Перо напрямної або соплової лопатки, або робочої лопатки лопаткової машини та лопаткова машина

Номер патенту: 91191

Опубліковано: 12.07.2010

Автор: Хьогер Мартін

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Перо напрямної або соплової лопатки або робочої лопатки лопаткової машини, насамперед газової турбіни, що має на своїй радіально внутрішній кінцевій ділянці і/або на своїй радіально зовнішній кінцевій ділянці щонайменше одне стовщення (11) свого профілю, яке виконано зрізаним у зоні передньої крайки (12) пера лопатки з утворенням базової поверхні (17), яке відрізняється тим, що стовщення (11) виконано в зоні передньої крайки (12) пера лопатки зі зрізом, що має поверхню у формі кругового або циліндричного сегмента.

2. Перо лопатки за п. 1, яке відрізняється тим, що стовщення (11) зрізане таким чином, що дотична (18), проведена до самої передньої частини зрізу стовщення (11), проходить в коловому напрямку лопаткової машини, відповідно поперечно до її осьового напрямку.

3. Перо лопатки за п. 1, яке відрізняється тим, що виконано у вигляді пера напрямної або соплової лопатки і має на своїй радіально внутрішній, зверненій до маточини, кінцевій ділянці і на своїй радіально зовнішній, зверненій до корпуса, кінцевій ділянці по виконаному зі зрізом стовщенню.

4. Перо лопатки за п. 1, яке відрізняється тим, що виконано у вигляді пера робочої лопатки і має на своїй радіально внутрішній, зверненій до маточини, кінцевій ділянці виконане зі зрізом стовщення.

5. Перо лопатки за одним з пп. 1-4, яке відрізняється тим, що стовщення або кожне стовщення (11) виконано з великим радіусом (r) закруглення на радіально внутрішній і/або на радіально зовнішній кінцевій ділянці пера лопатки при відношенні цього радіуса (r) закруглення стовщення до довжини (1) хорди пера лопатки в межах від 2 до 10 %.

6. Перо лопатки за п. 5, яке відрізняється тим, що відношення радіуса (r) закруглення стовщення до довжини (1) хорди пера лопатки становить від 4 до 8 %.

7. Перо лопатки за п. 6, яке відрізняється тим, що відношення радіуса (r) закруглення стовщення до довжини (1) хорди пера лопатки становить від 5 до 7 %.

8. Перо лопатки за п. 5, яке відрізняється тим, що стовщення виконане зі змінним радіусом (r) закруглення, що зменшується від передньої крайки (12) профілю пера лопатки в напрямку його задньої крайки (13).

9. Перо лопатки за одним з пп. 1-4, яке відрізняється тим, що стовщення або кожне стовщення утворене за рахунок збільшення таких параметрів профілю пера лопатки, як радіус закруглення передньої крайки лопатки і/або кут розхилу передньої крайки лопатки, і/або кут розхилу задньої крайки лопатки, і/або абсолютна товщина профілю лопатки, відносно контуру перетину вихідного профілю.

10. Лопаткова машина, насамперед газова турбіна, яка має щонайменше один напрямний або сопловий апарат з напрямних, відповідно, соплових лопаток і щонайменше одну робочу решітку з робочих лопаток, при цьому напрямні, відповідно, соплові лопатки і робочі лопатки мають пера (10), що проходять в радіальному напрямку проточної частини, які на своїй радіально внутрішній кінцевій ділянці і/або на своїй радіально зовнішній кінцевій ділянці мають стовщення (11) профілю свого пера, яке виконано зрізаним у зоні передньої крайки (12) пера лопатки з утворенням базової поверхні (17), яка відрізняється тим, що стовщення (11) виконано в зоні передньої крайки (12) пера лопатки зі зрізом, що має поверхню у формі кругового або циліндричного сегмента.

11. Лопаткова машина за п. 10, яка відрізняється тим, що щонайменше одне стовщення виконане за одним з пп. 2-9.

Текст

1. Перо напрямної або соплової лопатки або робочої лопатки лопаткової машини, насамперед газової турбіни, що має на своїй радіально внутрішній кінцевій ділянці і/або на своїй радіально зовнішній кінцевій ділянці щонайменше одне стовщення (11) свого профілю, яке виконано зрізаним у зоні передньої крайки (12) пера лопатки з утворенням базової поверхні (17), яке відрізняється тим, що стовщення (11) виконано в зоні передньої крайки (12) пера лопатки зі зрізом, що має поверхню у формі кругового або циліндричного сегмента. 2. Перо лопатки за п. 1, яке відрізняється тим, що стовщення (11) зрізане таким чином, що дотична (18), проведена до самої передньої частини зрізу стовщення (11), проходить в коловому напрямку лопаткової машини, відповідно поперечно до її осьового напрямку. 3. Перо лопатки за п. 1, яке відрізняється тим, що виконано у вигляді пера напрямної або соплової лопатки і має на своїй радіально внутрішній, зверненій до маточини, кінцевій ділянці і на своїй радіально зовнішній, зверненій до корпуса, кінцевій ділянці по виконаному зі зрізом стовщенню. 4. Перо лопатки за п. 1, яке відрізняється тим, що виконано у вигляді пера робочої лопатки і має на своїй радіально внутрішній, зверненій до маточини, кінцевій ділянці виконане зі зрізом стовщення. 2 (19) 1 3 91191 4 11. Лопаткова машина за п. 10, яка відрізнявиконане за одним з пп. 2-9. ється тим, що щонайменше одне стовщення Даний винахід відноситься до пера напрямної або соплової лопатки або робочої лопатки лопаткової машини. Винахід відноситься також до лопаткової машини. В ЕР 0798447 В1 описане перо лопатки для лопаткових машин, насамперед для газових турбін, що проходить у радіальному напрямку в кільцевому каналі, відповідно в проточній частині лопаткової машини і має профіль із впливаючим позитивно на аерогідродинамічні характеристики стовщенням, щонайменше з однієї своєї сторони, зверненої до однієї з обмежуючих кільцевий канал бічних стінок. Відповідно до зазначеної публікації ЕР 0798447 В1 це стовщення утворене за рахунок збільшення радіуса закруглення передньої крайки лопатки і/або кута розхилу передньої крайки лопатки і/або кута розхилу задньої крайки лопатки і/або абсолютної товщини прилеглих до відповідної обмежуючої кільцевий канал бічної стінки перетинів профілю в порівнянні з перетином вихідного профілю. Із соплових або напрямних лопаток, а також робочих лопаток з подібним виконанням їхнього пір'я можна виготовляти соплові або напрямні апарати, відповідно робочі решітки, геометрія лопаток яких дозволяє впливати на вторинний потік, зводячи до мінімуму виникаючі на них втрати. Однак недолік лопаток з подібною геометрією їхнього пера полягає в обумовленому наявністю стовщення збільшенні осьової конструктивної довжини пера лопатки, а тим самим в остаточному підсумку і осьової конструктивної довжини всієї лопаткової машини. Виходячи з вищевикладеного, в основу даного винаходу було покладене завдання розробити перо нового типу для напрямної або робочої лопатки лопаткової машини. Зазначене завдання вирішується за допомогою пера лопатки. Відповідно до винаходу стовщення виконане зрізаним у зоні передньої крайки пера лопатки з утворенням спрямленої поверхні, відповідно базової поверхні. Згідно із даним винаходом стовщення або кожне стовщення пера лопатки пропонується виконувати в зоні його передньої крайки зрізаним з утворенням радіально спрямленої поверхні, відповідно базової поверхні. Значна перевага, пов'язана з подібним виконанням стовщення пера лопатки, складається перед рівнем техніки в мінімізації обумовлених вторинними потоками втрат без збільшення осьової конструктивної довжини пера, а тим самим і лопаткової машини. Відносно цього пропоноване в даному винаході рішення дозволяє, з одного боку, додати компактність конструкції лопаткової машини і одночасно із цим, з іншого боку, мінімізувати обумовлені вторинними потоками втрати в лопатковій машині. В одному із переважних варіантів здійснення винаходу стовщення виконане в зоні передньої крайки пера лопатки зі зрізом, що має прямолінійну, відповідно плоску поверхню, яка орієнтована в коловому напрямку лопаткової машини, відповідно поперечно до її осьового напрямку. В іншому переважному варіанті здійснення винаходу стовщення виконане в зоні передньої крайки пера лопатки зі зрізом, що має поверхню у формі кругового або циліндричного сегмента і проведена до самої передньої частини якого дотична проходить в коловому напрямку лопаткової машини, відповідно поперечно до її осьового напрямку. Стовщення або кожне стовщення переважно виконувати з великим радіусом закруглення на радіально внутрішній і/або на радіально зовнішній кінцевій ділянці пера лопатки при відношенні цього радіуса закруглення до довжини хорди пера лопатки в межах від 2 до 10%. Переважні варіанти здійснення винаходу представлені в залежних пунктах формули винаходу і наступному описі. Нижче винахід розглянутий на прикладі деяких варіантів його здійснення, які не обмежують його обсяг, з посиланням на додані до опису креслення, на яких показане: на фіг. 1 - гранично спрощений вигляд в аксонометрії і збоку відомого з рівня техніки пера лопатки, на фіг. 2 - вигляд показаного на фіг. 1 пера лопатки по стрілці II, на фіг. 3 - аналогічний показаному на фіг. 2 вигляд відомого з рівня техніки пера лопатки, на фіг. 4 - вигляд показаного на фіг. 3 пера лопатки в перетині площиною IIІ-ІІІ, на фіг. 5 - гранично спрощений вигляд в аксонометрії і збоку пропонованого у винаході пера лопатки, на фіг. 6 - вигляд показаного на фіг. 5 пера лопатки по стрілці VI, на фіг. 7 - аналогічний показаному на фіг. 6 вигляд пропонованого у винаході пера лопатки, виконаного за другим варіантом, на фіг. 8 - аналогічний показаному на фіг. 6 і 7 вигляд пропонованого у винаході пера лопатки, виконаного за третім варіантом. Перед більш докладним описом даного винаходу з посиланням на фіг. 5-8 спочатку з посиланням фіг. 1-4 варто розглянути деякі відомі з рівня техніки рішення. На фіг. 1 у гранично спрощеному вигляді показаний фрагмент відомого з рівня техніки пера 10 робочої лопатки, що має згідно фіг. 1 на своїй радіально внутрішній, зверненій до маточини кінцевій ділянці профіль із позитивно впливаючим на аерогідродинамічні характеристики стовщенням, 11. Згідно з фіг. 2 таке стовщення 11 профілю пера 10 лопатки передбачено з усіх її сторін по всьому її периметру, тобто і з боку опуклої поверхні, і з боку ввігнутої поверхні пера 10 лопатки між його передньою 12 і задньою 13 крайками. До параметрів, що характеризують перо 10 лопатки, відповідно його профіль, відносяться згідно з фіг. 3 довжина 1 хорди пера лопатки, обумовлена як відстань 5 91191 6 між його передньою 12 і задньою 13 крайками, а переважному варіанті відношення радіуса r закрутакож максимальна товщина dmax профілю пера глення до довжини 1 хорди становить 6%. лопатки. Використання стовщення з великим радіусом r Згідно з фіг. 1-4 стовщення 11 на зверненому закруглення в сполученні зі зрізом цього стовщендо маточини кінці пера 10 робочої лопатки, що ня в зоні передньої крайки 12 пера лопатки з утвобільш докладно на кресленні не показана, утвореренням спрямленої поверхні 14 дозволяє мінімізуно за рахунок збільшення абсолютної товщини d вати втрати, обумовлені вторинними потоками, перетину профілю пера 10 лопатки на його звербез збільшення осьової конструктивної довжини неній до маточини кінцевій ділянці в порівнянні з пера лопатки, відповідно самої лопатки, відповідно товщиною перетину його вихідного профілю і має лопаткової машини. контур, що згідно з фіг. 4 характеризується радіуНа фіг. 7 показане виконане за іншим варіансом r закруглення. Наявність такого стовщення 11 том пропоноване у винаході перо 10 лопатки, що і дозволяє мінімізувати втрати, обумовлені вторинв показаному на фіг. 7 варіанті має на радіально ними потоками. внутрішній, зверненій до маточини кінцевій ділянці Слід зазначити, що показане на фіг. 1-4 стові/або на радіально зовнішній, зверненій до корпуса щення 11 являє собою лише один з можливих вакінцевій ділянці стовщення 11, що також виконане ріантів виконання стовщень, що мінімізують втов зоні передньої крайки 12 пера лопатки зрізаним з ринні потоки. В інших варіантах стовщення, що утворенням радіально спрямленої поверхні 17. На мінімізують вторинні потоки, можуть бути утворені відміну від показаного на фіг. 5 і 6 варіанта в показа рахунок збільшення таких параметрів профілю заному на фіг. 7 варіанті стовщення 11 виконане в пера лопатки, як радіус закруглення передньої зоні передньої крайки 12 не із плоским зрізом, а зі крайки лопатки і/або кут розхилу передньої крайки зрізом, поверхня якого має форму кругового або лопатки і/або кут розхилу задньої крайки лопатки циліндричного сегмента. При цьому дотична 18, і/або абсолютна товщина профілю лопатки. Більш проведена до самої передньої частини зрізу стовдокладну інформацію про подібні стовщення можщення 11, що має поверхню у формі кругового або на знайти в публікації ЕР 0798447 В1, що включециліндричного сегмента, відповідно до самої пена в даний опис як посилання. редньої частини утвореній цим зрізом спрямленої Необхідно також відзначити, що в обертових поверхні 17, повинна проходити паралельно до разом з ротором робочих лопаток їхні пір'я можуть колового напрямку (стрілка 15), а також поперечмати подібні стовщення 11 тільки на своєму радіано, відповідно перпендикулярно до осьового нально внутрішньому, зверненому до маточини кінці. прямку (стрілка 16) лопаткової машини. Нерухомі ж напрямні або соплові лопатки звичайЗагальним для показаного на фіг. 7 варіанта і но мають по подібному стовщенню 11 і на своєму показаного на фіг. 5 і 6 варіанта є те, що радіус r радіально внутрішньому, зверненому до маточини закруглення стовщення 11 постійний по всьому кінці, і на своєму радіально зовнішньому, звернепрофілі пера 10 лопатки. На відміну від цих варіаному до корпуса кінці. нтів на фіг. 8 показане виконане відповідно до виЗгідно із даним винаходом стовщення 11 пронаходу перо 10 лопатки зі змінним радіусом r запонується виконувати зрізаним у зоні передньої круглення стовщення, що зменшується від крайки 12 пера 10 лопатки з утворенням радіально передньої крайки 12 пера лопатки в напрямку його спрямленої поверхні 14, відповідно базової поверзадньої крайки 13. Як показано на фіг. 8, передня хні. Подібна поверхня показана, зокрема, на фіг.5. крайка 12 пера 10 лопатки також виконана зрізаУ показаному на фіг. 5 і 6 варіанті стовщення 11 ною з утворенням спрямленої поверхні 17, відповиконане в зоні передньої крайки 12 зі зрізом, що відно базової поверхні, що і в показаному на фіг. 8 має прямолінійну, відповідно плоску поверхню, що варіанті аналогічно показаному на фіг. 7 варіанту орієнтована в коловому напрямку (стрілка 15) ломає форму кругового або циліндричного сегмента. паткової машини. Як показано на фіг. 6, утворюваВиконання стовщення 11 зі змінним радіусом r на при цьому плоска спрямлена поверхня 14 прозакруглення дозволяє додатково мінімізувати ходить у цьому випадку паралельно до колового втрати, обумовлені вторинними потоками. напрямку 15. Іншими словами, у цьому випадку Пропоновані у винаході пір'я лопаток переваплощина зрізу, що утворює плоску спрямлену пожно використати як пір'я соплових або робочих верхню 14, орієнтована поперечно, відповідно пелопаток турбіни або напрямних або робочих лопарпендикулярно до осьового напрямку (стрілка 16) ток компресора газової турбіни, насамперед авіалопаткової машини. ційного газотурбінного двигуна. Як зазначено виУ показаному на фіг. 5 і 6 варіанті стовщення ще, пір'я обертових робочих лопаток мають 11 аналогічно показаному на фіг. 1-4 варіанту певиконані відповідно до винаходу стовщення лише редбачено по колу з усіх боків пера лопатки по на своєму радіально внутрішньому, зверненому до всьому її периметру і характеризується великим маточини кінці, а нерухомі напрямні або соплові радіусом r закруглення на радіально внутрішньолопатки можуть мати по подібному стовщенню і на му, і відповідно на радіально зовнішній кінцевій своєму радіально внутрішньому, зверненому до ділянці пера лопатки, величина якого (радіуса заматочини кінці, і на своєму радіально зовнішньому, круглення) підібрана згідно з даним винаходом зверненому до корпуса кінці. Відповідно до винатаким чином, що відношення цього радіуса r закруходу такі стовщення виконані зрізаними в зоні пеглення до довжини 1 хорди пера 10 лопатки старедньої крайки пера лопатки з утворенням радіановить від 2 до 10%, переважно від 4 до 8%, особльно спрямленої поверхні, відповідно базової ливо переважно від 5 до 7%. У найбільш поверхні. Крім цього відповідно до винаходу стовщення виконують із великим радіусом закруглен 7 91191 8 ня. Завдяки цьому, з одного боку, вдається мінімітруктивної ширини, відповідно довжини оснащеної зувати обумовлені вторинними потоками втрати, а подібним пір'ям лопаток, відповідно лопатками з іншого боку, уникнути збільшення осьової конслопаткової машини. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 26 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

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Blade of a guide vane or of a rotor blade of a fluid flow machine and fluid flow machine

Автори англійською

Hoeger Martin

Назва патенту російською

Перо направляющей или сопловой лопатки, или рабочей лопатки лопаточной машины и лопаточная машина

Автори російською

Хегер Мартин

МПК / Мітки

МПК: F01D 5/14

Мітки: робочої, лопаткова, машини, перо, соплової, лопатки, машина, напрямної, лопаткової

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-91191-pero-napryamno-abo-soplovo-lopatki-abo-robocho-lopatki-lopatkovo-mashini-ta-lopatkova-mashina.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Перо напрямної або соплової лопатки, або робочої лопатки лопаткової машини та лопаткова машина</a>

Подібні патенти