Рабочее колесо газовой турбины
Полезная модель относится к газотурбинным двигателям, в частности, к охлаждаемым рабочим колесам газовых турбин и может найти применение в энергетике и судостроении. Рабочее колесо газовой турбины содержит диск с каналами для подвода охлаждающего воздуха и лопатки, каждая из которых имеет хвостовик и перо с системой отверстий для выхода охлаждающего воздуха, перегородку, проходящую через хвостовик и перо и образующую с входной кромкой канал для прохода охлаждающего воздуха, перегородку, проходящую через перо лопатки и образующую с выходной кромкой канал для прохода охлаждающего воздуха, при этом в канале между перегородками на стенке пера расположены турбулизаторы охлаждающего воздуха в виде цилиндрических штырьков, при этом перегородки выполнены с поперечными канавками, и канавки, выполненные на одной стороне перегородки смещены относительно канавок, выполненных на противоположной стороне перегородки, при этом количество каналов в перегородке на участке хвостовика не менее двух, а канал, образованный перегородкой и входной кромкой, по высоте хвостовика выполнен сужающимся. Полезная модель позволяет повысить эффективность охлаждения. Илл.
Полезная модель относится к газотурбинным установкам, в частности, к охлаждаемым рабочим колесам газовых турбин и может найти применение в энергетике и судостроении.
Известно рабочее колесо газовой турбины, содержащее диск с каналами для подвода охлаждающего воздуха и лопатки, каждая из которых имеет хвостовик и перо с системой отверстий для выхода охлаждающего воздуха, перегородку, проходящую через хвостовик и перо и образующую с входной кромкой канал для прохода охлаждающего воздуха, перегородку, проходящую через перо лопатки и образующую с выходной кромкой канал для прохода охлаждающего воздуха, при этом в канале между перегородками на стенке пера расположены турбулизаторы охлаждающего воздуха в виде цилиндрических штырьков (см. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей, под общей ред. Д.В.Хронина, - М.: Машиностроение, 1989, с.169, рис.4.30).
Несмотря на сложную разветвленную сеть внутренних каналов и систему отверстий, эффективность охлаждения данной лопатки недостаточно высока из-за достаточно высокой скорости повышения температуры охлаждающего воздуха по мере его продвижения к выходу из лопатки.
Технический результат заявленного изобретения - повышение эффективности охлаждения.
Указанный технический результат достигается тем, что в рабочем колесе газовой турбины, содержащем диск с каналами для подвода охлаждающего воздуха и лопатки, каждая из которых имеет хвостовик и перо с системой отверстий для выхода охлаждающего воздуха, перегородку, проходящую через хвостовик и перо и образующую с входной кромкой канал для прохода охлаждающего воздуха, перегородку, проходящую через перо лопатки и образующую с выходной кромкой канал для прохода охлаждающего воздуха, при этом в канале между перегородками на стенке пера расположены турбулизаторы охлаждающего воздуха в виде цилиндрических штырьков, согласно полезной модели, перегородки выполнены с поперечными канавками, и канавки, выполненные на одной стороне перегородки смещены относительно канавок, выполненных на противоположной стороне перегородки, при этом количество каналов в перегородке на участке хвостовика не менее двух, а канал, образованный перегородкой и входной кромкой, по высоте хвостовика выполнен сужающимся.
Повышение скорости потока в охлаждающих каналах позволяет уменьшить скорость повышения температуры охлаждающего воздуха по мере его продвижения к выходу из лопатки. Турбулизаторы, выполненные в виде винтовых канавок и цилиндрических штырьков, позволяют интенсифицировать теплообмен. Меньше двух каналов в хвостовике - не позволяет достаточно эффективно турбулизировать поток, максимальное количество каналов определяется высотой лопатки. Выполнение указанных мероприятий в комплексе позволяет повысить эффективность охлаждения.
На чертеже схематично изображено рабочее колесо.
Рабочее колесо содержит диск 1 с каналами 2 для подвода охлаждающего воздуха и лопатки, каждая из которых имеет хвостовик 3 и перо 4 с системой отверстий 5 для выхода охлаждающего воздуха, выполненных на входной и выходной кромках и торце пера, перегородку 6, проходящую через хвостовик 3 и перо 4 и образующую с входной кромкой канал 7 для прохода охлаждающего воздуха, перегородку 8, проходящую через перо 4 лопатки и образующую с выходной кромкой канал 9 для прохода охлаждающего воздуха. При этом в канале 10 между перегородками 6 и 7 на стенке пера расположены турбулизаторы 11 охлаждающего воздуха в виде цилиндрических штырьков. Перегородки 6, 8 выполнены с поперечными канавками, при этом канавки, выполненные на одной стороне перегородки смещены относительно канавок, выполненных на противоположной стороне перегородки. Канал 7, образованный перегородкой 6 и входной кромкой, по высоте хвостовика выполнен сужающимся.
При работе турбины охлаждающий воздух подводится в каналы 2 диска 1, откуда через каналы в хвостовике 3 распределяется по каналам 7, 9, 10 пера 4 лопатки. Часть воздуха, двигаясь по каналу 7, охлаждает входную кромку пера 4 и выпускается через отверстия во входной кромки. Часть воздуха, протекая по каналам 9, 10, охлаждает их и выпускается через отверстия в торце и выходной кромке пера 4.
Рабочее колесо газовой турбины, содержащее диск с каналами для подвода охлаждающего воздуха и лопатки, каждая из которых имеет хвостовик и перо с системой отверстий для выхода охлаждающего воздуха, перегородку, проходящую через хвостовик и перо и образующую с входной кромкой канал для прохода охлаждающего воздуха, перегородку, проходящую через перо лопатки и образующую с выходной кромкой канал для прохода охлаждающего воздуха, при этом в канале между перегородками на стенке пера расположены турбулизаторы охлаждающего воздуха в виде цилиндрических штырьков, отличающееся тем, что перегородки выполнены с поперечными канавками, и канавки, выполненные на одной стороне перегородки, смещены относительно канавок, выполненных на противоположной стороне перегородки, при этом количество каналов в перегородке на участке хвостовика не менее двух, а канал, образованный перегородкой и входной кромкой, по высоте хвостовика выполнен сужающимся.
