Поворотно-лопастная турбина. Лопасти турбины

Лопасти турбины | Don't Starve вики

Статья описывает информацию, относящуюся к DLC: Shipwrecked.Она не имеет отношения к оригинальной игре.

Лопасти турбины

Складывается

Падает с

“ДВИГАТЕЛЬ ШТОРМА”

–WX-78

Лопасти турбины (Turbine Blades) — предмет, добавленный в Don't Starve: Shipwrecked. Падает с Тюльнадо. Может быть использован для создания железного ветра.

Использование

ru.dont-starve.wikia.com

Сплав на основе никеля и его применение, лопасть или лопатка турбины и газовая турбина

Изобретение относится к области металлурги, в частности к сплавам на основе никеля, и его применению. Заявлен сплав на основе никеля, содержащий, вес.%: Со 2,75-3,25, Сr 11,5-12,5, Мо 2,75-3,25, Аl 3,75-4,25, Ti 4,1-4,9, Та 1,75-2,25, С 0,006-0,04, В≤0,01, Zr≤0,01, Hf≤1,25, Nb≤1,25, остальное Ni. Сплав может быть использован для изготовления, по меньшей мере, части лопасти или лопатки газовой турбины. Сплав характеризуется высоким сопротивлением ползучести. 5 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение относится к сплаву на основе никеля и к его применению. Кроме того, настоящее изобретение относится к лопаткам и лопастям турбины и к газовым турбинам.

При работе газовой турбины лопатки и лопасти турбины подвергаются действию высоких температур и, в случае лопаток, высоким нагрузкам из-за вращения ротора турбины, на котором установлены лопатки. Чтобы выдержать такие тяжелые условия, лопасти и лопатки турбины делают обычно из так называемых суперсплавов с высокой термостойкостью и высоким сопротивлением ползучести. Известные суперсплавы, которые применяются для производства лопаток и лопастей турбин, раскрыты, например, в документах EP 1204776 B1, EP 1319729 A1, WO 99/67435 A1 или WO 00/44949 A1. Сплавы, упоминающиеся в этих документах, основаны на никеле (Ni) или кобальте (Co) и обнаруживают довольно высокую термостойкость и сопротивление ползучести. Когда в уровне техники требовалось высокое сопротивление ползучести, часто применялись сплавы с низким содержанием хрома, т.е. с содержанием хрома до примерно 10 вес.%, как сплавы, известные под обозначением CM247DS (с высокой плотностью) и IN100 (с низкой плотностью). При меньшей значимости сопротивления ползучести использовались сплавы с высоким содержанием хрома, т.е. с содержанием хрома выше по меньшей мере примерно 11%, как сплавы, известные под обозначением N792 (с умеренной плотностью) или Rene77 (с низкой плотностью). Недавно был создан многообещающий сплав с высоким сопротивлением ползучести, названный SCB444, имеющий высокое содержание хрома. Этот сплав, который описан в US 2003/0047252 A1, имеет следующий весовой состав:

Co (кобальт) 4,75-5,25%

Cr (хром) 11,5-12,5%

Mo (молибден) 0,8-1,2%

W (вольфрам) 3,75-4,25%

Al (алюминий) 3,75-4,25%

Ti (титан) 4-4,8%

Ta (тантал) 1,75-2,25%

C (углерод) 0,006-0,04%

B (бор) ≤ 0,01%

Zr (цирконий) ≤ 0,01%

Hf (гафний) ≤ 1%

Nb (ниобий) ≤ 1%

никель (Ni) и любые примеси: дополнение до 100%.

Цель настоящего изобретение - дать дополнительный состав для сплава на основе никеля с высоким сопротивлением ползучести и найти применение такому сплаву.

Следующая цель настоящего изобретения - дать улучшенные лопасти или лопатки турбины, а также дать газовую турбину с улучшенными лопатками.

Первая цель достигнута сплавом на основе никеля по пункту 1, а применение - по пункту 4 формулы изобретения.

Следующая цель достигнута лопаткой или лопастью турбины по пункту 5 и газовой турбиной по пункту 6 или газовой турбиной по пункту 7. Зависимые пункты определяют дальнейшие усовершенствования изобретения.

Согласно первому аспекту изобретения, дается сплав на основе никеля, который содержит следующие компоненты (по весу):

Co 2,75-3,25%

Cr 11,5-12,5%

Mo 2,75-3,25%

Al 3,75-4,25%

Ti 4,1-4,9%

Ta 1,75-2,25%

C 0,006-0,04

B ≤ 0,01%

Zr ≤ 0,01%

Hf ≤ 1,25%

Nb ≤ 1,25%,

остальное Ni.

В сравнении с SCB444, сплав по изобретению имеет плотность ниже 8000 кг/м3 и более высокую постоянную решетки, чем SCB444. Эти характеристики получены в результате отказа от вольфрама (W), как в сплаве SCB444, и повышения количества молибдена (Mo), титана (Ti) и верхних пределов для ниобия (Nb) и гафния (Hf), которые все являются более легкими элементами, чем вольфрам. Из этих элементов вклад в матрицу сплава вносит в основном молибден, а другие упомянутые элементы способствуют главным образом формированию упрочняющих частиц, которые внедрены в матрицу.

В сравнении со сплавом SCB444, количество упрочняющих элементов в матрице и частицах удерживается на близкой мольной доле. Ti, Nb и Hf являются более мощными усилителями частиц, чем W, который повышает прочность сплава. Mo также является чуть более действенным, чем W, но упрочнение матрицы остается, по существу, постоянным.

В первом варианте сплав может содержать следующие элементы (по весу):

Co 2,75-3,25%

Cr 11,5-12,5%

Mo 2,75-3,25%

Al 3,75-4,25%

Ti 4,1-4,9%

Ta 1,75-2,25%

C 0,006-0,04%

B ≤ 0,01%

Zr ≤ 0,01%

Hf ≤ 0,01%

Nb 0,75-1,25%

остальное Ni.

В альтернативном варианте сплав может содержать следующие компоненты (по весу):

Co 2,75-3,25%

Mo 2,75-3,25%

Al 3,75-4,25%

Ti 4,1-4,9%

Ta 1,75-2,25%

C 0,006-0,04%

B ≤ 0,01%

Zr ≤ 0,01%

Hf 0,75-1,25%

Nb 0,25-0,75%

остальное Ni.

Замена вольфрама в сравнении с SCB444 снижает температуру растворения, которая имела бы отрицательный эффект на сопротивление ползучести при высокой температуре. Однако этот эффект будет незначительным для относительно более низких температур, испытываемых лопатками и лопастями турбины, которые находятся в более поздних ступенях турбины по сравнению с лопастями и лопатками более ранних ступеней, т.е., по меньшей мере первой ступени. На более поздних ступенях температура горячего рабочего газа, приводящего турбину в действие, уже была снижена из-за переноса импульса на турбину и расширения на более ранних ступенях. Таким образом, термостойкость для более поздних ступеней не настолько важна, как для ранних ступеней. С другой стороны, радиус поздних ступеней обычно больше, чем более ранних ступеней, в частности первой ступени. Это означает, что нагрузка, действующая на наружные стороны лопаток, выше на более поздних ступенях, чем на ранних ступенях, что делает важной проблемой сопротивление ползучести, в частности, если радиус поздних ступеней будет еще больше увеличиваться в будущих поколениях турбин.

Таким образом, сплав по изобретению может с выгодой применяться для изготовления лопастей и/или лопаток турбин, в частности, для изготовления лопаток для поздних степеней турбины.

Согласно изобретению, дается также лопасть или лопатка турбины, по меньшей мере часть которой состоит из базового материала, являющегося сплавом по изобретению.

Как уже упоминалось, сплав по изобретению имеет высокий потенциал для получения лопастей или лопаток турбины для поздних ступеней турбины. Таким образом, согласно изобретению даются улучшенная газовая турбина с каналом для горячих газообразных продуктов сгорания и первыми и вторыми лопатками, находящимися в канале. Вторые лопатки турбины находятся ниже по потоку, чем первые лопатки, и сделаны из базового материала, который отличается от базового материала первых лопаток турбины. Вторые лопатки турбины состоят, по меньшей мере частично, из базового материала, который является сплавом по изобретению. Отметим, что может иметься более одной ступени с первыми лопатками турбины и более одной ступени со вторыми лопатками турбины.

Обычно первые лопатки турбины имеют внутреннее охлаждение, так что они испытывают меньшую нагрузку, вызывающую разрушения при ползучести, чем вторые лопатки турбины, которые обычно не охлаждаются. Использование разных сплавов для разных ступеней турбины делает возможным подгонять сплавы к конкретным нуждам соответствующей ступени. Например, более ранние ступени турбины могут быть оборудованы лопатками и лопастями, имеющими высокую термостойкость, но меньшее сопротивление ползучести. С другой стороны, лопатки и лопасти турбины, в частности турбинные лопатки поздних ступеней, могут быть образованы из базового сплава, имеющего меньшую термостойкость, но повышенное сопротивление ползучести по сравнению со сплавом более ранних ступеней. Таким образом, согласно изобретению даются также газовая турбина с каналом для горячих газообразных продуктов сгорания и первыми и вторыми лопатками турбины, находящимися в канале. Вторые лопатки турбины находятся ниже первых лопаток и сделаны из базового материала, который отличается от базового материала первых лопаток турбины. Первые лопатки и лопасти турбины сделаны из сплава с повышенной термостойкостью и более низким сопротивлением ползучести, чем у сплава, из которого сделаны вторые лопасти и лопатки. Вторым сплавом может быть, в частности, сплав по изобретению, какой упомянут выше.

В частности, повышение сопротивления ползучести поздних ступеней за счет термостойкости допускает более длинные лопатки турбины на поздних ступенях газовой турбины без увеличения нагрузки на диски поздних ступеней. Более длинные лопатки дают возможность уменьшить число Маха в диффузоре, снизить потери в диффузоре и, таким образом, повысить мощность и КПД.

Релевантной мерой сопротивления ползучести на поздних ступенях газовой турбины является допустимое напряжение для времени разрушения при ползучести, равное 40000 часов в диапазоне температур 650-850°C. Оно может быть обеспечено сплавом по изобретению.

Дальнейшие отличительные признаки, свойства и преимущества настоящего изобретения станут понятными из следующего описания вариантов осуществления изобретения в сочетании с приложенным чертежом.

Фиг.1 показывает газовую турбину в разрезе.

Фиг.1 показывает пример газовой турбины 100 в разрезе. Газовая турбина 100 содержит секцию компрессора 105, секцию сгорания 106 и секцию турбины 112, которые расположены рядом друг с другом в направлении продольной оси 102. Кроме того, она содержит ротор 103, который может вращаться вокруг оси вращения 102 и который идет вдоль через газовую турбину 100.

При работе газовой турбины 100 воздух 135, который поступает через воздухоприемник 104 секции компрессора 105, сжимается в секции компрессора и выходит в секцию сгорания 106. Секция сгорания 106 содержит камеру давления 101, одну или более камер сгорания 110 и по меньшей мере одну горелку 107, соединенную с каждой камерой сгорания 110. Камеры сгорания 110 и секции горелок 107 находятся внутри камеры давления 101. Сжатый воздух из выхода компрессора 108 выводится в камеру давления 101, откуда он входит в горелки 107, где он смешивается с газообразным или жидким горючим. В настоящем варианте осуществления альтернативно могут использоваться газообразное топливо и жидкое топливо. Затем топливовоздушная смесь сгорает, и газообразные продукты горения 113 проводятся через камеру сгорания 110 в турбинную секцию 112.

В турбинной секции 112 двигателя на роторе 103 закреплен ряд дисков 120, несущих лопатки. В настоящем примере имеется два диска 121, 129, несущих лопатки турбины. Кроме того, между лопатками турбины 121 расположены направляющие лопасти 130, которые установлены на статоре 143 газотурбинного двигателя 100. Однако часто имеется более двух дисков. Между выходом камеры сгорания 110 и входом ведущих лопаток турбины 121 находятся направляющие лопасти 140. Каждый несущий лопатку диск 120 вместе с рядом направляющих лопастей 130, 140 образуют ступень турбины.

Рабочий газ из камеры сгорания 110 входит в турбинную секцию 112 и, расширяясь и охлаждаясь при протекании через турбинную секцию 112, передает импульс на лопатки турбины 121, 129 ступеней турбины, что приводит к вращению ротора 103. Направляющие лопасти 130, 140 служат для оптимизации воздействия рабочего газа на лопатки турбины 121, 129.

Так как рабочий газ на первой ступени горячее, чем на второй ступени, лопасти 140 и лопатки 129 первой ступени турбины сделаны из высокотермостойкого сплава согласно уровню техники, например из сплава SCB444, а лопатки 121 и/или лопасти 130 второй ступени сделаны из сплава согласно изобретению. Таким образом, термостойкость лопастей и лопаток второй ступени ниже, чем термостойкость лопастей и лопаток первой ступени. С другой стороны, сопротивление ползучести лопастей и лопаток второй ступени выше, чем сопротивление ползучести лопастей и лопаток первой ступени. Сопротивление ползучести лопастей и лопаток первой ступени (или ведущих ступеней, если имеется большее число ступеней) может быть меньше сопротивления ползучести более поздней ступени (или более поздних ступеней), так как лопасти и лопатки первой ступени (или ведущих ступеней) часто имеют внутреннее охлаждение, тогда как лопасти и лопатки более поздней ступени (или ступеней) не охлаждаются.

В первом примере лопатки 121 и/или лопасти 130 второй ступени (или более поздних ступеней) сделаны из сплава по изобретению на основе никеля, содержащего следующие компоненты (по весу): Co 3%; Cr 12%; Mo 3%; Al 4%; Ti 4,5%; Ta 2%; Nb 1%; остальное Ni.

Во втором примере лопатки 121 и/или лопасти 130 второй ступени (или более поздних ступеней) сделаны из сплава по изобретению на основе никеля, содержащего следующие компоненты (по весу): Co 3%; Cr 12%; Mo 3%; Al 4%; Ti 4,5%; Ta 2%; Nb 0,5%; Hf 1%; остальное Ni.

1. Сплав на основе никеля, содержащий следующие компоненты, вес.%:

Со	2,75-3,25
Сr	11,5-12,5
Мо	2,75-3,25
Аl	3,75-4,25
Ti	4,1-4,9
Та	1,75-2,25
С	0,006-0,04
В	≤0,01
Zr	≤0,01
Hf	≤1,25
Nb	≤1,25
остальное	Ni

2. Сплав на основе никеля по п.1, содержащий следующие компоненты, вес.%:

Со	2,75-3,25
Сr	11,5-12,5
Мо	2,75-3,25
Аl	3,75-4,25
Ti	4,1-4,9
Та	1,75-2,25
С	0,006-0,04
В	≤0,01
Zr	≤0,01
Hf	≤0,01
Nb	0,75-1,25
остальное	Ni

3. Сплав на основе никеля по п.1, содержащий следующие компоненты, вес.%:

Со	2,75-3,25
Сr	11,5-12,5
Мо	2,75-3,25
Аl	3,75-4,25
Ti	4,1-4,9
Та	1,75-2,25
С	0,006-0,04
В	≤0,01
Zr	≤0,01
Hf	0,75-1,25
Nb	0,25-0,75
остальное	Ni

4. Применение сплава на основе никеля по любому из пп.1-3 для изготовления лопастей или лопаток турбин.

5. Лопасть турбины, по меньшей мере, часть которой состоит из сплава по любому из пп.1-3.

6. Лопатка турбины, по меньшей мере, часть которой состоит из сплава по любому из пп.1-3.

7. Газовая турбина, имеющая канал для горячих рабочих газов и первые и вторые лопатки турбины, находящиеся в канале, причем вторые лопатки расположены ниже первых лопаток турбины, изготовлены из базового материала, который отличается от базового материала первых лопаток, причем вторые лопатки турбины состоят, по меньшей мере, частично из сплава по любому из пп.1-3.

www.findpatent.ru

Лопасть турбины

Лопасть турбины выполнена со стенкой (30, 32) лопасти и с первым каналом (36) для введения первой среды (М1) и вторым каналом (38) для введения второй среды (М2), подводимой к лопасти (20) отдельно от первой среды (М1). Лопасть (20) имеет, по меньшей мере, одну камеру (40) для перемешивания в единую смесь двух отдельно подводимых сред (М1, М2), расположенную внутри или в стенке (30, 32) лопасти и соединенную с каждым из двух каналов (36, 38) соединительным трубопроводом (42, 44). Для отвода смеси из камеры (40), по меньшей мере, один соединенный с камерой (40) выпускной канал (46) входит в камеру с горячим газом (18). Камера (40) и/или выпускной канал (46), по меньшей мере, частично ограничиваются или образованы находящейся в стенке (30, 32) вставкой (50). Изобретение направлено на упрощение изготовления лопасти турбины с наименьшими затратами. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение касается лопасти турбины со стенкой лопасти и первым каналом для введения первой среды и вторым каналом для введения второй среды, подводимой к турбинной лопасти (20) отдельно от первой среды, причем лопасть турбины имеет, по меньшей мере, одну камеру для перемешивания в единую смесь двух отдельно подводимых сред, расположенную внутри или в стенке лопасти и соединенную с каждым их двух каналов соединительным трубопроводом.

Турбинная лопасть такого рода, например, известна из WO 2005/3117. Стенки лопасти, образующие корпус лопасти, окружают полость, в которой находится поток охлаждающего воздуха. Кроме того, в стенке лопасти турбины предусмотрены и другие каналы для введения второй среды, а именно топлива. Через несколько проходящих через стенку лопасти турбины сквозных отверстий поток охлаждающего средства, проходящий внутри турбинной лопасти, может выходить наружу в камеру с горячим газом. Чтобы горючая смесь образовывалась еще в стенке лопасти, в последней предусмотрены соединительные трубопроводы, соединяющие каналы, по которым проходит топливо, со сквозными отверстиями. Таким образом, горючее может смешиваться с охлаждающим воздухом, еще находясь в сквозных отверстиях, и в виде горючей смеси втекать в обтекающий лопасть турбины горячий газ. С помощью такой турбинной лопасти путем сжигания смеси можно подогревать как горячий газ, протекающий через турбину, так и выходящий из турбины охлаждающий воздух, что в общем случае выполняется для повышения коэффициента использования мощности газовой турбины, уменьшения эмиссии вредных веществ и улучшения коэффициента полезного действия газовой турбины и известно как одна из форм карнотизации. Эта форма дополнительного обогащения горячего газа энергией в турбине известна также под названием «in-sutu blade reheat».

Кроме того, из WO 99/46540 A1 известна камера сгорания с множеством пористых элементов, играющих роль термического щита, через которые дополнительно, т.е. вне горелок газовой турбины, горючая смесь может вводиться в камеру сжигания газовой турбины.

Недостаток турбинной лопасти, известной из уровня техники, касается изготовления каналов, камеры и выпускного канала, поскольку турбинная лопасть и ее полости изготавливаются методом литья. Изготовление этих полостей связано со сравнительно большими затратами, связанными с чаще всего сложной конфигурацией стержней. К тому же необходим стержень и/или оболочка со сложной структурой, соответствующей заданной структуре полости, надежное и точное расположение которых в литейной оснастке требует, однако, больших расходов и всегда является трудоемким, так что при литье турбинных лопастей с такими сложными структурами чаще всего образуется повышенный процент брака.

Если же, напротив, изготавливать предусмотренные в стенке лопасти полости посредством различных покрытий, то особенно затратным рабочим шагом, приводящим к замедлению и удорожанию производства, будет являться необходимая для этого маскировка непокрытых необработанных деталей.

Соответственно, задача настоящего изобретения заключается в предоставлении лопасти турбины соответствующего типа, процесс изготовления которой был бы особенно прост и не требовал бы больших затрат.

Предлагаемое изобретением решение предусматривает, что камера и/или выпускной канал, по меньшей мере, частично ограничиваются или образуются находящейся в стенке вставкой.

Изобретение исходит из известного факта, что изготовление турбинной лопасти будет наиболее простым, если полости внутри или в стенке лопасти турбины, необходимые для введения или смешивания двух сред, будут изготавливаться не одновременно со стенкой лопасти, а за один или несколько рабочих шагов, выполняемых параллельно. Предлагается изготовить турбинную лопасть составной, состоящей из основного корпуса и, по меньшей мере, одной вставки, причем основной корпус включает стенку лопасти турбины, в которую вставляется вставка. Благодаря этому появляется возможность изготовить основной корпус с простой структурой с выемкой, предусмотренной для вставки, а также вставку с полостями сложных структур с помощью привычных рабочих инструментов и соответственно с низкими затратами.

Следовательно, изобретением предлагается особенно простая и не требующая больших затрат турбинная лопасть, благодаря чему может быть сокращен процент брака, возникающего при изготовлении. В частности, таким образом можно сократить процент брака преимущественно литого основного корпуса. Кроме того, путем применения различных вставок в идентичных основных корпусах, расположенных на их наружной поверхности, можно изготавливать с низкими затратами множество вариантов турбинных лопастей различного действия.

Другим преимуществом раздельного изготовления компонентов турбинной лопасти является повышенная точность изготовления. Допуски как основного корпуса, так и вставки могут выбираться более узкими без одновременного увеличения процента брака. Если, например, вставка со сложной структурой не удовлетворяет конструктивным требованиям в отношении размеров, то непригодным к использованию браком будет исключительно сама вставка, а не весь узел. Это сэкономит затраты на изготовление.

В приведенных ниже пунктах указаны наиболее предпочтительные варианты осуществления изобретения.

По первому варианту осуществления изобретения стенка лопасти имеет на своей наружной поверхности, обращенной к камере с горячим газом, выемку с прямоугольным или, в отдельных случаях, круглым контуром, в которую вставлена вставка с контуром, соответствующим контуру выемки. В частности, круглые выемки в стенке лопасти могут изготавливаться особенно простым и не требующим больших затрат способом, например механической обработкой. Так же без больших затрат вставка может быть изготовлена из цилиндрического, например, цельного металлического тела, в котором затем выполняются выпускные каналы с точными геометрическими параметрами. Выемки, имеющие в основном прямоугольные контуры, можно изготавливать в наружной поверхности стенки лопасти, например, путем фрезерования.

Вместо выемки, изготовленной сверлением или фрезерованием, поскольку стенка лопасти и соответственно основной корпус изготавливаются путем литья, можно изготавливать выемку под вставку с помощью оболочки или стержня соответствующей формы непосредственно в процессе литья. Также представляется мыслимым использовать вставку как часть стержня в литейной оснастке, причем, однако, вставка заливается вместе с изготавливаемой турбинной лопастью и остается в ней после удаления остальных частей стержня.

По второму предпочтительному варианту осуществления изобретения предусмотрено некоторое количество камер в турбинной лопасти или в стенке лопасти, причем каждой камере соответствует, по меньшей мере, один выпускной канал. Благодаря этому турбинная лопасть имеет не один только, а множество выпускных каналов, через которые смесь можно вдувать в камеру с горячим газом. Как следствие, это делает возможным плоскостное введение смеси в камеру с горячим газом.

По еще одному варианту осуществления в выпускном канале предусмотрены элементы завихрения, которые приводят к дополнительному, особенно эффективному перемешиванию двух сходящихся в камере сред. Это, в частности, дает преимущество тогда, когда одна из двух сред является горючим, а другая среда - окислителем для этого горючего. Окислителем преимущественно является охлаждающий воздух, который предусмотрен для охлаждения лопасти турбины и соответственно ограничивающей камеру с горячим газом стенки лопасти. Благодаря особенно эффективному и, следовательно, гомогенному перемешиванию двух сред, в данном случае после поступления смеси в камеру горячих газов, может произойти самовоспламенение смеси, вызванное возникающими там температурами, которое используется для дополнительного нагрева с низкой эмиссией горячего газа, проходящего через турбину, и соответственно для дополнительного нагрева охлаждающего воздуха. После самовозгорания смеси она сгорает с образованием пламени предварительной смеси с низкой эмиссией и за счет теплоотдачи увеличивает энергоемкость горячего газа, что приводит к повышению отдаваемой полезной мощности турбины, оснащенной этой лопастью.

По другому альтернативному варианту осуществления представляется мыслимым, что каждая камера и соответствующий ей выпускной канал образуются отдельной вставкой. Это позволит использовать различные вставки в зависимости от конкретных требований к вытекающей смеси и соответственно в зависимости от краевых условий, возникающих в камере с горячим газом.

По предпочтительному варианту группа камер с выпускными каналами, соединенными с этими камерами, может быть образована посредством одной-единственной отдельной вставки. Такого рода вариант осуществления позволяет получить турбинную лопасть с небольшим количеством вставок.

Кроме этого предлагается, чтобы каждая вставка имела несколько выпускных каналов, которые соединяли бы общую камеру с камерой с горячим газом. Это позволит получить особенно простые вставки.

Далее, изобретением предлагается, чтобы вставка выполнялась из нескольких частей. Вставка, состоящая из нескольких частей, позволит осуществлять изготовление выпускных каналов с особенно низкими затратами и простотой, в случаях если они должны иметь расположенные внутри наружные поверхности, требующие несколько более высоких затрат; например, если на расположенной внутри наружной поверхности выпускного канала предусмотрены турбуляторы или элементы завихрения. Вставка может, например, быть образована несколькими слоевыми элементами, уложенными штабелем друг на друга и при этом образующими камеру и/или выпускные каналы. Например, вставка может также состоять из нескольких элементов, самый наружный из которых - элемент, обращенный к камере с горячим газом, - изготавливается из пористого материала или металлической пены. Но вставка может также полностью состоять из пористого материала или пены. Пористый материал и металлическая пена являются наиболее подходящими материалами для равномерного распыления смеси по их наружной поверхности, обращенной к горячему газу, по типу плоскостного эффузионного охлаждения. В частности, если смесь пригодна для дополнительного нагрева горячего газа, проходящего через турбину, может происходить сжигание смеси с наиболее низкой эмиссией благодаря образующемуся микродиффузионному пламени.

Далее, предлагается, чтобы выпускной канал входил в стенку лопасти в той области, в которую попадают возникающие в горячем газе ударные волны. Возникающие в горячем газе ударные волны приводят к еще большему улучшению и соответственно перемешиванию двух сред, (предварительно) смешанных в камере, что, в свою очередь, оказывает положительное воздействие на сжигание смеси вследствие самовозгорания.

Если турбинная лопасть включает корпус лопасти, который имеет стенку лопасти со стороны всасывания и стенку лопасти с напорной стороны, причем стенки лопасти располагаются вдоль хорды от передней кромки к задней кромке и имеют длину этой хорды, и при этом выпускной канал - если смотреть в направлении потока горячего газа, обтекающего корпус лопасти, - входит в наружную поверхность стенки лопасти, расположенной на стороне всасывания, в задней трети длины этой хорды, перемешивание может быть особенно эффективным и поддерживаться возникающими в горячем газе завихрениями, так как преимущественно в этой области ударные волны попадают в корпус лопасти турбины.

Стенка турбинной лопасти образуется преимущественно литым основным корпусом. В этом случае вставка, вставленная в выемку стенки, сварена или спаяна с литым основным корпусом, чтобы обеспечить особенно надежную посадку вставки в стенке лопасти. Кроме того, бесконечный сварной шов, соединяющий вставку с основным корпусом и расположенный вдоль соединительного контура, позволяет получить газонепроницаемое закрытие камеры, по меньшей мере, частично ограниченной вставкой.

Разумеется, предложенная турбинная лопасть может также применяться для ввода других жидких сред в качестве топлива или воздуха внутри турбины независимо от того, газовая это турбина или паровая.

Выдувание двух сред осуществляется в общем случае способом, обуславливающим, кроме того, наиболее ускоренное перемешивание в камере с горячим газом после наикратчайшего участка пути и через наикратчайшее время. Тем самым обеспечивается, что в камере с горячим газом чрезвычайно гомогенная смесь из двух сред для дополнительного нагрева горячего газа, проходящего через турбину, самовоспламеняется вследствие возникающих в горячем газе температур. Это позволяет добиться сжигания приготовленной во время первого шага смешивания горючей смеси с особенно низкой эмиссией благодаря пламени предварительной смеси.

Благодаря смешиванию, происходящему на протяжении короткого реакционного участка и короткого времени реакции, достигается, кроме того, сгорание смеси еще до выхода из камеры с горячим газом, имеющей форму кольцеобразного канала, так как увеличение энергии горячего газа, происходящее благодаря дополнительному нагреву горячего газа или охлаждающего воздуха, только тогда способствует увеличению мощности и КПД турбины, когда дополнительно нагретый газ или дополнительно нагретый охлаждающий воздух еще протекает по лопастям турбины для преобразования энергии потока в механическую энергию.

Предпочтительные варианты осуществления указаны в приведенных ниже пунктах и служат для дополнительного пояснения изобретения с перечислением других преимуществ.

Показаны:

фиг.1 - газовая турбина - фрагмент продольного сечения,

фиг.2 - корпус турбинной лопасти - изображение в перспективе,

фиг.3 - цилиндрическая вставка корпуса турбинной лопасти - изображение в перспективе,

фиг.4 - сечение вставки, изображенной на фиг.3,

фиг.5 - распределение давления вдоль стенки корпуса лопасти турбины, расположенной на стороне всасывания и на напорной стороне,

фиг.6 - схема поперечного сечения корпуса турбинной лопасти,

фиг.7 - поперечное сечение вставки, состоящей из слоевых элементов, уложенных штабелем,

фиг.8 - трехмерный чертеж вставки, показанной на фиг.7,

фиг.9 - фрагмент сечения - вид в перспективе передней кромки корпуса турбинной лопасти,

фиг.10 - передняя кромка турбинной лопасти - сечение в перспективе,

фиг.11 - вставка, показанная на фиг.12, перспективный трехмерный чертеж,

фиг.12 - сечение изображения в перспективе передней кромки турбинной лопасти со вставкой прямоугольного контура - и

фиг.13 - стенка лопасти - поперечное сечение с пористым слоистым элементом в качестве вставки.

На фиг.1 показан фрагмент продольного сечения газовой турбины 1. Она имеет внутри ротор 3, установленный на опоре, вращающейся вокруг оси вращения 2, называемый также ротором турбины. Вдоль ротора 3 следуют друг за другом всасывающий корпус 4, компрессор 5, торообразная кольцевая камера сгорания 6 с несколькими центрально симметрично расположенными по отношению друг к другу горелками 7, турбоагрегат 8 и корпус отходящих газов 9. Кольцевая камера сгорания 6 образует камеру сжигания 17, связанную с кольцеобразной камерой с горячим газом 18. Там четыре последовательно включенные ступени турбины 10 образуют турбоагрегат 8. Каждая ступень турбины 10 образована двумя кольцами лопастей. Если смотреть в направлении потока горячего газа 11, создаваемого в кольцевой камере сгорания 6, в камере с горячим газом 18 за каждым рядом направляющих лопаток 13 следует ряд 14, образованный рабочими лопастями 15. Направляющие лопасти 12 прикреплены к статору, рабочие же лопасти 15 ряда 14, наоборот, соответственно прикреплены к ротору 3 с помощью диска турбины. На роторе 3 установлен генератор, или рабочая машина (не показан).

Для того чтобы в соответствии с процессом in-situ blade reheat подогреть в области турбоагрегата 8 горячий газ 11, протекающий через камеру с горячим газом 18, ограничивающие камеру с горячим газом 18 стенки и/или расположенные в камере с горячим газом 18 корпуса турбинных лопастей 20 выполнены в виде узлов 22 соответствующим этому образом. В пояснение этому на фиг.2 показан имеющий форму несущего крыла корпус 24 литой турбинной лопасти 20, который может быть выполнен в виде рабочей лопасти 15 или направляющей лопатки 12. Корпус 24 лопасти проходит вдоль хорды, длина которой равна расстоянию от передней кромки 26 до задней кромки 28, если смотреть в направлении потока горячего газа 11. При этом корпус 24 лопасти имеет на стороне всасывания стенку лопасти 30, а на напорной стороне стенку 32 лопасти, которая соответственно соединяет переднюю кромку 26 с задней кромкой 28. Полость 34, заключенная между стенками 30, 32 лопасти, проходит по всей высоте Н корпуса 24 лопасти и образует первый канал 36, по которому проходит поток первой среды М1, например охлаждающего воздуха. Охлаждающий воздух постоянно защищает материал, образующий стенки 30, 32 лопасти, от вредного влияния горячего газа 11, в частности от его высоких температур, при использовании открытого охлаждения.

Если посмотреть на поперечное сечение, часть 37 находящейся на напорной стороне стенки 32 лопасти выполнена несколько толще, чем остальная часть стенки 32 лопасти, так что в этой утолщенной части 37 можно выполнить два проходящих в стенке канала 38, которые проходят, в основном, над высотой Н корпуса 24 лопасти, совпадающей с радиальным направлением ротора 3 газовой турбины 1.

К каждому второму каналу 38 может быть подведена вторая среда М2, которая только непосредственно перед вдуванием в горячий газ 11, обтекающий корпус 24 лопасти, должна смешиваться со средой М1. Для этого предусмотрена смесительная камера 40, в которой впервые смешиваются среды М1, М2, раздельно подводимые к турбинной лопасти 20.

Чтобы подвести первую среду М1 к камере 40, между первым каналом 36 и камерой 40 проходит первый соединительный канал 42. Первый соединительный канал 42 выполнен в виде отверстия, которое проходит через утолщенную часть 37 расположенной на напорной стороне стенки 32 лопасти. При этом соединительный канал 42 в предлагаемом исполнении предусмотрен между двумя проходящими в радиальном направлении вторыми каналами 38.

Подвод второй среды М2, например горючего, к камере 40 осуществляется через вторые соединительные каналы 44, которые проходят между вторыми каналами 38 и камерой 40. По выпускному каналу 46 можно выпускать образующуюся в камере 40 смесь из турбинной лопасти 20 и впускать ее в камеру с горячим газом 18, чтобы там, сжигая ее, повышать КПД турбины 8 путем карнотизации.

Для наиболее простого и малозатратного изготовления вышеназванного корпуса 24 лопасти представленная структура системы каналов 45, состоящая из первых и вторых каналов 36, 38, а также первых и вторых соединительных каналов 42, 44, камеры 40 и выпускного канала 46, изготавливается в модульном исполнении. Для этого изобретение предлагает в основном корпусе или в стенке лопасти 30, 32 предусмотреть вставку 50, которая, по меньшей мере, частично ограничивает камеру 40 и в которой выполнен выпускной канал 46. В аэродинамически выпуклой наружной поверхности корпуса 24 лопасти или в основном корпусе имеется выемка для вставки 50, не оказывающая негативного влияния на прочность детали 22 или турбинной лопасти 20. Это справедливо особенно тогда, когда выемка предусматривается в утолщенной части 37 стенки 32 лопасти. Благодаря отдельно вставляемой вставке 50 можно комбинировать высокую гибкость и точность вдувания смеси в камеру с горячим газом 18 с хорошими возможностями изготовления детали 22.

В турбинную лопасть 20, показанную на фиг.2, вставлены несколько предусмотренных в утолщенной части 37 стенки 32 лопасти вставок 50 с соответствующими круглыми контурами, находящиеся в выемках соответствующей этим контурам формы, каждая из которых, по меньшей мере, частично ограничивает одну из камер 40 и имеет выпускной канал 46. Глубина каждой выемки выбрана так, чтобы она соответствовала толщине соответствующей вставки во избежание выступающих из стенки лопасти кромок в интересах аэродинамики. Вставка 50 может быть соединена вдоль своего круглого или любого иного контура со стенкой 32 лопасти бесконечным замкнутым сварным или паяным швом, обеспечивающим ее плотную посадку в стенке лопасти 32.

Вставленная в стенку 32 купонообразная вставка 50 показана на фиг.3 в перспективном изображении и на фиг.4 в сечении. Основной составляющей частью вставки 50 является цилиндрическое тело, или купон, в котором расположено концентрическое центральное отверстие 52, образующее выпускной канал 46. Два других отверстия 54, проходящих перпендикулярно центральному отверстию 52, входят в него и образуют, таким образом, вторые соединительные каналы 44. Таким образом, камера 40, в которой сначала перемешиваются две текущие в турбинной лопасти 20 среды М1, М2, предусмотрена внутри вставки 50 и поэтому полностью ограничена вставкой 50. Вследствие этого и соединительные каналы 42, 44 плавно переходят в камеру 40.

При этом расположенные в ряд выпускные каналы 46 равномерно распределены по проходящей в радиальном направлении высоте Н корпуса 24 лопасти, так что горячий газ 11, текущий перпендикулярно этому ряду по всей высоте Н корпуса 24 лопасти, может обрабатываться равномерно вместе со смесью.

С помощью такого рода турбинной лопасти 20 с корпусом 24 лопасти и несколькими вставками 50 можно производить добавление и перемешивание жидкостей в турбинной лопасти 20 сравнительно просто, не испытывая ненужных технических трудностей, связанных с литьем корпуса или стенок 30, 32 лопасти.

Согласно фиг.6 вставки 50 могут быть предусмотрены в той области турбинной лопасти 20, в которой ударные волны горячего газа 11 попадают в турбинную лопасть 20. Это, в частности, дает преимущество тогда, когда речь идет о смеси, являющейся горючей смесью, которая продолжает перемешиваться благодаря ударным волнам и благодаря температуре, устанавливающейся в горячем газе 11, должна сжигаться путем самовозгорания для подогрева охлаждающего воздуха или горячего газа 11. В этом случае особенно хорошее перемешивание смеси приводит к сгоранию с особенно малой эмиссией, так что благодаря этому энергия, подведенная к горячему газу 11 дополнительно, т.е. вне камеры сгорания, может вырабатываться с особенно малой эмиссией. Подведенная энергия может соответственно использоваться для повышения мощности газовой турбины и для повышения коэффициента полезного действия.

На фиг.5 показано изменение давления в горячем газе 11 вдоль длины хорды турбинной лопасти 20. При этом характеристика, обозначенная PS, показывает давление в горячем газе 11, которое возникает вдоль стенки лопасти 32, находящейся с напорной стороны, а линия, обозначенная SS, показывает изменение давления потока горячего газа 11 вдоль стенки лопасти 30, находящейся со стороны всасывания. Вставки 50 и вместе с ними вдувание смеси в горячий газ 11 выполняются в соответствующих местах, что показано на фиг.6. Например, вставки 50 предусмотрены в задней трети стенки лопасти 30, находящейся со стороны всасывания, если измерить расстояние между передней кромкой 26 и задней кромкой 28 корпуса 24 лопасти и/или в передней трети стенки лопасти 32, находящейся с напорной стороны, так как на этих участках в горячем газе 11 и так уже имеющиеся завихрения, например ударные волны или турбулентный след, сталкиваются со стенками 30, 32 лопасти. В любом случае на режим перемешивания смеси с горячим газом 11 можно существенно влиять с помощью поля потока и поля давлений горячего газа 11, обтекающего лопасть 24, в зависимости от расположения места вдувания смеси.

На фиг.7 показана еще одна вставка 50 в сечении, а на фиг.8 показана вставка 50, представленная на фиг.7, в трехмерном изображении. Вставка 50, показанная на фиг.7, включает три расположенных послойно цилиндрических слоевых элемента 60, 62, 64, позволяющих просто и с небольшими затратами изготовить особенно сложную систему каналов с камерой 40 и выпускной канал 46. Три слоевых элемента 60, 62, 64 имеют выемки различного исполнения, которые, однако, вследствие непосредственного прилегания друг ко другу слоевых элементов 60, 62, 64 переходят друг в друга и образуют показанную на фиг.7 траекторию потока или систему каналов. Вставка 50 может, например, вставляться в стенку лопасти 32 или платформу турбинной лопасти 20. Слоевой элемент 64 имеет к тому же три отверстия 66, 68, 70, причем к отверстию 66 во встроенном состоянии можно подводить первую среду М1, а к отверстиям 68, 70 вторую среду М2. Обе среды М1, М2, направляющиеся во вставку 50, благодаря перепаду давлений текут в ту область, в которой они перемешиваются. Этой областью является камера 40, которая в этом случае ограничивается как слоевым элементом 64, так и слоевым элементом 62. Отсюда смесь поступает дальше по извилистому каналу, который ограничивается двумя слоевыми элементами 60, 62. Извилистый канал представляет собой выпускной канал 46 и входит в отверстие 49, предусмотренное в наружной поверхности 51 слоевого элемента 60. Наружная поверхность 51 слоевого элемента 60 во встроенном состоянии подвергается действию горячего газа 11, так что смесь, образовавшаяся в камере 40 после вытекания из выпускного канала 46, может втекать в горячий газ 11. Слоевые элементы 60, 62 имеют, в зависимости от вида выступающих зубьев 72, смесительные элементы 74 или завихрительные элементы различной формы, позволяющие получить извилистую форму выпускного канала 46. Особенно гомогенное перемешивание смеси, текущей через выпускной канал 46, достигается благодаря извилистой форме и сравнительно длинному смесительному участку, т.е. выпускному каналу 46, что было бы почти невозможно при традиционном изготовлении корпуса 24 лопасти литьем. Для случая когда речь идет о горючей смеси, она может затем сжигаться с малой эмиссией в камере с горячим газом 18 для подогрева горячего газа 11.

Другой вариант осуществления изобретения показан на фиг.9, по этому варианту в расположенной на стороне всасывания стенке 30 турбинной лопасти 20 имеются практически прямоугольные выемки, в которые вставлены вставки 50 соответствующей формы. В каждой из вставок 50 предусмотрено несколько отверстий 78, которые со стороны входа соединены со вторым каналом 38, образованным вставленным в стенку патрубком 80, а со стороны выхода входят в камеру с горячим газом 18. Патрубок 80, имеющий другие отверстия 82, являлся частью литейного стержня, который после литья корпуса 24 лопасти остался в нем. Среда М1, подводимая в первый канал 36, поступает в камеру 40 через первые соединительные каналы 42, расположенные во вставке 50. Вторая среда М2, выходящая из второго канала 38 через другие отверстия 82, поступает через вторые соединительные каналы 44 в камеру 40 и смешивается в этом месте с первой средой М1, а затем образующаяся при этом смесь поступает через выпускной канал 46 в камеру с горячим газом 18.

Еще один вариант осуществления изобретения показан на фиг.10, на которой цельная вставка 50 вставлена в переднюю кромку 26 турбинной лопасти 20. В камере 40, предусмотренной во вставке 50, перемешиваются две среды М1 и М2, которые подаются и отводятся из нее показанным на фиг.2 образом.

Поскольку смесь вытекает у передней кромки 26 турбинной лопасти, чтобы подогреть горячий газ 11, можно получить участок реакции наибольшего размера, так как смесь должна сгореть не позднее, чем при достижении расположенного ниже по направлению потока ряда лопастей.

На фиг.11 показана еще одна состоящая из трех слоевых элементов 60, 62, 64 вставка 50 в трехмерном изображении. Благодаря слоевым элементам 60, имеющим различные выемки, можно раздельно подводить в камеру 40 первую среду М1 и вторую среду М2, которые могут перемешиваться в ней и выдуваться через выпускной канал 46 в горячий газ 11. Как показано на фиг.12, вставка 50, образованная тремя прилегающими друг к другу слоевыми элементами 60, 62, 64, может быть предусмотрена в передней кромке 26 турбинной лопасти 20.

Слоевой элемент 64, который вначале должен был применяться в турбинной лопасти 20, имеет множество сверленых первых и вторых соединительных каналов 42, 44. Сверленые соединительные каналы 42, 44 должны выполняться с повышенной точностью по сравнению с изготовлением путем литья, надежно, так чтобы получить возможность дозирования по потребности вытекающих через них сред М1, М2. Прилегающий к ним слоевой элемент оснащен несколькими соответственно соосными одному первому и одному второму соединительному каналу 42, 44 прямоугольными выемками, каждая из которых частично ограничивается камерой 40. В расположенном в турбинной лопасти 20 снаружи, т.е. со стороны горячего газа, слоевом элементе 60 предусмотрены отверстия в виде выпускных каналов 46, на внутренних стенках которых, ограничивающих отверстие, могут быть предусмотрены смесительные или завихрительные элементы.

Другие области корпуса 24 лопасти также подходят для того, чтобы установить такого рода вставку 50 и выдувать смесь в другом, отличном от передней кромки 26 турбинной лопасти 20, месте. Кроме того, на фиг.12 показано, что отверстия 90, входящие наискосок в подвергающуюся действию горячего газа 11 наружную поверхность стенок 30, 32 лопасти, расположенные в один ряд, соединены с первым каналом 36. Выходящая через эти отверстия среда М1, например охлаждающий воздух, благодаря контурным, имеющим форму диффузора отверстиям 90 может образовывать плоскостную пленку, защищающую наружную поверхность лопасти или стенки 30, 32 лопасти от горячего газа 11, в частности от его температуры.

На фиг.13 показана модульная вставка 50 в стенке 30, 32 лопасти турбинной лопасти 20, состоящая из двух слоевых элементов 60, 62, находящихся на расстоянии друг от друга, слоевой элемент 62, ограничивающий смесительную камеру 40, состоит из пористого материала, а слоевой элемент 60, подверженный действию горячего газа 11, представляет собой пластинчатый элемент и снабжен отверстиями, через которые может выходить смесь, образовавшаяся в камере 40.

Разумеется, изобретение не ограничивается показанными примерами осуществления.

1. Лопасть (20) турбины со стенкой (30, 32) лопасти и с первым каналом (36) для введения первой среды (М1) и вторым каналом (38) для введения второй среды (М2), подводимой к лопасти (20) отдельно от первой среды (М1), причем лопасть (20) имеет, по меньшей мере, одну камеру (40) для перемешивания в единую смесь двух отдельно подводимых сред (М1, М2), расположенную внутри или в стенке (30, 32) лопасти и соединенную с каждым из двух каналов (36, 38) соединительным трубопроводом (42, 44), и причем для отвода смеси из камеры (40), по меньшей мере, один соединенный с камерой (40) выпускной канал (46) входит в камеру с горячим газом (18), отличающаяся тем, что камера (40) и/или выпускной канал (46), по меньшей мере, частично ограничиваются или образованы находящейся в стенке (30, 32) вставкой (50).

2. Лопасть (20) по п.1, в которой стенка (30, 32) лопасти имеет на своей наружной поверхности, обращенной к камере с горячим газом, выемку, имеющую, в частности, прямоугольный или круглый контур, в которую вставлена вставка (50) с контуром, соответствующим контуру выемки.

3. Лопасть (20) по п.1 или 2, с несколькими камерами (40), для каждой из которых предназначен, по меньшей мере, один выпускной канал (46).

4. Лопасть (20) по п.1 или 2, в которой в выпускном канале (46) предусмотрены завихрительные элементы.

5. Лопасть (20) по п.1 или 2, в которой каждая камера (40) и соответствующий соединенный с ней выпускной канал (46) образован отдельной вставкой (50).

6. Лопасть (20) по п.1 или 2, в которой группа камер (40) и соединенные с этими камерами (40) выпускные каналы (46) образованы отдельной вставкой (50).

7. Лопасть (20) по п.1 или 2, в которой каждая вставка (50) имеет несколько выпускных каналов (46).

8. Лопасть (20) по п.1 или 2, в которой вставка (50) выполнена из нескольких частей.

9. Лопасть (20) по п.8, в которой вставка (50) образована несколькими сгруппированными слоевыми элементами.

10. Лопасть (20) по п.1 или 2, в которой вставка (50), расположенная со стороны горячего газа, содержит пористый материал или пену.

11. Лопасть (20) по п.1 или 2, в которой выпускной канал (46) входит в ту область стенки (30, 32) лопасти, в которую попадают возникающие в горячем газе (11) ударные волны.

12. Лопасть (20) по п.11 с корпусом (24) лопасти, который включает расположенную со стороны всасывания стенку (30) лопасти и расположенную с напорной стороны стенку (32) лопасти, причем стенки (30, 32) лопасти располагаются вдоль хорды от передней кромки (26) до задней кромки (28) и имеют длину хорды, при этом выпускной канал (46), если смотреть в направлении потока горячего газа (11), обтекающего корпус (24) лопасти, в задней трети длины хорды входит в наружную поверхность расположенной со стороны всасывания стенки (30) лопасти.

13. Лопасть (20) по п.1 или 2, основной корпус стенки (30, 32) которой является литым.

14. Лопасть (20) по п.13, в которой вставка (50) сварена или спаяна с основным корпусом.

15. Лопасть (20) по п.3, в которой в выпускном канале (46) предусмотрены завихрительные элементы.

16. Лопасть (20) по п.3, в которой каждая камера (40) и соответствующий соединенный с ней выпускной канал (46) образован отдельной вставкой (50).

17. Лопасть (20) по п.4, в которой каждая камера (40) и соответствующий соединенный с ней выпускной канал (46) образован отдельной вставкой (50).

18. Лопасть (20) по п.3, в которой группа камер (40) и соединенные с этими камерами (40) выпускные каналы (46) образованы отдельной вставкой (50).

19. Лопасть (20) по п.4, в которой группа камер (40) и соединенные с этими камерами (40) выпускные каналы (46) образованы отдельной вставкой (50).

20. Лопасть (20) по п.3, в которой каждая вставка (50) имеет несколько выпускных каналов (46).

21. Лопасть (20) по п.4, в которой каждая вставка (50) имеет несколько выпускных каналов (46).

22. Лопасть (20) по п.3, в которой вставка (50), расположенная со стороны горячего газа, содержит пористый материал или пену.

23. Лопасть (20) по п.5, в которой вставка (50), расположенная со стороны горячего газа, содержит пористый материал или пену.

24. Лопасть (20) по п.3, в которой выпускной канал (46) входит в ту область стенки (30, 32) лопасти, в которую попадают возникающие в горячем газе (11) ударные волны.

25. Лопасть (20) по п.5, в которой выпускной канал (46) входит в ту область стенки (30, 32) лопасти, в которую попадают возникающие в горячем газе (11) ударные волны.

26. Газовая турбина с лопастью (20) по любому из пп.1-25.

www.findpatent.ru

лопасть турбины — с русского на английский

См. также в других словарях:

лопасть рабочего колеса (турбины) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN runner vane … Справочник технического переводчика
ЛОПАСТЬ — ЛОПАСТЬ, и, мн. и, ей и ей, жен. 1. Широкий плоский конец чего н. Л. заступа. Л. весла. Л. плавника. 2. Вращающаяся широкая часть какого н. устройства, машины. Л. гребного колеса. Л. колеса турбины. Л. воздушного винта. | прил. лопастный, ая, ое … Толковый словарь Ожегова
лопасть рабочего колеса — [Интент] Тематики турбины гидравлические EN runner blade … Справочник технического переводчика
Лопасть — ж. 1. Широкий плоский конец чего либо. отт. Гребная часть весла, судового колеса у колесных пароходов. 2. Часть механического устройства в виде широких пластин, крепящихся на вращающемся валу двигателя, турбины, насоса и т.п. Толковый словарь… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
лопасть — и; мн. род. тей, дат. тям; ж. 1. Широкая плоская часть какого л. инструмента, приспособления, орудия. Л. заступа. Л. весла. 2. Плоская или вогнутая пластина, обеспечивающая вращательное движение вала, на котором она расположена. Лопасти турбины.… … Энциклопедический словарь
лопасть — и; мн. род. те/й, дат. тя/м; ж. 1) Широкая плоская часть какого л. инструмента, приспособления, орудия. Ло/пасть заступа. Ло/пасть весла. 2) а) Плоская или вогнутая пластина, обеспечивающая вращательное движение вала, на котором она расположена.… … Словарь многих выражений
Лопатка (лопасть) — У этого термина существуют и другие значения, см. Лопатка (значения). Турбинная лопатка Лопатка (лопасть) деталь лопаточных ма … Википедия
Ленинский Комсомол (тип судов торгового флота) — Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии. У этого термина существуют и другие значения, см. Ленинский Комсомол. Ленинский Комсомол … Википедия
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ДВИЖИТЕЛИ — устройства для обеспечения движения кораблей, катеров и других судов. К движителям относятся гребной винт и гребное колесо. В качестве судовых энергетических установок используются, как правило, паровые машины и турбины, газовые турбины и… … Энциклопедия Кольера
ГИДРОЭНЕРГЕТИКА — использование энергии естественного движения, т.е. течения, водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. До середины 19 в. для этого применялись водяные колеса, преобразующие энергию… … Энциклопедия Кольера
СТО 17330282.27.140.018-2008: Гидротурбинные установки. Условия поставки. Нормы и требования — Терминология СТО 17330282.27.140.018 2008: Гидротурбинные установки. Условия поставки. Нормы и требования: 3.1 ввод в эксплуатацию: Событие, фиксирующее готовность изделия к использованию по назначению и документально оформленное в установленном… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

translate.academic.ru

Турбинная лопатка Википедия

Турбинная лопатка

Лопа́тка (ло́пасть) — деталь лопаточных машин, предназначенная для изменения в них параметров газа или жидкости.

Особой разницы в конструктивных особенностях и способах применения между лопастями и лопатками нет, но в употреблении этих понятий чаще лопатками называют лопасти, у которых ширина не менее четверти их длины.

Машины или механизмы, оснащённые рабочими колёсами с установленными на них лопастями или лопатками, в зависимости от типа источника энергии для их перемещения в потоке жидкости или газа, могут быть нагнетательными (компрессоры, вентиляторы, воздуходувки, насосы) или приводными (турбины, ветрогенераторы, мельницы, гидро- и пневмоприводы).

В нагнетательных машинах лопасти или лопатки перемещают поток. В приводных — поток жидкости или газа приводит в движение лопасти или лопатки.

Принцип действия[ | код]

В приводных машинах или механизмах принцип действия лопаток схож с принципом действия лопастей подвижной части ветряной мельницы.

Лопасти жёстко закреплены на роторе, представляющем собой вращающийся вал. Ротор связан с каким-либо механизмом, который совершает полезную работу при вращении. Рабочим телом в мельнице принято считать поток воздуха. Набегающий поток воздуха движется по направлению оси вращения ротора. Лопасти мельницы закреплены таким образом, что их плоскость повёрнута относительно оси крепления на некоторый угол. Этот угол в аэродинамике называется углом атаки.

Лопасть стоит на пути движения воздуха. Когда поток сталкивается с нею, он тормозится и изменяет направление движения, обтекая её, как показано на рисунке. При этом около передней поверхности лопасти возникает область с повышенным давлением воздуха, а около задней поверхности возникает область с пониженным давлением. Величина разницы давлений dP зависит от многих параметров, например скорости движения воздуха, угла атаки, формы поверхности.

Ветряная мельница

Из-за разности давлений на поверхностях на лопатку начинает действовать сила P, направленная по нормали к её плоскости. Поскольку лопатка жестко закреплена на роторе и не может совершать осевые перемещения, на неё действует сила реакции опоры N, направленная по оси ротора в сторону противоположную движению потока. Суммарной силой, при сложении этих двух сил, является сила F, направленная перпендикулярно оси ротора. Поскольку эта сила приложена к лопасти, то возникает крутящий момент М, который заставляет ротор вращаться. Связанный с ротором механизм выполняет полезную работу.

В случае ветряной мельницы перепад давления на лопатке небольшой и, для увеличения силы Р увеличивают площадь, поскольку сила Р = dP · S, где dP — средний перепад давления, S — площадь лопатки.

Способ увеличить силу Р, а значит и полезную работу всей установки, это увеличить перепад давления dP. Увеличение перепада давлений на входе в лопаточный аппарат и на выходе из него требует расположения на валу нескольких лопаток, радиально расположенных в одном круговом ряду. Такой круговой ряд или диск с веерно расположенными в нём лопатками, называют ступенью расширения или ступенью давления.

В зависимости от величины перепада давления на валу может находиться несколько ступеней давления.

Основные типы лопаток[ | код]

ru-wiki.ru

Поворотно-лопастная турбина — Википедия Переиздание // WIKI 2

Поворотно-лопастная турбина (предоставлено Voith-Siemens)

Поворотно-лопастная турбина, турбина Каплана — реактивная турбина, лопасти которой могут поворачиваться вокруг своей оси одновременно, за счёт чего регулируется её мощность. Также мощность может регулироваться с помощью лопаток направляющего аппарата. Лопасти гидротурбины могут быть расположены как перпендикулярно её оси, так и под углом. Последняя разновидность называется диагональной турбиной.

Запатентована в 1920 году австрийским инженером Виктором Капланом, благодаря чему во многих странах мира эта турбина носит имя изобретателя. Однако имя Каплана носит также турбина без возможности поворота лопастей, положение которых относительно ротора является фиксированным. Турбины последнего типа обычно называются пропеллерными или полу-Каплан[1][2].

Поток воды в поворотно-лопастной турбине движется вдоль её оси. Ось турбины может располагаться как вертикально, так и горизонтально. При вертикальном расположении оси поток перед поступлением в рабочую камеру турбины закручивается в спиральной камере, а затем спрямляется с помощью обтекателя. Это необходимо для равномерной подачи воды на лопасти турбины, а значит, уменьшения её износа.

См. также

Ссылки

Примечания

Эта страница последний раз была отредактирована 27 октября 2017 в 09:10.

wiki2.org

Механизм поворота лопастей турбины - Справочник химика 21

Надежность является очень важным показателем турбин, причем это понятие включает целый ряд оценок. Наибольшее значение имеют следующие. Работоспособность — рабочее состояние турбины, соответствующее установленным техническим требованиям по мощности, уровню к. п. д., вибрациям, шуму, протечкам и другим показателям. Неисправность — потеря работоспособности, которая может выражаться либо в невозможности работы — полный отказ (например, вышел из строя направляющий подшипник, произошла поломка механизма поворота лопастей поворотно-лопастной турбины), либо в отклонении какого-нибудь показателя против допускаемого предела (например, снизился к. п. д., повысился уровень вибрации). В последнем случае работа турбины допустима, но она не может считаться исправной. [c.173] Рабочие колеса поворотно-лопастных и диагональных турбин всегда поступают на гидроэлектростанцию отдельными деталями (лопасти, части втулки, поршень сервомотора, рычаги, серьги, обтекатель и другие). Поэтому предварительно на сборочной площадке производится сборка рабочего колеса. При этом всегда проверяют плавность и легкость движения механизма поворота лопастей путем подачи масла под небольшим давлением 0,2—0,3 МПа (2—3 кгс/см ). [c.170]

На рис. 29 показан разрез по рабочему колесу поворотнолопастной турбины с механизмом, при помощи которого осуществляется поворот рабочих лопастей. Механизм поворота расположен во втулке и управляется автоматически регулятором скорости вращения. Силовая часть системы поворота лопастей рабочего колеса включает в себя сервомотор с цилиндром 6 и поршнем 7. Поршень 7 сервомотора насаживается на шток 5, который связывается с крестовиной 3 рабочего колеса. Крестовина в свою очередь посредством проушины 18 и серег 17 шарнирно связывается с пальцами 19 упорных колец 16. Цапфа лопасти 14, упорное кольцо 16 и лопасть 15 жестко связаны друг с другом при помощи болтов 13 и цилиндрических шпонок. I При подаче масла под -- [c.44]

Придумано несколько конкретных моделей, которые объясняют, как электроэнергия преобразуется в механическое вращение жгутика. Показано, что МП, при котором работает мотор, порядка 200 мВ, что мощность мотора примерно 10 Вт, что через жгутик входит внутрь бактерии примерно 1000 протонов в секунду. Изменение направления вращения жгутика пытаются объяснить поворотом угла лопастей турбины . Однако подлинный механизм работы этого мотора пока не выяснен. [c.273]

Для регулирования подачи осевых насосов применяется поворот лопастей рабочего колеса. Механизм поворота лопастей насоса по схеме и по конструкции аналогичен механизму рабочего колеса поворотнолопастной турбины (см. рис. 29). Осевые насосы могут быть выполнены как с вертикальным, так и с гориаонтальным расположением вала. Они обычно работают с подпором, т. е. с отрицательной высотой всасывания. [c.356]

Принципиальной особенностью двухперовой турбины является то, что на каждом фланце лопасти рабочего колеса располагается не одно перо лопасти, как в обычной однорядной турбине, а два пера (рис. 34). Поэтому при одном и том же числе лопастей двухперовая турбина требует двукратного уменьшения числа деталей механизма их поворота, а это в свою очередь приводит к уменьшению диаметра втулки при данном диаметре рабочего колеса 01. [c.54]

chem21.info