Ступінь газової турбіни

1. Ступінь газової турбіни, що містить статор з принаймні одним лабіринтовим гребінцем і ротор, кожна робоча лопатка якого споряджена бандажною полицею з конусною поверхнею проточної частини і східчастою циліндричною зовнішньою поверхнею в напрямку осі обертання, при цьому кожна бандажна полиця споряджена каналами, які з'єднують торець сходинки з проточною частиною полиці, який відрізняється тим, що кожний канал споряджений повітрозабірником, виконаним у вигляді розширення вхідного отвору каналу на торці сходинки в напрямку обертання. 2. Ступінь газової турбіни за п. 1, який відрізняється тим, що канал, виконаний на торці сходинки, найближчої до вихідної кромки пера робочої лопатки, з'єднує торець сходинки з торцем бандажної полиці. Винахід відноситься до області газо- турбінобудування та може бути використаний в конструкціях високотемпературних газових турбін. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, до технічного рішення, що заявляється, є ступінь газової турбіни (див. патент України на корисну модель №35779, заявл. 14.03.2008р., опубл. 10.10.2008р., М. Кл.6 F01D 11/00), що містить статор з, принаймні, одним лабіринтовим гребінцем, і ротор, кожна робоча лопатка якого споряджена бандажною полицею з конусною поверхнею проточної частини і східчастою циліндричною зовнішньою поверхнею в напрямку осі обертання, при цьому кожна бандажна полиця споряджена каналами, які з'єднують торець сходинки з проточною частиною полиці. При проходженні повітря по радіальному зазору між ротором і статором ступеня газової турбіни за рахунок виконання зовнішньої поверхні бандажної полиці східчастою відбувається турбулізація повітря, що дозволяє знизити температуру бандажної полиці лопатки на максимальному режимі, а канали, виконані в бандажній полиці кожної лопат ки, що з'єднують торець сходинки з конусною поверхнею проточної частини лопатки, забезпечують відбір тепла з бандажної полиці, а також можливість подачі холодного повітря на проточну частину бандажної полиці, де створюється плівка холодного повітря, що перешкоджає попаданню гарячих газів на цю поверхню. Однак цього охолодження недостатньо, особливо на змінних режимах роботи газової турбіни внаслідок можливого незначного перепаду тиску на вході в канали і виході з них, що обумовлює більш низьку швидкість повітря в каналах у порівнянні зі швидкістю газу в проточній частині бандажної полиці. Це може привести до попадання газу з проточної частини бандажної полиці в канали та знизити ефективність охолодження бандажної полиці, внаслідок чого знижується ресурс роботи пристрою в цілому. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення ступеня газової турбіни шляхом введення додаткових елементів та нової форми виконання відомих елементів, що забезпечує підвищення ефективності охолодження бандажної полиці, за (19) UA (11) 91478 (13) C2 (21) a200911658 (22) 16.11.2009 (24) 26.07.2010 (46) 26.07.2010, Бюл.№ 14, 2010 р. (72) ІЛЬЮЩЕНКО ФЕДІР ДМИТРОВИЧ, ІЛЬЮЩЕНКО ОЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ, ІЛЬЮЩЄНКО ВЛАДІМІР ФЬОДОРОВІЧ, RU (73) ІЛЬЮЩЕНКО ФЕДІР ДМИТРОВИЧ, ІЛЬЮЩЕНКО ОЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ, ІЛЬЮЩЄНКО ВЛАДІМІР ФЬОДОРОВІЧ, RU (56) UA 35779, 10.10.2008 EP 1749967, 07.02.2007 EP 1793086, 06.06.2007 GB 2110767, 22.06.1983 GB 2434842, 08.08.2007 RU 2369748, 10.10.2009 US 5460486, 24.10.1995 US 6261053, 17.07.2001 3 рахунок чого досягається підвищення ресурсу роботи пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що в ступені газової турбіни, що містить статор з, принаймні, одним лабіринтовим гребінцем, і ротор, кожна робоча лопатка якого споряджена бандажною полицею з конусною поверхнею проточної частини і східчастою циліндричною зовнішньою поверхнею в напрямку осі обертання, при цьому кожна бандажна полиця споряджена каналами, які з'єднують торець сходинки з проточною частиною полиці, новим, відповідно до технічного рішення, що заявляється, є те, що кожний канал споряджений повітрозабірником, виконаним у вигляді розширення вхідного отвору каналу на торці сходинки в напрямку обертання. Новим також є те, що канал, виконаний на торці сходинки, найближчої до вихідної кромки пера робочої лопатки, з'єднує торець сходинки з торцем бандажної полиці. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак пристрою, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в тому, що конструктивне виконання заявленого ступеня газової турбіни, а саме: - спорядження кожного каналу повітрозабірником; - виконання повітрозабірника у вигляді розширення вхідного отвору каналу на торці сходинки в напрямку обертання, у сукупності з відомими ознаками винаходу забезпечує підвищення ефективності охолодження бандажної полиці, за рахунок чого досягається підвищення ресурсу роботи турбіни. Спорядження кожного каналу повітрозабірником забезпечує збільшення площі входу охолоджувального повітря в канал. При обертанні ротора турбіни за рахунок виконання повітрозабірника у вигляді розширення вхідного отвору каналу в напрямку обертання тиск повітря на вході в канал зростає за рахунок збільшення маси повітря і окружної швидкості повітря, отже, збільшується перепад тисків на вході в канал та виході з нього. Більший перепад тисків, у свою чергу, обумовлює збільшення маси і швидкості проходження повітря через канал, що забезпечує поліпшення тепловідводу від бандажної полиці, а також виключає на змінних режимах роботи турбіни попадання газу з проточної частини бандажної полиці в канали. Підвищення ефективності охолодження бандажної полиці обумовлює підвищення ресурсу роботи пристрою. Збільшення маси повітря, що проходить через канал, і виключення попадання гарячого газу з проточної частини бандажної полиці в канали на змінних режимах роботи турбіни обумовлює також підвищення ефективності захисту конусної поверхні проточної частини бандажної полиці за рахунок створення на ній повітряної плівки, що перешкоджає попаданню гарячих газів на цю поверхню. Це також приводить до підвищення ресурсу роботи пристрою. Канал, виконаний на торці сходинки, найближчої до вихідної кромки пера робочої лопатки, може бути виконаний таким, що з'єднує торець сходинки з торцем бандажної полиці. 91478 4 Таке виконання каналу на торці сходинки, найближчої до вихідної кромки пера робочої лопатки, забезпечує охолодження бандажної полиці, за рахунок чого відбувається відвід тепла від більш нагрітої вихідної кромки пера лопатки в більш холодну бандажну полицю, що також обумовлює підвищення ресурсу роботи пристрою. Суть технічного рішення, що заявляється, пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 показаний ступінь газової турбіни, на Фіг.2 - вид А Фіг.1 з розкритою бандажною полицею, на Фіг.3 - ділянка бандажної полиці зі сходинкою, найближчою до вихідної кромки пера лопатки газової турбіни. Ступінь газової турбіни містить ротор 1, кожна робоча лопатка 2 якого споряджена бандажною полицею 3, статор 4 і лабіринтові гребінці 5. Лабіринтові гребінці 5 виконані прямими або гофрованими з металевої стрічки, прикріпленої (припаяної) до статора 4. Бандажна полиця З виконана з конусною поверхнею 6 проточної частини і східчастою циліндричною зовнішньою поверхнею 7 у напрямку осі обертання. Кожна бандажна полиця 3 споряджена каналами 8, які з'єднують торець сходинки 9 зовнішньої поверхні 7 бандажної полиці 3 з конусною поверхнею 6 проточної частини бандажної полиці 3 (див. Фіг.1). Кожен канал 8 споряджений повітрозабірником 10, виконаним у вигляді розширення у напрямку обертання вхідного отвору каналу 8 на торці сходинки 9 східчастої циліндричної зовнішньої поверхні 7 (див. Фіг.2). Канал 8 на торці сходинки 9, найближчої до вихідної кромки пера робочої лопатки 2, може бути виконаний з'єднуючим торець сходинки 9 з торцем 11 бандажної полиці 3 (див. Фіг.3). Ступінь газової турбіни, що заявляється, працює таким чином. При запуску турбіни при збільшенні обертів ротора 1 повітря, потрапляючи у повітрозабірник 10, виконаний у вигляді розширення вхідного отвору каналу 8 на торці сходинки 9 східчастої циліндричної зовнішньої поверхні 7 бандажної полиці 3, стискається за рахунок збільшення маси повітря і окружної швидкості повітря, що призводить до збільшення перепаду тиску на вході в канал 8 і виході з нього. Внаслідок цього збільшується маса і швидкість проходження повітря через канал 8, що забезпечує поліпшення тепловідводу від бандажної полиці 3, а також виключає на змінних режимах роботи турбіни попадання газу з проточної частини бандажної полиці 3 у канали 8. Це обумовлює підвищення ефективності охолодження бандажної полиці 3 і приводить до підвищення ресурсу роботи пристрою. Збільшення маси повітря, що проходить через канал 8, і виключення попадання гарячого газу з проточної частини бандажної полиці 3 у канали 8 на змінних режимах роботи турбіни обумовлює також підвищення ефективності захисту конусної поверхні 6 проточної частини бандажної полиці 3 за рахунок створення на ній повітряної плівки, яка перешкоджає попаданню гарячих газів на цю поверхню, що також приводить до підвищення ресурсу роботи турбіни. 5 91478 Повітря, що проходить через канал 8, виконаний на торці сходинки 9, найближчої до вихідної кромки пера робочої лопатки 2, і з'єднуючий торець сходинки 9 з торцем 11 бандажної полиці 3, також забезпечує охолодження бандажної полиці 3, за рахунок чого відбувається відведення тепла від більш нагрітої вихідної кромки пера лопатки 2 у більш холодну бандажну полицю 3. Внаслідок цього ресурс роботи пристрою підвищується. Технічне рішення, що заявляється, забезпечує ефективне охолодження бандажної полиці як при Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 сталому режимі роботи турбіни, так і при змінних режимах її роботи, що дозволяє підвищити ресурс роботи турбіни на 30-40% у порівнянні з прототипом. Промислова придатність пристрою, що заявляється, підтверджується можливістю здійснення його на відомому устаткуванні в умовах промислового виробництва з використанням відомих матеріалів і засобів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601