СЕТЧАТЫЙ ДЕФЛЕКТОР ОХЛАЖДАЕМОЙ СОПЛОВОЙ ТУРБИННОЙ ЛОПАТКИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Сетчатый дефлектор охлаждаемой сопловой турбинной лопатки газотурбинного двигателя предназначен для подачи охлаждающего воздуха во внутреннюю полость охлаждаемой турбинной лопатки (полость между дефлектором и оболочкой лопатки) и интенсификации действия охладителя при выдуве его из внутренней полости дефлектора на оболочку лопатки.
Дефлекторы в настоящее время широко применяются в конструкции сопловых охлаждаемых лопаток турбин.
Конструктивно существующие дефлекторы представляют полый стержень с основанием сложной формы, повторяющей контур внутренней полости охлаждаемой лопатки. Через отверстия в стенке дефлектора, расположенные вертикальными рядами, охлаждающий воздух из внутренней полости дефлектора выдувается на стенку оболочки лопатки, затем, после теплосъема, выдувается через отверстия в оболочке в проточную часть.
Известен, например, дефлектор сопловой лопатки второй ступени ТРДД CF-6 (источник - «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Под ред. Д.В. Хронина. - М.: Машиностроение, 1989, с. 179). Данный дефлектор устанавливается во внутреннюю полость лопатки, в него подается охлаждающий воздух и через систему малых отверстий выходит в зазоры между дефлекторами и стенками лопаток и далее через системы перфораций и щелей вытекает на поверхность профиля, обеспечивая конвективно-пленочное охлаждение лопаток. Дефлектор состоит из тонкой изогнутой стенки, в которой выполнены ряды отверстий. Отверстия в дефлекторе имеют круглый профиль.
Недостатком вышеописанного дефлектора является низкая степень равномерности натекания охладителя на оболочку лопатки, вызывающая температурную неравномерность стенки, и как следствие - появление трещин и разломов материала оболочки. Также недостатком является отсутствие дополнительной интенсификации теплообмена при выдуве охладителя на стенку оболочки лопатки и как следствие невысокий теплосъем.
Существующие конструкции дефлекторов не позволяют использовать все возможности струйного натекания охладителя и не позволяют повысить интенсивность охлаждения стенки лопатки.
Прототипом предполагаемой полезной модели может служить дефлектор, описанный в патенте RU 85949 F01D 5/18 20.08.2009 г. «Дефлектор сопловой турбинной лопатки со шнековым завихрителем струи», представляющий собой полый стержень, содержащий тонкую изогнутую стенку, в которой имеются ряды круглых отверстий для выдува охладителя, отличающийся тем, что в отверстия вставлены шнековые завихрители, выступающие за пределы отверстия в сторону внутренней поверхности оболочки лопатки.
Недостатками вышеописанного дефлектора являются: технологическая сложность исполнения, влекущая за собой повышение стоимости, а также - неравномерность охлаждения внутренней стенки оболочки лопатки, которая может привести к трещинам и разломам материала оболочки лопатки.
Для устранения вышеописанного недостатка предлагается сетчатый дефлектор, представляющий собой полый тонкостенный стержень в котором имеются ряды отверстий (ячейки сетки) для выдува охладителя из внутренней полости на внутреннюю поверхность оболочки лопатки, причем отверстия равномерно распределяются по всей поверхности стенки.
Таким образом, преимущество предполагаемой полезной модели заключается в увеличении равномерности охлаждения, а значит - достижении более интенсивного теплосъема и повышении эффективности охлаждения, и в снижении вероятности появления трещин оболочки лопатки из-за градиента температур. Целью создания сетчатого дефлектора сопловой турбинной лопатки является увеличение равномерности и эффективности охлаждения оболочки сопловой турбинной лопатки, за счет чего достигается снижение температуры материала лопатки и снижается вероятность появления трещин, вызванных градиентом температур.
Технический результат при этом выражается в снижении температуры стенки оболочки лопатки за счет увеличения равномерности охлаждения и интенсивности теплоотдачи, снижение вероятности появления трещин оболочки лопатки, вызванных градиентом температуры, за счет увеличения равномерности подачи охладителя.
Технический результат достигается тем, что в сетчатом дефлекторе охлаждаемой сопловой турбинной лопатки газотурбинного двигателя, представляющем собой полый стержень с отверстиями, для выдува охладителя, стенка полого стержня выполнена из сетчатой структуры, отверстия представляют собой ячейки сетки и равномерно распределены по всей поверхности стенки.
На фиг. представлена предлагаемая конструкция дефлектора. Дефлектор представляет собой полый тонкостенный стержень 1 (фиг. 1), в которой имеются ряды отверстий 2 (ячейки сетки) (фиг. 1) для выдува охладителя из внутренней полости на внутреннюю поверхность оболочки лопатки 3 (фиг. 2), причем отверстия равномерно распределяются по вей поверхности стенки.
Принцип действия дефлектора состоит в следующем. В дефлектор с втулочного или периферийного сечений подается охлаждающий воздух. Охлаждающий воздух, двигаясь по продольной оси дефлектора, выдувается в отверстия, образованные прутьями сетки. Потоки охладителя, выдуваемые в отверстия, "душируют" внутреннюю стенку оболочки лопатки. Так как отверстия расположены равномерно по всей площади дефлектора и размеры отверстий сопоставимы с размерами прутьев, обеспечивается равномерное "душирование" внутренней стенки оболочки лопатки. За счет увеличения равномерности охлаждения и интенсивности теплоотдачи и снижение вероятности появления трещин оболочки лопатки, вызванных градиентом температуры, за счет увеличения равномерности подачи охладителя.