Пристрій для охолоджування картера турбіни турбомашини, турбіна турбомашини і вхідний розподільний механізм турбіни
Номер патенту: 97087
Опубліковано: 10.01.2012
Автори: Азевіс Філіпп Жерар Марі, Роже Стефані Домінік, Дерво Алєксандр Ніколя, Пабіон Філіпп, Жан-Пьєр, Шварц Ерік, Марте Рено
Формула / Реферат
1. Пристрій для охолоджування картера турбіни в турбомашині, зокрема в турбореактивному двигуні або в турбогвинтовому двигуні літака, причому вказана турбіна (16) містить декілька ступенів, кожний з яких містить розподільний механізм (18), утворений встановленим по кільцю рядом нерухомих лопаток (20), закріплених на картері (22) турбіни, і колесо (24), встановлене з можливістю обертання в картері всередині циліндричної оболонки, яка складається з секторів кільця (24), закріплених на картері по колу, а також контур охолоджування лопаток (20) розподільного механізму вхідного ступеня, який включає в себе контури підведення охолоджуючого повітря в порожнини (46), передбачені в лопатках (20) розподільного механізму, і засоби підведення повітря до вхідних скоб картера (72), які служать для підвіски секторів кільця (34), оточуючих колесо (24) вхідного ступеня, причому вказані засоби підведення повітря з'єднують внутрішні порожнини (46) лопаток розподільного механізму (18) вхідного ступеня з розташованим по кільцю простором (76), в якому розташовані вхідні скоби (72), який відрізняється тим, що зовнішні в радіальному напрямку торці внутрішніх порожнин (46) лопаток (20) закриті пластинками (64), що встановлюються зверху розподільного механізму, при цьому засоби підведення повітря містять отвори (80), сформовані у вказаних пластинках, а також отвори (82, 90, 100), сформовані в кільцевій зовнішній реборді (42) розподільного механізму, причому кільцева зовнішня реборда (42) розташована в радіальному напрямку між зовнішніми порожнинами (46), що йдуть в радіальному напрямку, які служать для охолодження лопаток, і вхідними скобами (72), які служать для підвіски секторів кільця (34).
2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що засоби підведення повітря до вхідних скоб картера (72) розподілені вздовж периферії розподільного механізму (18) і передбачені в кожній нерухомій лопатці (20).
3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що отвори (80, 82, 90, 100) виконані способом електричної ерозії.
4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що отвори (82, 100), передбачені в кільцевій зовнішній реборді (42) розподільного механізму (18), сформовані під кутом до вказаної реборди та осі обертання.
5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що отвори (82) виходять своїми вихідними кінцями безпосередньо в кільцевий простір (76), в якому розташовані вхідні скоби (72).
6. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що отвори (100) розташовані вздовж внутрішньої периферії зовнішньої кільцевої реборди (42) і виходять своїми вихідними кінцями в кільцевий прохід (102), розташований між кільцевою зовнішньою ребордою (42) розподільного механізму (18) і відхиляючим пристроєм (104), встановленим на частині вихідного кінця розподільного механізму і закріпленим на цій частині.
7. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що кільцевий відхиляючий пристрій (104) входить всередину зовнішньої кільцевої канавки розподільного механізму (18), закріплений в ній і спирається в осьовому напрямку на вхідні кінці секторів кільця (34).
8. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що кільцевий відхиляючий пристрій (104) розділений на сектори і складається з декількох деталей (112), з'єднаних одна з одною в стик за допомогою ущільнюючих язичків.
9. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що отвори (90), передбачені в зовнішній кільцевій реборді (42) розподільного механізму (18), розташовані практично перпендикулярно вказаній реборді і забезпечуються охолоджуючим повітрям, яке надходить по пазах (92), передбачених в зонах підвіски вказаної реборди до картера (22) турбіни.
10. Турбіна турбомашини, наприклад турбореактивного двигуна або турбогвинтового двигуна літака, яка відрізняється тим, що містить пристрій охолоджування згідно з одним з пп. 1-9.
11. Вхідний розподільний механізм турбіни турбомашини, який містить розташований по кільцю ряд лопаток, внутрішні, розташовані в радіальному напрямку, кінці яких з'єднані з внутрішньою стінкою обертання, а зовнішні, розташовані в радіальному напрямку кінці, з'єднані із зовнішньою стінкою обертання, причому вказані лопатки мають внутрішні порожнини, які служать для витікання охолоджуючого повітря, і зовнішню стінку (38), забезпечену кільцевою зовнішньою ребордою (42), вихідний торець якої забезпечений засобами (44) підвіски до картера турбомашини, який відрізняється тим, що зовнішні в радіальному напрямку кінці внутрішніх порожнин (46) лопаток (20) закриті пластинками (64), які встановлюються зверху зовнішньої стінки кільцевої реборди розподільного механізму, при цьому вказані пластинки і кільцева реборда (42) розподільного механізму містять отвори (82, 90, 100) для проходження охолоджуючого повітря.
12. Розподільний механізм за п. 11, який відрізняється тим, що отвори (100) розташовані вздовж внутрішньої периферії кільцевої реборди (42).
13. Розподільний механізм за п. 11, який відрізняється тим, що отвори (82, 90) сформовані під кутом або перпендикулярно відносно до кільцевої реборди (42).
14. Розподільний механізм за п. 11, який відрізняється тим, що кільцеподібний відхиляючий пристрій (104) закріплений на зовнішній стінці (38) обертання в зоні, розташованій за кільцевою ребордою (42).
Текст
1. Пристрій для охолоджування картера турбіни в турбомашині, зокрема в турбореактивному двигуні або в турбогвинтовому двигуні літака, причому вказана турбіна (16) містить декілька ступенів, кожний з яких містить розподільний механізм (18), утворений встановленим по кільцю рядом нерухомих лопаток (20), закріплених на картері (22) турбіни, і колесо (24), встановлене з можливістю обертання в картері всередині циліндричної оболонки, яка складається з секторів кільця (24), закріплених на картері по колу, а також контур охолоджування лопаток (20) розподільного механізму вхідного ступеня, який включає в себе контури підведення охолоджуючого повітря в порожнини (46), передбачені в лопатках (20) розподільного механізму, і засоби підведення повітря до вхідних скоб картера (72), які служать для підвіски секторів кільця (34), оточуючих колесо (24) вхідного ступеня, причому вказані засоби підведення повітря з'єднують внутрішні порожнини (46) лопаток розподільного механізму (18) вхідного ступеня з розташованим по кільцю простором (76), в якому розташовані вхідні скоби (72), який відрізняється тим, що зовнішні в радіальному напрямку торці внутрішніх порожнин (46) лопаток (20) закриті пла 2 (19) 1 3 97087 4 8. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що кільцевий відхиляючий пристрій (104) розділений на сектори і складається з декількох деталей (112), з'єднаних одна з одною в стик за допомогою ущільнюючих язичків. 9. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що отвори (90), передбачені в зовнішній кільцевій реборді (42) розподільного механізму (18), розташовані практично перпендикулярно вказаній реборді і забезпечуються охолоджуючим повітрям, яке надходить по пазах (92), передбачених в зонах підвіски вказаної реборди до картера (22) турбіни. 10. Турбіна турбомашини, наприклад турбореактивного двигуна або турбогвинтового двигуна літака, яка відрізняється тим, що містить пристрій охолоджування згідно з одним з пп. 1-9. 11. Вхідний розподільний механізм турбіни турбомашини, який містить розташований по кільцю ряд лопаток, внутрішні, розташовані в радіальному напрямку, кінці яких з'єднані з внутрішньою стінкою обертання, а зовнішні, розташовані в радіальному напрямку кінці, з'єднані із зовнішньою стінкою обертання, причому вказані лопатки мають внутрішні порожнини, які служать для витікання охолоджую чого повітря, і зовнішню стінку (38), забезпечену кільцевою зовнішньою ребордою (42), вихідний торець якої забезпечений засобами (44) підвіски до картера турбомашини, який відрізняється тим, що зовнішні в радіальному напрямку кінці внутрішніх порожнин (46) лопаток (20) закриті пластинками (64), які встановлюються зверху зовнішньої стінки кільцевої реборди розподільного механізму, при цьому вказані пластинки і кільцева реборда (42) розподільного механізму містять отвори (82, 90, 100) для проходження охолоджуючого повітря. 12. Розподільний механізм за п. 11, який відрізняється тим, що отвори (100) розташовані вздовж внутрішньої периферії кільцевої реборди (42). 13. Розподільний механізм за п. 11, який відрізняється тим, що отвори (82, 90) сформовані під кутом або перпендикулярно відносно до кільцевої реборди (42). 14. Розподільний механізм за п. 11, який відрізняється тим, що кільцеподібний відхиляючий пристрій (104) закріплений на зовнішній стінці (38) обертання в зоні, розташованій за кільцевою ребордою (42). Даний винахід стосується пристрою для охолоджування картера турбомашини і зокрема турбогвинтового двигуна літака. Турбіна цього типу включає в себе декілька ступенів, кожний з яких містить розподільний механізм, утворений розташованим по кільцю рядом нерухомих лопаток, прикріплених до картера турбіни, і колесо, змонтоване з можливістю обертання на виході розподільного механізму всередині циліндричної оболонки, яка складається з секторів кільця, прикріплених вздовж кола до зачіпних скоб турбіни за допомогою запорів у вигляді букви С або U. Лопатки розподільного механізму першого ступеня або вхідного ступеня схильні до впливу високих температур і містять внутрішні порожнини, які служать для проходження охолоджуючого повітря, яке відбирається в зоні, розташованій перед компресором турбомашини, і яке підводиться по відповідних каналах в камеру, утворену в картері навколо вхідного розподільного механізму турбіни. Всередині камери встановлені з'єднувальні циліндричні труби, кожна з яких з'єднує камеру з внутрішньою порожниною відповідної лопатки вхідного розподільного механізму. Охолоджуюче повітря залишає вказану внутрішню порожнину лопатки з її внутрішнього в радіальному напрямку кінця, причому задня кромка лопатки також може бути забезпечена отворами, що виходять в порожнину, які служать для виходу охолоджуючого повітря. Фіксуючі скоби секторів кільця і зокрема ті з них, які розташовані безпосередньо за лопатками розподільного механізму вхідного ступеня, захищені від впливу високих температур за рахунок встановлення ущільнюючого металевого листа, зігненого кільцем між секторами кільця і зовнішні ми кінцями лопаток розподільного механізму, для обмеження витоків газу з основного потоку в радіальному напрямку назовні у бік кільцевого простору, в якому розміщені зачіпні скоби картера. Проте, у випадку, що розглядається, не вдається забезпечити ідеальну герметизацію і частина гарячих газів, якій вдається відірватися від основного потоку, циркулюючого в турбіні, здатна підняти температуру зачіпних скоб і спричинити утворення на них тріщин, здатних в свою чергу призвести до руйнування вказаних скоб. Проте, в зв'язку з підвищенням складності конструкції, збільшенням її габаритів і вартості всього вузла, неможливо встановити в турбіні додатковий контур охолоджування турбіни за рахунок підведення до вказаних вище скоб підвіски секторів кільця холодного повітря, відібраного із зони, розташованої перед камерою згоряння (див. US 2002/0122716 - найближчий аналог). Технічною задачею винаходу, що пропонується, є забезпечення простого, ефективного та економічно вигідного рішення. Згідно з винаходом запропонований пристрій для охолоджування картера турбіни, призначений для встановлення в турбомашині, зокрема в турбореактивному двигуні або в турбогвинтовому двигуні літака, причому вказана турбіна включає в себе декілька ступенів, кожний з яких містить розподільний механізм, утворений розташованим по кільцю рядом нерухомих лопаток, закріплених на картері турбіни, і колесо, встановлене з можливістю обертання в картері всередині циліндричної оболонки, яка складається з секторів кільця, закріплених по колу на картері, а також контур охолоджування лопаток розподільного механізму вхідного ступеня, що включає в себе контури підведення 5 охолоджуючого повітря в порожнини, сформовані всередині лопаток розподільного механізму, а також засобу підведення повітря до вхідних зачіпних скоб картера, які служать для підвіски секторів кільця, оточуючого колесо вхідного ступеня, причому вказані засоби підведення повітря з'єднують внутрішні порожнини лопаток розподільного механізму вхідного ступеня з розташованим по кільцю простором, всередині якого розташовані вхідні скоби, що характеризується тим, що зовнішні в радіальному напрямку торці внутрішніх порожнин лопаток закриті пластинками, накладеними на розподільний механізм, при цьому засоби підведення повітря містять отвори, сформовані у вказаних пластинках, а також отвори в кільцевій зовнішній реборді розподільного механізму, яка розташована в радіальному напрямку між зовнішніми в радіальному напрямку стінками порожнин охолодження лопаток і вхідними скобами, які служать для підвіски секторів кільця. Повітря, що відбирається в порожнинах лопаток розподільного механізму вхідного ступеня картера, підводиться до кільцевого простору, в якому розташовані вхідні зачіпні скоби картера, і забезпечує зниження їх температури, що дозволяє в свою чергу значно знизити ризик утворення надривів або тріщин на скобах, причому все це без необхідності встановлення додаткових каналів підведення холодного повітря до картера турбіни. Вказане повітря дозволяє також підтримувати всередині кільцевого простору, в якому розташовані вказані скоби, тиск, що перевищує тиск газоподібних продуктів горіння, які проходять через турбіну, що перешкоджає проникненню вказаних газів в кільцевий простір, призначений для розміщення скоб. Величина витрати повітря, що відбирається для охолоджування вхідних скоб, складає лише невелику частку від величини всієї витрати охолоджуючого повітря, що подається до лопаток розподільного механізму, внаслідок чого ця величина витрати не впливає скільки-небудь значним чином на охолоджування лопаток розподільного механізму вхідного ступеня і на продуктивність всієї турбомашини. Відповідно до іншої характеристики винаходу, засоби підведення повітря до вхідних скоб розподілені по периферії розподільного механізму і ними забезпечена кожна нерухома лопатка. Засоби підведення повітря включають в себе отвори, сформовані в пластинках, якими прикриті зовнішні в радіальному напрямку кінці лопаток для герметичного закриття порожнин охолоджування лопаток розподільного механізму вхідного ступеня, а також отвору, передбачені в кільцевій зовнішній реборді розподільного механізму, яка розташовується в радіальному напрямку між зовнішніми, в радіальному напрямку, стінками порожнин охолоджування лопаток і вхідними скобами, які служать для підвіски секторів кільця. Отвори, які можуть бути утворені методом електричної ерозії, мають діаметр, що знаходиться приблизно в межах від 0,1 до 5 мм. Згідно з одним з можливих варіантів реалізації винаходу, що розглядається, отвори, передбачені 97087 6 в кільцевій зовнішній реборді розподільного механізму, формуються під кутом до вказаної реборди та осі обертання. Вказані отвори можуть виходити своїми вихідними кінцями безпосередньо в той кільцевий простір, в якому розташовані вхідні скоби картера. Згідно з одним з варіантів винаходу, що розглядається, отвори формуються вздовж внутрішньої периферії кільцевої зовнішньої реборди і виходять своїми вихідними кінцями в кільцевий прохід, передбачений між кільцевою зовнішньою ребордою розподільного механізму і відхиляючим пристроєм, встановленим і закріпленим на частині вихідного кінця розподільного механізму. Отвори можуть бути в цьому випадку передбачені в зовнішній реборді розподільного механізму в безпосередній близькості від зовнішньої стінки обертання розподільного механізму, що дозволяє уникнути виникнення теплового градієнта в зовнішній реборді розподільного механізму, здатного спричинити теплове диференціальне розширення вказаної реборди в радіальному напрямку, а також поява значних напружень в лопатках розподільного механізму. Так, наприклад, кільцевий відхиляючий пристрій вставлений і закріплений в зовнішній кільцевій канавці розподільного механізму, і спирається в осьовому напрямку на вхідні кінці секторів кільця для обмеження можливих витоків газу з основного газового потоку турбіни в радіальному напрямку назовні у бік кільцевого проходу, призначеного для розміщення зачіпних скоб картера. Кільцевий відхиляючий пристрій розбитий на сектори, що є перевагою винаходу, що пропонується, і складається з декількох деталей, складених в стик вздовж кола за допомогою спеціально передбачених ущільнюючих язичків. Згідно з іншим варіантом винаходу отвору, що пропонується, передбачені в зовнішній кільцевій реборді розподільного механізму, практично перпендикулярні відносно до вказаної реборди і забезпечуються охолоджуючим повітрям через пази, передбачені в зонах підвішування вказаної реборди до картера турбіни. Даний винахід стосується також турбіни турбомашини, наприклад, якою є турбореактивний двигун або турбогвинтовий двигун літака, яка характеризується тим, що вона включає в себе пристрій охолоджування, подібний до вищеописаного. Даний винахід стосується також вхідного розподільного механізму турбіни турбомашини, який включає в себе розташований по кільцю ряд лопаток, у яких внутрішні кінці приєднані в радіальному напрямку до внутрішньої стінки обертання, а зовнішні кінці приєднані в радіальному напрямку до зовнішньої стінки обертання, причому лопатки містять внутрішні порожнини, які служать для циркуляції охолоджуючого повітря, і зовнішню стінку, що містить на своєму вихідному кінці кільцеву зовнішню реборду із засобами з'єднання з картером турбомашини, що характеризується тим, що зовнішні в радіальному напрямку кінці внутрішніх порожнин лопаток закриті пластинками, насадженими на зовнішню стінку розподільного механізму, а також тим, що вказані пластинки і кільцева ребор 7 да розподільного механізму містять отвори для проходження охолоджуючого повітря. Отвори можуть розташовуватися вздовж внутрішньої периферії кільцевої реборди. Вони можуть розташовуватися і під кутом або перпендикулярно відносно до кільцевої реборди. Крім того, відхиляючий пристрій може бути закріплений на зовнішній стінці обертання розподільного механізму за зоною розташування його кільцевої реборди. Винахід, що пропонується, стане більш зрозумілим, а інші його характеристики, деталі та переваги стануть більш очевидними з нижченаведеного опису, наведеного як один з можливих прикладів втілення, що не носить обмежувального характеру, з посиланнями на прикладені креслення, на яких: фіг. 1 зображає розріз по осі турбомашини, забезпеченої пристроєм, згідно з винаходом; фіг. 2 - розподільний механізм вхідного ступеня турбіни, згідно з винаходом; фіг. 2а - вигляд деталі І2, на фіг. 2, згідно з винаходом; фіг. 3 - загальний вигляд розподільного механізму вхідного ступеня турбіни з боку входу і з бокової сторони, згідно з винаходом; фіг. 4 - варіант реалізації пристрою, згідно з винаходом; фіг. 4а - вигляд деталі І4, на фіг. 4, згідно з винаходом; фіг. 5 - часткове зображення розрізу по осі іншого варіанта реалізації пристрою, згідно з винаходом; фіг. 6 та 7 - загальні вигляди кільцевої зовнішньої реборди розподільного механізму на фіг. 5, згідно з винаходом. На фіг. 1, цифрою 10 позначена турбіна турбомашини, яка складається з модуля 12 високого тиску, розташованого на виході з камери 14 згоряння і з модуля 16 низького тиску, розташованого на виході з модуля 12 високого тиску і яка містить чотири ступеня, кожний з яких містить розподільний механізм 18, утворений розташованим по кільцю рядом нерухомих лопаток 20. встановлених на зовнішньому картері 22 турбіни, і колесо 24. розташоване на виході розподільного механізму 18. Колеса 24 включають в себе диски 26, які складані один за одним на одній осі за допомогою кільцеподібних фланців 28 і які несуть на собі радіально направлені лопатки 30. Лопатки 24 прикріплені до вала турбіни (не показаний) за допомогою привідного конуса 32, прикріпленого до кільцеподібних фланців 28 дисків 26. Кожне колесо 24 оточене ззовні циліндричною оболонкою, яка встановлена з невеликим зазором і яка складається з секторів кільця 34, розташованих по колу на картері 22 турбіни за допомогою блокуючих деталей в формі букви С або U, як це детально описано нижче. Розподільні механізми 18 включають в себе відповідно стінки внутрішнього 36 та зовнішнього 38 обертання, які розмежовують між собою циркулюючий в турбіні по кільцю потік газів, між якими 97087 8 розташовуються в радіальному напрямку лопатки 20. Зовнішня стінка 38 розподільного механізму 18 вхідного ступеня (фіг. 2), який містить розташовані в радіальному напрямку зовнішні вхідну 40 і вихідну 42 кільцеподібні реборди, забезпечені кільцеподібними аксіальними лапками 44, орієнтованими в напрямку входу в турбіну і призначеними для розміщення всередині відповідних аксіальних кільцевих канавок 45 картера 22 турбіни. Лопатки 20 вказаного розподільного механізму 18 мають внутрішні порожнини 46, призначені для забезпечення циркуляції охолоджуючого повітря, яке надходить з камери живлення 48 (показано стрілками 43). яка в радіальному напрямку є зовнішньою відносно до стінки 38 розподільного механізму, причому вказане повітря частково надходить в газовий потік, що виходить з турбіни через отвори 50, які передбачені поблизу задньої кромки лопаток 20 і виходять в їх внутрішні порожнини 46 (стрілки 51), а частково попадає в камеру 52, яка в радіальному напрямку є внутрішньою відносно до стінки 36 розподільного механізму (стрілки 53). Охолоджуюче повітря відбирається з входу компресора турбомашини і подається в камеру живлення по не представлених на фігурі каналах. Порожнини 46 лопаток з'єднані із зовнішньою 48 і внутрішньою 52 камерами за допомогою циліндричних труб відповідно 54 та 55. Кожна труба 54, що забезпечує проходження повітря із зовнішньої камери 48 в порожнину 46 лопатки, має один кінець, що входить аж до забезпечення необхідної герметичності всередину втулки 56, закріпленої всередині отвору, який передбачений в стінці 38 розподільного механізму між зовнішніми кільцеподібними ребордами 40, 42 і виходить у внутрішню порожнину 46 лопатки. Інший кінець вказаної труби входить аж до забезпечення необхідної герметичності у втулку 57, закріплену всередині отвору, передбаченого в картері 22 турбіни. Кінці труб 55, що забезпечують проходження повітря з порожнин 46 лопаток у внутрішню камеру 52, входять аж до забезпечення необхідної герметичності в отвори 58, 59 стінки 36 розподільного механізму і кільцевої реборди картера 60 камери 52, відповідно. У порожнині 46 кожної лопатки розподільного механізму 18 є отвір, сформований в зовнішній стінці 38 розподільного механізму поблизу отвору, в якому закріплена втулка 56. Пластинка 64 встановлена на стінці 38 і закріплена на ній, як це показано на фіг. 3, таким чином, щоб забезпечувалася герметизація порожнини 46 лопатки. Кожний із секторів кільця 34, розташованих безпосередньо на виході розподільного механізму 18 вхідного ступеня (фіг. 2 та 2а), має на своєму вхідному кінці розташовану по колу і на частині циліндричної поверхні скобу 70, також розташовану на частині циліндричної поверхні, яка притиснута до відповідної розташованої по колу і на частині циліндричної поверхні скобу 72 картера 22, і яка утримується на місці за допомогою запору 74 в формі букви С або U, що входить своїм вхіднимкінцем в розташовані по колу скоби 70 та 72. Запори 74 і скоби 70, 72 розміщені в кільцевому просторі 76, що охоплює сектори кільця 34 між 9 картером і розподільним механізмом 18, причому запори 74 спираються своїми вхідними кінцями на вихідну сторону кільцевої реборди 42 зовнішньої стінки 38 розподільного механізму. Запори 74 і розташовані по колу скоби 70 та 72 секторів кільця 34 і картера 22 захищені від впливу високих температур ущільнюючим зігненим кільцем листом 78, який встановлений між секторами кільця 34 і вихідною стороною кільцевої реборди 42 розподільного механізму з метою обмеження витоків газу з основного газового потоку, циркулюючого по турбіні, в радіальному напрямку назовні у бік кільцевого простору 76, в якому розташовані скоби картера 72. Скоби картера 72 зазнають в процесі роботи агрегату впливу значних температур, які здатні призвести до утворення на їх поверхні надривів або тріщин, які в свою чергу здатні спричинити їх руйнування. Винахід, що пропонується, дозволяє знайти просте рішення за рахунок використання засобів підведення до скоб охолоджуючого повітря. Відповідно до першого способу реалізації винаходу, що пропонується, поданого на фіг. 2 та 3, вказані засоби включають в себе отвори 80, передбачені в пластинках 64 кожної лопатки та отвору 82, виконані під кутом у вихідній зовнішній реборді 42 зовнішньої стінки 38 розподільного механізму, призначені для з'єднання внутрішніх порожнин 46 лопаток з розташованим по кільцю простором 76, призначеним для розміщення зачіпних скоб 70, 72, причому отвори 80 та 82 рівномірно розподілені навколо осі турбіни. У представленому прикладі, кожна пластинка 64 включає в себе розташований практично посередині циліндричний отвір 80 (фіг. 3), який орієнтований практично в радіальному напрямку відносно до осі турбіни і виходить своїм одним кінцем в порожнину 46 відповідної лопатки, а іншим своїм кінцем - в кільцевий прохід 79, розташований в радіальному напрямку зовнішньо відносно до стінки 38 розподільного механізму та обмежений в осьовому напрямку зовнішніми кільцеподібними ребордами 40, 42 розподільного механізму. Згідно з варіантом винаходу, що пропонується, тільки частина пластинок може мати отвори 80 або ж пластинки можуть мати по два отвори 80, або більшу їх кількість. Крім того, отвори можуть бути також нахилені відносно до осі турбіни і, наприклад, орієнтовані у бік виходу і назовні. Отвори 82, виконані в кільцевій зовнішній реборді 42 розподільного механізму 18, нахилені відносно до осі турбіни та орієнтовані в напрямку виходу і назовні. Вказані отвори виходять своїми вхідними кінцями в кільцевий прохід 79, а своїми вихідними кінцями на внутрішню циліндричну сторону запорів 74, що входять всередину зачіпних скоб 70, 72. Незначна частина повітря, циркулюючого в порожнинах 46 лопаток розподільного механізму 18, проходить спочатку через отвори 80, виконані в пластинках 64, в кільцевий прохід 79, а потім попадає, як це представлене стрілками 84, через отвори 82, виконані в кільцевій реборді 42 розподільного механізму, в кільцевий простір 76, який 97087 10 служить для розміщення зачіпних скоб 70, 72. Скоби 72 виявляються таким чином досить охолодженими з точки зору виключення небезпеки утворення на їх поверхні надривів або тріщин. Вказане підведення повітря дозволяє, між іншим, підтримувати в кільцевому просторі 76, призначеному для розташування скоб, тиск, що перевищує тиск гарячих газів, циркулюючих в турбіні, який перешкоджає проходженню вказаних газів в простір між секторами кільця 34 та кільцевою ребордою 42 розподільного механізму 18 на рівні ущільнюючого зігненого кільцем листа 78. Кількість отворів 80, передбачених в пластинках 64, перевищує в прикладі, що розглядається, кількість отворів 82, передбачених в кільцевій реборді 42 розподільного механізму 18. Кількість отворів 80 дорівнює, наприклад, "96", а кількість отворів 82 дорівнює, наприклад, "72". Як можливий варіант може бути розглянутий випадок, коли кількість отворів 80, передбачених в пластинках 64 буде дорівнювати або менше тієї кількості отворів 82, яка передбачена в кільцевій реборді 42 розподільного механізму 18. У варіанті реалізації винаходу, що пропонується, поданому на фіг. 4 та 4а, отвори 80, передбачені в пластинках 64 розподільного механізму ідентичні тим, які описані в розділах, проілюстрованих фіг. 2, 2а та 3, а кільцевий прохід 79 з'єднаний з розташованим по кільцю простором 76, призначеним для розміщення скоб, за допомогою співвісно розташованих отворів 90, сформованих в зовнішній кільцевій реборді 42 розподільного механізму та аксіальних пазів92, виконаних в кільцеподібній лапці 44 вказаної зовнішньої реборди 42. Отвори 90 і пази 92 рівномірно розподілені по осі турбіни. Отвори 90, передбачені в кільцевій зовнішній реборді 42 розподільного механізму 18 практично паралельні осі турбіни, перпендикулярні реборді 42 і виходять своїми вхідними кінцями на вхідну сторону кільцевої реборди 42, розташованої в радіальному напрямку ззовні кільцевої лапки зачеплення 44, а своїми вихідними кінцями виходять на вихідну сторону кільцевої реборди 42, розташовану в кільцевому просторі 76, призначеному для розміщення зачіпних скоб 70, 72. Пази 92 передбачені у внутрішніх 94 і зовнішніх 96 циліндричних поверхнях кільцевої лапки, що входить в кільцеву канавку 45 картера 22. Вихідні кінці пазів 92 зовнішньої циліндричної поверхні 96 розташовуються поблизу вхідних кінців отворів 90, а їх вхідні кінці розташовуються на рівні дна кільцевої канавки 45, що ж до пазів, проточених у внутрішній циліндричній поверхні 94, то їх вхідні кінці розташовуються на рівні дна кільцевої канавки 45, а їх вихідні кінці виходять в кільцевий прохід 79. У прикладі, що розглядається, кожний отвір 90 з'єднаний з двома пазами 92, проточеними відповідно у внутрішній 94 та зовнішній 96 циліндричних поверхнях кільцевої лапки 44, причому вказані пази можуть як розташовуватися так і не розташовуватися в одній і тій самій радіальній площині з отвором 90. 11 Повітря, яке надійшло в кільцевий прохід 79 з внутрішніх порожнин 46 лопаток, підводиться в кільцевий простір 76, призначений для розміщення скоб, спочатку по пазах 92, розташованих спочатку на внутрішній, а потім на зовнішній поверхнях кільцевої лапки 44 зовнішньої реборди 42 розподільного механізму, а потім через отвори 90, передбачені в зовнішній реборді 42, як це представлене стрілками 98. Як можливий варіант може бути розглянутий випадок, коли пази 92 будуть не паралельні осі турбіни. Вказані пази 92 можуть також виконуватися і на циліндричних поверхнях кільцевої канавки 45, на які спираються циліндричні поверхні 94, 96 кільцевої лапки 44, причому вказані пази будуть виходити в кільцевий прохід 79 і в зону, розташовану поблизу від отворів 90, як це було описано вище. У варіанті, представленому на фіг. з 5 по 7, отвори 100, розташовані в кільцевій зовнішній реборді 42 розподільного механізму 18, виконані не в середній або в радіально зовнішній частині реборди 42, а в безпосередній близькості від зовнішньої стінки 38 розподільного механізму і розташовуються практично паралельно вказаній стінці. Отвори 100 виходять своїми вхідними кінцями в кільцевий прохід 79, а своїми вихідними кінцями у другий кільцевий прохід 102, який тягнеться в поперечному, відносно осі турбіни, напрямку і з'єднується своєю зовнішньою периферійною ділянкою з розташованим по кільцю простором 76, призначеним для розміщення зачіпних скоб 72. Кільцевий прохід 102 оточує собою зовнішню стінку 38 розподільного механізму, причому він обмежений в осьовому напрямку ребордою 42 розподільного механізму і відхиляючим пристроєм 104, встановленим на зовнішній стінці 38 розподільного механізму і закріпленим на ній, в зоні, розташованій за зовнішньою ребордою 42. У прикладі, що розглядається, отвори 100 виходять своїми вихідними кінцями в кільцеву канавку 106, виконану в зовнішній стінці 38 розподільного механізму, що виходить назовні в зоні, розташованій за ребордою 42, і утримуючу радіально розташовану стінку 108, до якої прикладена і прикріплена паянням або зварюванням частина радіально розташованого внутрішнього кінця відхиляючого пристрою 104. Відхиляючий пристрій 104 заздалегідь напружений в осьовому напрямку за рахунок того, що своєю частиною радіально розташованого зовнішнього кінця він спирається на ущільнюючий зігнений кільцем лист 78, встановлений на вхідних кінцях секторів кільця 34 з метою обмеження витоків 97087 12 основного потоку газу, циркулюючого в турбіні, в радіальному напрямку назовні у бік кільцевого простору 76, призначеного для розміщення зачіпних скоб 70. 72. Як можливий варіант може бути розглянутий також і такий випадок, коли відхиляючий пристрій 104 буде безпосередньо спиратися в осьовому напрямку на вихідні кінці секторів кільця 34. Повітря з першого кільцевого проходу 79 проходить по отворах 100 у другий кільцевий прохід 102, потім подається в кільцевий простір 76, призначений для розміщення скоб, як це представлене стрілками 110. У прикладі, що розглядається, який ілюструється фіг. 6, кількість отворів 100 перевищує кількість отворів 80, які є в пластинках 64 (фіг. 3). Кількість отворів 100 може знаходитися, наприклад, в діапазоні від 360 до 504 штук. Відхиляючий пристрій 104 переважно розділений на сектори і складається з великої кількості деталей 112, складаних в стик одна до одної за допомогою ущільнюючих язичків. У прикладі, що розглядається, поданому на фіг. 7, вказані деталі 112 приєднані кожним своїм кінцем до засобів 114, на які може насаджуватися герметизуючий язичок (не представлений на фігурі), причому кожний язичок входить одним своїм кінцем в засоби 114 деталі 112, а протилежним кінцем в засоби 112 примикаючої деталі 114. Запори 74 і скоби 70 секторів кільця 34 можуть також мати отвори 116 та 118 для пропускання повітря, необхідного для охолоджування скоб 72 картера 22 (фіг. 5). Отвори 80, 82, 90, 100, 116 та 118 мають діаметр приблизно в діапазоні від 0,1 до 5 мм і можуть бути утворені методом електричної ерозії або будь-яким іншим підходящим методом. Реалізація конструкцій, представлених на фіг. з 5 по 7, дозволяє уникнути виникнення теплового градієнта в кільцевій зовнішній реборді 42 розподільного механізму, що спричиняє теплове диференціальне розширення вказаної реборди вздовж усього її радіального напрямку і виникнення напружень в лопатках розподільного механізму 18. Наявність великої кількості отворів 100 дозволяє упорядкувати температуру на внутрішній периферії реборди 42 і значно знизити температуру. Наявність відхиляючих пристроїв 104 дозволяє повторно використати повітря охолоджування реборди 42 і охолоджувати ним скоби картера 72. Невелике збільшення витрати охолоджуючого повітря дозволяє компенсувати нагрів повітря, зумовлений охолоджуванням кільцевої реборди 42, причому все це без погіршення робочих характеристик двигуна. 13 97087 14 15 97087 16 17 97087 18 19 97087 20 21 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 97087 Підписне 22 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюDevice for cooling a turbomachine turbine casing, turbine of turbomachine and input nozzle assembly of a turbine
Автори англійськоюDervaux Alexandre Nicolas, Hazevis Philippe Gerard Marie, Marte Renaud, Pabion Philippe Jean- Pierre, Roge Stephanie Dominigue, Schwartz Eric
Назва патенту російськоюУстройство для охлаждения картера турбины турбомашины, турбина турбомашины и входной распределительный механизм турбины
Автори російськоюДерво Александр Николя, Азевис Филипп Жерар Мари, Марте Рено, Пабион Филипп, Жан-Пьер, Роже Стефани Доминик, Шварц Эрик
МПК / Мітки
МПК: F02C 7/12, F01D 25/12, F01P 1/00, F02D 9/00
Мітки: пристрій, охолоджування, турбіни, розподільний, механізм, турбомашині, картера, турбіна, вхідний
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/11-97087-pristrijj-dlya-okholodzhuvannya-kartera-turbini-turbomashini-turbina-turbomashini-i-vkhidnijj-rozpodilnijj-mekhanizm-turbini.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для охолоджування картера турбіни турбомашини, турбіна турбомашини і вхідний розподільний механізм турбіни</a>
Попередній патент: Виділене людське антитіло, яке специфічно зв’язується з фактором росту нервової тканини (ngf)
Наступний патент: Трансгенна кукурудза das-59122-7, стійка до комах, і способи її виявлення
Випадковий патент: Пристрій для захисту гвинтів трикоптера від механічного зіткнення