соединение воздушного коллектора с входом транзитных дефлекторов, а транзитных воздуховодов с выходом транзитных дефлекторов и сопловыми аппаратами закрутки, соединенными с кольцевыми диффузорными каналами, позволяет транспортировать к рабочей лопатке турбины более холодный воздух из теплообменника.The connection of the air manifold with the inlet of the transit baffles, and the transit ducts with the exit of the baffle and nozzle swirl devices connected to the annular diffuser channels, allows you to transport cooler air from the heat exchanger to the turbine blade.

Соединение раздаточной полости с проточной частью турбины обеспечивает максимальный перепад давлений в охлаждаемых каналах, что приводит к повышению эффективности охлаждения внутренних полостей пера сопловой лопатки.The connection of the dispensing cavity with the turbine flow part provides a maximum pressure drop in the cooled channels, which leads to an increase in the cooling efficiency of the internal cavities of the nozzle blade feather.

Выполнение в зазоре между охлаждающим и транзитными дефлекторами направляющих элементов обеспечивает фиксацию и облегчает установку охлаждающего и транзитных дефлекторов в раздаточной полости.The implementation in the gap between the cooling and transit baffles of the guide elements provides fixation and facilitates the installation of cooling and transit baffles in the dispensing cavity.

Выполнение в охлаждающих каналах центрирующих элементов позволяет обеспечить гарантированный зазор и облегчает установку охлаждающего и транзитных дефлекторов в раздаточной полости при сборке сопловой лопатки.The implementation of the centering elements in the cooling channels allows a guaranteed clearance and facilitates the installation of cooling and transit deflectors in the dispensing cavity when assembling the nozzle blade.

Выполнение в стенках транзитных дефлекторов перфорационных отверстий улучшает эффективность охлаждения пера сопловой лопатки и ликвидацию мест перегрева элементов пера сопловой лопатки.Performing perforations in the walls of the transit deflectors improves the cooling efficiency of the nozzle blade pen and eliminates the places of overheating of the nozzle blade feather elements.

Выполнение на вогнутой и/или выпуклой стенках пера сопловой лопатки перфорационных отверстий обеспечивает снижение температуры лопатки в зонах перегрева за счет образования завесы охлаждающего воздуха.The execution of perforation holes on the concave and / or convex walls of the pen of the nozzle blade ensures a decrease in the temperature of the blade in the overheating zones due to the formation of a curtain of cooling air.

На фиг.1 - продольный разрез охлаждаемой турбины;Figure 1 is a longitudinal section of a cooled turbine;

на фиг.2 - поперечное сечение сопловой лопатки;figure 2 is a cross section of a nozzle blade;

на фиг.3 - сечение А-А по сопловой лопатке;figure 3 is a section aa along the nozzle blade;

на фиг.4 - сечение Б-Б по сопловой лопатке;figure 4 is a section bB along the nozzle blade;

на фиг.5 - поперечное сечение сопловой лопатки с направляющими элементами и с перфорированными транзитными дефлекторами.figure 5 is a cross section of a nozzle blade with guide elements and with perforated transit deflectors.

Охлаждаемая турбина содержит рабочее колесо 1 с установленными на нем рабочими лопатками 2 с двумя контурами охлаждения 3, последовательно соединенными с воздушными каналами 4 в рабочем колесе 1, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами 5, образованными на поверхности рабочего колеса 1, соединенными с сопловыми аппаратами закрутки 6 и транзитными воздуховодами 7 на их входе.The cooled turbine contains an impeller 1 with impellers 2 mounted on it with two cooling circuits 3 connected in series with air channels 4 in the impeller 1, with independent annular diffuser channels 5 formed on the surface of the impeller 1 connected to the nozzle spin devices 6 and transit ducts 7 at their inlet.

Каждая из сопловых лопаток 8 выполнена в виде конструктивного элемента 9, ограниченного верхней 10 и нижней 11 полками, и пространства 12 между ними, ограниченного вогнутой 13 и выпуклой 14 стенками пера сопловой лопатки 8, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора входной кромки 15 и раздаточной полости 16.Each of the nozzle blades 8 is made in the form of a structural element 9, bounded by the upper 10 and lower 11 shelves, and the space 12 between them, bounded by the concave 13 and convex 14 walls of the feather of the nozzle blade 8, in the form of an input edge 15 located along its axis of the dispensing manifold and transfer cavity 16.

Раздаточный коллектор входной кромки 15 соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания 17, а на выходе через перфорационные отверстия 18 во входной кромке 19 сопловой лопатки 8 - с проточной частью турбины 20.The dispensing manifold of the inlet edge 15 is connected at the inlet to the air cavity of the combustion chamber 17, and at the outlet through the perforations 18 in the inlet edge 19 of the nozzle blade 8, with the flow part of the turbine 20.

Теплообменник 21 соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания 17, а на выходе последовательно сообщен с воздушным коллектором 22 и раздаточной полостью 16.The heat exchanger 21 is connected at the inlet to the air cavity of the combustion chamber 17, and at the outlet it is connected in series with the air collector 22 and the dispensing cavity 16.

Охлаждаемая турбина снабжена раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха 23, охлаждающим дефлектором 24 и двумя транзитными дефлекторами 25, установленными в раздаточной полости 16 вдоль ее оси с зазором 26 относительно друг друга и с зазором между вогнутой 13 и выпуклой 14 стенками пера сопловой лопатки 8 с образованием вдоль стенок охлаждающих каналов 27.The cooled turbine is equipped with a distributing manifold for cooling air 23, a cooling deflector 24 and two transit deflectors 25 installed in the distributing cavity 16 along its axis with a gap 26 relative to each other and with a gap between the concave 13 and convex 14 walls of the pen nozzle blade 8 with the formation along walls of the cooling channels 27.

Охлаждающий дефлектор 24 выполнен с перфорационными отверстиями 28 на двух его противоположных стенках, установлен в раздаточной полости 16 на стенке 29 раздаточного коллектора входной кромки 15 и направлен стенками с перфорационными отверстиями 28 в направлении вогнутой 13 и выпуклой 14 стенок пера сопловой лопатки 8.The cooling deflector 24 is made with perforations 28 on its two opposite walls, is installed in the dispensing cavity 16 on the wall 29 of the distributing manifold of the input edge 15 and is directed by the walls with perforations 28 in the direction of the concave 13 and convex 14 walls of the nozzle blade 8 pen.

В верхней 10 и нижней 11 полках сопловой лопатки 8 выполнены воздуховоды 30 и 31, соединенные на выходе с проточной частью турбины 20.In the upper 10 and lower 11 shelves of the nozzle blade 8, air ducts 30 and 31 are made, connected at the outlet to the flow part of the turbine 20.

Раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха 23 соединен с источником воздуха 32, с входом воздуховода 30 верхней полки 10 и с входом охлаждающего дефлектора 24, а вход воздуховода 31 в нижней полке 11 соединен с выходом охлаждающего дефлектора 24, при этом воздушный коллектор 22 соединен с входом транзитных дефлекторов 25, а транзитные воздуховоды 7 - с выходом транзитных дефлекторов 25 и сопловыми аппаратами закрутки 6, соединенными с независимыми кольцевыми диффузорными каналами 5.The distributing manifold for cooling air 23 is connected to the air source 32, to the inlet of the duct 30 of the upper shelf 10 and to the inlet of the cooling deflector 24, and the inlet of the duct 31 in the lower shelf 11 is connected to the outlet of the cooling deflector 24, while the air collector 22 is connected to the inlet of the transit deflectors 25, and transit ducts 7 with the exit of transit deflectors 25 and nozzle spin devices 6 connected to independent annular diffuser channels 5.

Раздаточная полость 16 соединена с проточной частью турбины 20. Для охлаждаемой турбины возможны варианты, когда:The dispensing cavity 16 is connected to the flowing part of the turbine 20. For the cooled turbine, there are options when:

1. В зазоре 26 между охлаждающим 24 и транзитными дефлекторами 25 выполнены направляющие элементы 33, а в охлаждающих каналах 27 выполнены центрирующие элементы 34;1. In the gap 26 between the cooling 24 and the transit deflectors 25 made guide elements 33, and in the cooling channels 27 made centering elements 34;

2. В стенках транзитных дефлекторов 25 выполнены перфорационные отверстия 35, а на вогнутой 13 и выпуклой 14 стенках раздаточной полости 16 выполнены перфорационные отверстия 36.2. Perforation holes 35 are made in the walls of the transit deflectors 25, and perforations 36 are made on the concave 13 and convex 14 walls of the transfer cavity 16.

Охлаждение турбины осуществляется следующим образом: воздух из раздаточного коллектора для охлаждающего воздуха 23 поступает, в первую очередь, в воздуховод 30 верхней полки 10 и далее в проточную часть турбины 20, обеспечивая максимальный перепад давлений на верхней полке и тем самым улучшая эффективность ее охлаждения, во вторую очередь, поступает в охлаждающий дефлектор 24, расположенный в раздаточной полости 16, где он, с одной стороны, через перфорационные отверстия 28 на двух его противоположных стенках поступает в охлаждающие каналы 27, где происходит охлаждение внутренних поверхностей пера сопловой лопатки 8 и изолирование этим воздухом стенок транзитных дефлекторов 25, далее этот воздух выдувается в проточную часть турбины 20, что обеспечивает максимальный перепад давления и улучшение эффективности охлаждения внутренних полостей пера сопловой лопатки, с другой стороны, транспортируется в воздуховод 31 нижней полки 11 и далее в проточную часть турбины 20, что также обеспечивает максимальный перепад давлений и улучшение охлаждения нижней полки.The turbine is cooled as follows: the air from the distributing manifold for cooling air 23 enters, first of all, into the duct 30 of the upper shelf 10 and then into the flow part of the turbine 20, ensuring maximum pressure difference on the upper shelf and thereby improving its cooling efficiency, secondly, it enters the cooling deflector 24 located in the dispensing cavity 16, where it, on the one hand, enters the cooling channels 27, g through the perforations 28 on its two opposite walls e, the internal surfaces of the feather of the nozzle blade 8 are cooled and the walls of the transit deflectors 25 are insulated with this air, then this air is blown into the flow part of the turbine 20, which ensures maximum pressure drop and improves the cooling efficiency of the internal cavities of the feather of the nozzle blade, on the other hand, it is transported to the duct 31 of the lower shelf 11 and further into the flow part of the turbine 20, which also provides maximum pressure drop and improved cooling of the lower shelf.

Воздух из воздушной камеры сгорания 17 поступает, с одной стороны, в раздаточный коллектор входной кромки 15, где через перфорационные отверстия 18 во входной кромке 19 сопловой лопатки 8 выдувается в проточную часть турбины 20, а с другой стороны, поступает в теплообменник 21, где он охлаждается и поступает в воздушный коллектор 22, откуда, в свою очередь, через транзитные дефлекторы 25 в раздаточной полости 16, транзитные воздуховоды 7, сопловые аппараты закрутки 6 и независимые кольцевые диффузорные каналы 5 транспортируется в воздушные каналы 4 рабочего колеса 1 и распределяется в два контура охлаждения 3, обеспечивая требуемое температурное состояние рабочей лопатки 2 за счет использования более холодного воздуха, проходящего через теплообменник 21, и за счет меньшего подогрева охлаждающего воздуха, проходящего через транзитные дефлекторы 25.The air from the air combustion chamber 17 enters, on the one hand, into the distributing manifold of the inlet edge 15, where through the perforations 18 in the inlet edge 19 of the nozzle blade 8 it is blown into the flow part of the turbine 20, and on the other hand, enters the heat exchanger 21, where it it cools down and enters the air manifold 22, from where, in turn, through the transit deflectors 25 in the dispensing cavity 16, the transit ducts 7, the nozzle spin devices 6 and the independent annular diffuser channels 5 are transported to the air channels 4 ochego wheel 1 and is divided into two cooling circuits 3, ensuring the required thermal condition of the rotor blade 2 by using a cold air passing through the heat exchanger 21, and due to less heating of the cooling air passing through the vents 25 stopovers.

Таким образом, изобретение позволяет улучшить эффективность охлаждения, с одной стороны, пера сопловой лопатки за счет прохождения охлаждающего воздуха по максимальной длине охлаждающих каналов внутри сопловой лопатки, используя максимальный перепад давления в тракте, с другой стороны, рабочей лопатки турбины за счет снижения температуры охлаждающего воздуха при его транспортировке через транзитные дефлекторы к сопловым аппаратам закрутки. Дополнительным эффектом является использование для обоих контуров охлаждения рабочей лопатки воздуха, проходящего через теплообменник.Thus, the invention allows to improve the cooling efficiency, on the one hand, of the nozzle blade feather due to the passage of cooling air along the maximum length of the cooling channels inside the nozzle blade, using the maximum pressure drop in the path, on the other hand, the turbine working blade by lowering the temperature of the cooling air during its transportation through transit deflectors to nozzle spin devices. An additional effect is the use of air passing through the heat exchanger for both cooling circuits of the working blade.

Применение изобретения позволяет увеличить ресурс и надежность двигателя, улучшить экономичность турбины за счет охлаждения сопловой лопатки турбины воздухом другого термодинамического уровня (по температуре и давлению), что приводит к понижению температуры газа перед турбиной и обеспечивает оптимальный расход и температуру охлаждающего воздуха, подаваемого для охлаждения пера сопловой лопатки турбины.The application of the invention allows to increase the resource and reliability of the engine, improve the efficiency of the turbine by cooling the nozzle blade of the turbine with air of a different thermodynamic level (temperature and pressure), which reduces the temperature of the gas in front of the turbine and ensures the optimal flow rate and temperature of the cooling air supplied to cool the pen nozzle turbine blades.

Claims (7)

1. Охлаждаемая турбина, содержащая рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенными с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, образованными на поверхности рабочего колеса, соединенными с сопловыми аппаратами закрутки и транзитными воздуховодами на их входе, сопловые лопатки, каждая из которых выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера сопловой лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора входной кромки и раздаточной полости, раздаточный коллектор входной кромки соединен на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе через перфорационные отверстия во входной кромке сопловой лопатки - с проточной частью турбины, теплообменник, соединенный на входе с воздушной полостью камеры сгорания, а на выходе последовательно сообщенный с воздушным коллектором и раздаточной полостью, транзитные воздуховоды, отличающаяся тем, что она снабжена раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха, охлаждающим дефлектором и двумя транзитными дефлекторами, установленными в раздаточной полости вдоль ее оси с зазором относительно друг друга и с зазором между вогнутой и выпуклой стенками пера сопловой лопатки с образованием вдоль стенок охлаждающих каналов, охлаждающий дефлектор выполнен с перфорационными отверстиями на двух его противоположных стенках, установлен в раздаточной полости на стенке раздаточного коллектора входной кромки и направлен стенками с перфорационными отверстиями в направлении вогнутой и выпуклой стенок пера сопловой лопатки, в верхней и нижней полках сопловой лопатки выполнены воздуховоды, соединенные на выходе с проточной частью турбины, раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха соединен с источником воздуха, с входом воздуховода верхней полки и с входом охлаждающего дефлектора, а вход воздуховода в нижней полке соединен с выходом охлаждающего дефлектора, при этом воздушный коллектор соединен с входом транзитных дефлекторов, а транзитные воздуховоды - с выходом транзитных дефлекторов и сопловыми аппаратами закрутки, соединенными с кольцевыми диффузорными каналами, причем раздаточная полость соединена с проточной частью турбины.1. Cooled turbine containing an impeller with impellers mounted on it with two cooling circuits connected in series with air channels in the impeller, with independent annular diffuser channels formed on the surface of the impeller, connected to nozzle spin devices and transit ducts on them inlet, nozzle vanes, each of which is made in the form of a structural element bounded by the upper and lower shelves, and the space between them, bounded by a concave of the outlet and convex walls of the nozzle vane pen, in the form of an input edge and a dispensing cavity located along its axis of the dispensing manifold, the input edge dispensing manifold is connected at the inlet to the air chamber of the combustion chamber, and at the outlet through perforations in the inlet edge of the nozzle vane - to the flow part turbines, a heat exchanger connected at the inlet to the air cavity of the combustion chamber, and at the outlet, in series with the air collector and the dispensing cavity, transit ducts, I mean that it is equipped with a distributing manifold for cooling air, a cooling deflector and two transit deflectors installed in the distributing cavity along its axis with a gap relative to each other and with a gap between the concave and convex walls of the nozzle blade pen with the formation of cooling channels along the walls, the cooling the deflector is made with perforations on its two opposite walls, installed in the dispensing cavity on the wall of the dispensing manifold of the input edge and is directed by the walls with Perforated holes in the direction of the concave and convex walls of the nozzle blade feather, in the upper and lower shelves of the nozzle blade there are air ducts connected at the outlet to the turbine flow part, a distributing manifold for cooling air is connected to an air source, to the duct inlet of the upper shelf and to the inlet of the cooling deflector and the duct inlet in the lower flange is connected to the outlet of the cooling deflector, while the air manifold is connected to the inlet of the transit deflectors, and the transit ducts to the outlet ohm transit baffles and nozzle swirl devices connected to the annular diffuser channels, and the dispensing cavity is connected to the flow part of the turbine. 2. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что раздаточный коллектор для охлаждающего воздуха соединен, по меньшей мере, с одной из ступеней компрессора.2. The cooled turbine according to claim 1, characterized in that the distributing manifold for cooling air is connected to at least one of the stages of the compressor. 3. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена автономным источником воздуха, соединенным с раздаточным коллектором для охлаждающего воздуха.3. The cooled turbine according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with an autonomous air source connected to a distributing manifold for cooling air. 4. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что в зазоре между охлаждающим и транзитными дефлекторами выполнены направляющие элементы.4. The cooled turbine according to claim 1, characterized in that in the gap between the cooling and transit deflectors made guide elements. 5. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что в охлаждающих каналах выполнены центрирующие элементы.5. The cooled turbine according to claim 1, characterized in that the cooling channels are made centering elements. 6. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что в стенках транзитных дефлекторов выполнены перфорационные отверстия.6. The cooled turbine according to claim 1, characterized in that perforation holes are made in the walls of the transit deflectors. 7. Охлаждаемая турбина по п.1, отличающаяся тем, что на вогнутой и/или выпуклой стенках раздаточной полости выполнены перфорационные отверстия. 7. The cooled turbine according to claim 1, characterized in that perforations are made on the concave and / or convex walls of the dispensing cavity.
RU2013108430/06A 2013-02-27 2013-02-27 Cooled turbine RU2514818C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013108430/06A RU2514818C1 (en) 2013-02-27 2013-02-27 Cooled turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013108430/06A RU2514818C1 (en) 2013-02-27 2013-02-27 Cooled turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2514818C1 true RU2514818C1 (en) 2014-05-10

Family

ID=50629515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013108430/06A RU2514818C1 (en) 2013-02-27 2013-02-27 Cooled turbine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2514818C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU183316U1 (en) * 2018-04-09 2018-09-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" DEFLECTOR OF THE COOLED NOZZLE TURBINE SHOVEL
RU2683053C1 (en) * 2018-05-24 2019-03-26 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") High-pressure turbine (hpt) nozzle apparatus of gas turbine engine (options), nozzle crown of hpt and hpt nozzle apparatus blade
RU2684355C1 (en) * 2018-07-05 2019-04-08 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Gas turbine engine low-pressure turbine (lpt) (versions), rotor shaft connection unit with lpt disc, lpt rotor air cooling path and air feeding apparatus for cooling lpt rotor blades
RU2686430C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-25 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Air cooling path of blade of nozzle apparatus of high pressure turbine of a gas turbine engine (versions)
RU2688052C1 (en) * 2018-05-24 2019-05-17 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Method for cooling high-pressure turbine nozzle assembly (tna) of gas turbine engine (gte) and nozzle device of gte tna (embodiments)
RU2691202C1 (en) * 2018-07-05 2019-06-11 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Method for cooling of nozzle assembly of a low-pressure turbine (lpt) of a gas turbine engine and a lpt nozzle assembly which is cooled by this method, a method for cooling a blade of lpt nozzle assembly and a nozzle assembly blade, cooled by this method
RU2691203C1 (en) * 2018-07-05 2019-06-11 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Nozzle assembly of low-pressure turbine (lpt) of gas turbine engine (gte) (versions) and blade of lpt nozzle assembly (versions)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19733148C1 (en) * 1997-07-31 1998-11-12 Siemens Ag Cooling device for gas turbine initial stage
RU2196239C2 (en) * 2001-04-05 2003-01-10 Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" Turbojet engine turbine cooling system
US6612114B1 (en) * 2000-02-29 2003-09-02 Daimlerchrysler Ag Cooling air system for gas turbine
RU2211926C2 (en) * 2001-05-04 2003-09-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" High-temperature gas turbine
US20050022535A1 (en) * 2003-07-28 2005-02-03 Snecma Moteurs Heat exchanger on a turbine cooling circuit
RU2687846C1 (en) * 2018-10-29 2019-05-16 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Method of determining pipeline wall thickness in zone of defect of "metal loss" type based on statistical stabilization of signal parameters according to ultrasonic section wm

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19733148C1 (en) * 1997-07-31 1998-11-12 Siemens Ag Cooling device for gas turbine initial stage
US6612114B1 (en) * 2000-02-29 2003-09-02 Daimlerchrysler Ag Cooling air system for gas turbine
RU2196239C2 (en) * 2001-04-05 2003-01-10 Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" Turbojet engine turbine cooling system
RU2211926C2 (en) * 2001-05-04 2003-09-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" High-temperature gas turbine
US20050022535A1 (en) * 2003-07-28 2005-02-03 Snecma Moteurs Heat exchanger on a turbine cooling circuit
RU2687846C1 (en) * 2018-10-29 2019-05-16 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") Method of determining pipeline wall thickness in zone of defect of "metal loss" type based on statistical stabilization of signal parameters according to ultrasonic section wm

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU183316U1 (en) * 2018-04-09 2018-09-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" DEFLECTOR OF THE COOLED NOZZLE TURBINE SHOVEL
RU2683053C1 (en) * 2018-05-24 2019-03-26 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") High-pressure turbine (hpt) nozzle apparatus of gas turbine engine (options), nozzle crown of hpt and hpt nozzle apparatus blade
RU2686430C1 (en) * 2018-05-24 2019-04-25 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Air cooling path of blade of nozzle apparatus of high pressure turbine of a gas turbine engine (versions)
RU2688052C1 (en) * 2018-05-24 2019-05-17 Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Method for cooling high-pressure turbine nozzle assembly (tna) of gas turbine engine (gte) and nozzle device of gte tna (embodiments)
RU2684355C1 (en) * 2018-07-05 2019-04-08 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Gas turbine engine low-pressure turbine (lpt) (versions), rotor shaft connection unit with lpt disc, lpt rotor air cooling path and air feeding apparatus for cooling lpt rotor blades
RU2691202C1 (en) * 2018-07-05 2019-06-11 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Method for cooling of nozzle assembly of a low-pressure turbine (lpt) of a gas turbine engine and a lpt nozzle assembly which is cooled by this method, a method for cooling a blade of lpt nozzle assembly and a nozzle assembly blade, cooled by this method
RU2691203C1 (en) * 2018-07-05 2019-06-11 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Nozzle assembly of low-pressure turbine (lpt) of gas turbine engine (gte) (versions) and blade of lpt nozzle assembly (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2514818C1 (en) Cooled turbine
RU2387846C1 (en) Method to cool by-pass gas turbine engine vanes and device to this end
US20110162387A1 (en) Turbine cooling system
CA2950127C (en) Turbine blade with optimised cooling
US5584651A (en) Cooled shroud
US9011077B2 (en) Cooled airfoil in a turbine engine
CA2513045C (en) Internally cooled gas turbine airfoil and method
JP4801513B2 (en) Cooling circuit for moving wing of turbomachine
JP6431690B2 (en) Turbine rotor blade for the turbine section of a gas turbine
JP6324548B2 (en) Gas turbine engine with a rotor centering cooling system in the exhaust diffuser
RU2538978C2 (en) Cooled gas turbine blade and method of its operation
US20130251508A1 (en) Dual-use of cooling air for turbine vane and method
US20180320530A1 (en) Airfoil with tip rail cooling
US9188008B2 (en) Gas turbine for aeronautic engines
RU2459967C1 (en) Double-flow gas turbine engine
RU2518729C1 (en) Cooled turbine
RU2546371C1 (en) Cooled turbine
RU2726235C2 (en) Cooled turbine blade
RU2236609C1 (en) Gas-turbine engine
RU2518768C1 (en) Cooled turbine
CN103089333A (en) Bucket assembly for turbine system
EP3412866A1 (en) Cooled gas turbine blade
RU2618993C1 (en) Dual-flow turbojet engine
EP3412867B1 (en) Cooled gas turbine blade
RU87748U1 (en) GAS TURBINE OPERATING WHEEL

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner