RU41492U1

RU41492U1 - COOLED WORKING BLADE FOR GAS TURBINE ENGINE

Info

Publication number: RU41492U1
Application number: RU2004119787/22U
Authority: RU
Inventors: Б.П. Бервинов; В.С. Кинзбурский
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2004-10-27

Abstract

Полезная модель относится к газотурбостроению, в частности, к охлаждаемым лопаткам газотурбинных двигателей и может быть использована в авиадвигателестроении. В охлаждаемой рабочей лопатке газотурбинного двигателя, содержащей перо с каналом для охлаждения входной кромки, образованным в полости пера внутренней поверхностью входной кромки и перегородкой, расположенной в полости пера по его высоте, в которой выполнены каналы, сообщающие канал для охлаждения входной кромки с полостью пера, при этом в пере выполнены каналы, с возможностью сообщения канала для охлаждения входной кромки с межлопаточным каналом со стороны спинки, согласно полезной модели, перегородка расположена от входной кромки на расстоянии, составляющем 0,08-0,14 от хорды профиля пера, оси каналов в пере наклонены к базовой плоскости лопатки под углом 15-45°, а каналы, выполненные в перегородке, и каналы, выполненные в пере, соединены с каналом для охлаждения входной кромки таким образом, что одна из образующих каждого из каналов, является касательной ,к одной из образующих канала для охлаждения входной кромки. Полезная модель позволяет повыситьнадежность и долговечность лопатки путем оптимизации охлаждения ее входной кромки.The utility model relates to gas turbine construction, in particular, to cooled blades of gas turbine engines and can be used in aircraft engine building. In a cooled working blade of a gas turbine engine containing a pen with a channel for cooling the inlet edge formed in the pen cavity by the inner surface of the inlet edge and a partition located in the pen cavity along its height, in which channels are made communicating the channel for cooling the inlet edge with the pen cavity, at the same time, channels are made in the pen, with the possibility of communicating the channel for cooling the input edge with the interscapular channel from the back side, according to the utility model, the partition is located from the input edge n the distance of 0.08-0.14 from the chord of the pen profile, the axis of the channels in the pen are inclined to the base plane of the blade at an angle of 15-45 °, and the channels made in the septum and the channels made in the pen are connected to the channel for cooling the input edge so that one of the generators of each channel is tangent to one of the generatrices of the channel for cooling the input edge. The utility model allows to increase the reliability and durability of the blade by optimizing the cooling of its input edge.

Description

Полезная модель относится к газотурбостроению, в частности, к охлаждаемым лопаткам газотурбинных двигателей и может быть использована в авиадвигателестроении.The utility model relates to gas turbine construction, in particular, to cooled blades of gas turbine engines and can be used in aircraft engine building.

Известна охлаждаемая рабочая лопатка газотурбинного двигателя, содержащая перо с центральной полостью и радиальным каналом, расположенным в зоне входной кромки и образованным внутренней поверхностью входной кромки и перегородкой, расположенной по высоте пера, при этом в перегородке выполнены входные каналы, тангенциальные относительно радиального канала, направленные вдоль внутренней поверхности вогнутой части (корыта) пера и сообщающие радиальный канал с центральной полостью, а в пере выполнены выходные каналы, тангенциальные относительно радиального канала и сообщающие радиальный канал с внешней поверхностью выпуклой части (спинкой)пера (см. патент РФ №2117768, Кл. F 01 D 5/18, опубл. 20.08.1998).Known cooled working blade of a gas turbine engine containing a pen with a Central cavity and a radial channel located in the area of the inlet edge and formed by the inner surface of the inlet edge and a partition located along the height of the pen, while in the partition there are made inlet channels tangential to the radial channel directed along the inner surface of the concave part (trough) of the pen and communicating the radial channel with the central cavity, and the output channels tangential to regarding the radial channel and communicating the radial channel with the outer surface of the convex part (back) of the pen (see RF patent No. 2117768, CL. F 01 D 5/18, publ. 08/20/1998).

Несмотря на реализацию процесса охлаждения такой лопатке, охлаждение входной кромки пера организовано не оптимально, что приводит к снижению надежности лопатки.Despite the implementation of the cooling process for such a blade, the cooling of the input edge of the pen is not optimally organized, which leads to a decrease in the reliability of the blade.

Технический результат полезной модели - повышение надежности и долговечности лопатки путем оптимизации охлаждения ее входной кромки.The technical result of the utility model is to increase the reliability and durability of the blade by optimizing the cooling of its input edge.

Указанный технический результат достигается тем, что охлаждаемая рабочая лопатка газотурбинного двигателя, содержит перо с центральной полостью и каналом для охлаждения входной кромки и, образованную между ними перегородку, расположенную по высоте пера, причем в перегородке выполнены каналы, сообщающие канал для охлаждения входной кромки с полостью пера, и каналы в пере, которые выполнены с The specified technical result is achieved by the fact that the cooled working blade of a gas turbine engine contains a feather with a central cavity and a channel for cooling the inlet edge and a partition formed between them located at the height of the feather, and channels are made in the partition that communicate with the cavity for cooling the inlet edge pen, and channels in the pen that are made with

возможностью сообщения канала для охлаждения входной кромки с межлопаточным каналом со стороны спинки, согласно полезной модели, перегородка расположена от входной кромки на расстоянии, составляющем 1=(0,08-0,14)L, где L - длина хорды профиля пера в данном сечении, оси каналов в пере наклонены к базовой плоскости лопатки под углом α=15-45°, а каналы, выполненные в перегородке, и каналы, выполненные в пере, соединены с каналом для охлаждения входной кромки таким образом, что одна из образующих каждого из каналов, выполненных в перегородке и в пере, является касательной к одной из образующих канала для охлаждения входной кромки.the possibility of communicating the channel for cooling the input edge with the interscapular channel from the back side, according to the utility model, the partition is located from the input edge at a distance of 1 = (0.08-0.14) L, where L is the length of the chord of the pen profile in this section , the axes of the channels in the pen are inclined to the base plane of the blade at an angle α = 15-45 °, and the channels made in the partition and the channels made in the pen are connected to the channel for cooling the input edge so that one of the generators of each channel made in the partition and in the pen, yavl is tangent to one of the channel generators for cooling the input edge.

Расположение перегородки от наружной поверхности входной кромки в каждом конкретном сечении на расстоянии составляющем 0,08-0,14 от хорды профиля пера в данном сечении, обусловлено следующим. При расположении перегородки на расстоянии от наружной поверхности входной кромки, составляющем менее 0,08 от хорды профиля пера в данном сечении, не будет достигнуто эффективное охлаждение, так как канал для охлаждения входной кромки будет настолько мал, что в нем невозможно организовать интенсивное вихревое течение, которое интенсифицирует охлаждающую способность воздуха, а это в свою очередь приведет к перегреву лопатки и, следовательно, к снижению её надежности.The location of the septum from the outer surface of the input edge in each particular section at a distance of 0.08-0.14 from the chord of the pen profile in this section is due to the following. If the partition is located at a distance from the outer surface of the inlet edge of less than 0.08 from the chord of the pen profile in this section, effective cooling will not be achieved, since the channel for cooling the inlet edge will be so small that it is impossible to organize an intense vortex flow in it, which intensifies the cooling ability of air, and this in turn will lead to overheating of the blade and, therefore, to reduce its reliability.

При расположении перегородки на расстоянии от наружной поверхности входной кромки, составляющем более 0,14 от хорды профиля пера в данном сечении, также не будет достигнута необходимая эффективность охлаждения, так как в канале для охлаждения входной кромки при определенном расходе скорость течения воздуха недостаточна для организации интенсивного вихревого течения, что также ухудшит охлаждение лопатки.If the partition is located at a distance from the outer surface of the input edge that is more than 0.14 from the chord of the pen profile in this section, the required cooling efficiency will also not be achieved, since in the channel for cooling the input edge at a certain flow rate, the air flow rate is insufficient to organize intensive vortex flow, which will also impair cooling of the scapula.

Наклонять оси каналов, выполненных в пере, к базовой плоскости лопатки под углом α<15° и под углом α>45° нецелесообразно с точки Tilting the axis of the channels made in the feather to the base plane of the blade at an angle α <15 ° and at an angle α> 45 ° is impractical from the point

зрения ухудшения структуры пленочного охлаждения спинки: при угле α<15° не будет сплошной (равномерной) воздушной пленки на спинке, при угле α>45° будет осуществляться отрыв потока от спинки.view of the deterioration of the structure of film cooling of the back: at an angle α <15 ° there will be no continuous (uniform) air film on the back, at an angle α> 45 °, the flow will be separated from the back.

На фиг.1 изображен продольный разрез охлаждаемой рабочей лопатки газотурбинного двигателя;Figure 1 shows a longitudinal section of a cooled working blades of a gas turbine engine;

на фиг.2 - сечение А-А фиг.1;figure 2 is a section aa of figure 1;

на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.2 (повернуто)figure 3 - section BB figure 2 (rotated)

Охлаждаемая рабочая лопатка газотурбинного двигателя содержит перо 1, хвостовик 2, перегородку 3 с каналами 4, каналы 5, выполненные в пере 1, канал 6 для охлаждения входной кромки 7, выходную кромку 8, спинку 9, корыто 10, центральную полость 11, выполненную в пере 1.The cooled working blade of a gas turbine engine contains a feather 1, a shank 2, a partition 3 with channels 4, channels 5 made in feather 1, a channel 6 for cooling the inlet edge 7, the outlet edge 8, the back 9, the trough 10, the central cavity 11 made in pen 1.

При работе охлаждающий воздух через хвостовик 2 поступает в полость пера, где разделяется на два потока, один из которых поступает к выходной кромке 8, а другой поток поступает через каналы 4, выполненные в перегородке 3, в канал 6 для охлаждения входной кромки 7, внутри канала 6, благодаря тому, что воздух поступает в него по касательной к его поверхности, образуется интенсивное вихревое течение, обеспечивающее интенсивный отвод тепла, от горячей входной кромки 7 к охлаждающему воздуху. Далее воздух из канала 6 поступает в каналы 5, откуда выдувается на спинку 9 пера 1, создавая на ней пленочное охлаждение. Весь расход воздуха, проходящий через каналы 4 в перегородке поступает в канал 6 для охлаждения входной кромки и весь он отводится из канала 6 по каналам 5 на спинку 9 пера 1.During operation, cooling air through the shank 2 enters the pen cavity, where it is divided into two streams, one of which enters the outlet edge 8, and the other stream enters through the channels 4 made in the partition 3 into the channel 6 for cooling the inlet edge 7, inside channel 6, due to the fact that air enters it tangentially to its surface, an intense vortex flow is formed, providing intensive heat removal from the hot inlet edge 7 to the cooling air. Further, air from the channel 6 enters the channels 5, from where it is blown onto the back 9 of the pen 1, creating film cooling on it. The entire air flow passing through the channels 4 in the partition enters the channel 6 for cooling the inlet edge and all of it is discharged from the channel 6 through the channels 5 to the back 9 of the pen 1.

Принятые обозначения: Н - высота пера, L - хорда пера. Угол α - угол наклона осей каналов в пере к базовой плоскости лопатки - равен 30°, - расстояние, на котором перегородка 3 расположена от наружной поверхности входной кромки 8, - составляет в разных сечениях профиля пера 0,08-0,14 от хорды L профиля пера в заданном сечении, так, например, в среднем сечении при длине хорды 32 мм, расстояние - 3,84 мм, т.е. расстояние составляет 0,12 хорды профиля пера.Accepted notation: H - pen height, L - chord of the pen. The angle α is the angle of inclination of the axes of the channels in the feather to the base plane of the blade is equal to 30 ° - the distance at which the partition 3 is located from the outer surface of the input edge 8, is in different sections of the pen profile 0.08-0.14 from the chord L of the pen profile in a given section, for example, in the middle section with a chord length of 32 mm , distance - 3.84 mm, i.e. distance is 0.12 chords of the pen profile.

Приведенные в заявке термины - «Н - высота пера, L - хорда пера, базовая плоскость лопатки» понимаются в соответствии со стандартом «Лопатки авиационных осевых компрессоров и турбин. Термины и определения. ГОСТ 23537-79». (Государственный комитет СССР по стандартам, Москва, 1979).The terms given in the application - “H — pen height, L — chord of the pen, base plane of the blade” are understood in accordance with the standard “Blades of aircraft axial compressors and turbines. Terms and Definitions. GOST 23537-79. " (USSR State Committee for Standards, Moscow, 1979).

Claims

A cooled working blade of a gas turbine engine containing a feather with a partition formed by a central cavity and a channel for cooling the inlet edge, the partition being located along the height of the pen and channels made therein, communicating the channel for cooling the inlet edge with the central pen cavity, and in the channels are made with the possibility of communicating a channel for cooling the input edge with the interscapular channel on the back side, characterized in that the partition is located from the input edge at a distance of 1 = ( 0.08-0.14) L, where L is the chord of the pen profile in a given section, the axis of the channels in the pen are inclined to the base plane of the blade at an angle of 15-45 °, and the channels made in the septum and the channels made in the pen, connected to the channel for cooling the input edge in such a way that one of the generators of each channel in the pen and in the partition is tangent to one of the generators of the channel for cooling the input edge.