УЗЕЛ ТУРБИНЫ ЗАДНЕГО ХОДА

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к турбине газотурбинного двигателя.
Известна конструкция турбины заднего хода, (патент №2636965, МПК F01D 1/30 опубл. 29.11.2017), которая содержит сопловой аппарат, рабочие лопатки с бандажными полками, подвижный П-образный экран, установленный над рабочими лопатками, внутри которого установлена неподвижная Т-образная надроторная вставка, при этом выступ на передней, относительно направления газового потока, боковой стенке П-образного экрана в выдвинутом его положении, соответствующем работе турбины заднего хода, контактирует с поверхностью наружной стенки соплового аппарата. Основной задачей Т-образной надроторной вставки является уменьшение утечек газа перед рабочим колесом (РК) и как следствие повышение мощности турбины заднего хода. Основным недостатком данной конструкции является неоптимальная форма проточной части образованная свесом соплового аппарата, П-образным экраном и Т-образной вставкой и как следствие повышенные вентиляционные потери и снижение мощности турбины заднего хода.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение мощности турбины заднего хода путем снижения утечек газа из проточной части.
Технический результат достигается тем, что в узле турбины заднего хода, содержащей сопловой аппарат, рабочие лопатки с бандажными полками, подвижный П-образный экран, установленный над рабочими лопатками, внутри которого установлена неподвижная Т-образная надроторная вставка, при этом выступ на передней, относительно направления газового потока, боковой стенке П-образного экрана в выдвинутом его положении, соответствующем работе турбины заднего хода, контактирует с поверхностью наружной стенки соплового аппарата, в отличие от известной наружная стенка Т-образной надроторной вставки имеет ступенчатую форму, а длина выходной кромки рабочей лопатки больше длины ее входной кромки, при этом бандажная полка имеет наклонную форму, а П-образный экран, в выдвинутом его положении, контактирует с поверхностью наружной стенки соплового аппарата путем сопряжения их торцевых стенок, образуя тем самым сглаженный периферийный обвод проточной части.
Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез ступени турбины заднего хода; фиг. 2 - схема распределения вихревых потоков, полученная в результате численного моделирования в расчетном пакете ANSYS CFX г. 14.5.7.
Узел турбины заднего хода (фиг. 1) содержит сопловой аппарат 1, рабочие лопатки 2, подвижный П-образный экран 3, установленный над рабочими лопатками 2 в дне которого выполнены окна. Внутри П-образного экрана 3, над рабочими лопатками 2, установлена неподвижная статорная Т-образная надроторная вставка 4, наружная стенка 5 которой имеет ступенчатую форму. Длина выходной кромки 6 рабочей лопатки 2 больше длины ее входной кромки 7, а бандажная полка 8 имеет наклонную форму. На передней, относительно направления газового потока, боковой стенке 9 П-образного экрана 3 выполнен наружный выступ 10, торцевая поверхность 11 которого, при выдвинутом положении П-образного экрана 3, соответствующем работе турбины заднего хода, контактирует с торцевой поверхностью 12 наружной стенки 13 соплового аппарата 1.
При работе турбины заднего хода (на обратном ходу) П-образный экран 3 перемещается в положение открыто (верхнее положение). В результате: выступ 10, расположенный на передней боковой стенке 9, перемещаясь в верхнее положение, контактирует с ответной частью наружной стенки 13 соплового аппарата 1 - торцевой поверхностью 12, тем самым перекрывая зазор над П-образным экраном и образуя сглаженный периферийный обвод проточной части, что вызывает, согласно расчетам, выполненным в системе ANSYS CFX r.14.5.7, снижение радиальной компоненты скорости потока, которая способствует утеканию газа в зазор 14. При этом наружная стенка 5 Т-образной надроторной вставки имеет ступенчатую форму, длина выходной кромки 6 рабочей лопатки 2 больше длины ее входной кромки 7, а бандажная полка 8, на наружной поверхности которой расположены зубья 15, имеет наклонную форму - в результате объем расширительной камеры, которая расположена между наружной стенкой 5 Т-образной надроторной вставки и зубьями 15 наружной поверхности бандажной полки 8, согласно расчетам, выполненным в системе ANSYS CFX r.14.5.7, увеличивается на 20%, а в радиальном зазоре 14 создается система разомкнутых вихрей (фиг. 2), способствующая улучшению качества уплотнения проточной части.
Таким образом, благодаря модификации тракта на выходе из СА, Т-образной надроторной вставки 4 и бандажной полки 8 рабочей лопатки, а именно сглаживание периферийного обвода проточной части, применение ступенчатого профиля вставки и наклонной бандажной полки рабочего колеса, происходит существенное снижение утечек с 8.06% до 5.48% и повышение мощности турбины заднего хода на 48 л.с.
В результате, данное техническое решение позволяет, за счет снижения утечек газа из проточной части, повысить мощность турбины заднего хода.