Турбинная лопатка (варианты) и ротор

Авторы патента:

УЭНДЕЛЛ Тимоти Ф. (US)

ЙЕТТО Гэри Дж. (US)

ДЕМАНИЯ Алан Ричард (US)

F01D5/22 - соединения лопаток между собой, например бандажами

Владельцы патента RU 2547128:

Дженерал Электрик Компани (US)

Турбинная лопатка включает удлиненную лопасть, основание и бандажный элемент. Основание расположено на ближнем к месту крепления конце удлиненной лопасти и содержит плоский элемент, выступ и элемент для пазового соединения. Плоский элемент проходит перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти. Выступ расположен на задней поверхности плоского элемента и поддерживает часть удлиненной лопасти, проходящую за пределы плоского элемента вследствие закрученной конфигурации лопасти. Элемент для пазового соединения расположен на поверхности плоского элемента, противоположной удлиненной лопасти, ближе к его передней поверхности. Бандажный элемент расположен на периферическом конце удлиненной лопасти перпендикулярно ее продольной оси и имеет переднюю и заднюю поверхности, формы которых являются взаимодополняющими. В другом варианте выполнения турбинной лопатки основание включает фасонную часть, расположенную на передней поверхности плоского элемента, форма которой является взаимодополняющей для формы выступа. Другое изобретение группы относится к ротору, содержащему роторное колесо, имеющее осевые выемки для пазового соединения, и указанные выше турбинные лопатки. Группа изобретений позволяет повысить жесткость и демпфирующие свойства турбинных лопаток. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Варианты выполнения данного изобретения, в целом, относятся к турбинным лопаткам и роторам и, в особенности, к турбинным лопаткам, имеющим, помимо прочего, выполненные за одно целое бандажные части и основания взаимодополняющей формы, способные повысить жесткость и демпфирующие свойства с одновременным уменьшением вибрационного напряжения.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Использование турбинных лопаток, например, таких, как раскрытые в документе US 4714410 А, широко распространено в промышленности. При этом турбинные лопатки, особенно лопатки, которые работают при высоких скоростях и/или испытывают действие высоких нагрузок, подвергаются воздействию напряжений, включая вибрационное напряжение, которые могут снизить общую эффективность турбины, уменьшить срок службы турбинных лопаток или других компонентов ротора, а в некоторых случаях привести к разрушению самой турбинной лопатки и/или других компонентов ротора. По существу, турбинные лопатки, обладающие улучшенной жесткостью или улучшенными демпфирующими свойствами или подвергающиеся уменьшенному вибрационному напряжению, в целом, способны работать при более высоких скоростях и/или выдерживать более высокие нагрузки и демонстрируют улучшенную эффективность и увеличенный срок службы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Целью изобретения является создание турбинных лопаток, обладающих улучшенной жесткостью или улучшенными демпфирующими свойствами или подвергающихся уменьшенному вибрационному напряжению, в целом, которые способны работать при более высоких скоростях и/или выдерживать более высокие нагрузки и демонстрировать улучшенную эффективность и увеличенный срок службы. Указанная цель достигается посредством предложенных турбинных лопаток, которые в состоянии, когда ротор собран, обеспечивают посадку с натягом. В одном аспекте изобретения предлагается турбинная лопатка, содержащая удлиненную лопасть, имеющую закрученную конфигурацию относительно продольной оси, причем удлиненная лопасть имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, основание, расположенное на ближнем к месту крепления конце удлиненной лопасти и имеющее по существу плоский элемент, проходящий по существу перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти, выступ, расположенный на задней поверхности указанного плоского элемента и поддерживающий часть ближнего к месту крепления конца удлиненной лопасти, проходящей за пределы указанного плоского элемента вследствие закрученной конфигурации фасонной части, которая расположена на передней поверхности указанного плоского элемента и форма которой, по существу, является взаимодополняющей для формы выступа, и элемент для пазового соединения, расположенный на поверхности плоского элемента, противоположной удлиненной лопасти, причем указанный элемент для пазового соединения расположен ближе к передней поверхности, чем задней поверхности плоского элемента, и бандажный элемент, расположенный на периферическом конце удлиненной лопасти, проходящий, по существу, перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти и имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом формы передней и задней поверхностей являются, по существу, взаимодополняющими. В одном варианте продольная ось бандажного элемента, по существу, перпендикулярна продольной оси плоского элемента. В одном варианте на передней поверхности бандажного элемента имеется впадина, а на задней поверхности бандажного элемента имеется заострение, по существу, взаимодополняющее по форме впадину. В одном варианте бандажный элемент при раскручивании удлиненной лопасти может перемещаться в направлении, противоположном направлению, в котором удлиненная лопасть закручена вокруг ее продольной оси. В еще одном варианте удлиненная лопасть дополнительно имеет по меньшей мере одну удлиненную канавку, расположенную по длине ее передней поверхности. При этом первый конец по меньшей мере одной удлиненной канавки может быть расположен между примерно одной третью и примерно половиной радиальной высоты удлиненной лопасти, а второй конец расположен на периферическом конце удлиненной лопасти. Кроме того, бандажный элемент может быть расположен смежно со вторым концом указанной по меньшей мере одной удлиненной канавки, но не закрывает его. В одном варианте по меньшей мере одна удлиненная канавка подвергнута пламенной закалке. В другом варианте передняя поверхность удлиненной лопатки подвергнута пламенной закалке. В одном варианте элемент для пазового соединения имеет крюки. При этом крюки могут иметь аналогичную форму, но разные размеры.

[0004] В другом аспекте данного изобретения предлагается турбинная лопатка, имеющая удлиненную лопасть, имеющую закрученную конфигурацию относительно своей продольной оси, причем удлиненная лопасть имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, основание, расположенное на ближнем к месту крепления конце удлиненной лопасти и имеющее по существу плоский элемент, проходящий, по существу, перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти, и элемент для пазового соединения, расположенный на поверхности плоского элемента, противоположной удлиненной лопасти, и бандажный элемент, расположенный на периферическом конце удлиненной лопасти и имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность. В одном варианте удлиненная лопасть дополнительно имеет по меньшей мере одну удлиненную канавку, расположенную по длине ее передней поверхности.

[0005] В еще одном аспекте данного изобретения предлагается ротор, содержащий роторное колесо, имеющее ориентированные в осевом направлении выемки для пазового соединения, и турбинные лопатки, каждая из которых имеет удлиненную лопасть, имеющую закрученную конфигурацию относительно ее продольной оси, основание, расположенное на ближнем к месту крепления конце удлиненной лопасти и имеющее, по существу, плоский элемент, расположенный, по существу, перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти, и элемент для пазового соединения, который расположен на поверхности плоского элемента, противоположной удлиненной лопасти, и форма которого является взаимодополняющей для формы по меньшей мере одной из указанных ориентированных в направлении оси выемок, и бандажный элемент, расположенный на периферическом конце удлиненной лопасти, проходящий, по существу, перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти и имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом формы передней и задней поверхностей являются, по существу, взаимодополняющими. В одном варианте плоский элемент имеет выступ на задней поверхности и фасонную часть на передней поверхности, причем формы выступа и фасонной части являются, по существу, взаимодополняющими. В еще одном варианте удлиненная лопасть имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом передняя поверхность имеет по меньшей мере одну удлиненную канавку, расположенную по ее длине. При этом первый конец указанной по меньшей мере одной удлиненной канавки может быть расположен между примерно одной третью и примерно половиной радиальной высоты удлиненной лопасти, а второй конец может быть расположен на периферическом конце удлиненной лопасти. При этом передняя поверхность удлиненной лопатки и указанная по меньшей мере одна удлиненная канавка могут быть подвергнуты пламенной закалке. В одном варианте элемент для пазового соединения имеет крюки. При этом крюки могут иметь аналогичную форму, но разные размеры.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] Эти и другие свойства данного изобретения будут более понятны из последующего подробного описания различных аспектов данного изобретения совместно с сопроводительными чертежами, которые изображают различные варианты выполнения данного изобретения и на которых

[0007] Фиг. 1 показывает вид в аксонометрии турбинной лопатки в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения;

[0008] фиг. 2 показывает вид сверху турбинной лопатки, показанной на фиг. 1;

[0009] фиг. 3 показывает вид сбоку двух турбинных лопаток в соответствии с вариантами выполнения данного изобретения, расположенных, по существу, так, как они установлены в роторном колесе;

[0010] фиг. 4 показывает частичный вид сбоку турбинной лопатки, показанной на фиг. 1; и

[0011] фиг. 5 и 6 показывают, соответственно, полный и частичный виды в разрезе роторного колеса, в котором могут быть установлены турбинные лопатки в соответствии с вариантами выполнения данного изобретения.

[0012] Отметим, что чертежи данного изобретения выполнены не в масштабе. Данные чертежи предназначены для изображения только типичных аспектов данного изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие объем правовой охраны изобретения. На всех чертежах одинаковые номера позиций обозначают одинаковые элементы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Фиг. 1 показывает вид в аксонометрии турбинной лопатки 100 в соответствии с вариантом выполнения изобретения. Лопатка 100 имеет удлиненную лопасть 10, имеющую закрученную конфигурацию относительно ее продольной оси 12, основание 30, расположенное на ближнем к месту крепления конце 13 лопасти 10, элемент 40 для пазового соединения, предназначенный для сопряжения лопатки 100 с роторным колесом (не показано), и выполненную за одно целое бандажную часть 60, расположенную на периферическом конце лопасти 10. Под используемым здесь термином «закрученная» в отношении конфигурации лопасти 10 понимается неодинаковый изгиб, поворот или заворот лопасти 10 относительно ее радиальной высоты 80. То есть, как показано на фиг. 1, периферический конец 19 лопасти 10 повернут или завернут относительно продольной оси 12 в большей степени, чем ее ближний к месту крепления конец 13.

[0014] По существу перпендикулярно продольной оси 12 лопасти 10 расположен по существу плоский элемент 32. То есть, хотя поверхность плоского элемента 32 может иметь слегка дугообразную форму, чтобы его можно было вставить в роторное колесо (более подробно рассмотрено ниже), поверхность, которой она стыкуется с лопастью 10, является, по существу, плоской, так что продольная ось 12 лопасти 10 образует угол около 90° с плоским элементом 32. Бандажная часть 60 ориентирована так, что ее продольная ось 66 проходит, по существу, перпендикулярно продольной оси 12 лопасти 10.

[0015] При эксплуатации турбинная лопатка 100 перемещается в направлении А. По существу, лопасть 10 имеет переднюю поверхность 14 и заднюю поверхность 16. Основание 30 имеет, по существу, плоский элемент 32, имеющий переднюю поверхность 35 и заднюю поверхность 33, а бандажная часть 60 имеет переднюю поверхность 62 и заднюю поверхность 64. В некоторых вариантах выполнения передняя поверхность 14 лопасти 10 подвергнута пламенной закалке.

[0016] Плоский элемент 32 имеет фасонную часть 36 или углубление, расположенное на его передней поверхности 35, и выступ 34 взаимодополняющей формы, расположенный вдоль его задней поверхности 33, так что (как будет рассмотрено более подробно ниже) смежные турбинные лопатки 100 образуют сопряженную кромку. Элемент 40 для пазового соединения, расположенный, как отмечено выше, под плоским элементом 32, способствует сопряжению лопатки 100 с роторным колесом. Крюки 42, 44, 46 имеют форму, взаимодополняющую форму ориентированных в осевом направлении выемок для пазового соединения, выполненных в роторном колесе. При эксплуатации крюки 42, 44, 46 служат для передачи нагрузки на ротор от лопатки 100 к роторному колесу известным способом.

[0017] Несмотря на то, что элемент 40 показан на фиг. 1, как имеющий три крюка 42, 44, 46, это не влияет на сущность изобретения, поэтому возможно использование любого количества крюков. Подобным образом, несмотря на то, что крюки 42, 44, 46 показаны как имеющие аналогичную форму, но различные размеры, это также не является существенным. То есть, крюки 42, 44, 46 могут иметь различные формы и/или одинаковые размеры. В подобных случаях, ориентированные в осевом направлении выемки в роторном колесе имеют взаимодополняющую форму и размеры.

[0018] Фиг. 2 показывает вид сверху лопатки 100. Передняя поверхность 62 бандажной части 60 показана с впадиной 62А, форма которой, по существу, является взаимодополняющей формы заострения 64А задней поверхности 64. Таким образом, пара лопаток 100, установленных смежно в роторном колесе, образует посадку с натягом (более подробно рассмотрено ниже) между задней поверхностью 64 одной лопатки и передней поверхностью 62 смежной лопатки. По мере «раскручивания» лопасти 10 под действием увеличивающейся нагрузки бандажная часть 60 каждой лопатки 100 поворачивается в направлении В, усиливая натяг.

[0019] Фиг. 3 показывает вид сбоку двух турбинных лопаток 200, 300, расположенных, по существу, так, как они будут установлены в смежных положениях в роторном колесе (не показано). При таком расположении выступ 334 лопатки 300 закрывает фасонную часть (не видна) турбинной лопатки 200. Аналогичным образом, такой же выступ следующей турбинной лопатки, установленной смежно с лопаткой 300 (т.е. на ее стороне, противоположной лопатке 200), будет закрывать фасонную часть 336 лопатки 300.

[0020] Как можно видеть на фиг. 3, передняя поверхность 262 лопатки 200 образует посадку 390 с натягом с задней поверхностью 364 лопатки 300. Когда ротор собран (т.е., когда во все имеющиеся указанные выемки для пазового соединения в роторном колесе помещены подобные турбинные лопатки), указанная посадка с натягом обеспечивает сплошное соединение лопаток, обеспечивая в результате повышенные жесткость и демпфирующие свойства и низкое вибрационное напряжение по сравнению со «свободностоящими» конструкциями, в которых отсутствует подобная посадка с натягом.

[0021] При эксплуатации по мере увеличения нагрузки на лопатки 200, 300 лопасти 210, 310 будут деформироваться, т.е. будут «раскручиваться», соответственно, относительно их продольных осей 212, 312. В результате, бандажная часть 260 лопатки 200 будет перемещаться в направлении С (т.е. вокруг продольной оси 212 в направлении, противоположном закручиванию лопасти 210), а бандажная часть 360 лопатки 200 будет перемещаться в направлении D (т.е. вокруг продольной оси 312 в направлении, противоположном закручиванию лопасти 310), тем самым усиливая натяг в посадке 390, что обеспечивает, в результате, увеличение жесткости и демпфирования и уменьшение вибрационного напряжения в собранном роторе.

[0022] На фиг. 4 показан частичный вид сбоку лопатки 100, показанной на фиг. 1. Как можно видеть, вдоль передней поверхности 14 лопасти 10 расположена группа 70 продольных канавок 72, 74, 76, предназначенных для удаления влаги, которая может образовываться на передней поверхности 14 во время работы. Первый конец 72А, 74А, 76А каждой продольной канавки 72, 74, 76 расположен между примерно одной третью и примерно половиной радиальной высоты 80 (фиг. 1) лопасти 10, если измерять от периферического конца 19 лопасти 30, а второй конец 72В, 74В, 76В находится на периферическом конце 19 лопасти 30. По существу, продольные канавки 72, 74, 76 проходят на длину приблизительно от одной трети до половины радиальной высоты 80 лопасти 10. В некоторых вариантах выполнения продольные канавки 72, 74, 76 проходят примерно на 40% радиальной высоты 80 лопасти 10. Как было отмечено выше, передняя поверхность 14 может быть подвергнута пламенной закалке. Подобным образом, канавки 72, 74, 76 могут быть подвергнуты пламенной закалке, которая препятствует образованию эрозии во время удаления влаги с передней поверхности 14.

[0023] В некоторых вариантах выполнения изобретения группа 70 канавок 72, 74, 76 расположена ближе к передней кромке 15, чем к задней кромке 17 лопасти 10. По существу, вторые концы 72В, 74В, 76В канавок 72, 74, 76 предпочтительно не закрыты бандажной частью 60, которая будет мешать удалению влаги с передней поверхности 14.

[0024] Фиг. 5 и 6 показывают, соответственно, полный и частичный виды роторного колеса 400 в соответствии с вариантами выполнения изобретения. На фиг. 5 показано, что колесо 400 содержит круговой корпус 402 и ориентированные в осевом направлении выемки 410A, 410В, 410С, …, 410n, расположенные по его окружности. Каждая из выемок 410A, 410В, 410С, …, 410n имеет форму, взаимодополняющую форму элемента 40 (фиг. 1) лопатки 100, с обеспечением возможности введения лопатки 100 в осевом направлении, например, в выемку 410А.

[0025] Фиг. 6 показывает более подробно вид части колеса 400. Выемка 410А, как можно видеть на чертеже, имеет несколько пазов 412А, 414А, 416А, имеющих форму, взаимодополняющую форму крюков 42, 44, 46 элемента 40 лопатки 100 (фиг. 1). Следует отметить, что количество выемок 410А, 410В, 410С, …, 410n показано лишь с иллюстративной целью. Роторное колесо в соответствии с данным изобретением может иметь любое количество ориентированных в осевом направлении выемок для пазового соединения. Подобным образом, несмотря на то, что каждая из выемок 410A. 410В, 410С, …, 410n, показанных на фиг. 5 и 6, имеет поперечное сечение по существу одинаковой формы, это не является существенным. То есть указанные выемки могут иметь различные формы, но такую, чтобы каждая выемка являлась взаимодополняющей для соответствующего элемента для пазового соединения, чтобы турбинную лопатку можно было полностью установить в роторное колесо.

[0026] Терминология, используемая в данном документе, применяется только с целью описания конкретных вариантов выполнения и не предназначена для ограничения данного описания. Используемые в данном документе существительные в единственном числе охватывают обозначаемые объекты во множественном числе, если контекст с очевидностью не требует иного. Следует также понимать, что используемые в данном описании термины «содержит», «имеет» и/или «содержащий», «имеющий» определяют наличие указанных свойств, целых чисел, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или добавление одного или более других свойств, целых чисел, этапов, операций, элементов, компонентов и/или составленных из них групп.

[0027] В изложенном описании используются примеры, характеризующие данное изобретение, содержащие предпочтительные варианты выполнения, а также создающие возможность любому специалисту осуществить на практике данное изобретение, включая выполнение и использование любых устройств или систем, а также выполнение любых относящихся к этому или включенных способов. Объем правовой охраны данного изобретения определен формулой изобретения, при этом он может включать другие примеры, очевидные специалистам. Подразумевается, что подобные другие примеры подпадают под объем правовой охраны формулы изобретения, если они содержат конструктивные элементы, которые не отличаются от элементов, описанных в формуле изобретения, или, если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от элементов, описанных в формуле изобретения.

Перечень элементов

Турбинная лопатка	100, 200, 300
Удлиненная лопасть	10, 210, 310
Продольная ось (удлиненной лопасти)	12, 212, 312
Ближний к месту крепления конец	13
Передняя поверхность (удлиненной лопасти)	14
Передняя кромка (удлиненной лопасти)	15
Задняя поверхность (удлиненной лопасти)	16
Задняя кромка (удлиненной лопасти)	17
Периферический конец	19
Основание	30
Плоский элемент	32
Передняя поверхность (плоского элемента)	35
Задняя поверхность (плоского элемента)	33
Фасонная часть	36, 336
Выступ	34, 334
Элемент для пазового соединения	40
Крюки	42, 44, 46
Бандажная часть	60, 260, 360
Передняя поверхность (бандажной части)	62, 262
Впадина	62А
Заострение	64А
Задняя поверхность (бандажной части)	64, 364
Продольная ось (бандажной части)	66
Группа продольных канавок	70
Продольные канавки	72, 74, 76
Первый конец продольной канавки	72А, 74А, 76А
Второй конец продольной канавки	72В, 74В, 76В
Радиальная высота	80
Посадка с натягом	390
Роторное колесо	400
Корпус ротора	402
Ориентированные в осевом направлении
Выемки для пазового соединения	410A, 410В, 410С, 410n
Пазы	412А, 414А, 416А

1. Турбинная лопатка, имеющая
удлиненную лопасть, имеющую закрученную конфигурацию относительно продольной оси, причем удлиненная лопасть имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность,
основание, расположенное на ближнем к месту крепления конце удлиненной лопасти и имеющее
по существу плоский элемент, проходящий по существу перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти,
выступ, расположенный на задней поверхности указанного плоского элемента и поддерживающий часть ближнего к месту крепления конца удлиненной лопасти, проходящей за пределы указанного плоского элемента вследствие закрученной конфигурации
фасонную часть, которая расположена на передней поверхности указанного плоского элемента и форма которой, по существу, является взаимодополняющей для формы выступа, и
элемент для пазового соединения, расположенный на поверхности плоского элемента, противоположной удлиненной лопасти, причем указанный элемент для пазового соединения расположен ближе к передней поверхности, чем задней поверхности плоского элемента, и
бандажный элемент, расположенный на периферическом конце удлиненной лопасти, проходящий, по существу, перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти и имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом формы передней и задней поверхностей являются, по существу, взаимодополняющими.

2. Турбинная лопатка по п. 1, в которой продольная ось бандажного элемента, по существу, перпендикулярна продольной оси плоского элемента.

3. Турбинная лопатка по п. 1, в которой на передней поверхности бандажного элемента имеется впадина, а на задней поверхности бандажного элемента имеется заострение, по существу, взаимодополняющее по форме впадину.

4. Турбинная лопатка по п. 1, в которой бандажный элемент при раскручивании удлиненной лопасти может перемещаться в направлении, противоположном направлению, в котором удлиненная лопасть закручена вокруг ее продольной оси.

5. Турбинная лопатка по п. 1, в которой удлиненная лопасть дополнительно имеет по меньшей мере одну удлиненную канавку, расположенную по длине ее передней поверхности.

6. Турбинная лопатка по п. 5, в которой первый конец указанной по меньшей мере одной удлиненной канавки расположен между примерно одной третью и примерно половиной радиальной высоты удлиненной лопасти, а второй конец расположен на периферическом конце удлиненной лопасти.

7. Турбинная лопатка по п. 6, в которой бандажный элемент расположен смежно со вторым концом указанной по меньшей мере одной удлиненной канавки, но не закрывает его.

8. Турбинная лопатка по п. 5, в которой указанная по меньшей мере одна удлиненная канавка подвергнута пламенной закалке.

9. Турбинная лопатка по п. 1, в которой передняя поверхность удлиненной лопасти подвергнута пламенной закалке.

10. Турбинная лопатка по п. 1, в которой указанный элемент для пазового соединения имеет крюки.

11. Турбинная лопатка по п. 10, в которой крюки имеют аналогичную форму, но разные размеры.

12. Турбинная лопатка, имеющая
удлиненную лопасть, имеющую закрученную конфигурацию относительно своей продольной оси, причем удлиненная лопасть имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность,
основание, расположенное на ближнем к месту крепления конце удлиненной лопасти и имеющее
по существу плоский элемент, проходящий, по существу, перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти,
выступ, расположенный на задней поверхности указанного плоского элемента и поддерживающий часть ближнего к месту крепления конца удлиненной лопасти, проходящей за пределы указанного плоского элемента вследствие закрученной конфигурации, и
элемент для пазового соединения, расположенный на поверхности плоского элемента, противоположной удлиненной лопасти, причем указанный элемент для пазового соединения расположен ближе к передней поверхности, чем задней поверхности плоского элемента, и
бандажный элемент, расположенный на периферическом конце удлиненной лопасти и имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность.

13. Турбинная лопатка по п. 12, в которой удлиненная лопасть дополнительно имеет по меньшей мере одну удлиненную канавку, расположенную по длине ее передней поверхности.

14. Ротор, содержащий
роторное колесо, имеющее ориентированные в осевом направлении выемки для пазового соединения,
турбинные лопатки, каждая из которых имеет
удлиненную лопасть, имеющую закрученную конфигурацию относительно ее продольной оси,
основание, расположенное на ближнем к месту крепления конце удлиненной лопасти и имеющее,
по существу, плоский элемент, расположенный, по существу, перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти,
выступ, расположенный на задней поверхности указанного плоского элемента и поддерживающий часть ближнего к месту крепления конца удлиненной лопасти, проходящей за пределы указанного плоского элемента вследствие закрученной конфигурации, и
элемент для пазового соединения, который расположен на поверхности плоского элемента, противоположной удлиненной лопасти, и форма которого является взаимодополняющей для формы по меньшей мере одной из указанных ориентированных в направлении оси выемок, причем указанный элемент для пазового соединения расположен ближе к передней поверхности, чем задней поверхности плоского элемента, и
бандажный элемент, расположенный на периферическом конце удлиненной лопасти, проходящий, по существу, перпендикулярно продольной оси удлиненной лопасти и имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом формы передней и задней поверхностей являются, по существу, взаимодополняющими.

15. Ротор по п. 14, в котором плоский элемент имеет выступ на задней поверхности и фасонную часть на передней поверхности, причем формы выступа и фасонной части являются, по существу, взаимодополняющими.

16. Ротор по п. 14, в котором удлиненная лопасть имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом передняя поверхность имеет по меньшей мере одну удлиненную канавку, расположенную по ее длине.

17. Ротор по п. 16, в котором первый конец указанной по меньшей мере одной удлиненной канавки расположен между примерно одной третью и примерно половиной радиальной высоты удлиненной лопасти, а второй конец расположен на периферическом конце удлиненной лопасти.

18. Ротор по п. 16, в котором передняя поверхность удлиненной лопасти и указанная по меньшей мере одна удлиненная канавка подвергнута пламенной закалке.

19. Ротор по п. 14, в котором элемент для пазового соединения имеет крюки.

20. Ротор по п. 19, в котором крюки имеют аналогичную форму, но разные размеры.

Похожие патенты:

Лопатка газовой турбины // 2543641

Лопатка газовой турбины содержит перо с расположенным на его верхнем конце сегментом бандажной ленты, который вместе с сегментами бандажной ленты других лопаток одного ряда образует кольцеобразную, ограничивающую канал газовой турбины для горячих газов бандажную ленту.

Турбинная лопатка и способ ее изготовления // 2541078

Турбинная лопатка содержит вершинный участок с бандажом и, по меньшей мере, одно ребро, направленное радиально от бандажа. Ребро имеет первую и вторую боковые стенки, разнесенные друг от друга и соединенные с бандажом, а также режущую кромку, соединенную с первой и второй боковыми стенками, образуя полость между боковыми стенками, бандажом и режущей кромкой.

Направляющая лопатка турбины // 2536443

Статор турбины, в частности газовой турбины, содержит несколько направляющих лопаток. По меньшей мере каждая из двух смежных в направлении вдоль окружности направляющих лопаток имеет аэродинамический профиль, бандажную полку, расположенную у внутреннего торца аэродинамического профиля, а также систему каналов для охлаждения соответствующей направляющей лопатки с помощью охлаждающего газа.

Турбинная лопатка и способ сборки ротора турбины, содержащего такую лопатку // 2517992

Турбинная лопатка содержит перо, продолжающееся от первой поверхности турбинной полки, а также карманы, выполненные на двух сторонах турбинной полки. Карман с первой стороны турбинной полки предназначен для полного размещения первого подвижного уплотнения между передней и задней стенками кармана с первой стороны турбинной полки.

Рабочая лопатка паровой турбины для секции низкого давления паровой турбины // 2515582

Рабочая лопатка (20) паровой турбины для секции низкого давления паровой турбины (10). Рабочая лопатка (20) паровой турбины содержит участок (42) аэродинамической поверхности.

Рабочая лопатка паровой турбины для части низкого давления паротурбинного двигателя // 2506430

Рабочая лопатка (20) паровой турбины для части низкого давления паротурбинного двигателя (10). Рабочая лопатка (20) паровой турбины содержит аэродинамическую часть (42), к одному концу которой прикреплена корневая часть (44).

Система предотвращения износа концевых бандажных полок лопаток турбины // 2456460

Рабочее колесо турбомашины // 2433278

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, в частности к конструкции малоразмерных осевых лопаточных колес, преимущественно, выполненных заодно целое с лопатками.

Рабочее колесо турбины // 2433277

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, в частности к конструкции осевого лопаточного колеса, преимущественно выполненного за одно целое с лопатками.

Способ сборки множества лопастей на рабочем колесе (варианты), а также узел рабочего колеса турбины и лопастей // 2399772

Осевая газовая турбина // 2547351

Осевая газовая турбина содержит ротор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых рабочих лопаток и воздухоохлаждаемых теплозащитных экранов ротора и статор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых направляющих лопаток и воздухоохлаждаемых теплозащитных экранов статора, установленных в держателе направляющих лопаток. Статор коаксиально охватывает ротор снаружи с образованием между ними тракта течения горячих газов так, что ряды рабочих лопаток и теплозащитных экранов статора и ряды направляющих лопаток и теплозащитных экранов ротора расположены относительно друг определенным образом соответственно. Ряды направляющих лопаток и следующий ряд рабочих лопаток в направлении вниз по ходу течения потока образуют ступень турбины. Ступень турбины обеспечена средствами для повторного использования охлаждающего воздуха, который уже был использован для охлаждения, в частности, профильных частей направляющих лопаток ступени турбины, с целью охлаждения теплозащитных экранов статора указанной ступени турбины, находящихся ниже по потоку от указанных направляющих лопаток. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения и снижение потребления охлаждающего воздуха. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Осевая газовая турбина // 2547541

Осевая газовая турбина содержит ротор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых рабочих лопаток и теплозащитных экранов ротора, и статор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых направляющих лопаток и теплозащитных экранов статора, установленных в держателе направляющих лопаток. Статор коаксиально охватывает ротор снаружи с образованием между ними тракта течения горячих газов так, что ряды рабочих лопаток и теплозащитных экранов статора и ряды направляющих лопаток и теплозащитных экранов ротора расположены напротив друг друга соответственно. Ряд направляющих лопаток и следующий ряд рабочих лопаток в направлении вниз по ходу течения потока образуют ступень турбины. Рабочие лопатки ступени турбины выполнены с внешними платформами на их концах. Ступень турбины содержит средства, направляющие охлаждающий воздух, который уже был использован для охлаждения профильной части направляющих лопаток ступени турбины, в первую полость, находящуюся между внешними платформами рабочих лопаток и расположенными напротив теплозащитными экранами статора, для защиты теплозащитных экранов статора от горячих газов и для охлаждения внешних платформ рабочих лопаток. Каждая из направляющих лопаток содержит внешнюю платформу. Средства для направления охлаждающего воздуха включают в себя вторую полость для поступления охлаждающего воздуха, который выходит из профильной части направляющей лопатки. Кроме того, средства направления охлаждающего воздуха включают в себя средства подачи поступившего охлаждающего воздуха в радиальном направлении в указанную первую полость. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения и на снижение расхода охлаждающего воздуха. 6 з.п.ф-лы, 6 ил.

Межлопаточная герметизация для колеса турбины или компрессора турбомашины // 2573088

Колесо ступени турбомашины содержит средства межлопаточной герметизации, включающие вкладыши, введенные в продольные полости боковых кромок платформ лопаток и упирающиеся в рабочем режиме в боковые кромки платформ соседних лопаток. Каждый вкладыш имеет удлиненную цилиндрическую форму и содержит на своей наружной цилиндрической поверхности кольцевую проточку для прохода охлаждающего платформы лопаток воздуха, а также кольцевую выемку, образующую указатель износа. Глубина кольцевой выемки меньше глубины кольцевой проточки для прохода охлаждающего воздуха. Изобретение позволяет обеспечить возможность прохождения охлаждающего воздуха через вкладыши и оценки их износа. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Лопатка ротора турбомашины и турбомашина, содержащая такую лопатку // 2587802

Лопатка ротора турбомашины содержит полку на своем наружном конце, а также расположенный выше по потоку и расположенный ниже по потоку уплотняющие выступы. Полка лопатки образует наружную поверхность канала для газа, проходящего через турбомашину, и имеет первый и второй противоположные боковые края. Уплотняющие выступы проходят наружу из полки между двумя боковыми поверхностями, расположенными на первом и втором боковых краях. Боковые поверхности расположенного выше по потоку и расположенного ниже по потоку выступов покрыты, по меньшей мере частично, износостойким материалом. Изобретение относится также к турбомашине, включающей указанную выше лопатку. Группа изобретений позволяет снизить вес и габариты лопатки ротора турбомашины за счет обеспечения возможности использования боковых поверхностей уплотняющих выступов в качестве поверхностей контакта между соседними полками лопаток. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Подвижная лопатка турбомашины и турбомашина // 2602727

Подвижная лопатка турбомашины содержит бандажную полку, а также входной и выходной герметизирующие выступы, продолжающиеся радиально наружу от бандажной полки. Бандажная полка образует наружную поверхность прохода для газа и имеет первый и второй противоположные боковые края. Каждый из первого и второго боковых краев между входным и выходным выступами имеет Z-образный профиль, содержащий первый сегмент вблизи входного выступа, промежуточный второй сегмент и третий сегмент вблизи выходного выступа. Первый и третий сегменты параллельны друг другу, а второй сегмент наклонно продолжается между первым и вторым сегментами. На боковой стороне первого бокового края выполнен первый выступающий наружу буртик, продолжающийся вдоль второго сегмента первого бокового края и не соединенный ни с входным, ни с выходным выступами. На боковой стороне второго бокового края выполнен второй выступающий наружу буртик, имеющий выходной участок и входной участок. Выходной участок второго буртика соединен с выходным выступом и продолжается вдоль второго и третьего сегментов второго бокового края. Входной участок второго буртика продолжает выходной участок до входного выступа и расположен позади относительно первого сегмента второго бокового края. Другое изобретение группы относится к турбомашине, включающей указанную выше лопатку. Группа изобретений позволяет снизить напряжения на лопатке за счет выравнивания центра тяжести бандажной полки с центром тяжести верхнего участка аэродинамического профиля. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рабочее колесо первой ступени ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты) // 2603382

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо первой ступени ротора, включающего вал барабанно-дисковой конструкции компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД) содержит диск, наделенный пазами, и лопаточный венец, при этом диск выполнен в виде моноэлемента, включающего ступицу с центральным отверстием, полотно и обод, а лопатки содержат каждая хвостовик и перо с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой, сопряженными входной и выходной кромками. Полотно диска выполнено с переменным по высоте сечением, конически сужающимся от ступицы к ободу с градиентом Gп уменьшения толщины в указанном направлении, равным Gп=(δп.п. - δк.п.)/Нср=(0,11÷0,15) [м/м], где δп.п. - толщина периферийной части полотна диска; δк.п. - толщина прикорневой части полотна; Нср - радиальная высота полотна диска между участками сопряжений со ступицей и ободом. Ступица выполнена как одно целое с цапфой передней опоры вала ротора, односторонне развитой ко входу в КНД и выполненной с переменным диаметром, ступенчато уменьшающимся не менее чем через два уступа от полотна диска к опорному концевому участку цапфы. Внешняя поверхность обода диска выполнена составляющей осевой участок внутреннего контура проточной части с осевой длиной, равной проекции образующей обода на ось вала ротора, и с радиусом, возрастающим в осевом сечении КНД в сторону потока рабочего тела, причем обод соединен с полотном диска с образованием фронтальной и тыльной кольцевых конических полок. Тыльная полка снабжена кольцевым элементом, выполненным для последующего неразъемного соединения с фронтальной полкой полотна диска второй ступени, а пазы равномерно разнесены по периметру обода диска с угловой частотой Yп=(4,6÷6,2) [ед/рад] и выполнены с взаимно наклонными боковыми гранями, имеющими в поперечном сечении конфигурацию элемента замкового соединения с хвостовиком лопатки. Пазы для заведения хвостовиков лопаток равномерно разнесены по периметру обода диска, при этом подошва каждого паза расположена в плоскости, параллельной оси вала ротора, а продольная ось подошвы паза образует с осью вала ротора в проекции на указанную плоскость угол α установки хвостовика лопатки, определенный в диапазоне значений α=(16÷22)°, а входная и выходная кромки пера выполнены расходящимися к периферийному торцу лопатки с градиентом Gу.х. увеличения соединяющей их хорды, равным Gу.х.=(Lп.х. - Lк.х.)/Hcp=(9,3÷13,3)·10-2 [м/м], где Lп.х. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, перпендикулярной к оси пера лопатки; Lк.х. - то же, длина корневой хорды; Нср - средняя высота пера лопатки. Изобретение позволяет повысить КПД и увеличить запас газодинамической устойчивости на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса рабочего колеса ротора КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ротор турбины для теплоэлектростанции // 2607890

Описан ротор турбины низкого давления для теплоэлектростанции. Диск (3) прикреплен к валу (4) и выполнен с возможностью вращения вокруг базовой оси (Δ), при этом диск (3) имеет на своей периферии первую поверхность (5) контакта. Каждая из множества лопаток (6) представляет собой лопатку большого удлинения и имеет по меньшей мере одно перо (7) и по меньшей мере два конца (8, 9). Нижний конец (8) прикреплен к хвостовику (10), имеющему вторую поверхность (11) контакта, выполненную с возможностью взаимодействия с первой поверхностью (5) контакта диска (3). Верхний конец (9) прикреплен к полке (12), имеющей по меньшей мере один первый конец (13) и один второй конец (14). Полки (12) лопаток (6) совместно образуют, при установке лопаток, цилиндрическую конструкцию, расположенную коаксиально с базовой осью (Δ). Первая поверхность (5) контакта диска (3) имеет щели (15), которые являются коаксиальными относительно базовой оси (Δ), параллельны друг другу и имеют по существу одинаковый радиус (R15). Вторая поверхность (11) контакта каждой из лопаток (6) имеет выступы (16), ориентированные по протяженности указанной лопатки (6) и взаимодействующие с по меньшей мере частью щелей (15). Каждая из первой (5) и второй (11) поверхностей контакта имеет ряды аксиальных сквозных отверстий (17), которые выравниваются при взаимодействии указанных первой (5) и второй (11) поверхностей контакта друг с другом и в которые вставляются штифты. Каждая из полок (12) имеет на своих первом (13) и втором (14) концах основную плоскую поверхность (18), ориентированную по существу радиально. Основная плоская поверхность (18) образует угол (α) с плоскостью (P⊥), ортогональной к базовой оси (Δ). Указанный угол (α), отсчитываемый против часовой стрелки на виде полки лопатки сверху и против направления (Т) закручивания каждой из лопаток (6) при вращении ротора, составляет от 20 до 50°. Обеспечивается возможность ограничивать давление в области контакта при номинальной скорости вращения, при этом одновременно сохраняется простота установки указанных лопаток на диске ротора при сборке. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Ступень (варианты ) и турбина газотурбинного двигателя // 2614893

Изобретение относится к энергетике. Предложена ступень газотурбинного двигателя. Упомянутая ступень может включать лопасть, кожух, обращенный к упомянутой лопасти, и криволинейное сотовое уплотнение на упомянутом кожухе. Криволинейное сотовое уплотнение может включать первую ступеньку и вторую ступеньку, имеющую криволинейную форму. Также представлены турбина газотурбинного двигателя и вариант ступени газотурбинного двигателя. Изобретение позволяет повысить КПД как турбины, так и установленного за ней по направлению потока диффузора, а также обеспечивает повышение общей выходной мощности. 3 н. и 17 з. п. ф-лы, 12 ил.

Охлаждаемая турбинная лопатка (варианты) и способ охлаждения турбинной лопатки // 2623600

Охлаждаемая турбинная лопатка содержит хвостовик, предназначенный для прикрепления охлаждаемой лопатки к турбинному ротору, аэродинамический профиль, концевой бандаж и один или несколько центральных охлаждающих каналов, ограниченных аэродинамическим профилем. Аэродинамический профиль проходит вдоль радиальной оси от хвостовика и ограничивает один задний охлаждающий канал, который проходит радиально через аэродинамический профиль проксимально к задней кромочной части аэродинамического профиля. Задний канал расположен в пределах расстояния от задней кромочной части, которое составляет менее 25% хордовой длины аэродинамического профиля. Концевой бандаж расположен на радиально внешнем конце аэродинамического профиля, проходит в окружном направлении от аэродинамического профиля и ограничивает внутри себя центральную полость повышенного давления и периферическую полость повышенного давления. Аэродинамический профиль ограничивает одно заднее охлаждающее впускное отверстие, предназначенное для прохождения одного заднего потока охлаждающей текучей среды к указанному одному заднему охлаждающему каналу аэродинамического профиля, а также ограничивает одно заднее выпускное отверстие, предназначенное для выпуска одного заднего потока охлаждающей текучей среды из заднего охлаждающего канала к периферической полости повышенного давления. Концевой бандаж ограничивает по меньшей мере одно отверстие периферической полости, предназначенное для выпуска одного заднего потока охлаждающей текучей среды из периферической полости. Каждый из центральных охлаждающих каналов проходит радиально через центральную часть аэродинамического профиля. Аэродинамический профиль ограничивает центральное охлаждающее впускное отверстие, предназначенное для подачи центрального потока охлаждающей текучей среды к одному или нескольким центральным охлаждающим каналам, и по меньшей мере одно центральное охлаждающее выпускное отверстие, предназначенное для выпуска центрального потока охлаждающей текучей среды из одного или нескольких центральных охлаждающих каналов к центральной полости. Задний охлаждающий канал и один или несколько центральных охлаждающих каналов обеспечивают направление заднего потока и центрального потока охлаждающей текучей среды к разным полостям. При этом указанные один или несколько центральных охлаждающих каналов расположены в пределах расстояния от центра аэродинамического профиля, которое составляет менее 25% хордовой длины аэродинамического профиля. Изобретение направлено на улучшение охлаждения задней кромки аэродинамического профиля и концевого бандажа. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Лопаточный аппарат и соответствующий способ изготовления лопаточного аппарата // 2647170

Лопаточный аппарат для газовой турбины содержит лопаточное устройство и дополнительное лопаточное устройство. Лопаточное устройство содержит бандажную полку, перо, проходящее от бандажной полки, и демпфирующую проволоку. Бандажная полка содержит на окружном конце наклонный торец с выемкой, а демпфирующая проволока расположена в пределах выемки и выполнена с возможностью контакта с бандажной полкой и дополнительным наклонным торцом дополнительной бандажной полки дополнительного лопаточного устройства, которая расположена рядом с бандажной полкой вдоль окружного направления. Выемка содержит наклонную боковую поверхность, нормаль к которой не параллельна радиальному направлению, так что радиальное расстояние от демпфирующей проволоки до оси вращения изменяется при ее перемещении вдоль наклонной боковой поверхности. Демпфирующая проволока выполнена с возможностью расположения лишь в одной наклонной выемке в бандажной полке одной лопатки таким образом, что при эксплуатации газовой турбины демпфирующая проволока перемещается вдоль наклонной боковой поверхности выемки из радиально внутреннего положения в выемке в радиально внешнее положение в выемке. Демпфирующая проволока контактирует с бандажной полкой и дополнительным наклонным торцом дополнительной бандажной полки в радиально внешнем положении в выемке. Дополнительный наклонный торец содержит плоскую поверхность, к которой демпфирующая проволока имеет возможность примыкания. При изготовлении лопаточного аппарата располагают дополнительную бандажную полку рядом с бандажной полкой вдоль окружного направления таким образом, что наклонный торец и дополнительный наклонный торец обращены друг к другу, и располагают демпфирующую проволоку лишь в одной наклонной выемке в бандажной полке одной лопатки. Группа изобретений позволяет упростить сборку и разборку газовой турбины, лопаточной аппарат которой содержит демпфирующую проволоку между бандажными полками соседних лопаток. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.