RU2534684C1 - Turbine of double-circuit gas turbine engine - Google Patents
Turbine of double-circuit gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534684C1 RU2534684C1 RU2013152090/06A RU2013152090A RU2534684C1 RU 2534684 C1 RU2534684 C1 RU 2534684C1 RU 2013152090/06 A RU2013152090/06 A RU 2013152090/06A RU 2013152090 A RU2013152090 A RU 2013152090A RU 2534684 C1 RU2534684 C1 RU 2534684C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- pressure turbine
- air cavity
- low pressure
- low
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к турбинам двухконтурных газотурбинных двигателей авиационного применения.The invention relates to turbines of dual-circuit gas turbine engines for aviation applications.
Известна турбина двухконтурного газотурбинного двигателя, в которой ротор турбины высокого давления и ротор турбины низкого давления установлены на подшипниках межтурбинной опоры (Патент US №6883303, 26.04.2005, F02C 7/20).A known turbine dual-circuit gas turbine engine, in which the rotor of the high pressure turbine and the rotor of the low pressure turbine are mounted on bearings of the inter-turbine bearings (US Patent No. 6883303, 04/26/2005, F02C 7/20).
Недостатком такой конструкции является ее низкая экономичность из-за повышенных нагрузок от ротора на стойки турбины, которые деформируют в радиальном направлении корпус турбины.The disadvantage of this design is its low efficiency due to increased loads from the rotor on the turbine struts, which radially deform the turbine housing.
Наиболее близкой к заявляемой является турбина двухконтурного газотурбинного двигателя, включающая опору ротора турбины высокого давления, установленную на выходе из турбины высокого давления, и опору ротора турбины низкого давления, установленную на выходе из турбины низкого давления (Патент US №7921634, 12.04.2011, F02K 3/02, F02K 3/072).Closest to the claimed turbine is a double-circuit gas turbine engine, including a rotor support of a high pressure turbine installed at the outlet of the high pressure turbine, and a rotor support of the low pressure turbine installed at the outlet of the low pressure turbine (US Patent No. 7921634, 04/12/2011, F02K 3/02, F02K 3/072).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, являются низкая надежность и коэффициента полезного действия (КПД) из-за повышенной величины осевой газовой силы, действующей на ротор турбины низкого давления.A disadvantage of the known design adopted for the prototype is the low reliability and efficiency (Efficiency) due to the increased value of the axial gas force acting on the rotor of the low pressure turbine.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и КПД турбины за счет обеспечения охлаждения дисков всех ступеней ротора, исключения попадания горячего воздуха повышенного давления в масляные полости подшипниковых опор турбин высокого и низкого давления, а также уменьшения осевой силы, действующей на ротор турбины низкого давления.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability and efficiency of the turbine by providing cooling of the disks of all stages of the rotor, eliminating the ingress of hot air of high pressure into the oil cavities of the bearing supports of high and low pressure turbines, as well as reducing the axial force acting on the rotor of the low pressure turbine.
Указанный технический результат достигается тем, что в турбине двухконтурного газотурбинного двигателя, включающей опору ротора турбины высокого давления, установленную на выходе из турбины высокого давления, и опору ротора турбины низкого давления, установленную на выходе из турбины низкого давления, внутри ротора турбины низкого давления расположена воздушная полость повышенного давления, соединенная на входе с воздушной полостью первого соплового аппарата турбины низкого давления, а на выходе через заднее лабиринтное уплотнение - с проточной частью турбины низкого давления, при этом воздушная полость повышенного давления выполнена ограниченной с внешней стороны дисками ротора турбины низкого давления, с передней по потоку газа стороны - опорой турбины высокого давления, с задней стороны - опорой турбины низкого давления, а с внутренней стороны - первым и вторым лабиринтными уплотнениями, отделяющими воздушную полость повышенного давления от воздушной полости пониженного давления, причем воздушная полость пониженного давления разделена на переднюю и заднюю полости, при этом передняя полость расположена между опорой турбины высокого давления и конусным фланцем вала турбины низкого давления, а задняя полость расположена между конусным фланцем вала турбины низкого давления и опорой турбины низкого давления, причем передняя полость соединена на входе через первое лабиринтное уплотнение с воздушной полостью повышенного давления, а на выходе через выполненные в конусном фланце вала каналы - с задней полостью, которая на входе через заднее лабиринтное уплотнение соединена с воздушной полостью повышенного давления, а на выходе через выполненные каналы в опоре турбины низкого давления - с атмосферой, при этом первое и второе лабиринтные уплотнения расположены друг относительно друга таким образом, чтобы соблюдалось соотношение
D - минимальный диаметр по уплотнительным гребешкам первого лабиринтного уплотнения;D is the minimum diameter along the sealing combs of the first labyrinth seal;
d - минимальный диаметр по уплотнительным гребешкам второго лабиринтного уплотнения.d is the minimum diameter along the sealing combs of the second labyrinth seal.
Выполнение внутри ротора турбины низкого давления воздушной полости повышенного давления, соединенной на входе с воздушной полостью первого соплового аппарата турбины низкого давления, а на выходе через заднее уплотнение на выходе из турбины низкого давления - с проточной частью турбины низкого давления на ее выходе, и ограниченной с внешней стороны дисками ротора турбины низкого давления, с передней стороны - опорой турбины высокого давления, с задней стороны - опорой турбины низкого давления, позволяет исключить попадание высокотемпературного газа внутрь ротора турбины низкого давления, обеспечить надежное охлаждение дисков всех ступеней ротора, в том числе и на переходных режимах работы турбины, что повышает надежность турбины.The execution inside the rotor of a low-pressure turbine of an increased pressure air cavity connected at the inlet with the air cavity of the first nozzle apparatus of the low-pressure turbine, and at the outlet through the rear seal at the outlet of the low-pressure turbine, with the flow part of the low-pressure turbine at its outlet, and limited to the outer side of the rotor discs of the low-pressure turbine, on the front side - the support of the high-pressure turbine, on the back side - the support of the low-pressure turbine, eliminates the high gas to the inside of the rotor of the low pressure turbine, to ensure reliable cooling of the disks of all stages of the rotor, including during transient operation of the turbine, which increases the reliability of the turbine.
Выполнение внутри воздушной полости повышенного давления воздушной полости пониженного давления, отделенной с внешней стороны от воздушной полости повышенного давления первым (передним) и вторым (задним) лабиринтными уплотнениями, с внутренней стороны - валом турбины низкого давления и разделенной на переднюю полость пониженного давления, ограниченную с передней стороны опорой турбины высокого давления, с задней стороны - конусным фланцем вала турбины низкого давления, соединенную на входе через первое лабиринтное уплотнение с воздушной полостью повышенного давления, а на выходе, через каналы в конусном фланце вала турбины - с задней полостью пониженного давления, которая дополнительно на входе соединена через второе лабиринтное уплотнение с воздушной полостью повышенного давления, а на выходе, через каналы в опоре турбины низкого давления - с атмосферой, и которая ограничена с передней стороны конусным фланцем вала турбины низкого давления, а с задней стороны - опорой турбины низкого давления, повышает надежность турбины за счет исключения контакта высоконагруженного вала турбины низкого давления с высокотемпературным газом и обеспечивает надежную работу подшипниковых опор турбины высокого давления и турбины низкого давления, исключая попадание в масляную полость этих опор горячего воздуха повышенного давления.The execution inside the air cavity of increased pressure of the air cavity of reduced pressure, separated from the outside from the air cavity of the increased pressure by the first (front) and second (rear) labyrinth seals, from the inside by the shaft of the low pressure turbine and divided into the front cavity of the reduced pressure, limited to the front side of the support of the high pressure turbine, on the back side - the conical flange of the shaft of the low pressure turbine connected to the air through the first labyrinth seal high pressure cavity, and at the outlet, through the channels in the conical flange of the turbine shaft, with the rear low pressure cavity, which is additionally connected at the inlet through the second labyrinth seal to the high pressure air cavity, and at the outlet, through the channels in the low pressure turbine support, with the atmosphere, and which is limited on the front by the tapered shaft flange of the low-pressure turbine, and on the back by the support of the low-pressure turbine, increases the reliability of the turbine due to the exclusion of highly loaded contact th shaft of a low-pressure turbine with high-temperature gas and ensures reliable operation of the bearing bearings of the high-pressure turbine and low-pressure turbine, eliminating the entry of high pressure hot air into these oil cavities of these bearings.
Выполнение переднего лабиринтного уплотнения, отделяющего воздушную полость пониженного давления от внешней воздушной полости повышенного давления на большем диаметре по отношению к заднему лабиринтному уплотнению, позволяет существенно уменьшить осевую силу, действующую на ротор турбины низкого давления от газовых сил.The implementation of the front labyrinth seal, separating the low pressure air cavity from the external high pressure air cavity with a larger diameter relative to the rear labyrinth seal, can significantly reduce the axial force acting on the low pressure turbine rotor from gas forces.
При
На фиг.1 показан продольный разрез турбины двухконтурного газотурбинного двигателя; на фиг.2 показан элемент I на фиг.1 в увеличенном виде; на фиг.3 показан элемент II на фиг.1 в увеличенном виде.Figure 1 shows a longitudinal section of a turbine of a dual-circuit gas turbine engine; figure 2 shows the element I in figure 1 in an enlarged view; figure 3 shows the element II in figure 1 in an enlarged view.
Турбина 1 двухконтурного газотурбинного двигателя состоит из турбины 2 высокого давления и турбины 3 низкого давления. Ротор турбины 2 высокого давления установлен на подшипнике 4, размещенном в опоре 5 турбины 2 высокого давления, которая установлена на выходе 6 из турбины 2.The turbine 1 of the dual-circuit gas turbine engine consists of a high pressure turbine 2 and a
Ротор турбины 3 низкого давления установлен на подшипнике 7, размещенном в опоре 8 турбины 3 низкого давления, которая установлена на выходе 9 из турбины 3. Ротор турбины 3 низкого давления состоит из множества дисков 10, соединенных между собой конусными фланцами 11 и 12, а также из установленных на каждом из дисков 10 рабочих лопаток 13 и из вала 14 турбины 3 низкого давления, соединенного конусным фланцем 15 вала 14 с диафрагмой 16 диска 17. Каждый из дисков 10 состоит из ступицы 18, полотна 19 и обода 20.The rotor of the
Внутри ротора турбины 3 низкого давления организована полость 21 повышенного давления воздуха, ограниченная с внешней стороны дисками 10, с внутренней стороны - первым (передним) 22 и вторым (задним) 23 лабиринтными уплотнениями, с передней стороны - опорой 5 турбины 2 высокого давления и с задней стороны - опорой 8 турбины 3 низкого давления и соединенная на входе с воздушной полостью 24 сопловых лопаток 25 первого соплового аппарата турбины 3 низкого давления, а на выходе, через заднее выходное уплотнение 26, расположенное на выходе 9 из турбины 3 низкого давления - с проточной частью 27. Давление потока 28 охлаждающего воздуха, поступающего в воздушную полость 24 лопаток 25 из-за промежуточной ступени компрессора высокого давления (не показано), превышает давление потока 29 газа на входе в сопловой аппарат.Inside the rotor of the low-
Первое (переднее) 22 и второе (заднее) 23 лабиринтные уплотнения ограничивают с внешней стороны воздушную полость 30 пониженного давления, которая ограничена с внутренней стороны валом 14 турбины 3 низкого давления, с передней стороны - опорой 5 турбины 2 высокого давления, с задней стороны - опорой 8 турбины 3 низкого давления и расположена внутри воздушной полости 21 повышенного давления.The first (front) 22 and second (rear) 23 labyrinth seals on the outside define a low
Воздушная полость 30 пониженного давления разделена конусным фланцем 15 вала 14, выполненным с отверстиями (каналами) 31, на переднюю воздушную полость 32 пониженного давления и заднюю воздушную полость 33 пониженного давления. Полость 32 соединена на входе через первое (переднее) лабиринтное уплотнение 22 с воздушной полостью 21 повышенного давления, а на выходе, через отверстия 31, с задней воздушной полостью 33, которая на входе дополнительно соединена через второе (заднее) лабиринтное уплотнение 23 с воздушной полостью 21 повышенного давления, а на выходе, через выполненные в опоре 8 турбины 3 низкого давления отверстия (каналы) 34 - с атмосферой 35.The reduced
Пониженное давление воздуха в полостях 33 и 34 исключает попадание высокотемпературного воздуха в масляные полости 36 и 37 опор 4 и 8 турбины 1.The reduced air pressure in the
Первое (переднее) лабиринтное уплотнение 22 и второе (заднее) лабиринтное уплотнение 23 расположены друг относительно друга таким образом, чтобы соблюдалось соотношение
D - минимальный диаметр по уплотнительным гребешкам первого (переднего) лабиринтного уплотнения 22;D is the minimum diameter along the sealing combs of the first (front)
d - минимальный диаметр по уплотнительным гребешкам второго (заднего) лабиринтного уплотнения 23.d is the minimum diameter of the sealing combs of the second (rear)
Работает данное устройство следующим образом.This device works as follows.
При работе турбины 1 двухконтурного газотурбинного двигателя поток 28 охлаждающего воздуха, проходящий через внутреннюю воздушную полость 24 сопловых лопаток 25, подогревается за счет тепла газового потока 29 и, далее поступая в полость 21, вызывает подогрев ступицы 18 и полотна 19 каждого из дисков 10 ротора 6 турбины 3 низкого давления, что снижает градиент температур между ободом 20 и полотном 19 каждого из дисков 10 и повышает их циклическую долговечность. Одновременно, за счет подогрева дисков 10, уменьшаются радиальные зазоры между ротором и статором турбины 3, что повышает ее коэффициент полезного действия.When the turbine 1 of the double-circuit gas turbine engine is operating, the cooling air stream 28 passing through the
Claims (1)
D - минимальный диаметр по уплотнительным гребешкам первого лабиринтного уплотнения;
d - минимальный диаметр по уплотнительным гребешкам второго лабиринтного уплотнения. A bypass turbine gas turbine engine including a high pressure turbine rotor support mounted at the outlet of the high pressure turbine and a low pressure turbine rotor support mounted at the outlet of the low pressure turbine, characterized in that an increased pressure air cavity is located inside the low pressure turbine rotor, connected at the inlet to the air cavity of the first nozzle apparatus of the low pressure turbine, and at the outlet through the rear labyrinth seal, to the turbine flow part pressure, while the high-pressure air cavity is made limited by the low-pressure turbine rotor disks on the outer side, the high-pressure turbine support on the gas flow side, the low-pressure turbine support on the back side, and the first and second labyrinth on the inside seals separating the air cavity of the increased pressure from the air cavity of the reduced pressure, and the air cavity of the reduced pressure is divided into front and rear cavities, while the front cavity is located between the support of the high pressure turbine and the conical flange of the shaft of the low pressure turbine, and the rear cavity is located between the conical flange of the shaft of the low pressure turbine and the support of the low pressure turbine, the front cavity being connected at the inlet through the first labyrinth seal with a pressurized air cavity, and at the outlet through channels made in the conical flange of the shaft - with the back cavity, which at the inlet through the rear labyrinth seal is connected to the air cavity of high pressure, and at the outlet Without channels made in the support of the low-pressure turbine - with the atmosphere, while the first and second labyrinth seals are located relative to each other so that the ratio
D is the minimum diameter along the sealing combs of the first labyrinth seal;
d is the minimum diameter along the sealing combs of the second labyrinth seal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013152090/06A RU2534684C1 (en) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | Turbine of double-circuit gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013152090/06A RU2534684C1 (en) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | Turbine of double-circuit gas turbine engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2534684C1 true RU2534684C1 (en) | 2014-12-10 |
Family
ID=53285597
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013152090/06A RU2534684C1 (en) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | Turbine of double-circuit gas turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534684C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3351725A1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-07-25 | General Electric Company | Rotor thrust balanced turbine engine |
US11428160B2 (en) | 2020-12-31 | 2022-08-30 | General Electric Company | Gas turbine engine with interdigitated turbine and gear assembly |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1207873A (en) * | 1967-07-10 | 1970-10-07 | Snecma | Axial-flow fluid-handling machines having centre-rotating blade-carrying annular discs |
RU2217597C1 (en) * | 2002-11-28 | 2003-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Gas-turbine engine |
US7008190B2 (en) * | 2002-01-17 | 2006-03-07 | Snecma Moteurs | Turbomachine rotor arrangement |
RU2417322C2 (en) * | 2005-10-21 | 2011-04-27 | Снекма | Device for ventilation of gas turbine engine wheel disks, gas turbine engine |
-
2013
- 2013-11-25 RU RU2013152090/06A patent/RU2534684C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1207873A (en) * | 1967-07-10 | 1970-10-07 | Snecma | Axial-flow fluid-handling machines having centre-rotating blade-carrying annular discs |
US7008190B2 (en) * | 2002-01-17 | 2006-03-07 | Snecma Moteurs | Turbomachine rotor arrangement |
RU2217597C1 (en) * | 2002-11-28 | 2003-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Gas-turbine engine |
RU2417322C2 (en) * | 2005-10-21 | 2011-04-27 | Снекма | Device for ventilation of gas turbine engine wheel disks, gas turbine engine |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3351725A1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-07-25 | General Electric Company | Rotor thrust balanced turbine engine |
CN108374721A (en) * | 2017-01-23 | 2018-08-07 | 通用电气公司 | The turbogenerator of rotor thrust balance |
CN108374721B (en) * | 2017-01-23 | 2020-11-24 | 通用电气公司 | Turbine engine with balanced rotor thrust |
US11053797B2 (en) | 2017-01-23 | 2021-07-06 | General Electric Company | Rotor thrust balanced turbine engine |
US11428160B2 (en) | 2020-12-31 | 2022-08-30 | General Electric Company | Gas turbine engine with interdigitated turbine and gear assembly |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109477389B (en) | System and method for a seal for an inboard exhaust circuit in a turbine | |
US10612383B2 (en) | Compressor aft rotor rim cooling for high OPR (T3) engine | |
US10822952B2 (en) | Feature to provide cooling flow to disk | |
US10161251B2 (en) | Turbomachine rotors with thermal regulation | |
KR960034693A (en) | Compressor rotor cooling system for gas turbines | |
US10184345B2 (en) | Cover plate assembly for a gas turbine engine | |
US10138751B2 (en) | Segmented seal for a gas turbine engine | |
CA2844741A1 (en) | Gas turbine engine sump pressurization system | |
US20180328207A1 (en) | Gas turbine engine component having tip vortex creation feature | |
JP2017223218A (en) | Impeller-mounted vortex spoiler | |
US10934845B2 (en) | Dual cooling airflow to blades | |
US10364680B2 (en) | Gas turbine engine component having platform trench | |
RU2534684C1 (en) | Turbine of double-circuit gas turbine engine | |
US10746033B2 (en) | Gas turbine engine component | |
US10533445B2 (en) | Rim seal for gas turbine engine | |
RU2470162C1 (en) | High-pressure turbine | |
JP6322649B2 (en) | Turbomachinery sealing assembly | |
RU2538985C1 (en) | High-temperature turbine stator | |
RU2507401C1 (en) | Gas turbine engine low-pressure turbine | |
EP3000966A1 (en) | Method and assembly for reducing secondary heat in a gas turbine engine | |
RU2256801C2 (en) | Gas-turbine engine | |
RU2599454C2 (en) | Free power radial turbine with cylindrical rotor | |
RU2654304C2 (en) | Multistage gas power turbine with cantilever mounting | |
RU2532458C1 (en) | Rotor of high-temperature turbomachine | |
RU2012103817A (en) | RADIAL GAP OPTIMIZATION DEVICE FOR MULTI-STAGE AXIAL COMPRESSOR OF Aircraft Gas Turbine Engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190923 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180706 Effective date: 20210325 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180706 Effective date: 20210520 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180924 Effective date: 20210701 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180924 Effective date: 20211018 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180706 Effective date: 20220426 |