Охлаждаемая лопатка газовой турбины

 

Использование: в конструкциях газовых турбин. Сущность изобретения: несущий стержень, имеющий ножку для крепления лопатки, выполнен с ребрами на внешней поверхности. На поверхности стержня между ребрами размещены проволочные вставки. Вставки выполняются в виде отрезков проволоки на металлической сетке, которая посредством точечной сварки закрепляется на поверхности несущего стержня. Оболочка образующая внешний контур лопатки, установлена на проволочных вставках. При этом свободные концы проволок ориентированы к корню стержня. В ножке выполнены каналы для подвода охлаждающего воздуха. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в конструкциях газовых турбин.

Известна конструкция лопатки турбины, предусматривающая внутреннее охлаждение воздухом.

Известна конструкция лопатки, в каналах охлаждения которой размещен пористый наполнитель.

Известна конструкция охлаждаемой лопатки газовой турбины, содержащая стержень с продольными ребрами на его внешней поверхности, между которыми возможно размещение пористых проволочных вставок, и контактирующую с торцами ребер оболочку.

Недостаток конструкции состоит в том, что лопатка не защищена от колебаний и последние свободно передаются с несущего стержня на оболочку и обратно через жесткое закрепление оболочки. Это делает несущий стержень и оболочку вибронапряженными и способствует снижению динамической прочности лопатки. Кроме того, для лопатки характерна умеренная поверхность охлаждения.

Цель изобретения состоит в повышении надежности работы и эффективности охлаждения.

С этой целью пористые проволочные вставки размещены между ребрами с контактом с внешней поверхностью стержня и выполнены со свободными концами проволок, ориентированными к корню стержня.

При таком выполнении оболочка удерживается на стержне проволоками, упирающимися свободными концами в стенки гильзы и препятствующими перемещению оболочки. При этом контакт между стержнем и оболочкой не является жестким, так как проволоки достаточно упругие и при воздействии на них колебаний происходит диссипация энергии. Кроме того, при колебаниях оболочки возможны микроудары отдельных проволок, а также микроврезание и соответственно демпфирование колебаний. При этом оболочка оказывается виброизолированной от колебаний несущего стержня и соответственно стержень виброизолирован от колебаний гильзы, что позволяет повысить надежность работы, так как повышается динамическая прочность лопатки. Улучшение теплоотвода от лопатки осуществляется за счет повышения эффективности охлаждения, так как проволоки увеличивают поверхность охлаждения и турбулизируют поток охлаждающего воздуха.

На фиг. 1 показана охлаждаемая лопатка предлагаемой конструкции с поперечным оребрением; на фиг. 2 показана лопатка с продольным оребрением.

Конструкция охлаждаемой лопатки газовой турбины выполнена следующим образом. Несущий стержень 1, имеющий ножку 2 для крепления лопатки, выполнен с ребрами 3 на внешней поверхности. На поверхности стержня 1 между ребрами 3 размещены проволочные вставки 4. Вставки выполняются в виде отрезков проволоки на металлической сетке, которая посредством точечной сварки закрепляется на поверхности несущего стержня. Оболочка 5, образующая внешний контур лопатки, установлена на проволочных вставках 4. При этом свободные концы проволок ориентированы к корню стержня. В ножке 2 выполнены каналы 6 для подвода охлаждающего воздуха.

Конструкция работает следующим образом. Наклон свободных концов проволок вставок 4, который обусловленно формируется в процессе сборки лопатки во время операции натягивания оболочки 5 на несущий стержень 1 (до сборки проволоки не имеют наклона и ориентированы перпендикулярно своей основе) производит расклинивающее усилие. При этом проволоки упираются свободными концами в стенки оболочки 5 и удерживают последнюю от перемещений. Надежность контакта обеспечивается за счет трения при расклинивающем действии проволок. При действии на лопатку центробежных сил, возникающих при работе газовой турбины, проволоки будут удерживать оболочку 5 от перемещений за счет того, что действие центробежных сил направлено против наклона свободных концов проволок. В конструкции нет жесткого контакта между несущим стержнем 1 и оболочкой 5, поэтому колебания оболочки в процессе работы будут демпфироваться за счет диссипации энергии проволоками ворса. Оболочка оказывается виброизолированной от колебаний несущего стержня, и несущий стержень соответственно виброизолирован от колебаний оболочки. При работе газовой турбины охлаждающий воздух подается через каналы 6 в ножке 2 в пространство между несущим стержнем и оболочкой 5. Проволоки вставок 4 наряду с ребрами 3 играют роль оребрения, что позволяет обеспечить равномерное распределение температур и большую глубину охлаждения лопатки. Кроме того, проволоки турбулизируют поток охлаждающего воздуха, что повышает теплоотдачу от лопатки.

Конструкция позволяет повысить надежность работы лопатки за счет демпфирования колебаний и виброизоляции оболочки и несущего стержня, а также повысить эффективность охлаждения.

Формула изобретения

ОХЛАЖДАЕМАЯ ЛОПАТКА ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ, содержащая стержень с продольными ребрами на его внешней поверхности, контактирующую с торцами ребер оболочку, и размещенные между ребрами пористые проволочные вставки, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности охлаждения, пористые вставки размещены с контактом с внешней поверхностью стержня, и выполнены со свободными концами проволок, ориентированных к корню стержня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2