RU2541078C2 - Турбинная лопатка и способ ее изготовления - Google Patents

Турбинная лопатка и способ ее изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2541078C2
RU2541078C2 RU2012152058/06A RU2012152058A RU2541078C2 RU 2541078 C2 RU2541078 C2 RU 2541078C2 RU 2012152058/06 A RU2012152058/06 A RU 2012152058/06A RU 2012152058 A RU2012152058 A RU 2012152058A RU 2541078 C2 RU2541078 C2 RU 2541078C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
side wall
rib
cutting edge
blade
turbine blade
Prior art date
Application number
RU2012152058/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012152058A (ru
Inventor
Герберт БРАНДЛЬ
Игорь ЦЫПКАЙКИН
Филипп ИНДЛЕКОФЕР
Original Assignee
Альстом Текнолоджи Лтд
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 Альстом Текнолоджи Лтд filed Critical Альстом Текнолоджи Лтд
Publication of RU2012152058A publication Critical patent/RU2012152058A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2541078C2 publication Critical patent/RU2541078C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/22Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49336Blade making
    • Y10T29/49339Hollow blade
    • Y10T29/49341Hollow blade with cooling passage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Турбинная лопатка содержит вершинный участок с бандажом и, по меньшей мере, одно ребро, направленное радиально от бандажа. Ребро имеет первую и вторую боковые стенки, разнесенные друг от друга и соединенные с бандажом, а также режущую кромку, соединенную с первой и второй боковыми стенками, образуя полость между боковыми стенками, бандажом и режущей кромкой. Режущая кромка расположена относительно первой и второй боковых стенок в радиальном направлении. Толщина первой боковой стенки и второй боковой стенки является постоянной в радиальном направлении, по меньшей мере, до 50% высоты указанных боковых стенок. При изготовлении указанной турбинной лопатки целиком отливают лопатку с полым ребром, имеющим первую и вторую боковые стенки и режущую кромку, или штампуют указанную лопатку и обрабатывают ребро механической обработкой для образования первой и второй боковых стенок, режущей кромки и полости между ними. Изобретение позволяет снизить массу турбинной лопатки без снижения ее прочности и надежности. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к рабочей лопатке с бандажом, которая применяется в турбомашине, в частности в турбине.
Известный уровень техники
Ступени турбины, в частности конечные ступени типичной турбомашины, содержат длинные рабочие лопатки. Бандажи рабочих лопаток последней ступени являются сопрягаемыми, что способствует улучшению характеристик, в частности вибрационных характеристик рабочих лопаток. Как правило, бандаж имеет утолщенную часть и стенки с вырезом, чтобы смежные рабочие лопатки могли сопрягаться.
Предназначение бандажа заключается в предотвращении утечки на конце лопатки, повышении эффективности турбины и улучшении динамических и вибрационных характеристик рабочей лопатки. Сопряжение бандажей смежных лопаток происходит по опорным поверхностям. Посредством сопряжения опорных поверхностей бандажей обеспечивается амортизация колебаний. Дополнительным устройством, предусмотренным на вершине рабочей лопатки, является ребро. В зависимости от размера бандажа лопатки могут иметь одно или несколько ребер.
Ребра способствуют созданию уплотнений для снижения вторичного потока воздуха, проходящего через концы лопаток. Ребра должны иметь такую высоту, при которой обеспечивается требуемое сопротивление изгибу, позволяющее противостоять центробежным силам, возникающим при движении лопаток.
В настоящее время бандажи для рабочих лопаток последней ступени являются достаточно массивными. Бандаж создает дополнительную нагрузку на лопатку и ротор. Перо и хвостовик лопатки несут вес бандажа. Это приводит к необходимости увеличить поперечное сечение пера лопатки, в результате чего возрастает вес пера и хвостовика. Лопатки, вращающиеся во время работы с большими скоростями вокруг оси турбины, удерживаются в роторе с помощью хвостовика лопатки, который механически сцепляется с ротором. Центробежные силы, возникающие при вращении лопатки, принуждают лопатку вытягиваться в радиальном направлении, в результате чего увеличивается нагрузка на ротор.
Величина нагрузки на ротор и, следовательно, на хвостовик, который удерживает лопатку в роторе, зависит от веса лопатки. Тяжелая лопатка создает большие напряжения на границе раздела между хвостовиком лопатки и ротором, и на ротор действуют большие общие радиальные силы. Вес бандажей увеличивает радиальную нагрузку на ротор, которая может достичь критического значения. Указанные нагрузки влияют на эксплуатационные характеристики турбины и могут сократить общий срок службы хвостовика лопатки и ротора.
Для повышения эффективности турбомашин, в частности паровых турбин, используются длинные лопатки, благодаря чему можно увеличить выходную ометаемую лопатками область. За счет увеличения ометаемой лопатками области можно обеспечить большой массовый расход. Для ометания больших областей используются длинные лопатки, однако они имеют большой вес. Как правило, применяемые в настоящее время лопатки имеют на конце монолитные бандажи с ребрами, благодаря чему лучше регулируется вибрация и снижаются потери, связанные с концевой протечкой.
Обычно для снижения протечки, происходящей во время работы турбины, напротив ребра лопатки устанавливают сотовую конструкцию. Во время работы турбины ребро лопатки врезается в соты.
Эффективность современных турбин и компрессоров зависит от герметичного уплотнения между вращающимися элементами (лопатками) и неподвижным элементом. Указанное уплотнение обеспечивается благодаря тому, что ребра лопаток прорезают (протирают) в истираемом уплотняющем материале, который препятствует протеканию значительного объема воздуха мимо концевого участка лопатки. Как правило, уплотняющие материалы являются сотовыми уплотнениями или содержат спеченные металлические частицы и припаиваются на месте. Чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию турбины, ребро лопатки должно обладать достаточной прочностью, чтобы оно врезалось в уплотняющий материал.
Кроме того, ребра лопаток должны обладать достаточной прочностью, чтобы обеспечивать амортизацию, когда смежные лопатки во время работы сопрягаются друг с другом.
Чтобы избежать ползучести ребер в высокотемпературных эксплуатационных условиях и увеличить срок службы лопаток, согласно документу DE №19904229 предложено проводить охлаждение ребер. Кроме того, было отмечено, что вес ребер можно уменьшить за счет просверленных отверстий в ребре. Однако достигаемое снижение веса за счет просверленных отверстий является ограниченным. Кроме того, отверстия могут сократить срок службы лопатки в связи с тем, что они создают эффект надреза, который может создать концентрацию напряжений и, следовательно, привести к появлению высоких локальных максимумов в распределении напряжений в ребре.
Раскрытие изобретения
В связи с вышеизложенным задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованную и облегченную рабочую лопатку с уменьшенной общей массой, снизить радиальные силы, действующие на ротор, не в ущерб прочности и сроку службы лопаток.
Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованную и облегченную рабочую лопатку, в которой не ухудшается распределение изгибающих напряжений, действующих на бандаж.
Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованную и облегченную рабочую лопатку, бандаж которой будет сопрягаться с бандажами смежных лопаток.
Эти и другие задачи настоящего изобретения решаются посредством усовершенствованной рабочей турбинной лопатки. Рабочая лопатка, как правило, содержит хвостовик, полку, соединенную с хвостовиком, и перо, продолжающееся от полки к вершине, причем вершинный участок лопатки противоположен концу пера, соединенному с полкой. Кроме того, турбинная лопатка содержит бандаж, продолжающийся от вершинного конца лопатки наружу и закрепленный на нем, и, по меньшей мере, одно ребро, продолжающееся в радиальном направлении наружу.
Согласно первому варианту осуществления изобретения ребро имеет первую боковую стенку и вторую боковую стенку, которые являются разнесенными друг от друга и соединены с бандажом, а также имеет режущую кромку, которая соединена с первой боковой стенкой и со второй боковой стенкой, в результате чего между боковыми стенками, бандажом и режущей кромкой образуется полость. Кроме того, режущая кромка продолжается от первой боковой стенки и второй боковой стенки в радиальном направлении.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения первая боковая стенка и вторая боковая стенка отдалены друг от друга на участке соединения с бандажом и профилированы таким образом, что сливаются вместе, образуя край ребра, который радиально отдален от бандажа.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения первая боковая стенка и вторая боковая стенка бесшовно соединены с режущей кромкой.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения полость между боковыми стенками ребра образована так, чтобы направление центробежных сил, пропорциональных массе ребра и/или бандажа, выравнивалось с направлением нейтральной оси лопатки, в результате чего не возникает какой-либо изгибающий момент, нагружающий лопатку при вращении турбины.
Согласно другому частному варианту осуществления изобретения вдоль нейтральной оси ребра образована полость. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения полость, образованная вдоль нейтральной оси ребра, является симметричной.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения полое ребро содержит две тонкие боковые стенки, соединенные с бандажом по внутреннему радиусу и соединенные с прочными режущими кромками по внешнему радиусу. Режущая кромка представляет собой прочное металлическое тело и конфигурирована так, что способна врезаться в соты, закрепленные на стенках статора, окружающих ступень турбины. Соты и ребра совместно формируют сотовое уплотнение.
Согласно другому варианту осуществления изобретения полое ребро является, по существу, v-образным. Причем v-образное ребро, расположенное на бандаже, имеет вид перевернутой буквы «v» и заостренный конец ребра направлен от бандажа. Расположенное на бандаже v-образное ребро соединяется с бандажом концами двух ножек v-образного ребра. Ножки v-образного ребра являются боковыми стенками ребра. Заостренный конец ребра, продолжающийся в радиальном направлении, может быть усилен для формирования режущей кромки, которая является достаточно прочной и может врезаться в соты, закрепленные на стенках статора, окружающих ступень, в результате чего формируется сотовое уплотнение.
Кроме того, предлагается конфигурация полого ребра, обеспечивающая прохождение охлаждающего потока через полое ребро. Лопатки с охлаждаемыми ребрами могут применяться, например, в газотурбинных устройствах.
Способ изготовления усовершенствованной и облегченной рабочей лопатки включает этап литья, при котором лопатка отливается целиком с полым ребром.
Один из способов изготовления усовершенствованной и облегченной рабочей лопатки включает этап штамповки лопатки и этап формирования полости ребра посредством удаления материала.
Полые облегченные ребра согласно настоящему изобретению обеспечивают достаточный второй момент инерции, не в ущерб жесткости в круговом направлении (в условиях изгиба и кручения), таким образом гарантируя хорошее сопряжение бандажей смежных лопаток.
Для изготовления полого бандажа необходимо из ребра удалить лишний материал. Благодаря указанным полым и облегченным ребрам достигается снижение веса лопатки. Снижение веса непосредственно ребра также положительно сказывается на пере и хвостовике, поскольку они должны нести уменьшенный вес ребра. В результате можно изготовить облегченные лопатки и улучшить конструкцию удлиненных лопаток, что, в свою очередь, позволяет увеличить область потока, повысить мощность турбины и ее эффективность.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут понятны из следующего описания вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Изобретение, его сущность, а также его преимущества будут описаны более подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - схематичный вид в перспективе одного из вариантов лопатки, имеющей бандаж и ребро.
Фиг.2 - схематичный вид в перспективе ребра, имеющего прямолинейную первую боковую стенку, прямолинейную вторую боковую стенку и режущую кромку.
Фиг.2а - схематичный вид в поперечном разрезе вершины лопатки, которая содержит ребро, имеющее прямолинейную первую боковую стенку, прямолинейную вторую боковую стенку и режущую кромку.
Фиг.2b - схематичное изображение распределения растягивающих напряжений на одной из боковых стенок.
Фиг.3 - схематичный вид в перспективе вершины лопатки, которая содержит ребро, имеющее изогнутую первую боковую стенку, изогнутую вторую боковую стенку и режущую кромку.
Фиг.3а - схематичный вид в поперечном разрезе ребра, имеющего изогнутую первую боковую стенку, изогнутую вторую боковую стенку и режущую кромку.
Фиг.3b - схематичное изображение распределения растягивающих напряжений на одной из боковых стенок.
Фиг.4 - схематичное изображение третьего варианта лопатки.
Фиг.5 - схематичный вид в перспективе соединенных вершин двух лопаток, содержащих сопрягаемые ребра.
Фиг.6 - схематичный вид в перспективе вершины лопатки, содержащей ребро с пластинами, обеспечивающими сопряжение на концах ребра.
Фиг.7 - схематичный вид сбоку вершины лопатки, содержащей ребро с пластинами, обеспечивающими сопряжение на концах ребра.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 позицией 1 обозначена лопатка, имеющая хвостовик 2, от которого по направлению наружу продолжается хвостовая область 12. Хвостовик 2 имеет обработанные поверхности 16, которые входят в зацепление с соответствующим профилем ротора 8, благодаря чему лопатка 1 фиксируется на роторе 8 турбины под действием центробежной силы. Полка 4 выступает наружу из хвостовика 2 лопатки и хвостовой области 12 и соединена с хвостовиком 2. Перо 3 продолжается наружу от полки 4. Перо 3 имеет конец, соединенный с полкой 4 и вершинный конец. Бандаж 5 соединен с вершинным концом пера и продолжается от вершинного конца пера наружу. Бандаж содержит, по меньшей мере, одно ребро 6.
На фиг.2 показан бандаж 5, продолжающийся от вершинного конца пера 3 наружу. Бандаж 5 имеет внутреннюю поверхность 14, которая соединяется с вершинным концом пера 3, и наружную поверхность 15, которая покрывает внутреннюю поверхность 14. Боковая стенка 17, соединяющая внутреннюю поверхность 14 и наружную поверхность 15, как правило, перпендикулярна обеим поверхностям.
Лопатка также содержит, по меньшей мере, одно ребро 6, которое продолжается от бандажа 5 в радиальном направлении. Ребро 6 имеет первую боковую стенку 9 и вторую боковую стенку 10, которые отстоят параллельно друг другу и соединены с бандажом 5. Кроме того, ребро имеет режущую кромку 18, которая соединена с первой боковой стенкой 9 и со второй боковой стенкой 10, вследствие чего между боковыми стенками 9, 10, бандажом 5 и режущей кромкой 18 образуется полость. Режущая кромка 18 продолжается от первой боковой стенки 9 и второй боковой стенки 10 в радиальном направлении.
На фиг.2а схематично представлен вид в поперечном разрезе вершины лопатки, которая содержит ребро 6, имеющее прямолинейную первую боковую стенку 9, прямолинейную вторую боковую стенку 10 и режущую кромку 18. На фиг.2b схематично и упрощенно показан пример распределения 19 растягивающих напряжений в первой боковой стенке 9 ребра во время работы лопатки.
В результате действия изгибающих сил растягивающие напряжения в поперечном сечении стенки ребра не являются постоянными и возникает локальное максимальное растягивающее напряжение 19, как показано на фиг.2b. Локальное максимальное растягивающее напряжение 19 превышает среднее растягивающее напряжение 20, которое показано на фиг.2b для сравнения.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения режущая кромка 18 является сплошной. Согласно другому варианту осуществления изобретения режущая кромка 18 содержит охлаждающие отверстия и/или отверстия для продувки воздуха.
Согласно другому варианту осуществления изобретения бандаж 5 содержит несколько ребер, которые продолжаются наружу в радиальном направлении и параллельны друг другу, при этом, по меньшей мере, некоторые из них являются полыми и облегченными. Ребра, как правило, имеют заостренные кромки или острые кромки, которые продолжаются от наружной поверхности 15 бандажа 5 наружу. Рабочую лопатку 1 отливают целиком, ребро 6 формируется как неотъемлемая часть лопатки, при этом размер ребра, например, сравнительно с размером пера 3 составляет, как правило, менее одной десятой.
Для минимизации локальных максимумов напряжения боковые стенки 9, 10 могут быть профилированы или изогнуты соответственно линии силы, которая является результирующей сил, которые действуют на ребро 6, как показано на фиг.3. С этой целью первая боковая стенка 9 и вторая боковая стенка 10 отстоят друг от друга на участке соединения с бандажом 5 и спрофилированы таким образом, что соединяются вместе, образуя край ребра на бандаже 5.
Как показано на фиг.3, для подачи большего объема охлаждающего воздуха или продуваемого воздуха в полость ребра ширина ребра 6 может быть локально увеличена, т.е. может быть выполнено уширение 23, для подачи воздуха в центральную область ребра 6. К тому же указанное уширение 23 может способствовать повышению жесткости, поскольку в центральной области ребра возникают максимальные изгибающие моменты, вызванные действием центробежных сил, а также уменьшению локальных напряжений благодаря тому, что силы перераспределяются в пере 3 лопатки.
На фиг.3а схематично показано поперечное сечение ребра, имеющего изогнутую первую боковую стенку 9, изогнутую вторую боковую стенку 10 и режущую кромку 18. На фиг.3b показано соответствующее распределение 19 растягивающих напряжений в боковой стенке 9. В идеальном случае локальное растягивающее напряжение 19 является постоянным и равно среднему растягивающему напряжению 20 в боковой стенке.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения первая боковая стенка 9 и вторая боковая стенка 10 изогнуты так, что при работе лопатки линия результирующей центробежных сил и изгибающих сил, действующих на режущую кромку 18, первую боковой стенку 9 и вторую боковую стенку 10, ориентируется таким образом, чтобы локальное максимальное растягивающее напряжение составляло менее 1,3 среднего растягивающего напряжения. Предпочтительно изгиб стенок оптимизирован так, чтобы локальное максимальное растягивающее напряжение составляло менее 1,1 среднего растягивающего напряжения.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения первая боковая стенка 9 и вторая боковая стенка 10 изогнуты так, что при работе лопатки линия результирующей центробежных сил и изгибающих сил, действующих на режущую кромку 18, первую боковую стенку 9 и вторую боковую стенку 10, ориентируется параллельно радиусу кривизны соответствующей боковой стенки 9 или 10.
На фиг.4 показана «равностенная» полость, образованная в ребре. Указанная «равностенная» полость продолжается от первого конца 13 ребра вдоль ребра 6 до его второго конца 11 в круговом направлении. Термин «равностенная» в этом контексте означает, что толщина боковых стенок 9, 10 ребра является, в общем, постоянной. Стенки имеют постоянную толщину в радиальном направлении, по меньшей мере, до 50% высоты боковых стенок. Например, стенки могут иметь постоянную толщину до 80% или даже до 90% и более высоты боковых стенок 9, 10.
Ребро 6 выполнено полым за счет удаления по длине ребра 6 материала, окружающего его нейтральную ось, благодаря чему снижается вес и образуется полость, продолжающаяся от первого конца 13 или от второго конца 11 или от обоих концов ребра.
На фиг.5 показаны сопряженные бандажи с полыми ребрами 6 смежных лопаток. Бандажи с полыми ребрами 6 имеют достаточную жесткость для выполнения сопряжения смежных лопаток. Удаление материала вокруг нейтральной оси ребра незначительно влияет на жесткость, или это влияние компенсируется небольшим увеличением наружного размера ребра, при этом благодаря образованию полости обеспечивается большой положительный эффект, поскольку снижается вес ребра 6 и общий вес рабочей лопатки 1.
Полость в ребре 6 может продолжаться от первого конца 13 до второго конца 11 ребра.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, представленному на фиг.6, пластина 21, обеспечивающая сопряжение, закрывает ребро 6 на первом периферийном конце 13 и/или на втором периферийном конце 11 ребра 6.
Кроме того, как показано на фиг.6 и 7, охлаждающие отверстия 22 могут быть предусмотрены, по меньшей мере, на одной из боковых стенок 9, 10. Указанные отверстия обеспечивают охлаждение ребра.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения рабочие лопатки 1 изготавливают литьем. Способ включает формирование восковой модели рабочей лопатки 1 и изготовление покрытого обычным глиноземом или кремнеземом основного керамического стержня.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения полость ребра может быть выполнена посредством водоструйной резки, эрозионной обработки, лазерной обработки и посредством любого их сочетания.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения рабочие лопатки 1 изготавливают штамповкой монолитной металлической заготовки, а полость в ребре 6 образуют посредством механической обработки.
Ребро 6 бандажа 5 выполняется полым и облегченным, без нарушения размеров и скорости вращения лопатки с достаточным модулем продольного сечения, в результате чего можно создать облегченную лопатку 1, обладающую высокой эффективностью.
Как правило, нейтральная ось при изгибе ребра перпендикулярна центробежным силам, действующим на ребро при работе лопатки.
Настоящее изобретение применимо для лопаток задних ступеней, в частности для лопаток последней ступени. В случае необходимости для увеличения сцепляемой поверхности концы могут быть закрыты пластиной с применением различных технологических методов, подобных пайке твердым припоем, сварке и т.д. При уменьшении центробежных сил значительно увеличивается срок службы лопатки в области ползучести.
Многочисленные модификации и усовершенствования настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники, при этом подразумевается, что нижеследующая формула изобретения охватывает все подобные модификации и усовершенствования, не выходящие за рамки объема изобретения.
Перечень ссылочных позиций
1 Лопатка
2 Хвостовик
3 Перо
4 Полка
5 Бандаж
6 Ребро
7 Сопрягаемая поверхность
8 Ротор
9 Первая боковая стенка
10 Вторая боковая стенка
11 Второй конец
12 Хвостовая область
13 Первый конец
14 Внутренняя поверхность
15 Наружная поверхность
16 Обработанная поверхность
17 Боковая стенка полки
18 Режущая кромка
19 Результирующее локальное напряжение в боковой стенке во время работы лопатки
20 Среднее напряжение в боковой стенке во время работы лопатки
21 Пластина, обеспечивающая сопряжение
22 Охлаждающее отверстие и/или отверстие для продувки воздуха
23 Уширение для протока воздуха

Claims (10)

1. Турбинная лопатка (1), содержащая вершинный участок с бандажом (5) и, по меньшей мере, одно ребро (6), направленное радиально от бандажа (5), причем ребро (6) имеет первую боковую стенку (9) и вторую боковую стенку (10), которые являются разнесенными друг от друга и соединены с бандажом (5), а также режущую кромку (18), которая соединена с первой боковой стенкой (9) и со второй боковой стенкой (10), образуя между боковыми стенками (9, 10), бандажом (5) и режущей кромкой (18) полость, при этом режущая кромка (18) расположена относительно первой боковой стенки (9) и второй боковой стенки (10) в радиальном направлении, отличающаяся тем, что толщина первой боковой стенки (9) и второй боковой стенки (10) является постоянной в радиальном направлении, по меньшей мере, до 50% высоты указанных боковых стенок.
2. Турбинная лопатка (1) по п.1, отличающаяся тем, что первая боковая стенка (9) и вторая боковая стенка (10) отстоят друг от друга на участке соединения с бандажом (5) и спрофилированы таким образом, что соединены вместе, образуя край ребра бандажа (5).
3. Турбинная лопатка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что первая боковая стенка (9) и вторая боковая стенка (10) бесшовно соединены с режущей кромкой (18).
4. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что первая боковая стенка (9) и вторая боковая стенка (10) изогнуты с возможностью при работе лопатки ориентации линии результирующей центробежных сил и изгибающих сил, действующих на режущую кромку (18), первую боковую стенку (9) и вторую боковую стенку (10), так, что локальное максимальное растягивающее напряжение в боковых стенках, составляет менее 1,3 от среднего растягивающего напряжения в поперечном сечении.
5. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что первая боковая стенка (9) и вторая боковая стенка (10) изогнуты с возможностью при работе лопатки ориентации линии результирующей центробежных сил и изгибающих сил, действующих на режущую кромку (18), первую боковую стенку (9) и вторую боковую стенку (10), параллельно радиусу кривизны соответствующей боковой стенки (9, 10).
6. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что полость выполнена с возможностью направления потока охлаждающего воздуха/продувочного воздуха.
7. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что в режущей кромке (18) выполнено, по меньшей мере, одно охлаждающее отверстие или отверстие для продувки воздуха.
8. Турбинная лопатка (1) по одному пп.1-2, отличающаяся тем, что нейтральная ось при изгибе ребра (9) перпендикулярна центробежным силам, действующим при работе лопатки на ребро (9).
9. Турбинная лопатка (1) по одному из пп.1-2, отличающаяся тем, что пластина (21), обеспечивающая сопряжение, закрывает ребро (6) на первом и/или втором периферийном концах (11, 13) ребра (6).
10. Способ изготовления турбинной лопатки (1), содержащей ребро (6), по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что включает этапы отливки указанной лопатки (1) целиком с полым ребром, имеющим первую боковую стенку (9), вторую боковую стенку (10) и режущую кромку (18), или этап штамповки указанной лопатки (1) и этап механической обработки ребра (6) для образования первой боковой стенки (9), второй боковой стенки (10), режущей кромки (18) и, соответственно, для образования полости между указанными боковыми стенками (9, 10) и режущей кромкой (18), причем первую боковую стенку (9) и вторую боковую стенку (10) выполняют постоянной толщины в радиальном направлении, по меньшей мере, до 50% высоты указанных боковых стенок.
RU2012152058/06A 2010-05-05 2011-04-06 Турбинная лопатка и способ ее изготовления RU2541078C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10162021A EP2385215A1 (en) 2010-05-05 2010-05-05 Light weight shroud fin for a rotor blade
EP10162021.9 2010-05-05
PCT/EP2011/055347 WO2011138112A1 (en) 2010-05-05 2011-04-06 Light weight shroud fin for a rotor blade

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012152058A RU2012152058A (ru) 2014-06-10
RU2541078C2 true RU2541078C2 (ru) 2015-02-10

Family

ID=42674652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012152058/06A RU2541078C2 (ru) 2010-05-05 2011-04-06 Турбинная лопатка и способ ее изготовления

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8967972B2 (ru)
EP (2) EP2385215A1 (ru)
JP (1) JP6124787B2 (ru)
CN (1) CN102947548B (ru)
RU (1) RU2541078C2 (ru)
WO (1) WO2011138112A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011108784A1 (de) 2011-07-29 2013-01-31 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Verfahren sowie Vorrichtungen zum Überprüfen wenigstens einer Funktion einer medizinischen Funktionseinrichtung
US10215032B2 (en) 2012-10-29 2019-02-26 General Electric Company Blade having a hollow part span shroud
US9328619B2 (en) * 2012-10-29 2016-05-03 General Electric Company Blade having a hollow part span shroud
EP2921657A1 (en) * 2014-03-20 2015-09-23 Alstom Technology Ltd Tool for removing an inner casing from a turbomachine
EP2924240A1 (de) * 2014-03-25 2015-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenlaufschaufel
EP3085890B1 (en) 2015-04-22 2017-12-27 Ansaldo Energia Switzerland AG Blade with tip shroud
US10385718B2 (en) 2015-06-29 2019-08-20 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Turbine shroud segment with side perimeter seal
US9856734B2 (en) * 2015-08-12 2018-01-02 General Electric Company Adaptive machining turbomachine blade shroud hard face
US10301945B2 (en) * 2015-12-18 2019-05-28 General Electric Company Interior cooling configurations in turbine rotor blades
US10184342B2 (en) 2016-04-14 2019-01-22 General Electric Company System for cooling seal rails of tip shroud of turbine blade
US10704406B2 (en) * 2017-06-13 2020-07-07 General Electric Company Turbomachine blade cooling structure and related methods
JP2021110291A (ja) 2020-01-10 2021-08-02 三菱重工業株式会社 動翼、及び軸流回転機械
FR3125085A1 (fr) * 2021-07-12 2023-01-13 Safran Aircraft Engines Aube de turbomachine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3377050A (en) * 1966-06-21 1968-04-09 Bristol Siddeley Engines Ltd Shrouded rotor blades
US3816022A (en) * 1972-09-01 1974-06-11 Gen Electric Power augmenter bucket tip construction for open-circuit liquid cooled turbines
GB2298246A (en) * 1995-02-23 1996-08-28 Bmw Rolls Royce Gmbh Turbine-blad-tip-sealing arrangement comprising a shroud band
DE19904229A1 (de) * 1999-02-03 2000-08-10 Asea Brown Boveri Gekühlte Turbinenschaufel
RU2369748C1 (ru) * 2008-02-19 2009-10-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Охлаждаемая лопатка турбины газотурбинного двигателя

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19944923B4 (de) * 1999-09-20 2007-07-19 Alstom Turbinenschaufel für den Rotor einer Gasturbine
EP1128023A1 (de) * 2000-02-25 2001-08-29 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenlaufschaufel
DE50304325D1 (de) * 2002-04-16 2006-09-07 Alstom Technology Ltd Laufschaufel für eine Turbomaschine
GB2434842A (en) * 2006-02-02 2007-08-08 Rolls Royce Plc Cooling arrangement for a turbine blade shroud
US7527477B2 (en) * 2006-07-31 2009-05-05 General Electric Company Rotor blade and method of fabricating same
US7771171B2 (en) * 2006-12-14 2010-08-10 General Electric Company Systems for preventing wear on turbine blade tip shrouds
US7901180B2 (en) * 2007-05-07 2011-03-08 United Technologies Corporation Enhanced turbine airfoil cooling

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3377050A (en) * 1966-06-21 1968-04-09 Bristol Siddeley Engines Ltd Shrouded rotor blades
US3816022A (en) * 1972-09-01 1974-06-11 Gen Electric Power augmenter bucket tip construction for open-circuit liquid cooled turbines
GB2298246A (en) * 1995-02-23 1996-08-28 Bmw Rolls Royce Gmbh Turbine-blad-tip-sealing arrangement comprising a shroud band
DE19904229A1 (de) * 1999-02-03 2000-08-10 Asea Brown Boveri Gekühlte Turbinenschaufel
RU2369748C1 (ru) * 2008-02-19 2009-10-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Охлаждаемая лопатка турбины газотурбинного двигателя

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей, под ред.Д.В.Хронина, Москва, "Машиностроение", 1989, стр. 213-218, рис. 4.59, б. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2567070A1 (en) 2013-03-13
JP6124787B2 (ja) 2017-05-10
EP2385215A1 (en) 2011-11-09
JP2013525689A (ja) 2013-06-20
EP2567070B1 (en) 2017-06-21
CN102947548A (zh) 2013-02-27
US20130058788A1 (en) 2013-03-07
WO2011138112A1 (en) 2011-11-10
US8967972B2 (en) 2015-03-03
CN102947548B (zh) 2016-01-20
RU2012152058A (ru) 2014-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2541078C2 (ru) Турбинная лопатка и способ ее изготовления
JP4642819B2 (ja) タービンブレード先端シュラウド
US6491498B1 (en) Turbine blade pocket shroud
EP3187687B1 (en) Midspan shrouded turbine rotor blades
EP2149674B1 (en) Bladed turbine rotor with vibration damper
RU2347913C2 (ru) Ротор паровой или газовой турбины
EP2412926B1 (en) Hollow blade for a gas turbine
US20170183971A1 (en) Tip shrouded turbine rotor blades
JP2010196563A (ja) 遷音速翼
US20050129519A1 (en) Center located cutter teeth on shrouded turbine blades
US7326033B2 (en) Turbomachine blade
CA2880602A1 (en) Shrouded blade for a gas turbine engine
US9739159B2 (en) Method and system for relieving turbine rotor blade dovetail stress
US10544687B2 (en) Shrouded blade of a gas turbine engine
US8777564B2 (en) Hybrid flow blade design
JP2005207294A (ja) タービン動翼
US20160024939A1 (en) Rotor blade assembly, turbomachine comprising a rotor blade assembly and method of assembling a rotor blade assembly
WO2017146724A1 (en) Damping for fabricated hollow turbine blades
CN108979735B (zh) 用于燃气涡轮机的叶片和包括所述叶片的燃气涡轮机
US20140178201A1 (en) Turbine blade having a shroud and a cutting tooth
US11391166B2 (en) Dovetail slot for use with rotor assemblies

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20170518