ОХЛАЖДАЕМАЯ ЛОПАТКА ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
GAS TURBINE ENGINE COOLED BLADE

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к охлаждаемым лопаткам турбины газотурбинного двигателя.
Известна охлаждаемая сжатым воздухом лопатка с каналами в охлаждаемой бандажной полке, с двумя гребешками на полке (патент US №5122033).
Недостатками известной лопатки являются высокая сложность в изготовлении и большой вес полки из-за тяжелых стенок между каналами полки, что увеличивает нагрузку на перо лопатки и снижает ее надежность.
Наиболее близкой к заявляемой является полая охлаждаемая лопатка с бандажной полкой, с тремя гребешками на полке для снижения утечек рабочего газа в радиальные зазоры между лопатками. («Авиационный двигатель ПС-90А». / Под ред. А.А.Иноземцева, - М.: Либра - К, 2007 г., стр.89, 91, рис.6.3) - прототип.
Недостатком известной лопатки, принятой за прототип, является большой вес охлаждаемой полки, а также малоэффективное охлаждение лопатки и бандажной полки из-за высокого давления газа в пространстве между гребешками лопатки и рабочим колесом статора, что требует использования охлаждающего воздуха высокого давления и температуры, приводящих к снижению КПД двигателя.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности рабочей лопатки турбины путем уменьшения массы охлаждаемой полки и эффективного охлаждения бандажной полки и лопатки в целом, а также в повышении КПД двигателя.
Сущность технического решения заключается в том, что в охлаждаемой лопатке турбины газотурбинного двигателя, содержащей полое перо и бандажную полку с уплотнительными гребешками, согласно изобретению, уплотнительные гребешки установлены на периферийной стенке бандажной полки, образующей ее внутреннюю полость, при этом на радиальное ребро внутренней полости пера установлена перемычка, скрепленная с периферийной стенкой полости полки, при этом каналы выхода воздуха из этой полости расположены за уплотнительными гребешками бандажной полки у ее выходной кромки.
Установка уплотнительных гребешков на периферийной стенке бандажной полки позволяет снизить утечку газа между рабочим колесом и статором турбины, что повышает КПД турбомашины, а также за счет образования внутренней полости полки уменьшается масса охлаждаемой полки, что повышает надежность лопатки.
Установка на радиальное ребро внутренней полости пера лопатки перемычки, скрепленной с периферийной стенкой полости полки, обеспечивает прочность полки, что также повышает надежность лопатки.
Расположение каналов выхода воздуха из полости полки за уплотнительными гребешками полки у ее выходной кромки позволяет охлаждать лопатку воздухом с меньшим давлением и более холодным за счет того, что давление газа перед гребешками (со стороны входной кромки лопатки) существенно выше, чем за ними, и охлаждающий воздух выходит за гребешками, что повышает надежность бандажной полки и лопатки в целом.
На фиг.1 изображена охлаждаемая полочная лопатка турбомашины.
На фиг.2 - вид А на фиг.1.
На фиг.3 - вид Б на фиг.1.
Лопатка 1 имеет перо 2, входную кромку 3, выходную кромку 4, полую бандажную полку 5. Стенки 6 и 7 бандажной полки 5 соединены между собой боковыми стенками 8 и 9 и перемычкой 10, установленной на радиальное ребро 11 внутренней полости 12 пера 2. Ребро 11 проходит между каналами 13 и 14. На стенке 6 бандажной полки 5 установлены уплотнительные гребешки 15 и 16. Перемычка 10 расположена под гребешком 16 и разделяет выходную часть канала 17 на 2 канала 18 и 19. Каналы 18 и 19 выходят в полость 20 выходной кромки бандажной полки, пересекая направление каналов 13 и 14 пера лопатки.
Работает лопатка следующим образом. При работе турбины высокого давления гребешки 15 и 16 вследствие температурного удлинения элементов лопатки 1 врезаются в статорную деталь 21, тем самым снижают утечку газа в радиальном зазоре 22. Температура и давление газа за лопатками 1 турбины существенно ниже. Охлаждающий воздух проходит через корневую часть лопатки (не показано) и попадает в каналы 13, 14 и 17, охлаждая полые перо и бандажную полку. Затем через каналы 18 и 19 охлаждающий воздух с меньшим давлением и более холодный выходит в полость 20 выходной кромки бандажной полки.
Таким образом, путем эффективного охлаждения бандажной полки и лопатки в целом повышается КПД и надежность рабочей лопатки газотурбинного двигателя.