RU2666715C2 - Элемент турбомашины с разгрузочной полостью - Google Patents

Элемент турбомашины с разгрузочной полостью Download PDF

Info

Publication number
RU2666715C2
RU2666715C2 RU2015144864A RU2015144864A RU2666715C2 RU 2666715 C2 RU2666715 C2 RU 2666715C2 RU 2015144864 A RU2015144864 A RU 2015144864A RU 2015144864 A RU2015144864 A RU 2015144864A RU 2666715 C2 RU2666715 C2 RU 2666715C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trailing edge
shelf
turbomachine
sealing strip
specified
Prior art date
Application number
RU2015144864A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015144864A (ru
Inventor
Андерс ХЕГГМАРК
Янош ШИЯРТО
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
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 Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2015144864A publication Critical patent/RU2015144864A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2666715C2 publication Critical patent/RU2666715C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
    • F01D11/006—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/10—Working turbine blades or nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/10—Manufacture by removing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/122—Fluid guiding means, e.g. vanes related to the trailing edge of a stator vane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/304—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the trailing edge of a rotor blade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Элемент турбомашины включает аэродинамический профиль с задней кромкой и полку. Полка включает область задней кромки для поддержания указанной задней кромки, переднюю краевую поверхность, заднюю краевую поверхность, две окружные фронтальные поверхности, паз для уплотнительной полосы и разгрузочную полость. Паз для уплотнительной полосы выполнен на одной из указанных окружных фронтальных поверхностей полки и проходит в окружном направлении внутрь указанной полки, причем указанный паз для уплотнительной полосы приспособлен для размещения части уплотнительной полосы. Разгрузочная полость проходит внутрь полки в область задней кромки и является продолжением указанного паза для уплотнительной полосы. Разгрузочная полость выполнена в виде глухого отверстия и проходит в указанную область задней кромки до места под задней кромкой. При формировании разгрузочной полости, указанном выше, в элементе турбомашины углубляют паз для уплотнительной полосы для формирования указанной разгрузочной полости таким образом, чтобы разгрузочная полость проходила внутрь указанной полки в указанную область задней кромки. Паз для уплотнительной полосы углубляют внутрь области задней кромки до места под задней кромкой для образования указанной разгрузочной полости. Группа изобретений позволяет повысить надежность элемента турбомашины за счет снижения напряжений в полке под задней кромкой лопатки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к элементу турбомашины, более конкретно к полке, поддерживающей аэродинамический профиль в турбомашине.
Турбомашина и ее части во время работы подвергаются непрерывному воздействию механических и/или температурных напряжений. Например, в газотурбинном двигателе воздух и горячие газы сгорания направляются рабочими лопатками и направляющими лопатками через различные секции турбины, рабочие лопатки и направляющие лопатки подвергаются воздействию крайне высоких рабочих температур и механических напряжений. Одной из таких областей высоких напряжений является область соединения аэродинамического профиля с соответствующей полкой, от которой отходит аэродинамический профиль, особенно в непосредственной близости от задней кромки, т.е. область в полке, от которой отходит задняя кромка аэродинамического профиля. Кроме того, под действием механических нагрузок аэродинамический профиль подвергается высоким изгибающим и вибрационным напряжениям. Напряжения вызываются также различными скоростями нагрева и охлаждения элементов во время переходных режимов работы турбомашины.
В результате таких напряжений в области, где задняя кромка аэродинамического профиля отходит от полки, возникают изломы или трещины. Такие изломы или трещины ставят под угрозу целостность полки и аэродинамического профиля элемента турбомашины, и, в конечном итоге, приводят к сокращению срока службы элемента турбомашины. Соответственно, существует необходимость в создании элемента турбомашины с низкими напряжениями в области соединения задней кромки аэродинамического профиля с полкой.
Таким образом, задачей изобретения является обеспечение способа снижения напряжений в элементе турбомашины, и, с его помощью, по меньшей мере, частичного устранения вышеупомянутой проблемы возникновения трещин в области отхода задней кромки аэродинамического профиля от полки.
Задача достигается посредством элемента турбомашины в соответствии с п. 1 формулы изобретения и способа формирования разгрузочной полости в элементе турбомашины в соответствии с п. 4.
Первым объектом изобретения является элемент турбомашины. Указанный элемент турбомашины содержит аэродинамический профиль и полку. Аэродинамический профиль содержит заднюю кромку. Полка содержит переднюю краевую поверхность, заднюю краевую поверхность и по меньшей мере две окружные фронтальные поверхности. Полка также содержит область задней кромки, паз для уплотнительной полосы и разгрузочную полость. Областью задней кромки является область полки, которая поддерживает, по меньшей мере, часть задней кромки. На одной из окружных фронтальных поверхностей полки выполнен паз для уплотнительной полосы, проходящий в окружном направлении внутрь полки и приспособленный для размещения части уплотнительной полосы, таким образом, что когда элемент турбомашины собран с другим элементом турбомашины для образования узла турбомашины, вторая часть уплотнительной полосы может быть вставлена в соответствующий паз соседней полки, и два паза для уплотнительной полосы двух элементов турбомашины располагаются напротив друг друга и могут удерживать помещаемую в них уплотнительную полосу. Разгрузочная полость выполнена в виде глухого отверстия, проходит внутрь полки в область задней кромки и является продолжением паза для уплотнительной полосы. Кроме того, разгрузочная полость проходит внутрь области задней кромки до места под задней кромкой. Это обеспечивает снижение напряжений в полке в месте под задней кромкой.
Согласно другому варианту осуществления изобретения элемент турбомашины представляет собой рабочую лопатку. Указанная разгрузочная полость обеспечивает снижение напряжений в полке рабочей лопатки. Еще в одном варианте осуществления изобретения элемент турбомашины представляет собой направляющую лопатку. Указанная разгрузочная полость обеспечивает снижение напряжений в полке направляющей лопатки.
Вторым объектом изобретения является способ формирования разгрузочной полости в элементе турбомашины. Элемент турбомашины содержит аэродинамический профиль и полку. Аэродинамический профиль содержит заднюю кромку. Полка содержит переднюю краевую поверхность, заднюю краевую поверхность и по меньшей мере две окружные фронтальные поверхности. Полка также содержит область задней кромки и паз для уплотнительной полосы. Областью задней кромки является область полки, которая поддерживает, по меньшей мере, часть задней кромки. На одной из окружных фронтальных поверхностей полки выполнен паз для уплотнительной полосы, проходящий в окружном направлении внутрь полки и приспособленный для размещения части уплотнительной полосы, таким образом, что когда элемент турбомашины собран с другим элементом турбомашины для образования узла турбомашины, вторая часть уплотнительной полосы может быть вставлена в соответствующий паз соседней полки, и два паза для уплотнительной полосы двух элементов турбомашины располагаются напротив друг друга и могут удерживать помещаемую в них уплотнительную полосу. В способе согласно изобретению разгрузочную полость формируют посредством углубления паза для уплотнительной полосы внутрь полки в область задней кромки. Кроме того, паз для уплотнительной полосы углубляют внутрь области задней кромки до места под задней кромкой для образования разгрузочной полости. Сформированная таким образом разгрузочная полость обеспечивает снижение напряжений в полке в месте под задней кромкой.
В другом варианте осуществления изобретения паз для уплотнительной полосы для формирования разгрузочной полости углубляют посредством удаления материала полки из полки. Этот способ может быть применен на предварительно изготовленных элементах турбомашины.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения материал полки удаляют посредством электроэрозионной обработки. Это обеспечивает точность процесса удаления материала полки. Кроме того, данная технология может быть применена для твердых металлов или сплавов, которые трудно обрабатывать традиционными методами, например, посредством механической резки.
В способе согласно еще одному варианту осуществления изобретения элемент турбомашины представляет собой рабочую лопатку. Этот способ может быть применен для формирования разгрузочной полости в рабочей лопатке.
В способе согласно еще одному варианту осуществления изобретения элемент турбомашины представляет собой направляющую лопатку. Этот способ может быть применен для формирования разгрузочной полости в направляющей лопатке.
Согласно третьему аспекту изобретения предлагается узел турбомашины. Узел турбомашины содержит по меньшей мере два элемента турбомашины, установленных рядом друг с другом; уплотнительную полосу, расположенную между двумя указанными элементами; каждый из указанных элементов турбомашины содержит аэродинамический профиль, имеющий заднюю кромку и полку; полка содержит область задней кромки, служащую опорой, по меньшей мере, для части указанной задней кромки, переднюю краевую поверхность, заднюю краевую поверхность и по меньшей мере две окружные фронтальные поверхности, а также паз для уплотнительной полосы, выполненный на одной из указанных окружных фронтальных поверхностей указанной полки и проходящий в окружном направлении внутрь указанной полки; причем в паз для уплотнительной полосы может входить часть указанной уплотнительной полосы; и разгрузочную полость, проходящую внутрь указанной полки в указанную область задней кромки, при этом указанная разгрузочная полость представляет собой продолжение указанного паза для уплотнительной полосы, и указанная уплотнительная полоса проходит частично в указанный паз для уплотнительной полосы каждого из элементов турбомашины.
Согласно одному из вариантов осуществления в узле турбомашины разгрузочная полость проходит внутрь области задней кромки до места под задней кромкой. Это обеспечивает снижение напряжений в узле турбомашины в полках в местах под задними кромками.
Согласно другому варианту осуществления изобретения в узле турбомашины элемент турбомашины представляет собой рабочую лопатку. Указанная разгрузочная полость обеспечивает снижение напряжений в полке рабочей лопатки узла турбомашины.
Еще в одном варианте осуществления изобретения в узле турбомашины элемент турбомашины представляет собой направляющую лопатку. Указанная разгрузочная полость обеспечивает снижение напряжений в полке направляющей лопатки узла турбомашины.
Изобретение обеспечивает целый ряд преимуществ. Разгрузочная полость ослабляет область задней кромки, что обеспечивает повышение упругости полки в области задней кромки и вокруг нее. Это обеспечивает, по меньшей мере, частичное устранение проблемы образования изломов и трещин в области задней кромки, что, в свою очередь, обеспечивает увеличение срока службы элемента турбомашины. Поскольку формирование разгрузочной полости осуществляют посредством углубления паза для уплотнительной полосы, не требуется какой-либо отдельной дополнительной операции для образования данной разгрузочной полости. Разгрузочная полость может быть легко сформирована в процессе создания паза для уплотнительной полосы.
Далее изобретение будет раскрыто на примере поясняющих вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 показан элемент турбомашины согласно примеру осуществления, схематичное изображение, демонстрирующее паз для уплотнительной полосы и область задней кромки;
на фиг. 2 - элемент турбомашины согласно примеру осуществления, схематичное изображение, демонстрирующее область задней кромки;
на фиг. 3 - элемент турбомашины согласно примеру осуществления на виде сверху, схематичное изображение, демонстрирующее область задней кромки и паз для уплотнительной полосы;
на фиг. 4 - элемент турбомашины согласно примеру осуществления, схематичное изображение, демонстрирующее разгрузочную полость;
на фиг. 5 - узел турбомашины в соответствии с аспектами изобретения, схематичное изображение.
Далее подробно раскрыты вышеуказанные и другие особенности изобретения. Различные варианты осуществления изобретения описаны со ссылками на чертежи, на которых одинаковые или аналогичные элементы указаны одинаковыми ссылочными обозначениями. В последующем описании многочисленные конкретные детали раскрыты для ясного понимания одного или нескольких возможных вариантов осуществления изобретения. Следует отметить, что представленные варианты осуществления изобретения предназначены для пояснения и не ограничивают объем изобретения. Очевидно, что такие варианты изобретения могут быть реализованы без этих конкретных деталей.
Основная идея изобретения заключается в формировании разгрузочной полости в полке, которая поддерживает аэродинамический профиль в элементе турбомашины. Разгрузочная полость выполнена внутри полки. Задняя кромка отходит от той части поверхности полки, которая расположена над разгрузочной полостью. Таким образом, разгрузочная полость согласно изобретению расположена в области полки, от которой отходит задняя кромка аэродинамического профиля. Кроме того, разгрузочная полость представляет собой продолжение паза для уплотнительной полосы. Такие пазы для уплотнительной полосы, как правило, выполняют в полке, таким образом, что при сборке, при установке рядом на турбинном диске двух элементов турбомашины абсолютно одинаковой конструкции, два уплотнительных паза двух установленных рядом элементов турбомашины располагаются напротив друг друга и могут удерживать уплотнительную полосу.
Обращаясь к фиг. 1-5, можно заметить, что для пояснения и без ограничения изобретение раскрыто на примере элемента 1 турбомашины, представляющего собой рабочую лопатку турбины (не показана). Следует отметить также, что элемент 1 турбомашины может представлять собой и направляющую лопатку турбины.
На фиг. 1 представлен показан элемент 1 турбомашины согласно примеру осуществления, схематичное изображение, демонстрирующее паз 40 для уплотнительной полосы и область 25 задней кромки. Элемент 1 турбомашины содержит полку 20, от которой в противоположных направлениях отходят аэродинамический профиль 10 и хвостовик 50.
Аэродинамический профиль 10 содержит переднюю кромку 12, заднюю кромку 14 и две боковые поверхности 16, каждая из которых соединяет переднюю кромку 12 с задней кромкой 14 аэродинамического профиля 10.
Полка 20 отходит радиально наружу от хвостовика 50 и содержит переднюю краевую поверхность 22, соответствующую передней кромке 12 аэродинамического профиля 10, заднюю краевую поверхность 24, соответствующую задней кромке 14 аэродинамического профиля 10 и расположенную противоположно передней краевой поверхности 22, и две, как правило, параллельные окружные фронтальные поверхности 26, соответствующие боковым поверхностям 16 аэродинамического профиля 10. Полка 20 содержит также область 25 задней кромки, которая является опорой, по меньшей мере, для части задней кромки 14 аэродинамического профиля 10. В области 25 задней кромки место внутри полки 20, находящееся, в целом, под задней кромкой 14, указано ссылочным обозначением 28.
Используемое понятие «область задней кромки» служит для обозначения объемной части полки 20, расположенной под областью на поверхности полки 20 вокруг точки, в которой задняя кромка 14 аэродинамического профиля 10 переходит в поверхность полки 20.
Полка 20 содержит также паз 40 для уплотнительной полосы, выполненный на одной из окружных фронтальных поверхностей 26 полки 20 и проходящий в окружном направлении внутрь полки 20. Паз 40 для уплотнительной полосы приспособлен для размещения части (не показана) для уплотнительной полосы, таким образом, что при сборке, при установке рядом на турбинном диске двух элементов 1 турбомашины, аналогичной или абсолютно одинаковой конструкции, и образовании узла (не показан) турбомашины, два паза 40 для уплотнительной полосы двух установленных рядом элементов 1 турбомашины располагаются напротив друг друга и могут удерживать помещаемую в них уплотнительную полосу.
На фиг. 2 приведено схематичное изображение на виде снизу элемента 1 турбомашины согласно примеру осуществления, показывающее область 25 задней кромки и ее расположение относительно передней кромки 12, задней кромки 14 и боковых поверхностей 16 аэродинамического профиля 10, а также относительно передней краевой поверхности 22, задней краевой поверхности 24 и окружных фронтальных поверхностей 26 полки 20. Также показана область 28 под задней кромкой 14.
На фиг. 3 приведено схематичное изображение на виде сверху элемента 1 турбомашины согласно примеру осуществления, показывающее область 25 задней кромки и ее расположение относительно передней кромки 12, задней кромки 14 и боковых поверхностей 16 аэродинамического профиля 10, а также относительно передней краевой поверхности 22, задней краевой поверхности 24 и окружных фронтальных поверхностей 26 полки 20. Полка 20 содержит паз 40 для уплотнительной полосы, выполненный на одной из окружных фронтальных поверхностей 26 полки 20 и проходящий в окружном направлении внутрь полки 20. Полка 20 может иметь более одного паза 40 для уплотнительной полосы, каждый из которых, как правило, выполнен на одной из окружных фронтальных поверхностей 26 полки 20. Как правило, полка 20 содержит один такой паз 40 для уплотнительной полосы на каждой из окружных фронтальных поверхностей 26.
На фиг. 4, в сочетании с фиг. 1, показан на примере осуществления элемент 1 турбомашины согласно аспектам изобретения. Элемент 1 турбомашины содержит разгрузочную полость 30. Разгрузочная полость 30 проходит внутрь полки 20 в область 25 задней кромки и представляет собой продолжение 42 паза 40 для уплотнительной полосы. Иными словами, разгрузочная полость 30 проходит внутрь полки 20 от паза 40 для уплотнительной полосы в область 25 задней кромки. Эта разгрузочная полость 30 повышает упругость полки в области 25 задней кромки и вокруг нее, и, по меньшей мере, частично устраняет проблему образования изломов и трещин вследствие воздействия термических и/или механических напряжений.
В элементе 1 турбомашины согласно одному из возможных вариантов осуществления разгрузочная полость 30 проходит в область 25 задней кромки до места 28 под задней кромкой 14.
На фиг. 5, в сочетании с фиг. 3, схематично представлен узел 90 турбомашины. Узел 90 турбомашины содержит по меньшей мере два элемента 1 турбомашины, установленных рядом друг с другом, и уплотнительную полосу 44, проходящую между этими двумя элементами 1 турбомашины. Каждый из этих двух элементов 1 турбомашины содержит аэродинамический профиль 10, имеющий заднюю кромку 14 и полку 20. Элемент 1 турбомашины может представлять собой рабочую лопатку или направляющую лопатку турбины. Полка 20 содержит область 25 задней кромки, переднюю краевую поверхность 22, заднюю краевую поверхность 24, по меньшей мере две окружные фронтальные поверхности 26, паз 40 для уплотнительной полосы и разгрузочную полость 30. Паз 40 для уплотнительной полосы, выполненный на одной из двух окружных фронтальных поверхностей 26 полки 20, проходит в окружном направлении внутрь полки 20. Паз 40 для уплотнительной полосы приспособлен для размещения в нем части (не показана) для уплотнительной полосы 44. Разгрузочная полость 30 проходит внутрь полки 20 в область 25 задней кромки. Разгрузочная полость 30 является продолжением 42 паза 40 для уплотнительной полосы. Уплотнительная полоса 44 проходит частично в паз 40 для уплотнительной полосы каждого из элементов 1 турбомашины.
Как показано на фиг. 5, а также на фиг. 2 и 3, в узле 90 турбомашины согласно одному из вариантов осуществления разгрузочная полость 30 проходит в область 25 задней кромки до места 28 под задней кромкой 14.
Изобретение также относится к способу формирования разгрузочной полости в элементе турбомашины. Элемент турбомашины содержит аэродинамический профиль и полку. Аэродинамический профиль содержит заднюю кромку. Полка содержит область задней кромки и паз для уплотнительной полосы. Область задней кромки поддерживает, по меньшей мере, часть задней кромки. Паз для уплотнительной полосы выполнен таким образом, что, когда элемент турбомашины собран с другим элементом турбомашины, предпочтительно, аналогичной или такой же конструкции, для образования диска турбины, два паза для уплотнительной полосы двух установленных рядом элементов турбомашины располагаются напротив друг друга и могут удерживать помещаемую в них уплотнительную полосу. В способе согласно изобретению разгрузочную полость формируют посредством углубления паза для уплотнительной полосы через полку в область задней кромки. Элемент турбомашины может представлять собой рабочую лопатку или направляющую лопатку турбины.
В способе согласно одному из вариантов осуществления углубление паза для уплотнительной полосы внутрь области задней кромки для формирования разгрузочной полости осуществляют до места под задней кромкой.
В способе согласно одному из вариантов осуществления углубление паза для уплотнительной полосы внутрь полки для формирования разгрузочной полости может быть выполнено при отливке элемента турбомашины.
В качестве варианта, продолжение паза для уплотнительной полосы для формирования разгрузочной полости в полке может быть выполнено механической обработкой полки элемента турбомашины, который содержит, по меньшей мере, полку и паз для уплотнительной полосы. В этом варианте продолжение паза для уплотнительной полосы выполняют посредством удаления материала полки из полки. Материалом полки является материал, из которого выполнен элемент турбомашины, например, металлический сплав. Для удаления материала полки могут быть использованы различные технические методы, например, фрезерование, сверление и т.д.
В способе согласно другому варианту осуществления материал полки удаляют посредством электроэрозионной обработки. Электроэрозионная или электроразрядная обработка может включать в себя, но не ограничиваясь этим, использование электрод-инструмента для электрохимического формообразования, электроразрядную обработку проволокой, и т.п. Метод электроэрозионной обработки представляет собой субтрактивный технологический процесс, посредством которого заданную форму детали получают посредством электрических разрядов. Метод электроэрозионной обработки, в целом, известен в области технологий механической обработки, и, следовательно, для краткости его подробное описание не приведено.
Несмотря на то что изобретение раскрыто на примере определенных вариантов его осуществления, следует иметь в виду, что изобретение не ограничено лишь раскрытыми конкретными вариантами его осуществления. Наоборот, ввиду того, что в описании раскрыты лишь примеры реализации изобретения, специалисты в данной области, несомненно, увидят множество других возможных вариантов, модификаций и дополнений, которые могут быть реализованы без выхода за рамки объема и сущности изобретения. Объем изобретения определяется не вышеприведенным описанием, а исключительно формулой изобретения. Все изменения, модификации и варианты, входящие в смысловое содержание и область эквивалентности формулы изобретения, должны рассматриваться в ее объеме.

Claims (22)

1. Элемент (1) турбомашины, включающий в себя:
- аэродинамический профиль (10), имеющий заднюю кромку (14), и
- полку (20), содержащую:
- область (25) задней кромки для поддержания, по меньшей мере, части указанной задней кромки (14),
- переднюю краевую поверхность (22), заднюю краевую поверхность (24) и по меньшей мере две окружные фронтальные поверхности (26),
- паз (40) для уплотнительной полосы, выполненный на одной из указанных окружных фронтальных поверхностей (26) указанной полки (20) и проходящий в окружном направлении внутрь указанной полки (20), причем указанный паз (40) для уплотнительной полосы приспособлен для размещения части уплотнительной полосы, и
- разгрузочную полость (30), проходящую внутрь указанной полки (20) в указанную область (25) задней кромки и являющуюся продолжением (42) указанного паза (40) для уплотнительной полосы, причем указанная разгрузочная полость (30) выполнена в виде глухого отверстия и проходит в указанную область (25) задней кромки до места (28) под указанной задней кромкой (14).
2. Элемент (1) турбомашины по п. 1, отличающийся тем, что представляет собой рабочую лопатку.
3. Элемент (1) турбомашины по п. 1 или 2, отличающийся тем, что представляет собой направляющую лопатку.
4. Способ формирования разгрузочной полости (30) в элементе (1) турбомашины, включающем в себя:
- аэродинамический профиль (10), имеющий заднюю кромку (14),
- полку (20), содержащую:
- область (25) задней кромки для поддержания, по меньшей мере, части указанной задней кромки (14),
- переднюю краевую поверхность (22), заднюю краевую поверхность (24) и по меньшей мере две окружные фронтальные поверхности (26), и
- паз (40) для уплотнительной полосы, выполненный на одной из указанных окружных фронтальных поверхностей (26) указанной полки (20) и проходящий в окружном направлении внутрь указанной полки (20), причем указанный паз (40) для уплотнительной полосы приспособлен для размещения части уплотнительной полосы (44),
заключающийся в том, что углубляют указанный паз (40) для уплотнительной полосы для формирования указанной разгрузочной полости (30) таким образом, чтобы указанная разгрузочная полость (30) проходила внутрь указанной полки (20) в указанную область (25) задней кромки, причем указанный паз (40) для уплотнительной полосы углубляют внутрь указанной области (25) задней кромки до места (28) под указанной задней кромкой (14) для образования указанной разгрузочной полости (30).
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанный паз (40) для уплотнительной полосы для формирования указанной разгрузочной полости (30) углубляют посредством удаления материала полки из указанной полки (20).
6. Способ по любому из пп. 4 или 5, отличающийся тем, что материал указанной полки удаляют посредством электроэрозионной обработки.
7. Способ по любому из пп. 4 или 5, отличающийся тем, что указанный элемент (1) турбомашины представляет собой рабочую лопатку.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанный элемент (1) турбомашины представляет собой рабочую лопатку.
9. Способ по любому из пп. 4 или 5, отличающийся тем, что указанный элемент (1) турбомашины представляет собой направляющую лопатку.
10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанный элемент (1) турбомашины представляет собой направляющую лопатку.
RU2015144864A 2013-03-20 2014-02-10 Элемент турбомашины с разгрузочной полостью RU2666715C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13160209.6 2013-03-20
EP13160209.6A EP2781697A1 (en) 2013-03-20 2013-03-20 A turbomachine component with a stress relief cavity and method of forming such a cavity
PCT/EP2014/052547 WO2014146827A1 (en) 2013-03-20 2014-02-10 A turbomachine component with a stress relief cavity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015144864A RU2015144864A (ru) 2017-04-26
RU2666715C2 true RU2666715C2 (ru) 2018-09-11

Family

ID=47913158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015144864A RU2666715C2 (ru) 2013-03-20 2014-02-10 Элемент турбомашины с разгрузочной полостью

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10001017B2 (ru)
EP (2) EP2781697A1 (ru)
CN (1) CN105283639B (ru)
IN (1) IN2015DN04077A (ru)
MX (1) MX359150B (ru)
RU (1) RU2666715C2 (ru)
WO (1) WO2014146827A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10030530B2 (en) * 2014-07-31 2018-07-24 United Technologies Corporation Reversible blade rotor seal
US10036263B2 (en) * 2014-10-22 2018-07-31 United Technologies Corporation Stator assembly with pad interface for a gas turbine engine
US10941671B2 (en) 2017-03-23 2021-03-09 General Electric Company Gas turbine engine component incorporating a seal slot
CN107143381A (zh) * 2017-06-06 2017-09-08 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 一种能够降低应力的燃气轮机透平第一级动叶片
US10323520B2 (en) * 2017-06-13 2019-06-18 General Electric Company Platform cooling arrangement in a turbine rotor blade
EP3438410B1 (en) 2017-08-01 2021-09-29 General Electric Company Sealing system for a rotary machine
US10907491B2 (en) * 2017-11-30 2021-02-02 General Electric Company Sealing system for a rotary machine and method of assembling same
US11111802B2 (en) * 2019-05-01 2021-09-07 Raytheon Technologies Corporation Seal for a gas turbine engine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6210111B1 (en) * 1998-12-21 2001-04-03 United Technologies Corporation Turbine blade with platform cooling
US6761536B1 (en) * 2003-01-31 2004-07-13 Power Systems Mfg, Llc Turbine blade platform trailing edge undercut
RU2004137037A (ru) * 2003-12-17 2006-05-27 Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн (US) Турбинная лопатка (варианты), газотурбинный двигатель и способ восстановления турбинной лопатки
CH699998A1 (de) * 2008-11-26 2010-05-31 Alstom Technology Ltd Leitschaufel für eine Gasturbine.
US20100172748A1 (en) * 2009-01-02 2010-07-08 Daniel David Snook Methods and apparatus for reducing nozzle stress
US20120251331A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 Alstom Technology Ltd. Turbine Blade Platform Undercut

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7731482B2 (en) * 2006-06-13 2010-06-08 General Electric Company Bucket vibration damper system
US7922444B2 (en) * 2007-01-19 2011-04-12 United Technologies Corporation Chamfer rail pockets for turbine vane shrouds
US8282354B2 (en) * 2008-04-16 2012-10-09 United Technologies Corporation Reduced weight blade for a gas turbine engine
US8684664B2 (en) * 2010-09-30 2014-04-01 General Electric Company Apparatus and methods for cooling platform regions of turbine rotor blades
US8584512B2 (en) * 2010-12-13 2013-11-19 Pcc Airfoils, Inc. Method and apparatus for inspecting airfoils

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6210111B1 (en) * 1998-12-21 2001-04-03 United Technologies Corporation Turbine blade with platform cooling
US6761536B1 (en) * 2003-01-31 2004-07-13 Power Systems Mfg, Llc Turbine blade platform trailing edge undercut
RU2004137037A (ru) * 2003-12-17 2006-05-27 Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн (US) Турбинная лопатка (варианты), газотурбинный двигатель и способ восстановления турбинной лопатки
CH699998A1 (de) * 2008-11-26 2010-05-31 Alstom Technology Ltd Leitschaufel für eine Gasturbine.
US20100172748A1 (en) * 2009-01-02 2010-07-08 Daniel David Snook Methods and apparatus for reducing nozzle stress
US20120251331A1 (en) * 2011-04-01 2012-10-04 Alstom Technology Ltd. Turbine Blade Platform Undercut

Also Published As

Publication number Publication date
EP2917501A1 (en) 2015-09-16
MX359150B (es) 2018-09-17
RU2015144864A (ru) 2017-04-26
CN105283639A (zh) 2016-01-27
IN2015DN04077A (ru) 2015-10-09
EP2781697A1 (en) 2014-09-24
WO2014146827A1 (en) 2014-09-25
CN105283639B (zh) 2019-04-30
US20160017716A1 (en) 2016-01-21
US10001017B2 (en) 2018-06-19
MX2015009316A (es) 2015-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2666715C2 (ru) Элемент турбомашины с разгрузочной полостью
US7922455B2 (en) Steam-cooled gas turbine bucker for reduced tip leakage loss
US6478537B2 (en) Pre-segmented squealer tip for turbine blades
CN101148993B (zh) 用于制作涡轮发动机的方法和设备
US20110186550A1 (en) Method of creating an airfoil trench and a plurality of cooling holes within the trench
EP2159371B1 (en) Gas turbine airfoil assemblies and methods of repair
US10941671B2 (en) Gas turbine engine component incorporating a seal slot
KR20080037589A (ko) 블레이드/디스크 응력 저감을 위한 블레이드/디스크더브테일 백컷
KR101495026B1 (ko) 가스 터빈 엔진에서 사용하기 위한 에어포일 조립체의 정비 방법
WO2015031160A1 (en) Mateface surfaces having a geometry on turbomachinery hardware
US10544687B2 (en) Shrouded blade of a gas turbine engine
JP2001152804A (ja) ガスタービン設備及びタービン翼
EP2998516A1 (en) Gas turbine engine
KR20080037588A (ko) 블레이드/디스크 응력 저감을 위한 블레이드/디스크더브테일 백컷
US20110000084A1 (en) Method for repairing a sealing segment of a gas turbine
CN105715309B (zh) 燃气涡轮导叶
US9228437B1 (en) Turbine airfoil with pressure side trailing edge cooling slots
EP2634375B1 (en) Method of producing a seal between stationary and rotating components of a turbine engine
US11867083B2 (en) Turbine blade and method for machining same
EP2626167B1 (en) Method for reconditioning a blade of a gas turbine and also a reconditioned blade
WO2017025995A1 (ja) タービン翼、タービン翼の製造方法及び軸流タービン
CN109154194B (zh) 用于燃气涡轮机轮叶组件的修复构件以及用于修复燃气涡轮机轮叶组件的受损轮叶的方法
EP2412927A1 (en) Turbine blade
ITMI20071928A1 (it) Taglio inverso a coda di rondine di paletta/disco per la riduzione di sollecitazione di paletta/disco

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200211