RU2772364C2

RU2772364C2 - Blade with improved cooling circuit and gas turbine engine containing such a blade

Info

Publication number: RU2772364C2
Application number: RU2019135909A
Authority: RU
Inventors: Томас Мишель ФЛАМ; Ромэн Пьер КАРИУ; Сильвен ПАКЕН; Адриен Бернар Венсан РОЛЛИНЖЕ
Original assignee: Сафран
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2022-05-19

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to a turbine blade containing a blade shank and feather (13) passing radially outward from blade shank (12), while feather (13) contains the first inner cooling circuit containing trough cavity (33, 36) passing radially along trough wall (16) and first inner wall (47, 45) located between trough wall (16) and back wall (18), back cavity (34, 37) passing radially along back wall (18) and second inner wall (47, 43) located between trough wall (16) and back wall (18). The first cooling circuit contains through inner cavity (35, 38) formed between two through walls (59, 57, 55, 53), each of which passes between trough wall (16) and back wall (18). Trough cavity (33, 36), back cavity (34, 37) and through inner cavity (35, 38) are sequentially connected via fluid.

EFFECT: inner structure of the blade becomes more flexible, which limits the occurrence of stresses in the blade and, consequently, increases its resistance to temperature drops and increases its service life.

10 cl, 13 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Данное изобретение относится к лопатке, например, к лопатке турбины, которая может быть установлена внутри авиационного газотурбинного двигателя, и, в частности, относится к внутреннему охлаждению такой лопатки.This invention relates to a blade, for example a turbine blade, which can be installed inside an aircraft gas turbine engine, and in particular relates to the internal cooling of such a blade.

Уровень техникиState of the art

Авиационный газотурбинный двигатель обычно содержит камеру сгорания, производимые газообразные продукты сгорания которой, приводят во вращение одну или несколько турбин. Известно, что для защиты лопаток турбины от действующих на них высоких температур, в частности рабочих лопаток, их выполняют полыми для циркуляции внутри лопаток охлаждающей текучей среды, например, относительно холодного воздуха, отбираемого на входе камеры сгорания.An aircraft gas turbine engine typically includes a combustion chamber whose combustion gases are produced to drive one or more turbines. It is known that in order to protect turbine blades from high temperatures acting on them, in particular rotor blades, they are made hollow for circulation inside the blades of a cooling fluid, for example, relatively cold air taken at the inlet of the combustion chamber.

В международной заявке WO 2015/162389 А1, поданной на имя заявителя, описана лопатка турбины газотурбинного двигателя, содержащая контур охлаждения с улучшенной однородностью. В частности, эта лопатка содержит несколько полостей, выполненных в толщине пера.In the international application WO 2015/162389 A1, filed in the name of the Applicant, a gas turbine engine turbine blade is described containing a cooling circuit with improved uniformity. In particular, this blade contains several cavities made in the thickness of the airfoil.

Однако, возрастающие потребности в повышении эффективности заставляют увеличивать КПД газотурбинного двигателя и, следовательно, повышать температуру газообразных продуктов сгорания, поступающих на турбины, без увеличения расхода охлаждающей текучей среды внутри лопаток. Таким образом, хотя вышеупомянутая лопатка дает удовлетворительные результаты, все же существует потребность в лопатке, еще более стойкой к высоким температурам.However, increasing demands for efficiency increase the efficiency of the gas turbine engine and hence increase the temperature of the combustion gases entering the turbines without increasing the flow rate of the cooling fluid inside the blades. Thus, although the aforementioned blade gives satisfactory results, there is still a need for a blade that is even more resistant to high temperatures.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Даная техническая задача решена в лопатке для турбины, содержащей хвостовик лопатки, образующий радиально внутренний конец лопатки, и перо, проходящее радиально наружу от хвостовика лопатки и имеющее стенку корытца и стенку спинки, соединенную со стенкой корытца на передней кромке и на задней кромке пера, при этом перо содержит по меньшей мере первый внутренний контур охлаждения, содержащий по меньшей мере одну полость корытца, проходящую радиально вдоль стенки корытца и первой внутренней стенки, расположенной между стенкой корытца и стенкой спинки, по меньшей мере одну полость спинки, проходящую радиально вдоль стенки спинки и второй внутренней стенки, расположенной между стенкой корытца и стенкой спинки, при этом в лопатке согласно изобретению первый контур охлаждения дополнительно содержит по меньшей мере одну сквозную внутреннюю полость, образованную между двумя сквозными стенками, каждая из которых проходит между стенкой корытца и стенкой спинки на расстоянии от передней кромки и от задней кромки, при этом сквозная внутренняя полость проходит радиально вдоль стенки корытца и стенки спинки, в которой полость корытца, полость спинки и сквозная внутренняя полость последовательно соединены по текучей среде. This technical problem is solved in a turbine blade containing a blade root forming a radially inner end of the blade, and a airfoil extending radially outward from the blade root and having a trough wall and a back wall connected to the trough wall at the leading edge and at the trailing edge of the airfoil, with this pen contains at least the first internal cooling circuit containing at least one trough cavity extending radially along the trough wall and the first inner wall located between the trough wall and the back wall, at least one back cavity extending radially along the back wall and the second inner wall located between the trough wall and the back wall, while in the blade according to the invention the first cooling circuit additionally contains at least one through internal cavity formed between two through walls, each of which passes between the trough wall and the back wall at a distance from leading edge and from the trailing edge, wherein the through inner cavity extends radially along the trough wall and the back wall, in which the trough cavity, the back cavity and the through inner cavity are fluidly connected in series.

В данном описании, если только не указано иное, вход и выход определены относительно направления нормального прохождения газа по газотурбинному двигателю (от входа к выходу). Вход и выход следует рассматривать относительно газа, обтекающего лопатку снаружи, как правило, от передней кромки к задней кромке, а не относительно охлаждающей текучей среды, проходящей внутри лопатки. Для упрощения и без ущерба для обобщения в дальнейшем речь будет идти равнозначно об охлаждающей текучей среде или просто о воздухе.In this description, unless otherwise indicated, the inlet and outlet are defined relative to the direction of normal flow of gas through the gas turbine engine (from inlet to outlet). The inlet and outlet should be considered relative to the gas flowing around the outside of the blade, typically from the leading edge to the trailing edge, and not relative to the cooling fluid passing inside the blade. For the sake of simplicity and without prejudice to generality, in what follows we will refer equally to a cooling fluid or simply to air.

Кроме того, осью турбины называют ось вращения ротора турбины. Осевое направление соответствует направлению оси турбины, а радиальное направление, в котором проходит перо, является направлением, перпендикулярным к этой оси и пересекающим эту ось. Таким образом, радиальное направление соответствует продольному направлению пера. Точно так же, осевая плоскость, является плоскостью, содержащей ось турбины, и радиальная плоскость является плоскостью, перпендикулярной к этой оси. Поперечная плоскость является плоскостью, ортогональной к радиальному или продольному направлению. Периферию следует понимать как круг, принадлежащий к радиальной плоскости, центр которого принадлежит к оси турбины. Тангенциальное или окружное направление является направлением, касательным к периферии; оно является перпендикулярным к оси компрессора, но не проходит через ось.In addition, the axis of the turbine is called the axis of rotation of the turbine rotor. The axial direction corresponds to the direction of the axis of the turbine, and the radial direction in which the feather passes is the direction perpendicular to this axis and intersecting this axis. Thus, the radial direction corresponds to the longitudinal direction of the pen. Similarly, the axial plane is the plane containing the axis of the turbine, and the radial plane is the plane perpendicular to that axis. The transverse plane is a plane orthogonal to the radial or longitudinal direction. The periphery should be understood as a circle belonging to the radial plane, the center of which belongs to the axis of the turbine. The tangential or circumferential direction is the direction tangent to the periphery; it is perpendicular to the axis of the compressor, but does not pass through the axis.

В рамках данного описания полость проходит радиально вдоль стенки, если полость является смежной со стенкой по меньшей мере на половине ее длины, предпочтительно по существу по всей ее длине в радиальном направлении. Кроме того, полость считается отделенной от другой полости, если обе полости разделены стенкой по меньшей мере на половине длины пера в радиальном направлении, предпочтительно по существу по всей длине пера.Within the scope of this description, the cavity extends radially along the wall if the cavity is adjacent to the wall for at least half of its length, preferably substantially along its entire length in the radial direction. In addition, a cavity is considered to be separated from another cavity if both cavities are separated by a wall at least half the length of the feather in the radial direction, preferably substantially along the entire length of the feather.

Благодаря присутствию вышеупомянутой сквозной внутренней полости, сквозные стенки могут свободно деформироваться, чтобы следовать относительному расширению между относительно горячими наружными частями лопатки, такими как стенки корытца и спинки, и относительно холодными внутренними частями лопатки, такими как первая и вторая внутренние стенки. Таким образом, внутренняя структура лопатки становится более гибкой, что ограничивает появление напряжений в лопатке и, следовательно, повышает ее стойкость к температурным перепадам и увеличивает срок ее службы. Тот факт, что полость корытца, полость спинки и сквозная внутренняя полость последовательно соединены между собой по текучей среде, позволяет также максимизировать работу охлаждающей текучей среды и сделать более однородной температуру внутри лопатки, что тоже способствует снижению напряжений в лопатке.Due to the presence of the aforementioned through-inner cavity, the through-walls are free to deform to follow the relative expansion between the relatively hot outer portions of the blade, such as the pan and back walls, and the relatively cold inner portions of the blade, such as the first and second inner walls. Thus, the internal structure of the blade becomes more flexible, which limits the occurrence of stresses in the blade and, consequently, increases its resistance to temperature changes and increases its service life. The fact that the trough cavity, the back cavity, and the through-inner cavity are fluidly connected in series also allows maximizing the operation of the cooling fluid and making the temperature inside the blade more uniform, which also helps to reduce stresses in the blade.

Вторая внутренняя стенка может быть отдельной или может совпадать с первой внутренней стенкой. В случае, когда вторая внутренняя стенка совпадает с первой внутренней стенкой, полость корытца и полость спинки являются смежными. В этих вариантах осуществления направление прохождения охлаждающего воздуха может делать разворот между полостью корытца и полостью спинки в толщине пера. Толщина пера соответствует направлению, перпендикулярному к средней линии между стенкой корытца и стенкой спинки в поперечной плоскости.The second inner wall may be separate or may coincide with the first inner wall. In the case where the second inner wall coincides with the first inner wall, the trough cavity and the back cavity are adjacent. In these embodiments, the direction of passage of the cooling air can make a turn between the cavity of the trough and the cavity of the back in the thickness of the feather. The thickness of the feather corresponds to the direction perpendicular to the middle line between the trough wall and the back wall in the transverse plane.

Кроме того, каждая из первой внутренней стенки и второй внутренней стенки могут быть соединены с одной из указанных сквозных стенок; при этом первая и вторая внутренние стенки могут быть соединены с одной и той же из сквозных стенок или с разными сквозными стенками.In addition, each of the first inner wall and the second inner wall can be connected to one of these through walls; wherein the first and second inner walls may be connected to the same of the through walls or to different through walls.

В некоторых вариантах осуществления полость корытца, полость спинки и сквозная внутренняя полость соединены по текучей среде в этом порядке. Соединение указанных полостей в вышеупомянутом порядке позволяет еще больше оптимизировать работу воздуха для рабочей лопатки. Действительно, с учетом вращения лопаточного колеса сила Кориолиса прижимает охлаждающий воздух вдоль стенок корытца или спинки лопатки в зависимости от того, является воздушный поток восходящим или нисходящим внутри пера. Вышеупомянутый порядок позволяет прижимать воздух к стенке корытца в полости корытца и к стенке спинки в полости спинки, затем опять к стенке корытца в сквозной внутренней полости. Таким образом, взаимодействие воздуха со стенками корытца и спинки является максимизированным, тогда как взаимодействие воздуха с внутренними стенками является ограниченным, что позволяет соответственно и одновременно улучшить охлаждение стенок корытца и спинки и ограничить температурный градиент внутри лопатки между стенками корытца и спинки, с одной стороны, и внутренними стенками, с другой стороны. Кроме того, как будет более детально показано ниже, механические свойства стенки корытца, стенки спинки и внутренних стенок могут зависеть от температуры; в частности, механические свойства могут быть по существу постоянными до пороговой температуры, затем постепенно ухудшаться сверх пороговой температуры. Таким образом, бесполезно охлаждать внутренние стенки при температуре сверх пороговой температуры.In some embodiments, the trough cavity, back cavity, and through-inner cavity are fluidly connected in this order. The connection of these cavities in the aforementioned order allows you to further optimize the work of air for the working blade. Indeed, taking into account the rotation of the blade wheel, the Coriolis force presses the cooling air along the walls of the trough or back of the blade, depending on whether the air flow is ascending or descending inside the feather. The above order allows you to press air against the wall of the trough in the cavity of the trough and against the wall of the back in the cavity of the back, then again against the wall of the trough in the through internal cavity. Thus, the interaction of air with the walls of the trough and back is maximized, while the interaction of air with the inner walls is limited, which allows, respectively and simultaneously, to improve the cooling of the walls of the trough and back and limit the temperature gradient inside the blade between the walls of the trough and back, on the one hand, and inner walls, on the other hand. In addition, as will be shown in more detail below, the mechanical properties of the trough wall, back wall and inner walls can be temperature dependent; in particular, the mechanical properties may be substantially constant up to a threshold temperature, then gradually degrade above the threshold temperature. Thus, it is useless to cool the inner walls at a temperature above the threshold temperature.

В некоторых вариантах осуществления полость корытца и/или полость спинки имеет поперечное сечение, уменьшающееся в радиальном направлении. Предпочтительно полость корытца может иметь поперечное сечение, уменьшающееся от радиально внутреннего конца пера к радиально наружному концу пера. Альтернативно или дополнительно полость спинки может иметь поперечное сечение, уменьшающееся от радиально наружного конца пера к радиально внутреннему концу пера. Тот факт, что полости корытца и/или спинки являются радиально сходящимися, улучшает поток в полостях и позволяет ограничить и даже устранить рециркуляционные завихрения. Кроме того, когда полость корытца и полость спинки являются смежными с двух сторон от одной и той же внутренней стенки, наклон разделяющей их стенки относительно радиального направления позволяет получить конструктивно просто вышеупомянутую конфигурацию, независимо от того, сообщаются полости по текучей среде или нет. Кроме того, эта конфигурация облегчается за счет слабого взаимодействия воздуха с внутренними стенками, в частности, когда воздух прижимается к стенке корытца в волости корытца или к стенке спинки в полости спинки.In some embodiments, the trough cavity and/or the back cavity has a radially decreasing cross-section. Preferably, the trough cavity may have a cross-section decreasing from the radially inner end of the feather to the radially outer end of the feather. Alternatively or additionally, the back cavity may have a cross-section decreasing from the radially outer end of the feather to the radially inner end of the feather. The fact that the trough and/or back cavities are radially converging improves the flow in the cavities and makes it possible to limit and even eliminate recirculation vortices. In addition, when the trough cavity and the back cavity are adjacent on both sides of the same inner wall, the inclination of the wall separating them relative to the radial direction allows structurally simply the above configuration, regardless of whether the cavities are in fluid communication or not. In addition, this configuration is facilitated by the weak interaction of air with the inner walls, in particular when the air is pressed against the trough wall in the trough hairline or against the back wall in the back cavity.

В некоторых вариантах осуществления первая внутренняя стенка соединена с первой из указанных сквозных стенок, и вторая внутренняя стенка соединена с второй из указанных сквозных стенок. Первая сквозная стенка отделена от второй сквозной стенки. Это значит, что первая внутренняя стенка и вторая внутренняя стенки являются разными. Таким образом, полости корытца и спинки расположены с двух сторон от сквозной внутренней полости.In some embodiments, the first inner wall is connected to the first of said through walls, and the second inner wall is connected to the second of said through walls. The first through wall is separated from the second through wall. This means that the first inner wall and the second inner wall are different. Thus, the cavities of the trough and the back are located on both sides of the through inner cavity.

В некоторых вариантах осуществления лопатка содержит третью сквозную стенку, соединенную с первой внутренней стенкой или с второй внутренней стенкой, при этом внутренний контур охлаждения содержит вторую сквозную полость, проходящую радиально вдоль стенки корытца, стенки спинки и третьей сквозной стенки. Вторая сквозная полость может быть внутренней, то есть проходить на расстоянии от передней кромки или от задней кромки, или может быть образована между третьей сквозной стенкой и стенками корытца и спинки, соединяясь с передней кромкой или с задней кромкой. Присутствие второй сквозной полости позволяет сделать еще более гибкой внутреннюю структуру лопатки.In some embodiments, the blade comprises a third through wall connected to the first inner wall or to the second inner wall, wherein the inner cooling circuit comprises a second through cavity extending radially along the trough wall, the back wall and the third through wall. The second through cavity may be internal, that is, extending at a distance from the leading edge or trailing edge, or may be formed between the third through wall and the walls of the trough and back, connecting with the leading edge or trailing edge. The presence of the second through cavity makes it possible to make the internal structure of the blade even more flexible.

В некоторых вариантах осуществления, поскольку третья сквозная стенка соединена с первой внутренней стенкой (соответственно с второй внутренней стенкой), полость корытца (соответственно полость спинки) является смежной с первой сквозной полостью и с второй сквозной полостью. Таким образом, первая и вторая сквозные полости могут быть предусмотрены с двух сторон от полости корытца (соответственно полости спинки). В этих вариантах осуществления первая и вторая сквозные полости разделены единственной полостью корытца (соответственно полостью спинки), которая проходит радиально вдоль первой сквозной полости, второй сквозной полости, первой внутренней стенки (соответственно второй внутренней стенки) и стенки корытца (соответственно стенки спинки).In some embodiments, since the third through wall is connected to the first inner wall (respectively, the second inner wall), the tub cavity (respectively, the back cavity) is adjacent to the first through cavity and to the second through cavity. Thus, the first and second through cavities can be provided on both sides of the cavity of the trough (respectively, the cavity of the back). In these embodiments, the first and second through cavities are separated by a single trough cavity (respectively, the back cavity) that extends radially along the first through cavity, the second through cavity, the first inner wall (respectively, the second inner wall) and the trough wall (respectively, the back wall).

В некоторых вариантах осуществления полость корытца и полость спинки выполнены с двух сторон от сквозной внутренней полости, и проход соединяет по текучей среде полость корытца с полостью спинки, не проходя через сквозную внутреннюю полость. Полость спинки, в свою очередь, может быть соединена по текучей среде со сквозной внутренней полостью. В этих вариантах осуществления полость корытца, полость спинки и сквозная внутренняя полость выполнены в виде петли. Указанный проход предпочтительно находится на радиально наружном конце пера.In some embodiments, the trough cavity and the back cavity are formed on both sides of the through internal cavity, and the passage fluidly connects the trough cavity to the back cavity without passing through the through internal cavity. The back cavity, in turn, may be fluidly connected to the through internal cavity. In these embodiments, the cavity of the trough, the cavity of the back and the through internal cavity are made in the form of a loop. Said passage is preferably at the radially outer end of the feather.

В некоторых вариантах осуществления полость корытца выполнена со стороны задней кромки, а полость спинки - со стороны передней кромки по отношению к сквозной внутренней полости. Таким образом, охлаждающий воздух циркулирует между полостью корытца и полостью спинки от задней кромки к передней кромке, то есть противотоком по отношению к воздуху, вращающему турбину. Относительно холодный охлаждающий воздух можно удалять из пера со стороны передней кромки, где он проходит в сторону выхода вдоль пера и образует защитный охлаждающий слой при помощи пленки текучей среды, что будет описано ниже.In some embodiments, the cavity of the trough is made on the side of the trailing edge, and the cavity of the back is made on the side of the leading edge with respect to the through internal cavity. Thus, the cooling air circulates between the cavity of the trough and the cavity of the back from the trailing edge to the leading edge, that is, countercurrent with respect to the air rotating the turbine. Relatively cold cooling air can be removed from the feather at the leading edge where it flows towards the outlet along the feather and forms a protective cooling layer with the fluid film, as will be described below.

В некоторых вариантах осуществления первая внутренняя стенка и вторая внутренняя стенка ограничены, каждая, двумя сквозными стенками, при этом каждая сквозная стенка проходит между стенкой корытца и стенкой спинки. Каждая внутренняя стенка, ограниченная двумя сквозными стенками, может образовать внутреннюю структуру общей Н-образной формы. Таким образом, в этих вариантах осуществления лопатка содержит внутреннюю структуру общей формы в виде двойного Н, боковыми ветвями которой являются сквозные стенки. Аналогично, можно предусмотреть внутреннюю структуру общей формы в виде тройного Н или четверного или более Н с необходимым количеством внутренних стенок и сквозных стенок. Две последовательные сквозные стенки, если они не соединены первой или второй внутренней стенкой, могут быть разделены вышеупомянутой сквозной внутренней полостью.In some embodiments, the first inner wall and the second inner wall are each defined by two through walls, with each through wall extending between a tub wall and a back wall. Each inner wall, defined by two through walls, may form an overall H-shaped inner structure. Thus, in these embodiments, the implementation of the blade contains an internal structure of the general form in the form of a double H, the side branches of which are through walls. Similarly, it is possible to provide an internal structure of a general shape in the form of a triple H or a quadruple or more H with the required number of internal walls and through walls. Two consecutive through walls, if not connected by a first or second inner wall, may be separated by the aforementioned through inner cavity.

В некоторых вариантах осуществления стенка корытца имеет по меньшей мере одно отверстие, предпочтительно множество отверстий, соединяющих сквозную внутреннюю полость с наружным пространством пера. Это отверстие может выполнять роль, возможно в комбинации с другими подобными или разными отверстиями, выхода воздуха для сквозной внутренней полости. Отверстие позволяет удалять вдоль стенки корытца воздух, прошедший в сквозной внутренней полости. Таким образом, образуется защитный слой охлаждения пленкой текучей среды, известный под английским названием “film-cooling”, который способствует не только понижению температуры стенки корытца, но также уменьшению нагрева охлаждающего воздуха в полостях, что является преимуществом, когда полость корытца находится со стороны задней кромки относительно сквозной внутренней полости. Факультативно, отверстие может быть направлено к задней кромке, что улучшает равномерность воздушного потока и усиливает защитный слой.In some embodiments, the trough wall has at least one opening, preferably a plurality of openings, connecting the through inner cavity to the outer space of the feather. This opening may act, possibly in combination with other similar or different openings, for an air outlet for the through internal cavity. The hole allows you to remove along the wall of the trough the air that has passed in the through internal cavity. Thus, a protective layer of fluid film cooling, known by the English name “film-cooling”, is formed, which contributes not only to lowering the temperature of the trough wall, but also to reducing the heating of the cooling air in the cavities, which is an advantage when the trough cavity is located on the back side. edges relative to the through internal cavity. Optionally, the opening can be directed towards the trailing edge, which improves airflow uniformity and reinforces the protective layer.

В некоторых вариантах осуществления лопатка содержит второй внутренний контур охлаждения, идентичный первому внутреннему контуру охлаждения, в частности, в которой первая внутренняя стенка первого внутреннего контура охлаждения совпадает с второй внутренней стенкой второго внутреннего контура охлаждения.In some embodiments, the blade comprises a second internal cooling circuit identical to the first internal cooling circuit, in particular, in which the first internal wall of the first internal cooling circuit coincides with the second internal wall of the second internal cooling circuit.

Под «идентичным» следует понимать, что второй внутренний контур охлаждения может содержать по меньшей мере одну полость корытца, проходящую радиально вдоль стенки корытца и первой внутренней стенки, расположенной между стенкой корытца и стенкой спинки, по меньшей мере одну полость спинки, проходящую радиально вдоль стенки спинки и второй внутренней стенки, расположенной между стенкой корытца и стенкой спинки, при этом второй внутренний контур охлаждения может дополнительно содержать по меньшей мере одну сквозную внутреннюю полость, образованную между двумя сквозными стенками, проходящими, каждая, между стенкой корытца и стенкой спинки на расстоянии от передней кромки и от задней кромки, при этом внутренняя сквозная полость проходит радиально вдоль стенки корытца и стенки спинки, при этом полость корытца, полость спинки и сквозная внутренняя полость последовательно соединены по текучей среде. Факультативно, второй внутренний контур охлаждения может иметь все или часть признаков, подробно описанных в связи с первым внутренним контуром охлаждения.By "identical" it should be understood that the second inner cooling circuit may comprise at least one trough cavity extending radially along the trough wall and the first inner wall located between the trough wall and the back wall, at least one back cavity extending radially along the wall the back and the second inner wall located between the trough wall and the back wall, while the second internal cooling circuit may additionally contain at least one through internal cavity formed between two through walls, each passing between the trough wall and the back wall at a distance from the leading edge and from the trailing edge, wherein the internal through cavity extends radially along the trough wall and the back wall, while the trough cavity, the back cavity and the through internal cavity are fluidly connected in series. Optionally, the second internal refrigeration loop may have all or part of the features detailed in connection with the first internal refrigeration loop.

Кроме того, эта конфигурация может быть предусмотрена повторяющейся: так, некоторые варианты осуществления содержат третий внутренний контур охлаждения, идентичный второму внутреннему контуру охлаждения, в частности, первая внутренняя стенка второго внутреннего контура охлаждения совпадает с второй внутренней стенкой третьего внутреннего контура охлаждения и так далее. По этой же схеме можно предусмотреть несколько других внутренних контуров охлаждения.In addition, this configuration can be provided to be repetitive: thus, some embodiments comprise a third internal refrigeration circuit identical to the second internal refrigeration circuit, in particular, the first internal wall of the second internal refrigeration circuit coincides with the second internal wall of the third internal refrigeration circuit, and so on. According to the same scheme, several other internal cooling circuits can be provided.

В некоторых вариантах осуществления лопатка содержит ванночку на своем радиально наружном конце, и первый внутренний контур охлаждения содержит вспомогательную полость спинки, проходящую радиально вдоль стенки спинки и выполненную с возможностью питания полости охлаждения ванночки, как правило, расположенной под ванночкой. Ванночка является полостью, находящейся в концевой части лопатки, то есть на ее радиально наружном конце, открытой в направлении указанного конца и ограниченной стенкой дна и бортиком, при этом указанный бортик проходит между передней кромкой и задней кромкой. Полость охлаждения ванночки предназначена для улучшения охлаждения концевой части лопатки, которая является традиционно горячим местом лопатки во время работы, имеет ограниченный срок службы и является трудно охлаждаемой.In some embodiments, the blade includes a bath at its radially outward end, and the first internal cooling circuit includes an auxiliary back cavity extending radially along the wall of the back and configured to feed the bath cooling cavity, typically located below the bath. The bath is a cavity located in the end part of the blade, that is, at its radially outer end, open towards the specified end and bounded by the bottom wall and the ledge, while the said ledge passes between the leading edge and the trailing edge. The bath cooling cavity is designed to improve the cooling of the tip of the blade, which is the traditional hot spot of the blade during operation, has a limited life and is difficult to cool.

В некоторых вариантах осуществления перо содержит контур охлаждения передней кромки, содержащий верхнюю по потоку полость, проходящую радиально вдоль стенки корытца и стенки спинки и смежную с передней кромкой, и первую полость питания, соединенную по текучей среде с верхней по потоку полостью для ее питания охлаждающим воздухом. Благодаря тому, что питание верхней по потоку полости происходит опосредованно через первую полость питания, еще относительно холодный и мало проработавший воздух может быть доставлен до радиально наружного конца верхней по потоку полости, что улучшает охлаждение на уровне передней кромки в концевой части пера. Гидравлическое соединение между верхней по потоку полостью и первой полостью питания может быть реализовано при помощи устройства обдува. Такое устройство обдува может содержать множество каналов. Эти каналы могут иметь небольшое сечение по сравнению с размером полости и/или могут быть расположены по существу в радиальном направлении. Эти каналы могут быть выполнены с возможностью ускорять проходящий по ним воздух, чтобы получить струю, обдувающую находящуюся напротив стенку, в данном случае стенку верхней по потоку полости, и локально улучшить, таким образом, теплообмены.In some embodiments, the feather comprises a leading edge cooling circuit comprising an upstream cavity extending radially along the trough wall and back wall and adjacent to the leading edge, and a first supply cavity fluidly connected to the upstream cavity to be supplied with cooling air . Due to the fact that the upstream cavity is fed indirectly through the first supply cavity, still relatively cold and little-used air can be delivered to the radially outer end of the upstream cavity, which improves cooling at the level of the leading edge at the end of the airfoil. The hydraulic connection between the upstream cavity and the first supply cavity can be realized by means of a blower device. Such a blower may comprise a plurality of channels. These channels may have a small cross section compared to the size of the cavity and/or may be arranged in a substantially radial direction. These channels can be adapted to accelerate the air passing through them in order to obtain a jet blowing against the opposite wall, in this case the wall of the upstream cavity, and thus locally improve heat transfers.

В некоторых вариантах осуществления перо содержит контур охлаждения задней кромки, содержащий нижнюю по потоку полость, проходящую радиально вдоль стенки корытца и стенки спинки и смежную с задней кромкой, и вторую полость питания, соединенную по текучей среде с нижней по потоку полостью для ее питания охлаждающим воздухом. Благодаря тому, что питание нижней по потоку полости происходит опосредованно через вторую полость питания, еще относительно холодный и мало проработавший воздух может быть доставлен до радиально наружного конца нижней по потоку полости, что улучшает охлаждение на уровне задней кромки в концевой части пера. Гидравлическое соединение между нижней по потоку полостью и второй полостью питания может быть реализовано при помощи множества отверстий, предусмотренных в основном по всей длине, в радиальном направлении, стенки, отделяющей нижнюю по потоку полость от второй полости питания. Такое множество отверстий иногда называют «калибровочными отверстиями».In some embodiments, the feather comprises a trailing edge cooling circuit comprising a downstream cavity extending radially along the trough wall and back wall and adjacent to the trailing edge, and a second supply cavity fluidly connected to the downstream cavity to be supplied with cooling air. . Due to the fact that the downstream cavity is fed indirectly through the second supply cavity, still relatively cold and little-used air can be delivered to the radially outer end of the downstream cavity, which improves cooling at the level of the trailing edge at the tip of the feather. Hydraulic connection between the downstream cavity and the second supply cavity can be implemented using a plurality of holes provided generally along the entire length, in the radial direction, of the wall separating the downstream cavity from the second supply cavity. Such a plurality of holes is sometimes referred to as "calibration holes".

Объектом настоящего изобретения является также лопатка для турбины, содержащая хвостовик лопатки, образующий радиально внутренний конец лопатки, и перо, проходящее радиально наружу от хвостовика лопатки и имеющее стенку корытца и стенку спинки, соединенную со стенкой корытца на передней кромке и на задней кромке пера, при этом перо содержит по меньшей мере первый внутренний контур охлаждения, содержащий по меньшей мере первую сквозную стенку, вторую сквозную стенку, третью сквозную стенку и четвертую сквозную стенку, при этом указанные сквозные стенки проходят, каждая, между стенкой корытца и стенкой спинки на расстоянии от передней кромки и от задней кромки, по меньшей мере одну внутреннюю стенку, расположенную между стенкой корытца и стенкой спинки и соединенную с второй сквозной стенкой и с третьей сквозной стенкой, образуя первую сквозную внутреннюю полость, проходящую радиально вдоль стенки корытца и стенки спинки между первой сквозной стенкой и второй сквозной стенкой, полость корытца, проходящую радиально вдоль стенки корытца, внутренней стенки и второй и третьей сквозных стенок, полость спинки, проходящую радиально вдоль стенки спинки, внутренней стенки и второй и третьей сквозных стенок, и вторую сквозную внутреннюю полость, проходящую радиально вдоль стенки корытца и стенки спинки между третьей сквозной стенкой и четвертой сквозной стенкой. Такая лопатка может иметь все или часть описанных выше признаков.The subject of the present invention is also a turbine blade, comprising a blade root forming a radially inner end of the blade, and a airfoil extending radially outward from the blade root and having a trough wall and a back wall connected to the trough wall at the leading edge and at the trailing edge of the airfoil, with in this case, the pen contains at least the first internal cooling circuit, containing at least the first through wall, the second through wall, the third through wall and the fourth through wall, while these through walls pass, each, between the wall of the trough and the wall of the back at a distance from the front edges and from the trailing edge, at least one inner wall located between the trough wall and the back wall and connected to the second through wall and to the third through wall, forming the first through internal cavity extending radially along the trough wall and the back wall between the first through wall and the second through wall, the cavity rytsa, passing radially along the wall of the trough, the inner wall and the second and third through walls, the cavity of the back, passing radially along the wall of the back, the inner wall and the second and third through walls, and the second through the inner cavity, passing radially along the wall of the trough and the wall of the back between a third through wall and a fourth through wall. Such a blade may have all or part of the features described above.

Объектом настоящего изобретения является также газотурбинный двигатель, содержащий описанную выше лопатку. Термин «газотурбинный двигатель» обозначает все газотурбинные аппараты, производящие движущую энергию, среди которых, в частности, различают турбореактивные двигатели, обеспечивающие тягу, необходимую для реактивного движения за счет выброса на высокой скорости горячих газов, и газотурбинные двигатели, в которых движущую энергию получают при вращении ведущего вала. Например, газотурбинные двигатели находят применение в качестве двигателей для вертолетов, судов, поездов или в качестве промышленных двигателей. Газотурбинными двигателями, используемыми в качестве авиационных двигателей, являются также турбовинтовые двигатели (газотурбинные двигатели, вращающие воздушный винт).The subject of the present invention is also a gas turbine engine containing the blade described above. The term "gas turbine engine" refers to all gas turbine devices that produce motive energy, among which, in particular, a distinction is made between turbojet engines that provide the thrust necessary for jet propulsion by ejecting hot gases at high speed, and gas turbine engines in which motive energy is obtained by rotation of the drive shaft. For example, gas turbine engines find use as engines for helicopters, ships, trains, or as industrial engines. Gas turbine engines used as aircraft engines are also turboprop engines (gas turbine engines that turn a propeller).

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Изобретение и его преимущества будут более понятны из нижеследующего подробного описания различных вариантов осуществления изобретения, представленных в качестве не ограничительных примеров. Это описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:The invention and its advantages will be better understood from the following detailed description of various embodiments of the invention, presented as non-limiting examples. This description is presented with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 представлена лопатка для турбины согласно первому варианту осуществления вид в перспективе;in fig. 1 is a perspective view of a turbine blade according to the first embodiment;

на фиг. 2 представлена лопатка согласно первому варианту осуществления в сечении по плоскости II-II, показанной на фиг. 1;in fig. 2 shows a blade according to the first embodiment in section along the plane II-II shown in FIG. one;

на фиг. 3 представлена лопатка согласно первому варианту осуществления в сечении по плоскости III-III, показанной на фиг. 1;in fig. 3 shows a blade according to the first embodiment in section along the plane III-III shown in FIG. one;

на фиг. 4 представлена лопатка согласно первому варианту осуществления в сечении по плоскости IV-IV, показанной на фиг. 1;in fig. 4 shows a blade according to the first embodiment in section along the plane IV-IV shown in FIG. one;

на фиг. 5 представлена лопатка согласно первому варианту осуществления в сечении по плоскости V-V, показанной на фиг. 1;in fig. 5 shows a blade according to the first embodiment in cross section along the plane V-V shown in FIG. one;

на фиг. 6 представлена лопатка согласно первому варианту осуществления в сечении по плоскости VI-VI, показанной на фиг. 1.in fig. 6 shows the blade according to the first embodiment in section along the plane VI-VI shown in FIG. one.

на фиг. 7 приведена схема прохождения охлаждающей текучей среды внутри лопатки согласно первому варианту осуществления;in fig. 7 is a flow diagram of the cooling fluid inside the blade according to the first embodiment;

на фиг. 8 схематично проиллюстрированы деформации лопатки согласно первому варианту осуществления во время использования, в сечении по плоскости III-III, показанной на фиг. 1;in fig. 8 schematically illustrates the deformations of the blade according to the first embodiment during use, in section along the plane III-III shown in FIG. one;

на фиг. 9 представлена лопатка согласно первому варианту осуществления в сечении по плоскости IХ-IХ, показанной на фиг. 1;in fig. 9 shows a blade according to the first embodiment in section along the plane IX-IX shown in FIG. one;

на фиг. 10 приведена схема прохождения охлаждающей текучей среды внутри лопатки согласно второму варианту осуществления;in fig. 10 is a flow diagram of the cooling fluid inside the blade according to the second embodiment;

на фиг. 11 приведена схема прохождения охлаждающей текучей среды внутри лопатки согласно третьему варианту осуществления;in fig. 11 is a flow diagram of the cooling fluid inside the blade according to the third embodiment;

на фиг. 12 приведена схема прохождения охлаждающей текучей среды внутри лопатки согласно четвертому варианту осуществления;in fig. 12 is a flow diagram of the cooling fluid inside the blade according to the fourth embodiment;

на фиг. 13 схематично показан газотурбинный двигатель, содержащий лопатку согласно одному из вариантов осуществления, вид в разрезе.in fig. 13 is a schematic sectional view of a gas turbine engine comprising a blade according to one embodiment.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

На фиг. 1 представлен вид в перспективе примера полой лопатки 10 ротора газовой турбины согласно первому варианту осуществления. Охлаждающий воздух (не показан) проходит внутри лопатки от низа хвостовика 12 лопатки в перо 13 вдоль продольного направления R-R’ пера 13 (вертикальное направление на фигуре и радиальное направление относительно оси X-X’ вращения ротора) к концевой части 14 лопатки (вверху на фиг. 1), затем этот охлаждающий воздух выходит через выход и смешивается с основным газовым потоком. Хвостовик 12 образует радиально внутренний конец лопатки 10, а концевая часть 14 образует радиально наружный конец лопатки 10. In FIG. 1 is a perspective view of an example of a hollow gas turbine rotor blade 10 according to the first embodiment. Cooling air (not shown) flows inside the blade from the bottom of the blade root 12 into the airfoil 13 along the longitudinal direction R-R' of the airfoil 13 (vertical direction in the figure and radial direction with respect to the rotor rotation axis X-X') to the end portion 14 of the blade (top in Fig. 1), then this cooling air exits through the outlet and mixes with the main gas stream. The shank 12 forms the radially inner end of the blade 10, and the end portion 14 forms the radially outer end of the blade 10.

В частности, указанный охлаждающий воздух циркулирует во внутреннем контуре охлаждения, который находится внутри пера 13 и некоторые ветви которого доходят до концевой части 14 лопатки на уровне сквозных отверстий 15, выполненных в ванночке.In particular, said cooling air circulates in an internal cooling circuit, which is located inside the feather 13 and some of the branches of which reach the end part 14 of the blade at the level of the through holes 15 made in the tub.

Тело пера профилировано таким образом, что образует стенку 16 корытца и стенку 18 спинки. Стенка 16 корытца имеет общую вогнутую форму и первой подвергается воздействию потока горячих газов, то есть подвергается действию давления газов со своей наружной стороны, обращенной в направлении входа. Стенка 18 спинки является выпуклой, и поток горячих газов обтекает ее со стороны пониженного давления, то есть с наружной стороны, обращенной к выходу.The body of the pen is profiled in such a way that it forms the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back. The trough wall 16 has an overall concave shape and is first exposed to the flow of hot gases, that is, exposed to gas pressure from its outer side facing inlet direction. The wall 18 of the backrest is convex and the flow of hot gases flows around it from the side of reduced pressure, that is, from the outside facing the outlet.

Стенки 16 корытца и 18 спинки соединяются в месте передней кромки 20 и в месте задней кромки 22, которые проходят радиально между концевой частью 14 лопатки и верхней частью хвостовика 12 лопатки.The walls 16 of the trough and 18 of the back are joined at the leading edge 20 and at the trailing edge 22, which extend radially between the end portion 14 of the blade and the upper portion of the shank 12 of the blade.

Как было указано выше, перо 13 содержит первый внутренний контур охлаждения, подробно описанный ниже со ссылками на фиг. 2-9. В частности, на фиг. 2-6 показаны последовательные сечения от радиально внутреннего конца пера 13 до его радиально наружного конца.As mentioned above, feather 13 includes a first internal cooling circuit, which is described in detail below with reference to FIGS. 2-9. In particular, in FIG. 2-6 show successive sections from the radially inner end of the feather 13 to its radially outer end.

На фиг. 3 показано перо 13 в сечении по поперечной плоскости. Плоскость III-III предпочтительно находится между 10% и 90% размера пера 13 в продольном направлении, предпочтительно между 20% и 80% и еще предпочтительнее между 25% и 75%.In FIG. 3 shows the feather 13 in cross section along the transverse plane. Plane III-III is preferably between 10% and 90% of the size of the feather 13 in the longitudinal direction, preferably between 20% and 80%, and even more preferably between 25% and 75%.

Как показано на фиг. 3, лопатка содержит полости 31-41, отделенные друг от друга проходящими радиально стенками. В частности, лопатка 10 содержит сквозные стенки, проходящие, каждая, между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки на расстоянии от передней кромки 20 и от задней кромки 22. В этом варианте осуществления лопатка содержит семь сквозных стенок 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63. Как показано на фигуре, сквозные стенки могут быть по существу прямолинейными в поперечном сечении.As shown in FIG. 3, the blade comprises cavities 31-41 separated from one another by radially extending walls. In particular, the vane 10 comprises through walls each extending between the trough wall 16 and the back wall 18 at a distance from the leading edge 20 and from the trailing edge 22. In this embodiment, the vane comprises seven through walls 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63. As shown in the figure, the through walls may be substantially straight in cross section.

Кроме того, лопатка 10 содержит внутренние стенки, расположенные, каждая, между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки и на расстоянии от стенки 16 корытца и от стенки 18 спинки, в данном случае три внутренние стенки 43, 45, 47. Как показано на фигуре, внутренние стенки могут быть по существу прямолинейными в поперечном сечении.In addition, the blade 10 includes inner walls, each located between the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back and at a distance from the wall 16 of the trough and from the wall 18 of the back, in this case three inner walls 43, 45, 47. As shown in the figure , the inner walls may be substantially straight in cross section.

Внутренние стенки попарно соединяют сквозные стенки, образуя структуры общей Н-образной формы. В частности, в этом варианте осуществления внутренняя стенка 43 соединяет сквозные стенки 51 и 53, внутренняя стенка 45 соединяет сквозные стенки 55 и 57, и внутренняя стенка 47 соединяет сквозные стенки 59 и 61, в результате чего образуются три структуры общей Н-образной формы, при этом указанные три структуры соединены друг с другом только стенками корытца и спинки 16, 18.The inner walls connect the through walls in pairs, forming structures of a common H-shape. Specifically, in this embodiment, inner wall 43 connects through walls 51 and 53, inner wall 45 connects through walls 55 and 57, and inner wall 47 connects through walls 59 and 61, resulting in three structures of a common H-shape, while these three structures are connected to each other only by the walls of the trough and back 16, 18.

Как показано на фиг. 3, вышеупомянутые структуры общей Н-образной формы попарно разделены сквозной внутренней полостью. Так, в этом варианте осуществления лопатка 10 содержит две сквозные внутренние полости 35, 38. Сквозная внутренняя полость 35 (соответственно сквозная внутренняя полость 38) образована между двумя сквозными стенками 57, 59 (соответственно между двумя сквозными стенками 53, 55), принадлежащими к разным Н-образным структурам, и проходит радиально вдоль стенки 16 корытца и стенки 18 спинки.As shown in FIG. 3, the aforementioned general H-shaped structures are separated in pairs by a through internal cavity. Thus, in this embodiment, the blade 10 comprises two through internal cavities 35, 38. The through internal cavity 35 (respectively, the through internal cavity 38) is formed between two through walls 57, 59 (respectively, between two through walls 53, 55) belonging to different H-shaped structures, and runs radially along the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back.

Таким образом, стенка 16 корытца, стенка 18 спинки, внутренние стенки 43, 45, 47 и сквозные стенки 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63 образуют множество полостей, характеристики и роли которых подробно описаны ниже.Thus, the trough wall 16, the back wall 18, the inner walls 43, 45, 47 and the through walls 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63 form a plurality of cavities, the characteristics and roles of which are detailed below.

Верхняя по потоку полость 31 проходит радиально вдоль стенки 16 корытца и стенки 18 спинки и ограничена сквозной стенкой 51. Верхняя по потоку полость 31 является смежной с передней кромкой 20.The upstream cavity 31 extends radially along the trough wall 16 and the back wall 18 and is bounded by a through wall 51. The upstream cavity 31 is adjacent to the leading edge 20.

Первая полость 32 питания образована между стенкой 16 корытца, сквозной стенкой 51, внутренней стенкой 43 и сквозной стенкой 53. Поскольку первая полость 32 питания проходит радиально вдоль стенки 16 корытца и внутренней стенки, ее можно также называть полостью корытца. Первая полость 32 питания соединена по текучей среде с верхней по потоку полостью 31 для ее питания охлаждающим воздухом, например, через упомянутое выше устройство обдува. Что касается первой полости 32 питания, то она может получать питание охлаждающим воздухом через вход воздуха, выполненный в хвостовике 12 лопатки, например, в виде канала. The first feeding cavity 32 is formed between the trough wall 16, the through wall 51, the inner wall 43 and the through wall 53. Since the first feeding cavity 32 extends radially along the trough wall 16 and the inner wall, it may also be referred to as a trough cavity. The first supply cavity 32 is fluidly connected to the upstream supply cavity 31 to be supplied with cooling air, for example through the blower mentioned above. As for the first supply cavity 32, it can be supplied with cooling air through an air inlet provided in the blade root 12, for example in the form of a channel.

Верхняя по потоку полость 31 и первая полость 32 питания образуют контур охлаждения передней кромки, обеспечивающий охлаждение пера 13 на уровне его передней кромки 20.The upstream cavity 31 and the first supply cavity 32 form a leading edge cooling circuit that cools the feather 13 at the level of its leading edge 20.

Аналогично, нижняя по потоку полость 40 проходит радиально вдоль стенки 16 корытца и стенки 18 спинки и ограничена сквозной стенкой 63. Нижняя по потоку полость 40 является смежной с задней кромкой 22.Likewise, the downstream cavity 40 extends radially along the trough wall 16 and the back wall 18 and is defined by a through wall 63. The downstream cavity 40 is adjacent to the trailing edge 22.

Вторая полость 39 питания образована между стенкой 16 корытца, сквозной стенкой 61, стенкой 18 спинки и сквозной стенкой 63. Вторая полость 39 питания соединена по текучей среде с нижней по потоку полостью 40 для ее питания охлаждающим воздухом, например, через упомянутые выше калибровочные отверстия. Что касается второй полости 39 питания, то она может получать питание охлаждающим воздухом через вход воздуха, выполненный в хвостовике 12 лопатки, например, в виде канала. The second supply cavity 39 is formed between the trough wall 16, the through wall 61, the back wall 18, and the through wall 63. The second supply cavity 39 is fluidly connected to the downstream cavity 40 to be supplied with cooling air, for example, through the calibration holes mentioned above. As for the second supply cavity 39, it can be supplied with cooling air through an air inlet provided in the blade root 12, for example in the form of a channel.

Нижняя по потоку полость 40 и вторая полость 39 питания образуют контур охлаждения задней кромки, обеспечивающий охлаждение пера 13 на уровне его задней кромки 22.The downstream cavity 40 and the second supply cavity 39 form a trailing edge cooling circuit that cools the feather 13 at the level of its trailing edge 22.

Перо 13 содержит также первый внутренний контур охлаждения, содержащий по меньшей мере одну полость корытца, которая в данном случае может быть выбрана среди двух полостей 33, 36 корытца. Полость 33 корытца (соответственно полость 36 корытца) проходит радиально вдоль стенки 16 корытца и внутренней стенки 47 (соответственно внутренней стенки 45), расположенной между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки. Указанную внутреннюю стенку 47 (соответственно внутреннюю стенку 45), образующую полость 33 корытца (соответственно полость 36 корытца), можно назвать первой внутренней стенкой. Кроме того, полость 33 корытца (соответственно полость 36 корытца) ограничена сквозными стенками 59, 61 (соответственно сквозными стенками 55, 57), при этом первая внутренняя стенка 47 (соответственно первая внутренняя стенка 45) соединены с указанными сквозными стенками 59, 61 (соответственно с указанными сквозными стенками 55, 57).Feather 13 also includes a first internal cooling circuit containing at least one trough cavity, which in this case can be selected from two trough cavities 33, 36. The cavity 33 of the trough (respectively the cavity 36 of the trough) extends radially along the wall 16 of the trough and the inner wall 47 (respectively the inner wall 45) located between the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back. Said inner wall 47 (respectively inner wall 45) forming the trough cavity 33 (respectively trough cavity 36) can be called the first inner wall. In addition, the cavity 33 of the trough (respectively the cavity 36 of the trough) is limited by through walls 59, 61 (respectively through walls 55, 57), while the first inner wall 47 (respectively the first inner wall 45) is connected to the said through walls 59, 61 (respectively with the indicated through walls 55, 57).

Кроме того, первый внутренний контур охлаждения содержит по меньшей мере одну полость спинки, которую в данном случае можно выбрать среди трех полостей 37, 41, 34 спинки. Полость 37 спинки (соответственно полость 41 спинки, соответственно полость 34 спинки) проходит радиально вдоль стенки 18 спинки и внутренней стенки 43 (соответственно внутренней стенки 45, соответственно внутренней стенки 47), расположенной между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки. Указанную внутреннюю стенку 43 (соответственно внутреннюю стенку 45, соответственно внутреннюю стенку 47), образующую полость 37 спинки (соответственно полость 41 спинки, соответственно полость 34 спинки) можно называть второй внутренней стенкой. Вторая внутренняя стенка может быть выполнена отдельно или может совпадать с вышеупомянутой первой внутренней стенкой. В случае, когда первая внутренняя стенка и вторая внутренняя стенка совпадают, соответствующие полости корытца и спинки могут находиться с двух сторон от указанной первой и второй внутренней стенки. Например, речь может идти о полости 33 корытца, о полости 34 спинки и о внутренней стенке 47. Если же первая и вторая внутренние стенки выполнены отдельно, соответствующие полости корытца и спинки не находятся с двух сторон от одной и той же внутренней стенки. Этот пример относится к полости 36 корытца, образованной первой внутренней стенкой 45, и о полости 37 спинки, образованной второй внутренней стенкой 43.In addition, the first internal cooling circuit contains at least one back cavity, which in this case can be selected from the three back cavities 37, 41, 34. The cavity 37 of the back (respectively the cavity 41 of the back, respectively the cavity 34 of the back) extends radially along the wall 18 of the back and the inner wall 43 (respectively the inner wall 45, respectively the inner wall 47) located between the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back. Said inner wall 43 (respectively inner wall 45 or inner wall 47) forming the back cavity 37 (respectively back cavity 41, respectively back cavity 34) can be called the second inner wall. The second inner wall may be made separately or may coincide with the aforementioned first inner wall. In the case when the first inner wall and the second inner wall coincide, the corresponding cavities of the trough and back can be located on both sides of said first and second inner walls. For example, we can talk about the cavity 33 of the trough, the cavity 34 of the back and the inner wall 47. If the first and second inner walls are made separately, the corresponding cavities of the trough and the back are not on both sides of the same inner wall. This example refers to the trough cavity 36 defined by the first inner wall 45 and the back cavity 37 defined by the second inner wall 43.

Кроме того, полость 37 спинки (соответственно полость 41 спинки, соответственно полость 34 спинки) ограничена сквозными стенками 51, 53 (соответственно сквозными стенками 55, 57, соответственно сквозными стенками 59, 61), при этом вторая внутренняя стенка 43 (соответственно вторая внутренняя стенка 45, соответственно вторая внутренняя стенка 47) соединена с указанными сквозными стенками 51, 53 (соответственно с указанными сквозными стенками 55, 57, соответственно с указанными сквозными стенками 59, 61).In addition, the cavity 37 of the back (respectively the cavity 41 of the back, respectively the cavity 34 of the back) is limited by through walls 51, 53 (respectively through walls 55, 57, respectively through walls 59, 61), while the second inner wall 43 (respectively the second inner wall 45 respectively the second inner wall 47) is connected to said through walls 51, 53 (respectively to said through walls 55, 57, respectively to said through walls 59, 61).

Кроме того, первый контур охлаждения дополнительно содержит по меньшей мере одну сквозную внутреннюю полость, которую в данном случае можно выбрать среди трех сквозных внутренних полостей 38, 35, 39. Сквозная внутренняя полость 38 (соответственно 35, соответственно 39) образована между двумя сквозными стенками 51, 53 (соответственно 55, 57 соответственно 59, 61) и проходит радиально вдоль стенки 16 корытца и стенки 18 спинки.In addition, the first cooling circuit additionally contains at least one through internal cavity, which in this case can be selected among the three through internal cavities 38, 35, 39. The through internal cavity 38 (respectively 35, respectively 39) is formed between two through walls 51 , 53 (respectively 55, 57 respectively 59, 61) and runs radially along the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back.

Таким образом, в этом первом варианте осуществления можно обозначить первый внутренний контур охлаждения, содержащий по меньшей мере одну полость 33 корытца, проходящую радиально вдоль стенки 16 корытца и первой внутренней стенки 47, расположенной между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки, по меньшей мере одну полость 34 спинки, проходящую радиально вдоль стенки 18 спинки и второй внутренней стенки 47, расположенной между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки и в данном случае совпадающей с первой внутренней стенкой, при этом первый контур охлаждения дополнительно содержит по меньшей мере одну сквозную внутреннюю полость 35, образованную между двумя сквозными стенками 57, 59, проходящими, каждая, между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки на расстоянии от передней кромки 20 и от задней кромки 22, при этом сквозная внутренняя полость 35 проходит радиально вдоль стенки 16 корытца и стенки 18 спинки. Первая внутренняя стенка 47 (и, следовательно, вторая внутренняя стенка) соединена с одной из указанных сквозных стенок, то есть со сквозной стенкой 59.Thus, in this first embodiment, it is possible to designate a first inner cooling circuit comprising at least one trough cavity 33 extending radially along the trough wall 16 and a first inner wall 47 located between the trough wall 16 and the back wall 18, at least one cavity 34 of the back, passing radially along the wall 18 of the back and the second inner wall 47, located between the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back and in this case coinciding with the first inner wall, while the first cooling circuit additionally contains at least one through inner cavity 35 , formed between two through walls 57, 59, passing, each, between the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back at a distance from the leading edge 20 and from the trailing edge 22, while the through inner cavity 35 runs radially along the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back . The first inner wall 47 (and hence the second inner wall) is connected to one of said through walls, i.e. to the through wall 59.

В этом варианте осуществления перо 13 содержит другой первый внутренний контур охлаждения, содержащий по меньшей мере одну полость 36 корытца, проходящую радиально вдоль стенки 16 корытца и первой внутренней стенки 45, расположенной между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки, по меньшей мере одну полость 37 спинки, проходящую радиально вдоль стенки 18 спинки и второй внутренней стенки 43, расположенной между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки, при этом первый контур охлаждения дополнительно содержит по меньшей мере одну сквозную внутреннюю полость 38, образованную между двумя сквозными стенками 53, 55, проходящими, каждая, между стенкой 16 корытца и стенкой 18 спинки на расстоянии от передней кромки 20 и от задней кромки 22, при этом сквозная внутренняя полость 38 проходит радиально вдоль стенки 16 корытца и стенки 18 спинки. Первая внутренняя стенка 45 и вторая внутренняя стенка 43 соединены, каждая, со сквозными стенками 53, 55.In this embodiment, the feather 13 comprises another first internal cooling circuit comprising at least one trough cavity 36 extending radially along the trough wall 16 and a first inner wall 45 located between the trough wall 16 and the back wall 18, at least one cavity 37 of the back, passing radially along the wall 18 of the back and the second inner wall 43 located between the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back, while the first cooling circuit additionally contains at least one through internal cavity 38 formed between two through walls 53, 55 passing , each, between the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back at a distance from the leading edge 20 and from the trailing edge 22, while the through inner cavity 38 extends radially along the wall 16 of the trough and the wall 18 of the back. First inner wall 45 and second inner wall 43 are each connected to through walls 53, 55.

На фиг. 2 показано сечение пера 13 радиально дальше в направлении внутрь, чем сечение, показанное на фиг. 3 (см. фиг. 1). Как показано на фиг. 2, в радиально внутренней части пера в сквозной стенке 53 выполнен проход 53а, чтобы соединить по текучей среде полость 37 спинки со сквозной внутренней полостью 38. Кроме того, в сквозной стенке 59 выполнен проход 59а, чтобы соединить по текучей среде полость 34 спинки со сквозной внутренней полостью 35. Таким образом, полость 34 спинки (соответственно полость 37 спинки) и сквозная внутренняя полость 35 (соответственно сквозная внутренняя полость 38) соединены по текучей среде последовательно, как показано стрелками, символизирующими прохождение текучей среды между полостями 34-35 (соответственно полостями 37-38).In FIG. 2 shows a section of the feather 13 radially farther inward than the section shown in FIG. 3 (see Fig. 1). As shown in FIG. 2, a passage 53a is formed in the radially inner part of the feather in the through wall 53 to fluidly connect the back cavity 37 to the through internal cavity 38. In addition, a passage 59 a is provided in the through wall 59 to fluidly connect the back cavity 34 to the through internal cavity 35. Thus, the cavity 34 of the back (respectively, the cavity 37 of the back) and the through internal cavity 35 (respectively, the through internal cavity 38) are fluidly connected in series, as shown by arrows symbolizing the passage of fluid between the cavities 34-35 (respectively, the cavities 37-38).

В целом, проход 59а (соответственно 53а) выполнен в радиально внутренней части пера 13 таким образом, чтобы соединять по текучей среде полость 34 спинки (соответственно полость 37 спинки) и сквозную внутреннюю полость 35 (соответственно сквозную внутреннюю полость 38).In general, a passage 59a (respectively 53a) is formed in the radially inner part of the feather 13 so as to fluidly connect the back cavity 34 (respectively back cavity 37) and the through inner cavity 35 (respectively through inner cavity 38).

На фиг. 4 показано сечение пера 13 радиально дальше наружу, чем сечение, показанное на фиг. 3 (см. фиг. 1). Как показано на фиг. 4, в радиально наружной части пера во внутренней стенке 47 выполнен проход 47b, чтобы соединить по текучей среде полость 33 корытца с полостью 34 спинки. Таким образом, полость 33 корытца и полость 34 спинки последовательно соединены по текучей среде, как показано стрелкой, символизирующей прохождение текучей среды между указанными полостями. В целом, проход 47b выполнен в радиально наружной части пера 13 таким образом, чтобы соединять по текучей среде полость 33 корытца и полость 34 спинки.In FIG. 4 shows a section of the feather 13 radially farther outward than the section shown in FIG. 3 (see Fig. 1). As shown in FIG. 4, a passage 47b is formed in the radially outer part of the feather in the inner wall 47 to fluidly connect the trough cavity 33 with the back cavity 34. Thus, the cavity 33 of the trough and the cavity 34 of the back are fluidly connected in series, as shown by an arrow symbolizing the passage of fluid between said cavities. Generally, a passage 47b is formed in the radially outer portion of the feather 13 so as to fluidly connect the trough cavity 33 and the back cavity 34.

Из вышеизложенного следует, что полость 33 корытца, полость 34 спинки и сквозная внутренняя полость 35 последовательно соединены по текучей среде именно в этом порядке.It follows from the foregoing that the cavity 33 of the trough, the cavity 34 of the back and the through inner cavity 35 are connected in series in a fluid medium in this order.

На фиг. 5 показано сечение пера 13 радиально дальше наружу, чем сечение, показанное на фиг. 4 (см. фиг. 1). Как показано на фиг. 5, стенка 64 дна перекрывает радиально наружный конец полости 33 корытца, полости 34 спинки, сквозной внутренней полости 35, второй полости 39 питания и нижней по потоку полости 40. Кроме того, стенка 66 дна перекрывает радиально наружный конец сквозной внутренней полости 38. С другой стороны, верхняя по потоку полость 31, первая полость 32 питания, полость 36 корытца, полость 37 спинки и полость 41 спинки продолжены радиально за пределы стенок 64, 66 дна.In FIG. 5 shows a section of the feather 13 radially farther outward than the section shown in FIG. 4 (see Fig. 1). As shown in FIG. 5, the bottom wall 64 overlaps the radially outer end of the trough cavity 33, the back cavity 34, the through inner cavity 35, the second supply cavity 39, and the downstream cavity 40. In addition, the bottom wall 66 overlaps the radially outer end of the through inner cavity 38. On the other hand, sides, the upstream cavity 31, the first cavity 32 of the feed, the cavity 36 of the trough, the cavity 37 of the back and the cavity 41 of the back are extended radially beyond the walls 64, 66 of the bottom.

На фиг. 6 показано сечение пера 13 радиально дальше наружу, чем сечение, показанное на фиг. 5 (см. фиг. 1). Как показано на фиг. 6, проход 68 соединяет по текучей среде полость 36 корытца с полостью 37 спинки, не проходя через сквозную внутреннюю полость 38, благодаря наличию стенки 66 дна. Таким образом, полость 36 корытца и полость 37 спинки последовательно соединены по текучей среде, как показано стрелкой, символизирующей прохождение текучей среды между указанными полостями. В данном случае проход 68 находится над сквозной внутренней полостью 38. В целом, проход 68 выполнен в радиально наружной части пера 13 таким образом, чтобы соединять полость по текучей среде 36 корытца и полость 37 спинки.In FIG. 6 shows a section of the feather 13 radially farther outward than the section shown in FIG. 5 (see Fig. 1). As shown in FIG. 6, the passage 68 fluidly connects the cavity 36 of the trough with the cavity 37 of the back without passing through the internal cavity 38 through the presence of the bottom wall 66 . Thus, the cavity 36 of the trough and the cavity 37 of the back are fluidly connected in series, as indicated by an arrow symbolizing the passage of fluid between said cavities. In this case, the passage 68 is located above the through internal cavity 38. In General, the passage 68 is made in the radially outer part of the feather 13 so as to connect the cavity in the fluid medium 36 of the trough and the cavity 37 of the back.

Из вышеизложенного следует, что полость 36 корытца, полость 37 спинки и сквозная внутренняя полость 38 последовательно соединены по текучей среде именно в этом порядке.From the foregoing, it follows that the cavity 36 of the trough, the cavity 37 of the back and the through inner cavity 38 are connected in series in a fluid medium in this order.

Кроме того, полость 41 спинки может выполнять роль вспомогательной полости спинки для питания полости 42 охлаждения ванночки, расположенной под ванночкой в радиальном направлении. Расположение вспомогательной полости 41 спинки со стороны спинки на расстоянии от передней кромки и от задней кромки, предпочтительно в промежуточном положении между передней кромкой 20 и задней кромкой 22, позволяет ограничить нагрев охлаждающего воздуха во время его прохождения во вспомогательной полости 41 спинки и доставлять в полость 42 охлаждения ванночки как можно более холодную текучую среду для эффективного охлаждения концевой части 14. С учетом стенки 64 дна полость 42 охлаждения питается только через вспомогательную полость 41 спинки и отделена по текучей среде от полости 33 корытца, от полости 34 спинки, от сквозной внутренней полости 35, от второй полости 39 питания и от нижней по потоку полости 40.In addition, the cavity 41 of the back can serve as an auxiliary cavity of the back to supply the cooling cavity 42 of the bath, located under the bath in the radial direction. The location of the auxiliary cavity 41 on the back side at a distance from the leading edge and from the trailing edge, preferably in an intermediate position between the leading edge 20 and the trailing edge 22, allows you to limit the heating of the cooling air during its passage in the auxiliary cavity 41 of the back and deliver it to the cavity 42 cooling the bath as cold as possible fluid for effective cooling of the end part 14. Taking into account the wall 64 of the bottom, the cooling cavity 42 is fed only through the auxiliary cavity 41 of the back and is separated by fluid from the cavity 33 of the trough, from the cavity 34 of the back, from the through internal cavity 35 , from the second supply cavity 39 and from the downstream cavity 40.

На фиг. 7 при помощи сечения, представленного на фиг. 3, схематично показана циркуляция охлаждающего воздуха в описанном выше варианте осуществления. Полости, последовательно соединенные по текучей среде между собой, показаны с одинаковой плотностью нанесения точек. Стрелками показано возможное направление циркуляции текучей среды, причем это направление определено, как указано ниже. In FIG. 7 using the section shown in FIG. 3 schematically shows the circulation of cooling air in the embodiment described above. The cavities connected in series in fluid medium with each other are shown with the same dot density. The arrows show the possible direction of circulation of the fluid, and this direction is defined as indicated below.

В данном варианте осуществления в хвостовике 12 лопатки имеются входы воздуха для питания полостей охлаждающим воздухом. Например, вход воздуха может быть образован по меньшей мере для одной из следующих полостей: первой полости 32 питания, полости 33 корытца, полости 36 корытца, второй полости 39 питания, вспомогательной полости 41 спинки.In this embodiment, the blade root 12 has air inlets to supply the cavities with cooling air. For example, the air inlet can be formed for at least one of the following cavities: the first cavity 32 food, the cavity 33 of the trough, the cavity 36 of the trough, the second cavity 39 of the food, the auxiliary cavity 41 of the back.

Направление циркуляции охлаждающей текучей среды, полученное в этих условиях, показано на фиг. 8. Как следует из фиг. 8, охлаждающая текучая среда проходит от хвостовика 12 к концевой части 14 в полостях 32, 38 питания, в полостях 33, 36 корытца, в сквозных внутренних полостях 35, 38 и в нижней по потоку полости 40 и от концевой части 14 к хвостовику 12 в полостях 34 и 37 спинки.The circulation direction of the cooling fluid obtained under these conditions is shown in FIG. 8. As shown in FIG. 8, the cooling fluid flows from the shank 12 to the end portion 14 in the supply cavities 32, 38, in the trough cavities 33, 36, in the through internal cavities 35, 38 and in the downstream cavity 40, and from the end portion 14 to the shank 12 in cavities 34 and 37 of the back.

Когда ротор, на котором установлена лопатка 10, вращается в направлении S, показанном на фиг. 8, охлаждающий воздух подвергается также действию силы Кориолиса. Учитывая указанное выше направление циркуляции, в полостях 32, 39 питания, в полостях 33, 36 корытца, в сквозных внутренних полостях 35, 38 и в выходной полости 40 воздух прижимается к стороне корытца указанных полостей, что показано на фиг. 8 жирными линиями. С другой стороны, в полостях 34, 37 спинки воздух прижимается к стороне спинки указанных полостей.When the rotor on which the blade 10 is mounted rotates in the direction S shown in FIG. 8, the cooling air is also subjected to the Coriolis force. Considering the direction of circulation indicated above, in the supply cavities 32, 39, in the trough cavities 33, 36, in the through internal cavities 35, 38 and in the outlet cavity 40, the air is pressed against the trough side of said cavities, as shown in FIG. 8 bold lines. On the other hand, in the back cavities 34, 37, air is pressed against the back side of said cavities.

Благодаря этому охлаждению и расположению сквозных стенок и внутренних стенок, термомеханические напряжения внутри пера 13 во время работы значительно снижаются. Действительно, на фиг. 8 схематично показаны также деформации, которым подвергается структура пера 13. Как видно на фиг. 8, стенки корытца и спинки 16, 18 деформируются больше, чем внутренние стенки 43, 45, 47, учитывая их более высокие температуры во время работы. Наличие сквозных внутренних полостей, таких как полости 35, 38, и в некоторой мере второй полости 39 питания, которая отвечает также определению сквозной внутренней полости в рамках настоящего изобретения, позволяет компенсировать это относительное расширение и минимизировать напряжения внутри пера 13, что можно констатировать из кривизны, принимаемой сквозными стенками.Due to this cooling and the arrangement of through walls and inner walls, the thermomechanical stresses inside the pen 13 during operation are significantly reduced. Indeed, in FIG. 8 also shows schematically the deformations to which the feather structure 13 is subjected. As can be seen in FIG. 8, the walls of the trough and back 16, 18 deform more than the inner walls 43, 45, 47, given their higher temperatures during operation. The presence of through internal cavities, such as cavities 35, 38, and to some extent the second supply cavity 39, which also meets the definition of a through internal cavity in the framework of the present invention, allows you to compensate for this relative expansion and minimize stresses inside the pen 13, which can be ascertained from the curvature received through the walls.

Кроме того, присутствие и относительно слабая деформация внутренних стенок 43, 45, 47 позволяют надлежащим образом поддерживать расположенные поперечно стенки 64, 66 дна. Действительно, при всех прочих равных условиях, внутренние стенки 43, 45, 47, находясь при более низкой температуре, чем стенки корытца и спинки 16, 18, имеют лучшие механические характеристики, являются более жесткими и лучше выдерживают напряжения, возникающие под действием центробежной силы, связанной с вращением турбины. Это восприятие усилий внутренними стенками 43, 45, 47 разгружает также стенки корытца и спинки 16, 18, вследствие чего срок их службы увеличивается.In addition, the presence and relatively low deformation of the inner walls 43, 45, 47 allow the transverse bottom walls 64, 66 to be properly supported. Indeed, all other things being equal, the inner walls 43, 45, 47, being at a lower temperature than the walls of the trough and back 16, 18, have better mechanical characteristics, are more rigid and better withstand stresses arising from the action of centrifugal force, associated with the rotation of the turbine. This absorption of forces by the inner walls 43, 45, 47 also unloads the walls of the trough and back 16, 18, as a result of which their service life is increased.

Фиг. 9 является по существу идентичной с фиг. 3, если не считать того, что рассматриваемое сечение пера 13 (плоскость IX-IX на фиг. 1) выбрано таким образом, чтобы показать присутствие отверстий, обеспечивающих циркуляцию воздуха внутри пера 13 и наружу пера 13.Fig. 9 is essentially identical to FIG. 3, except that the considered section of the pen 13 (plane IX-IX in Fig. 1) is chosen in such a way as to show the presence of holes that ensure the circulation of air inside the pen 13 and out of the pen 13.

Отверстие 62, предпочтительно множество отверстий выполнены в сквозной стенке 51 между первой полостью 32 питания и верхней по потоку полостью 31. Как было указано выше, отверстие 62 опосредованно обеспечивает питание верхней по потоку полости 31 охлаждающим воздухом.An opening 62, preferably a plurality of openings, is formed in the through wall 51 between the first supply cavity 32 and the upstream cavity 31. As noted above, the opening 62 indirectly supplies the upstream cavity 31 with cooling air.

Отверстие 69, предпочтительно множество отверстий выполнены в сквозной стенке 63 между второй полостью 39 питания и нижней по потоку полостью 40. Как было указано выше, отверстие 69 опосредованно обеспечивает питание нижней по потоку полости 40 охлаждающим воздухом.An opening 69, preferably a plurality of openings, is formed in the through wall 63 between the second supply cavity 39 and the downstream cavity 40. As noted above, the opening 69 indirectly supplies the downstream cavity 40 with cooling air.

Кроме того, в стенке 16 корытца выполнены выходные отверстия, такие как отверстия 31с, 35с, 38с, 40с, сообщающиеся соответственно с верхней по потоку полостью 31, сквозными внутренними полостями 35, 38 и нижней по потоку полостью 40. Выходные отверстия 31с, 35с, 38с, 40с могут быть выполнены таким образом, чтобы создавать защитную пленку текучей среды на наружной поверхности пера 13 на выходе указанных отверстий. Для этого отверстия 31с, 35с, 38с, 40с могут быть ориентированы в сторону задней кромки 22. В данном случае указанные отверстия создают соответственно защитные пленки 32’, 33’, 36’ и 40’, защищающие соответственно полости 32, 33, 36, 40.In addition, in the wall 16 of the trough there are outlets, such as holes 31c, 35c, 38c, 40c, communicating respectively with the upstream cavity 31, the through internal cavities 35, 38 and the downstream cavity 40. The outlet holes 31c, 35c, 38c, 40c may be configured to create a protective film of fluid on the outer surface of the pen 13 at the outlet of said holes. For this, the openings 31c, 35c, 38c, 40c can be oriented towards the trailing edge 22. In this case, these openings create protective films 32', 33', 36' and 40', respectively, protecting the cavities 32, 33, 36, 40, respectively. .

Точно также, в стенке 18 спинки, в частности, на уровне передней кромки, могут быть выполнены выходные отверстия 31d. В данном случае выходные отверстия 31d соединяют верхнюю по потоку полость 31 с наружным пространством пера 13 и обеспечивают создание защитной пленки 37’ текучей среды, предохраняющей полость 37 спинки.Likewise, exit openings 31d can be provided in the back wall 18, in particular at the level of the leading edge. In this case, outlets 31d connect the upstream cavity 31 to the outer space of the feather 13 and provide a protective fluid film 37' protecting the back cavity 37.

Как видно на фиг. 9, полости и выходные отверстия выполнены так, чтобы контур защищал сам себя. Например, воздух, заходящий через полость 36 корытца, проходит в полость 37 спинки, затем в сквозную внутреннюю полость 38, после чего удаляется через выходное отверстие 38с, где он участвует в создании защитной пленки 36’ текучей среды, которая защищает полость 36 корытца. Для этого, предпочтительно воздух в целом должен циркулировать в полостях противотоком, то есть от задней кромки к передней кромке. Именно это происходит в данном примере, поскольку полость выхода воздуха, то есть сквозная внутренняя полость 38, находится выше по потоку, чем полость входа воздуха, то есть полость 36 корытца. Это же относится и к контуру охлаждения передней кромки и к внутреннему контуру охлаждения, образованному полостями 33-35.As seen in FIG. 9, the cavities and outlets are designed to protect the loop itself. For example, air entering through the cavity 36 of the trough passes into the cavity 37 of the back, then into the through internal cavity 38, after which it is removed through the outlet 38c, where it participates in the creation of a protective film 36' of the fluid that protects the cavity 36 of the trough. To do this, preferably the air as a whole should circulate in the cavities in a countercurrent manner, ie from the trailing edge to the leading edge. This is exactly what happens in this example, since the air outlet cavity, ie the through inner cavity 38, is upstream than the air inlet cavity, ie the trough cavity 36 . The same applies to the leading edge cooling circuit and to the internal cooling circuit formed by cavities 33-35.

Лопатка 10 может быть изготовлена при помощи известного способа литья по выплавляемым моделям. Для этого предварительно изготавливают литейные стержни, при этом во время выполнения пресс-формы указанные стержни занимают пространство, которое должно быть оставлено для полостей.The blade 10 can be manufactured using a known investment casting process. To this end, casting cores are prefabricated, during the execution of the mold, said cores occupy the space that must be left for cavities.

Стержни, соответствующие полостям 33-35 и 36-38 могут быть изготовлены любым соответствующим способом, например, посредством формования с возможным использованием вставок в пресс-форме или посредством аддитивного изготовления.The rods corresponding to the cavities 33-35 and 36-38 may be manufactured in any suitable manner, such as by molding, possibly using mold inserts, or by additive manufacturing.

Удержание стержней во время изготовления пресс-формы осуществляют при помощи способа, известного специалисту в данной области. Стержни, соответствующие полостям 33-35 и 36-38 могут поддерживаться двумя опорами, расположенными в хвостовике 12. Чтобы предотвратить использование слишком большого числа опор и упростить конструкцию хвостовика 12, можно предусмотреть только один хвостовик на стержень, при этом удержание дополняют при помощи смещенной приставки. Предпочтительно эта приставка выполнена с возможностью образовать в готовой лопатке отверстие, которое можно затем закрыть при помощи запаиваемого шарика.The retention of the rods during the manufacture of the mold is carried out using a method known to the person skilled in the art. The rods corresponding to the cavities 33-35 and 36-38 can be supported by two supports located in the shank 12. To prevent the use of too many supports and to simplify the design of the shank 12, only one shank per rod can be provided, while the retention is supplemented by an offset attachment . Preferably, this attachment is configured to form an opening in the finished blade, which can then be closed with a sealable ball.

После разливки металла и разрушения стержней можно произвести операции удаления пыли из полостей. Для этого в теле пера можно предусмотреть отверстие для удаления пыли, например, в концевой части лопатки. В случае необходимости, для удаления пыли из сквозных полостей 35, 38, соответственно перекрытых стенками 64, 66 дна, форму полости 42 охлаждения ванночки и/или прохода 68 можно предусмотреть для обеспечения пропускания штыря, неподвижно соединенного со стержнем, и выполнить отверстие удаления пыли непосредственно в процессе литья, и/или для обеспечения осуществления указанного отверстия посредством механической обработки после отливки пера. В случае необходимости, отверстие удаления пыли может также позволять удалять осколки во время работы.After pouring the metal and destroying the rods, operations can be performed to remove dust from the cavities. To this end, an opening for removing dust can be provided in the body of the pen, for example, in the end part of the blade. If necessary, to remove dust from the through cavities 35, 38, respectively covered by the walls 64, 66 of the bottom, the shape of the cooling cavity 42 of the bath and / or passage 68 can be provided to ensure the passage of a pin fixedly connected to the rod, and to make the dust removal hole directly during the casting process, and/or to ensure the implementation of the said hole by machining after casting the pen. If necessary, the dust removal hole can also allow debris to be removed during operation.

На фиг. 10-12 показана лопатка для турбины в других вариантах осуществления. На этих фигурах элементы, соответствующие или идентичные элементам из первого варианта осуществления, имеют такие же цифровые обозначения, отличающиеся на сотни, и их повторное описание опускается.In FIG. 10-12 show a turbine blade in other embodiments. In these figures, elements corresponding or identical to those of the first embodiment have the same numerals differing by hundreds, and their repeated description is omitted.

На фиг. 10-12 представлены схематичные виды, аналогичные виду на фиг. 7, и соответствующие тем же условиям, которые были описаны выше.In FIG. 10-12 are schematic views similar to those of FIG. 7 and corresponding to the same conditions as described above.

Согласно второму варианту осуществления, представленному на фиг. 10, в пере 113 полость 137 используют в качестве вспомогательной полости спинки. Полость 141 используют в качестве полости спинки, последовательно соединенной по текучей среде между полостью 136 корытца и сквозной внутренней полостью 138. Стенка 66 дна, описанная со ссылками на фиг. 5, может быть продолжена для перекрывания полости 136 корытца и полости 141 спинки, учитывая, что в этом варианте осуществления нет необходимости в выполнении прохода, аналогичного проходу 68, описанному со ссылками на фиг. 6.According to the second embodiment shown in FIG. 10, in the feather 113, the cavity 137 is used as an auxiliary back cavity. The cavity 141 is used as a back cavity fluidly connected in series between the tub cavity 136 and the through internal cavity 138. The bottom wall 66 described with reference to FIG. 5 may be continued to cover the trough cavity 136 and the back cavity 141, given that in this embodiment there is no need to make a passage similar to the passage 68 described with reference to FIG. 6.

Таким образом, в этом варианте осуществления перо содержит первый внутренний контур охлаждения, содержащий полость 133 корытца, полость 134 спинки и сквозную внутреннюю полость 135, и второй внутренний контур охлаждения, содержащий полость 136 корытца, полость 141 спинки и сквозную внутреннюю полость 138. В рамках настоящей заявки первый и второй внутренние контуры охлаждения этого варианта осуществления являются идентичными. Кроме того, полости 131, 132, 139, 140 контуров охлаждения передней кромки и задней кромки остаются без изменения.Thus, in this embodiment, the pen comprises a first internal cooling circuit comprising a trough cavity 133, a back cavity 134, and a through internal cavity 135, and a second internal cooling circuit comprising a trough cavity 136, a back cavity 141, and a through internal cavity 138. of the present application, the first and second internal cooling circuits of this embodiment are identical. In addition, the cavities 131, 132, 139, 140 of the leading edge and trailing edge cooling circuits remain unchanged.

Этот вариант осуществления позволяет выполнить полость охлаждения ванночки большего размера, чем описанная выше полость 42 охлаждения, и обеспечивает аналогичное изготовление стержней внутренних контуров охлаждения.This embodiment allows the cooling cavity of the bath to be larger than the cooling cavity 42 described above, and allows for similar manufacture of the cores of the internal cooling circuits.

В пере 213 согласно третьему варианту осуществления, представленному на фиг. 11, первый внутренний контур охлаждения, образованный полостями 236-238, является идентичным с первым внутренним контуром охлаждения согласно первому варианту осуществления (полости 36-38). При этом полость 234 используют в качестве вспомогательной полости спинки. Полость 241 используют в качестве полости спинки, последовательно соединенной по текучей среде между полостью 233 корытца и сквозной внутренней полостью 235. Следовательно, чтобы оставить между полостью 233 корытца и полостью 241 спинки проход, который не проходит через сквозную внутреннюю полость 235 (проход, аналогичный проходу 68, описанному со ссылками на фиг. 6), необходимо, по сравнению с первым вариантом осуществления, изменить стенку 64 дна, описанную со ссылками на фиг. 5, чтобы продолжить полость 233 корытца и вспомогательную полость 234 спинки через указанную стенку дна.In the pen 213 according to the third embodiment shown in FIG. 11, the first internal refrigeration circuit formed by cavities 236-238 is identical to the first internal refrigeration circuit according to the first embodiment (cavities 36-38). In this case, the cavity 234 is used as an auxiliary back cavity. The cavity 241 is used as a back cavity fluidly connected in series between the tub cavity 233 and the through inner cavity 235. Therefore, in order to leave between the tub cavity 233 and the back cavity 241 a passage that does not pass through the through internal cavity 235 (a passage similar to the passage 68 described with reference to Fig. 6), it is necessary, in comparison with the first embodiment, to change the bottom wall 64 described with reference to FIG. 5 to extend the trough cavity 233 and back support cavity 234 through said bottom wall.

Таким образом, в этом варианте осуществления перо содержит первый внутренний контур охлаждения, содержащий полость 233 корытца, полость 241 спинки и сквозную внутреннюю полость 235, и второй внутренний контур охлаждения, содержащий полость 236 корытца, полость 237 спинки и сквозную внутреннюю полость 238. В рамках настоящей заявки первый и второй внутренние контуры охлаждения этого варианта осуществления являются идентичными. Кроме того, первая внутренняя стенка 245 первого внутреннего контура охлаждения совпадает с второй внутренней стенкой второго внутреннего контура охлаждения.Thus, in this embodiment, the pen comprises a first internal cooling circuit comprising a trough cavity 233, a back cavity 241, and a through internal cavity 235, and a second internal cooling circuit comprising a trough cavity 236, a back cavity 237, and a through internal cavity 238. of the present application, the first and second internal cooling circuits of this embodiment are identical. In addition, the first inner wall 245 of the first inner refrigeration circuit coincides with the second inner wall of the second inner refrigeration circuit.

Этот вариант осуществления позволяет совместить вход воздуха вспомогательной полости 234 спинки со входом воздуха второй полости 239 питания, что упрощает конструкцию хвостовика лопатки и облегчает его изготовление.This embodiment allows the air inlet of the back support cavity 234 to be aligned with the air inlet of the second supply cavity 239, which simplifies the design of the blade root and facilitates its manufacture.

Перо 313 согласно четвертому варианту осуществления, представленному на фиг. 12, аналогично перу 213 согласно третьему варианту осуществления, если не считать того, что оно содержит только первый внутренний контур охлаждения, образованный в данном случае полостями 336, 337 и 338. Этот вариант осуществления предпочтительно можно применять для перьев меньшего размера, чем описанные выше. Чтобы уменьшить размер пера 313, можно объединить верхнюю по потоку полость 331 с первой полостью 332 питания и/или нижнюю по потоку полость 340 со второй полостью 339 питания. В то время как предыдущие варианты осуществления имели внутренние и сквозные стенки, выполненные с возможностью образовать структуру в виде тройного Н, внутренние и сквозные стенки лопатки 313 согласно четвертому варианту осуществления образуют структуру в виде двойного Н. Эффекты, достигаемые при помощи такой структуры и описанные в связи с другими вариантами осуществления, можно совмещать друг с другом с учетом возможных изменений.Pen 313 according to the fourth embodiment shown in FIG. 12, similar to feather 213 according to the third embodiment, except that it contains only the first internal cooling circuit, formed in this case by cavities 336, 337 and 338. This embodiment can preferably be applied to feathers smaller than those described above. To reduce the size of pen 313, it is possible to combine the upstream cavity 331 with the first supply cavity 332 and/or the downstream cavity 340 with the second supply cavity 339. While the previous embodiments had inner and through walls configured to form a triple H structure, the inner and through walls of the blade 313 according to the fourth embodiment form a double H structure. The effects achieved by such a structure and described in links with other embodiments, can be combined with each other subject to possible changes.

Лопатка 10 согласно любому из описанных вариантов осуществления может быть рабочей лопаткой турбины газотурбинного двигателя 100, схематично показанного на фиг. 13.The blade 10 according to any of the described embodiments may be a turbine blade of the gas turbine engine 100 schematically shown in FIG. thirteen.

Хотя данное изобретение было описано со ссылками на конкретные примеры осуществления, в эти примеры можно вносить изменения, не выходя за пределы общего объема изобретения, определенного в формуле изобретения. Например, хотя прохождение текучей среды в полостях было описано в определенном направлении, соответствующем предпочтительному варианту осуществления, специалист в данной области может изменить радиальное положение проходов между полостями и/или по-другому расположить вход воздуха хвостовика лопатки, чтобы получить направление циркуляции охлаждающей текучей среды, отличное от направления, описанного в данном описании.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, these examples can be modified without departing from the general scope of the invention as defined in the claims. For example, although the passage of fluid in the cavities has been described in a specific direction corresponding to the preferred embodiment, one skilled in the art can change the radial position of the passages between the cavities and/or otherwise position the air inlet of the blade root to obtain the direction of circulation of the cooling fluid, different from the direction described in this description.

Кроме того, хотя полости были представлены гладкими и пустыми, можно предусмотреть в них препятствия для потока, чтобы увеличить теплообмен.In addition, although the cavities have been shown to be smooth and empty, flow obstructions can be provided in them to increase heat transfer.

В целом, отдельные признаки различных показанных на фигурах/описанных вариантов осуществления можно комбинировать в дополнительных вариантах осуществления, Следовательно, описание и чертежи следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие.In general, the individual features of the various embodiments shown/described can be combined in additional embodiments. Therefore, the description and drawings are to be considered illustrative and not restrictive.

Claims

1. A blade (10) for a turbine, containing a blade root (12) defining a radially inner end of the blade, and a feather (13, 113, 213) extending radially outward from the blade root (12) and having a wall (16) of the trough and a wall (18) of the back, connected to the wall (16) of the trough on the leading edge (20) and on the trailing edge (22) of the feather, while the feather (13, 113, 213) contains at least the first internal cooling circuit, including at least one cavity (33, 36) of the trough, passing radially along the wall (16) of the trough and along the first inner wall (47, 45) located between the wall (16) of the trough and the wall (18) of the back, at least one cavity ( 34, 37) of the back, passing radially along the wall (18) of the back and along the second inner wall (47, 43) located between the wall (16) of the trough and the wall (18) of the back, characterized in that the first cooling circuit additionally contains at least at least one through internal cavity (35, 38) formed between two squaws wide walls (59, 57, 55, 53), each of which passes between the wall (16) of the trough and the wall (18) of the back, while the through internal cavity (35, 38) passes radially along the wall (16) of the trough and the wall ( 18) of the back, while the cavity (33, 36) of the trough, the cavity (34, 37) of the back and the through inner cavity (35, 38) are connected in series in a fluid medium, while the cavity (36, 233, 236) of the trough and the cavity ( 37, 241, 237) the backs are made on both sides of the through internal cavity (38, 235, 238), and the passage (68) connects the cavity (36, 233, 236) of the trough with the cavity (37, 241, 237) in a fluid medium back without passing through the through internal cavity (38, 235, 238).

2. A paddle according to claim 1, wherein the trough cavity (33, 36), the back cavity (34, 37) and the through inner cavity (35, 38) are fluidly connected in series in this order.

3. The blade according to claim 1 or 2, in which the first inner wall (45) is connected to the first of these through walls (55, 57), and the second inner wall (43, 47) is connected to the second (53, 59) of the specified through walls.

4. The blade according to any one of paragraphs. 1-3, containing a third through wall (53, 55, 57, 59, 61) connected to the first inner wall (45) or to the second inner wall (43, 47), while the inner cooling circuit contains a second through cavity (38 , 35, 39), passing radially along the trough wall, the back wall and the third through wall (53, 55, 57, 59, 61).

5. The blade according to any one of paragraphs. 1-4, in which the cavity (36, 233, 236) of the trough is made from the side of the rear edge (22), and the cavity (37, 241, 237) of the back is from the side of the leading edge (20) with respect to the through internal cavity (38 , 235, 238).

6. The blade according to any one of paragraphs. 1-5, in which the first inner wall (47, 45) and the second inner wall (47, 43) are each limited by two through walls (61, 59, 57, 55, 53, 51), with each through wall ( 61, 59, 57, 55, 53, 51) passes between the wall (16) of the trough and the wall (18) of the back.

7. The blade according to any one of paragraphs. 1-6, in which the wall (16) of the trough has at least one opening (35c, 38c) connecting the through inner cavity (35, 38) with the outer space of the feather (13).

8. The blade according to any one of paragraphs. 1-7, in which the feather (13) contains a second internal cooling circuit (236, 237, 238) identical to the first internal cooling circuit (233, 241, 235), in particular, in which the first internal wall (245) of the first internal circuit cooling line coincides with the second inner wall of the second inner cooling circuit.

9. The blade according to any one of paragraphs. 1-8, containing a bath at its radially outer end (14) and in which the first internal cooling circuit contains an auxiliary cavity (41, 137, 234) of the back, passing radially along the wall (18) of the back and made with the possibility of supplying the cavity (42) bath cooling.

10. Gas turbine engine (100), containing a blade according to any one of paragraphs. 1-9.