RU2589895C1 - Охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины - Google Patents
Охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2589895C1 RU2589895C1 RU2015110265/06A RU2015110265A RU2589895C1 RU 2589895 C1 RU2589895 C1 RU 2589895C1 RU 2015110265/06 A RU2015110265/06 A RU 2015110265/06A RU 2015110265 A RU2015110265 A RU 2015110265A RU 2589895 C1 RU2589895 C1 RU 2589895C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- cavity
- slotted cavity
- internal
- height
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к охлаждаемым рабочим лопаткам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. В охлаждаемой рабочей лопатке турбомашины между замковым соединением хвостовика и пером лопатки выполнена удлиненная ножка, внутренняя щелевая полость которой выполнена увеличенной высоты по отношению к высоте внутренней щелевой полости замкового соединения хвостовика лопатки. Щелевая полость удлиненной ножки соединена с щелевыми полостями замкового соединения и пера лопатки переходными щелевыми полостями с плавным изменением проходных площадей. Отношение высоты H внутренней щелевой полости удлиненной ножки к высоте h внутренней щелевой полости замкового соединения хвостовика лопатки находится в пределах 2…6. Угол α наклона стенки переходной щелевой полости между щелевой полостью замкового соединения и щелевой полостью удлиненной ножки к радиальной плоскости рабочей лопатки турбомашины находится в пределах 10…30°. Изобретение повышает надежность охлаждаемой рабочей лопатки за счет уменьшения тепловых потоков от пера лопатки в замковое соединение хвостовика путем снижения температуры замкового соединения хвостовика рабочей лопатки. 2 ил.
Description
Изобретение относится к охлаждаемым рабочим лопаткам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.
Известна охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины, перо и хвостовик которой выполнены с радиальными каналами для прохода охлаждающего воздуха (С.А. Вьюнов. «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей». Москва, «Машиностроение», 1981 г., стр. 166, рис. 4, 27.)
Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за низкой эффективности канальной системы охлаждения.
Наиболее близкой к заявляемой является охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины, перо которой выполнено с внутренней щелевой полостью для прохода охлаждающего воздуха, соединенной на входе с внутренней щелевой полостью хвостовика лопатки (патент RU №1625078, МПК F01D 5/18).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенной температуры замкового соединения хвостовика рабочей лопатки вследствие увеличенных тепловых потоков от пера охлаждаемой лопатки в ее замковое соединение при работе турбомашины.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности охлаждаемой рабочей лопатки турбомашины путем снижения температуры замкового соединения хвостовика рабочей лопатки за счет уменьшения тепловых потоков от пера лопатки в замковое соединение хвостовика.
Указанный технический результат достигается тем, что в охлаждаемой рабочей лопатке турбомашины, внутренняя щелевая полость пера которой соединена на входе с внутренней щелевой полостью хвостовика, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ между замковым соединением хвостовика и пером лопатки выполнена удлиненная ножка, внутренняя щелевая полость которой выполнена увеличенной высоты по отношению к высоте внутренней щелевой полости замкового соединения хвостовика лопатки, при этом щелевая полость удлиненной ножки соединена с щелевыми полостями замкового соединения и пера лопатки переходными щелевыми полостями с плавным изменением проходных площадей, причем отношение Н/h=2…6 и α=10…30°, где
H - высота внутренней щелевой полости удлиненной ножки,
h - высота внутренней щелевой полости замкового соединения хвостовика лопатки,
α - угол наклона стенки переходной щелевой полости между щелевой полостью замкового соединения и щелевой полостью удлиненной ножки к радиальной плоскости рабочей лопатки турбомашины.
Охлаждаемые рабочие лопатки современных турбомашин работают при повышенных температурах газа, существенно превышающих температуру плавления металла этих лопаток. Выполнение рабочей лопатки с удлиненной ножкой хвостовика позволяет увеличить расстояние между пером и замковым соединением хвостовика, что снижает его температуру, повышая тем самым надежность замкового соединения и лопатки в целом. Снижению тепловых потоков от пера лопатки в ее замковое соединение способствует также увеличенная высота щелевой полости удлиненной ножки, что способствует уменьшению толщины стенок ножки и повышению их теплового сопротивления с соответствующим уменьшением теплового потока в замковое соединение.
При H/h<2 - снижается надежность охлаждаемой рабочей лопатки турбомашины из-за повышения температуры замкового соединения лопатки и увеличения нагрузки от центробежных сил на это соединение вследствие увеличения массы удлиненной ножки.
При H/h>6 - снижается надежность охлаждаемой рабочей лопатки турбомашины из-за уменьшения прочности удлиненной ножки.
Охлаждающий воздух, поступающий в рабочую лопатку со стороны подошвы замкового соединения, поступает в щелевую полость пера лопатки с минимальными гидравлическими потерями, что способствует повышению эффективности охлаждения пера лопатки и повышению ее надежности.
Для уменьшения гидравлических потерь, а также для снижения напряжений в хвостовике лопатки между щелевой полостью удлиненной ножки, а также щелевыми полостями замкового соединения и пера лопатки выполнены переходные щелевые полости с плавным изменением проходных площадей.
Максимальные гидравлические потери могут возникнуть в переходной диффузорной полости между щелевой полостью замкового соединения и щелевой полостью удлиненной ножки.
При α<10° - снижается надежность охлаждаемой рабочей лопатки турбомашины из-за увеличения массы хвостовика лопатки и увеличения нагрузки на замковое соединение.
При α>30° - снижается надежность охлаждаемой рабочей лопатки турбомашины из-за повышенного гидравлического сопротивления переходной щелевой полости со стороны замкового соединения и повышения температуры пера рабочей лопатки.
На фиг. 1 изображена охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины.
На фиг. 2 - сечение Α-A на фиг 1.
Охлаждаемая рабочая лопатка 1 турбомашины включает в себя охлаждаемое перо 2, а также хвостовик 3 с полкой 4 хвостовика.
На хвостовике 3 последовательно размещены замковое соединение 5 и удлиненная ножка 6, внутренняя щелевая полость 7 пера 2 лопатки 1 на входе соединена с щелевой полостью 8 замкового соединения 5, последовательно, через переходную нижнюю диффузорную щелевую полость 9, щелевую полость 10 удлиненной ножки 6 и периферийную переходную щелевую полость 11.
Охлаждающий воздух 12 поступает в рабочую лопатку 1 со стороны подошвы 13 замкового соединения 5, охлаждая стенки 14 и 15 удлиненной ножки 6. Поверхности 16 и 17 нижней переходной щелевой полости 9 выполнены под углом наклона α к радиальной оси 18 рабочей лопатки 1.
Работает устройство следующим образом.
При работе охлаждаемой рабочей лопатки 1 турбомашины охлаждающий воздух 12, поступающий из щелевой полости 8 замкового соединения 5 в диффузорную нижнюю переходную щелевую полость 9, тормозится и турбулизируется, что улучшает охлаждение стенок 14 и 15 удлиненной ножки 6, снижая таким образом тепловой поток от пера 2 в замковое соединение 5, что повышает надежность рабочей лопатки 1.
При изготовлении рабочей лопатки 1 методом литья внутренние щелевые полости пера и хвостовика лопатки формируются с помощью керамического стержня, механическая прочность которого существенно увеличивается за счет увеличенной высоты щелевой полости 10 удлиненной ножки 6, что снижает коробление керамического стержня при заливке лопатки, уменьшает вероятность его поломки и отклонение стенок пера лопатки по толщине, повышая тем самым надежность лопатки 1 и увеличивая процент получения годных отливок рабочих лопаток.
Claims (1)
- Охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины, внутренняя щелевая полость пера которой соединена на входе с внутренней щелевой полостью хвостовика, отличающаяся тем, что между замковым соединением хвостовика и пером лопатки выполнена удлиненная ножка, внутренняя щелевая полость которой выполнена увеличенной высоты по отношению к высоте внутренней щелевой полости замкового соединения хвостовика лопатки, при этом щелевая полость ножки соединена со щелевыми полостями замкового соединения и пера лопатки переходными щелевыми полостями с плавным изменением проходных площадей, причем отношение H/h=2…6 и α=10…30°, где
H - высота внутренней щелевой полости удлиненной ножки,
h - высота внутренней щелевой полости замкового соединения хвостовика лопатки,
α - угол наклона стенки переходной щелевой полости между щелевой полостью замкового соединения и щелевой полостью удлиненной ножки к радиальной плоскости рабочей лопатки турбомашины.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015110265/06A RU2589895C1 (ru) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015110265/06A RU2589895C1 (ru) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2589895C1 true RU2589895C1 (ru) | 2016-07-10 |
Family
ID=56371372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015110265/06A RU2589895C1 (ru) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | Охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2589895C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3635586A (en) * | 1970-04-06 | 1972-01-18 | Rolls Royce | Method and apparatus for turbine blade cooling |
EP1921256A2 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-14 | General Electric Company | Dual interstage cooled engine |
RU2443869C2 (ru) * | 2010-02-19 | 2012-02-27 | Вячеслав Евгеньевич Беляев | Устройство для охлаждения ротора газовой турбины |
RU117505U1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-06-27 | Государственное предприятие "Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" имени академика А.Г. Ивченко | Охлаждаемая рабочая лопатка турбины |
-
2015
- 2015-03-23 RU RU2015110265/06A patent/RU2589895C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3635586A (en) * | 1970-04-06 | 1972-01-18 | Rolls Royce | Method and apparatus for turbine blade cooling |
EP1921256A2 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-14 | General Electric Company | Dual interstage cooled engine |
RU2443869C2 (ru) * | 2010-02-19 | 2012-02-27 | Вячеслав Евгеньевич Беляев | Устройство для охлаждения ротора газовой турбины |
RU117505U1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-06-27 | Государственное предприятие "Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" имени академика А.Г. Ивченко | Охлаждаемая рабочая лопатка турбины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10502072B2 (en) | Compartmentalization of cooling air flow in a structure comprising a CMC component | |
US10641107B2 (en) | Turbine blade with tip overhang along suction side | |
JP6775503B2 (ja) | 翼のための前縁冷却チャネル | |
US10436039B2 (en) | Gas turbine engine turbine blade tip cooling | |
JP6507246B2 (ja) | ロータブレードを製造するための方法およびかかる方法により実現されるブレード | |
US8668453B2 (en) | Cooling system having reduced mass pin fins for components in a gas turbine engine | |
EP2235328B1 (en) | Blade cooling | |
EP2746536A1 (en) | Rotor stage of a turbine | |
US9388700B2 (en) | Gas turbine engine airfoil cooling circuit | |
RU189517U1 (ru) | Рабочая лопатка газовой турбины | |
US10830061B2 (en) | Turbine airfoil with internal cooling channels having flow splitter feature | |
JP2011513638A (ja) | 端部の冷却を備えているタービン翼ならびに関連のタービンおよびターボエンジン | |
CA2861175C (en) | Internally cooled airfoil | |
US20180051566A1 (en) | Airfoil for a turbine engine with a porous tip | |
US10539030B2 (en) | Gas turbine engine stator vane platform reinforcement | |
EP3081754B1 (en) | Turbine airfoil | |
RU2589895C1 (ru) | Охлаждаемая рабочая лопатка турбомашины | |
RU2355890C1 (ru) | Высокотемпературная многоступенчатая газовая турбина | |
CA2861171A1 (en) | Internally cooled airfoil | |
US9500093B2 (en) | Internally cooled airfoil | |
US9051843B2 (en) | Turbomachine blade including a squeeler pocket | |
US20180051568A1 (en) | Engine component with porous holes | |
RU2369749C1 (ru) | Двухступенчатая турбина газотурбинного двигателя | |
RU2586231C1 (ru) | Охлаждаемая лопатка высокотемпературной турбины | |
RU192858U1 (ru) | Рабочая лопатка газовой турбины |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191203 Effective date: 20191203 |