RU2623622C1 - Охлаждаемая турбина высокого давления - Google Patents
Охлаждаемая турбина высокого давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623622C1 RU2623622C1 RU2016118478A RU2016118478A RU2623622C1 RU 2623622 C1 RU2623622 C1 RU 2623622C1 RU 2016118478 A RU2016118478 A RU 2016118478A RU 2016118478 A RU2016118478 A RU 2016118478A RU 2623622 C1 RU2623622 C1 RU 2623622C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- disk
- seals
- blade
- ring
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к охлаждаемым турбинам газотурбинных двигателей. Турбина высокого давления содержит рабочее колесо в виде диска колеса с установленными на нем рабочими лопатками с внутренними охлаждающими полостями, торцевые каналы, каналы подвода к лопаткам охлаждающего воздуха, сопловой аппарат закрутки, безлопаточный диффузор, замки фиксации лопаток, подпорное и два подвижных лабиринтных уплотнения, а также приставное кольцо с подкачивающими лопатками и кольцевым выступом, выполненным на полотне диска рабочего колеса. Приставное кольцо с подкачивающими лопатками с помощью байонетного соединения закреплено под ободом диска. Безлопаточный диффузор жестко закреплен на аппарате закрутки, с образованием зазора между одной его стенкой и приставным кольцом и зазора между другой стенкой и кольцевым выступом. Подвижные уплотнения установлены в образованных зазорах, а подпорное подвижное уплотнение выполнено между диском рабочего колеса и сопловым аппаратом закрутки. Лабиринты выполнены на роторных частях уплотнений, направлены вершиной в радиальном направлении от оси ротора и соприкасаются посредством выполненных сотовых кольцевых уплотнений со статорными частями турбины. В ободе диска и ножках лопаток выполнены пазы под замки фиксации лопаток. Каналы подвода воздуха в лопатку выполнены в виде паза в диске под замком лопаток, а напротив пазов в диске в замках фиксации лопаток со стороны приставного кольца выполнены отверстия. Охлаждающие полости лопаток последовательно сообщены с каналами подвода воздуха в лопатку, с полостями под приставным кольцом с подкачивающими лопатками и с полостями безлопаточного диффузора и аппарата закрутки. Изобретение позволяет снизить массу рабочего колеса и улучшить его охлаждение, а также повысить надежность и ресурс турбины и упростить ее изготовление и регулирование осевой силы. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к охлаждаемым турбинам газотурбинных двигателей.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является охлаждаемая турбина высокого давления, содержащая рабочее колесо в виде диска колеса с установленными на нем рабочими лопатками с внутренними охлаждающими полостями, торцевые каналы, каналы подвода к лопаткам охлаждающего воздуха, сопловой аппарат закрутки и безлопаточный диффузор /RU 2196233, МПК 7 F01D 5/08. Опубликовано: 10.01.2003/.
Недостатком известной турбины является наличие отверстий в ободе основного диска для подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам. При работе турбины возле отверстий появляются трещины, последние ограничивают ресурс диска турбины двигателя. Другим недостатком является значительная масса покрывного диска, которая вращается с диском рабочего колеса, что приводит к увеличению массы турбины.
Задача изобретения - повышение эффективности охлаждения рабочего колеса турбины, повышение его технологической стойкости.
Ожидаемый технический результат - уменьшение массы вращающегося диска, повышение надежности и ресурсов, улучшение охлаждения рабочего колеса турбины, упрощение технологии изготовления элементов турбины и регулирования осевой силы, снижение металлоемкости и удешевление их стоимости.
Технический результат достигается тем, что охлаждаемая турбина высокого давления, содержащая рабочее колесо в виде диска колеса с установленными на нем рабочими лопатками с внутренними охлаждающими полостями, торцевые каналы, каналы подвода к лопаткам охлаждающего воздуха, сопловой аппарат закрутки и безлопаточный диффузор, по предложению, она снабжена замками фиксации лопаток, подпорным и двумя подвижными лабиринтными уплотнениями, приставным кольцом с подкачивающими лопатками и кольцевым выступом, выполненным на полотне диска рабочего колеса, приставное кольцо с подкачивающими лопатками с помощью байонетного соединения закреплено под ободом диска, безлопаточный диффузор жестко закреплен на аппарате закрутки, с образованием зазора между одной его стенкой и приставным кольцом и зазора между другой стенкой и кольцевым выступом, подвижные уплотнения установлены в образованных зазорах, а подпорное подвижное уплотнение выполнено между диском рабочего колеса и сопловым аппаратом закрутки, лабиринты выполнены на роторных частях уплотнений, направлены вершиной в радиальном направлении от оси ротора и соприкасаются посредством выполненных сотовых кольцевых уплотнений со статорными частями турбины, в ободе диска и ножках лопаток выполнены пазы под замки фиксации лопаток, каналы подвода воздуха в лопатку выполнены в виде паза в диске под замком лопаток, а напротив пазов в диске в замках фиксации лопаток со стороны приставного кольца выполнены отверстия, при этом охлаждающие полости лопаток последовательно сообщены с каналами подвода воздуха в лопатку, с полостями под приставным кольцом с подкачивающими лопатками и с полостями безлопаточного диффузора и аппарата закрутки.
В предложенном решении предусмотрено каналы подвода воздуха в лопатку выполнять в виде паза в диске под замком лопаток, что исключает выполнение отверстий в ободе диска и появление трещин возле них при работе турбины.
Размещение безлопаточного диффузора на сопловом аппарате турбины обеспечивает его неподвижность и независимость от действия центробежных сил диска. Тем самым упрощается крепление и размещение безлопаточного диффузора, уменьшается его масса, а следовательно, и масса самого диска турбины при сохранении или увеличении запасов прочности данного элемента.
Подсоединение входа канала к выходным каналами аппарата закрутки позволяет подать охлаждающий воздух в безлопаточный диффузор с более низкой температурой, чем в источнике охлаждающего воздуха, поскольку воздух выходит из выходных каналов аппарата закрутки с большой скоростью, что обеспечивает снижение его температуры.
Направление выхода каналов в сторону каналов подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам обеспечивает подачу охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам с уменьшенной температурой и потерями. В неподвижном безлопаточном диффузоре максимальная степень повышения давления охлаждающего воздуха при его торможении осуществляется до момента достижения равенства скорости охлаждающего воздуха и окружной скорости диска рабочего колеса. В этом случае воздух входит в каналы подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам с минимальными потерями.
Таким образом, при сохранении степени повышения давления в неподвижном безлопаточном диффузоре за вычетом потерь на трение воздуха о его неподвижные стенки, чтобы не снижать эффективность охлаждения рабочих лопаток турбины, радиус выхода неподвижного безлопаточного диффузора следует выбирать, исходя из условия равенства скорости охлаждающего воздуха и скорости диска, а выполнение безлопаточного диффузора стационарным, жестко закрепленным на сопловом аппарате загрузки, позволяет значительно уменьшить вращающуюся массу. Разгрузка диска и предложенное выполнение каналов подвода воздуха повышают надежность диска рабочего колеса и увеличивают ресурс его работы.
В рамках данного изобретения каналы подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам организованы с помощью приставного кольца с подкачивающими лопатками с кольцевым выступом и подпорным и двумя подвижными лабиринтными уплотнениями. Отделение выхода безлопаточного диффузора от проточной части и от околодисковой полости, расположенной между безлопаточным диффузором и диском с охлаждаемыми рабочими лопатками, обеспечивает минимальные утечки охлаждающего воздуха из безлопаточного диффузора.
Подвижные уплотнения установлены в образованных зазорах, а подпорное подвижное уплотнение выполнено между диском рабочего колеса и сопловым аппаратом закрутки. В предложенном решении лабиринты выполнены на роторных частях уплотнений, направлены вершиной в радиальном направлении от оси ротора и соприкасаются посредством выполненных сотовых кольцевых уплотнений со статорными частями турбины. Такое расположение лабиринтов, направленных вершиной в радиальном направлении от оси ротора, позволяет с одной стороны оптимально регулировать зазоры уплотнений в различные периоды эволюции ротора и безлопаточного диффузора турбины, а с другой стороны синхронизировать их зазоры с радиальным зазором рабочего колеса статора турбины, что улучшает кпд турбины. Изменяя соотношение между проходными сечениями подвижного уплотнения на кольцевом выступе ротора и подпорного подвижного уплотнения, можно регулировать уровень давления в полости, образованной между безлопаточным диффузором и диском турбины, что позволяет устанавливать давление воздуха в полости, что в случае пропорционального регулирования зазоров позволяет изменять при необходимости осевую силу двигателя. В частности, увеличивая проходную площадь подпорного уплотнения по отношению к проходной площади подвижного уплотнения на кольцевом выступе ротора - осевая сила турбины повышается. Наоборот, увеличивая проходную площадь подвижного уплотнения по отношению к проходной площади подпорного уплотнения, осевая сила турбины увеличивается.
Каналы подвода воздуха в лопатку выполнены в виде паза в диске под замком лопаток, а напротив пазов в диске в замках фиксации лопаток со стороны приставного кольца выполнены отверстия, при этом охлаждающие полости лопаток последовательно сообщаются соответственно с каналами подвода воздуха в лопатку.
Конструкции диска и отдельно безлопаточного диффузора значительно менее металлоемки, не требуют сложных технологий при их изготовлении, а следовательно, достигается удешевление всей турбины и увеличение ресурса.
На чертеже - продольное сечение турбины высокого давления.
Охлаждаемая турбина содержит диск 1 рабочего колеса, рабочие лопатки 2, установленные на ободе 3 диска 1, с помощью, например, елочных замков, выполненных на ножке 4, лопатки 2, замки фиксаторы 5, приставное кольцо 6 с подкачивающими лопатками, кольцо 6 закреплено под ободом диска 3 с помощью байонетного соединения 7. От радиального проскальзывания байонетное соединение 7 фиксируется специальным крепежным элементом (на чертеже не показано). На полотне диска 1 рабочего колеса выполнен кольцевой выступ 8, а на приставном кольце 6 - выступ 9. На кольцевых выступах 8 и 9 установлены лабиринты 10. Стенки безлопаточного диффузора 11 и 12 жестко закреплены на аппарате закрутки 13 с образованием выходных каналов в виде профилированных сопел направленных в сторону вращения рабочего колеса. Безлопаточный диффузор, посредством выполненных на его стенках сотовых кольцевых уплотнений 14 и 15, контактируют с зубьями лабиринтов 10. В ободе 3 диска и ножках 4 лопаток выполнены пазы 16 под замки фиксаторы 5 лопаток, а каналы для подачи воздуха в лопатку выполнены в виде паза 17 в диске под замком 5 лопаток, причем напротив пазов 17 в диске в замках фиксаторах 5 лопаток со стороны приставного кольца 6 выполнены отверстия. Лабиринт 18 подпорного подвижного уплотнения выполнен на ребре диска рабочего колеса 1 и посредством сотового кольцевого уплотнения 19 соединен с сопловым аппаратом закрутки 13. Полость между безлопаточным диффузором и диском с охлаждаемыми рабочими лопатками, отделенная от проточной части подвижным уплотнением пары лабиринт 10, сотовое кольцо 15 и подвижным уплотнением пары лабиринт 18, сотовое кольцо 19, обеспечивает минимальные утечки охлаждающего воздуха из безлопаточного диффузора и позволяет поддерживать определенное давление в полости и регулировать осевую силу двигателя.
При работе турбины воздух из соплового аппарата закрутки 13 поступает в профилированные сопла, направленные в сторону вращения рабочего колеса. На выходе из сопел воздушный поток разворачивается в стороны переферии и проходит между стенками 11 и 12 безлопаточного диффузора под обод к полотну диска. Далее воздух следует через пазы байонетного соединения 7 в полость между ободом 3 и приставным кольцом 6 и через отверстия фиксирующих замков 5 попадает в пазы 16 под подошвы рабочих лопаток обода 3. Кольца сотовых уплотнений 14 и 15 и зубья лабиринтов 10, контактируют между собой и обеспечивают минимальные потери воздуха. Лабиринт 18 подпорного подвижного уплотнения и соединенное с ним сотовое кольцевое уплотнение 19 совместно с подвижным уплотнением пары лабиринт 10, сотовое кольцо 15 обеспечивают необходимое давление в полости, корректирующее возникающее осевое усилие двигателя.
Предлагаемая турбина обеспечивает уменьшение массы вращающегося диска, повышение надежности и ресурсов, улучшение охлаждения рабочего колеса турбины, упрощение технологии изготовления элементов турбины и регулирования осевой силы, снижение металлоемкости и удешевление их стоимости.
Claims (1)
- Охлаждаемая турбина высокого давления, содержащая рабочее колесо в виде диска колеса с установленными на нем рабочими лопатками с внутренними охлаждающими полостями, торцевые каналы, каналы подвода к лопаткам охлаждающего воздуха, сопловой аппарат закрутки и безлопаточный диффузор, отличающаяся тем, что она снабжена замками фиксации лопаток, подпорным и двумя подвижными лабиринтными уплотнениями, приставным кольцом с подкачивающими лопатками и кольцевым выступом, выполненным на полотне диска рабочего колеса, приставное кольцо с подкачивающими лопатками с помощью байонетного соединения закреплено под ободом диска, безлопаточный диффузор жестко закреплен на аппарате закрутки, с образованием зазора между одной его стенкой и приставным кольцом и зазора между другой стенкой и кольцевым выступом, подвижные уплотнения установлены в образованных зазорах, а подпорное подвижное уплотнение выполнено между диском рабочего колеса и сопловым аппаратом закрутки, лабиринты выполнены на роторных частях уплотнений, направлены вершиной в радиальном направлении от оси ротора и соприкасаются посредством выполненных сотовых кольцевых уплотнений со статорными частями уплотнений, в ободе диска и ножках лопаток выполнены пазы под замки фиксации лопаток, каналы подвода воздуха в лопатку выполнены в виде паза в диске под замком лопаток, а напротив пазов в диске в замках фиксации лопаток со стороны приставного кольца выполнены отверстия, при этом охлаждающие полости лопаток последовательно сообщены с каналами подвода воздуха в лопатку, с полостями под приставным кольцом с подкачивающими лопатками и с полостями безлопаточного диффузора и аппарата закрутки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016118478A RU2623622C1 (ru) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Охлаждаемая турбина высокого давления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016118478A RU2623622C1 (ru) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Охлаждаемая турбина высокого давления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2623622C1 true RU2623622C1 (ru) | 2017-06-28 |
Family
ID=59312211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016118478A RU2623622C1 (ru) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | Охлаждаемая турбина высокого давления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2623622C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3989410A (en) * | 1974-11-27 | 1976-11-02 | General Electric Company | Labyrinth seal system |
EP0222679B1 (en) * | 1985-11-04 | 1989-03-15 | United Technologies Corporation | A sideplate for turbine disk |
US4882902A (en) * | 1986-04-30 | 1989-11-28 | General Electric Company | Turbine cooling air transferring apparatus |
RU2196233C1 (ru) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя |
RU2373402C2 (ru) * | 2004-03-03 | 2009-11-20 | Снекма | Газотурбинный двигатель, например авиационный турбореактивный двигатель |
RU2530961C1 (ru) * | 2013-09-27 | 2014-10-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Ротор осевой газовой турбины |
-
2016
- 2016-05-12 RU RU2016118478A patent/RU2623622C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3989410A (en) * | 1974-11-27 | 1976-11-02 | General Electric Company | Labyrinth seal system |
EP0222679B1 (en) * | 1985-11-04 | 1989-03-15 | United Technologies Corporation | A sideplate for turbine disk |
US4882902A (en) * | 1986-04-30 | 1989-11-28 | General Electric Company | Turbine cooling air transferring apparatus |
RU2196233C1 (ru) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя |
RU2373402C2 (ru) * | 2004-03-03 | 2009-11-20 | Снекма | Газотурбинный двигатель, например авиационный турбореактивный двигатель |
RU2530961C1 (ru) * | 2013-09-27 | 2014-10-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Ротор осевой газовой турбины |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2532479C2 (ru) | Турбореактивный двигатель, содержащий улучшенные средства регулирования расхода потока воздуха охлаждения, отбираемого с выхода компрессора высокого давления | |
RU2550217C2 (ru) | Истираемое уплотнение с осевым смещением | |
RU2661916C1 (ru) | Возвратная ступень многоступенчатого турбокомпрессора или турборасширителя с шероховатыми поверхностями стенок | |
CN110050128B (zh) | 用于离心式压缩机的隔膜 | |
RU2601909C2 (ru) | Центробежное рабочее колесо и турбомашина | |
US8052384B2 (en) | Centrifugal pump with segmented diffuser | |
RU2011120176A (ru) | Вентиляция турбины высокого давления в газотурбинном двигателе | |
US20120272663A1 (en) | Centrifugal compressor assembly with stator vane row | |
JP5147886B2 (ja) | 圧縮機 | |
JP6087351B2 (ja) | 多段遠心ターボ機械 | |
RU2705319C2 (ru) | Узел турбины газотурбинного двигателя летательного аппарата | |
US10450884B2 (en) | Impeller having a radial seal for a turbine engine turbine | |
US20180340549A1 (en) | Variable diffuser with axially translating end wall for a centrifugal compressor | |
RU2623622C1 (ru) | Охлаждаемая турбина высокого давления | |
JP2014152637A (ja) | 遠心圧縮機 | |
GB2533223A (en) | Impeller having spoilers for a turbine engine turbine | |
RU2263809C2 (ru) | Многоступенчатая газовая турбина | |
RU2614453C1 (ru) | Охлаждаемая турбина высокого давления | |
RU2614909C1 (ru) | Охлаждаемая турбина высокого давления | |
JP2004028096A (ja) | ガスタービン段のノズル用の簡易支持装置 | |
US20160376900A1 (en) | Stator device for a continuous-flow machine with a housing appliance and multiple guide vanes | |
JP2013053524A (ja) | 複圧式遠心ターボ機械 | |
RU2352788C1 (ru) | Высокотемпературная газовая турбина | |
RU2607425C1 (ru) | Центробежный компрессор проточный | |
RU2278277C1 (ru) | Цилиндр паровой турбины |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |