Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2474699

(19)

RU

(11)

2474699

(13)

C2

(51) МПК F01D25/30 (2006.01)

F01D9/02 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 07.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011119912/06, 19.05.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

19.05.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 19.05.2011

(45) Опубликовано: 10.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: US 2010064656 A1, 18.03.2010. ИНОЗЕМЦЕВ А.А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. - М.: Машиностроение, 2008, т.2, с.167-169, рис.8.23, с.185-189, рис.8.40. КУЛАГИН И.И. Теория авиационных газотурбинных двигателей. - М.: ОБОРОНГИЗ, 1955, с.223, 237, 238. СКУБАЧЕВСКИЙ Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели.Конструкция и расчет деталей. - М.: Машиностроение, 1981, с.430. US 2009263238 A1, 22.10.2009. JP 63117125 A, 21.05.1988.

Адрес для переписки:

129301, Москва, ул. Касаткина, 13, НТЦ им. А. Люльки ОАО "НПО "Сатурн", ОПиИС

(72) Автор(ы):

Канахин Юрий Александрович (RU),

Марчуков Евгений Ювенальевич (RU),

Рябов Евгений Константинович (RU),

Щербаков Михаил Александрович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") (RU)

(54) ВЫХОДНОЕ УСТРОЙСТВО ТУРБИНЫ

(57) Реферат:

Выходное устройство турбины содержит профилированные стойки корпуса, размещенные в проточной части за рабочим колесом последней ступени турбины. У стоек средние линии выходных участков профилей направлены вдоль продольной оси турбины. Средние линии входных участков профилей стоек повернуты к продольной оси турбины на угол 20-40° в сторону вращения рабочего колеса последней ступени турбины. Обеспечивает возможность получения максимального КПД последней ступени турбины при практически осевом потоке газа на выходе из выходного устройства турбины. 2 ил.

Изобретение относится к конструкции выходного устройства турбины, а именно к элементам связи между корпусом турбины и ее внутренними элементами.

Известно выходное устройство турбины, содержащее профилированные пустотелые силовые стойки корпуса, размещенные в проточной части за рабочим колесом последней ступени турбины, у которых средние линии входных и выходных участков профилей направлены вдоль продольной оси турбины (см. патент Канады 2647058, МПК F01D 25/30, опубл. 14.06.2009 г.). Конструктивно такие стойки просты в исполнении и выполняют не только роль опорных силовых элементов турбины, но и используются в качестве коллекторов для различных проводок в турбину и из нее.

К недостаткам турбин с такими стойками следует отнести следующее. Для обеспечения благоприятного обтекания потоком самих стоек необходимо, чтобы поток газа на выходе из турбины был направлен практически вдоль продольной оси двигателя с малой окружной составляющей вектора скорости. Для этого мы вынуждены увеличивать угол выхода и снижать скорость потока в относительном движении на выходе из рабочего колеса последней ступени турбины. Но для повышения КПД последней ступени турбины нужно делать все наоборот, чтобы на выходе из рабочего колеса поток газа в абсолютном движении имел большую отрицательную окружную составляющую. При этом желательно, чтобы за выходным устройством поток газа был направлен вдоль продольной оси двигателя с малой закруткой.

Задача изобретения - обеспечить возможность получения максимального КПД последней ступени турбины при практически осевом потоке газа на выходе из выходного устройства турбины.

Указанная задача достигается тем, что в выходном устройстве турбины, содержащем профилированные стойки корпуса, у которых средние линии выходных участков профилей направлены вдоль продольной оси турбины, а средние линии входных участков профилей стоек повернуты к продольной оси турбины на угол 20-40° в сторону вращения рабочего колеса последней ступени турбины.

Поворот средней линии входных участков профилей стоек к продольной оси турбины в сторону вращения рабочего колеса последней ступени турбины позволяет иметь возможность увеличить закрутку потока за рабочим колесом последней ступени турбины, что улучшает ее эффективность.

При этом поворот на угол, меньший 20°, не приводит к существенному росту КПД турбины, а поворот на угол, больший 40°, вызывает при ограниченных габаритах турбины рост скорости потока за рабочим колесом до сверхзвуковых значений и большие потери мощности турбины.

На фиг.1 показан продольный разрез последней ступени турбины с выходным устройством;

на фиг.2 показан поперечный разрез по рабочим лопаткам последней ступени турбины и выходного устройства.

Выходное устройство турбины содержит пустотелые профилированные стойки 1 корпуса 2, размещенные в проточной части 3 за рабочим колесом 4 с рабочими лопатками 5 последней ступени турбины 6. Средние линии 7 выходных участков профилей стоек 1 направлены вдоль продольной оси 8 турбины 6, а средние линии 9 входных участков профилей стоек 1 повернуты к продольной оси 8 турбины на угол 1 =20-40° в сторону вращения рабочего колеса 4 последней ступени турбины 6.

При работе турбины поток выходит из последнего колеса с относительной средней скоростью w 2 под углом 2 к фронту решетки. С учетом скорости вращения колеса на выходе u 2 абсолютная скорость потока будет равна c 2 с направлением 2 (фиг.2). Окружная составляющая скорости будет равна c u2 =c 2· cos 2 . Если эта компонента будет отрицательной по отношению к направлению вращения, то при прочих равных условиях она будет давать приращение мощности ступени, вычисляемой по формуле Эйлера.

N=m 1 u 1 с u1 -m 2 u 2 c u2 ,

где m 1 и m 2 - расходы массы газа на входе и выходе из колеса.

Для организации безударного натекания потока на стойки необходимо обеспечить

=90°- 2 .

Расчеты показывают, что поворот на угол , меньший 20°, не приводит к существенному росту КПД турбины, а поворот на угол, больший 40°, вызывает при ограниченных габаритах турбины рост скорости потока за рабочим колесом до сверхзвуковых значений и большие потери мощности турбины.

Таким образом, изобретение обеспечивает и получение максимального КПД последней ступени турбины и осевой поток газа на выходе из выходного устройства турбины.

Формула изобретения

Выходное устройство турбины, содержащее профилированные стойки корпуса, размещенные в проточной части за рабочим колесом последней ступени турбины, у которых средние линии выходных участков профилей направлены вдоль продольной оси турбины, отличающееся тем, что средние линии входных участков профилей стоек повернуты к продольной оси турбины на угол 20-40° в сторону вращения рабочего колеса последней ступени турбины.

РИСУНКИ