ДЕФЛЕКТОР СОПЛОВОЙ ТУРБИННОЙ ЛОПАТКИ СО ШНЕКОВЫМ ЗАВИХРИТЕЛЕМ СТРУИ

Дефлектор сопловой турбинной лопатки со шнековым завихрителем струи предназначен для подачи охлаждающего воздуха во внутреннюю полость охлаждаемой турбинной лопатки и интенсификации действия охладителя при выдуве через отверстия в стенке дефлектора на оболочку лопатки.
Дефлекторы широко применяются в конструкции сопловых охлаждаемых лопаток. Отверстия в существующих дефлекторах имеют круглую или овальную форму. Через отверстия охлаждающий воздух из внутренней полости дефлектора выдувается на стенку оболочки лопатки, затем, после теплосъема, выдувается через отверстия (щели) в оболочке в проточную часть.
Известен дефлектор охлаждаемой сопловой лопатки турбины ТРДД JT9D-7, описанный в работе «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Под ред. Д.В.Хронина. - М.: Машиностроение, 1989, с.178».
Данный дефлектор представляет собой устанавливающийся во внутренней полости лопатки полый стержень, в который в продольном направлении (в радиальном направлении) подается охлаждающий воздух, который затем выпускается в полость между внешней стенкой дефлектора и внутренней стенкой оболочки лопатки, после чего выдувается через системы перфораций в оболочке лопатки на внешнюю поверхность пера лопатки и образует защитную воздушную пленку. Дефлектор состоит из тонкой изогнутой стенки, в которой выполнены ряды отверстий. Отверстия в дефлекторе имеют круглый профиль.
Прототипом предполагаемой полезной модели может служить 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 отсутствие дополнительной интенсификации теплообмена при выдуве охладителя на стенку оболочки лопатки и как следствие невысокий теплосъем. Существующие конструкции дефлектора не позволяют использовать все возможности струйного натекания охладителя.
Для устранения вышеописанного недостатка предлагается устанавливать в круглое отверстие дефлектора шнековый завихритель, с помощью которого достигается закрутка струи, натекающей на внутреннюю стенку оболочки лопатки. Закрутка струи вызывает рост коэффициента теплоотдачи в области натекания струи на стенку и снижение температуры стенки.
Таким образом, преимущество предполагаемой полезной модели заключается в достижении более интенсивного теплосъема при выдуве охладителя через отверстия со шнековым завихрителем на стенку оболочки лопатки.
Целью создания дефлектора сопловой турбинной лопатки со шнековым завихрителем струи является увеличение эффективности охлаждения оболочки сопловой турбинной лопатки, за счет чего достигается снижение температуры материала лопатки.
Технический результат при этом выражается в снижении температуры стенки оболочки лопатки за счет увеличения интенсивности теплоотдачи и роста эффективности ее охлаждения при подаче закрученного потока.
Технический результат достигается тем, что в отверстия вставлены шнековые завихрители, выступающие за пределы отверстия в сторону внутренней поверхности оболочки лопатки, с помощью чего достигается рост интенсивности теплообмена и снижение температуры материала оболочки лопатки.
Принцип действия предлагаемого дефлектора базируется на известном эффекте более высокой интенсивности теплообмена закрученного потока по сравнению с незакрученным.
Дефлектор охлаждаемой сопловой турбинной лопатки, представляющий собой полый стержень, устанавливаемый во внутреннюю полость лопатки, в него подается охлаждающий воздух.
На фиг. представлена предлагаемая конструкция дефлектора. Дефлектор состоит из тонкой изогнутой стенки (1), в которой имеются ряды отверстий (2) для выдува охладителя из внутренней полости на стенку оболочки лопатки. Отверстия круглые, имеют диаметр, превышающий средние размеры отверстий в дефлекторах лопаток-аналогов.
В отверстия с помощью высокоточной пайки установлены шнековые завихрители (3), выступающие за пределы отверстия в сторону внутренней поверхности оболочки лопатки.
Охлаждающий воздух, протекающий через такое отверстие с завихрителем, закручивается и, натекая на внутреннюю поверхность оболочки лопатки, интенсифицирует теплосъем, за счет чего снижается температура материала лопатки.