ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

лопатка газовой турбины (РФ № 2178086)

Классы МПК:F01D5/14 форма и конструкция
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева
Приоритеты:
подача заявки:
2000-02-14
публикация патента:

Лопатка газовой турбины имеет профильную часть, состоящую из контуров спинки, корыта и кромок. Контуры спинки и корыта образованы синусоидальными спиралями, каждая точка которых определена выражением: x = x0+лопатка газовой турбины, патент № 2178086лопатка газовой турбины, патент № 2178086cosлопатка газовой турбины, патент № 2178086; y = y0+лопатка газовой турбины, патент № 2178086лопатка газовой турбины, патент № 2178086sinлопатка газовой турбины, патент № 2178086, где лопатка газовой турбины, патент № 2178086 лопатка газовой турбины, патент № 2178086

0, у0) - координаты полюса спирали; А - полюсное расстояние ; лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - угол между полярной осью и осью ОХ; лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - угол между перпендикуляром, восстановленным в произвольной точке лемнискаты, и осью ОХ; лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - радиус-вектор точки; лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - угол между радиусом-вектором и осью ОХ; m - параметр, определяющий вид кривой. Изобретение позволяет снизить потери энергии в лопаточных венцах, сократить время профилирования лопаток и расширить область надежного построения профилей лопаток. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2178086

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях лопаток рабочих колес и сопловых аппаратов осевых газовых турбин различного назначения.

Известны конструкции рабочих и сопловых лопаток, профильные поверхности которых образованы сочетанием дуг окружностей и гиперболических спиралей (Аронов Б. М. Авторские свидетельства "Лопатка реактивной газовой турбины" 266475 от 5.01.70 и 332074 от 3.09.71), по методу доминирующей кривизны (Мамаев Б. И. , Рябов Е. К. Построение решетки турбинных профилей методом доминирующей кривизны//Теплоэнергетика. 1979. 2. С. 52-55), сочетанием дуг окружностей и отрезков прямых (патент: Россия 2053370, кл. F 01 D 5/14).

Контуры профилей, образованные разными кривыми, по-разному влияют на потери энергии и, следовательно, на экономичность турбины, а также на ее прочность и технологичность. Даже при наличии средств автоматизированного проектирования образование поверхностей пера разными кривыми отражается и на времени разработки конструкции лопаток и, следовательно, на фактической стоимости каждого комплекта турбины. Кроме того, каждый метод имеет свои границы области допустимых сочетаний параметров решеток, что ограничивает область реализуемых конструкций лопаток и параметров турбин.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемой конструкции являются лопатки, профильные части которых образованы лемнискатами Бернулли (Основы проектирования турбин авиадвигателей. А. В. Деревянко, В. А. Журавлев, В. В. Зикеев и др. Под ред. С. З. Копелева. - М. : Машиностроение, 1988. 328с. ) При определенных сочетаниях конструктивных параметров построение контуров строится быстро, и сформированное перо удовлетворяет требованиям газовой динамики и прочности.

Турбинные лопатки, профильные части которых образованы лемнискатами Бернулли, обладают тремя недостатками:

1) диапазон параметров, в пределах которого можно с помощью лемнискат Бернулли построить контуры профилей, удовлетворяющих требованиям газовой динамики и прочности, не охватывает всех практически важных значений, особенно характерных для больших градиентов кривизн контуров спинки и корыта, что важно при проектировании высокотемпературных высоконагруженных турбин;

2) очень сложно построить профили сечений в единой связке профилей пера лопатки (следствие первого недостатка);

3) контуры профилей во многих случаях строятся лишь при отказе от оптимальных значений параметров, при которых достигаются минимальные потери энергии, т. е. имеет место недобор КПД ступени турбины (следствие предыдущих пунктов).

В основу изобретения поставлены задачи: расширить область надежного построения профилей лопаток турбин; сократить время профилирования лопаток; снизить потери энергии в лопаточных венцах и, следовательно, повысить КПД турбин.

Решение поставленных задач достигается тем, что контуры спинки и корыта образованы синусоидальными спиралями, каждая точка которых определена выражением:

x = x0+лопатка газовой турбины, патент № 2178086лопатка газовой турбины, патент № 2178086cosлопатка газовой турбины, патент № 2178086;

y = y0+лопатка газовой турбины, патент № 2178086лопатка газовой турбины, патент № 2178086sinлопатка газовой турбины, патент № 2178086;

лопатка газовой турбины, патент № 2178086

(x0, y0) - координаты полюса спирали;

А - полюсное расстояние;

лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - угол между полярной осью и осью ОХ;

лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - угол между перпендикуляром, восстановленным в произвольной точке лемнискаты, и осью ОХ;

лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - радиус-вектор точки;

лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - угол между радиусом-вектором и осью ОХ;

m - параметр, определяющий вид кривой.

На фиг. 1 изображена синусоидальная спираль. На фиг. 2 - контур профиля турбинной лопатки по предлагаемому изобретению: контур спинки образован тремя спиралями, корыта - одной спиралью. Входная и выходная кромки образованы дугами окружностей. На этой фигуре показана схема разбиения контура профиля с обозначением кривых, образующих участки профиля, и характерных точек. Здесь Кр1, Кр2, Кр3 - кривые, описывающие спинку; Кр4 - спираль, описывающая корыто. В некоторых случаях (в периферийных сечениях) возможно применение в районе выходной кромки участков прямых как на спинке Пр1, так и на корыте Пр2 соответственно.

На фиг. 3,4 приведены результаты профилирования решеток турбин на такие геометрические параметры, при которых с помощью лемнискат Бернулли профили нельзя построить. На фиг. 3 решетка построена на следующие исходные данные: угол входа потока лопатка газовой турбины, патент № 21780861== 130лопатка газовой турбины, патент № 2178086; угол выхода потока лопатка газовой турбины, патент № 21780862= 26,5лопатка газовой турбины, патент № 2178086; приведенная адиабатическая скорость на выходе лопатка газовой турбины, патент № 21780862S= 0,0992. Она имеет геометрические параметры:

лопатка газовой турбины, патент № 21780861k= 115лопатка газовой турбины, патент № 2178086;лопатка газовой турбины, патент № 21780862k= 22,9лопатка газовой турбины, патент № 2178086;лопатка газовой турбины, патент № 21780861= 9лопатка газовой турбины, патент № 2178086,лопатка газовой турбины, патент № 21780862= 1,8лопатка газовой турбины, патент № 2178086; r1= 0,28 мм; r2= 0,2 мм; лопатка газовой турбины, патент № 2178086= 17o; лопатка газовой турбины, патент № 2178086= 35o; b= 44 мм; S= 25,47 мм; t= 40,02 мм; лопатка газовой турбины, патент № 2178086эф= 26,06лопатка газовой турбины, патент № 2178086.

На фиг. 4 решетка построена на следующие исходные данные: угол входа потока лопатка газовой турбины, патент № 21780861= 78лопатка газовой турбины, патент № 2178086; угол выхода потока лопатка газовой турбины, патент № 21780862= 24,5лопатка газовой турбины, патент № 2178086; приведенная адиабатическая скорость на выходе лопатка газовой турбины, патент № 21780862S= 0,75. Она имеет геометрические характеристики: лопатка газовой турбины, патент № 21780861k= 78,8лопатка газовой турбины, патент № 2178086;лопатка газовой турбины, патент № 21780862k= 19,9лопатка газовой турбины, патент № 2178086,лопатка газовой турбины, патент № 21780861= 37,5лопатка газовой турбины, патент № 2178086,лопатка газовой турбины, патент № 21780862= 6лопатка газовой турбины, патент № 2178086; r1= 1,6 мм; r2= 0,9 мм; лопатка газовой турбины, патент № 2178086= 28,2o; лопатка газовой турбины, патент № 2178086= 43,25o; b= 45,51 мм; S= 32,0 мм; t= 43,25 мм; лопатка газовой турбины, патент № 2178086эф= 23,49лопатка газовой турбины, патент № 2178086.

Данное изобретение позволит проектировать лопатки, геометрические параметры профильной части которых принадлежат более широкой области сочетаний параметров, вследствие чего становятся шире границы возможных решений при газодинамическом проектировании турбин, а следовательно, и газотурбинного двигателя в целом.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Турбинная лопатка с профильной частью, состоящей из контуров спинки, корыта и кромок, отличающаяся тем, что контуры спинки и корыта образованы синусоидальными спиралями, каждая точка которых определена выражением

x = x0+лопатка газовой турбины, патент № 2178086лопатка газовой турбины, патент № 2178086cosлопатка газовой турбины, патент № 2178086;

y = y0+лопатка газовой турбины, патент № 2178086лопатка газовой турбины, патент № 2178086sinлопатка газовой турбины, патент № 2178086,

где

лопатка газовой турбины, патент № 2178086

лопатка газовой турбины, патент № 2178086

0, у0) - координаты полюса спирали;

А - полюсное расстояние;

лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - угол между полярной осью и осью ОХ;

лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - угол между перпендикуляром, восстановленным в произвольной точке лемнискаты, и осью ОХ;

лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - радиус-вектор точки;

лопатка газовой турбины, патент № 2178086 - угол между радиус-вектором и осью ОХ;

m - параметр, определяющий вид кривой.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс F01D5/14 форма и конструкция

Патенты РФ в классе F01D5/14:
лопатка осевого компрессора -  патент 2529272 (27.09.2014)
каплеуловитель для центробежного компрессора -  патент 2522015 (10.07.2014)
лопатка турбины с улучшенной аэродинамической характеристикой и колесо турбины, содержащее такую лопатку -  патент 2520273 (20.06.2014)
турбинная лопатка и турбинное колесо, содержащее турбинные лопатки -  патент 2518767 (10.06.2014)
узел диффузор-направляющий аппарат для турбомашины -  патент 2518746 (10.06.2014)
рабочая лопатка паровой турбины для секции низкого давления паровой турбины -  патент 2515582 (10.05.2014)
турбинный узел турбонасосного агрегата -  патент 2511964 (10.04.2014)
турбонасосный агрегат и способ перекачивания холодной, горячей и промышленной воды -  патент 2511963 (10.04.2014)
металлокерамическая лопатка газовой турбины -  патент 2510463 (27.03.2014)
монокристаллическая турбинная лопатка, модуль турбомашины и турбомашина -  патент 2498082 (10.11.2013)




Наверх