СТУПЕНЬ ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Предлагаемая полезная модель относится к охлаждаемым турбинам газотурбинных авиационных двигателей и газотурбинных установок наземного применения.
Известна ступень турбины газотурбинного двигателя, которая содержит рабочее колесо, включающее рабочие лопатки с нижними торцовыми полками, образующими кольцевой бандаж, и сопловой аппарат, установленный с осевым зазором относительно рабочего колеса. Сопловой аппарат включает корпус и лопатки, закрепленные в корпусе. Корпус соплового аппарата имеет кольцевой выступ, образующий со стенкой корпуса кольцевой карман, при этом выступающая часть кольцевого бандажа рабочих лопаток расположена в этом кармане. В корпусе соплового аппарата и рабочем колесе под полками лопаток образованы воздушные полости с входными и выходными отверстиями. Входное отверстие в полость соплового аппарата сообщено с источником охлаждающего воздуха. Полость в корпусе соплового аппарата через выходные отверстия, расположенные стенке корпуса, сообщена с полостью под лопатками рабочего колеса, (Патент США №3791758 Кл. F01D 5/08 1972 г.).
Также известна конструкция ступени турбины газотурбинного двигателя, которая содержит рабочее колесо, включающее рабочие лопатки с полками, образующими кольцевой бандаж и сопловой аппарат, установленный с осевым зазором относительно рабочего колеса. Сопловой аппарат включает корпус и лопатки с торцовыми полками, снабженные фланцами, закрепленными на корпусе. Торцовые полки лопаток образуют кольцевой бандаж, часть которого выступает в зазор между рабочим колесом и сопловым аппаратом, и эта часть образует с корпусом и фланцами полок лопаток кольцевой карман. Выступающая часть кольцевого бандажа рабочих лопаток, расположена в этом кармане. В корпусе соплового аппарата и рабочем колесе под полками лопаток образованы воздушные полости с входными и выходными отверстиями. Полость в корпусе соплового аппарата через выходные отверстия, расположенные стенке корпуса, сообщена с осевым зазором, при этом полость под лопатками рабочего колеса через входные отверстия также сообщена с осевым зазором. (Патент РФ №2289029 кл. F02С 7/12, 2004 г.).
Обе конструкции обеспечивают охлаждение пера рабочей лопатки, и подачу воздуха в рабочее колесо, однако, не позволяют охлаждать выступы полок рабочих лопаток, которые имеют высокую теплонапряженность и сравнительно малые размеры, что приводит к прогарам, трещинам и т.п. дефектам. Кроме того, угол выдува охлаждающего воздуха не совпадает с углом выхода трактового газа из соплового аппарата, что негативно сказывается на уровне потерь, к тому же «холодный» воздух не участвует в создании крутящего момента на рабочем колесе.
Техническим результатом полезной модели является охлаждение полок рабочих лопаток совместно с охлаждением пера. Дополнительным техническим результатом является снижение уровня газодинамических потерь в ступени и совершение дополнительной работы для создания крутящего момента на рабочем колесе.
Поставленный технический результат достигается тем, что ступень турбины газотурбинного двигателя, содержит рабочее колесо, которое включает рабочие лопатки с полками, образующими кольцевой бандаж и сопловой аппарат, установленный с осевым зазором относительно рабочего колеса. Сопловой аппарат включает корпус и лопатки с торцовыми полками, снабженные фланцами, закрепленными в корпусе. Торцовые полки лопаток образуют кольцевой бандаж, часть которого выступает в зазор между рабочим колесом и сопловым аппаратом, и эта часть образует с корпусом и фланцами полок лопаток кольцевой карман. Выступающая часть кольцевого бандажа рабочих лопаток, расположена в этом кармане. В корпусе соплового аппарата и рабочем колесе под полками лопаток образованы воздушные полости с входными и выходными отверстиями. Входные отверстия полостей сообщены с источником охлаждающего воздуха.
Новым в полезной модели является то, что полость в корпусе соплового аппарата сообщена с кольцевым карманом выходным отверстием, выполненным во фланце лопатки. Входное отверстие в полость под полками рабочих лопаток выполнено в рабочем колесе.
Выходное отверстие из полости соплового аппарата расположено под углом, равным углу выхода потока.
На прилагаемых чертежах изображена ступень турбины газотурбинного двигателя.
Фиг.1 - общий вид
Фиг.2 - вид А фиг.1
Ступень турбины газотурбинного двигателя содержит рабочее колесо 1, включающее рабочие лопатки 2 с полками 3, образующими кольцевой бандаж и сопловой аппарат 4, установленный с зазором 5 относительно рабочего колеса 1. Сопловой аппарат 4 включает корпус 6 и лопатки 7 с торцовыми полками 8, снабженные фланцами 9, закрепленными в корпусе 6. Торцовые полки 8 лопаток 7 образуют кольцевой бандаж, часть 10 которого выступает в зазор 5 между рабочим колесом 1 и сопловым аппаратом 4, и эта часть 10 образует с корпусом 6 и фланцами 9 полок 8 лопаток 7 кольцевой карман 11. Выступающая часть 12 кольцевого бандажа рабочих лопаток 2, расположена в этом кармане 11. В корпусе 6 соплового аппарата 4 и рабочем колесе 1 под полками 3 и 8 лопаток 2 и 7 образованы воздушные полости 13 и 14 с входными отверстиями 15, 16 и выходными отверстиями 17, 18. Входные отверстия 15 16 полостей 13, 14 сообщены с источником охлаждающего воздуха. Полость 13 в корпусе 6 соплового аппарата 4 сообщена с кольцевым карманом 10 выходным отверстием 17, выполненным во фланце 9 лопатки 7. Входное отверстие 16 в полость 14 пол полками 3 рабочих лопаток 2 выполнено в рабочем колесе 1. Выходное отверстие 17 из полости 13 соплового аппарата 4 расположено под углом, равным углу выхода потока.
Охлаждающий воздух подается из-за компрессора (на чертеже не показано) в полость 13 соплового аппарата 4 через входное отверстие 15, далее из полости 13 охлаждающий воздух выдувается через выходное отверстие 17 во фланце 9 лопатки 7 на поверхность полки 3 рабочей лопатки 2, затем попадает в рабочее колесо 1. При этом воздух, выходящий через отверстие 16 выполненное под углом, равным углу выхода трактового газа из соплового аппарата 4 получает закрутку и протекает между внутренней поверхностью полки 7 лопатки 6 соплового аппарата 4 и внешней поверхностью полки 3 лопатки 2 рабочего колеса 1 и выдувается на лопатки 2 рабочего колеса 1 под тем же углом, что и трактовый газ, что снижает потери полного давления.
Такая конструкция обеспечивает охлаждение полок рабочих лопаток совместно с охлаждением пера. А за счет того, что выходное отверстие из полости соплового аппарата выполнено под углом, равным углу выхода потока снижается уровень газодинамических потерь в ступени, а также совершается дополнительная работа для создания крутящего момента на рабочем колесе.