Охлаждаемая лопатка турбины газотурбинного двигателя

В авиадвигателестроении и энергетическом машиностроении применяются турбины с высокой степенью температурной напряженности рабочего тела. Поэтому на передний план по степени важности выходит проблема эффективной защиты лопаток и повышения их ресурса. Одним из самых проблемных элементов рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя является ее бандажная полка с уплотнительными гребешками. Для защиты бандажной полки рабочей лопатки турбины от действия горячего трактового газа, как правило, организуется выдув охладителя в бандажную полку. Выдуваемый охладитель не только снижает температуру бандажной полки, но и препятствует перетеканию через зазор между гребешками полки надроторной вставкой.

Технический результат предполагаемой полезной модели достигается тем, что в передней части бандажной полки охлаждаемой турбинной лопатки пред первым уплотнительным гребешком дополнительно располагается отверстие для выдува охладителя под углом, обеспечивающее натекание на переднюю поверхность гребешка.

Полезная модель относится к области энергетического машиностроения, в частности к охлаждаемым лопаткам турбины газотурбинного двигателя. Одним из самых проблемных элементов рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя является ее бандажная полка с уплотнительными гребешками. Она имеет малую толщину и поэтому наиболее подвержена действию высоких температур. Для защиты бандажной полки рабочей лопатки турбины от действия горячего трактового газа, как правило, организуется выдув охладителя в бандажную полку. Выдуваемый охладитель не только снижает температуру бандажной полки, но и препятствует перетеканию через зазор между гребешками полки надроторной вставкой.

Известна конструкция рабочей лопатки турбины газотурбинного двигателя с выдувом охладителя в отверстия, расположенные между гребешками на бандажной полке (Скубачевский Г.Н. Авиационные газотурбинные двигатели. - М: Машиностроение, 1974, С.125).

Данная конструкция имеет недостаток: передняя часть первого гребешка не подлежит охлаждению притом, что именно она наиболее всего испытывает действие горячего газа. Повышение температуры гребешка и, как следствие, прогар, резко снижают эффективность работы полки как уплотнителя.

Прототипом предполагаемой полезной модели является охлаждаемая лопатка турбины газотурбинного двигателя, содержащая полое перо и бандажную полку с уплотнительными гребешками. Уплотнительные гребешки установлены на периферийной стенке бандажной полки, образующей ее внутреннюю полость. На радиальное ребро внутренней полости пера установлена перемычка, скрепленная с периферийной стенкой полости полки. Каналы выхода воздуха из этой полости расположены за уплотнительными гребешками бандажной полки у ее выходной кромки. Патент RU 2369748.

Недостаток данной конструкции: выдув охладителя в радиальный зазор за вторым гребешком не позволяет охладить более теплонапряженный первый гребешок, из-за чего его температура резко повышается, он может выйти из строя и лабиринт свои функции не выполняет.

Для устранения вышеописанного недостатка предлагается охлаждаемая рабочая лопатка газотурбинного двигателя, содержащая полое перо и бандажную полку с уплотнительными гребешками, перед первым из которых организовано дополнительно отверстие для выдува охладителя, причем оно расположено под углом, обеспечивающим натекание на переднюю поверхность уплотнительного гребешка. Предлагаемая конструкция лопатки позволит охладить самое теплонапряженное место бандажной полки - первый гребешок, а также «запереть» зазор между гребешком и надроторной вставкой выдуваемым охладителем, который из-за стесненности пространства над полкой в соответствии с законами газодинамики неизбежно будет образовывать застойную зону.

Таким образом, преимущество предполагаемой полезной модели заключается в достижении более интенсивного охлаждения бандажной полки и ее самого теплонапряженного элемента - первого уплотнительного гребешка, а также в более эффективном снижении перетекания через гребешки полки из-за образующегося перед первым гребешком застойной зоны.

Технический результат при этом выражается в снижении температуры полки в целом, в достижении эффективной защиты первого уплотнительного гребешка, за счет чего повышается ресурс лопатки, а также достигается более эффективное снижение перетекания через гребешки.

Технический результат достигается тем, что в передней части бандажной полки охлаждаемой турбинной лопатки перед первым уплотнительным гребешком дополнительно располагается отверстие для выдува охладителя под углом, обеспечивающий натекание на переднюю поверхность гребешка.

На фиг.1 представлена предлагаемая конструкция охлаждаемой лопатки турбины газотурбинного двигателя, содержащая полое перо (1), замок (2) бандажную полку (3), в которой перед первым гребешком (4) располагается отверстие (5) под таким углом, чтобы обеспечивалось натекание на переднюю поверхность гребешка. Между гребешками тоже располагается отверстие (6) для охлаждения полки и второго гребешка (7).

Принцип действия предлагаемой лопатки следующий. Выдуваемый в отверстие перед первым гребешком воздух будет натекать непосредственно на переднюю поверхность гребешка, а также из-за стесненности пространства над полкой в соответствии с законами газодинамики неизбежно будет образовывать застойную зону, что позволит «запереть» зазор между гребешком и надроторной вставкой выдуваемым охладителем.

Охлаждаемая лопатка турбины газотурбинного двигателя, содержащая полое перо и бандажную полку с уплотнительными гребешками, отличающаяся тем, что перед первым уплотнительным гребешком расположено дополнительно отверстие для выдува охладителя под углом, обеспечивающее натекание на переднюю поверхность уплотнительного гребешка.