Система охлаждения обоймы направляющих лопаток и роторных деталей газовой турбины
Полезная модель относится к области газотурбостроения и может быть использована, в частности, в системе охлаждения обоймы направляющих лопаток и роторных деталей. Полезная модель решает задачу упрощения конструкции системы охлаждения обоймы направляющих лопаток и роторных деталей при этом технический результат, на достижение которого направлено заявляемая полезная модель, заключается в исключении трубок, предназначенных для подвода циклового охлаждающего воздуха. Отличительными признаками системы охлаждения от указанной выше известной и наиболее близкой к ней является выполнение в системе коллектора в виде полости, образованной между внутренней и наружной деталями обоймы направляющих лопаток, в которую поступает цикловой охлаждающий воздух и из которой он распределяется сквозь направляющие лопатки к роторным деталям газовой турбины. При этом выполнение для уплотнения коллектора снаружи внутренней детали обоймы направляющих лопаток выступов с коническими поверхностями, устанавливаемых в соответствующие пазы, расположенные во внутренней поверхности наружной детали обоймы направляющих лопаток, и в которых также размещены уплотнительные элементы из легкодеформируемого материала, выбираемые по объему из расчета полного заполнения свободного пространства пазов при установке обоймы направляющих лопаток в рабочее положение во время пуска и работы газовой турбины.
Полезная модель относится к области газотурбостроения и может быть использована при проектировании конструкций газовых турбин и, в частности, системы охлаждения обоймы направляющих лопаток и роторных деталей.
Переход газотурбинных установок от холодного состояния во время сборки к новому тепловому рабочему состоянию может сопровождаться высокими термическими напряжениями и деформациями, ограничить которые можно, используя подогрев ротора, подогрев в комбинации с охлаждением обойм, обогрев фланцев.
Известна конструкция газотурбинного двигателя (см., например, книгу А.В.Штода и др. "Конструирование авиационных газотурбинных двигателей", М., 1961, стр.124), в которой подвод циклового охлаждающего воздуха от компрессора к роторным деталям осуществляется через направляющие (сопловые) лопатки с помощью внешних трубок или каналов, имеющихся в корпусах. Однако такое конструктивное решение значительно усложняет конструкцию, т.к. для избежания больших потерь давления подводимого циклового охлаждающего воздуха трубки не должны иметь резких поворотов или уширения сечения. При этом должно быть обеспечено хорошее уплотнение в местах перехода воздуха от неподвижных деталей к вращающимся и в местах соединений лопаток с диском, т.к. только при наличии хороших уплотнений
через охлаждаемые лопатки пройдет расчетное количество циклового охлаждающего воздуха.
Известна также конструкция газотурбинного двигателя (см., например, книгу "Конструирование и проектирование авиационных газотурбинных двигателей", под ред. Д.В.Хранина, М., 1989, стр.218-224.) в которой подвод циклового охлаждающего воздуха осуществлен из коллектора по трубкам и через поворотное кольцо с отверстиями. При этом количество охлаждающего воздуха определяется положением поворотного кольца и взаимным расположением отверстий в поворотном кольце и в трубках.
Полезная модель решает задачу упрощения конструкции системы охлаждения обоймы направляющих лопаток и роторных деталей.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемая полезная модель, заключается в исключении трубок, предназначенных для подвода циклового охлаждающего воздуха.
Для достижения указанного технического результата система охлаждения обоймы направляющих лопаток и роторных деталей газовой турбины с помощью циклового охлаждающего воздуха снабжена коллектором в виде полости, образованной между внутренней и наружной деталями обоймы направляющих лопаток, в которую поступает цикловой охлаждающий воздух и из которой он распределяется сквозь направляющие лопатки к роторным деталям газовой турбины, при этом для уплотнения коллектора снаружи внутренней детали обоймы направляющих лопаток выполнены выступы с коническими поверхностями, устанавливаемые в соответствующие пазы, расположенные во внутренней поверхности наружной детали обоймы направляющих лопаток, и в которых также размещены уплотнительные элементы из легкодеформируемого материала, выбираемые по объему из расчета полного заполнения свободного пространства пазов при установке обоймы направляющих лопаток в рабочее положение во время пуска и работы газовой турбины.
Отличительными признаками системы охлаждения от указанной выше известной и наиболее близкой к ней является выполнение в системе коллектора в виде полости, образованной между внутренней и наружной деталями обоймы направляющих лопаток, в которую поступает цикловой охлаждающий воздух и из которой он распределяется сквозь направляющие лопатки к роторным деталям газовой турбины. При этом выполнение для
уплотнения коллектора снаружи внутренней детали обоймы направляющих лопаток выступов с коническими поверхностями, устанавливаемых в соответствующие пазы, расположенные во внутренней поверхности наружной детали обоймы направляющих лопаток, и в которых также размещены уплотнительные элементы из легкодеформируемого материала, выбираемые по объему из расчета полного заполнения свободного пространства пазов при установке обоймы направляющих лопаток в рабочее положение во время пуска и работы газовой турбины.
Благодаря наличию указанных признаков цикловой охлаждающий воздух непосредственно распределяется от коллектора сквозь направляющие лопатки к роторным деталям газовой турбины и при этом стабильность величины расхода циклового охлаждающего воздуха достигается уплотнением коллектора.
На фиг.1 схематично показана система охлаждения обоймы направляющих лопаток и роторных деталей; на фиг.2 - уплотнение внутренней и наружной деталей обоймы направляющих лопаток.
Система охлаждения с помощью циклового охлаждающего воздуха включает обойму 1, имеющую наружную деталь 2 и внутреннюю деталь 3, между которыми образована полость в виде коллектора 4. Для прохождения циклового охлаждающего воздуха к ротору и роторным деталям (на фиг. не показаны) предназначены каналы 5, выполненные в направляющих лопатках 6 и каналы 7 в обойме 1. При этом для избежания больших потерь давления подводимого циклового охлаждающего воздуха должно быть обеспечено уплотнение наружной детали 2 и внутренней детали 3 обоймы 1. С этой целью снаружи внутренней детали 3 обоймы 1 направляющих лопаток 6 выполнены выступы 8 с коническими поверхностями, устанавливаемые в соответствующие пазы 9, расположенные во внутренней поверхности наружной детали 2 обоймы 1 направляющих лопаток 6. В пазах 9 также размещены уплотнительные элементы 10 из легкодеформируемого материала, выбираемые по объему из расчета полного заполнения свободного пространства пазов 9 при установке обоймы 1 направляющих лопаток 6 в рабочее положение во время пуска и работы газовой турбины.
При работе цикловой охлаждающий воздух, поступая в обойму 1 и попадая в коллектор 4, одновременно распределяется по каналам 5 направляющих лопаток 6, поступая затем по каналам 7 к ротору и роторным
деталям. Наличие уплотнительных элементов 10 из легкодеформируемого материала, выбираемых по объему из расчета полного заполнения свободного пространства пазов 9, обеспечивает сохранение стабильности величины расхода циклового охлаждающего воздуха.
Система охлаждения обоймы направляющих лопаток и роторных деталей газовой турбины с помощью циклового охлаждающего воздуха, отличающаяся тем, что она содержит коллектор в виде полости, образованной между внутренней и наружной деталями обоймы направляющих лопаток, в которую поступает цикловой охлаждающий воздух и из которой он распределяется сквозь направляющие лопатки к роторным деталям газовой турбины, причем для уплотнения коллектора снаружи внутренней детали обоймы направляющих лопаток выполнены выступы с коническими поверхностями, устанавливаемые в соответствующие пазы, расположенные во внутренней поверхности наружной детали обоймы направляющих лопаток, и в которых также размещены уплотнительные элементы из легкодеформируемого материала, выбираемые по объему из расчета полного заполнения свободного пространства пазов при установке обоймы направляющих лопаток в рабочее положение во время пуска и работы газовой турбины.
