UA80669C2 - Gas turbine blade with improved cooling circuits - Google Patents
Gas turbine blade with improved cooling circuits Download PDFInfo
- Publication number
- UA80669C2 UA80669C2 UA2002086998A UA2002086998A UA80669C2 UA 80669 C2 UA80669 C2 UA 80669C2 UA 2002086998 A UA2002086998 A UA 2002086998A UA 2002086998 A UA2002086998 A UA 2002086998A UA 80669 C2 UA80669 C2 UA 80669C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- cavity
- pen
- cooling circuit
- blade
- concave
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims description 21
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 10
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241001247437 Cerbera odollam Species 0.000 description 1
- 208000027697 autoimmune lymphoproliferative syndrome due to CTLA4 haploinsuffiency Diseases 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
- F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/34—Feeding into different combustion zones
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
- F23M2900/05004—Special materials for walls or lining
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00004—Preventing formation of deposits on surfaces of gas turbine components, e.g. coke deposits
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Даний винахід належить до удосконалення лопаток газової турбіни для авіаційного двигуна. Більш конкретно, 2 винахід стосується контуру охолодження таких лопаток.This invention relates to the improvement of gas turbine blades for an aircraft engine. More specifically, the 2nd invention relates to the cooling circuit of such blades.
Відомо, що лопатки газової турбіни авіаційного двигуна, що обертаються, особливо лопатки турбіни високого тиску, піддаються під час роботи турбіни дії дуже великих температур газів згоряння. Ці температури досягають значень, які суттєво перевищують температури, що здатні витримувати без пошкоджень різні деталі, що входять в контакт з цими газами. Ця обставина обмежує строк роботи подібних деталей. 70 З іншого боку, відомо, що підвищення температури газів в турбіні високого тиску підвищує ефективність двигуна і, отже, відношення тяги двигуна до ваги літака, який приводять до руху цим двигуном. У зв'язку з цим роблять спроби створити турбінні лопатки, здатні витримувати все більш високі температури.It is known that rotating aircraft engine gas turbine blades, especially high pressure turbine blades, are exposed to very high combustion gas temperatures during turbine operation. These temperatures reach values that significantly exceed the temperatures that can withstand without damage various parts that come into contact with these gases. This fact limits the service life of such parts. 70 On the other hand, it is known that increasing the temperature of the gases in the high-pressure turbine increases the efficiency of the engine and, therefore, the ratio of engine thrust to the weight of the aircraft, which is driven by this engine. In this regard, attempts are being made to create turbine blades capable of withstanding increasingly high temperatures.
Відомий підхід до рішення цієї проблеми шляхом обладнання лопаток контурами охолодження, призначеними для зниження температури лопаток. При використанні таких контурів охолодне повітря, як 19 правило, подається усередину пера лопатки через її кореневу частину (хвостовик), проходить через лопатки за траєкторією, яку визначають порожнини сформовані усередині пера, і виходить через випускні (перфораційні) отвори в поверхні пера.A known approach to solving this problem is by equipping the blades with cooling circuits designed to reduce the temperature of the blades. When using such contours, cooling air, as a rule, is supplied to the inside of the feather blade through its root part (tail), passes through the blades along the path determined by the cavities formed inside the feather, and exits through the outlet (perforation) holes in the surface of the feather.
Як приклад може бути указаний відомий метод, який полягає у виконанні лопатки з центральною порожниною, в яку через кореневу частину подається охолодне повітря для того, щоб здійснити "ударну дію" (тобто, створити швидкісний напір) на вхідну крайку лопатки. Проте, оскільки указана порожнина віддалена від гарячих газів тільки стінкою лопатки, повітря, яке проходить через указану порожнину, нагрівається з наближенням до вихідної кромки.As an example, a known method can be indicated, which consists in making a blade with a central cavity, into which cooling air is supplied through the root part in order to perform a "shock action" (that is, to create a high-speed thrust) on the leading edge of the blade. However, since the specified cavity is separated from the hot gases only by the wall of the blade, the air passing through the specified cavity heats up as it approaches the outlet edge.
У Іпатенті США Мо5720431) описана лопатка, обладнана центральною порожниною, навколо якої є радіальні порожнини, розташовані на опуклому та угнутому боках лопатки. У названому документі описані також отвори, с які дають змогу повітрю проходити між центральною порожниною та радіальними порожнинами. В результаті (9 повітря, яке проходить через радіальні порожнини, нагрівається у незначній мірі ії майже не втрачає своєї ефективності щодо захисту вхідної крайки лопатки від гарячих газів.US Patent No. 5720431) describes a blade equipped with a central cavity around which there are radial cavities located on the convex and concave sides of the blade. The mentioned document also describes openings that allow air to pass between the central cavity and the radial cavities. As a result (9), the air that passes through the radial cavities heats up to a small extent and almost does not lose its effectiveness in protecting the inlet edge of the blade from hot gases.
Даний винахід спрямований на вирішення задачі зменшення недоліків відомих вирішень шляхом удосконалення лопаток газових турбін, точніше, їх контурів охолодження таким чином, щоб знизити температуру о передньої крайки пера лопатки. Цим досягається підвищення строку роботи лопаток. Ге)This invention is aimed at solving the problem of reducing the shortcomings of known solutions by improving the blades of gas turbines, more precisely, their cooling circuits in such a way as to reduce the temperature of the front edge of the blade blade. This increases the service life of the blades. Gee)
В рамках вирішення названої задачі винахід передбачає створення лопатки газової турбіни для авіаційного двигуна. Лопатка за винаходом характеризується тим, що вона обладнана: о - принаймні першим охолодним контуром, який містить принаймні одну порожнину на угнутому боці пера о лопатки, витягнуту у радіальному напрямку поблизу угнутої поверхні пера;As part of solving the mentioned problem, the invention provides for the creation of a gas turbine blade for an aircraft engine. The vane according to the invention is characterized by the fact that it is equipped with: o - at least the first cooling circuit, which contains at least one cavity on the concave side of the vane, extending in the radial direction near the concave surface of the vane;
Зо - принаймні другим охолодним контуром, який не залежить від першого охолодного контуру і містить со принаймні одну порожнину на опуклому боці пера, витягнуту в радіальному напрямку поблизу опуклої поверхні пера; - принаймні одним третім охолодним контуром, який не залежить від першого і другого охолодних контурів і « містить принаймні одну центральну порожнину, розташовану у центральній частині пера лопатки між З 70 порожниною на угнутому боці пера і порожниною на опуклому боці пера, принаймні одну порожнину поблизу с вхідної крайки пера, з'єднувальні отвори, що зв'язують центральну порожнину та порожнину поблизу вхідної з» крайки пера, а також випускні отвори, що сполучаються з указаною порожниною поблизу вхідної крайки пера та виходять на вхідну крайку пера.Zo - at least the second cooling circuit, which does not depend on the first cooling circuit and contains at least one cavity on the convex side of the pen, elongated in the radial direction near the convex surface of the pen; - at least one third cooling circuit, which does not depend on the first and second cooling circuits and "contains at least one central cavity located in the central part of the blade blade between the cavity on the concave side of the blade and the cavity on the convex side of the blade, at least one cavity near c of the input edge of the pen, connecting holes connecting the central cavity and the cavity near the input edge of the pen, as well as outlet holes communicating with the specified cavity near the input edge of the pen and exiting to the input edge of the pen.
Наявність порожнин навколо центральної порожнини, а також використання незалежних охолодних контурів 49 для різних порожнин дозволяє забезпечити по суті однорідний захист пера лопатки по усій її висоті. В со результаті вхідна крайка пера одержує ефективне охолодження більш холодним повітрям. ав | Додатково, охолодження опуклої та угнутої поверхонь в центральній частині пера лопатки забезпечується двома повністю незалежними охолодними контурами. Завдяки цьому стає можливим незалежне керування б температурами угнутої та опуклої поверхонь пера шляхом керування витратою охолодного повітря, яке б 20 подається до кожного з цих контурів.The presence of cavities around the central cavity, as well as the use of independent cooling circuits 49 for different cavities, allows for essentially uniform protection of the blade feather along its entire height. As a result, the leading edge of the pen receives effective cooling with colder air. av | In addition, the cooling of the convex and concave surfaces in the central part of the blade feather is provided by two completely independent cooling circuits. Thanks to this, it becomes possible to independently control the temperatures of the concave and convex surfaces of the pen by controlling the flow of cooling air that is supplied to each of these circuits.
Крім того, відсутня радіальна циркуляція повітря у порожнині, розташованій поблизу вхідної кромки пера. с Охолодне повітря випускається безпосередньо в потік газів згоряння через випускні отвори, розташовані у вхідній крайці. Це дозволяє уникнути збурювального впливу поперечного потоку на дію струменів повітря, які подаються зі швидкісним напором. 29 Перелік Фігур кресленьIn addition, there is no radial air circulation in the cavity located near the leading edge of the pen. c Cool air is released directly into the flow of combustion gases through the exhaust holes located at the inlet edge. This allows you to avoid the disturbing effect of the cross flow on the action of air jets, which are supplied with a high-speed pressure. 29 List of drawing figures
ГФ) Інші особливості та преваги даного винаходу будуть зрозумілі з наступного докладного опису з посиланнями на креслення , що додаються, на яких поданий один з можливих варіантів здійснення винаходу. о На Фіг.1 в перерізі подана обертова лопатка газової турбіни, виконана згідно з винаходом.GF) Other features and advantages of this invention will be clear from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, which show one of the possible embodiments of the invention. o In Fig. 1, a rotating blade of a gas turbine made in accordance with the invention is shown in cross-section.
На Фіг.2 та ж лопатка подана в перерізі за лінією І-ІІ на Фіг.1. 60 На Фіг.З та ж лопатка подана в перерізі за лінією ПІ-ІЇЇ на Фіг.1.In Fig. 2, the same blade is presented in a section along the line I-II in Fig. 1. 60 In Fig. 3, the same blade is presented in cross-section along the line PI-III in Fig. 1.
На Фіг.4 у збільшеному масштабі показані отвори, які з'єднують центральну порожнину і порожнину поблизу вхідної крайки пера лопатки за винаходом.Figure 4 shows an enlarged view of the holes that connect the central cavity and the cavity near the leading edge of the blade feather according to the invention.
На Фіг.5 - діаграма циркуляції охолодного повітря.Fig. 5 is a cooling air circulation diagram.
Відомості, які підтверджують можливість здійснення винаходу Як показано на Фіг.1, лопатка газової турбіни бо для авіаційного двигуна, виконана відповідно до винаходу, містить в центральній частині свого пера перший та другий охолодні контури А і В, виконані незалежними один від одного. Перший контур А містить принаймні одну порожнину на угнутому боці пера, але найкраще групу порожнин, наприклад, три порожнини 2а, 25 і 2с на угнутому боці пера. Ці порожнини витягнуті в радіальному напрямку поблизу угнутої поверхні Та (ночов) пера лопатки 1. Другий охолодний контур В містить принаймні одну порожнину на опуклому боці пера, але найкраще групу порожнин, наприклад, чотири порожнини 4а - 44 на опуклому боці пера. Ці порожнини витягнуті в радіальному напрямку поблизу опуклої поверхні 15 (спинки) пера лопатки 1.Information that confirms the possibility of implementing the invention As shown in Fig. 1, the blade of a gas turbine for an aircraft engine, made in accordance with the invention, contains in the central part of its feather the first and second cooling circuits A and B, made independent of each other. The first contour A contains at least one cavity on the concave side of the pen, but preferably a group of cavities, for example, three cavities 2a, 25 and 2c on the concave side of the pen. These cavities are elongated in the radial direction near the concave surface Ta (notchov) of the feather blade 1. The second cooling circuit B contains at least one cavity on the convex side of the feather, but preferably a group of cavities, for example, four cavities 4a - 44 on the convex side of the feather. These cavities are elongated in the radial direction near the convex surface 15 (back) of the blade feather 1.
Указані контури призначені для охолодження, відповідно, угнутої і опуклої поверхонь пера у режимі, якій буде докладно описаний далі. 70 Як більш наочно подане на Фіг.2, впускний отвір 14 для повітря, який забезпечує доступ повітря до першого охолодного контуру А, передбачений на тому радіальному кінці першої порожнини 2а на угнутому боці пера, який прилягає до кореневої частини лопатки.The specified contours are intended for cooling, respectively, the concave and convex surfaces of the pen in a mode that will be described in detail below. 70 As more clearly shown in Fig. 2, the air inlet 14, which provides air access to the first cooling circuit A, is provided at that radial end of the first cavity 2a on the concave side of the pen, which is adjacent to the root part of the blade.
Перший канал 16 з'єднує другий радіальний кінець порожнини 2а, що прилягає до зовнішнього краю лопатки, із суміжним радіальним кінцем другої порожнини 25 на угнутому боці пера. Поблизу кореневої частини лопатки /5 передбачений також другий канал 18, який з'єднує другий радіальний кінець порожнини 25 з суміжним радіальним кінцем третьої порожнини 2с на угнутому боці пера. При цьому випускні (перфораційні) отвори (20) з'єднують указану порожнину 2с з угнутою поверхнею Та пера.The first channel 16 connects the second radial end of the cavity 2a, adjacent to the outer edge of the blade, with the adjacent radial end of the second cavity 25 on the concave side of the pen. Near the root part of the blade /5, a second channel 18 is also provided, which connects the second radial end of the cavity 25 with the adjacent radial end of the third cavity 2c on the concave side of the pen. At the same time, the outlet (perforation) holes (20) connect the indicated cavity 2c with the concave surface of the pen.
Порожнини 2а, 25 і 2с на угнутому боці пера, які входять до першого охолодного контуру А, у найкращому варіанті обладнані дефлекторами 46, розташованими на їх зовнішній стінці, суміжній з угнутою поверхнею пера, які збільшують теплоперенос уздовж указаної стінки та зменшують втрати напору.Cavities 2a, 25 and 2c on the concave side of the pen, which are included in the first cooling circuit A, are best equipped with deflectors 46 located on their outer wall adjacent to the concave surface of the pen, which increase heat transfer along the specified wall and reduce pressure losses.
Дефлектори виконані у формі рельєфних ділянок на стінках порожнин, розташованих на траєкторії потоку охолодного повітря. Отже, вони служать для внесення збурень у повітряний потік, який протікає через порожнини, і цим підсилюють теплообмін.Deflectors are made in the form of relief areas on the walls of the cavities located on the path of the cooling air flow. Therefore, they serve to introduce disturbances into the air flow that flows through the cavities, and thereby enhance heat exchange.
Живлення другого охолодного контуру В здійснюється незалежно від першого контуру А. Як показано на Фіг. сч ре м1тав, другий контур В містить чотири порожнини 4а, 46, 4с і 44 на опуклому боці пера лопатки та принаймні два впускних отвори 22а та 226 на тих радіальних кінцях порожнин 4а та 4Б, які прилягають до кореневої і) частини лопатки.The power supply of the second cooling circuit B is carried out independently of the first circuit A. As shown in Fig. As shown, the second circuit B includes four cavities 4a, 46, 4c and 44 on the convex side of the vane blade and at least two inlets 22a and 226 on those radial ends of the cavities 4a and 4B which are adjacent to the root i) part of the vane.
При цьому перший та другий канали 24, 26 з'єднують протилежні радіальні кінці порожнин 4а і 45 на опуклому боці пера, відповідно, із суміжним радіальним кінцем третьої порожнини 4с. Третій канал 28 з'єднує Ге! зо другий радіальний кінець порожнини 4с із суміжним радіальним кінцем четвертої порожнини 44 на опуклому боці пера. ікс,At the same time, the first and second channels 24, 26 connect the opposite radial ends of the cavities 4a and 45 on the convex side of the pen, respectively, with the adjacent radial end of the third cavity 4c. The third channel 28 connects Ge! from the second radial end of the cavity 4c with the adjacent radial end of the fourth cavity 44 on the convex side of the pen. X,
У опуклій поверхні 15 лопатки, поблизу її вхідної крайки, також виконані перфораційні отвори 30, які Ге з'єднуються з указаною порожниною 44 на опуклому боці пера.Perforation holes 30 are also made in the convex surface 15 of the blade, near its leading edge, which are connected to the specified cavity 44 on the convex side of the pen.
Порожнини 4а та 44 на опуклому боці пера у найкращому варіанті обладнані дефлекторами 44, о зв розташованими на їх зовнішніх стінках, суміжних з опуклою поверхнею лопатки, які збільшують теплоперенос со уздовж указаних стінок.Cavities 4a and 44 on the convex side of the pen are preferably equipped with deflectors 44 located on their outer walls, adjacent to the convex surface of the vane, which increase heat transfer along these walls.
У найкращому варіанті порожнини 2а - 2с на угнутому боці пера, які входять до першого охолодного контуруIn the best version, cavities 2a - 2c on the concave side of the pen, which are included in the first cooling circuit
А, і порожнини 4а - 44 на опуклому боці пера, які входять до другого охолодного контуру В, мають високе характеристичне відношення для збільшення внутрішнього теплопереносу. Охолодна порожнина розглядається « 470 як така, що має високе характеристичне відношення, якщо у своєму поперечному перерізі її найбільший розмір з с (довжина) принаймні втричі перевищує її інший розмір (ширину).A, and cavities 4a - 44 on the convex side of the pen, which are included in the second cooling circuit B, have a high characteristic ratio to increase internal heat transfer. A cooling cavity is considered « 470 to have a high characteristic ratio if, in its cross-section, its largest dimension s (length) is at least three times its other dimension (width).
Й Отже, відповідно до винаходу угнута та опукла поверхні пера охолоджуються абсолютно незалежно, з и?» використанням двох окремих контурів А і В, тобто відсутнє перетікання повітря із одного контуру до іншого.And so, according to the invention, the concave and convex surfaces of the pen are cooled completely independently, with и? using two separate circuits A and B, that is, there is no air flow from one circuit to another.
Завдяки цьому забезпечується можливість незалежно керувати температурою угнутої і опуклої поверхонь пера лопатки з використанням потоку повітря, що тече у кожному з цих контурів.Thanks to this, it is possible to independently control the temperature of the concave and convex surfaces of the vane pen using the flow of air flowing in each of these contours.
Го! Додатково до першого і другого охолодних контурів А і В, лопатка 1 має також третій охолодний контур С, незалежний від двох інших і розташований між ними. Цей третій охолодний контур С містить принаймні одну о центральну порожнину 6, розташовану в центральній частині лопатки між порожнинами 2а - 2с на угнутому боціGo! In addition to the first and second cooling circuits A and B, blade 1 also has a third cooling circuit C, independent of the other two and located between them. This third cooling circuit C contains at least one o central cavity 6 located in the central part of the blade between cavities 2a - 2c on the concave side
Ге» пера та порожнинами 4а - 44 на опуклому боці пера. З центральною порожниною 6 за допомогою з'єднувальних 5ор отворів 10 зв'язана порожнина 8, яка має гладкі стінки і розташована поблизу вхідної кромки ї1с лопатки.He" pen and cavities 4a - 44 on the convex side of the pen. The cavity 8, which has smooth walls and is located near the leading edge of the blade, is connected to the central cavity 6 by means of connecting holes 10.
Ме, Передбачені також випускні (перфораційні) отвори 12, які з'єднують порожнину 8 біля вхідної кромки лопатки зMe. Outlet (perforation) holes 12 are also provided, which connect the cavity 8 near the inlet edge of the blade with
Ге указаною вхідною кромкою охолодного контуру, тобто таким чином, щоб оптимізувати теплообмін як результат швидкісного напору з боку повітря на вхідну крайку 1с. З'єднувальні отвори виконані так, щоб уникнути гострих крайок і цим усунути ризик утворення тріщин при формуванні охолодного контуру в процесі лиття.Ge by the specified inlet edge of the cooling circuit, i.e. in such a way as to optimize heat exchange as a result of high-speed air pressure on the inlet edge 1s. The connecting holes are made in such a way as to avoid sharp edges and thereby eliminate the risk of cracks during the formation of the cooling circuit during the casting process.
При цьому охолодне повітря, яке надходить до центральної порожнини, подається тільки через з'єднувальні отвори, які є в цій порожнині, до передньої крайки лопатки. Завдяки цьому витрата повітря, яке проходить (Ф, через цей контур, не залежить від статичного тиску на перо лопатки. Розподілення потоку, який проходить через ка з'єднувальні отвори, є рівномірним уздовж його висоти.At the same time, the cooling air that enters the central cavity is supplied only through the connecting holes in this cavity to the front edge of the blade. Thanks to this, the flow of air that passes through this circuit does not depend on the static pressure on the blades. The distribution of the flow that passes through the connection holes is uniform along its height.
При цьому центральна порожнина 6 захищена від гарячих газів завдяки тому, що вона розташована між бо двома іншими охолодними контурами А | В. В результаті повітря, яке проходить через цю порожнину, нагрівається тільки у незначній мірі. Як наслідок, вхідна крайка лопатки ефективно охолоджується повітрям при більш низькій температурі.At the same time, the central cavity 6 is protected from hot gases due to the fact that it is located between two other cooling circuits A | A. As a result, the air passing through this cavity is heated only slightly. As a result, the leading edge of the blade is effectively cooled by air at a lower temperature.
Лопатка у описуваному варіанті виконання додатково обладнана у своїй задній частині четвертим охолодним контуром 0. Цей контур є незалежним від першого, другого і третього контурів А, В і С Він утворений принаймні 65 однією порожниною, але у найкращому варіанті - групою порожнин 32, 32", 32", розташованих у задній частині пера лопатки 1 (див. Фіг.1). Відповідний впускний отвір для повітря (не показане) знаходиться на тому радіальному кінці порожнини 32, який прилягає до кореневої частини лопатки, а випускні отвори 36 з'єднують порожнину 32" з угнутою поверхнею 1а пера.The blade in the described embodiment is additionally equipped in its rear part with a fourth cooling circuit 0. This circuit is independent of the first, second and third circuits A, B and C. It is formed by at least one cavity, but in the best version - a group of cavities 32, 32" , 32", located in the rear part of the feather blade 1 (see Fig. 1). A corresponding air inlet (not shown) is located at the radial end of the cavity 32, which is adjacent to the root part of the blade, and the outlet holes 36 connect the cavity 32" to the concave surface 1a of the pen.
У найкращому варіанті порожнини 32, 32", 32" четвертого охолодного контуру ОЮ обладнані дефлекторами 48, розташованими напроти один одного на угнутій та опуклій бокових стінках названих порожнин для підсилення теплопереносу уздовж указаних стінок.In the best version, the cavities 32, 32", 32" of the fourth cooling circuit of the OU are equipped with deflectors 48, located opposite each other on the concave and convex side walls of the named cavities to enhance heat transfer along the specified walls.
Нарешті, передбачений також п'ятий охолодний контур Е, який є незалежним від інших чотирьох контурів А -Finally, a fifth cooling circuit E is also provided, which is independent of the other four circuits A -
Юр. Цей контур служить для охолодження вихідної крайки 14 лопатки 1.Yur. This circuit serves to cool the output edge 14 of blade 1.
П'ятий охолодний контур Е містить принаймні одну порожнину 38 поблизу вихідної крайки 14 лопатки та 70 впускний отвір (не показаний) для подачі охолодного повітря у даний контур Е, розташований на тому радіальному кінці порожнини 38, який прилягає до кореневої частини лопатки. Є також випускні отвори 42, які з'єднують указану порожнину 38 і вихідну крайку 14 лопатки.The fifth cooling circuit E contains at least one cavity 38 near the output edge 14 of the blade and an inlet 70 (not shown) for supplying cooling air to this circuit E, located at the radial end of the cavity 38, which is adjacent to the root part of the blade. There are also outlet openings 42 that connect the indicated cavity 38 and the outlet edge 14 of the blade.
Порожнина 38 біля вихідної крайки у найкращому варіанті обладнана дефлекторами, розташованими напроти один одного на угнутій та опуклій бокових стінках лопатки для підсилення теплопереносу уздовж /5 указаних стінок.Cavity 38 near the exit edge is preferably equipped with deflectors located opposite each other on the concave and convex side walls of the vane to enhance heat transfer along /5 said walls.
Спосіб охолодження лопатки з очевидністю витікає із наведеного опису її конструкції, тому він буде описаний дуже коротко, в основному з посиланням на Фіг.5.The method of cooling the blade is obvious from the given description of its design, so it will be described very briefly, mainly with reference to Fig.5.
Фіг.5 - це діаграма циркуляції охолодного повітря, яке протікає через різні охолодні контури А - Е, виконані в лопатці за цим винаходом. Як уже згадувалося, всі ці контури виконані незалежними один від одного, 2о оскільки кожний з них має свій власний впускний отвір для охолодного повітря.Fig. 5 is a diagram of the circulation of cooling air, which flows through various cooling circuits A - E, made in the blade according to this invention. As already mentioned, all these circuits are made independent of each other, since each of them has its own inlet for cooling air.
До першого охолодного контуру А охолодне повітря надходить через порожнину 2а на угнутому боці пера.Cooling air enters the first cooling circuit A through cavity 2a on the concave side of the pen.
Після цього охолодне повітря проходить уздовж порожнини 25 на угнутому боці пера, а після цього - уздовж третьої порожнини 2с на цьому ж боці пера, перш ніж воно виходить через випускні отвори 20, які є на даному боці. сAfter that, the cooling air passes along the cavity 25 on the concave side of the pen, and then along the third cavity 2c on the same side of the pen, before it exits through the outlet openings 20, which are on this side. with
Одночасно охолодне повітря подається у другий охолодний контур В через дві камери 4а, 45 на опуклому боці пера. Відхилення обох повітряних потоків біля зовнішньої крайки пера спрямовує ці потоки уздовж і) порожнини 4с. Після цього повітря надходить до порожнини 44, перш ніж воно виходить з цієї порожнини по випускним отворам З0 через опуклу поверхню 1Ь лопатки.At the same time, cooling air is supplied to the second cooling circuit B through two chambers 4a, 45 on the convex side of the pen. Deviation of both air flows near the outer edge of the pen directs these flows along i) cavity 4c. After that, the air enters the cavity 44, before it leaves this cavity through the outlet holes З0 through the convex surface 1b of the blade.
У третьому охолодному контурі С повітря подається у центральну порожнину 6 безпосередньо із кореневої Ге! зо частини лопатки та використовується для живлення порожнини 8 біля вхідної крайки лопатки по з'єднувальним отворам 10. Можливість охолодження вхідної крайки 1с забезпечується також наявністю отворів 12, які виведені со на цю крайку. «оIn the third cooling circuit C, air is supplied to the central cavity 6 directly from the root He! from part of the blade and is used to feed the cavity 8 near the inlet edge of the blade through the connecting holes 10. The possibility of cooling the inlet edge 1c is also provided by the presence of holes 12, which are removed from this edge. "at
Задня частина лопатки 1 охолоджується за допомогою четвертого контуру 0, який містить три порожнини 32, 32, 32". Як показано на Фіг.5, охолодне повітря подається до однієї з порожнин (порожнина 32), після чого о відхиляється біля зовнішньої крайки пера, проходить через порожнину 32", після чого надходить до порожнини со 32", перш ніж воно виходить з цієї порожнини по випускним отворам 36.The rear part of the blade 1 is cooled by the fourth circuit 0, which contains three cavities 32, 32, 32". As shown in Fig. 5, the cooling air is supplied to one of the cavities (cavity 32), after which it is deflected near the outer edge of the feather, passes through the cavity 32", after which it enters the cavity co 32", before it leaves this cavity through the outlet holes 36.
І, нарешті, вихідна (задня) крайка 14 лопатки охолоджується за допомогою п'ятого охолодного контуру Е, причому охолодне повітря подається безпосередньо у порожнину 38 даного контуру.And, finally, the output (rear) edge 14 of the blade is cooled with the help of the fifth cooling circuit E, and the cooling air is fed directly into the cavity 38 of this circuit.
Із наведеного опису ясно, що даний винахід має цілий ряд переваг. Особливо важливе, що невеликі « порожнини навколо центральної порожнини дозволяють ізолювати Її від гарячих газів. За таких умов повітря, яке Ше) с проходить уздовж центральної порожнини, нагрівається у меншій мірі, ніж у відомих пристроях, отже зовнішні частини лопатки охолоджуються більш холодним повітрям, тобто з більшою ефективністю. ;» Оскільки температура вхідної крайки пера лопатки стає більш низькою, збільшується строк роботи лопатки та досягається підвищена опірність до оксидації металевої стінки лопатки, а також лущення покриття, яке утворює тепловий бар'єр, у зоні, яка особливо піддається зовнішнім діянням.It is clear from the above description that this invention has a number of advantages. It is especially important that small "cavities around the central cavity make it possible to isolate it from hot gases. Under such conditions, the air that passes along the central cavity is heated to a lesser extent than in known devices, so the outer parts of the blade are cooled by colder air, that is, with greater efficiency. ;" Since the temperature of the inlet edge of the vane feather becomes lower, the service life of the vane increases and increased resistance to oxidation of the metal wall of the vane, as well as peeling of the coating, which forms a thermal barrier, is achieved in the zone that is particularly exposed to external influences.
Го! У контурах які служать для охолодження центральної частини лопатки, дефлектори передбачені тільки на зовнішніх боках порожнин Дефлектори служать, перш за все, для підсилення теплообміну через стінки і, отже, о для зниження температур на зовнішніх стінках лопатки. Додатково вони сприяють одержанню оптимальних б значень втрат напору.Go! In the circuits that serve to cool the central part of the blade, deflectors are provided only on the outer sides of the cavities. The deflectors serve, first of all, to increase heat exchange through the walls and, therefore, to reduce temperatures on the outer walls of the blade. In addition, they contribute to obtaining optimal pressure loss values.
Перелічені переваги дозволяють одержати виграш від рівномірного охолодження вхідної крайки пера уздовжThe listed advantages allow you to get a profit from the uniform cooling of the leading edge of the pen along its length
Ме, її висоти у вигляді витрати охолодного повітря і рівня температур. Оскільки досягаються більш низькі значенняMe, its height in the form of cooling air consumption and temperature level. As lower values are reached
Ге температур, стає можливим підвищити строк роботи лопатки.At higher temperatures, it becomes possible to increase the service life of the blade.
Очевидно, що даний винахід не обмежується тільки описаним варіантом здійснення, але охоплює будь-які можливі модифікації Наприклад, описані охолодні контури можуть бути передбачені як у нерухомих, такі у обертових лопатках. 000 мадян боях ска а не Й яIt is obvious that the present invention is not limited only to the described variant of implementation, but covers any possible modifications. For example, the described cooling circuits can be provided both in fixed and rotating blades. 000 madyans fight ska and not I
В ях сних фіг б5 ї-ЯIn the dreams fig b5 i-I
ИЙ Л ,IY L,
ЯМ й ВYam and V
Й я й ик йAnd I and ik and
Я В бI B b
МИ ; ли 70 Й ЛяWE; li 70 Y Lya
Ой й Я й й ЛИ й й Я й й й и Й МOh and I and I LY and I I and I and I M
ИЙ іх , Й ЙИЙ их , Й Й
М й К М щи ЙM and K M shchy Y
Й Ід. ЯК лі г йAnd Eid. HOW?
ЯкAs
Фіпи сч 0; ж: г 7 / В, о»Fees sch 0; w: r 7 / V, o»
Ша й йSha and y
ЙО ВО о еще ще п у йYO VO o still more p u y
М й Й Їй й | Я / Й оM y Y Her y | I / I o
МИ йWE and
МИ й йWE and
У ї Е й й ; Ії но с ЦИ ли г» йе Х ок бе , жк (ее) о «іга (о) б) 70 | й ; (Че) «ЕТ тю 2-1 КД пU и E и и ; Ii no s CY ly g" ye H ok be , zhk (ee) o "iga (o) b) 70 | and (Che) "ET tyu 2-1 KD p
РЕВА щи! Й г ща от ко | Й ПрREVA Shchi! And g shcha ot ko | And Pr
КУ. 1. 60KU. 1. 60
Фіг. 4 б5 тв оFig. 4 b5 tv o
Ф, ния щи 3 зе) є в чаї г: Єж- ек щу за!Ф, ния шчи 3 ze) is in chai g: Yezh- ek schu za!
ФО Я Алде і зв - ле ки в-я ! В, о дви ж й. ав; іо НИ йFO Ya Alde and zvle ki v-ya ! At two o'clock. av; and we
Пр (ав! щіPr (av! schi
З рт ще І | і сей 1-Й!With rt still I | and this is the 1st!
Ко ст нев ее ДИЛИ звKost neve ee DILY zv
Ер о ТИ вес рEr o TI ves r
Ге зв | (у вGe zv | (in
ОТ І | ! ЖOT I | ! J
ЩО ОДНО КВК НО)WHATEVER KVK BUT)
Фіг. 5 сFig. 5 p
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0111190A FR2829228B1 (en) | 2001-08-28 | 2001-08-28 | ANNULAR COMBUSTION CHAMBER WITH DOUBLE HEADED HEAD |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA80669C2 true UA80669C2 (en) | 2007-10-25 |
Family
ID=8866786
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA2002086999A UA79922C2 (en) | 2001-08-28 | 2002-08-27 | Annular combustion chamber with two offset heads |
UA2002086998A UA80669C2 (en) | 2001-08-28 | 2002-08-27 | Gas turbine blade with improved cooling circuits |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA2002086999A UA79922C2 (en) | 2001-08-28 | 2002-08-27 | Annular combustion chamber with two offset heads |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20040011058A1 (en) |
EP (1) | EP1288579B1 (en) |
JP (1) | JP4038094B2 (en) |
CN (1) | CN1407279A (en) |
CA (1) | CA2398669C (en) |
DE (1) | DE60225095T2 (en) |
ES (1) | ES2300426T3 (en) |
FR (1) | FR2829228B1 (en) |
RU (1) | RU2296917C2 (en) |
UA (2) | UA79922C2 (en) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6898938B2 (en) * | 2003-04-24 | 2005-05-31 | General Electric Company | Differential pressure induced purging fuel injector with asymmetric cyclone |
US7013649B2 (en) * | 2004-05-25 | 2006-03-21 | General Electric Company | Gas turbine engine combustor mixer |
FR2920032B1 (en) * | 2007-08-13 | 2014-08-22 | Snecma | DIFFUSER OF A TURBOMACHINE |
WO2009070149A1 (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | United Technologies Corporation | A gas turbine engine and method of operation |
US20100095649A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-22 | General Electric Company | Staged combustion systems and methods |
US8745989B2 (en) * | 2009-04-09 | 2014-06-10 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Reverse flow ceramic matrix composite combustor |
US9068751B2 (en) * | 2010-01-29 | 2015-06-30 | United Technologies Corporation | Gas turbine combustor with staged combustion |
FR2958014B1 (en) | 2010-03-23 | 2013-12-13 | Snecma | COMBUSTION CHAMBER WITH INJECTORS SHIFTING LONGITUDINALLY ON THE SAME CROWN |
FR2979005B1 (en) * | 2011-08-09 | 2015-04-03 | Snecma | FUEL INJECTION SYSTEMS FOR AIRCRAFT TURBOMACHINE WITH DIFFERENTIATED PERMEABILITIES |
FR2982010B1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-11-08 | Snecma | ANNULAR COMBUSTION CHAMBER IN A TURBOMACHINE |
EP2629008A1 (en) | 2012-02-15 | 2013-08-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Inclined fuel injection of fuel into a swirler slot |
RU2493491C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) | Method to burn fuel in combustion chamber of gas turbine plant and device for its realisation |
RU2493493C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
RU2493495C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
RU2493492C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber and nozzle module |
RU2493494C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
RU2511977C2 (en) * | 2012-06-27 | 2014-04-10 | Николай Борисович Болотин | Injector unit of gas-turbine engine combustion chamber |
EP3008391B1 (en) | 2013-06-11 | 2020-05-06 | United Technologies Corporation | Combustor with axial staging for a gas turbine engine |
US9803555B2 (en) * | 2014-04-23 | 2017-10-31 | General Electric Company | Fuel delivery system with moveably attached fuel tube |
GB201701380D0 (en) | 2016-12-20 | 2017-03-15 | Rolls Royce Plc | A combustion chamber and a combustion chamber fuel injector seal |
CN113137630B (en) * | 2021-04-19 | 2022-05-31 | 杭州汽轮动力集团有限公司 | Gas turbine combustion chamber for dual suppression of thermoacoustic oscillation |
CN114992675A (en) * | 2022-05-19 | 2022-09-02 | 沈阳航空航天大学 | Aeroengine combustion chamber and method for organizing combustion thereof |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4292801A (en) * | 1979-07-11 | 1981-10-06 | General Electric Company | Dual stage-dual mode low nox combustor |
US5749219A (en) * | 1989-11-30 | 1998-05-12 | United Technologies Corporation | Combustor with first and second zones |
US5197289A (en) * | 1990-11-26 | 1993-03-30 | General Electric Company | Double dome combustor |
CA2089302C (en) * | 1992-03-30 | 2004-07-06 | Joseph Frank Savelli | Double annular combustor |
FR2727193B1 (en) | 1994-11-23 | 1996-12-20 | Snecma | TWO-HEAD COMBUSTION CHAMBER OPERATING AT FULL GAS SLOW MOTION |
DE19720402A1 (en) * | 1997-05-15 | 1998-11-19 | Bmw Rolls Royce Gmbh | Axially stepped annular combustion chamber for gas turbine |
DE19745683A1 (en) * | 1997-10-16 | 1999-04-22 | Bmw Rolls Royce Gmbh | Suspension of an annular gas turbine combustion chamber |
FR2770283B1 (en) * | 1997-10-29 | 1999-11-19 | Snecma | COMBUSTION CHAMBER FOR TURBOMACHINE |
GB9917957D0 (en) * | 1999-07-31 | 1999-09-29 | Rolls Royce Plc | A combustor arrangement |
FR2826102B1 (en) * | 2001-06-19 | 2004-01-02 | Snecma Moteurs | IMPROVEMENTS TO GAS TURBINE COMBUSTION CHAMBERS |
-
2001
- 2001-08-28 FR FR0111190A patent/FR2829228B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-08-13 ES ES02292032T patent/ES2300426T3/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-13 EP EP02292032A patent/EP1288579B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-13 DE DE60225095T patent/DE60225095T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-15 CA CA2398669A patent/CA2398669C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-22 JP JP2002241496A patent/JP4038094B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-08-27 UA UA2002086999A patent/UA79922C2/en unknown
- 2002-08-27 UA UA2002086998A patent/UA80669C2/en unknown
- 2002-08-27 US US10/227,815 patent/US20040011058A1/en not_active Abandoned
- 2002-08-27 CN CN02142241A patent/CN1407279A/en active Pending
- 2002-08-27 RU RU2002123305/06A patent/RU2296917C2/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2300426T3 (en) | 2008-06-16 |
CN1407279A (en) | 2003-04-02 |
CA2398669A1 (en) | 2003-02-28 |
UA79922C2 (en) | 2007-08-10 |
RU2002123305A (en) | 2004-03-10 |
FR2829228A1 (en) | 2003-03-07 |
FR2829228B1 (en) | 2005-07-15 |
RU2296917C2 (en) | 2007-04-10 |
DE60225095T2 (en) | 2009-03-05 |
DE60225095D1 (en) | 2008-04-03 |
CA2398669C (en) | 2010-11-30 |
EP1288579A1 (en) | 2003-03-05 |
EP1288579B1 (en) | 2008-02-20 |
US20040011058A1 (en) | 2004-01-22 |
JP4038094B2 (en) | 2008-01-23 |
JP2003106529A (en) | 2003-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
UA80669C2 (en) | Gas turbine blade with improved cooling circuits | |
RU2296863C2 (en) | Gas-turbine blade provided with improved cooling circuits | |
JP4509263B2 (en) | Backflow serpentine airfoil cooling circuit with sidewall impingement cooling chamber | |
EP1106781B1 (en) | Coolable vane or blade for a turbomachine | |
US4297077A (en) | Cooled turbine vane | |
EP1091092B1 (en) | Coolable gas turbine airfoil | |
US5591002A (en) | Closed or open air cooling circuits for nozzle segments with wheelspace purge | |
JP4256704B2 (en) | Method and apparatus for cooling a gas turbine engine nozzle assembly | |
JP3886593B2 (en) | Apparatus and method for cooling a wall surrounded by hot gas on one side | |
EP2604800B1 (en) | Nozzle vane for a gas turbine engine | |
US6607355B2 (en) | Turbine airfoil with enhanced heat transfer | |
US6099251A (en) | Coolable airfoil for a gas turbine engine | |
US6769875B2 (en) | Cooling system for a turbine blade | |
EP1116861B1 (en) | A cooling circuit for a gas turbine bucket | |
EP3124746B1 (en) | Method for cooling a turbo-engine component and turbo-engine component | |
US6517312B1 (en) | Turbine stator vane segment having internal cooling circuits | |
US20010016162A1 (en) | Cooled blade for a gas turbine | |
EP0330601B1 (en) | Cooled gas turbine blade | |
JP2005061407A (en) | Turbine rotor blade and layout method of inlet of cooling circuit | |
IT8224878A1 (en) | COOLING STRUCTURE FOR AERODYNAMIC ELEMENTS OF ROTARY MACHINES | |
US8613597B1 (en) | Turbine blade with trailing edge cooling | |
UA81896C2 (en) | Gas turbine blade with cooling circuits | |
EP1484476B1 (en) | Cooled platform for a turbine nozzle guide vane or rotor blade | |
JP2005061406A (en) | Cooling circuit and hollow airfoil | |
EP1052374B1 (en) | Cooling circuit for steam and air-cooled turbine nozzle stage |