Лопаткова решітка турбомашини

Изобретение относится к области двигателестроения и может найти применение в конструировании ступеней турбины и компрессора в авиационной и машиностроительной промышленности. Известен направляющий аппарат турбины, содержащий наружный и внутренний ободы, между которыми расположены перегородки, выполненные в виде упругой пластины, консольне закрепленной передней кромкой поперек межлопаточного канала с зазором относительно обода, и имеющий боковые кромки, расположенные эквидистантно поверхностям лопатки [1]. Ввиду того, что перегородки расположены от корытца на 1/3 ширины канала, имеют зазор со спинкой лопатки и с ободами, то это вызывает следующие существенные недостатки: 1. Приводит к образованию застойной зоны между перегородками и ободами, причем с более низким давлением, чем в ядре потока. 2. Пониженное давление в застойной зоне усиливает поперечные перетекания от корытца к спинке лопатки, что способствуе т росту интенсивности вторичных течений, в том числе и парного вихря. 3. Закрепление перегородок консольне будет приводить их к автоколебаниям, что значительно турбулизирует поток. Все эти факторы не способствуют повышению КПД турбомашины. Наиболее близкой по техническому решению к предлагаемому изобретению является лопаточная решетка для турбины или компрессора, содержащая ряд лопаток, расположенных между нижней и верхней частями с образованием лопаточных каналов, в которых смонтированы обтекатели малой высоты, ориентированные параллельно лопаткам, причем каждый канал снабжен обтекателем, смонтированным в нижней и (или) верхней части. Конструкция обеспечивает уменьшение вторичных потерь в верхней и (или) нижней частях канала без увеличения потерь от трения в центральной части [2](см. заявку Франции № 2432608, F 01 D 5/14, F 01 D 29/53, ИЗР № 8, 1980 г., вып.82). Существенные недостатки известного устройства состоят в том, что: 1. Обтекатели не позволяют устранить подковообразный, канальный вихрь и вихрь противоположного вращения на концевых частя х лопаток. 2. Установка обтекателей малой высоты параллельно проточной части между лопатками со сдвигом вниз по потоку только разделяет этот канал на две части. В этом случае за счет установки обтекателей в решетке между обтекателем и соседними лопатками происходит разделение подковообразного, канального вихря, а также поперечных перетеканий на две части, что в некоторой степени уменьшает их интенсивность. Следовательно, установка обтекателей в проточной части решетки вниз по потоку не устраняет подковообразный, канальный вихри, вихрь противоположного вращения, а также и парный вихрь, а следовательно, снижает КПД турбомашини. Задачей изобретения является усовершенствование лопаточной решетки турбомашины таким образом, чтобы путем исключения вихревых течений в виде подковообразного. канального вихря и вихря противоположного вращения снизить концевые потери, что позволит повысить КПД турбомашины. Поставленная задача решена тем, что в лопаточной решетке турбомашины, содержащей ряд лопаток, закрепленных между внутренним и внешним бандажами, обтекатели, закрепленные на внутренних поверхностях бандажей, согласно изобретению, обтекатели выполнены клиновидной формы и установлены перед носиком каждой лопатки с зазором, причем каждая грань обтекателя выполнена по касательной к входной части профиля лопатки, а обтекатель имеет высоту и длину грани, составляющие соответственно 0,01-0,03 и 0,10-0,15 хорды лопатки, и угол при вершине, равный 10-15°,. а зазор между обтекателем и носиком лопатки выполнен в виде сужающегося канала с отношением площадей канала со стороны корыта и со стороны спинки, равным 1,5-1,7, и шириной канала со стороны спинки, составляющей 0,01-0,02 хорды лопатки, при этом лобовая часть лопатки по ее концам снабжена камерами с соплами для выпуска охлаждающего воздуха в зазор. Установка обтекателей перед носиком лопатки по ее концам в предлагаемом изобретении позволяет полностью исключить: - отрыв пограничного слоя с образованием подковообразного вихря; -образование канального вихря и вихря противоположного вращения. Изготовление сужающегося канала между задней стенкой обтекателя и носиком лопатки позволяет перепустить часть газа из пограничного слоя из области корыта в область спинки, что приводит к уменьшению поперечных перетеканий, а следовательно, снижает интенсивность парного вихря на выходе из решетки. Поток газа, перепускаемый из области корыта в область спинки снижает статическое давление перед носиком лопатки по ее концам, что создает более благоприятные условия для ее охлаждения и работы. Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства, на фиг. 2 - вид по А-А на фиг. 1. Устройство состоит из внешнего бандажа 1, лопаток 2, внутреннего бандажа 3, обтекателей 4, сопла 5, камеры 6 и сужающегося канала 7. Лопатки 2 смонтированы между внешним 1 и внутренним 3 бандажами. На бандажах 1 и 3 установлены обтекатели 4 клиновидной формы, которые с носиками лопаток 2 по их концам образуют сужающийся канал 7. По концам лопаток 2 имеются камеры 6 с соплами 5, через которые подается охлаждающий воздух. На фиг. 1 введены обозначения: D - высота обтекателя; l -длина грани обтекателя, а фиг. 2 - С - ширина со стороны спинки; a - угол при вершине обтекателя. Стрелками на фиг. 1 и фиг. 2 показано движение основного потока газа и перепускаемого из пограничного слоя из области корыта а область спинки через сужающийся канал 7, а также в камеру 6 и из нее через сопло 5 для охлаждения концевых сечений лопатки 2. Устройство работает следующим образом. При движении основного потока газа через проточную часть, образованную внешним 1 и внутренним 3 бандажами, он попадает на обтекатели 4 и без отрыва движется к концевым сечениям лопатки 2. Ввиду того, что основной поток не отрывается перед обтекателем, то подковообразный вихрь, канальный вихрь и вихрь противоположного вращения не образуются, а поэтому профиль лопатки 2 в концевых сечениях обтекается безвихревым потоком. При дальнейшем движении основного потока на лопатке 2 за счет поворота потока и аэродинамического обтекания профиля лопатки 2 возникает разность давлений между корытом и спинкой. Разность давлений между корытом и спинкой приводит к поперечным перетеканиям от корыта к спинке, что способствует образованию на выходе из решетки парного вихря. Чем больше разность давлений, тем интенсивнее перетекание, а следовательно, образуется более мощный парный вихрь. Для уменьшения разности давлений предусмотрены сужающиеся каналы 7, через которые перепускается часть потока газа от корыта к спинке, что снижает интенсивность перетекания и мощность парного вихря. При движении перепускаемого газа через сужающийся канал 7 скорость его возрастает, а следовательно, статическое давление перед носиком лопатки значительно меньше полного. Пониженное статическое давление позволяет охлаждать концевые сечения лопатки 2 воздухом с меньшим полным давлением и более низкой температурой путем подачи его из камер 6 через сопла 5 и, тем самым, создавать более благоприятные условия для работы концевых сечений лопаток 2. Преимущества предлагаемого устройства состоят в том, что оно не изменяет конструкцию и форму самой лопатки, а только на внешнем 1 и внутреннем 3 бандажах перед носиком лопатки устанавливаются обтекатели 4 клиновидной формы. За счет установки обтекателей 4 исключается подковообразный вихрь, канальный вихрь и вихрь противоположного вращения, а образование сужающегося канала 7 между носиком лопатки 2 и задней стенкой обтекателя 4 уменьшает разность давлений между корытом и спинкой за счет перепуска части потока газа от корыта к спинке, что снижает поперечные перетеканий и интенсивность парного вихря на выходе из решетки. Все это позволило снизить концевые потери на 60-70% и тем самым повысить КПД турбомашины.