Охолоджувана лопатка

Изобретение относится к турбиностроению, в частности к охлаждаемым лопаткам высокотемпературных газовых турбин, В качестве прототипа выбрана охлаждаемая лопатка [1], содержащая полое перо, на внутренней поверхности которого размещены параллельные ребра, наклоненные со стороны корыта и спинки пера в противоположных направлениях, контактирующие торцами между собой и образующие каналы для прохода охлаждающей среды. В данной лопатке поток охлаждающего воздуха направлен, в основном, вдоль боковой поверхности ребер. Интенсивное перетекание воздуха из межреберных каналов спинки в межреберные каналы корыта и наоборот происходит лишь у поверхностей, ограничивающих продольное течение воздуха. Поэтому существенная турбулизация охлаждающего воздуха, а следовательно, и интенсификация охлаждения, происходит лишь в местах поворота потока у ограничивающих поверхностей. Кроме того, в данной рабочей лопатке из-за того, что высота ее пера превышает хорду профиля, имеют место каналы, в которых поток охлаждающего воздуха не встречает ограничивающих поверхностей. По этой причине турбулизация охлаждающего воздуха, а следовательно и интенсивность теплообмена в таких каналах низка, что не позволяет достичь большой глубины охлаждения лопатки в целом. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования охлаждаемой лопатки, в которой путем дополнительной турбулизации потока охлаждающей среды достигается интенсификация процессов теплообмена, что повышает эффективность охлаждения лопатки газовой турбины, тем самым увеличивая ее ресурс. Поставленная задача решается тем, что в охлаждающей лопатке, содержащей полое перо, на внутренней поверхности которого выполнены параллельные ребра, наклоненные со стороны корыта и спинки пера в противоположных направлениях и контактирующие торцами между собой с образованием каналов для прохода охлаждающей среды, согласно изобретению на стенках каналов выполнены полусферические углубления, диаметр которых превышает ширину каналов. Полусферические углубления являются источниками дополнительной турбулизации потока. Дополнительная турбулизация позволяет повысить интенсивность теплообмена по всей поверхности охлаждающего тракта лопатки. Это, в свою очередь, позволяет увеличить глубину о хлаждения всей лопатки в целом и, как следствие, увеличить ее ресурс. Размер диаметра полусферических углублений определен условиями технологии их выполнения, а именно, диаметр инструмента, которым выполняются углубления, должен быть больше ширины межреберного канала. Только в этом случае возможно получение такого сочетания оребрения и углублений. Эффективность такого сочетания подтверждается сравнительными расчетами глубины охлаждения стенки лопатки. В основу расчетов положены экспериментальные данные, полученные при теплогидравлических испытаниях моделей каналов охлаждаемых лопаток. На фиг. 1 изображен поперечный разрез заявляемой лопатки, на фиг. 2 - продольный разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3, 4, разрезом В-В фиг. 2 и видом Д фиг. 3 приведен в увеличенном масштабе пример выполнения углубления на стенках каналов для прохода охлаждающей среды. Охлаждаемая лопатка газовой турбины имеет полое перо 1, параллельные ребра 2 со стороны корыта 3 и со стороны спинки. В хвостовике лопатки расположены основной 4 и дополнительный 5 каналы подвода охлаждающей среды. В выходной кромке по всей высоте пера лопатки выполнена щель 6 для отвода охлаждающей среды. На стенках каналов, образованных параллельными ребрами 2 и 3, выполнены углубления 7. Ребра 2 и 3 в местах пересечения контактируют торцами между собой. Лопатка работает следующим образом. Охлаждающая среда поступает по каналам 4 и 5 внутрь полого пера лопатки 1. Далее охлаждающая среда протекает по системе скрещивающихся каналов, образованных параллельными ребрами 2 и 3 и охлаждая перо лопатки, через щель 6 сбрасывается в проточную часть турбины. Протекая по системе скрещивающихся каналов, охлаждающая среда омывает углубления 7, которые вызывают вихреобразование и являются источниками дополнительной турбулентности потока охлаждающей среды.