RU2122123C1 - Охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей - Google Patents
Охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2122123C1 RU2122123C1 RU94045348A RU94045348A RU2122123C1 RU 2122123 C1 RU2122123 C1 RU 2122123C1 RU 94045348 A RU94045348 A RU 94045348A RU 94045348 A RU94045348 A RU 94045348A RU 2122123 C1 RU2122123 C1 RU 2122123C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ribs
- fins
- blade
- zone
- matrix
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
В лопатке поперечные ребра в дефлекторной зоне на спинке и корыте переходят (соединены) в ребра вихревой матрицы и на выходе переходят (соединены) в поперечные короткие ребра в зоне выходных кромок. Охлаждающий воздух, проходя через систему каналов, образованных ребрами, выбрасывается в выходную кромку лопатки в направлении основного газового потока благодаря поперечным коротким ребрам в зоне выходной кромки. Использование изобретения позволит повысить надежность лопатки и КПД ступени. 3 ил.
Description
Изобретение относится к высокотемпературным газовым турбинам, применяемым в энергетических установках и авиационных ГТД.
На современном этапе развития газотурбинной техники разработка эффективных систем охлаждения высокотемпературных турбин является одной из актуальных проблем, решение которой имеет большое практическое значение. В настоящее время ведется интенсивная работа по усовершенствованию систем охлаждения горячих частей турбины, и в первую очередь, сопловых, рабочих лопаток, камер сгорания и дисков.
Известно, что в высокотемпературных турбинах сопловые лопатки I-ой и II-ой ступеней охлаждаемые. Широкое распространение получил конвективно-пленочный метод охлаждения сопловых лопаток I-ой ступени и конвективное охлаждение сопловых лопаток II-й ступени. В высокотемпературных авиационных ГТД наиболее широко применяются сопловые лопатки со вставным дефлектором и поперечным течением охлаждающего воздуха (см. В.П.Лукачев, В.П.Данильченко и др. "Выбор параметров и инженерные основы проектирования систем охлаждения элементов турбин авиационных ГТД", Куйбышев, 1983, с. 32, рис. 2.11).
В качестве ближайшего аналога предлагается устройство сопловой лопатки, представленной в патенте США N 3628880, кл. F 01 D 25/12, 1971 и содержащей в зоне дефлектора на внутренней поверхности стенок лопатки поперечные (относительно пера) ребра, обеспечивающие заданные проходные сечения каналов охлаждения, в зоне за дефлектором - штырьковые турболизаторы потока воздуха и в зоне выходной кромки - поперечные относительно пера ребра для уменьшения разности температур по профилю.
Ребра в зоне выходной кромки обеспечивают, кроме того, истечение охлаждающего воздуха из внутренней полости лопатки в направлении основного потока рабочего тела (газа), что существенно снижает потери его энергии на смешение.
Однако такой лопатке свойственны недостатки, снижающие надежность конструкции. При длительных испытаниях на лопатках в зоне штырьковых турболизаторов (вихревой матрицы) развиваются термоусталостные трещины. Сопловые лопатки приходится разбирать и заменять бракованные.
Целью изобретения является обеспечение надежности лопатки и повышение КПД ступени.
Указанная цель достигается выполнением вихревой матрицы в виде ребер, которые с одной стороны соединяются с ребрами в зоне дефлектора, а с другой стороны - с ребрами в зоне выходной кромки (см. фиг. 1).
На фиг. 2 и 3 представлена охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей.
Во внутренней полости охлаждаемой сопловой лопатки 1 имеются:
- вихревая матрица 2;
- ребра 3, 4 на корыте и спинке лопатки;
- короткие ребра 5.
- вихревая матрица 2;
- ребра 3, 4 на корыте и спинке лопатки;
- короткие ребра 5.
Ребра 3 на корыте лопатки переходят в ребра матрицы на корыте и переходят в короткие ребра 5. Ребра 4 на спинке лопатки переходят в ребра вихревой матрицы на спинке и переходят в короткие ребра 5.
Ребра вихревой матрицы на корыте и спинке лопатки расположены на расстоянии друг от друга и образуют каналы вихревой матрицы для прохода охлаждающего воздуха. Расположение ребер 3, 4 и 5 относительно друг друга зависит от выбранных геометрических параметров вихревой матрицы (шага ребер, угла наклона и т.д.).
Охлаждающий воздух по каналам между ребрами 3 на корыте и 4 на спинке поступает в каналы вихревой матрицы и выбрасывается в выходную кромку лопатки через каналы между ребрами 5.
Соединение ребер выходной матрицы с ребрами в зоне выходной кромки необходимо по следующим причинам:
- при наличии технологических ограничений на минимальную толщину стержня в зоне выходной кромки лопатки ~0,6 мм. В случае отсутствия ребер в зоне выходной кромки, площадь канала для охлаждающего воздуха после выхода из вихревой матрицы резко увеличивается в 2 раза. При этом падает скорость течения охлаждающего воздуха и уменьшается глубина охлаждения. Наличие ребер в зоне выходной кромки позволяет обеспечить требуемую площадь канала. Кроме того, в результате сохранения высокой скорости истечения воздуха и направления его по газовому потоку повышается КПД ступени.
- при наличии технологических ограничений на минимальную толщину стержня в зоне выходной кромки лопатки ~0,6 мм. В случае отсутствия ребер в зоне выходной кромки, площадь канала для охлаждающего воздуха после выхода из вихревой матрицы резко увеличивается в 2 раза. При этом падает скорость течения охлаждающего воздуха и уменьшается глубина охлаждения. Наличие ребер в зоне выходной кромки позволяет обеспечить требуемую площадь канала. Кроме того, в результате сохранения высокой скорости истечения воздуха и направления его по газовому потоку повышается КПД ступени.
Claims (1)
- Охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей, содержащая ребра в дефлекторной зоне и в зоне выходной кромки, отличающаяся тем, что вихревая матрица выполнена в виде ребер, соединенных с ребрами в зоне дефлектора и с ребрами в зоне выходной кромки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94045348A RU2122123C1 (ru) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94045348A RU2122123C1 (ru) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94045348A RU94045348A (ru) | 1996-12-27 |
RU2122123C1 true RU2122123C1 (ru) | 1998-11-20 |
Family
ID=20163511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94045348A RU2122123C1 (ru) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | Охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2122123C1 (ru) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6773231B2 (en) | 2002-06-06 | 2004-08-10 | General Electric Company | Turbine blade core cooling apparatus and method of fabrication |
US6869270B2 (en) | 2002-06-06 | 2005-03-22 | General Electric Company | Turbine blade cover cooling apparatus and method of fabrication |
EP2378073A1 (en) * | 2010-04-14 | 2011-10-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Blade or vane for a turbomachine |
RU2476680C2 (ru) * | 2007-08-08 | 2013-02-27 | Снекма | Сектор направляющего соплового аппарата турбины, способ изготовления сектора направляющего соплового аппарата турбины, газотурбинный двигатель |
RU2691868C1 (ru) * | 2018-07-05 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Ротор турбины высокого давления газотурбинного двигателя (варианты) |
RU2691867C1 (ru) * | 2018-07-05 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ охлаждения лопатки ротора турбины низкого давления (ТНД) газотурбинного двигателя и лопатка ротора ТНД, охлаждаемая этим способом |
RU191925U1 (ru) * | 2019-03-18 | 2019-08-28 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей высокотемпературной турбины |
RU2716097C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-03-05 | Акционерное общество "ОДК-Климов" | Рабочая лопатка турбины газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель |
-
1994
- 1994-12-27 RU RU94045348A patent/RU2122123C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Локай В.И. и др. Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбинных двигателей летательных аппаратов.-М., 1985, с.114, рис.4.16(б). * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6773231B2 (en) | 2002-06-06 | 2004-08-10 | General Electric Company | Turbine blade core cooling apparatus and method of fabrication |
US6869270B2 (en) | 2002-06-06 | 2005-03-22 | General Electric Company | Turbine blade cover cooling apparatus and method of fabrication |
RU2476680C2 (ru) * | 2007-08-08 | 2013-02-27 | Снекма | Сектор направляющего соплового аппарата турбины, способ изготовления сектора направляющего соплового аппарата турбины, газотурбинный двигатель |
EP2378073A1 (en) * | 2010-04-14 | 2011-10-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Blade or vane for a turbomachine |
WO2011128404A1 (en) * | 2010-04-14 | 2011-10-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Blade or vane for a turbomachine |
US9181808B2 (en) | 2010-04-14 | 2015-11-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Blade or vane for a turbomachine |
RU2691868C1 (ru) * | 2018-07-05 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Ротор турбины высокого давления газотурбинного двигателя (варианты) |
RU2691867C1 (ru) * | 2018-07-05 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Способ охлаждения лопатки ротора турбины низкого давления (ТНД) газотурбинного двигателя и лопатка ротора ТНД, охлаждаемая этим способом |
RU191925U1 (ru) * | 2019-03-18 | 2019-08-28 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей высокотемпературной турбины |
RU2716097C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-03-05 | Акционерное общество "ОДК-Климов" | Рабочая лопатка турбины газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94045348A (ru) | 1996-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4515526A (en) | Coolable airfoil for a rotary machine | |
EP1074695B1 (en) | Method for cooling of a turbine vane | |
US6607355B2 (en) | Turbine airfoil with enhanced heat transfer | |
US5403159A (en) | Coolable airfoil structure | |
EP1001137B1 (en) | Gas turbine airfoil with axial serpentine cooling circuits | |
US8840371B2 (en) | Methods and systems for use in regulating a temperature of components | |
US20160312623A1 (en) | Cooling pedestal array | |
US6428271B1 (en) | Compressor endwall bleed system | |
EP2138675A2 (en) | A rotor blade | |
US10443396B2 (en) | Turbine component cooling holes | |
US9382811B2 (en) | Aerofoil cooling arrangement | |
CA2520564A1 (en) | Stepped outlet turbine airfoil | |
IL115715A (en) | Gas turbine van with improved cooling | |
US11773729B2 (en) | Component for a gas turbine engine with a film hole | |
US20060120868A1 (en) | Turbine blade turbulator cooling design | |
US8297925B2 (en) | Aerofoil configuration | |
RU2122123C1 (ru) | Охлаждаемая сопловая лопатка с вихревой матрицей | |
EP2436881B1 (en) | Endwall component for a turbine stage of a gas turbine engine | |
US10724391B2 (en) | Engine component with flow enhancer | |
KR20170132675A (ko) | 가스 터빈 시스템 로터 블레이드를 위한 냉각 통로 | |
US9376918B2 (en) | Aerofoil cooling arrangement | |
EP3418494B1 (en) | Secondary flow control | |
GB2042643A (en) | Cooled Gas Turbine Engine | |
RU2093697C1 (ru) | Газотурбинный двигатель | |
GB2517647A (en) | Gas turbine engine |