×
25.08.2017
217.015.c8fd

Результат интеллектуальной деятельности: УЗЕЛ ТУРБОМАШИНЫ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002619327
Дата охранного документа
15.05.2017
Аннотация: Узел турбомашины содержит лопатку для направления горячего газа во время работы турбомашины, кольцо статора для крепления лопатки, теплозащитный экран для защиты кольца статора от потока горячего газа. Теплозащитный экран располагается в направлении движения потока горячего газа перед кольцом статора. Теплозащитный экран содержит множество каналов, которые образованы в нем для направления охлаждающего воздуха. Каналы располагаются таким образом, что охлаждающий воздух выводится в путь потока горячего газа. Изобретение направлено на защиту кольца статора от потока горячего воздуха и обеспечивает эффективное охлаждение лопатки. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к узлу турбомашины.

В современных турбомашинах различные их компоненты работают при очень высоких температурах. Эти компоненты включают в себя лопасть и лопатку, которые имеют форму аэродинамического профиля. В настоящем изобретении описывается только «лопатка», но это описание может быть перенесено и на «лопасть». Высокие температуры во время работы турбомашины могут привести к повреждению лопатки, поэтому охлаждение лопатки является важным. Охлаждение этих компонентов обычно обеспечивается путем пропускания по каналу, встроенному в лопатку, охлаждающей текучей среды, которая может включать в себя воздух от компрессора турбомашины.

Лопатки, которые типично являются лопатками статора, закрепляются на кольце статора, которое, в свою очередь, прикреплено к корпусу. Эти лопатки часто собираются в сегментах на передней ступени турбомашины и могут иметь бандажную полку на их внутренних концах, чтобы минимизировать вибрационное воздействие из-за изменений потока. Эти лопатки фиксируются таким образом, чтобы предотвратить вращение лопаток относительно корпуса.

Лопатки, а также кольца статора подвергаются воздействию потока горячего газа, что может привести к повреждению этих компонентов. Хотя лопатки охлаждаются путем пропускания охлаждающего воздуха через встроенный в них канал, это охлаждение является недостаточным. Кроме того, кольца статора не защищены от потока горячего газа, вызывающего их повреждение.

EP 1731714 относится к устройству для блокирования зазора для стенки канала для ограничения потока, и к использованию этого устройства для блокирования зазора для улучшения эффективности и стабильности горения и для увеличения срока службы стенки канала.

EP 1741877 относится к корпусу, имеющему стеновую конструкцию, которую окружает путь потока. Поток направляется в путь потока, и стеновая конструкция располагается на теплозащитном экране.

US 6082961 относится к системе для охлаждения платформы, имеющей платформу направляющей лопатки. Охлаждение осуществляется с помощью ряда отверстий для охлаждения, которые образованы в сегменте камеры сгорания и обеспечивают охлаждающий воздух в зазоре между сегментом камеры сгорания и платформой направляющей лопатки.

Патент US 3300178 A описывает систему охлаждения, в которой экран из листового металла располагается на небольшом расстоянии от поверхности концевого кольца, и охлаждающий воздух может подаваться в промежуточное пространство.

Патент US 7766609 B1 описывает лопатку турбины с теплозащитным экраном на бандажной полке, имеющую каналы между теплозащитным экраном и стенкой лопатки.

Поэтому целью настоящего изобретения является обеспечить защиту кольца статора от потока горячего воздуха и обеспечить эффективное охлаждение лопатки.

Эта цель достигается в узле турбомашины согласно п. 1 формулы изобретения.

Узел турбомашины согласно изобретению включает в себя лопатку для направления горячего газа во время работы турбомашины, кольцо статора для крепления лопатки, теплозащитный экран для защиты кольца статора от потока горячего газа, причем теплозащитный экран располагается перед кольцом статора в направлении движения потока горячего газа, и отличается тем, что теплозащитный экран содержит множество каналов, образованных в нем для направления охлаждающего воздуха. За счет наличия теплозащитного экрана перед кольцом статора в направлении движения потока горячего газа обеспечивается защита кольца статора. Дополнительно, множество каналов в теплозащитном экране направляют охлаждающий воздух под высоким давлением к лопатке, обеспечивая эффективную систему охлаждения.

В одном варианте воплощения множество каналов выполнены с возможностью направлять охлаждающий воздух в путь потока горячего воздуха. Каналы увеличивают эффективность охлаждения путем обеспечения воздуха под высоким давлением.

В одном варианте воплощения лопатка включает в себя часть аэродинамического профиля и корневую часть, причем корневая часть установлена на кольце статора. Кольцо статора обеспечивает крепление лопатки, тем самым предотвращая перемещение лопатки во время работы турбомашины.

В другом варианте воплощения лопатка включает в себя головную часть, расположенную на противоположном конце относительно корневой части, причем головная часть прикреплена ко второму кольцу статора.

В одном варианте воплощения теплозащитный экран прикреплен ко второму кольцу статора, чтобы защитить его от потока горячего газа.

В другом варианте воплощения теплозащитный экран имеет кольцевую форму и соединен с кольцом статора. Теплозащитный экран тем самым закрывает кольцо статора и защищает его от потока горячего газа. В одном варианте воплощения множество каналов в теплозащитном экране образованы, используя технологию лазерного спекания. Технология лазерного спекания обеспечивает эффективный способ образования требуемой трехмерной формы с каналами, чтобы гарантировать эффективность охлаждения.

Приведенные выше и другие признаки настоящего изобретения будут далее описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Описываемые варианты воплощения используются для иллюстрации и не ограничивают изобретение. На чертежах и в описании подобные ссылочные позиции обозначают подобные части.

Фиг. 1 - схематическое изображение газовой турбины.

Фиг. 2 - местный вид статора газовой турбины на фиг. 1.

Фиг. 3 - вид статора в разрезе по линии III-III, включая теплозащитный экран.

Фиг. 4 - схематическое изображение, иллюстрирующее в увеличенном масштабе часть статора с теплозащитным экраном согласно аспектам настоящего изобретения.

Варианты воплощения настоящего изобретения относятся к узлу турбомашины. Турбомашина может включать в себя газовую турбину, паровую турбину, турбовентиляторный двигатель и т.п.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение турбомашины, такой как газовая турбина 10, иллюстрирующее ее внутренние компоненты. Газовая турбина 10 включает в себя ротор 13, который установлен с возможностью вращения относительно оси 12 вращения, имеет вал 11, и также называется ротор турбины.

Газовая турбина 10 включает в себя впускной корпус 14, компрессор 15, кольцевую камеру 20 сгорания с множеством коаксиально расположенных горелок 17, турбину 18 и выхлопной корпус 19, которые располагаются последовательно один за другим вдоль ротора 13.

Кольцевая камера 20 сгорания сообщается с кольцевым проходом 21 для горячего газа, в котором, например, четыре последовательные ступени 22 турбины образуют турбину 18.

Можно отметить, что каждая ступень 22 турбины образована, например, двумя кольцами лопастей или лопаток. Если смотреть в направлении движения потока рабочей среды 23, в проходе 21 для горячего газа за рядом 25 направляющих лопаток 40 располагается ряд 35, образованный лопастями 30 ротора. Направляющие лопатки 40 прикреплены к внутреннему корпусу 48 статора 53, а лопасти 30 ротора ряда 35 установлены на роторе 13, например, с помощью диска 43 турбины.

Генератор, который не показан на фиг. 1, соединен с ротором 13. Во время работы газовой турбины 10, компрессор 15 засасывает воздух 45 через впускной корпус 14 и сжимает его. Сжатый воздух, полученный на стороне турбины компрессора 15, подается к горелкам 17, где он смешивается с топливом. Смесь затем сжигается в камере 20 сгорания, образуя рабочую среду 23. Отсюда рабочая среда 23 течет вдоль прохода 21 для горячего газа, проходя через направляющие лопатки 40 и лопасти 30 ротора. Рабочая среда 23 расширяется на лопастях 30 ротора, передавая им движущую силу, так что лопасти 30 ротора приводят в движение ротор 13, который, в свою очередь, приводит в движение соединенный с ним генератор.

Дополнительно, когда газовая турбина 10 работает, компоненты, которые подвергаются воздействию горячей рабочей среды 23, испытывают термические напряжения. Направляющие лопатки 40 и лопасти 30 ротора первой ступени 22 турбины, если смотреть в направлении движения потока рабочей среды 23, вместе с блоками теплозащитного экрана, которыми облицована кольцевая камера 20 сгорания, испытывают самые высокие термические напряжения. Эти компоненты типично охлаждаются с помощью охлаждающей текучей среды, такой как масло.

Отметим, что компоненты газовой турбины 10 изготовлены из таких материалов, как высоколегированные сплавы на основе железа, никеля или кобальта. В частности, лопатки 40 или лопасти 30, а также компоненты камеры 20 сгорания изготовлены из этих высоколегированных сплавов.

На фиг. 2 изображен местный вид статора 53 газовой турбины 10. Статор 53 включает в себя первое кольцо 62 статора, которое также может быть названо внутреннее кольцо статора, и второе кольцо 64 статора, которое также может быть названо наружное кольцо статора, с направляющими лопатками 40, которые продолжаются между ними.

Отметим, что направляющая лопатка включает в себя часть аэродинамического профиля, которая продолжается в радиальном направлении относительно оси 12 вращения ротора 13 турбомашины, и корневую часть для крепления лопатки 40 в статоре 53. В частности, корневая часть направляющей лопатки 40 установлена на кольце 62 статора. Направляющие лопатки 40 установлены на первом кольце 62 статора в виде кругового ряда. Дополнительно, направляющая лопатка 40 также включает в себя головную часть, противоположную корневой части, которая прикрепляется ко второму кольцу 64 статора. Второе кольцо 64 статора определяет осевое положение лопатки в турбомашине. Кольца статора предотвращают перемещение лопатки в осевом направлении относительно кольца статора.

Можно отметить, что первое кольцо 62 статора и второе кольцо 64 статора располагаются по окружности относительно ротора 13 турбомашины, причем второе кольцо 64 статора располагается снаружи относительно первого кольца 62 статора в радиальном направлении относительно оси 12 вращения ротора 13 турбомашины.

Статор включает в себя теплозащитный экран 60 для защиты кольца 62 статора от потока горячего газа, причем теплозащитный экран 60 располагается в направлении движения потока горячего газа перед кольцом 62 статора. Отметим, что путь потока горячего газа направлен от передней кромки 42 к задней кромке 44 лопатки 40. В частности, поток горячего газа на фиг. 2 направлен внутрь чертежа. Можно отметить, что теплозащитный экран 60 может быть прикреплен к первому кольцу 62 статора, используя пайку, сварку или любые другие известные средства.

Теплозащитный экран 60 включает в себя множество каналов 86, которые образованы в нем для направления охлаждающего воздуха от основного воздушного потока турбины для эффективного охлаждения лопатки 40. Каналы 86 могут быть образованы, используя, например, технологию лазерного спекания, но не ограничиваясь этим.

Дополнительно, второе кольцо 64 статора также имеет теплозащитный экран, соединенный с ним таким образом, чтобы защитить второе кольцо 64 статора от потока горячего воздуха.

Согласно аспектам настоящего изобретения теплозащитный экран 60 имеет кольцевую форму и располагается коаксиально относительно кольца 62 статора.

На фиг. 3 представлен вид 70 в разрезе по линии III-III статора 53 на фиг. 2. Лопатка 40 на чертеже продолжается между первым кольцом 62 статора и вторым кольцом 64 статора. Пример теплозащитного экрана 60 на чертеже прикреплен к первому кольцу 62 статора и ко второму кольцу 64 статора, чтобы защитить кольца 62, 64 статора от потока горячего газа, который направляется к выходу. Поток горячего газа обозначен на чертеже ссылочной позицией 72.

Как было отмечено ранее, теплозащитный экран 60 включает в себя множество каналов для направления охлаждающего воздуха. Ссылочная позиция 82 обозначает часть, из которой воздух подается для охлаждения лопатки 40. Отметим, что охлаждающий воздух направляется в лопатку 40 через проход, встроенный в лопатку.

Согласно аспектам настоящего изобретения охлаждающий воздух направляется в каналы в теплозащитном экране 60 и далее выводится в путь 72 потока горячего газа. Ссылочная позиция IV обозначает область, иллюстрирующую структуру теплозащитного экрана в статоре 53 турбомашины 10.

На фиг. 4 изображена в увеличенном масштабе область IV статора на фиг. 3. Теплозащитный экран 60 включает в себя каналы, такие как канал 86 для направления охлаждающего воздуха 84 в путь потока горячего газа. Охлаждающий воздух 84 направляется от области 82 основного воздушного потока.

Охлаждающий воздух 84 из каналов 86 также охлаждает лопатку 40 благодаря высокому давлению, что увеличивает эффективность охлаждения.


УЗЕЛ ТУРБОМАШИНЫ
УЗЕЛ ТУРБОМАШИНЫ
УЗЕЛ ТУРБОМАШИНЫ
УЗЕЛ ТУРБОМАШИНЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 451-460 из 1 427.
27.09.2015
№216.013.8002

Паротурбинная электростанция

Изобретение относится к энергетике. Паротурбинная электростанция содержит некоторое количество парциальных турбин, соответственно с возможностью прохождения через них пара, перепускной трубопровод, расположенный между первой парциальной турбиной и второй парциальной турбиной, и промежуточный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564367
Дата охранного документа: 27.09.2015
20.10.2015
№216.013.82a4

Модуль электропитания

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение гибкости и простоты ассоциирования процессов переключения с переключающими устройствами. Согласно способу сначала осуществляется идентификация (S1) используемой для электрического прибора (7) электрической штепсельной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565047
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.82f4

Газотурбинный двигатель

Газотурбинный двигатель включает сегмент кольцеобразного блока входного направляющего аппарата и опорное и охлаждающее устройство, поддерживающее сегмент направляющего аппарата и направляющее охлаждающую среду для его охлаждения. Сегмент включает площадку, расположенную на одной стороне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565127
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.83cf

Устройство и способ для измерения расхода и состава многофазной флюидной смеси

Изобретение относится к устройству (1) для измерения расхода и/или состава многофазной флюидной смеси. Устройство содержит средство (2) излучения, выполненное с возможностью генерации импульсного пучка фотонов для облучения флюидной смеси пространственно вдоль участка (19) потока смеси....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565346
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.843e

Защита оси колесной пары

Устройство (1) для защиты оси (2) колесной пары рельсового транспортного средства содержит накладываемый на ось колесной пары эластомерным мат (3) и для него удерживающие средства (11). Эластомерный мат, по меньшей мере, частично окружен корпусом (4) из материала фиксированной формы. Корпус на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565457
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.844a

Способ определения температуры на выходе камеры сгорания и способ управления газовой турбиной

Изобретение относится к энергетике. Способ определения температуры газа на выходе камеры сгорания газовой турбины, содержащий этапы, на которых: определяют массовый расход и температуру топлива, подаваемого в камеру сгорания; определяют массовый расход и температуру воздуха, подаваемого в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565469
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.846c

Подводная система обмена данными и способ обмена данными

Изобретение относится к технике связи и предназначено для обмена данными между надводной системой управления и подводной установкой. Технический результат - повышение пропускной способности. Для этого надводная система управления содержит надводный низкочастотный модем, адаптированный для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565503
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.84be

Электрическая машина, рельсовое транспортное средство и рельсовый подвижной состав

Настоящее изобретение касается электрической машины, рельсового транспортного средства и рельсового подвижного состава. Технический результат - предотвращение как подшипниковых токов, так и обратных тяговых токов. Электрическая машина имеет основную часть, в которой расположен статор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565585
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.84bf

Компоновка блока питания с использованием модульных электронных модулей

Изобретение относится к электротехнике, к конструкциям и компоновкам блоков питания. Технический результат состоит в повышении надежности. Корпус блока питания включает отделение управления, выполненное с возможностью принимать один или более управляющих компонентов, трансформаторное отделение,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565586
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.86cc

Пирометаллургическая установка, снабженная загрузочным элементом

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для пирометаллургических установок. Загрузочная область установки закрыта сверху и с боковых сторон колпаком с верхними вытяжными отверстиями, через которые скапливающиеся в колпаке отходящие газы и пыль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566111
Дата охранного документа: 20.10.2015
Показаны записи 451-460 из 944.
10.09.2015
№216.013.77c3

Вакуумная электронно-лучевая трубка

Вакуумная электронно-лучевая трубка (1) имеет корпус с двумя расположенными и выполненными симметрично относительно средней плоскости (S) областями (9, 10) корпуса из изолирующего материала. Каждая из этих областей (9, 10) включает части (11-16) корпуса из изолирующего материала. Между каждыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562248
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.77c6

Способ формирования выходного напряжения и устройство для осуществления способа

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для формирования изменяемого по частоте выходного напряжения. Техническим результатом является снижение потерь выпрямителя тока. В способе входное напряжение (U) в зависимости от круговой частоты (ω) в диапазоне между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562251
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.77e4

Способ отделения диоксида углерода из отходящего газа электростанции, работающей на ископаемом топливе и устройство для его осуществления

Изобретение относится к устройству для отделения диоксида углерода. В данном случае устройство для отделения, по существу, содержит узел абсорбции для поглощения дымового газа электростанции, работающей на ископаемом топливе, узел десорбции и теплообменник. Теплообменник с первой стороны подачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562281
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.77f0

Магнитный радиальный подшипник с трехфазным управлением

Изобретение касается магнитного радиального подшипника и способа управления такого рода магнитным радиальным подшипником. Подшипник включает в себя статор (4), который имеет первую катушку (S1), вторую катушку (S2), третью катушку (S3) и четвертую катушку (S4), из которых первая катушка (S1) и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562293
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7890

Электродуговая камера для распределительного устройства

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в компактном распределительном устройстве с электродуговой камерой, которое, в частности, может быть применено на подводных судах. Технический результат состоит в повышении надежности. Полый модуль (1) для приема коммутационных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562453
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.78a8

Способ и устройство управления для определения длины, по меньшей мере, одного участка пути

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте и может использоваться для определения длины участка пути. Техническое решение заключается в определении длины, по меньшей мере, одного участка пути, регистрации сообщений о прохождении, вызванных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562477
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7900

Способ охлаждения листового металла на участке охлаждения прокатного стана, участок охлаждения прокатного стана и устройство управления охлаждением на участке охлаждения прокатного стана

Изобретение относится к области металлургии, в частности к охлаждению толстолистовой стали в линии прокатного стана. Для обеспечения ровности толстолистовой стали при одновременной высокой производительности прокатного стана осуществляют охлаждение листового металла (В) на участке (1)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562565
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7940

Устройство для осаждения ферромагнитных частиц из суспензии

Изобретение касается устройства для осаждения ферромагнитных частиц из суспензии. Устройство включает в себя вертикально ориентированный трубчатый реактор, через который может протекать суспензия, у которого имеется, если смотреть в направлении протекания, первая область и вторая область и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562629
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.795b

Сплав, защитное покрытие и конструкционная деталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к защитному покрытию для защиты конструкционной детали от коррозии и/или окисления. Безрениевый сплав на основе никеля, обладающий стойкостью к коррозии и/или окислению, содержит, в вес.%: кобальт 24-26, хром 12-15, алюминий 10,5-11,5, по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562656
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7975

Турбина, включающая систему клапанов уплотнительного воздуха

Изобретение относится к энергетике. Турбина, содержащая ротор, гидродинамический подшипник для опоры с возможностью вращения ротора, систему подающих воздух каналов для подачи воздуха к гидродинамическому подшипнику, систему отводных каналов для отвода части подаваемого воздуха; систему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562682
Дата охранного документа: 10.09.2015
+ добавить свой РИД