Ступень турбины газотурбинной установки

Ступень турбины газотурбинной установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к турбиностроению, в частности к ступеням турбин газотурбинных установок Ступень турбины содержит сопловой аппарат 1 с направляющими лопатками 2. По периферии лопаток 3 /4рабочего колеса установлена обечайка 4 в корпусе 5 с образованием кольцевой щели 6, сообщенной радиальными каналами 7 с трактом 8 охлаждающего воздуха. Обечайка 4 установлена с кольцевым зазором 9 относительно торцовой части 10 соплового аппарата 1. Торцовая часть 10 аппарата 1 выполнена с кольцевым ориентированным к оси 12 рабочего колеса криволинейным выступом 11, расстояние которого до оси 12 колеса меньше расстояния до оси 12 периферийного торца рабочих лопаток 3 и больше расстояния до оси 12 периферийной части направляющих лопаток 2. Выступ 11 в радиальном сечении выполнен с увеличивающимся по ходу рабочего тела радиусом кривизны, а радиальные каналы 7 расположены с наклоном в окружном направлении. 2 з п ф-лы, 1 ил. со с Os 2 О СО ел Фиг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК, (я)л F 01 0 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4762400/06 (22) 28,11.89 (46) 30.11.91, Бюл, N 44 (71) Производственное объединение по организации технологической эксплуатации энергомеханического оборудования магистральных газопроводов "Союзоргэнергогаэ" (72) С.П.Зарицкий и В.Б.Фрейман (53) 621.438(088.8) (56) Патент США N 4213296, кл. F 02 С 7/26, опублик. 1980. (54) СТУПЕНЬ ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к турбиностроению, в частности к ступеням турбин газотурбинных установок, Ступень турбины содержит сопловой аппарат 1 с направляющими лопатками 2. По периферии лопаток 3 Ы,, 1694935 А1 рабочего колеса установлена обечайка 4 в корпусе 5 с образованием кольцевой щели

6, сообщенной радиальными каналами 7 с трактом 8 охлаждающего воздуха. Обечайка

4 установлена с кольцевым зазором 9 относительно торцовой части 10 соплового аппарата 1. Торцовая часть 10 аппарата 1 выполнена с кольцевым ориентированным к оси 12 рабочего колеса криволинейным выступом 11, расстояние которого до оси 12 колеса меньше расстояния до оси 12 периферийного торца рабочих лопаток 3 и больше расстояния до оси 12 периферийной части направляющих лопаток 2, Выступ 11 в радиальном сечении выполнен с увеличивающимся по ходу рабочего тела радиусом кривизны, а радиальные каналы 7 расположены с наклоном в окружном направлении.

2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1694935

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к ступеням турбин газотурбинных установок.

Известна ступень турбины газотурбинного двигателя, содержащая сопловой аппарат с направляющими лопатками, расположенную по периферии рабочего колеса обечайку, установленную в корпусе с образованием щели, которая сообщена каналами с трактом охлаждающего атмосферного воздуха.

Однако такое выполнение характеризуется относительно низкой эффективностью охлаждения обечайки и поэтому относительно невысокой надежностью.

Известна также ступень турбины газотурбинной установки, содержащая сопловой аппарат с направляющими лопатками, расположенную по периферии рабочего колеса обечайку, установленную в корпусе с образованием кольцевой щели, которая сообщена каналами с трактом охлаждающего воздуха, отбираемого из проточной части компрессора установки, Однако и при таком выполнении надежность ступени относительно невысока из-за недостаточной интенсивности охлаждения обечайки.

Целью изобретения является повышение надежности путем интенсификации охлаждения обечайки при одновременном уменьшении вторичных потерь.

Поставленная цель достигается тем, что обечайка установлена с осевым зазором относительно торцовой части соплового аппарата, а каналы выполнены радиальными и расположены в плоскости осевого зазора, торцовая часть направляющего аппарата может быть выполнена с кольцевым криволинейным выступом, ориентированным к оси рабочего колеса, при этом выступ в радиальном сечении может быть выполнен с увеличивающимися по ходу рабочего тела радиусом кривизны, а минимальное расстояние по поверхности до оси колеса меньше расстояния до оси периферийного торца рабочих лопаток и больше периферийной части направляющих лопаток, радиальные каналы могут быть расположены как вдоль радиуса, так и с наклоном в окружном направлении против вращения колеса.

На фиг. 1 схематично представлена ступень турбины, продольное сечение; на фиг.

2 — сечение А-А на фиг, 1.

Ступень содержит сопловой аппарат 1 с направляющими лопатками 2. расположенную по периферии лопаток 3 рабочего колеса (условно не показано) обечайку 4, установленную в корпусе 5 с образованием кольцевой щели 6, которая сообщена кана45 В результате описанного характера те. чения в радиальном зазоре (между 3 и 4) установится течение, характеризуемое тем, что обечайка 4 изнутри будет охлаждаться воздухом практически roA же температуры, 50 что и снаружи. Это благоприятно с точки зрения прочности, так как градиент йоля температур при этом вдоль и поперек обечайки минимален.

При работе ступени в полости 13 обра55 зуется вихрь, отклоняющий поток охлаждающего воздуха в направлении оси 12.

Интенсивность охлаждения обечайки 4 увеличивается при придании закрутки потокам охлаждающего воздуха, обтекающим ее снаружи (в зазоре 6) и изнутри (в радиаль10

40 лами 7 с трактом 8 охлаждающего воздуха, отбираемого из проточной части компрессора (условно не показаны). Обечайка 4 установлена с осевым зазором 9 относительно торцовой части 10 соплового аппарата 1, а каналы 7 выполнены радиальными и расположены в плоскости осевого зазора 9. Торцовая часть 10 выполнена с кольцевым криволинейным выступом 11, ориентиро- ванным к оси 12 рабочего колеса. Выступ 11 в радиальном (продольном) сечении выполнен с увеличивающимся по ходу рабочего тела радиусом кривизны (г1 < г2), а минимальное расстояние R> его поверхности до оси 12 колеса меньше расстояния Rpn до оси

12 периферийного торца рабочих лопаток 3 и больше расстояния R от периферийной части направляющих лопаток 2 до оси 12, Радиальные каналы 7 расположены с наклоном в окружном направлении против вращения колеса, Между выступом 11 и направляющими лопатками 2 образована полость 13

При работе ступени турбины охлаждающий воздух из тракта 8 по каналам 7 поступает частично в зазор 6 и далее течет вдоль обечайки 4,.охлаждая ее снаружи, а частично через осевой зазор 9 — в проточную часть, В проточной части он разделяется на два потока. Одна часть, обтекая выступ 11 (прилипая к нему; эффект Каунда) и натекая на направляющие лопатки, меняет свое направление, взаимодействуя с основным потоком (продуктами сгорания), и одновременно отклоняет периферийные линии тока основного потока в направлении к оси 12. Далее вместе с основным потоком поток охлаждающего воздуха, постепенно смешиваясь, направляется к рабочимлопаткам, На входе в рабочее белесо происходит взаимодействие этого потока с второй частью потока охлаждающего воздуха„вошедшего в проточную часть через зазор 9„

1694935 по периферии рабочего колеса обечайку, установленную в корпусе с образованием кольцевой щели, сообщенной каналами с трактом охлаждающего воздуха, отбирае5 мого иэ проточной части компрессора установки, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем интенсификации охлаждения обечайки при одновременном уменьшении вторичных

10 потерь, обечайка установлена с осевым зазором относительно торцовой части соплового аппарата, каналы выполнены радиальными и расположены в плоскости осевого зазора,, а торцовая часть аппарата

15 выполнена с кольцевым, ориентированным к оси рабочего колеса, криволинейным выступом, расстояние которого до оси колеса меньше расстояния до оси периферийного торца рабочих лопаток и больше расстояния

20 до оси периферийной части направляющих лопаток.

2. Ступень по и. 1, отл и ча ю ща я ся тем, что выступ в радиальном сечении выполнен с увеличивающимся по ходу рабоче25 го тела радиусом кривизны.

3, Ступень по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что радиальные каналы расположены с наклоном в окружном направлении против вращения колеса, ном зазоре). Такой характер течения обеспечивается при выполнении каналов 7 с наклоном в окружном направлении.

Предложенное выполнение ступени позволяет уменьшить вторичные потери, обусловленные как перетечкой рабочего тела вдоль радиального зазора (за счет экранирования и отклонения основного потока потоком охлаждающего воздуха), так и обусловленные перетечкой рабочего тела с корыта на спинку рабочих лопаток по периферии (за счет встречного течения охлаждающего воздуха из-эа наличия закрутки против направления вращения колеса), Наличие выступа 11 предложенной формы, позволяющее реализовать описанный характер течения охлаждающего воздуха в проточной части после его прохода через осевой зазор 9, позволяет относительно уменьшить потери от взаимодействия потока охлаждающего воздуха и основного потока, которые имели бы место при его отсутствии, за счет расширения поверхности контакта потоков, Формула изобретения

1. Ступень турбины газотурбинной установки, содержащая сопловой аппарат с направляющими лопатками, расположенную е олЕСа

: оставитель М,Парамонова

Редактор М.Бандура Техред М.Моргентал

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Подписное

Заказ 4144 Тираж и отк ытиям п и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5