Лопатка турбіни високого тиску турбомашини з вікнами випуску охолодного повітря, формувальний елемент для виготовлення лопатки, турбіна високого тиску турбомашини та сопловий апарат турбомашини
Формула / Реферат
1. Лопатка (10, 50) турбіни турбомашини, що містить перо (14), розташоване в радіальному напрямку між основою (16) і торцем (18) лопатки, а в аксіальному напрямку - між її передньою крайкою (20) і задньою крайкою (22), принаймні одну нижню полицю (24, 52), сполучену з основою (16) лопатки сполучною зоною (26, 58), контур охолодження, що складається з принаймні однієї порожнини (28), розташованої в радіальному напрямку між торцем (18) і основою (16) лопатки, щонайменше одного отвору впуску повітря, розташованого в радіальному напрямку в кінці однієї з порожнин (28), і декількох вікон (30, 30а, 30b) випуску повітря, розташованих уздовж задньої крайки (22) лопатки, причому нижнє з них вікно (30а) випуску повітря розташоване поблизу основи (16) лопатки та містить бічну стінку (36), оснащену отвором (38), що сполучається із порожниною або порожнинами (28), заглиблену стінку (32), нижню стінку (34), розташовану з боку основи (16) лопатки, нижній стик (40), утворений між заглибленою стінкою (32) і нижньою стінкою (34), нижнє ребро (42), утворене між нижньою стінкою (34) і сполучною зоною (26, 58),
яка відрізняється тим, що нижній стик (40) і нижнє ребро (42) нижнього вікна (30а) випуску повітря мають поперечні перетини, по суті, закругленої форми, що виключає наявність між отвором (38) нижнього вікна (30а) і сполучною зоною (26, 58) яких-небудь виступаючих кутів.
2. Лопатка (50) за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить верхню полицю (54), сполучену з торцем (18) лопатки верхньою сполучною зоною (56), контур охолодження, що додатково містить верхнє вікно (30b) випуску повітря, яке розташоване поблизу торця лопатки та містить бічну стінку (60), оснащену отвором (62), що сполучається з порожниною або порожнинами (28), заглиблену стінку (64), верхню стінку (66), розташовану з боку торця лопатки, верхній стик (70), утворений між заглибленою стінкою (64) і верхньою стінкою (66), верхнє ребро (72), утворене між верхньою стінкою (66) і верхньою сполучною зоною (56), причому верхній стик (70) і верхнє ребро (72) верхнього вікна (30b) випуску повітря мають поперечні перетини, по суті, закругленої форми, що виключає наявність між отвором (62) верхнього вікна (30b) і верхньою сполучною зоною (56) яких-небудь виступаючих кутів.
3. Лопатка за будь-яким з пп. 1 та 2, яка відрізняється тим, що закруглені форми поперечних перетинів стиків (40, 70) і ребер (42, 72) продовжуються в аксіальному напрямку від отвору (38, 62) вікна (30а, 30b) випуску повітря до вихідної площини (Р), розташованої в аксіальному напрямку між отвором (38, 62) вікна (30а, 30b) випуску повітря і задньою крайкою (22) лопатки.
4. Лопатка за п. 3, яка відрізняється тим, що закруглені форми поперечних перетинів стиків (40, 70) і ребер (42, 72) мають радіуси кривизни, що збільшуються в напрямку від отвору (38, 62) вікна (30а, 30b) випуску повітря до вихідної площини (Р).
5. Лопатка за п. 4, яка відрізняється тим, що у вихідній площині (Р) радіуси кривизни закруглених форм поперечних перетинів стиків (40, 70) і ребер (42, 72) такі, що заглиблена стінка (32, 64) вікна (30а, 30b) випуску повітря і сполучна зона (26, 58, 56) гладко змикаються.
6. Лопатка за п. 1, яка відрізняється тим, що є робочою лопаткою (10) турбіни високого тиску турбомашини.
7. Лопатка за п. 6, яка відрізняється тим, що заглиблена стінка (32) нижнього вікна (30а) випуску повітря нахилена в напрямку торця (18) лопатки.
8. Лопатка за п. 6 або 7, яка відрізняється тим, що отвір (38) бічної стінки (36) нижнього вікна (30а) випуску повітря знаходиться, по суті, в нижній сполучній зоні (26).
9. Лопатка за п. 2, яка відрізняється тим, що є сопловою лопаткою (50) соплового апарата турбіни високого тиску турбомашини.
10. Формувальний елемент для виготовлення лопатки, заявленої в будь-якому з пп. 1-9, який відрізняється тим, що містить основну частину (82), призначену для формування порожнини охолодження лопатки й оснащену декількома плоскими виступами (84), призначеними для формування такої самої кількості вікон випуску повітря з контуру охолодження лопатки, причому основна частина (82) формувального елемента додатково містить на ділянці, призначеній для формування нижнього вікна випуску повітря, нижній виступ (84а), форма якого є оберненою стосовно до форми нижнього вікна.
11. Турбіна високого тиску турбомашини, яка відрізняється тим, що містить робочі лопатки (10) за будь-яким з пп. 6-8.
12. Сопловий апарат турбомашини, який відрізняється тим, що містить соплові лопатки за п. 9.
Текст
1. Лопатка (10, 50) турбіни турбомашини, що містить перо (14), розташоване в радіальному напрямку між основою (16) і торцем (18) лопатки, а в аксіальному напрямку - між її передньою крайкою (20) і задньою крайкою (22), принаймні одну нижню полицю (24, 52), сполучену з основою (16) лопатки сполучною зоною (26, 58), контур охолодження, що складається з принаймні однієї порожнини (28), розташованої в радіальному напрямку між торцем (18) і основою (16) лопатки, щонайменше одного отвору вп уску повітря, розташованого в радіальному напрямку в кінці однієї з порожнин (28), і декількох вікон (30, 30а, 30b) випуску повітря, розташованих уздовж задньої крайки (22) лопатки, причому нижнє з них вікно (30а) випуску повітря розташоване поблизу основи (16) лопатки та містить бічну стінку (36), оснащену отвором (38), що сполучається із порожниною або порожнинами (28), заглиблену стінку (32), нижню стінку (34), розташовану з боку основи (16) лопатки, нижній стик (40), утворений між заглибленою стінкою (32) і нижньою стінкою (34), нижнє ребро (42), утворене між нижньою стінкою (34) і сполучною зоною (26, 58), яка відрізняє ться тим, що нижній стик (40) і нижнє ребро (42) нижнього вікна (30а) випуску повітря мають поперечні перетини, по суті, закругленої форми, що виключає наявність між отвором (38) 2 (19) 1 3 84846 4 глиблена стінка (32) нижнього вікна (30а) випуску повітря нахилена в напрямку торця (18) лопатки. 8. Лопатка за п. 6 або 7, яка відрізняється тим, що отвір (38) бічної стінки (36) нижнього вікна (30а) випуску повітря знаходиться, по суті, в нижній сполучній зоні (26). 9. Лопатка за п. 2, яка відрізняється тим, що є сопловою лопаткою (50) соплового апарата турбіни високого тиску турбомашини. 10. Формувальний елемент для виготовлення лопатки, заявленої в будь-якому з пп. 1-9, який відрізняється тим, що містить основну частину (82), призначену для формування порожнини охолодження лопатки й оснащену декількома плоскими виступами (84), призначеними для формування такої самої кількості вікон випуску повітря з контуру охолодження лопатки, причому основна частина (82) формувального елемента додатково містить на ділянці, призначеній для формування нижнього вікна випуску повітря, нижній виступ (84а), форма якого є оберненою стосовно до форми нижнього вікна. 11. Турбіна високого тиску турбомашини, яка відрізняється тим, що містить робочі лопатки (10) за будь-яким з пп. 6-8. 12. Сопловий апарат турбомашини, який відрізняється тим, що містить соплові лопатки за п. 9. Даний винахід належить до галузі турбінних лопаток і, конкретніше, геометрії вікон випуску охолодного повітря, розташованих на задніх крайках рухомих (робочих) або нерухомих (соплових) лопаток турбіни турбомашини. Турбіна турбомашини (наприклад, турбіна високого тиску) складається з декількох ступенів, кожен з яких утворений сопловим (напрямним) апаратом і робочим колесом. Сопловий апарат турбіни містить соплові (напрямні) лопатки, призначені для спрямування газового потоку, що проходить через турбіну, тоді як робоче колесо турбіни несе робочі лопатки. Робочі й соплові лопатки такої турбіни піддаються впливу вкрай високих температур газів, що виходять з камери згоряння і проходять через турбіну. Ці температури сягають рівня, який значно перевершує граничні значення, що їх лопатки, які стикаються з цими газами, можуть витримати без ушкоджень, що обмежує термін служби цих лопаток. Відомий метод зменшення ушкоджень лопаток, викликаних гарячими газами, полягає в постачанні цих лопаток внутрішніми контурами охолодження, призначеними для зниження їхньої температури. Ці контури забезпечують уведення в лопатку охолодного повітря, його проходження через лопатку відповідно до передбаченої в ній послідовності порожнин і виведення крізь вікна, що знаходяться на поверхні лопатки між її основою та її торцем. На жаль, на практиці було виявлено, що у випадку робочих лопаток турбіни вікно, найближче до основи лопатки, охолоджується недостатньо. Аналогічним чином, у випадку соплової лопатки турбіни вікна, найближчі до основи й до торця лопатки, також охолоджуються недостатньо. В результаті на задній крайці лопатки в районі цих вікон утворюються тріщини. Утворення таких тріщин зменшує термін служби лопатки, зокрема, значно знижуючи її механічну тривкість. На Фіг.7 проілюстроване розташування таких тріщин у робочій лопатці турбіни. Ця фігура зображує в перспективі частину робочої лопатки 100 турбіни високого тиску. Лопатка 100 містить перо (аеродинамічну поверхню) 102, сполучене в районі основи 104 пера з полицею 106 за допомогою сполучної зони 108. Перо 102 розташоване в аксіальному напрямку між передньою крайкою (не подана на кресленні) й задньою крайкою 110. Для забезпечення охолодження лопатки 100 повітря проходить через неї по послідовності передбачених у ній порожнин (не подані), а потім виводиться через вікна 112 випуску повітря, розташовані на пері 102 лопатки, в районі її задньої крайки 110. Кожне з вікон 112 випуску повітря має, зокрема, бічну стінку 114, постачену отвором (не поданий), сполученим з порожнинами, по яких проходить охолодне повітря. Кожне з вікон має також заглиблену стінку 116, розташовану між бічною стінкою 114 і задньою крайкою 110 лопатки, верхню стінку 118 і нижню стінку 120, розташовані між заглибленою стінкою 116 і аеродинамічною поверхнею (поверхнею пера 102) лопатки. На практиці виявляється, що в районі вікна 112а випуску повітря, найближчого до полиці 106 (далі називаного "нижнім вікном"), утворюється одна або декілька тріщин 122 (на кресленні подана тільки одна тріщина). Точніше, тріщини 122 утворюються в районі заглибленої стінки 116 нижнього вікна 112а й поширюються в аксіальному напрямку від задньої крайки 110 лопатки до бічної стінки 114 вікна. Такі тріщини утворюються переважно внаслідок високої концентрації механічних напруг у районі нижнього вікна 112а, породжених, зокрема, нижньою стінкою 120 цього нижнього вікна. Існує небезпека поширення таких тріщин по всій поверхні пера 102 лопатки, що обмежить термін її служби. У випадку соплової лопатки турбіни такі самі тріщини утворюються не тільки в районі вікна випуску повітря, найближчого до полиці, розташованої з боку основи лопатки, але й у районі вікна випуску повітря, найближчого до іншої полиці, сполученої з пером лопатки біля його торця (далі називаного "верхнім вікном"). З метою обмеження утворення цих тріщин у патентному документі US 6062817 передбачене вилучення нижньої стінки найближчого до полиці вікна випуску повітря робочої лопатки, в результаті чого частина заглибленої стінки цього вікна роз 5 84846 ташована в радіальному напрямку між верхньою стінкою й полицею лопатки. Проте таке вирішення не є достатнім. Нижня стінка нижнього вікна лопатки за цим патентом, як і раніше, має гострі крайки. Викликана цією обставиною різка зміна товщини ускладнює протікання охолодного повітря, що випускається через це вікно. Таким чином, повітря, що випускається, не забезпечує охолодження зони з'єднання полиці з основою лопатки. В результаті в цій зоні утворюються тріщини, що особливо негативно позначаються на терміні служби лопатки. Задача, на вирішення якої спрямовано даний винахід, полягає в усуненні зазначених хиб і у створенні турбінної лопатки, у якої геометрія вікна або вікон, найближчих до полиці або до полиць, дозволила б запобігти утворенню тріщин і забезпечити охолодження зони з'єднання полиці або полиць з пером лопатки. Для вирішення поставленої задачі пропонується лопатка турбіни турбомашини, що має перо (аеродинамічну поверхню), розташоване в радіальному напрямку між основою й торцем лопатки, а в аксіальному напрямку - між її передньою крайкою й задньою крайкою, принаймні одну нижню полицю, сполучену з основою лопатки нижньою сполучною зоною, й контур охолодження. Контур охолодження складається зі, щонайменше, однієї порожнини, розташованої в радіальному напрямку між торцем і основою лопатки, принаймні одного отвору вп уску повітря, розташованого в радіальному напрямку в кінці порожнини або порожнин, і декількох вікон випуску повітря, розташованих уздовж задньої крайки лопатки, причому нижнє вікно випуску повітря розташоване поблизу основи лопатки. Зазначене нижнє вікно випуску повітря має бічну стінку, постачену отвором, що сполучається з порожниною або порожнинами, заглиблену стінку, нижню стінку, розташовану з боку основи лопатки, нижній стик, утворений між заглибленою стінкою й нижньою стінкою, та нижнє ребро, утворене між нижньою стінкою й нижньою сполучною зоною. Лопатка за винаходом характеризується тим, що нижній стик і нижнє ребро нижнього вікна випуску повітря мають поперечні перетини, по суті, закругленої форми, що виключає наявність між отвором нижнього вікна і нижньою сполучною зоною яких-небудь виступаючи х кутів. Таким чином, закруглена форма поперечного перетину нижнього стику й нижнього ребра нижнього вікна випуску повітря запобігає утворенню тріщин у заглибленій стінці цього вікна. Крім того, завдяки цій закругленій формі в районі нижньої сполучної зони між полицею й основою лопатки формується прошарок охолодного повітря, що сприяє охолодженню цієї зони. Внаслідок цього температура сполучної зони знижується. Згідно з одним із варіантів здійснення винаходу, застосовним до соплових лопаток соплового апарата, лопатка додатково містить верхню полицю, сполучену з торцем лопатки верхньою сполучною зоною. В цьому варіанті контур охолодження додатково містить верхнє вікно випуску повітря, яке розташоване поблизу торця лопатки й має 6 бічну стінку, постачену отвором, що сполучається з порожниною або порожнинами, заглиблену стінку, вер хню стінку, розташовану з боку торця лопатки, верхній стик, утворений між заглибленою стінкою і верхньою стінкою, і верхнє ребро, утворене між верхньою стінкою і верхньою сполучною зоною. Лопатка в даному варіанті характеризується тим, що вер хній стик і верхнє ребро верхнього вікна випуску повітря мають поперечні перетини, по суті, закругленої форми, що виключає наявність між отвором зазначеного верхнього вікна і верхньою сполучною зоною яких-небудь виступаючих кутів. Закруглені форми поперечних перетинів стиків і ребер переважно продовжуються в аксіальному напрямку від отвору вікна випуску повітря до вихідної площини, розташованої в аксіальному напрямку між зазначеним отвором вікна випуску повітря і задньою крайкою лопатки. В оптимальному варіанті закруглені форми поперечних перетинів стиків і ребер мають радіуси кривизни, що збільшуються в напрямку від о твору вікна випуску повітря до вихідної площини. У цьому випадку ці радіуси кривизни закруглених форм переважно такі, що заглиблена стінка вікна випуску повітря й сполучна зона гладко змикаються. У випадку робочої лопатки заглиблена стінка нижнього вікна випуску повітря може бути нахилена в напрямку торця лопатки, а отвір бічної стінки нижнього вікна випуску повітря може знаходитися, по суті, в нижній сполучній зоні. Винахід також охоплює формувальний елемент для виготовлення вищеописаної лопатки, що містить основну частину, призначену для формування порожнини охолодження лопатки й постачену декількома плоскими виступами, призначеними для формування такої самої кількості вікон випуску повітря з контуру о холодження лопатки. Формувальний елемент за винаходом характеризується тим, що його основна частина додатково містить на ділянці, призначеній для формування нижнього вікна випуску повітря, нижній виступ, форма якого є оберненою (тобто додатковою) до форми цього нижнього вікна. Винахід також охоплює турбіну високого тиску турбомашини, що містить вищеописані робочі лопатки, а також сопловий апарат турбомашини, що має вищеописані соплові лопатки. Інші властивості й переваги даного винаходу стануть ясні з нижченаведеного опису, що містить посилання на додані креслення, що ілюстр ують приклад здійснення винаходу, який не вносить жодних обмежень. На кресленнях: Фіг.1 зображує в перспективі робочу турбінну лопатку за винаходом; Фіг.2 зображує в перспективі частину нижнього вікна випуску повітря лопатки за Фіг.1; на Фіг.3А, 3В і 3С подані розтини, відповідно, по лініях ІІІA, IІІB і ІІІС, показаних на Фіг.2; Фіг.4 зображує в перспективі соплову турбінну лопатку за винаходом; Фіг.5 зображує в перспективі частину верхнього вікна випуску повітря лопатки за Фіг.4; Фіг.6 зображує в перспективі частину форму 7 84846 вального елемента для виготовлення лопатки за Фіг.1; Фіг.7, розглянута ви ще, зображує в перспективі частину робочої турбінної лопатки, що відповідає рівню техніки. На Фіг.1 зображена в перспективі робоча (рухома) лопатка 10 турбіни високого тиску турбомашини. Лопатка 10 прикріплена до робочого колеса турбіни (не подано) за допомогою замка 12 ялинкового типу. Лопатка 10 має аеродинамічну поверхню (перо) 14, розташовану в радіальному напрямку між основою 16 лопатки та її торцем 18, а в аксіальному напрямку - між передньою крайкою 20 і задньою крайкою 22. Таким чином, перо 14 лопатки утворює ввігнуту поверхню (корито) 14а й опуклу поверхню (спинку) 14b лопатки. Замок 12 лопатки 10 з'єднується з основою 16 лопатки в районі нижньої полиці 24, що утворює стінку каналу протікання газів згоряння через турбіну. Полиця 24 сполучена з основою 16 лопатки нижньою сполучною зоною 26. Оскільки лопатка піддається дії високотемпературних газів згоряння, що проходять через турбіну, слід забезпечити її охолодження. Для цього, відповідно до відомого рішення, лопатка 10 містить один або декілька внутрішніх контурів охолодження. Кожен з контурів охолодження містить, щонайменше, одну порожнину 28, розташовану в радіальному напрямку між основою 16 і торцем 18 лопатки. Охолодне повітря надходить у порожнину з одного з її радіальних кінців через отвір впуску повітря (не подано). Цей отвір впуску повітря звичайно розташовано в районі замка 12 лопатки 10. Для випуску охолодного повітря, що протікає через порожнину 28 контур у охолодження, передбачені вікна 30, розташовані вздовж задньої крайки 22 між основою 16 і торцем 18 лопатки. Ці вікна 30 випуску повітря сполучені з порожниною 28 і виходять на увігнуту поверхню (корито) 14а пера лопатки в районі її задньої крайки 22. Зокрема, як зображено на Фіг.2 і 3А-3С, лопатка 10 містить нижнє вікно 30а випуску повітря, розташоване поблизу основи 16 лопатки. Це нижнє вікно 30а випуску повітря розташоване ближче за інші вікна 30 випуску повітря до нижньої полиці 24. Нижнє вікно 30а випуску повітря утворене заглибленою стінкою 32, нижньою стінкою (або ступенем) 34 і бічною стінкою 36, постаченою отвором 38, сполученим з порожниною 28 контуру охолодження. Під нижньою стінкою розуміється стінка, розташована з боку основи 16 лопатки. Заглиблена стінка 32 витягнута в радіальному напрямку від нижньої стінки 34 в напрямку до торця 18 лопатки, а в аксіальному напрямку розташована між бічною стінкою 36 і задньою крайкою 22 лопатки. Нижня стінка 34 розташована між заглибленою стінкою 32 і нижньою сполучною зоною 26. Таким чином, для нижнього вікна 30а випуску повітря можна визначити нижній стик 40, утворений між заглибленою стінкою 32 і нижньою стінкою 34. Аналогічним чином між нижньою стінкою 34 і нижньою сполучною зоною 26 утворене нижнє 8 ребро 42. Така геометрична конфігурація нижнього вікна 30а випуску повітря забезпечує заданий напрямок повітря, що виходить з порожнини контур у охолодження через отвір 38, і дозволяє забезпечити охолодження задньої крайки 22 лопатки, що має найменшу товщин у з усі х частин лопатки й, отже, найбільше піддається дії високих температур газів згоряння. Відповідно до винаходу нижній стик 40 і нижнє ребро 42 нижнього вікна 30а випуску повітря мають поперечні перетини, по суті, закругленої форми, що виключає наявність між отвором 38 вікна 30а і нижньою сполучною зоною 26 яких-небудь виступаючих кутів. Таким чином, виключається можливість утворення тріщин у районі заглибленої стінки 32 нижнього вікна 30а випуску повітря. Відповідно до однієї з конкретних відмітних рис винаходу закруглені форми поперечного перетину як нижнього стику 40, так і нижнього ребра 42 розташовані в аксіальному напрямку між отвором 38 нижнього вікна 30а випуску повітря і вихідною площиною P, розташованою в аксіальному напрямку між отвором вікна випуску повітря і задньою крайкою 22 лопатки. Вихідна площина P може бути визначена в системі координат, утвореній осями X, Y і Z, поданими на Фіг.2. В цій системі координат вихідна площина P паралельна до площини XY. Відповідно до іншої окремої відмітної риси винаходу закруглені форми поперечного перетину як нижнього стику 40, так і нижнього ребра 42 мають радіуси кривизни, що збільшуються від отвору 38 нижнього вікна 30а випуску повітря до вихідної площини P. Ця особливість, зокрема, проілюстрована на Фіг.3А-3С, на яких добре видно, що радіуси кривизни нижнього стику 40 і нижнього ребра 42 збільшуються в міру віддалення від отвору 38. Так, на Фіг.3А, що зображує поперечний перетин, найбільш близький до отвору 38 нижнього вікна 30а, радіуси кривизни менші, ніж на Фіг.3С, що зображує поперечний перетин у ви хідній площині P. Радіуси кривизни нижнього стику 40 і нижнього ребра 42 можуть змінюватися й іншим чином. Ці радіуси кривизни можуть, наприклад, залишатися постійними або зменшуватися в міру віддалення від отвору 38. Крім того, в міру віддалення від отвору 38 нижнього вікна 30а ширина нижньої стінки 34 (виміряна поперек пера) зменшується таким чином, що в районі перетину, поданого на Фіг.3С (тобто у вихідній площині P), вона стає рівною нулю. Відповідно до ще однієї окремої відмітної риси винаходу, проілюстрованої на тій самій Фіг.3С, у вихідній площині P радіуси кривизни закруглених форм нижнього стику 40 і нижнього ребра 42 такі, що заглиблена стінка 32 нижнього вікна 30а і нижня сполучна зона 26 гладко змикаються. Крім того, радіуси кривизни закругленого нижнього стику 40 і закругленого нижнього ребра 42 також збігаються у вихідній площині P. Це викликано тим, що у вихідній площині P ширина нижньої стінки 34 нижнього вікна (виміряна поперек пера) стає рівною нулю. 9 84846 Отже, забезпечується можливість часткового збереження функції спрямування повітря, яке виходить з порожнини 28 контуру о холодження і випускається через це вікно. Таким чином, у районі нижнього вікна 30а і сполучної зони 26 усуваються всі значні неоднорідності товщини, що дозволяє сформувати прошарок охолодного повітря на увігнутій поверхні 14а у сполучній зоні 26. Охолодне повітря, що ви ходить з отвору 38 нижнього вікна 30а, "обтікає" сполучну зону 26 і знижує її температуру. Така геометрична конфігурація нижнього вікна випуску повітря застосовна як до робочої лопатки, наприклад, поданої на Фіг.1, так і до соплової лопатки турбіни, наприклад, поданої на Фіг.4. На Фіг.4 зображена соплова (напрямна) лопатка 50 соплового апарата турбіни високого тиску турбомашини. Позначення на Фіг.4, що збігаються з позначеннями на Фіг.1, відповідають таким самим елементам, що й описані вище з посиланнями на Фіг.1. На відміну від робочої лопатки, описаної з посиланнями на Фіг.1, перо соплової лопатки 50 розташоване між двома полицями, як-от, між внутрішньою ("нижньою") полицею 52 і зовнішньою ("верхньою") полицею 54. Верхня полиця 54 сполучена з торцем 18 лопатки верхньою сполучною зоною 56, а нижня полиця 52 сполучена з основою 16 лопатки нижньою сполучною зоною 58. Як і в разі робочої лопатки, зображеної на Фіг.1, контур охолодження соплової лопатки 50 містить декілька вікон 30 випуску повітря, причому нижнє з них вікно 30а, що сполучається з порожниною 28 охолодження, розташоване поблизу основи 16 лопатки і відкривається з увігнутого боку (корита) 14а пера лопатки. Це нижнє вікно 30а випуску повітря відрізняється тими самими особливостями, що й аналогічне нижнє вікно робочої лопатки за Фіг.1. Крім того, контур охолодження соплової лопатки 50 додатково містить верхнє вікно 30b випуску повітря (також сполучене з порожниною 28 охолодження), розташоване поблизу торця 18 лопатки. Це верхнє вікно 30b відкривається з увігнутого боку 14а лопатки 50. Як показано на Фіг.5, це верхнє вікно 30b має бічну стінку 60, постачену отвором 62, що сполучається з порожниною 28 охолодження, заглиблену стінку 64 і вер хню стінку 66. Під вер хньою стінкою 66 розуміється стінка, розташована з боку торця 18 лопатки. Таким чином, для цього вікна 30b можна визначити верхній стик 70, утворений між заглибленою стінкою 64 і верхньою стінкою 66, і верхнє ребро 72, утворене між верхньою стінкою 66 і верхньою сполучною зоною 56. Відповідно до винаходу як верхній стик 70, так і верхнє ребро 72 верхнього вікна 30b виведення повітря мають поперечний перетин, по суті, закругленої форми, що виключає наявність між отвором 62 вікна 30b і верхньою сполучною зоною 56 якихнебудь виступаючи х кутів. Особливості нижнього вікна робочої лопатки, описані вище з посиланнями на Фіг.1, 2 і 3А-3С, також застосовні до верхнього вікна 30b соплової 10 лопатки 50 за принципом простої симетрії. Як правило, робочу лопатку 10 і соплову лопатку 50 за винаходом виготовляють безпосередньо методом лиття. При цьому лопатку виготовляють шляхом заливання металу у форму, що містить керамічний формувальний елемент (стрижень), що, зокрема, формує простір для охолодного контуру лопатки (тобто для порожнини 28 і всіх вікон 30, 30а і 30b випуску повітря). Після заливання металу у форму лопатку охолоджують і витягають керамічний формувальний елемент. На Фіг.6 зображений керамічний формувальний елемент 80, що дозволяє сформувати простір для контуру о холодження робочої лопатки 10 за Фіг.1. Формувальний елемент зображений на Фіг.6 на вигляді з боку спинки пера лопатки. Формувальний елемент 80 має основну частину 82, призначену для формування однієї або декількох порожнин охолодження лопатки. Ця основна частина 82 постачена декількома плоскими виступами (або пальцями) 84, що дозволяють сформувати відповідну кількість вікон випуску повітря контуру о холодження лопатки. Щоб забезпечити одержання закругленої форми поперечних перетинів нижнього стику й нижнього ребра нижнього вікна випуску повітря безпосередньо після відливки, керамічний формувальний елемент 80 містить розташований у частині, призначеній для формування цього нижнього вікна, нижній виступ 84а, форма якого є оберненою ("додатковою") стосовно до цих закруглених форм. Точніше, нижній виступ 84а містить першу грань 86, форма якої є додатковою стосовно до форми заглибленої стінки нижнього вікна, другу грань 88, форма якої є додатковою стосовно до форми нижньої стінки цього вікна, і третю грань 90, форма якої є додатковою стосовно до форми його бічної стінки. Нижній стик 92, утворений між першою гранню 86 і другою гранню 88, має поперечний перетин, по суті, закругленої форми. Аналогічним чином, нижнє ребро 94, утворене між другою гранню 88 і гранню (не подана), форма якої є додатковою стосовно до форми нижньої сполучної зони лопатки з нижньою полицею, також має поперечний перетин, по суті, закругленої форми. У такий спосіб забезпечується можливість багаторазового відтворення тих самих закруглених форм поперечного перетину нижніх стиків і ребер нижнього вікна випуску повітря лопатки. Зрозуміло, у випадку соплової лопатки, наприклад, описаної з посиланнями на Фіг.4 і 5, керамічний формувальний елемент для такої лопатки також містить верхній виступ для формування простору для верхнього вікна випуску повітря, що дозволяє відтворювати закруглені форми поперечного перетину верхніх стиків і ребер. Відповідно до іншої окремої відмітної риси винаходу у випадку робочої лопатки заглиблена стінка 32 нижнього вікна 30а випуску повітря нахилена в напрямку торця лопатки. Цей нахил (наприклад, порядку 10-30°С), зокрема, зображений на Фіг.1, також дозволяє поліпшити охолодження сполучної 11 зони 26 між полицею 24 й основою 16 лопатки. Крім того, також з метою поліпшення охолодження сполучної зони 26, отвір 38 нижнього вікна 84846 12 30а випуску повітря такої робочої лопатки 10 переважно знаходиться, по суті, у сполучній зоні 26, між полицею 24 й основою 16 лопатки. 13 84846 14 15 84846 16 17 84846 18 19 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський 84846 Підписне 20 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюHigh-pressure turbine blade for turbo-machine with cooling air evacuation slots, core for obtaining a blade, high pressure turbine of turbo-machine and turbo-machine nozzle
Автори англійськоюBoury Jacques, Judet Maurice, Tabardin Jacky
Назва патенту російськоюЛопатка турбины высокого давления турбомашины с окнами выпуска охлаждающего воздуха, формовочный элемент для изготовления лопатки, турбина высокого давления турбомашины и сопловой аппарат турбомашины
Автори російськоюБури Жак, Жуде Морис, Табарден Жаки
МПК / Мітки
МПК: F01D 5/12, F01D 15/00, F02C 7/00
Мітки: елемент, апарат, охолодного, вікнами, турбіни, випуску, формувальній, лопатка, високого, тиску, повітря, турбіна, виготовлення, сопловий, турбомашині, лопатки
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/10-84846-lopatka-turbini-visokogo-tisku-turbomashini-z-viknami-vipusku-okholodnogo-povitrya-formuvalnijj-element-dlya-vigotovlennya-lopatki-turbina-visokogo-tisku-turbomashini-ta-soplovijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Лопатка турбіни високого тиску турбомашини з вікнами випуску охолодного повітря, формувальний елемент для виготовлення лопатки, турбіна високого тиску турбомашини та сопловий апарат турбомашини</a>
Попередній патент: Процес відокремлення корисного вантажу і пристрій для його здійснення
Наступний патент: Роздавальний пристрій для від пастоподібних до вільнотекучих речовин
Випадковий патент: Механізм для вивантажування вапна з шахтної печі, що працює під тиском