RU2016100014A

RU2016100014A - Пленочное охлаждение сопла при помощи чередующихся соединительных углов

Info

Publication number: RU2016100014A
Application number: RU2016100014A
Authority: RU
Inventors: Луцзэн ЧЖАН; Цзюань ИНЬ; Хи К. МУН
Original assignee: Соулар Тёрбинз Инкорпорейтед
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2017-07-26
Also published as: CN105339591A; CN105339591B; WO2014205249A1; US20140377054A1

Claims

1. Сопловой сегмент для соплового кольца газотурбинного двигателя; сопловой сегмент, содержащий:

первую боковую стенку;

вторую боковую стенку; и

аэродинамический профиль, проходящий между первой боковой стенкой и второй боковой стенкой; аэродинамический профиль, включающий

переднюю кромку, проходящую в радиальном направлении от первой боковой стенки ко второй боковой стенке,

заднюю кромку, проходящую в радиальном направлении от первой боковой стенки ко второй боковой стенке, в осевом направлении удаленной от передней кромки,

стенку стороны нагнетания, проходящую от передней кромки к задней кромке,

стенку стороны всасывания, проходящую от передней кромки к задней кромке,

множество охлаждающих отверстий распылительной головки, расположенных вдоль передней кромки,

множество передних охлаждающих отверстий, сгруппированных в стенке стороны нагнетания рядом с множеством охлаждающих отверстий распылительной головки, и

множество промежуточных охлаждающих отверстий, сгруппированных в стенке стороны нагнетания между задней кромкой и множеством передних охлаждающих отверстий,

множество охлаждающих отверстий распылительной головки, множество передних охлаждающих отверстий и множество промежуточных охлаждающих отверстий, чередующихся по направленности так, что множество охлаждающих отверстий распылительной головки расположены под углом в сторону первой боковой стенки, множество передних охлаждающих отверстий расположены под углом в сторону второй боковой стенки, а множество промежуточных охлаждающих отверстий расположены под углом в сторону первой боковой стенки.

2. Сопловой сегмент по п.1, отличающийся тем, что каждое охлаждающее отверстие распылительной головки расположено под углом в сторону первой боковой стенки так, что каждое охлаждающее отверстие распылительной головки проходит сквозь стенку аэродинамического профиля, каждое переднее охлаждающее отверстие включает передний соединительный угол, равный 15-45 градусам, в сторону второй боковой стенки относительно направления потока воздуха, проходящего через сопловой сегмент во время эксплуатации, а каждое промежуточное охлаждающее отверстие включает промежуточный соединительный угол, равный 15-45 градусам, в направлении первой боковой стенки относительно направления потока воздуха, проходящего через сопловой сегмент во время эксплуатации.

3. Сопловой сегмент по п.2, отличающийся тем, что аэродинамический профиль дополнительно включает множество задних охлаждающих отверстий, сгруппированных вместе в стенке стороны нагнетания вблизи задней кромки; каждое заднее охлаждающее отверстие включает задний соединительный угол, равный 15-45 градусам, в направлении второй боковой стенки относительно направления потока воздуха, проходящего через сопловой сегмент во время эксплуатации.

4. Сопловой сегмент по п.1, отличающийся тем, что множество передних охлаждающих отверстий расположено в одной колонне, и множество промежуточных охлаждающих отверстий также расположено в одной колонне.

5. Сопловой сегмент по п.1, отличающийся тем, что первая боковая стенка представляет собой нижнюю боковую стенку, а вторая боковая стенка представляет собой верхнюю боковую стенку, расположенную в радиальном направлении наружу от нижней боковой стенки.

6. Сопловой сегмент по п.1, отличающийся тем, что каждое переднее охлаждающее отверстие расположено на расстоянии от соседнего переднего охлаждающего отверстия на 3-4 шага сверх диаметра, а каждое промежуточное охлаждающее отверстие расположено на расстоянии от соседнего промежуточного охлаждающего отверстия на 3-4 шага сверх диаметра.

7. Сопловой сегмент по п.1, отличающийся тем, что множество охлаждающих отверстий распылительной головки выполнено с возможностью направления воздуха на пленку, охлаждая переднюю кромку и первую боковую стенку; множество передних охлаждающих отверстий выполнено с возможностью направления воздуха на пленку, охлаждая поверхность стороны нагнетания стенки стороны нагнетания и вторую боковую стенку; и множество промежуточных охлаждающих отверстий выполнено с возможностью направления воздуха на пленку, охлаждая поверхность стороны нагнетания и первую боковую сторону.

8. Сопловой сегмент по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что аэродинамический профиль включает охлаждающую полость, расположенную между передней кромкой, задней кромкой, стенкой стороны нагнетания и стенкой стороны всасывания; каждое охлаждающее отверстие распылительной головки включает впускное отверстие распылительной головки, расположенное рядом с охлаждающей полостью, и выпускное отверстие распылительной головки, расположенное на наружной поверхности передней кромки; впускное отверстие распылительной головки в радиальном направлении расположено ближе ко второй боковой стенке, чем выпускное отверстие распылительной головки, а выпускное отверстие распылительной головки в радиальном направлении расположено ближе к первой боковой стенке, чем впускное отверстие распылительной головки; множество передних охлаждающих отверстий в стенке стороны нагнетания расположено на расстоянии минимум 1/8 длины стенки стороны нагнетания от множества охлаждающих отверстий распылительной головки; каждое переднее охлаждающее отверстие включает переднее впускное отверстие, расположенное рядом с охлаждающей полостью, и переднее выпускное отверстие, расположенное рядом с поверхностью стороны нагнетания; переднее впускное отверстие расположено в радиальном направлении ближе к первой боковой стенке и в осевом направлении ближе к передней кромке, чем переднее выпускное отверстие; переднее выпускное отверстие расположено в радиальном направлении ближе ко второй боковой стенке и в осевом направлении ближе к задней кромке, чем переднее впускное отверстие; и множество промежуточных охлаждающих отверстий расположено на расстоянии минимум 1/8 длины стенки стороны нагнетания от множества передних охлаждающих отверстий; каждое промежуточное охлаждающее отверстие включает промежуточное впускное отверстие, расположенное рядом с охлаждающей полостью, и промежуточное выпускное отверстие, расположенное рядом с поверхностью стороны нагнетания, промежуточное впускное отверстие расположено в радиальном направлении ближе ко второй боковой стенке и в осевом направлении ближе к передней кромке, чем промежуточное выпускное отверстие, а промежуточное выпускное отверстие расположено в радиальном направлении ближе к первой боковой стенке и в осевом направлении ближе к задней кромке, чем промежуточное впускное отверстие.

9. Сопловой сегмент по любому из предшествующих пп.1-7, отличающийся тем, что каждое переднее охлаждающее отверстие включает передний соединительный угол, равный 15-45 градусам, в направлении второй боковой стенки и задней кромки относительно опорной линии, расположенной в плоскости поверхности стороны нагнетания стенки стороны нагнетания; опорная линия определяется как пересечение между поверхностью стороны нагнетания и плоскостью, расположенной перпендикулярно радиальной линии, проходящей от оси второй боковой стенки вдоль поверхности стороны нагнетания, а каждое промежуточное охлаждающее отверстие включает промежуточный соединительный угол, равный 15-45 градусам, в направлении первой боковой стенки и задней кромки относительно опорной линии.

10. Газотурбинный двигатель, содержащий сопловой сегмент по любому из предшествующих пп.1-7, отличающийся тем, что сопловой сегмент расположен в турбинном сопле первой ступени газотурбинного двигателя.