RU2208683C1 - Cooled blade of turbine - Google Patents
Cooled blade of turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2208683C1 RU2208683C1 RU2002100949/06A RU2002100949A RU2208683C1 RU 2208683 C1 RU2208683 C1 RU 2208683C1 RU 2002100949/06 A RU2002100949/06 A RU 2002100949/06A RU 2002100949 A RU2002100949 A RU 2002100949A RU 2208683 C1 RU2208683 C1 RU 2208683C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine blade
- cooled
- blade
- cooling air
- cooling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в высокотемпературных газовых турбинах. The invention relates to turbine construction and can be used in high temperature gas turbines.
Наиболее близкой охлаждаемой лопаткой турбины того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является охлаждаемая лопатка турбины, включающая полость подвода охлаждающего воздуха к передней кромке охлаждаемой лопатки турбины, полость выпуска охлаждающего воздуха, ребра перфорации, очистительные отверстия, полость подвода охлаждающего воздуха к задней кромке охлаждаемой лопатки турбины (см. Локай В.И. и др. Газовые турбины двигателей летательных аппаратов. Теория, конструирование, расчет. - М.: Машиностроение, 1991, с. 280, рис. 9.13 а) и принятая за прототип. The closest cooled blade of a turbine of the same purpose to the claimed invention according to the set of features is a cooled blade of a turbine including a cavity for supplying cooling air to the leading edge of the cooled blade of the turbine, a cavity for releasing cooling air, ribs of perforation, cleaning holes, a cavity for supplying cooling air to the rear edge of the cooled turbine blades (see Lokai V.I. et al. Gas turbines of aircraft engines. Theory, design, calculation. - M.: Mechanical Engineering, 199 1, p. 280, Fig. 9.13 a) and adopted as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной охлаждаемой лопатки турбины, принятой за прототип, относится то, что в известной охлаждаемой лопатке турбины ее охлаждение осуществляется двумя методами, а именно: осуществляется внутреннее конвективное и внешнее пленочное охлаждение охлаждаемой лопатки турбины потоком сжатого охлаждающего воздуха. При охлаждении охлаждаемой лопатки турбины этими методами не используется энергия сжатого потока охлаждающего воздуха, а следовательно, такое охлаждение не может быть максимально эффективным. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known cooled turbine blade, adopted as a prototype, are that in a known cooled turbine blade, it is cooled by two methods, namely: internal convective and external film cooling of the cooled turbine blade is carried out by a stream of compressed cooling air. When cooling a cooled turbine blade with these methods, the energy of a compressed stream of cooling air is not used, and therefore, such cooling cannot be as efficient as possible.
Сущность изобретения заключается в обеспечении интенсивного охлаждения охлаждаемой лопатки турбины. The essence of the invention is to provide intensive cooling of the cooled turbine blades.
Технический результат - обеспечение эффективного охлаждения охлаждаемой лопатки турбины. The technical result is the provision of effective cooling of the cooled turbine blades.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предлагаемой охлаждаемой лопатке турбины, содержащей полость подвода охлаждающего воздуха к передней кромке охлаждаемой лопатки турбины, полость выпуска охлаждающего воздуха, ребра перфорации, очистительные отверстия, полость подвода охлаждающего воздуха к задней кромке охлаждаемой лопатки турбины, для охлаждения охлаждаемой лопатки турбины используется поверхность охлаждающих каналов и пленка охлаждающего воздуха, образованная его выходом через полости выпуска охлаждающего воздуха на внешнюю поверхность охлаждаемой лопатки турбины. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the proposed cooled turbine blade containing a cavity for supplying cooling air to the front edge of the cooled turbine blades, a cavity for releasing cooling air, perforation ribs, cleaning holes, a cavity for supplying cooling air to the rear edge of the cooled turbine blade, For cooling the cooled turbine blade, the surface of the cooling channels and the film of cooling air formed by its exit through a cooling air cavity to the external surface of Manufacture cooled turbine blades.
Особенность заключается в том, что для обеспечения более эффективного охлаждения охлаждаемой лопатки турбины полость подвода воздуха к передней кромке охлаждаемой лопатки турбины выполнена в виде тангенциального улиточного завихрителя, имеющего с одной стороны ограничительную диафрагму с отверстием в центральной части, соединяющим полость с каналом конвективного охлаждения передней кромки охлаждаемой лопатки турбины, а с другой стороны - цилиндрическую камеру разделения потока охлаждающего воздуха с ребром регулирования, площадь поперечного сечения которого равна 60% от площади поперечного сечения цилиндрической камеры разделения потока, соединенной с каналом пленочного охлаждения передней кромки охлаждаемой лопатки турбины, полость подвода воздуха задней кромки охлаждаемой лопатки турбины также выполнена в виде тангенциального улиточного завихрителя, имеющего с одной стороны ограничительную диафрагму с отверстием в центральной части, соединяющим полость с каналом конвективного охлаждения задней кромки охлаждаемой лопатки турбины, а с другой стороны - цилиндрическую камеру разделения потока охлаждающего воздуха с ребром регулирования, площадь поперечного сечения которого равна 60% от площади поперечного сечения цилиндрической камеры разделения потока, соединенной с каналом пленочного охлаждения задней кромки охлаждаемой лопатки турбины. The peculiarity lies in the fact that in order to provide more efficient cooling of the cooled turbine blade, the air supply cavity to the front edge of the cooled turbine blade is made in the form of a tangential snail swirl having on one side a restrictive diaphragm with an opening in the central part connecting the cavity with the convective cooling channel of the leading edge cooled turbine blades, and on the other hand, a cylindrical chamber for separating the flow of cooling air with the regulation rib, area a cross-section of which is 60% of the cross-sectional area of the cylindrical flow separation chamber connected to the film cooling channel of the leading edge of the cooled turbine blade, the air supply cavity of the trailing edge of the cooled turbine blade is also made in the form of a tangential snail swirl having a restrictive diaphragm with a hole on one side in the central part connecting the cavity to the convective cooling channel of the trailing edge of the cooled turbine blade, and on the other hand, tsili -cylindrical separation chamber cooling air flow regulation rib, the cross-sectional area which is 60% of the cross section of the cylindrical separation chamber flow coupled to the channel the trailing edge film cooling the cooled turbine blade.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому результату отличительных признаков в заявленной установке, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the perceived result in the claimed installation set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of a technical result, in particular by the claimed invention, does not provide for the following transformations:
- addition of a known product by any known part (s) attached to it according to known rules to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established;
- replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such a replacement is established;
- the exclusion of any part (element) of the product with the simultaneous exclusion of its function and the achievement of the usual result for such exclusion (simplification, reduction of mass, dimensions, material consumption, increased reliability, etc.);
- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements;
- the implementation of a known tool or part (s) of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
- the creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the relationship between them are based on known rules, recommendations, and the result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the relationships between them.
Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей, закономерностей. The described invention is not based on a change in a quantitative sign (s), the presentation of such signs in relationship or a change in its form. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known, and new values of these characteristics or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "'изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition "inventive step".
На чертежах представлено:
на фиг.1 изображена охлаждаемая лопатка турбины (прототип);
на фиг.2 представлена охлаждаемая лопатка турбины, предложенная авторами.The drawings show:
figure 1 shows a cooled turbine blade (prototype);
figure 2 presents the cooled turbine blade proposed by the authors.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного результата, заключается в следующем. Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above result is as follows.
Охлаждаемая лопатка турбины содержит полость подвода охлаждающего воздуха 1 к передней кромке охлаждаемой лопатки турбины, полость выпуска охлаждающего воздуха 2, ребра перфорации 3, 4, очистительные отверстия 5, полость подвода охлаждающего воздуха 6 к задней кромке охлаждаемой лопатки турбины, полость 1 выполнена в виде тангенциального улиточного завихрителя, имеющего с одной стороны ограничительную диафрагму 7 с отверстием 8 в центральной части, соединяющим полость с каналом конвективного охлаждения 9 передней кромки охлаждаемой лопатки турбины, а с другой стороны - цилиндрическую камеру разделения потока охлаждающего воздуха 10 передней кромки охлаждаемой лопатки турбины с ребром регулирования 11, площадь поперечного сечения которого равна 60% от площади поперечного сечения цилиндрической камеры разделения потока, соединенной с каналом пленочного охлаждения 12 передней кромки охлаждаемой лопатки турбины, полость подвода охлаждающего воздуха 6 задней кромки охлаждаемой лопатки турбины также выполнена в виде тангенциального улиточного завихрителя, имеющего с одной стороны ограничительную диафрагму 13 с отверстием 14 в центральной части, соединяющим полость 6 с каналом конвективного охлаждения 15 задней кромки охлаждаемой лопатки турбины, а с другой стороны - цилиндрическую камеру разделения потока охлаждающего воздуха 16 задней кромки с ребром регулирования 17, площадь поперечного сечения которого равна 60% от площади поперечного сечения цилиндрической камеры разделения потока, соединенной с каналом пленочного охлаждения 18 задней кромки охлаждаемой лопатки турбины. The cooled turbine blade contains a cavity for supplying
Работа по охлаждению охлаждаемой лопатки турбины осуществляется следующим образом. Work on cooling the cooled turbine blades is as follows.
Охлаждаемая лопатка турбины имеет внутреннее конвективное и внешнее пленочное охлаждение. Охлаждающий сжатый воздух поступает в полость подвода 1 к передней кромке охлаждаемой лопатки турбины воздуха, выполненную в виде тангенциального улиточного завихрителя, где поток охлаждающего сжатого воздуха закручивается и в цилиндрической камере температурного разделения потока 10 охлаждающий воздух разделяется на холодный поток, движущийся через отверстие 8 в диафрагме 7 в канал конвективного охлаждения 9 передней кромки охлаждаемой лопатки турбины, при этом холодный поток имеет температуру ниже подаваемого охлаждающего потока воздуха, а горячий, направляемый из камеры разделения 10 в канал пленочного охлаждения 12 передней кромки охлаждаемой лопатки турбины через полость, образованную регулирующим ребром 11, ребром охлаждаемой лопатки турбины 3 и ее корнем, имеет температуру выше температуры исходного охлаждающего потока воздуха, но ниже температуры газа в межлопаточном пространстве. Эффективность охлаждения задней кромки охлаждаемой лопатки турбины, как и передней кромки, повышена за счет того, что в полости подвода к задней кромке охлаждаемой лопатки турбины воздуха 6, выполненной в виде тангенциального улиточного завихрителя, где поток охлаждающего сжатого воздуха, подаваемого на охлаждение задней кромки охлаждаемой лопатки турбины, закручивается, и в цилиндрической камере температурного разделения потока 16 воздух разделяется на холодный поток, движущийся через отверстие 14 в диафрагме 13 в канал конвективного охлаждения 15 задней кромки охлаждаемой лопатки турбины, при этом холодный поток имеет температуру ниже температуры подаваемого на охлаждение задней кромки охлаждаемой лопатки турбины охлаждающего потока воздуха, а горячий, направляемый из камеры разделения 16 в канал пленочного охлаждения 18 задней кромки охлаждаемой лопатки турбины, имеет температуру выше температуры исходного потока охлаждающего сжатого воздуха, но ниже температуры газа в межлопаточном пространстве. Так что температура лопатки стабилизируется, а охлаждение охлаждаемой лопатки турбины осуществляется более эффективно. The cooled turbine blade has internal convective and external film cooling. The cooling compressed air enters the
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной установки следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленную установку при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в турбостроении, и может быть использовано в высокотемпературных газовых турбинах;
- для заявленной установки в том виде, как она охарактеризована в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed installation:
- the tool embodying the claimed installation in its implementation is intended for use in industry, namely in turbine construction, and can be used in high-temperature gas turbines;
- for the claimed installation in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date has been confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100949/06A RU2208683C1 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Cooled blade of turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002100949/06A RU2208683C1 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Cooled blade of turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2208683C1 true RU2208683C1 (en) | 2003-07-20 |
Family
ID=29211347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002100949/06A RU2208683C1 (en) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | Cooled blade of turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2208683C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7934906B2 (en) | 2007-11-14 | 2011-05-03 | Siemens Energy, Inc. | Turbine blade tip cooling system |
| CN103244197A (en) * | 2013-04-18 | 2013-08-14 | 北京航空航天大学 | Turbine blade partition rib parametric modeling method |
| RU2503819C2 (en) * | 2008-10-22 | 2014-01-10 | Снекма | Turbine blade equipped with control device of cooling fluid medium flow rate |
| RU2528781C2 (en) * | 2009-06-04 | 2014-09-20 | Ансальдо Энергия С.П.А. | Turbine blade |
| RU2568763C2 (en) * | 2014-01-30 | 2015-11-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Gas turbine component |
| RU2639443C1 (en) * | 2017-01-24 | 2017-12-21 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Cooled turbine of bypass gas turbine engine |
| RU2671251C2 (en) * | 2014-08-28 | 2018-10-30 | Сименс Акциенгезелльшафт | Cooling principle for blades or guide blades of turbines |
-
2002
- 2002-01-08 RU RU2002100949/06A patent/RU2208683C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7934906B2 (en) | 2007-11-14 | 2011-05-03 | Siemens Energy, Inc. | Turbine blade tip cooling system |
| RU2503819C2 (en) * | 2008-10-22 | 2014-01-10 | Снекма | Turbine blade equipped with control device of cooling fluid medium flow rate |
| RU2528781C2 (en) * | 2009-06-04 | 2014-09-20 | Ансальдо Энергия С.П.А. | Turbine blade |
| CN103244197A (en) * | 2013-04-18 | 2013-08-14 | 北京航空航天大学 | Turbine blade partition rib parametric modeling method |
| RU2568763C2 (en) * | 2014-01-30 | 2015-11-20 | Альстом Текнолоджи Лтд | Gas turbine component |
| RU2671251C2 (en) * | 2014-08-28 | 2018-10-30 | Сименс Акциенгезелльшафт | Cooling principle for blades or guide blades of turbines |
| US10513933B2 (en) | 2014-08-28 | 2019-12-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Cooling concept for turbine blades or vanes |
| RU2639443C1 (en) * | 2017-01-24 | 2017-12-21 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Cooled turbine of bypass gas turbine engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8398370B1 (en) | Turbine blade with multi-impingement cooling | |
| US7753650B1 (en) | Thin turbine rotor blade with sinusoidal flow cooling channels | |
| US5498133A (en) | Pressure regulated film cooling | |
| US8777569B1 (en) | Turbine vane with impingement cooling insert | |
| US7128533B2 (en) | Vortex cooling system for a turbine blade | |
| US20180230815A1 (en) | Turbine airfoil with thin trailing edge cooling circuit | |
| JP4801513B2 (en) | Cooling circuit for moving wing of turbomachine | |
| US7004720B2 (en) | Cooled turbine vane platform | |
| US8864469B1 (en) | Turbine rotor blade with super cooling | |
| US7866948B1 (en) | Turbine airfoil with near-wall impingement and vortex cooling | |
| US6036441A (en) | Series impingement cooled airfoil | |
| US4056332A (en) | Cooled turbine blade | |
| US8459935B1 (en) | Turbine vane with endwall cooling | |
| US20100221121A1 (en) | Turbine airfoil cooling system with near wall pin fin cooling chambers | |
| RU2503819C2 (en) | Turbine blade equipped with control device of cooling fluid medium flow rate | |
| US9004866B2 (en) | Turbine blade incorporating trailing edge cooling design | |
| US7611330B1 (en) | Turbine blade with triple pass serpentine flow cooling circuit | |
| US20060002795A1 (en) | Impingement cooling system for a turbine blade | |
| US8133024B1 (en) | Turbine blade with root corner cooling | |
| US20120207591A1 (en) | Cooling system having reduced mass pin fins for components in a gas turbine engine | |
| US8337158B1 (en) | Turbine blade with tip cap | |
| US8491264B1 (en) | Turbine blade with trailing edge cooling | |
| US8517667B1 (en) | Turbine vane with counter flow cooling passages | |
| JP2006207586A (en) | High efficiency fan cooling hole in turbine airfoil | |
| JP2005090511A (en) | Teardrop film cooling blade |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040109 |