[go: up one dir, main page]

SE470600B - Axial flow turbine for gas turbine engine - Google Patents

Axial flow turbine for gas turbine engine

Info

Publication number
SE470600B
SE470600B SE9000113A SE9000113A SE470600B SE 470600 B SE470600 B SE 470600B SE 9000113 A SE9000113 A SE 9000113A SE 9000113 A SE9000113 A SE 9000113A SE 470600 B SE470600 B SE 470600B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
blade
turbine
air
section
passage
Prior art date
Application number
SE9000113A
Other languages
Swedish (sv)
Inventor
Frank W Huber
Douglas J Dietrich
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/226,094 external-priority patent/US4921166A/en
Priority to US07/236,094 priority Critical patent/US5667359A/en
Priority to GB9400380A priority patent/GB2315818B/en
Priority to GB9000456A priority patent/GB2319567B/en
Priority claimed from GB9400380A external-priority patent/GB2315818B/en
Priority to SE9000113D priority patent/SE9000113L/en
Priority to SE9000113A priority patent/SE470600B/en
Priority to CA002007633A priority patent/CA2007633C/en
Priority to AU48813/90A priority patent/AU684038B1/en
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Priority to IT04756490A priority patent/IT1283979B1/en
Priority to DE4003802A priority patent/DE4003802C2/en
Priority claimed from DE4003802A external-priority patent/DE4003802C2/en
Priority to NL9000541A priority patent/NL194700C/en
Priority to JP02800007A priority patent/JP3040158B2/en
Publication of SE470600B publication Critical patent/SE470600B/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/10Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using sealing fluid, e.g. steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/20Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/202Heat transfer, e.g. cooling by film cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The axial flow turbine includes a number of internally air cooled turbine blades each having a tip section mounted adjacent the shroud and defining with it a gap that is susceptible of leaking engine working medium. Each internally cooled blade has an airfoil surface exposed to the engine working medium defining a pressure surface and a suction surface. A device minimises the leakage by providing a buffer zone in the gap. The device includes an orifice located in the tip section adjacent the pressure surface. The orifice is skewed relative to the rotation axis of the blade for leading air from internally of the blade into the gap toward the pressure side of the blades. The stream of air discharging from the orifice defines a buffer zone.

Description

15 20 25 30 35 470 600 _ n. p, _____._~.,,% 2 och övergående förhållanden än vad piloten i ett trafikflyg- plan skulle göra. Dessa förhållanden påverkar uppenbarligen motorns konstruktion och detta gäller i speciellt hög grad för turbinrotorns utrymmesförhållanden visavi den yttre luftinneslutningen. Dessa pilotens krav förorsakar upp- É 5 värmning och kylning av turbinsektionens struktur, så att krympningen och expansionen eller utvidgningen och den takt vari densama sker påverkar turbinens problem med skadligt läckage. Varje tekniskt bidrag som tjänar till att reducera gapet eller mellanrumet och samtidigt tillåter turbinen att @ 10 arbeta utan överdriven friktion mot de yttre luftinneslut- I ningarna anses följaktligen vara mycket viktigt och betydel- l sefullt eftersom läckaget inverkar på motorns totala prestan- Ü da. f“l5 En axialturbin enligt föreliggande uppfinning uppvisar de i patentkravets 1 resp. 3 kännetecknande del angivna särdragen. 15 20 25 30 35 470 600 _ n. P, _____._ ~. ,,% 2 and transient conditions than what the pilot in a commercial aircraft would do. These conditions obviously affect the design of the engine and this applies in particular to the space conditions of the turbine rotor vis-à-vis the external air enclosure. These pilot requirements cause heating and cooling of the structure of the turbine section, so that the shrinkage and expansion or expansion and the rate at which these occur affect the turbine's problem of harmful leakage. Any technical contribution which serves to reduce the gap or gap and at the same time allows the turbine to operate without excessive friction against the external air enclosures is consequently considered to be very important and significant because the leakage affects the overall performance of the engine. An axial turbine according to the present invention has the features shown in claims 1 and 2, respectively. 3 characteristic part specified features.

Vi har funnit att vi kan reducera det skadliga läckaget genom 3 2c att diskret låta en del av kylluften inuti turbinbladen E utströma från bladspetsen i en speciell riktning.We have found that we can reduce the harmful leakage by discreetly allowing some of the cooling air inside the turbine blades E to flow out of the blade tip in a special direction.

Samanfattning av uppfinningen Ett ändamål med denna uppfinning är att åstadkoma en för- bättrad rotor av den typ som omfattar invändigt kylda turbin- blad och är avsedd för gasturbinmotorer för flygplan. Detta uppnås med en axialturbin enligt patentkraven.SUMMARY OF THE INVENTION An object of this invention is to provide an improved rotor of the type which comprises internally cooled turbine blades and is intended for gas turbine engines for aircraft. This is achieved with an axial turbine according to the claims.

Ett särdrag för denna uppfinning är att rikta luften som utströmmar från ett turbinblads profilerade bäryta in i gasströmen intill bladspetsen på ett sätt som reducerar aerodynamiska förluster genom minskning av det effektiva spetsspelet (spetsfrigången), och som gör bladet mindre känsligt för ökat spetsspel. Ännu ett ändamål är att rikta kylluften, som utströmar från spetsen av turbinbladets profilerade bäryta i en gasturbin- .l E .\ š 10 15 20 25 30 35 479 600 3 motor, i riktning mot den profilerade bärytans trycksida och i en föredragen vinkel av l5° och en maximalt godtagbar vinkel av 45° i förhållande till en radiell linje genom rotationsaxeln eller ytan av bladspetsen, och den utströmman- de luften bör ha ett relativt högt tryck.A feature of this invention is to direct the air flowing from a profiled bearing surface of a turbine blade into the gas stream adjacent the blade tip in a manner that reduces aerodynamic losses by reducing the effective tip clearance (tip clearance), and which makes the blade less sensitive to increased tip clearance. Yet another object is to direct the cooling air flowing out from the tip of the profiled support surface of the turbine blade into a gas turbine motor, in the direction of the pressure side of the profiled support surface and at a preferred angle of 15 ° and a maximum acceptable angle of 45 ° with respect to a radial line through the axis of rotation or the surface of the blade tip, and the outflowing air should have a relatively high pressure.

Ovannämnda och ytterligare särdrag och fördelar med före- liggande uppfinning komer att bli mera uppenbara genom följande beskrivning och de bifogade ritningarna.The above and further features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description and the accompanying drawings.

Kort beskrivning av ritningarna Pig. 1 är en snittvy genom ett turbinblad tagen längs en kordledsaxel, och belysande denna uppfinning; fig. 2 är en snittvy tagen längs linjerna 2-2 i fig. 1; fig. 3 är ett strömningskretsschema som visar strömnings- mönstren inuti turbinbladet; fig. 4 är en partiell snittvy för spetsen av ett turbinblad, och visar en föredragen utföringsform av denna uppfinning; fig. 5 är en ovanifrån sedd planvy av spetsen av den profile- rade bärytasektionen, och visar en annan utföringsform av denna uppfinning; och fig. 6 är ett snitt taget vid linjerna 6-6 i fig. 5.Brief description of the drawings Pig. 1 is a sectional view through a turbine blade taken along a cord axis, illustrating this invention; Fig. 2 is a sectional view taken along lines 2-2 of Fig. 1; Fig. 3 is a flow circuit diagram showing the flow patterns within the turbine blade; Fig. 4 is a partial sectional view of the tip of a turbine blade, showing a preferred embodiment of this invention; Fig. 5 is a plan view of the tip of the profiled bearing surface section, showing another embodiment of this invention; and Fig. 6 is a sectional view taken along lines 6-6 of Fig. 5.

Bästa utföringsform av uppfinningen Denna uppfinning är speciellt verksam för turbinblad till en gasturbinmotor där invändig kylning av bladen är önskvärd.Best Mode for Carrying Out the Invention This invention is particularly effective for turbine blades for a gas turbine engine where internal cooling of the blades is desirable.

Konstruktionen av invändigt kylda turbinblad är väl beskriven i litteraturen och av praktiska skäl och för enkelhets skull så komer endast den del av bladet att beskrivas nedan som är nödvändig för förståelse av uppfinningen. För detaljer av gasturbinmotorer och turbinblad hänvisas till de F100- och JTSD-motorer som tillverkas av Pratt & Whitney Aircraft.The construction of internally cooled turbine blades is well described in the literature and for practical reasons and for simplicity only the part of the blade will be described below which is necessary for understanding the invention. For details on gas turbine engines and turbine blades, please refer to the F100 and JTSD engines manufactured by Pratt & Whitney Aircraft.

Som framgår av fig. 1, som är en tvärsnittsvy tagen längs kordaaxeln, och fig. 2, så omfattar bladet, som allmänt betecknas 10, en yttervägg eller mantel 12 som bildar en tryckyta 14, en sugyta 16, en framkant 18 och en bakkant 20. 10 15 20 25 30 35 470 600 4 Bladet 12 är gjutet som en dubbelväggkonstruktion där den inre väggen 22 har på det hela taget sama utsträckning som och är parallell med den yttre manteln 12, men är åtskild från densama för att avgränsa en radiellt utsträckt passage 26. Eftersom denna passage 26 tillför kylluft till filmkyl- hålen 28, så omtalas passagen 26 såsom tillförselkanalen eller matarkanalen. Fastän tillförselkanalen 26 visas såsom ett flertal tillförselkanaler, komer antalet sådana passager att vara förutbestämt vid den aktuella tillämpningen. Detta är en dynamisk snarare än en statisk passage eftersom kylluft konstant strömmar emedan kylluft kontinuerligt tillförs och en del av luften kontinuerligt får utströma vid spetsen genom öppningen 50. Detta syns bäst i fig. 2 som schematiskt visar att kylluft inkomer vid botten av tillförselkanalen 26 och sedan strömar radiellt i riktning mot bladspetsen 30.As shown in Fig. 1, which is a cross-sectional view taken along the chord axis, and Fig. 2, the blade, generally designated 10, comprises an outer wall or jacket 12 forming a pressure surface 14, a suction surface 16, a leading edge 18 and a trailing edge. The blade 12 is molded as a double wall structure where the inner wall 22 has substantially the same extent as and is parallel to the outer shell 12, but is spaced from them to define a radially extended passage 26. Since this passage 26 supplies cooling air to the film cooling holes 28, the passage 26 is referred to as the supply duct or feed duct. Although the supply channel 26 is shown as a plurality of supply channels, the number of such passages will be predetermined in the particular application. This is a dynamic rather than a static passage because cooling air flows constantly because cooling air is continuously supplied and some of the air is allowed to flow continuously at the tip through the opening 50. This is best seen in Fig. 2 which schematically shows that cooling air enters at the bottom of the supply duct 26 and then flows radially in the direction of the blade tip 30.

Kylluft strömar också kontinuerligt till den centrala hålig- heten, som är en radiellt utsträckt passage 32. Denna är också en dynamisk passage eftersom den kontinuerligt tillförs kylluft och en del av kylluften vid spetsen utströmar via öppningen 52. Såsom kommer att bli uppenbart genom den be- skrivning som följer, gäller att eftersom denna hålighet tillför kylluft till tillförselkanalen 26 för att fylla på förrådet av kylluft när den utblåses genom filmkylhålen 28, så omtalas håligheten nedan såsom tillförselkamaren 32.Cooling air also flows continuously to the central cavity, which is a radially extended passage 32. This is also a dynamic passage because it is continuously supplied with cooling air and part of the cooling air at the tip flows out via the opening 52. As will be apparent through the as follows, since this cavity supplies cooling air to the supply duct 26 to fill the supply of cooling air when it is blown out through the film cooling holes 28, the cavity is referred to below as the supply chamber 32.

Avsikten är att tillförselkanalen 26 och tillförselkamaren 32 skall erhålla kompressorluft på det sätt som är typiskt vid dessa konstruktioner.The intention is that the supply duct 26 and the supply chamber 32 should receive compressor air in the manner typical of these constructions.

Av det ovanstående är det uppenbart att kylluften förbrukas när kylluften i tillförselkanalen 26 strömmar vidare radiellt från bladroten i riktning mot bladspetsen och matar de radi- ellt åtskilda filmhålen 28. Eftersom tillförselkanalen 26 alltid står i förbindelse med tillförselkammaren 32 genom de radiellt åtskilda hålen 36, så påfylles emellertid förrådet av kylluft kontinuerligt. Det är uppenbart att kylluften i tillförselkanalen 26 och tillförselkamrarna 32 sätts under tryck när den strömmar vidare i riktning mot bladspetsen, på 10 15 20 25 30 35 470 600 5 grund av bladets rotation. På grund av detta inneboende särdrag är filmkylhålen i närheten av bladspetsen i ett läge att erhålla kylluft vid en acceptabel trycknivå.From the above, it is apparent that the cooling air is consumed when the cooling air in the supply channel 26 flows further radially from the blade root toward the blade tip and feeds the radially spaced film holes 28. however, the supply of cooling air is continuously replenished. It is obvious that the cooling air in the supply duct 26 and the supply chambers 32 is pressurized as it flows further in the direction of the blade tip, due to the rotation of the blade. Due to this inherent feature, the film cooling holes in the vicinity of the blade tip are in a position to obtain cooling air at an acceptable pressure level.

Vid förutvarande konstruktioner har gällt att det specifice- rade trycket hos kylluften vid bladspetsen förutsades på basis av inloppstrycket vid bladroten. De specificerade högre trycken erfordrade alltså högre inloppstryck. Detta ställde konstruktören inför ett problem när det gällde att försöka att undvika läckage då kylluften leddes från källan genom en icke-roterande sektion till de roterande bladpassagerna.In previous constructions, it has been the case that the specified pressure of the cooling air at the blade tip was predicted on the basis of the inlet pressure at the blade root. The specified higher pressures thus required higher inlet pressures. This posed a problem to the designer in trying to avoid leakage as the cooling air was led from the source through a non-rotating section to the rotating blade passages.

Tillförselkammaren 32 är en på det hela taget tom hålighet som sträcker sig från bladroten till bladspetsen och begrän- sas av den inre väggen 22. Liv eller mellanväggar, såsom liven 40 och 42, kan ingå i konstruktionen för att ge bladet strukturell hållfasthet. Användningen av liv eller mellan- väggar komer naturligtvis att förutsägas på basis av den speciella aktuella konstruktionen av bladet och dess tillämp- ning.The supply chamber 32 is a generally empty cavity extending from the leaf root to the tip of the leaf and defined by the inner wall 22. Life or partitions, such as the lives 40 and 42, may be included in the structure to provide the blade with structural strength. The use of life or partitions will of course be predicted on the basis of the special current design of the blade and its application.

Eftersom hålen 36 tjänar till att rikta kylluft mot insidan 44 av den yttre manteln, så omtalas de nedan såsom påfyll- ningskylhål 36. Påfyllningskylhålen betjänar alltså, bl a, organ för påfyllning av tillförselkanalen 26 och organ för ökning av kylverkan genom åstadkomande av turbulens hos strömningen som inkomer i filmkylhålen. Det har visat sig _ att påfyllning av tillförselkanalerna via påfyllningshålen 36 har uppvisat en betydande förbättring av kylverkan jämfört med ett blad som provats utan sådana påfyllningskylhål.Since the holes 36 serve to direct cooling air towards the inside 44 of the outer jacket, they are referred to below as filling cooling holes 36. The filling cooling holes thus serve, inter alia, means for filling the supply duct 26 and means for increasing cooling action by causing turbulence in the flow that enters the film cooling holes. It has been found that filling the supply channels via the filling holes 36 has shown a significant improvement in the cooling effect compared to a blade tested without such filling cooling holes.

Storleken på dessa hål kan väljas för åstadkomma det önskade tryckfallet för att uppnå det önskade tryckförhållandet över filmkylhålen.The size of these holes can be selected to provide the desired pressure drop to achieve the desired pressure ratio across the film cooling holes.

Kylningen kan ökas ytterligare genom att hinderlister eller stopplister 46 inrättas i tillförselkanalen 26. Dessa hinder- lister fyller en ytterligare funktion, vid sidan av kylaspek- ten, genom att de alstrar ett tryckfall. Detta kan vara önskvärt där kylluften närmar sig bladspetsen på grund av 10 15 20 25 30 35 470 600 6 centrifugeringen av luften i tillförselkanalen 26, och då tillförselkammaren 32 får ett alltför högt tryck och det därför är nödvändigt att minska detta tryck för att uppnå det tryckförhållande som är nödvändigt för att optimera bildandet av den luftfilm som utströmar från filmkylhålen 28.The cooling can be further increased by arranging obstacle strips or stop strips 46 in the supply channel 26. These obstacle strips fulfill an additional function, in addition to the cooling aspect, by generating a pressure drop. This may be desirable where the cooling air approaches the blade tip due to the centrifugation of the air in the supply duct 26, and when the supply chamber 32 gets too high a pressure and it is therefore necessary to reduce this pressure to achieve it. pressure ratio necessary to optimize the formation of the air film flowing out of the film cooling holes 28.

Av det ovanstående är det uppenbart att tillförselkanalen 26 och tillförselkammaren 32 är raka genomgående radiella passa- ger och eliminerar de vanligen använda slingrande passagerna.From the above, it is apparent that the supply channel 26 and the supply chamber 32 are straight through radial passages and eliminate the commonly used tortuous passages.

Detta konstruktiva särdrag tillåter konstruktören av bladet att minska storleken på bladspetsen eftersom densama inte längre behöver inryma de avböjande passagerna hos konstruk- tionen med slingrande passager, och nu istället tillåter konstruktören att tillämpa aerodynamiska spetstätnings- metoder. Detta tillåter aerodynamikkonstruktören att välja bladspetsens kordlängd vid det minimum som erfordras med hänsyn till aerodynamiska prestandaöverväganden utan överdri- ven hänsyn till storleksbehoven med avseende på invändig kylning. Detta särdrag medför givetvis flera fördelar som är. önskvärda vid turbinkonstruktion. Genom att dra nytta av detta särdrag, kan bladet göras lättare, det utövar en betyd- 5 ligt reducerad dragning, och turbinskivan som uppbär bladet kan göras lättare. Alla dessa särdrag och egenskaper inverkar gynnsamt på turbinens vikt, prestanda och livslängd.This design feature allows the designer of the blade to reduce the size of the blade tip as it no longer needs to accommodate the deflecting passages of the construction with tortuous passages, and now instead allows the designer to apply aerodynamic tip sealing methods. This allows the aerodynamics designer to select the cord length of the blade tip at the minimum required with respect to aerodynamic performance considerations without excessive consideration of size requirements with respect to internal cooling. This feature of course brings several benefits that are. desirable in turbine construction. By taking advantage of this feature, the blade can be made lighter, it exerts a significantly reduced pull, and the turbine disk supporting the blade can be made lighter. All these features and characteristics have a positive effect on the turbine's weight, performance and service life.

I drift och med hänvisning till strömningsschemat i fig. 3 gäller att kylluft inkommer i bladet vid rotsektionen vid den nedre änden av bladet och strömmar vidare genom den profile- rade bärytasektionen till bladspetsen såsom visas medelst de streckade pilarna A och heldragna pilarna B. Hål i bladspet- sen tillåter en del av luften att utströma i detta område, en del av kylluften strömar till duschhuvudet vid framkanten och en del av kylluften leds till bakkanten såsom anges medelst de horisontella pilarna C resp. D.In operation and with reference to the flow chart in Fig. 3, cooling air enters the blade at the root section at the lower end of the blade and flows further through the profiled bearing surface section to the blade tip as shown by the dashed arrows A and solid arrows B. Holes in the blade tip allows part of the air to flow out in this area, part of the cooling air flows to the shower head at the front edge and part of the cooling air is led to the rear edge as indicated by the horizontal arrows C resp. D.

När luften fortsätter att ströma radiellt utåt i riktning mot bladspetsen så kommer luften i tillförselkamaren (pil B) kontinuerligt att fylla på luften i tillförselkanalen (pil A). Tillförselkanalen matas alltså hela tiden med kylluft. På 10 15 20 25 30 35 470 600 7 grund av den pumpverkan som hänger saman med bladens rota- tion, alstras automatiskt trycket vid bladspetsen, där det behövs mest. Detta säkerställer att det rätta tryck- förhållandet över filmhålen bibehålls utmed mantelns hela yta.As the air continues to flow radially outwards towards the tip of the blade, the air in the supply chamber (arrow B) will continuously fill the air in the supply duct (arrow A). The supply duct is thus constantly supplied with cooling air. On 10 15 20 25 30 35 470 600 7 due to the pumping action associated with the rotation of the blades, the pressure is automatically generated at the blade tip, where it is needed most. This ensures that the correct pressure ratio over the film holes is maintained along the entire surface of the jacket.

Eftersom innerväggen ersätter liven som bildade de slingrande passagerna, tjänar innerväggen såsom en värmeöverföringsyta som åstadkomer sama värmekonvektionsegenskap som tillskri- ves den slingrande konstruktionen.Since the inner wall replaces the webs that formed the winding passages, the inner wall serves as a heat transfer surface which provides the same heat convection property as is attributed to the winding structure.

I enlighet med denna uppfinning, och som bäst syns i fig. 2, är öppningarna 50 och 52 riktade så att den strömning som sker ut från tillförselkanalerna 26 och tillförselkammaren 32 är riktad mot bladets trycksida i en vinkel i huvudsak lika med 40°-45°. Vinkeln mäts från bladspetsens plana yta och komer att variera vid olika ställen på den profilerade bärytan. Företrädesvis så kommer vinkeln att ha ett mini- mivärde av låt oss säga 15°, men den bör inte överstiga 45°.In accordance with this invention, and as best seen in Fig. 2, the openings 50 and 52 are directed so that the flow exiting from the supply channels 26 and the supply chamber 32 is directed towards the pressure side of the blade at an angle substantially equal to 40 ° -45. °. The angle is measured from the flat surface of the blade tip and will vary at different places on the profiled bearing surface. Preferably the angle will have a minimum value of let's say 15 °, but it should not exceed 45 °.

Detta tjänar till att alstra en buffertzon vid bladspetsen i gapet eller mellanrummet 54 mellan spetsen och det schema- tiskt visade höljet 56 som omger bladet. Eftersom utström- ningen genom öppningarna 50 och 52 har nytta av bladets pump- verkan, är den hastighet vid vilken strömningen utströmar markant hög för att effektuera en minskning av de aerodyna-' miska förlusterna som annars uppkomer i detta gap och bidrar effektivt till att göra bladet mindre känsligt för spetsspel, d v s frigången vid bladspetsen.This serves to generate a buffer zone at the blade tip in the gap or gap 54 between the tip and the schematically shown housing 56 surrounding the blade. Since the outflow through the openings 50 and 52 benefits from the pumping action of the blade, the rate at which the outflow flows is markedly high to effect a reduction in the aerodynamic losses which otherwise occur in this gap and effectively contributes to the blade is less sensitive to tip play, ie the clearance at the blade tip.

Fig. 4 visar en föredragen utföringsform av ett turbinblad där den radiella passagen 70 tvärar över den profilerade bärytan från sugsidan 72, så att luften utströmar vid blad- spetsen nära intill trycksidan 74. Utströmningsöppningen 76 är så orienterad i förhållande till den plana ytan 78 vid bladspetsen, att öppningen bildar en vinkel av 20°.Fig. 4 shows a preferred embodiment of a turbine blade where the radial passage 70 crosses the profiled bearing surface from the suction side 72, so that the air flows out at the blade tip close to the pressure side 74. The outflow opening 76 is so oriented relative to the flat surface 78 at the tip of the leaf, that the opening forms an angle of 20 °.

Fig. 5 och 6 exemplifierar en annan utföringsform av denna uppfinning där bladspetsen är försedd med spår för att av- gränsa en kylficka 60 angränsande till bladets trycksida 62. 10 470 600 8 Utströmningshålen 64 är i detta fall vinklade för att åstad- komma en buffertzon nära intill bladspetsen och därigenom ge en aerodynamisk tätning för att minska det läckage av motorns arbetsmedium som sker i detta gap.Figs. 5 and 6 exemplify another embodiment of this invention in which the blade tip is provided with grooves for defining a cooling pocket 60 adjacent the pressure side 62 of the blade. In this case, the outflow holes 64 are angled to provide a buffer zone. close to the tip of the blade, thereby providing an aerodynamic seal to reduce the leakage of engine working medium that occurs in this gap.

Fastän denna uppfinning har visats och beskrivits med hänvis- ning till detaljerade utföringsformer därav, är det lätt för fackmannen inom området att inse att olika förändringar i form och detalj kan göras utan att man därför frångår upp- finningens ide och går utanför dess skyddsomfång. -»-»_-nY-fl".-f¶}~:z'7.¿ ' f . 10 F* UI 'l20Although this invention has been shown and described with reference to detailed embodiments thereof, it will be readily apparent to those skilled in the art that various changes in form and detail may be made without departing from the spirit of the invention and going beyond its scope. - »-» _- nY- fl ".- f¶} ~: z'7.¿ 'f. 10 F * UI' l20

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 470 600 Patentkrav10 15 20 25 30 35 470 600 Patent claims 1. Axialturbin för en gasturbinmotor, omfattande ett ring- formigt hölje (S6) som omger turbinen (10), som omfattar ett flertal invändigt luftkylda turbinblad (10) som vart och ett har en bladspetssektion (30) som är anordnad intill höljet (56) och tillsammans därmed avgränsar ett gap (54) som är känsligt för utläckande motorarbetsmedium, k ä n n e - t e c k n a d av att turbinbladen (10) har en profilerad bäryta som är exponerad för motorns arbetsmedium och som avgränsar en tryckyta (l4)och en sugyta (16), organ för mini- mering av läckaget genom anordnande av en buffertzon i gapet (54), vilka organ omfattar en öppning (50) belägen i blad- spetssektionen intill tryckytan (14) och öppningen (50) är snedställd i förhållande till turbinbladets (10) rotations- axel för att leda luft från det inre av bladet in i detta gap (54) i riktning mot bladens trycksida (14), varigenom luft- strömmen som utströmmar från öppningen bildar en buffertzon för att minimera det skadliga läckaget av motorns arbets- medium.An axial turbine for a gas turbine engine, comprising an annular housing (S6) surrounding the turbine (10), comprising a plurality of internally air-cooled turbine blades (10) each having a blade tip section (30) disposed adjacent the housing (56). ) and together therewith defines a gap (54) which is sensitive to leaking engine working medium, characterized in that the turbine blades (10) have a profiled bearing surface which is exposed to the engine working medium and which defines a pressure surface (14) and a suction surface ( 16), means for minimizing the leakage by arranging a buffer zone in the gap (54), which means comprise an opening (50) located in the blade tip section next to the pressure surface (14) and the opening (50) is inclined relative to the turbine blade. (10) axis of rotation for directing air from the interior of the blade into this gap (54) in the direction of the pressure side (14) of the blades, whereby the air flow exiting from the opening forms a buffer zone to minimize the harmful leakage of the motorworking medium. 2. Axialturbin enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den profilerade bärytasektionen också bildar en framkant (18) och en bakkant (20), och turbinbladet (10) innefattar en ficka (60) utformad i bladspetsen och sträckande sig väsent- ligen angränsande till framkanten (18) till ett ställe väsentligen angränsande till bakkanten (20), och fickan är belägen nära intill tryckytan (14), och öppningen omfattar ett flertal inbördes åtskilda snedställda hål (64) i fickan (60) vilka leder luft från bladets inre till gapet (54).Axial turbine according to claim 1, characterized in that the profiled bearing surface section also forms a leading edge (18) and a trailing edge (20), and the turbine blade (10) comprises a pocket (60) formed in the blade tip and extending substantially adjacent to the leading edge (18) to a location substantially adjacent to the trailing edge (20), and the pocket is located close to the pressure surface (14), and the opening comprises a plurality of mutually spaced oblique holes (64) in the pocket (60) which direct air from the interior of the blade to the gap (54). 3. Axialturbin för en gasturbinmotor, omfattande en yttre luftinneslutning som omger turbinen, vilken omfattar ett flertal invändigt luftkylda blad som innefattar ett flertal passager (26, 32) för ledande av luft invändigt i bladet, vilket blad har en profilerad bäryta som avgränsar en spets- sektion (30), en rotsektion, en framkant (18), en bakkant 10 15 20 25 30 35 470 600 10 (20), en tryckyta (14) och en sugyta (16), k ä n n e - t e-c k n a d av att åtminstone en av passagerna (26)sträcker sig radiellt rakt igenom för att leda kylluft från rotsektionen till spetssektionen (30) som har en rela- tivt plan ytteryta, varvid den nämnda passagen (26) matar ett flertal filmkylhål (28) som är radiellt åtskilda i den profi- lerade bärytan (10), vilken passage (26) påfylles med kylluft från en annan (32)av passagerna genom påfyllningshål (36) radiellt åtskilda utmed förstnämnda passage (26), den yttre luftinneslutningen (56) och spetssektionen (30) begränsar ett gap (54) känsligt för skadligt läckage av motorarbetsmedium som används för drivning av turbinen, organ för minimering av det skadliga läckaget omfattande en öppning (50) i bladspet- sen vilken står i förbindelse med förstnämnda passage (26) och är inriktad att bringa kylluft att utströmma i vinkel mot turbinens rotationsaxel och inriktad i en riktning mot tryck- sidan (14), och en kylluftkälla som tillför luft till rotsek- tionen för att mata kylluft till passagerna (26, 32) inklu- sive den förstnämnda passagen (26).An axial turbine for a gas turbine engine, comprising an outer air enclosure surrounding the turbine, which comprises a plurality of internally air-cooled blades comprising a plurality of passages (26, 32) for conducting air internally in the blade, the blade having a profiled bearing surface defining a tip section (30), a root section, a leading edge (18), a trailing edge 10 15 20 25 30 35 470 600 10 (20), a pressure surface (14) and a suction surface (16), known from that at least one of the passages (26) extends radially straight through to direct cooling air from the root section to the tip section (30) having a relatively flat outer surface, said passage (26) feeding a plurality of film cooling holes (28) which are radially separated in the profiled bearing surface (10), which passage (26) is filled with cooling air from another (32) of the passages through filling holes (36) radially separated along the first-mentioned passage (26), the outer air enclosure (56) and the tip section ( 30) limits a gap (54) sensitive to harmful leakage of engine working medium used to drive the turbine, means for minimizing the harmful leakage comprising an opening (50) in the blade tip which communicates with the first-mentioned passage (26) and is adapted to cause cooling air to flow out at an angle to the axis of rotation of the turbine and directed in a direction towards the pressure side (14), and a cooling air source which supplies air to the root section for supplying cooling air to the passages (26, 32) including the first-mentioned passage (26). 4. Axialturbin enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att öppningens (50) riktningsvinkel är väsentligen lika med 15-45° i förhållande till den plana ytterytan.Axial turbine according to claim 3, characterized in that the directional angle of the opening (50) is substantially equal to 15-45 ° in relation to the flat outer surface. 5. Axialturbin enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att bladet innefattar en medelkordasektion, en radiell rakt genomgående passage i medelkordasektionen, vilken passage sträcker sig från rotsektionen till spetssektionen (30) och är väsentligen parallell med den förstnämnda passagen (26), vilken medelkordasektion har radiellt åtskilda hål (36) som står i förbindelse med den förstnämnda passagen (26) för att fylla denna förstnämnda passage med kylluft för att kompen- sera för den kylluft som används till att mata filmkylhålen (28).Axial turbine according to claim 3, characterized in that the blade comprises a middle chord section, a radial straight through passage in the middle chord section, which passage extends from the root section to the tip section (30) and is substantially parallel to the first-mentioned passage (26), which middle chord section has radially spaced holes (36) communicating with the first-mentioned passage (26) to fill this first-mentioned passage with cooling air to compensate for the cooling air used to feed the film cooling holes (28). 6. Axialturbin enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att passagen (70) intill sugytan (72) är dragen genom den profilerade bärytan för att åstadkomma utströmning vid spets- sektionen (78) intill tryckytan (74).Axial turbine according to claim 5, characterized in that the passage (70) adjacent the suction surface (72) is pulled through the profiled support surface to effect outflow at the tip section (78) adjacent the pressure surface (74).
SE9000113A 1988-07-29 1990-01-12 Axial flow turbine for gas turbine engine SE470600B (en)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/236,094 US5667359A (en) 1988-08-24 1988-08-24 Clearance control for the turbine of a gas turbine engine
GB9400380A GB2315818B (en) 1988-07-29 1990-01-09 Clearence control for the turbine of a gas turbine engine
GB9000456A GB2319567B (en) 1988-07-29 1990-01-09 Clearance control for the turbine of a gas turbine engine
SE9000113D SE9000113L (en) 1988-07-29 1990-01-12 Game control for the turbine at a gas turbine engine
SE9000113A SE470600B (en) 1988-07-29 1990-01-12 Axial flow turbine for gas turbine engine
CA002007633A CA2007633C (en) 1988-07-29 1990-01-12 Clearance control for the turbine of a gas turbine engine
AU48813/90A AU684038B1 (en) 1988-07-29 1990-01-12 Clearance control for the turbine of a gas turbine engine
IT04756490A IT1283979B1 (en) 1988-07-29 1990-01-24 IMPROVEMENT IN AXIAL FLOW TURBINES
DE4003802A DE4003802C2 (en) 1988-08-24 1990-02-08 Minimal leakage flow between the tip of the blade and the opposite housing wall
NL9000541A NL194700C (en) 1988-08-24 1990-03-09 Axial flow turbine for a gas turbine engine.
JP02800007A JP3040158B2 (en) 1988-08-24 1990-03-16 Axial turbine for gas turbine engine

Applications Claiming Priority (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/226,094 US4921166A (en) 1987-07-31 1988-07-29 Hot water circulating system
GB9400380A GB2315818B (en) 1988-07-29 1990-01-09 Clearence control for the turbine of a gas turbine engine
GB9000456A GB2319567B (en) 1988-07-29 1990-01-09 Clearance control for the turbine of a gas turbine engine
SE9000113A SE470600B (en) 1988-07-29 1990-01-12 Axial flow turbine for gas turbine engine
CA002007633A CA2007633C (en) 1988-07-29 1990-01-12 Clearance control for the turbine of a gas turbine engine
AU48813/90A AU684038B1 (en) 1988-07-29 1990-01-12 Clearance control for the turbine of a gas turbine engine
IT04756490A IT1283979B1 (en) 1988-07-29 1990-01-24 IMPROVEMENT IN AXIAL FLOW TURBINES
DE4003802A DE4003802C2 (en) 1988-08-24 1990-02-08 Minimal leakage flow between the tip of the blade and the opposite housing wall
NL9000541A NL194700C (en) 1988-08-24 1990-03-09 Axial flow turbine for a gas turbine engine.
JP02800007A JP3040158B2 (en) 1988-08-24 1990-03-16 Axial turbine for gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SE470600B true SE470600B (en) 1998-09-14

Family

ID=27578965

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9000113D SE9000113L (en) 1988-07-29 1990-01-12 Game control for the turbine at a gas turbine engine
SE9000113A SE470600B (en) 1988-07-29 1990-01-12 Axial flow turbine for gas turbine engine

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9000113D SE9000113L (en) 1988-07-29 1990-01-12 Game control for the turbine at a gas turbine engine

Country Status (4)

Country Link
AU (1) AU684038B1 (en)
CA (1) CA2007633C (en)
IT (1) IT1283979B1 (en)
SE (2) SE9000113L (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9039346B2 (en) 2011-10-17 2015-05-26 General Electric Company Rotor support thermal control system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4390320A (en) * 1980-05-01 1983-06-28 General Electric Company Tip cap for a rotor blade and method of replacement

Also Published As

Publication number Publication date
SE9000113L (en) 1998-05-03
IT9047564A0 (en) 1990-01-24
CA2007633C (en) 2000-03-14
CA2007633A1 (en) 1997-06-06
AU684038B1 (en) 1997-12-04
IT1283979B1 (en) 1998-05-07
IT9047564A1 (en) 1991-07-24
SE9000113D0 (en) 1990-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3040158B2 (en) Axial turbine for gas turbine engine
JP3226543B2 (en) Turbine vane assembly with integrally cast cooling fluid nozzle
SE470601B (en) Internally air cooled turbine blade
US5403158A (en) Aerodynamic tip sealing for rotor blades
EP3659908B1 (en) Propulsion engine thermal management system
SE470599B (en) Air-cooled gas turbine blade
EP2841753B1 (en) Gas turbine engine with thermal management system
US5816777A (en) Turbine blade cooling
US9816963B2 (en) High pressure compressor thermal management
BR102018068288A2 (en) GAS TURBINE ENGINE AND METHOD FOR OPERATING A SEALING ASSEMBLY
JPH0681675A (en) Gas turbine and stage device therefor
BR102018068285A2 (en) METHOD FOR OPERATING AN ACTIVE DELIVERY CONTROL SYSTEM FOR A DIGITAL TURBINE ENGINE AND GAS TURBINE ENGINE
US20010036401A1 (en) Aerofoil for an axial flow turbomachine
US3437313A (en) Gas turbine blade cooling
KR101889212B1 (en) Turbine blade
AU2005284134A1 (en) Turbine engine vane with fluid cooled shroud
EP2964982B1 (en) Slotted labyrinth seal
US11203981B1 (en) Baffle systems for airfoils
IT8922053A1 (en) DEVICE FOR THE SUPPLY OF COOLING AIR FOR GAS TURBINE ROTOR BLADES.
CN204283516U (en) For housing and the temperature control fluid conduit thereof of turbogenerator
CN106232941B (en) Controlling cooling flow in cooled turbine vanes or blades using impingement tubes
JPH061057B2 (en) Power turbine ventilation system
US10662783B2 (en) Variable heat transfer collector baffle
SE470600B (en) Axial flow turbine for gas turbine engine
EP3508693B1 (en) Segregated cooling air passages for turbine vane

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed