RU2673977C2 - Проточная часть компрессора с регулируемым сужением, предназначенная для газотурбинного двигателя - Google Patents
Проточная часть компрессора с регулируемым сужением, предназначенная для газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673977C2 RU2673977C2 RU2017110166A RU2017110166A RU2673977C2 RU 2673977 C2 RU2673977 C2 RU 2673977C2 RU 2017110166 A RU2017110166 A RU 2017110166A RU 2017110166 A RU2017110166 A RU 2017110166A RU 2673977 C2 RU2673977 C2 RU 2673977C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- narrowing
- trailing edge
- leading edge
- blade
- Prior art date
Links
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 9
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 20
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/545—Ducts
- F04D29/547—Ducts having a special shape in order to influence fluid flow
-
- 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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
-
- 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
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
- F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
- F01D5/143—Contour of the outer or inner working fluid flow path wall, i.e. shroud or hub contour
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
- F04D19/028—Layout of fluid flow through the stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/321—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
- F04D29/324—Blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/542—Bladed diffusers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Проточная часть (10) компрессора с регулируемым сужением, выполненная с конфигурацией, обеспечивающей возможность лучшего распределения ограниченной проточной части (10) в компрессорах (12) в газотурбинных двигателях (14). Компрессор (12) может иметь проточную часть (10), ограниченную проходящими в направлении вдоль окружности внутренней и наружной границами (16, 18), которые имеют участки, на которых степень сужения изменяется для лучшего распределения потока текучей среды, проходящего через нее. Степень сужения может увеличиваться на поверхностях (20, 22), смежных с основаниями (24) перьев (26) рабочих лопаток/направляющих лопаток, и обеспечивать уменьшение сужения в осевых зазорах (28) между рядами (30) перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток. В по меньшей мере одном варианте осуществления проточная часть (10) компрессора между передней и задней кромками (44, 46) первой рабочей лопатки (42) компрессора может обеспечивать увеличение сужения при перемещении дальше по потоку к задней кромке (46) первой рабочей лопатки (42) компрессора вследствие увеличенного сужения внутренней поверхности (22) компрессора. Проточная часть (10) компрессора между передней и задней кромками (32, 34) первой направляющей лопатки (36) компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой (42) компрессора, может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку вследствие увеличенного сужения наружной поверхности (20) компрессора. Достигается уменьшение потерь и повышение эффективности. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение направлено в целом на газотурбинные двигатели и, более конкретно, на проточную часть компрессора, расположенную внутри компрессора газотурбинного двигателя.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Газотурбинные двигатели, как правило, включают в себя компрессор, предназначенный для сжатия воздуха, камеру сгорания, предназначенную для смешивания сжатого воздуха с топливом и воспламенения смеси, и пакет лопаток турбины, предназначенный для выработки энергии. Прочные части компрессоров обычно создавали из конических сегментов, например, кусочно-линейных, которые обеспечивают непрерывное уменьшение площади поперечного сечения кольцевого пространства проточной части от входа к выходу. Данные проточные части сравнительно легко проектировать и изготавливать, однако в данных проточных частях не используется сужение проточной части, то есть уменьшение площади настолько эффективно, насколько это возможно, а также сужение, имеющее важное значение для потерь в безлопастных или безлопаточных зазорах, или оба сужения между рядами перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток компрессора.
Такой газотурбинный двигатель известен, например, из US 2004013520 A1.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрыта проточная часть компрессора с регулируемым сужением, выполненная с конфигурацией, обеспечивающей возможность лучшего распределения сужения ограниченной проточной части в компрессорах в газотурбинных двигателях. Компрессор может иметь проточную часть, ограниченную проходящими в направлении вдоль окружности, внутренней и наружной границами, которые имеют участки, на которых степень сужения изменяется для лучшего распределения потока текучей среды, проходящей через нее. Степень сужения может увеличиваться на поверхностях, смежных с основаниями перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток, и степень сужения может уменьшаться рядом с вершинами перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток и в осевых зазорах между рядами перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления проточная часть компрессора между передней и задней кромками первой рабочей лопатки компрессора может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку к задней кромке первой рабочей лопатки компрессора вследствие увеличенного сужения внутренней поверхности компрессора. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления сужение проточной части компрессора может увеличиваться рядом с основанием/хвостом рабочей лопатки при перемещении дальше по потоку к задней кромке первой рабочей лопатки компрессора сзади от имеющего максимальную толщину места основания первой рабочей лопатки компрессора. Проточная часть компрессора между передней и задней кромками первой направляющей лопатки компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой компрессора, может обеспечивать увеличение сужения при перемещении дальше по потоку вследствие увеличенного сужения наружной поверхности компрессора. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления сужение проточной части компрессора может увеличиваться рядом с основанием направляющей лопатки при перемещении дальше по потоку к задней кромке первой направляющей лопатки компрессора сзади от имеющего максимальную толщину места основания первой направляющей лопатки компрессора.
В, по меньшей мере, одном варианте осуществления газотурбинный двигатель может включать в себя компрессор, образованный из роторного узла и статорного узла. Роторный узел может быть образован из множества проходящих в радиальном направлении наружу рабочих лопаток компрессора, выровненных в виде множества рядов, проходящих в направлении вдоль окружности, и при этом роторный узел выполнен с возможностью вращения. Статорный узел может быть образован из множества проходящих в радиальном направлении внутрь, направляющих лопаток компрессора, выровненных в виде множества рядов, проходящих в направлении вдоль окружности. Статорный узел может быть зафиксирован относительно вращающегося роторного узла. Ряды направляющих лопаток компрессора могут чередоваться с рядами рабочих лопаток компрессора при перемещении в направлении дальше по потоку.
Внутренняя поверхность компрессора может образовывать окружную внутреннюю граничную поверхность компрессора, и наружная поверхность компрессора может образовывать окружную наружную граничную поверхность компрессора, при этом внутренняя и наружная поверхности компрессора образуют проточную часть компрессора. Проточная часть компрессора может сужаться при перемещении дальше по потоку. Проточная часть компрессора между передней кромкой и задней кромкой первой рабочей лопатки компрессора может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку к задней кромке первой рабочей лопатки компрессора. Проточная часть компрессора между передней кромкой и задней кромкой первой рабочей лопатки компрессора может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку к задней кромке первой рабочей лопатки компрессора вследствие увеличенного сужения внутренней поверхности компрессора сзади от имеющего максимальную толщину места основания первой рабочей лопатки компрессора, уменьшенное сужение наружной поверхности компрессора вблизи вершины первой рабочей лопатки компрессора и уменьшенное сужение в безлопастном зазоре, расположенном по потоку за первой рабочей лопаткой компрессора. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления внутренняя поверхность компрессора, совпадающая в радиальном направлении с передней кромкой и задней кромкой первой рабочей лопатки компрессора и расположенная между передней кромкой и задней кромкой первой рабочей лопатки компрессора, может быть нелинейной. Внутренняя поверхность компрессора, совпадающая в радиальном направлении с передней кромкой и задней кромкой первой рабочей лопатки компрессора и расположенная между передней кромкой и задней кромкой первой рабочей лопатки компрессора, может искривляться в радиальном направлении наружу при перемещении дальше по потоку.
Проточная часть компрессора между задней кромкой первой рабочей лопатки компрессора и передней кромкой первой направляющей лопатки компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой компрессора, может обеспечить уменьшение сужения по отношению к степени сужения между передней и задней кромками первой рабочей лопатки компрессора. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления внутренняя поверхность компрессора между задней кромкой первой рабочей лопатки компрессора и передней кромкой первой направляющей лопатки компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой компрессора, может быть линейной. Наружная поверхность компрессора между задней кромкой первой рабочей лопатки компрессора и передней кромкой первой направляющей лопатки компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой компрессора, может быть линейной.
Проточная часть компрессора между передней кромкой и задней кромкой первой направляющей лопатки компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой компрессора, может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку относительно степени сужения в зоне, расположенной непосредственно впереди по потоку. Проточная часть компрессора между передней кромкой и задней кромкой первой направляющей лопатки компрессора может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку вследствие увеличенного сужения наружной поверхности компрессора сзади от имеющего максимальную толщину места основания первой направляющей лопатки компрессора. Наружная поверхность компрессора, совпадающая в радиальном направлении с передней кромкой и задней кромкой первой направляющей лопатки компрессора и расположенная между передней кромкой и задней кромкой первой направляющей лопатки компрессора, может быть нелинейной. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления наружная поверхность компрессора, совпадающая в радиальном направлении с передней кромкой и задней кромкой первой направляющей лопатки компрессора и расположенная между передней кромкой и задней кромкой первой направляющей лопатки компрессора, может искривляться в радиальном направлении внутрь при перемещении дальше по потоку. Проточная часть компрессора между задней кромкой первой направляющей лопатки компрессора и передней кромкой рабочей лопатки компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой направляющей лопаткой компрессора, может обеспечить уменьшение сужения по отношению к степени сужения между передней и задней кромками первой направляющей лопатки компрессора.
Типовые основания перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток являются значительно более толстыми, чем вершины перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток, поскольку перья рабочих лопаток/направляющих лопаток механически опираются у оснований. Разность толщины основания и вершины увеличивается для аэродинамических профилей с бóльшим относительным удлинением, подобных тем, для которых характерна тенденция их размещения ближе к передним ступеням компрессоров. Увеличенная толщина увеличивает риск отрыва потока за местом с максимальной толщиной в направлении потока. Увеличенное сужение проточной части в данной зоне уменьшает риск отрыва потока.
Преимущество проточной части компрессора с регулируемым сужением заключается в том, что проточная часть обеспечивает увеличение сужения рядом с основаниями перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток и, более конкретно, непосредственно за имеющим максимальную толщину местом пера рабочей лопатки/направляющей лопатки для того, чтобы способствовать предотвращению отрыва потока в данной зоне. Для поддержания постоянного сужения всей проточной части компрессора (от входа к выходу) увеличенное сужение рядом с основаниями перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток компенсируется уменьшенным сужением в зонах, в которых оно является менее эффективным, например, рядом с вершинами перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток и в безлопастных осевых зазорах между рядами перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток. Это приводит к лучшему распределению сужения площади поперечного сечения ограниченной проточной части компрессоров. Типовая механическая конструкция компрессоров требует того, чтобы максимальная толщина направляющих лопаток имела место в зоне наружной периферии (OD) и максимальная толщина рабочих лопаток имела место в зоне внутренней периферии (ID). При этом применение проточной части с регулируемым сужением приводит к «осцилляционному» профилю. Вдоль внутренней периферии (ID) проточной части сужение увеличивается у оснований рабочих лопаток и уменьшается у вершин направляющих лопаток. Вдоль наружной периферии (OD) проточной части сужение уменьшается у вершин рабочих лопаток и увеличивается у оснований направляющих лопаток.
Другое преимущество проточной части компрессора с регулируемым сужением заключается в том, что сужение проточной части распределяется нелинейно таким образом, что оно имеет место главным образом за имеющим максимальную толщину местом основания пера рабочей лопатки/направляющей лопатки. Подобная конфигурация обеспечивает уменьшение максимального числа Маха и нагрузки при диффузии на перья рабочих лопаток/направляющих лопаток рядом с основанием, что обеспечивает уменьшение потерь и повышение эффективности.
Еще одно преимущество проточной части компрессора с регулируемым сужением заключается в том, что проточная часть «переходит» от линейного сужения в зоне вершин перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток к нелинейному сужению в зоне оснований перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток.
Еще одно преимущество проточной части компрессора с регулируемым сужением заключается в том, что уменьшенное сужение, обусловленное уменьшенным наклоном над вершинами лопаток, может обеспечить улучшение зазоров за счет улучшения допусков, что создает меньшую неопределенность, чем при более крутых наклонах, и уменьшает эффект от осевых смещений ротора.
Еще одно преимущество проточной части компрессора с регулируемым сужением заключается в том, что форма проточной части обеспечивает уменьшение сужения проточной части, то есть наклон, в безлопастном осевом зазоре между рядами перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток для уменьшения сужения площади, поскольку никакая диффузия не происходит в данном месте внутри компрессора, что позволяет применить большее сужение в пределах огибающих для перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток, где имеет место вся диффузия потока.
Эти и другие варианты осуществления описаны ниже более подробно.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сопровождающие чертежи, которые включены в описание и образуют его часть, иллюстрируют варианты осуществления изобретения, раскрытого в данном документе, и вместе с описанием раскрывают принципы изобретения.
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе газотурбинного двигателя с компрессором, выполненный с частичным разрезом.
Фиг.2 представляет собой боковое сечение части компрессора.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как показано на фиг.1-2, раскрыта проточная часть 10 компрессора с регулируемым сужением, выполненная с конфигурацией, обеспечивающей возможность лучшего распределения сужения ограниченной проточной части в компрессорах 12 в газотурбинных двигателях 14. Компрессор 12 может иметь проточную часть 10, ограниченную проходящими в направлении вдоль окружности, внутренней и наружной границами 16, 18, которые имеют участки, на которых степень сужения изменяется для лучшего распределения потока текучей среды, проходящего через нее. Степень сужения может увеличиваться на поверхностях 20, 22, смежных с основаниями 24 перьев 26 рабочих лопаток/направляющих лопаток, и уменьшаться рядом с вершинами 68 перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток и в осевых зазорах 28 между рядами 30 перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления степень сужения может увеличиваться на поверхностях 20, 22, смежных с основаниями 24 перьев 26 рабочих лопаток/направляющих лопаток, и сзади от имеющего максимальную толщину места оснований 24 и может обеспечить уменьшение сужения рядом с вершинами 68 перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток и в осевых зазорах 28 между рядами 30 перьев рабочих лопаток/направляющих лопаток. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления проточная часть 10 компрессора между передней и задней кромками 44, 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку к задней кромке 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора вследствие увеличенного сужения внутренней поверхности 22 компрессора сзади от имеющего максимальную толщину места 60 основания 24 первой рабочей лопатки 42 компрессора. Проточная часть 10 компрессора в пределах безлопастного осевого зазора 28 между рядами 30 рабочих лопаток 42 компрессора и рядами 30 направляющих лопаток 36 компрессора может иметь уменьшенное сужение по сравнению с рядом 30 рабочих лопаток 42 компрессора, расположенным непосредственно спереди по потоку. Проточная часть компрессора между передней и задней кромками 32, 34 первой направляющей лопатки 36 компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой 42 компрессора, может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку относительно осевого зазора 28, расположенного по потоку перед первой направляющей лопаткой 36 компрессора, вследствие увеличенного сужения наружной поверхности 20 компрессора сзади от имеющего максимальную толщину места 62 основания 24 первой направляющей лопатки 36 компрессора.
В, по меньшей мере, одном варианте осуществления газотурбинный двигатель 14 может включать в себя один или более компрессоров 12, образованных из роторного узла 48 и статорного узла 50. Роторный узел 48 может быть образован из множества проходящих в радиальном направлении наружу рабочих лопаток 42 компрессора, выровненных в виде множества рядов 30, проходящих в направлении вдоль окружности. Роторный узел 49 может быть выполнен с возможностью вращения вокруг оси газотурбинного двигателя 14. Статорный узел 50 может быть образован из множества проходящих в радиальном направлении внутрь, направляющих лопаток 36 компрессора, выровненных в виде множества рядов 30, проходящих в направлении вдоль окружности. Статорный узел 50 может быть зафиксирован относительно вращающегося роторный узел 48. Ряды 30 направляющих лопаток 36 компрессора могут чередоваться с рядами 30 рабочих лопаток 42 компрессора при перемещении в направлении дальше по потоку.
Внутренняя поверхность 22 компрессора может образовывать окружную внутреннюю граничную поверхность 54 компрессора 12, и наружная поверхность 20 компрессора может образовывать окружную наружную граничную поверхность 56 компрессора 12, при этом внутренняя и наружная поверхности 20, 22 компрессора образуют проточную часть 10 компрессора. Проточная часть 10 компрессора может сужаться при перемещении дальше по потоку от входа 58 компрессора 12 к выходу 59.
В, по меньшей мере, одном варианте осуществления проточная часть 10 компрессора в радиальном направлении снаружи от передней кромки 44 и задней кромки 46 одной или более из первых рабочих лопаток 42 компрессора, например, на наружной периферии и между передней кромкой 44 и задней кромкой 46 одной или более из первых рабочих лопаток 42 компрессора, образующих ряд 30 рабочих лопаток 42 компрессора, также известный как ступень при его размещении рядом с рядом рабочих лопаток турбины, может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку к задней кромке 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора по отношению к степени сужения в зоне, расположенной по потоку непосредственно перед первой рабочей лопаткой 42 компрессора. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления проточная часть 10 компрессора в радиальном направлении снаружи от передней кромки 44 и задней кромки 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора и между передней кромкой 44 и задней кромкой 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку к задней кромке 44 первой рабочей лопатки 42 компрессора вследствие увеличенного сужения внутренней поверхности 22 компрессора сзади от имеющего максимальную толщину места 60 основания 24 первой рабочей лопатки 42 компрессора. Угол сужения проточной части 10 компрессора с регулируемым сужением вблизи вершины 68 рабочей лопатки в зоне наружной периферии 64 может быть уменьшен, и угол сужения может быть увеличен вблизи основания пера рабочей лопатки в зоне внутренней периферии 66 так, что в имеющем наибольшую толщину месте рабочей лопатки 42 рядом с основанием сужение проточной части увеличивается для предотвращения возникновения отрыва потока позади имеющего максимальную толщину места рабочей лопатки. Вершины 68 рабочих лопаток, как правило, являются более тонкими, чем основания рабочих лопаток, в результате чего сужение зоны в пределах ряда 30 рабочих лопаток является менее эффективным вблизи вершины 68 рабочей лопатки. Внутренняя поверхность 22 компрессора, совпадающая в радиальном направлении с передней кромкой 44 и задней кромкой 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора и расположенная между передней кромкой 44 и задней кромкой 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора, может быть нелинейной. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления внутренняя поверхность 22 компрессора, совпадающая в радиальном направлении с передней кромкой 44 и задней кромкой 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора и расположенная между передней кромкой 44 и задней кромкой 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора, искривляется в радиальном направлении внутрь при перемещении дальше по потоку.
Проточная часть 10 компрессора в осевом зазоре 28 в радиальном направлении снаружи от задней кромки 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора и передней кромки 32 первой направляющей лопатки 36 компрессора и между задней кромкой 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора и передней кромкой 32 первой направляющей лопатки 36 компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой 42 компрессора, обеспечивает уменьшение сужения по отношению к степени сужения между передней и задней кромками 44, 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления степень сужения в безлопастных осевых зазорах 28 между рабочими лопатками 42 компрессора и направляющими лопатками 36 компрессора на внутренней поверхности 22 компрессора и на наружной поверхности 20 компрессора может быть одинаковой. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления внутренняя поверхность 22 компрессора между задней кромкой 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора и передней кромкой 32 первой направляющей лопатки 36 компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой 42 компрессора, может быть линейной. Наружная поверхность 20 компрессора между задней кромкой 46 первой рабочей лопатки 42 компрессора и передней кромкой 32 первой направляющей лопатки 36 компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой 42 компрессора, может быть линейной.
Проточная часть 10 компрессора между передней кромкой 32 и задней кромкой 34 первой направляющей лопатки 36 компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой 42 компрессора, может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления проточная часть 10 компрессора между передней кромкой 32 и задней кромкой 34 первой направляющей лопатки 36 компрессора может обеспечить увеличение сужения при перемещении дальше по потоку вследствие увеличенного сужения наружной поверхности 20 компрессора сзади от имеющего максимальную толщину места 62 основания 24 первой направляющей лопатки 36 компрессора. Наружная поверхность 20 компрессора, совпадающая в радиальном направлении с передней кромкой 32 и задней кромкой 34 первой направляющей лопатки 36 компрессора и расположенная между передней кромкой 32 и задней кромкой 34 первой направляющей лопатки 36 компрессора, может быть нелинейной. В, по меньшей мере, одном варианте осуществления наружная поверхность 20 компрессора, совпадающая в радиальном направлении с передней кромкой 32 и задней кромкой 34 первой направляющей лопатки 36 компрессора и расположенная между передней кромкой 32 и задней кромкой 34 первой направляющей лопатки 36 компрессора, может искривляться в радиальном направлении внутрь при перемещении дальше по потоку, в результате чего увеличивается сужение. Проточная часть 10 компрессора между задней кромкой 34 первой направляющей лопатки 36 компрессора и передней кромкой 44 рабочей лопатки компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой направляющей лопаткой 36 компрессора, обеспечивает уменьшение сужения по отношению к степени сужения между передней и задней кромками 32, 34 первой направляющей лопатки 36 компрессора.
Вышеизложенное приведено в целях иллюстрации, разъяснения и описания вариантов осуществления данного изобретения. Модификации и адаптации данных вариантов осуществления будут очевидными для специалистов в данной области техники и могут быть выполнены без отхода от объема или сущности данного изобретения.
Claims (23)
1. Газотурбинный двигатель (14), содержащий:
компрессор (12), образованный из роторного узла (48) и статорного узла (50);
причем компрессор (12) содержит внутреннюю поверхность (22) компрессора и наружную поверхность (20) компрессора;
при этом роторный узел (48) образован из множества проходящих в радиальном направлении наружу рабочих лопаток (42) компрессора от внутренней поверхности (22) компрессора, выровненных в виде множества рядов (30), проходящих в направлении вдоль окружности, и при этом роторный узел (48) выполнен с возможностью вращения;
при этом статорный узел (50) образован из множества проходящих в радиальном направлении внутрь направляющих лопаток (36) компрессора от наружной поверхности (20) компрессора, выровненных в виде множества рядов (30), проходящих в направлении вдоль окружности, при этом статорный узел (50) зафиксирован относительно вращающегося роторного узла (48), и при этом ряды (30) направляющих лопаток (36) компрессора чередуются с рядами (30) рабочих лопаток (42) компрессора при перемещении в направлении дальше по потоку;
при этом внутренняя и наружная поверхности (22, 20) компрессора образуют проточную часть (10) компрессора;
при этом проточная часть (10) компрессора сужается при перемещении дальше по потоку;
при этом степень сужения проточной части (10) повышается у внутренней и наружной поверхностей (20, 22) рядом с основаниями (24) рабочих лопаток (42) и направляющих лопаток (36) ; и
при этом степень сужения проточной части (10) компрессора уменьшается у внутренней и наружной поверхностей (20, 22) рядом с вершинами (68) рабочих лопаток (42) и направляющих лопаток (36).
2. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части (10) компрессора у внутренней поверхности (22) компрессора между передней кромкой (44) и задней кромкой (46) первой рабочей лопатки (42) компрессора увеличивается сзади от имеющего максимальную толщину места (60) основания (24) первой рабочей лопатки (42) компрессора.
3. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части у внутренней поверхности (22) компрессора, выровненной в радиальном направлении с передней кромкой (44) и задней кромкой (46) первой рабочей лопатки (42) компрессора и расположенной между передней кромкой (44) и задней кромкой (46) первой рабочей лопатки (42) компрессора, является нелинейной.
4. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части у внутренней поверхности (22) компрессора, выровненной в радиальном направлении с передней кромкой (44) и задней кромкой (46) первой рабочей лопатки (42) компрессора и расположенной между передней кромкой (44) и задней кромкой (46) первой рабочей лопатки (42) компрессора, искривляется в радиальном направлении внутрь при перемещении дальше по потоку.
5. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части у внутренней поверхности (22) компрессора между задней кромкой (46) первой рабочей лопатки (42) компрессора и передней кромкой (32) первой направляющей лопатки (36) компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой (42) компрессора, является линейной.
6. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части у наружной поверхности (20) компрессора между задней кромкой (46) первой рабочей лопатки (42) компрессора и передней кромкой (32) первой направляющей лопатки (36) компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой (42) компрессора, является линейной.
7. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части (10) компрессора у наружной поверхности (20) компрессора между передней кромкой (32) и задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой (42) компрессора, увеличивается при перемещении дальше по потоку.
8. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части (10) компрессора у наружной поверхности (20) компрессора между передней кромкой (32) и задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) компрессора увеличивается при перемещении дальше по потоку вследствие увеличенного сужения наружной поверхности (20) компрессора.
9. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части (10) компрессора у наружной поверхности (20) компрессора между передней кромкой (32) и задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) компрессора увеличивается сзади от имеющего максимальную толщину места (62) основания (24) первой направляющей лопатки (36) компрессора.
10. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части (10) компрессора у внутренней поверхности (22) компрессора между передней кромкой (32) и задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) уменьшается в радиальном направлении внутрь.
11. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части (10) компрессора у наружной поверхности (20) компрессора, выровненной в радиальном направлении с передней кромкой (32) и задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) компрессора и расположенной между передней кромкой (32) и задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) компрессора, является нелинейной.
12. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части (10) компрессора у наружной поверхности (20) компрессора, выровненной в радиальном направлении с передней кромкой (32) и задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) компрессора и расположенной между передней кромкой (32) и задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) компрессора, искривляется в радиальном направлении внутрь при перемещении дальше по потоку.
13. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части (10) компрессора у наружной поверхности (20) компрессора между задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) компрессора и передней кромкой рабочей лопатки компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой направляющей лопаткой (36) компрессора, уменьшается от степени сужения проточной части (10) компрессора у наружной поверхности (20) компрессора между передней кромкой (32) и задней кромкой (34) первой направляющей лопатки (36) компрессора.
14. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части у внутренней поверхности (22) компрессора между задней кромкой (46) первой рабочей лопатки (46) компрессора и передней кромкой (32) первой направляющей лопатки (36) компрессора, расположенной по потоку непосредственно за первой рабочей лопаткой (42) компрессора, уменьшается от степени сужения проточной части (10) компрессора у внутренней поверхности (22) компрессора между передней кромкой (44) и задней кромкой (46) первой рабочей лопатки (42) компрессора.
15. Газотурбинный двигатель (14) по п.1, в котором степень сужения проточной части (10) у внутренней и наружной поверхностей (20, 22) переходит от линейной по вершинам (68) рабочих лопаток (42) и направляющих лопаток (36) к нелинейной по основаниям (24) рабочих лопаток (42) и направляющих лопаток (36).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2014/053345 WO2016032506A1 (en) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Controlled convergence compressor flowpath for a gas turbine engine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017110166A3 RU2017110166A3 (ru) | 2018-10-01 |
| RU2017110166A RU2017110166A (ru) | 2018-10-01 |
| RU2673977C2 true RU2673977C2 (ru) | 2018-12-03 |
Family
ID=52633575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110166A RU2673977C2 (ru) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Проточная часть компрессора с регулируемым сужением, предназначенная для газотурбинного двигателя |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10473118B2 (ru) |
| EP (1) | EP3186484B1 (ru) |
| JP (1) | JP6423084B2 (ru) |
| CN (1) | CN106574505B (ru) |
| RU (1) | RU2673977C2 (ru) |
| SA (1) | SA517380958B1 (ru) |
| WO (1) | WO2016032506A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10822973B2 (en) * | 2017-11-28 | 2020-11-03 | General Electric Company | Shroud for a gas turbine engine |
| US10920599B2 (en) | 2019-01-31 | 2021-02-16 | Raytheon Technologies Corporation | Contoured endwall for a gas turbine engine |
| JP7273363B2 (ja) * | 2019-04-22 | 2023-05-15 | 株式会社Ihi | 軸流圧縮機 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU953271A1 (ru) * | 1980-07-28 | 1982-08-23 | Производственное Объединение "Турбомоторный Завод" Им.К.Е.Ворошилова | Осевой многоступенчатый компрессор |
| US4460309A (en) * | 1980-04-28 | 1984-07-17 | United Technologies Corporation | Compression section for an axial flow rotary machine |
| SU1109065A3 (ru) * | 1980-06-13 | 1984-08-15 | М.А.Н.Машиненфабрик Аугсбург-Нюрнберг,Аг (Фирма) | Осевой компрессор |
| SU1719662A1 (ru) * | 1989-10-05 | 1992-03-15 | Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Последн турбинна ступень большой веерности |
| US6312221B1 (en) * | 1999-12-18 | 2001-11-06 | United Technologies Corporation | End wall flow path of a compressor |
| US20040013520A1 (en) * | 2002-07-20 | 2004-01-22 | Volker Guemmer | Fluid flow machine (turbomachine) with increased rotor-stator ratio |
Family Cites Families (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2991929A (en) * | 1955-05-12 | 1961-07-11 | Stalker Corp | Supersonic compressors |
| US3240016A (en) * | 1960-03-16 | 1966-03-15 | Nathan C Price | Turbo-jet powerplant |
| US3203180A (en) * | 1960-03-16 | 1965-08-31 | Nathan C Price | Turbo-jet powerplant |
| US3169747A (en) * | 1961-01-06 | 1965-02-16 | Bristol Siddeley Engines Ltd | Rotary bladed power conversion machines |
| US3365125A (en) * | 1966-08-03 | 1968-01-23 | Gen Motors Corp | Turbomachinery |
| US3494129A (en) * | 1968-03-06 | 1970-02-10 | Gen Electric | Fluid compressors and turbofan engines employing same |
| US4371311A (en) * | 1980-04-28 | 1983-02-01 | United Technologies Corporation | Compression section for an axial flow rotary machine |
| US5167489A (en) * | 1991-04-15 | 1992-12-01 | General Electric Company | Forward swept rotor blade |
| US5447413A (en) | 1992-03-31 | 1995-09-05 | Dresser-Rand Company | Stator endwall for an elastic-fluid turbine |
| US5397215A (en) | 1993-06-14 | 1995-03-14 | United Technologies Corporation | Flow directing assembly for the compression section of a rotary machine |
| EP0799973B1 (de) | 1996-04-01 | 2002-07-03 | Alstom | Wandkontur für eine axiale Strömungsmaschine |
| US6321221B1 (en) | 1998-07-17 | 2001-11-20 | Net Perceptions, Inc. | System, method and article of manufacture for increasing the user value of recommendations |
| GB9823840D0 (en) | 1998-10-30 | 1998-12-23 | Rolls Royce Plc | Bladed ducting for turbomachinery |
| US6312219B1 (en) | 1999-11-05 | 2001-11-06 | General Electric Company | Narrow waist vane |
| US6564555B2 (en) | 2001-05-24 | 2003-05-20 | Allison Advanced Development Company | Apparatus for forming a combustion mixture in a gas turbine engine |
| GB2384276A (en) | 2002-01-18 | 2003-07-23 | Alstom | Gas turbine low pressure stage |
| US6693824B2 (en) * | 2002-06-28 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Circuit and method of writing a toggle memory |
| US6921246B2 (en) | 2002-12-20 | 2005-07-26 | General Electric Company | Methods and apparatus for assembling gas turbine nozzles |
| CN100353031C (zh) | 2003-07-09 | 2007-12-05 | 西门子公司 | 透平叶片 |
| US6899526B2 (en) | 2003-08-05 | 2005-05-31 | General Electric Company | Counterstagger compressor airfoil |
| GB2415749B (en) | 2004-07-02 | 2009-10-07 | Demag Delaval Ind Turbomachine | A gas turbine engine including an exhaust duct comprising a diffuser for diffusing the exhaust gas produced by the engine |
| US7220100B2 (en) | 2005-04-14 | 2007-05-22 | General Electric Company | Crescentic ramp turbine stage |
| DE102009033591A1 (de) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Strömungsarbeitsmaschine mit Schaufelreihengruppe |
| US20110052406A1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-03 | General Electric Company | Airfoil and process for depositing an erosion-resistant coating on the airfoil |
| GB201011854D0 (en) | 2010-07-14 | 2010-09-01 | Isis Innovation | Vane assembly for an axial flow turbine |
| US8591184B2 (en) | 2010-08-20 | 2013-11-26 | General Electric Company | Hub flowpath contour |
| GB201114674D0 (en) | 2011-08-25 | 2011-10-12 | Rolls Royce Plc | A rotor for a compressor of a gas turbine |
| US9109608B2 (en) * | 2011-12-15 | 2015-08-18 | Siemens Energy, Inc. | Compressor airfoil tip clearance optimization system |
| US20130192198A1 (en) | 2012-01-31 | 2013-08-01 | Lisa I. Brilliant | Compressor flowpath |
| US9175567B2 (en) | 2012-02-29 | 2015-11-03 | United Technologies Corporation | Low loss airfoil platform trailing edge |
| US9175693B2 (en) * | 2012-06-19 | 2015-11-03 | General Electric Company | Airfoil shape for a compressor |
| US10046424B2 (en) * | 2014-08-28 | 2018-08-14 | Honeywell International Inc. | Rotors with stall margin and efficiency optimization and methods for improving gas turbine engine performance therewith |
| US9759227B2 (en) * | 2015-09-04 | 2017-09-12 | General Electric Company | Airfoil shape for a compressor |
| US9777744B2 (en) * | 2015-09-04 | 2017-10-03 | General Electric Company | Airfoil shape for a compressor |
| US9938985B2 (en) * | 2015-09-04 | 2018-04-10 | General Electric Company | Airfoil shape for a compressor |
| US9745994B2 (en) * | 2015-09-04 | 2017-08-29 | General Electric Company | Airfoil shape for a compressor |
| US9732761B2 (en) * | 2015-09-04 | 2017-08-15 | General Electric Company | Airfoil shape for a compressor |
| US20170114796A1 (en) * | 2015-10-26 | 2017-04-27 | General Electric Company | Compressor incorporating splitters |
-
2014
- 2014-08-29 RU RU2017110166A patent/RU2673977C2/ru active
- 2014-08-29 US US15/329,264 patent/US10473118B2/en active Active
- 2014-08-29 CN CN201480081587.1A patent/CN106574505B/zh active Active
- 2014-08-29 JP JP2017511903A patent/JP6423084B2/ja active Active
- 2014-08-29 WO PCT/US2014/053345 patent/WO2016032506A1/en active Application Filing
- 2014-08-29 EP EP14843216.4A patent/EP3186484B1/en active Active
-
2017
- 2017-02-23 SA SA517380958A patent/SA517380958B1/ar unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4460309A (en) * | 1980-04-28 | 1984-07-17 | United Technologies Corporation | Compression section for an axial flow rotary machine |
| SU1109065A3 (ru) * | 1980-06-13 | 1984-08-15 | М.А.Н.Машиненфабрик Аугсбург-Нюрнберг,Аг (Фирма) | Осевой компрессор |
| SU953271A1 (ru) * | 1980-07-28 | 1982-08-23 | Производственное Объединение "Турбомоторный Завод" Им.К.Е.Ворошилова | Осевой многоступенчатый компрессор |
| SU1719662A1 (ru) * | 1989-10-05 | 1992-03-15 | Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Последн турбинна ступень большой веерности |
| US6312221B1 (en) * | 1999-12-18 | 2001-11-06 | United Technologies Corporation | End wall flow path of a compressor |
| US20040013520A1 (en) * | 2002-07-20 | 2004-01-22 | Volker Guemmer | Fluid flow machine (turbomachine) with increased rotor-stator ratio |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017110166A3 (ru) | 2018-10-01 |
| JP2017531122A (ja) | 2017-10-19 |
| EP3186484B1 (en) | 2019-06-05 |
| SA517380958B1 (ar) | 2020-11-26 |
| RU2017110166A (ru) | 2018-10-01 |
| JP6423084B2 (ja) | 2018-11-14 |
| EP3186484A1 (en) | 2017-07-05 |
| US20170204878A1 (en) | 2017-07-20 |
| CN106574505A (zh) | 2017-04-19 |
| CN106574505B (zh) | 2018-06-19 |
| US10473118B2 (en) | 2019-11-12 |
| WO2016032506A1 (en) | 2016-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9845684B2 (en) | Airfoil with stepped spanwise thickness distribution | |
| US8132417B2 (en) | Cooling of a gas turbine engine downstream of combustion chamber | |
| US9963973B2 (en) | Blading | |
| JP5850968B2 (ja) | 不均一に分布させられた翼と均一なスロート面積とを備えたノズルリング | |
| RU2673977C2 (ru) | Проточная часть компрессора с регулируемым сужением, предназначенная для газотурбинного двигателя | |
| US10968748B2 (en) | Non-axisymmetric end wall contouring with aft mid-passage peak | |
| US10844739B2 (en) | Platforms with leading edge features | |
| US20210372288A1 (en) | Compressor stator with leading edge fillet | |
| US10876411B2 (en) | Non-axisymmetric end wall contouring with forward mid-passage peak | |
| US10215042B2 (en) | Gas turbine engine | |
| US10053997B2 (en) | Gas turbine engine | |
| US20170030213A1 (en) | Turbine section with tip flow vanes | |
| WO2018128609A1 (en) | Seal assembly between a hot gas path and a rotor disc cavity | |
| US9719355B2 (en) | Rotary machine blade having an asymmetric part-span shroud and method of making same | |
| US10570743B2 (en) | Turbomachine having an annulus enlargment and airfoil | |
| US20170089210A1 (en) | Seal arrangement for compressor or turbine section of gas turbine engine | |
| EP2299057B1 (en) | Gas Turbine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20220111 |