RU2289029C2 - Device to supply cooling air to working of turbine wheel - Google Patents
Device to supply cooling air to working of turbine wheel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2289029C2 RU2289029C2 RU2004117268/06A RU2004117268A RU2289029C2 RU 2289029 C2 RU2289029 C2 RU 2289029C2 RU 2004117268/06 A RU2004117268/06 A RU 2004117268/06A RU 2004117268 A RU2004117268 A RU 2004117268A RU 2289029 C2 RU2289029 C2 RU 2289029C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- mixing chamber
- cavity
- holes
- blades
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Техническое решение относится к газотурбинной энергетике, в частности к устройствам подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам турбины.The technical solution relates to gas turbine power, in particular to devices for supplying cooling air to the turbine blades.
Известно устройство подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам турбины (см. описания по патентам - аналогам, приоритет 17.12.1977 фирмы Rolls Royce Великобритания - №2010404, МКИ F 01 D 5/18, США - №4275990, НКИ 416-95, заявлен 30. 11.1978, Франции - №2411959, МКИ F 01 D 5/18).A device for supplying cooling air to the turbine blades of the turbine is known (see descriptions for patents - analogues, priority 17/12/1977 by Rolls Royce United Kingdom - No. 2010404, MKI F 01
В устройстве предусмотрена воздушная полость, которая ограничена стенками коробчатой оболочки статора и полотном диска. Полость сообщена через сопла, выполняющие функцию предварительной закрутки охлаждающего воздуха (см. термин в ГОСТ 23851-79), и кольцевую канавку в ободе диска с каналами охлаждения рабочих лопаток.The device has an air cavity, which is limited by the walls of the box-shaped shell of the stator and the blade web. The cavity is communicated through nozzles that perform the function of pre-swirling cooling air (see the term in GOST 23851-79), and an annular groove in the rim of the disk with cooling channels for the working blades.
Такое устройство позволяет уменьшить энергетические затраты при подводе охлаждающего воздуха за счет направления его в сторону вращения ротора турбины.Such a device allows to reduce energy costs when supplying cooling air due to its direction in the direction of rotation of the turbine rotor.
В этом решении воздух имеет контакт с достаточно высокой температурой поверхности диска рабочего колеса. Это снижает эффективность охлаждения лопаток. В описании указано, что потери давления снижаются до минимума, однако поворот потока на 90 градусов, наоборот, создает сопротивление и увеличивает потери давления.In this solution, air has contact with a sufficiently high surface temperature of the impeller disk. This reduces the cooling efficiency of the blades. The description indicates that pressure losses are reduced to a minimum, however, a 90-degree rotation of the flow, on the contrary, creates resistance and increases pressure losses.
Известна также охлаждаемая воздухом турбина для газотурбинного двигателя (см. описания к патентам - аналогам, приоритет 07.09.1982 фирмы Rolls Royce - США - №4348157, НКИ 416-95, Франции - №2439872, МКИ F 01 D 7/18). Турбина содержит последовательно сопловой аппарат и рабочее колесо с лопатками. Под сопловым аппаратом образована полость подвода воздуха из-за компрессора из-под камеры сгорания.Also known is an air-cooled turbine for a gas turbine engine (see descriptions for patents - analogues, priority 07/07/1982 from Rolls Royce - USA - No. 4348157, NKI 416-95, France - No. 2439872, MKI F 01
Внутренние кольца 18 и 20 с уплотнительными лабиринтами образуют кольцевую полость под сопловым аппаратом, сообщенную с кольцевой полостью у замков рабочих лопаток. Выше и ниже замков образованы две концентричные группы осевых кольцевых канавок, закрытых введенными в них кольцевыми буртами рабочего колеса, и в совокупности как уплотнения ограничивают полость у замков лопаток.The
Эта полость сообщена со сквозной полостью смешения под венцом лопаток соплового аппарата, ограниченной упомянутыми кольцами 18 и 20 под сопловым аппаратом. Последние объединены во внутреннее основание соплового аппарата лопатками 19, работающими как средство предварительной закрутки охлаждающего воздуха, проходящего через сквозную полость смешения этого основания под сопловым аппаратом.This cavity is in communication with the through cavity of mixing under the rim of the blades of the nozzle apparatus, bounded by the said
За стойками остается свободная часть этой сквозной кольцевой полости основания, сообщенная с ограниченной уплотнениями полостью, а через нее с дефлектором колеса турбины.Behind the uprights there remains the free part of this through annular base cavity, communicated with the cavity limited by the seals, and through it with the turbine wheel deflector.
В дефлекторе по числу рабочих лопаток образованы изогнутые в направлении вращения колеса трубки. Они дискретно направляют охлаждающий воздух к рабочим лопаткам у замков и их ножек.In the deflector, by the number of working blades, tube tubes bent in the direction of rotation are formed. They discretely direct cooling air to the working blades of the locks and their legs.
Такой дефлектор с трубками усложняет конструкцию колеса турбины. Известное устройство вероятно достаточно эффективно выполняет функцию охлаждения. В нем подводимый к замкам лопаток воздух огражден от полотна диска и меньше нагревается. Однако конструкция устройства очень сложна и предполагает многочисленную номенклатуру деталей. Вырезы в диске у каждой лопатки вызывают прочностные проблемы колеса, достаточно нагруженного как термически, так и динамически, а следовательно, снижается его надежность.Such a deflector with tubes complicates the design of the turbine wheel. The known device probably quite effectively performs the function of cooling. In it, the air supplied to the locks of the blades is fenced from the blade web and less heated. However, the design of the device is very complex and involves a wide range of parts. The cutouts in the disk at each blade cause strength problems of the wheel, sufficiently loaded both thermally and dynamically, and therefore, its reliability is reduced.
Из-за описанных выше особенностей применять в малоразмерных высоконагруженных газотурбинных двигателях рассмотренные известные технические решения практически невозможно.Due to the features described above, it is practically impossible to use the well-known technical solutions considered in small-sized highly loaded gas turbine engines.
Из описания к патенту США №3791758 (заявлено 01.05.1972 Secretary of State for Defence of the UK, US C1 416/116, МПК F 01 D 5/08) известно устройство подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам колеса турбины.From the description of US patent No. 3791758 (stated on 05/01/1972 Secretary of State for Defense of the UK, US C1 416/116, IPC F 01
Известное устройство содержит окруженные сопловым аппаратом 24 воздушную полость 20 перед стенкой 20А (49 строка, столбик 2 описания) соплового аппарата и кольцевую камеру 50 смешения за указанной стенкой 20А. Таким образом камера 50 смешения отделена от воздушной полости 20.The known device comprises an
Средства предварительной закрутки воздуха между указанными камерой 50 и полостью 20 выполнены в виде лопаточного аппарата 42.Means for preliminary swirling of air between the specified chamber 50 and the
Кольцевая камера 50 смешения образована внутренним и наружным кольцевыми выступами соплового аппарата.The annular mixing chamber 50 is formed by the inner and outer annular protrusions of the nozzle apparatus.
При этом указанные сопла лопаточного аппарата 42, как средства закрутки, через камеру 50 смешения и диффузорную полость 39 сообщены с каналами 48 под замками 30 каждой рабочей лопатки 27.Moreover, these nozzles of the blade apparatus 42, as a means of swirling, through the mixing chamber 50 and the diffuser cavity 39 are in communication with the channels 48 under the
Известное устройство также не может быть использовано в малоразмерных турбинах в силу невозможности выполнения "миниатюрного" лопаточного аппарата для предварительной закрутки и направления воздуха к рабочим лопаткам в виде сплошной закрученной пелены.The known device also cannot be used in small turbines due to the impossibility of performing a "miniature" blade apparatus for preliminary swirling and directing air to the working blades in the form of a continuous swirling shroud.
Несмотря на указанные недостатки устройство по патенту США №3791758 выбрано прототипом заявляемого устройства по общности решаемой задачи, близости технической сущности и возможности его дальнейшего усовершенствования для получения более прогрессивного технического результата.Despite these shortcomings, the device according to US patent No. 3791758 was selected as a prototype of the claimed device in terms of the generality of the problem being solved, the proximity of the technical nature and the possibility of its further improvement to obtain a more progressive technical result.
Перед авторами стояла задача создать устройство подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам турбины, назначение которого было бы направлено именно для малоразмерных высоконагруженных газотурбинных двигателей.The authors were faced with the task of creating a device for supplying cooling air to the working blades of the turbine, the purpose of which would be directed specifically to small-sized, highly loaded gas turbine engines.
При этом, по сравнению с прототипом, необходимо было получить совокупный технический результат, состоящий из нескольких взаимосвязанных и находящихся в причинно-следственной связи прогрессивных технических результатов, а именно:In this case, in comparison with the prototype, it was necessary to obtain an aggregate technical result, consisting of several interrelated and causally progressive technical results, namely:
- повышение эффективности охлаждения как рабочих лопаток, так и диска рабочего колеса в его наиболее нагруженной части в месте крепления замков лопаток особенно высоконагруженных турбин малоразмерных двигателей;- improving the cooling efficiency of both the rotor blades and the impeller disk in its most loaded part at the attachment point of the locks of the blades of especially high-loaded turbines of small engines;
- обеспечение (избегая дискретности струй охлаждающего воздуха) сплошной закрученной воздушной пелены, направленной на особо термически и динамически напряженную зону колеса турбины;- providing (avoiding discreteness of the cooling air jets) a continuous swirling air sheet directed at a particularly thermally and dynamically stressed zone of the turbine wheel;
- упрощение конструкции устройства малоразмерных турбин наряду с повышением технологичности их производства;- simplification of the design of small turbines while improving the manufacturability of their production;
- уменьшение номенклатуры необходимых деталей;- reduction of the range of necessary parts;
- повышение прочности узлов и деталей, находящихся в поле центробежных и термических нагрузок.- increasing the strength of components and parts located in the field of centrifugal and thermal loads.
Эта задача решается тем, что в известном устройстве подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам колеса турбины, содержащем ограниченную задней стенкой соплового аппарата воздушную полость, сообщенную средствами предварительной закрутки воздуха с кольцевой камерой смешения, образованной в указанной задней стенке соплового аппарата наружным и внутренним кольцами и дном и сообщенной с полостью у рабочих лопаток, произведено усовершенствование.This problem is solved in that in the known device for supplying cooling air to the working blades of the turbine wheel, containing an air cavity bounded by the rear wall of the nozzle apparatus, communicated by means of preliminary air swirling with an annular mixing chamber formed in the said rear wall of the nozzle apparatus by the outer and inner rings and the bottom and communicated with the cavity at the working blades, an improvement is made.
Усовершенствование заключается в том, что указанные средства предварительной закрутки выполнены в виде сквозных отверстий через наружное кольцо указанной камеры смешения.The improvement lies in the fact that these means of pre-twisting made in the form of through holes through the outer ring of the specified mixing chamber.
Внутреннее кольцо, ограничивающее камеру смешения, выполнено съемным.The inner ring bounding the mixing chamber is removable.
В сечении вдоль продольной оси каждого из отверстий последние на их входе внутрь камеры смешения ориентированы в окружном направлении на корыта рабочих лопаток колеса турбины.In a section along the longitudinal axis of each of the holes, the latter at their entrance into the mixing chamber are oriented in the circumferential direction to the troughs of the working blades of the turbine wheel.
Вход указанных сквозных отверстий через наружное кольцо внутрь указанной камеры смешения размещен у ее дна.The entrance of these through holes through the outer ring inside the specified mixing chamber is placed at its bottom.
При этом указанные отверстия в сечении вдоль продольной оси каждого размещены равномерно по окружности, как отдельными отверстиями, так и отдельными группами.Moreover, these holes in the section along the longitudinal axis of each are placed uniformly around the circumference, both separate holes and separate groups.
Это дает возможность при прохождении протяженности камеры смешения вместо множества отдельных дискретных, хотя и закрученных, струй воздуха из отверстий получить закрученную равномерную пелену воздуха на выходе из камеры смешения, натекающую к основаниям (замкам) и, при необходимости, в охлаждающие каналы рабочих лопаток.This makes it possible, when passing the length of the mixing chamber instead of many separate discrete, albeit swirling, jets of air from the openings, to obtain a swirling uniform veil of air at the outlet of the mixing chamber, flowing to the bases (locks) and, if necessary, to the cooling channels of the working blades.
Если указанные отверстия разместить равномерно по окружности группами по несколько отверстий, их диаметры можно увеличить, при этом соблюдая требование, чтобы количество охлаждающего воздуха, проходящего через них, составляло 1...2% от количества воздуха, в целом потребляемого двигателем.If these holes are placed evenly around the circumference in groups of several holes, their diameters can be increased, while observing the requirement that the amount of cooling air passing through them be 1 ... 2% of the amount of air consumed by the engine as a whole.
Такое расположение направляющих отверстий более технологично по сравнению с равномерным круговым расположением отверстий меньшего диаметра.This arrangement of the guide holes is more technologically advanced than the uniform circular arrangement of the holes of a smaller diameter.
В обоих случаях обеспечивается непрерывность охлаждения и повышается его эффективность. По сравнению с прототипом конструкция устройства упрощается.In both cases, cooling is ensured and its efficiency is increased. Compared with the prototype, the design of the device is simplified.
В конкретной конструкции кольцевая камера смешения может быть выполнена между задней стенкой соплового аппарата и дополнительным кольцом, совмещенным с задней стенкой. Эта конструкция более технологична в производстве.In a particular design, an annular mixing chamber may be formed between the rear wall of the nozzle apparatus and an additional ring aligned with the rear wall. This design is more technological in production.
Всем этим в совокупности обеспечиваются вышеуказанные технические результаты заявляемого решения.All of this together provides the above technical results of the proposed solution.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where:
- Фиг.1 дан продольный разрез турбины газотурбинного двигателя с подачей охлаждающего воздуха через сопловой аппарат;- Figure 1 is a longitudinal section of a turbine of a gas turbine engine with a supply of cooling air through a nozzle apparatus;
- Фиг.2 показан увеличенный фрагмент А (см. фиг.1) устройства подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам турбины газотурбинного двигателя;- Figure 2 shows an enlarged fragment A (see figure 1) of a device for supplying cooling air to the working blades of a turbine of a gas turbine engine;
- Фиг.3 даны увеличенные сечения (см. фиг.1) Б-Б вдоль осей сквозных отверстий и В-В через рабочие лопатки турбины, с их взаимным расположением;- Figure 3 shows enlarged sections (see figure 1) BB along the axes of the through holes and BB through the working blades of the turbine, with their relative position;
- Фиг.4 показан продольный разрез турбины газотурбинного двигателя с подачей охлаждающего воздуха из-под кольцевой прямоточной камеры сгорания;- Figure 4 shows a longitudinal section of a turbine of a gas turbine engine with a supply of cooling air from under an annular once-through combustion chamber;
- Фиг.5 дан продольный разрез турбины газотурбинного двигателя с подачей охлаждающего воздуха из-под противоточной камеры сгорания.- Figure 5 is a longitudinal section of a turbine of a gas turbine engine with a supply of cooling air from under a countercurrent combustion chamber.
Представленная на Фиг.1 конструкция заявляемого устройства подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам колеса турбины содержит корпус статора 1 с отверстиями 2 подвода воздуха. В корпусе статора 1 установлены полые лопатки 3 соплового аппарата турбины, далее, сопловые лопатки 3, размещенные вокруг воздушной полости 4 ресивера. За ними расположено колесо турбины с закрепленными в его диске 5 рабочими лопатками 6 с корытами 7.Presented in FIG. 1, the design of the inventive device for supplying cooling air to the working blades of a turbine wheel comprises a stator housing 1 with openings 2 for supplying air.
Сопловые лопатки 3 имеют внутренние полки, объединенные в кольцевой внутренний бандаж 8, выступающий вдоль продольной оси (условно по потоку) к рабочим лопаткам 6 в диске 5 колеса турбины.The
Навстречу и концентрично внутри указанного кольцевого внутреннего бандажа 8 сопловых лопаток 3, в направлении продольной оси турбины расположены внутренние полки рабочих лопаток 6 диска 5 колеса турбины. Они образуют собой кольцевой бандаж 9 с общим кольцевым выступом 10, направленным (условно) против потока.Toward and concentrically inside the specified annular
Внутренний бандаж 8 сопловых лопаток 3 образует воздушную полость 4 ресивера совместно с кольцевым, U-образным в продольном сечении, внутренним корпусом 11, концентричным бандажу 8 и размещенным радиально внутри последнего.The
U-образный внутренний корпус 11 имеет кольцевые, переднюю 12 и заднюю 13, внутренние стенки, направленные радиально от продольной оси турбины. В каждой из стенок передней 12 и задней 13 выполнены радиально наружу от продольной оси кольцевые канавки: передняя канавка 14 и задняя канавка 15.The U-shaped inner casing 11 has annular, front 12 and rear 13, inner walls directed radially from the longitudinal axis of the turbine. In each of the walls of the front 12 and rear 13, annular grooves are made radially outward from the longitudinal axis: the front groove 14 and the rear groove 15.
В переднюю канавку 14 введено переднее кольцо 16, составленное из множества радиальных выступов бандажа 8 сопловых лопаток 3.A front ring 16 is inserted into the front groove 14 and is composed of a plurality of radial protrusions of the
В заднюю канавку 15 введено заднее кольцо 17, составленное из множества задних радиальных выступов того же бандажа 8 сопловых лопаток 3.A rear ring 17 is introduced into the rear groove 15, which is composed of a plurality of rear radial protrusions of the
Задняя стенка13 U-образного корпуса 11, ограничивающего воздушную полость 4 ресивера, содержит наружный кольцевой осевой бурт 18, направленный под кольцевой выступ 10 рабочих лопаток 6 и размещенный концентрично последнему.The
Кольцевой внутренний бандаж 8 сопловых лопаток 3, осевой бурт 18 и размещенный между ними встречный выступ 10 в совокупности образуют своеобразное торцевое уплотнение на границе с газодинамическим трактом турбины.The annular
Задняя стенка 13 под осевым буртом 18 имеет концентрично последнему развитое в осевом направлении кольцевое основание 19.The
При этом указанное кольцевое основание 19 размещено концентрично вокруг кольцевого выступа 20 диска 5 колеса турбины.While the specified
В кольцевом основании 19 образована вдоль продольной оси в виде кольцевой щели камера смешения 21, рассчитанная известными методами. Последняя открыта только в направлении колеса турбины. В то же время эта камера смешения 21 сообщена с воздушной полостью 4 ресивера через наружную стенку щели сквозными отверстиями 22 с их входом в указанную камеру смешения 21 в пределах объема последней.In the
В то же время указанные сквозные отверстия 22 в сечении вдоль продольной оси каждого на их входе внутрь камеры смешения 21 ориентированы в окружном направлении на корыта 7 рабочих лопаток 6 турбины.At the same time, these through
Как более технологичное решение устройства, камера смешения 21 может быть образована щелевым кольцевым пространством, замкнутым от воздушной полости 4 ресивера, между кольцевым основанием 19 и кольцом 23, дополнительно установленным изнутри этого кольцевого основания 19.As a more technologically advanced solution of the device, the mixing
На кольце 23 может быть выполнен радиальный заостренный бурт 24, направленный к кольцевому выступу 20 с образованием расчетного зазора 25.On the
Тем самым организована полость 26 под выступом 10 бандажа 9 внутренних полок рабочих лопаток 6. Полость 26 сообщена через камеру смешения 21 с воздушной полостью 4 ресивера множеством указанных сквозных отверстий 22 в основании 19. Полость 26 через зазор 25 сообщена с полостью 27 под U-образным внутренним корпусом 11.Thus, the
Благодаря тому, что указанные сквозные отверстия 22 на их входе внутрь камеры смешения 21 ориентированы в сечении вдоль продольной оси каждого в окружном направлении на корыта 7 рабочих лопаток колеса турбины, они обеспечивают предварительную закрутку воздуха.Due to the fact that these through
В камере смешения 21 воздушные струи объединяются, смешиваются в общий кольцевой равномерный поток воздуха, набегающий на рабочие лопатки 6 и охлаждающий, в частности, их замки.In the mixing
Заявляемое устройство может быть выполнено и с обеспечением воздушной полости 4 ресивера охлаждающим воздухом из-под оболочки камеры сгорания.The inventive device can be performed and providing the
Обратимся к конструкции заявляемого устройства для газотурбинного двигателя с прямоточной камерой сгорания (см. Фиг.4).We turn to the design of the inventive device for a gas turbine engine with a once-through combustion chamber (see Figure 4).
В этом случае воздушная полость 29 под внутренней оболочкой 30 прямоточной камеры сгорания сообщена с воздушной полостью 4 под сопловыми лопатками 3, которая также сообщена с полостью 26 у рабочих лопаток 6 через выполняющие предварительную закрутку воздуха сквозные отверстия 22 в кольцевом основании 19 и камеру смешения 21.In this case, the
В то же время кольцевое основание 19 своей передней стенкой 28 сочленено одновременно с внутренним бандажом 8 сопловых лопаток 3 и внутренней оболочкой 30 прямоточной камеры сгорания.At the same time, the
В случае заявляемого устройства для газотурбинного двигателя с противоточной камерой сгорания (см. Фиг.5) воздушная полость 31 ограничена оболочкой 33 противоточной камеры сгорания.In the case of the inventive device for a gas turbine engine with a countercurrent combustion chamber (see Figure 5), the
Эта воздушная полость 31 сообщена с воздушной полостью 4 под сопловыми лопатками 3, которая также сообщена с полостью 26 у рабочих лопаток 6 через описанные отверстия 22 предварительной закрутки в кольцевом основании 19 и далее через камеру смешения 21, которая на выходе сообщена с полостью 26 перед рабочими лопатками 6, в частности у их замковых частей.This
В этом случае кольцевое основание 19 своей передней стенкой 32 сочленено одновременно с кольцевым внутренним бандажом 8 сопловых лопаток 3 и оболочкой 33 камеры сгорания (Фиг.5).In this case, the
При этом в любой из описанных конструкций устройства вход внутрь камеры смешения 21 отверстий 22 предпочтительно размещен у дна 34 указанной камеры.Moreover, in any of the described device designs, the entrance into the mixing
Подвод охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам 6 турбины в любой из конструкций заявляемого устройства реализуется следующим образом.The supply of cooling air to the working
Обратимся к фиг.1. Охлаждающий воздух отбирается из-за компрессора либо из-за промежуточных ступеней компрессора и подводится известными средствами в воздушную полость 4 ресивера. Давление в воздушной полости ресивера 4 существенно превышает давление в полости камеры смешения 21.Turn to figure 1. Cooling air is taken off due to the compressor or due to intermediate stages of the compressor and is supplied by known means into the
Охлаждающий воздух из воздушной полости 4 ресивера поступает в камеру смешения 21 у ее дна 34 через направляющие воздух сквозные отверстия 22.Cooling air from the
При этом струи воздуха в сечении вдоль продольной оси каждого отверстия 22 формируются в окружном направлении на корыта 7 рабочих лопаток 6.In this case, air jets in the section along the longitudinal axis of each
Дискретные струи охлаждающего воздуха из отверстий 22, проходя от дна 34 камеры смешения 21 через ее полость к выходу, замыкаются в сплошную кольцевую воздушную пелену, которая далее направляется на охлаждение рабочих лопаток 6, в частности, к месту установки в диске 5 их замков.Discrete jets of cooling air from the
Если заявляемое устройство выполнено, как на Фиг.4 или 5 с обеспечением полости 4 охлаждающим воздухом из-под оболочки камеры сгорания, принцип подачи охлаждающего воздуха в камеру 4 и прохождения его через отверстия 22 и далее из камеры смешения 21 в полость 26 полностью идентичен вышеописанному.If the inventive device is made, as in Fig. 4 or 5, providing the
Принцип работы и эффективность устройства такие же в случае с забором воздуха из полости 31 под оболочкой 33 противоточной камерой сгорания.The principle of operation and efficiency of the device are the same in the case of air intake from the
При этом перетекание среды из прилегающих полостей в полость 26 подвода охлаждающего воздуха ограничивают:In this case, the flow of medium from adjacent cavities into the
- со стороны газодинамического тракта турбины - система цилиндрических гребешков, включающая в совокупности кольцевой выступ 8, осевой бурт 18 и размещенный между ними встречный выступ 10;- from the side of the gas-dynamic path of the turbine — a system of cylindrical scallops, including in total an
- со стороны полости 27 - радиальный бурт 24 и выступ диска 20, также образующие своеобразное уплотнение.- from the side of the cavity 27 -
Эффективность σ охлаждения предлагаемого устройства выше, чем эффективность системы с дискретными струями.The cooling efficiency σ of the proposed device is higher than the efficiency of a system with discrete jets.
При этом температура воздуха на входе в рабочую лопатку 6 существенно снижается, что подтверждено известным газодинамическим расчетом:In this case, the air temperature at the inlet to the working
где Т* w - температура воздуха на входе в рабочую лопаткуwhere T * w - air temperature at the entrance to the working blade
Т* - полная температура охлаждающего воздухаT * - full temperature of cooling air
u1 - окружная скорость ротора на радиусе подводаu 1 - peripheral speed of the rotor at the radius of the supply
сu - окружная составляющая скорости подводимого воздухаwith u - circumferential component of the velocity of the supplied air
cр - теплоемкость воздухаc p - heat capacity of air
r - коэффициент восстановленияr is the recovery coefficient
σ - эффективность системы подвода.σ is the efficiency of the supply system.
То, что закручивающие отверстия размещены на их входе в камеру смешения у ее дна, наиболее эффективно обеспечивает превращение отдельных струй в воздушную пелену. Тем самым обеспечивается подвод охлаждающего воздуха к рабочей лопатке в виде сплошной струи, закрученной в том же направлении, что и корыта рабочих лопаток, т.е. по вращению ротора.The fact that the twisting holes are placed at their entrance to the mixing chamber at its bottom most effectively ensures the conversion of individual jets into an air curtain. This ensures the supply of cooling air to the working blade in the form of a continuous jet swirling in the same direction as the troughs of the working blades, i.e. rotor rotation.
Устранение дискретности натекания охлаждающего воздуха позволяет снизить его температуру на входе в рабочую лопатку на 20-30°С. Это, в конечном счете, повышает надежность не только турбины, но и надежность и экономичность двигателя в целом.Elimination of discreteness of leakage of cooling air allows to reduce its temperature at the inlet to the working blade by 20-30 ° C. This ultimately improves the reliability of not only the turbine, but also the reliability and efficiency of the engine as a whole.
Расход охлаждающего воздуха не более 1...2% от потребляемого двигателем в целом.The consumption of cooling air is not more than 1 ... 2% of the total consumed by the engine.
Применяемость заявляемого технического решения подтверждена положительными результатами испытаний опытных образцов авиационных двигателей ТВ3-117 ВМА-СБМ1, Д-27, АИ-450, разработанных ГП "ЗМКБ Прогресс" имени А.Г.Ивченко.The applicability of the proposed technical solution is confirmed by the positive test results of prototypes of aircraft engines TV3-117 VMA-SBM1, D-27, AI-450, developed by the GP "ZMKB Progress" named after A. G. Ivchenko.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2004020814 | 2004-02-05 | ||
UA2004020814 | 2004-02-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004117268A RU2004117268A (en) | 2005-12-10 |
RU2289029C2 true RU2289029C2 (en) | 2006-12-10 |
Family
ID=35868400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004117268/06A RU2289029C2 (en) | 2004-02-05 | 2004-06-07 | Device to supply cooling air to working of turbine wheel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2289029C2 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460886C1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Turbine rotor |
RU2462600C2 (en) * | 2007-06-25 | 2012-09-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Turbine design and method to cool band installed near turbine blade edge |
RU2520255C1 (en) * | 2013-01-25 | 2014-06-20 | Егор Владимирович Пименов | Steam turbine |
RU2615567C2 (en) * | 2012-01-04 | 2017-04-05 | Дженерал Электрик Компани | Holding bracket for turbo machine impeller tubes supporting and turbo machine element (versions) |
RU2618153C2 (en) * | 2013-02-14 | 2017-05-02 | Сименс Энерджи, Инк. | Gas turbine engine with ambient air cooling device comprising preliminary swirler |
-
2004
- 2004-06-07 RU RU2004117268/06A patent/RU2289029C2/en active
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462600C2 (en) * | 2007-06-25 | 2012-09-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Turbine design and method to cool band installed near turbine blade edge |
US8550774B2 (en) | 2007-06-25 | 2013-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine arrangement and method of cooling a shroud located at the tip of a turbine blade |
RU2460886C1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Turbine rotor |
RU2615567C2 (en) * | 2012-01-04 | 2017-04-05 | Дженерал Электрик Компани | Holding bracket for turbo machine impeller tubes supporting and turbo machine element (versions) |
RU2520255C1 (en) * | 2013-01-25 | 2014-06-20 | Егор Владимирович Пименов | Steam turbine |
RU2618153C2 (en) * | 2013-02-14 | 2017-05-02 | Сименс Энерджи, Инк. | Gas turbine engine with ambient air cooling device comprising preliminary swirler |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004117268A (en) | 2005-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2619963C2 (en) | Tangential combustion chamber with vaneless turbine for gas turbine engine | |
KR930007612Y1 (en) | Gas turbine engine | |
US3602605A (en) | Cooling system for a gas turbine | |
US11226098B2 (en) | Film-cooled multi-walled structure with one or more indentations | |
JP5947515B2 (en) | Turbomachine with mixing tube element with vortex generator | |
CN110030045B (en) | Turbine engine with annular cavity | |
EP1260673A2 (en) | Turbine cooling circuit | |
KR102126882B1 (en) | Nozzle assembly, combustor and gas turbine including the same | |
KR102153065B1 (en) | Ring segment and gas turbine having the same | |
US9032738B2 (en) | Gas turbine compressor with bleed path | |
US5109671A (en) | Combustion apparatus and method for a turbine engine | |
RU2289029C2 (en) | Device to supply cooling air to working of turbine wheel | |
JP7320466B2 (en) | Gas turbine fuel injection system | |
KR20200042622A (en) | Turbine vane and turbine blade and gas turbine comprising the same | |
KR20200037691A (en) | Turbine blade having cooling hole at winglet and gas turbine comprising the same | |
KR102000835B1 (en) | Gas Turbine Blade | |
EP3421726A1 (en) | Picture frame for connecting a can combustor to a turbine in a gas turbine and gas turbine comprising a picture frame | |
US11149557B2 (en) | Turbine vane, ring segment, and gas turbine including the same | |
KR101965505B1 (en) | Ring segment of turbine blade and turbine and gas turbine comprising the same | |
JP6961340B2 (en) | Rotating machine | |
WO2017190967A1 (en) | A combustor assembly with impingement plates for redirecting cooling air flow in gas turbine engines | |
JP2017089618A (en) | Wheel space purge flow mixing chamber | |
JP2019082263A (en) | Gas turbine combustor and gas turbine | |
CN113107679A (en) | Transition section part for composite tangential air inlet of small gas turbine | |
KR101937588B1 (en) | Cooling blade of turbine and turbine and gas turbine comprising the same |