Охлаждаемая лопатка турбомашины

 

Использование: энергетическое машиностроение, газотурбинные двигатели. Сущность изобретении: лопатка 1 турбомашины содержит полое перо, на боковых стенках которого выполнены турбулизаторы. Турбулизаторы выполнены в виде сферических углублений 3 с тангенциальными канавками 4. Канавки 4 расположены вдоль направления охлаждающего потока. 3 ил.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а более конкретно к охлаждаемым лопаткам турбомашины, например, турбины газотурбинного двигателя.

Известна охлаждаемая лопатка (1), содержащая полое перо, на боковых стенках которого выполнены турбулизаторы.

Недостатком известной лопатки, принятой за прототип, является недостаточная эффективность охлаждения, обусловленная неполным использованием возможностей турбулизаторов в части интенсификации теплообмена.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения путем интенсификации теплообмена.

Указанная цель достигается тем, что в охлаждаемой лопатке турбомашины, содержащей полое перо, на боковых стенках которого выполнены турбулизаторы, согласно изобретения, турбулизаторы выполнены в виде сферических углублений с тангенциальными канавками, расположенными вдоль направления охлаждающего потока.

На фиг. 1 изображен разрез лопатки турбины газотурбинного двигателя со вскрытой боковой стенкой; на фиг. 2 элемент 1 (сферическое углубление с канавкой в увеличенном виде); на фиг. 3 разрез А-А по сферическому углублению с канавкой. Лопатка 1 турбины содержит полое перо 2, на внутренних боковых стенках которого выполнены сферические углубления 3. Со стороны натекания потока охлаждающего воздуха каждое углубление 3 снабжено продольным углублением канавкой 4, расположенной по отношению к сферическому углублению тангенциально, с плавным переходом в него.

При работе турбины поток охлаждающего воздуха проходит над каждым из сферических углублений 3. При этом часть воздуха проходит непосредственно над углублением 3, другая часть попадает в него через тангенциально расположенную канавку 4. Пограничный слой воздуха, проходящего над углублением 3 сливается в него и скручивается в вихревой шнур 5. Другая часть пограничного слоя, поступающая в углубление 3 через канавку 4, закручивается относительно центра углубления 3 под действием центробежных сил и способствует еще более интенсивному образованию вихревого столба. Интенсификация вихреобразования вызывает усиление теплообмена и улучшение эффективности охлаждения.

Тангенциальная канавка 4 в продольном направлении может быть как прямоугольной так и трапецеидальной формы. Последняя по сравнению с прямоугольной обеспечивает захват и поступление в углубление 3 большего количества воздуха. Для уменьшения вероятности взаимного гашения вихревых "смерчевых" столбов со стороны спинки и корыта при малых высотах канала полого пера лопатки, сферические углубления на корыте выполняются относительно сферических углублений на спинке со смещением или по высоте пера, или по ширине поперечного сечения.

Формула изобретения

Охлаждаемая лопатка турбомашины, содержащая полое перо, на боковых стенках которого выполнены турбулизаторы, отличающаяся тем, что турбулизаторы выполнены в виде сферических углублений с тангенциальными канавками, расположенными вдоль направления охлаждающего потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3