Устройство демпфирования колебаний охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей



Устройство демпфирования колебаний охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей
Устройство демпфирования колебаний охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей
Устройство демпфирования колебаний охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей

Владельцы патента RU 2695513:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области охлаждаемых сопловых и рабочих лопаток газовых турбин, оборудованных демпфирующими устройствами. Устройство демпфирования колебаний охлаждаемых лопаток включает демпфирующий элемент в виде дефлектора из материала с эффектом памяти формы, плотно соприкасающегося с внутренней полостью лопаток и имеющего воздухораспределительные каналы. Дефлектор из материала с эффектом памяти формы имеет на внешней стороне штырьковую матрицу с расположением штырьков в шахматном порядке. Поверхности внутренней радиальной полости лопатки и штырьковой матрицы дефлектора из материала с эффектом памяти формы покрыты износостойким материалом. В качестве материала дефлектора использован никелид титана. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность охлаждаемых лопаток газотурбинного двигателя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области охлаждаемых сопловых и рабочих лопаток газовых турбин, оборудованных демпфирующими устройствами.

Устройство демпфирования колебаний лопаток турбоагрегатов включает демпфирующий элемент, выполненный в виде дефлектора, у которого внешняя сторона выполнена в виде штырьковой матрицы, плотно соприкасающейся штырьками с внутренней полостью лопаток. Материалом дефлектора служит никелид титана - сплав, обладающий эффектом памяти формы. Использование такого конструктивного решения позволит повысить надежность, экономичность и долговечность энергоустановок, снизить виброакустическую активность роторов газотурбинных двигателей.

Известна конструкция лопатки турбомашины, имеющая перо с внутренней охлаждаемой полостью, в которой размещен демпфер в виде листа, изогнутого таким образом, что его стенки соприкасаются с охлаждаемой полостью в нескольких точках (патент Франции №1341910, кл. F01D, 1962).

Недостатками такой конструкции лопатки являются: малое число точек контакта, износ контактирующих поверхностей в процессе эксплуатации и, следовательно, невысокий эффект снижения виброактивности турбоагрегата.

Известна также лопатка турбины, имеющая перо, изготовленное с радиальной полостью, в которой укреплен демпфер в виде пластины с продольными гофрами (патент США №2689107, кл. 416-233, 1950).

Недостаток этой конструкции лопатки - отсутствие рассеяния энергии в демпфирующем элементе, что не позволяет обеспечить стабильность и эффективность процесса демпфирования.

Наиболее близкой, принятой за прототип является конструкция охлаждаемой рабочей лопатки, содержащей перо, выполненное с радиальной полостью, в которой укреплен демпфер в виде пластины с продольными гофрами. Этот демпфер выполнен из пакета контактирующих между собой металлических сеток с поперечным расположением проволок в каждой паре смежных слоев (патент RU №641129, МПК F01D 5/26).

Недостатком такого конструкционного решения является износ контактирующих поверхностей в процессе эксплуатации агрегата, что ведет к снижению эффекта демпфирования колебаний и, следовательно, снижению прочностных характеристик лопаток.

Технический результат заявляемого изделия заключается в повышении надежности и долговечности охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей за счет использования материала с эффектом памяти формы и повышения эффективности демпфирования колебаний.

Указанный технический результат достигается тем, что в охлаждаемых сопловых и рабочих лопатках газотурбинных двигателей используется устройство демпфирования колебаний охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей, включающее демпфирующий элемент в виде дефлектора из материала с эффектом памяти формы, плотно соприкасающегося с внутренней полостью лопаток, при этом дефлектор из материала с эффектом памяти формы имеет на внешней стороне штырьковую матрицу с расположением штырьков в шахматном порядке, а поверхности внутренней радиальной полости лопатки и штырьковой матрицы дефлектора покрыты износостойким материалом. Дефлектор изготовлен из никелида титана - материала с высокими антикоррозионными и жаростойкими свойствами, обладающего эффектом памяти формы, проявляющимся при нагреве за счет мартенситного превращения, что обеспечит его плотный контакт с внутренней поверхностью лопатки.

Выполнение демпфирующего элемента в виде дефлектора, на внешней стороне которого расположена штырьковая матрица, плотно соприкасающаяся штырьками с внутренней радиальной полостью лопатки, торцевые поверхности которых покрыты износостойким материалом методом холодного газодинамического напыления, обеспечит за счет их надежного взаимного контакта гашение колебательной энергии лопаточных венцов.

Плотность контакта соприкасающихся элементов в процессе эксплуатации турбоустановки будет сохраняться неизменной, так как дефлектор выполнен из материала с эффектом памяти формы, контактирующие поверхности покрыты износостойким материалом, что обеспечит высокую эффективность демпфирования колебательных процессов в проточной части, повысит экономичность и надежность энергоблоков.

Использование дефлектора со штырьковой матрицей с расположением штырьков в шахматном порядке обеспечит стабильность и равномерность каналов для протечки воздуха вдоль охлаждаемой поверхности лопатки, интенсивный конвективный съем тепла с ее стенок.

На фиг. 1 изображена предлагаемая лопатка, общий вид.

На фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.

На фиг. 3 - показан вид на штырьковую матрицу дефлектора на внешней стороне участка охлаждения.

Лопатка 1 (фиг. 1) изготовлена с внутренней радиальной полостью 2 (фиг. 2), в которой установлен дефлектор 3, имеющий на внешней поверхности штырьковую матрицу 4, плотно соприкасающуюся с внутренней поверхностью лопатки. В дефлекторе выполнены отверстия 5 для подвода охлаждающего агента к стенкам лопатки.

При работе двигателя охлаждающий воздух в лопатке 1 (фиг. 2) проходит вдоль радиальной полости 2 в дефлекторе 3 и поступает через отверстия 5 на оребренный участок 7 в области ее входной кромки и к внутренним стенкам. Часть воздуха проходит через штырьковую матрицу 4 (фиг. 2, фиг. 3), обеспечивающую стабильность воздушного зазора и турбулизацию потока, перетекает, снижая температуру лопатки, к выходной кромке 6, попадая далее в проточную часть турбины.

Теплонапряженность в лопатках значительно снижается за счет повышения конвективного съема тепла в их высокотемпературных зонах, что исключает разрушение лопаточных венцов в процессе эксплуатации. Наряду с этим, за счет эффекта памяти формы материала дефлектора 3 (фиг. 2) и выполнения на его внешней поверхности (на участке охлаждения) штырьковой матрицы 4, создается стабильный воздушный зазор вдоль всей поверхности охлаждения стенок лопаток, обеспечивается их плотный контакт с демпфирующим устройством, что повышает надежность и снижает виброакустическую активность решеток.

1. Устройство демпфирования колебаний охлаждаемых лопаток газотурбинных двигателей, включающее демпфирующий элемент в виде дефлектора из материала с эффектом памяти формы, плотно соприкасающегося с внутренней полостью лопаток, при этом дефлектор из материала с эффектом памяти формы имеет на внешней стороне штырьковую матрицу с расположением штырьков в шахматном порядке, а поверхности внутренней радиальной полости лопатки и штырьковой матрицы дефлектора из материала с эффектом памяти формы покрыты износостойким материалом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве материала дефлектора использован никелид титана.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в дефлекторе равномерно размещены воздухораспределительные каналы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области антивибрационных устройств газотурбинных двигателей с охлаждаемыми рабочими лопатками. Устройство демпфирования колебаний ротора газотурбинного двигателя выполнено в виде демпферов, имеющих со стороны лопаток охлаждающие канавки, вход воздуха в которые размещен напротив отверстий в ножках лопаток, а выход - в области зазора между полками смежных профилей лопаток.

Группа изобретений относится к области гашения вибраций рабочих лопаток бустера и компрессора авиационных газотурбинных двигателей пятого поколения. Место крепления рабочих лопаток роторов компрессора низкого и высокого давления авиадвигателей пятого поколения, выполненное в виде кольцевого выступа на внутренней и внешней поверхностях, выполненных в виде бочки роторов компрессора низкого и высокого давления, в котором выполнена кольцевая профилированная канавка со стороны внешней поверхности бочки, в которой замками «ласточкин хвост» закреплены рабочие лопатки с платформами, в кольцевой канавке в диаметрально противоположных местах выполнены выемки с такими шириной и длиной в тангенциальном направлении, чтобы в ней свободно мог разместиться замок лопатки, с прямоугольным поперечным радиальным сечением с глубиной, равной глубине кольцевой канавки, и в выемках и вырезах в платформах закреплены замки, ограничивающие смещение лопаток в тангенциальном направлении, причем наружный диаметр рабочего колеса, измеренный по замкам, равен наружному диаметру, измеренному по платформам лопаток, отличающееся тем, что кольцевая профилированная канавка выполнена с коническим дном, причем ось конической поверхности дна совпадает с продольной осью ротора компрессора низкого и высокого давления, а угол при вершине этого конуса выбран из условия создания требуемой величины натяга между замками лопаток и упругогистерезисным элементом, на который они опираются, и радиальное поперечное сечение кольцевой профилированной канавки имеет форму «ласточкина хвоста», соединенного в основании с трапецией с вертикальными боковыми стенками, причем высота трапеции, по которой она соединена с фигурой «ласточкин хвост», равна в мм где b - большее основание фигуры «ласточкин хвост», с - ее меньшее основание, а – величина, на которую трапеция выступает за величину большего основания фигуры «ласточкин хвост», равная в мм где δ - величина натяга в мм между замками лопаток и упругогистерезисным элементом, ϕ - угол при вершине конуса дна кольцевой профилированной канавки, таким образом, что в одной из боковых стенок выступа места крепления рабочих лопаток образована кольцевая технологическая канавка с наибольшей высотой, измеренной в радиальном поперечном сечении, равной в ммh=δ+H+0÷0,2,где Н - наибольшая высота поперечного радиального сечения кольцевой промежуточной проставки, и кольцевая промежуточная проставка выполнена из двух диаметрально противоположно расположенных полуколец с поперечным радиальным сечением в виде трапеции - усеченного клина, с наибольшей высотой Н, шириной, равной или меньшей ширины меньшего основания «ласточкина хвоста» кольцевой профилированной канавки, и углом наклона клина - половиной угла конуса клина, равной на торце с меньшей толщиной каждого полукольца у его концов выполнены две полукруглых технологических выемки или три таких выемки, в этом случае одна из выемок находится в средней части полукольца, и кольцевая промежуточная проставка установлена на дно кольцевой профилированной канавки таким образом, что ее торец с выемками контактирует с боковой стороной выступа места крепления лопаток, в которой нет технологической канавки, между кольцевой промежуточной проставкой и замками, установленными в выемках, и замками рабочих лопаток с радиальным натягом δ установлен кольцевой упругогистерезисный элемент с шириной, измеренной в направлении продольной оси ротора, равной или меньшей ширины меньшего основания «ласточкина хвоста» кольцевой профилированной канавки, составленный из одной, двух и более частей кольца, равнорасположенных по окружности, и между концами этих частей имеются зазоры, величина которых либо равна нулю, либо равна или меньше половины допустимой суммарной величины относительных рабочих смещений в окружном направлении концов этой части кольца и равна 0,2÷0,5 мм, и между наружной поверхностью бочки и платформой каждой лопатки, а также между торцами платформ соседних лопаток и ответными торцами платформ лопаток и замков имеются зазоры, величина которых ограничена величинами допустимых смещений лопатки под действием статических и динамических рабочих нагрузок, и под платформами лопаток между торцами замков, закрепленных в выемках кольцевой профилированной канавки, и торцами замков лопаток, а также между торцами замков лопаток с натягом по кольцевому упругогистерезисному элементу, торцам замков, закрепленных в выемках в кольцевой профилированной канавке, замкам лопаток и их платформам установлены упругогистерезисные или упругие элементы, причем величины этих натягов подобраны таким образом, что при колебаниях лопаток происходят упругие взаимные проскальзывания с сухим трением контактирующих элементов, причем в выемках в кольцевой канавке закреплены четыре, шесть или более равнорасположенных по окружности замков, и боковые стороны замков, закрепленных в выемках в кольцевой профилированной канавке, на части своей длины, у дна кольцевой канавки, срезаны и образуют заборный клин, и в боковой стенке с технологической канавкой выступа места крепления рабочих лопаток выполнено четыре или шесть отверстий, из которых два расположены в районах расположения концов полуколец промежуточной проставки, а при выполнении шести отверстий еще по одному в районе средней части каждого полукольца, и в эти отверстия до упора в кольцевую промежуточную проставку запрессованы заглушки, и все трущиеся поверхности деталей предлагаемого места крепления покрыты износостойким покрытием.

Изобретение относится к нагнетателю, в частности, машины, использующей энергию потока. Нагнетатель (2) включает, по меньшей мере, одно кольцо (8, 12) с лопатками, по меньшей мере, два кольцевых сегмента (20, 22; 30, 32), причем кольцо (8; 12) с лопатками имеет два равных по величине кольцевых сегмента (20, 22; 30, 32).

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к лопаткам вентилятора с демпфером для гашения вибраций, в том числе и к длинным пустотелым широкохордным лопаткам вентиляторов.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к лопаткам вентилятора с демпфером для гашения вибраций, в том числе и к длинным пустотелым широкохордным лопаткам вентиляторов.

Ротор компрессора авиационного газотурбинного двигателя со спаркой блисков и спаркой блиска с "классическим" рабочим колесом и со спаркой "классического" рабочего колеса с рабочим колесом с четвертой по шестую ступень с устройствами демпфирования колебаний рабочих лопаток этих блисков и рабочих колес, ротор вентилятора и ротор бустера с устройством демпфирования колебаний рабочих широкохордных лопаток вентилятора, способ сборки спарки с демпфирующим устройством // 2665789
Группа изобретений относится к роторам компрессоров и вентиляторов авиационных газотурбинных двигателей пятого поколения с рабочими колесами компрессоров, изготовленными по технологии «блиск», и рабочими колесами вентиляторов с широкохордными или широкохордными пустотелыми лопатками с демпферами для гашения вибраций рабочих лопаток этих колес.

Группа изобретений относится к области гашения вибраций рабочих лопаток бустера и компрессора авиационных газотурбинных двигателей пятого поколения. Место крепления рабочих лопаток роторов бустера и компрессора авиадвигателей пятого поколения, выполненное в виде кольцевого выступа на внешней и внутренней поверхности ротора бустера или ротора компрессора, в котором выполнена кольцевая профилированная канавка со стороны внешней поверхности бочки, в которой замками «ласточкин хвост» закреплены рабочие лопатки с платформами, в кольцевой канавке в двух диаметрально противоположных местах выполнены две выемки с такими шириной и длиной в тангенциальном направлении, чтобы в ней свободно мог разместиться замок лопатки, с глубиной, равной глубине кольцевой канавки, и в выемках и вырезах в платформах закреплены замки, ограничивающие смещение лопаток в тангенциальном направлении, причем кольцевая профилированная канавка выполнена с коническим дном, и ось конической поверхности дна совпадает с продольной осью ротора бустера или компрессора, а угол при вершине этого конуса выбран из условия создания требуемой величины натяга между замками лопаток и упругогистерезисным элементом, на который они опираются, и радиальное поперечное сечение кольцевой профилированной канавки имеет форму «ласточкиного хвоста», соединенного в основании с горизонтально расположенной трапецией с вертикальными боковыми стенками, причем высота трапеции, по которой она соединена с фигурой «ласточкин хвост», больше меньшего основания этой фигуры на величину, равную в мм где δ - величина натяга в мм между замками лопаток и упругогистерезисным элементом, ϕ - угол при вершине конуса дна кольцевой профилированной канавки, таким образом, что в одной из боковых стенок выступа места крепления рабочих лопаток образована кольцевая технологическая канавка с наибольшей высотой, измеренной в радиальном поперечном сечении, равной в ммh=δ+Н+0÷0,2,где Н - наибольшая высота поперечного радиального сечения кольцевой промежуточной проставки, и кольцевая промежуточная проставка выполнена из двух диаметрально противоположно расположенных полуколец с наружной цилиндрической поверхностью, с поперечным радиальным сечением в виде трапеции - усеченного клина, с наибольшей высотой Н, шириной, равной или меньшей ширины большего основания «ласточкиного хвоста» кольцевой профилированной канавки, и углом наклона клина - половиной угла конуса клина, равной .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к лопаткам вентилятора с демпфером для гашения вибраций, в том числе и к длинным пустотелым широкохордным лопаткам вентиляторов.

Длинная пустотелая широкохордная лопатка вентилятора, состоящая из оболочки, выполненной из листа из титанового сплава, и жестко скрепленных с ней силовых несущих элементов: лонжерона, выполненного из титанового сплава, и остальных, выполненных из волокнистого однонаправленного металломатричного высокомодульного композиционного материала.

Группа изобретений относится к области машиностроения, а именно к пустотелым широкохордным лопаткам вентилятора с демпфером для гашения вибраций и способам изготовления пустотелых широкохордных лопаток вентиляторов.

Изобретение относится к способу моделирования по меньшей мере части ванны (2) лопатки (1) турбины. Технический результат заключается в обеспечении возможности исследования разнообразной геометрии лопаток с сокращенным использованием компьютерных ресурсов.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Ротор ТВД двигателя содержит рабочее колесо ТВД, включающее диск и лопаточный венец с системой рабочих лопаток.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Лопатка рабочего колеса ротора ТНД включает хвостовик и перо с выпукло-вогнутым профилем.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Сопловый аппарат ТНД включает сопловый венец, образованный из сопловых блоков, собранный каждый не менее чем из трех сопловых лопаток, выполненных за одно целое с малой и большой.

Настоящее изобретение относится к способу для изготовления узла (10) турбины, содержащего по меньшей мере один блок (12) профиля, содержащий по меньшей мере по существу полый профиль (14) по меньшей мере с одним охлаждающим каналом (16) для охлаждающей среды (18) и по меньшей мере одной входной поверхностью (20), при этом по меньшей мере один охлаждающий канал (16) входит по меньшей мере в одну входную поверхность (20), и дополнительно узел (10) турбины содержит по меньшей мере одну покрывающую пластину (22), которая по меньшей мере частично закрывает по меньшей мере одну входную поверхность (20).

Лопатка турбины турбинного двигателя, такого как турбовинтовой или турбореактивный двигатель, включает в себя хвостовик, перо, поддерживаемое хвостовиком, содержащее переднюю кромку и заднюю кромку, расположенную ниже по потоку от передней кромки, стенку стороны нагнетания и стенку стороны всасывания, расположенные на расстоянии друг от друга, которые соединяют переднюю кромку с задней кромкой.

Способ охлаждения соплового аппарата турбины высокого давления осуществляют путем охлаждения наиболее теплонапряженные элементы в лопатках и полках сопловых блоков соплового аппарата двумя потоками воздуха - вторичного потока воздуха камеры сгорания и воздухом от воздуховоздушного теплообменника.

Тракт воздушного охлаждения сопловой лопатки выполнен трехканальным. Сопловая лопатка выполнена полой, с аэродинамическим профилем и наделена радиальной перегородкой, разделяющей внутренний объем пера на переднюю и заднюю полости, снабженные дефлекторами.

Охлаждаемая лопатка газовой турбины содержит полое перо с входной и выходной кромками, замковую часть и торцевую стенку. В полом пере установлена перегородка.

Охлаждаемая лопатка газовой турбины содержит полое перо, выполненное в виде передней и задней полости, разделенных радиальной перегородкой. В передней полости установлен передний дефлектор, в задней полости - задний дефлектор.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2017-06-06 2019-07-24T10:00:02
Наверх