ОСЕВОЙ КОМПРЕССОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК F04D19/02 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам высокого давления двухконтурных турбореактивных двигателей, преимущественно с большой степенью двухконтурности.

Улучшение параметров двигателя, в частности увеличение КПД двигателя и уменьшение удельного расхода топлива, требует повышения КПД компрессора и расширения диапазона его устойчивой работы. Одним из путей повышения КПД компрессора является расширение вариантности углов установки и интервалов углов поворота лопаток направляющих лопаточных аппаратов ступеней компрессора высокого давления на переходных режимах от запуска двигателя до режима максимальной тяги, а также на неустойчивых режимах работы.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция осевого газотурбинного двигателя, включающая корпус и размещенные внутри него направляющие лопаточные аппараты с поворотными лопатками, на хвостовиках которых зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами, на корпусе параллельно его оси установлен приводной вал с возможностью вращения и связанный с механизмом привода при помощи рычага, шарнирно связанного с регулируемой тягой, и связанный с синхронизирующими кольцами посредством рычага, шарнирно связанного с регулируемой тягой (Авт. свид. N 956844, F 04 D 27/00, 1982).

Недостатком известной конструкции является то, что она не обеспечивает возможности одновременного преимущественного линейного и точного регулирования различных вариантов углов установки и интервалов углов поворота лопаток, направляющих лопаточных аппаратов ступеней компрессора от одного и более механизмов привода, а также низкие усилия и размерность поворота лопаток, что не позволяет использовать ее в многоступенчатом компрессоре.

Техническая задача, которая решается изобретением, заключается в повышении КПД, облегчении запуска двигателя и расширении диапазона устойчивой работы компрессора с большим числом ступеней.

Решение этой задачи осуществляется путем обеспечения возможности одновременного преимущества линейного и точного регулирования различных вариантов углов установки и интервалов углов поворота лопаток направляющих лопаточных аппаратов ступеней компрессора от одного и более механизмов привода, а также снижения усилий и неравномерности поворота лопаток за счет выравнивания радиальных зазоров между синхронизирующим кольцом и корпусом компрессора.

На фиг. 1 изображен продольный разрез нескольких ступеней компрессора на входе; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1, левая верхняя часть корпуса; на фиг. 4 - тот же вид Б на фиг. 1.

Ниже представлен наиболее предпочтительный вариант исполнения осевого компрессора газотурбинного двигателя.

В корпусе 1 осевого компрессора газотурбинного двигателя размещены направляющие лопаточные аппараты 2, 3, 4 с поворотными лопатками 5, 7, 6, на хвостовиках которых 8, 9, 10 зафиксированы поворотные рычаги 11, 12, 13. Эти рычаги шарнирно связаны с синхронизирующими кольцами соответственно 14, 15, 16 и регулирующими тягами 17, 18 и 19 и силовыми механизмами 20 и 21 привода поворотных лопаток. Каждый из приводных валов 22 и 23 выполнен с тремя рычагами 24, 25 и 26 и шарнирными соединениями при помощи болтов 27, 28, 29 по краям рычагов 24, 25 и 26. Стрелками 30 показано направление воздушного потока на входе в компрессор. Приводной вал 22 жестко скреплен с элементами 31, 32 корпуса 1 и установлен с возможностью вращения относительно оси 33 вала 22 по стрелке 34 или 35 в подшипниках 36, 37 параллельно продольной оси 38 корпуса 1.

Оси двух шарнирных соединений, например болтов 27, 28, по краям рычагов 24, 25 расположены в одной плоскости 39, проходящих через ось 33 приводного вала 22 либо расположены под углом α к плоскости 29 или рычага 41, служащего для привода приводного вала от регулируемой тяги 42 силового механизма 20 гидроцилиндра.

Три синхронизирующих кольца 14, 15 и 16 шарнирно скреплены с помощью болтов 27, 28 и 29, а также болтов 43, 44, 45 пальца 46 с двумя противоположно расположенными по окружности корпуса приводными валами 22 и 23 и силовыми механизмами привода 20 и 21.

При сборке двигателя осуществляют установку шкал и регулировку механизма поворота лопаток 5 входного направляющего аппарата (ВНА), направляющего аппарата (НА) на I ступени 6 и II ступени 7. Для этого перемещают тяги 17 привода ВИА в направлении стрелки 47 до упоров на конце привода ВНА, что соответствует положению лопаток ВНА с углом α = +7^°. Удерживая на упорах кольцо привода ВНА, устанавливают шкалы ВНА 48, совместив риску шкалы +7^o с острием стрелки 49, и закрепляют шкалу. Затем перемещают тяги привода НА 1 ступени 18 в направлении стрелки 47 до упоров на кольце привода НА I ступени 6, что соответствует углу α = +5^°.

Удерживая на упорах кольцо привода НА I ступени, устанавливают шкалу 50 НА II ступени 6, совместив риску шкалы +5^o с острием стрелки 51, и закрепляют шкалу.

Перемещают тяги привода НА II ступени 19 в направлении стрелки 47 до упоров на кольце привода НА II ступени, что соответствует положению лопаток НА II ступени с углом α = +5^°.

Удерживая на упорах кольцо привода НА II ступени, устанавливают шкалу НА II ступени 52, совместив риску шкалы +5^oC острием стрелки 53, и закрепляют шкалу. Затем устанавливают валики 22 с рычагами 24, 25 в угловом положении (19 ± 2)^o относительно горизонтальной оси и фиксируют.

Вращением регулировочных тяг 17, 18 и 19 устанавливают лопатки ВНА 5 в угловое положение (0 ± 0,5)^o, на I ступени 6 - в угловое положение (2,5 ± 0,5)^o.

Снимают фиксатор-палец 46 валиков 22 и 23 с рычагами, поворачивают валики 22, 23 до совмещения острия 49 с рисками - 45^o шкал 48 ВНА. При этом острие стрелок 51 НА I и 52 II степеней должны совпадать с рисками - 33^o и -20^o шкал 50 НА I и 53 II ступеней соответственно с обеих сторон, в пределах ± 0,5^o. Затем поворачивают валики 22, 23 до совмещения острия стрелок 49 с рисками 0^o шкал 48 ВНА, при этом острие стрелок 51 НА I и 53 НА II ступени должны совпадать с рисками +5^o и 2,5^o шкал НА I 50 и 52 I ступеней соответственно, с обеих сторон в пределах ± 0,5^o.

Вращением регулируемых тяг 42 совмещают отверстия в сферах болтовых ушковых тяг силовых агрегатов с отверстиями в рычагах валиков 22, 23. Контрят гайки регулируемых тяг 17, 18 19 и 42.

Регулирование вариантов углов установки и интервалов углов поворота лопаток направляющих аппаратов ступеней компрессора осуществляют одновременно от силовых механизмов привода 20 и 21 (гидроцилиндров), усилия которых передаются в одном направлении синхронно на регулируемые тяги 42 рычага 41, синхронно вращая приводные валы 22, 23. Валы 22, 23 взаимодействуют шарнирными соединениями 27, 28, 29 остальных рычагов 24, 25, 26 с регулируемыми тягами 17, 18, 19. Через шарнирные соединения 43, 44, 45 вращаются синхронизирующие кольца 14, 15, 16 по окружности. Кольца 14, 15, 16, шарнирно связанные с поворотными рычагами 11, 12, 13, при повороте вдоль окружности взаимодействуют с хвостовиками 8, 9, 10, зафиксированными с поворотными лопатками, обеспечивая требуемые углы установки лопаток направляющих лопаточных направляющих аппаратов на всех режимах работы многоступенчатого компрессора газотурбинного двигателя.

Компрессор предназначен для создания высокого давления воздуха в двухконтурных турбореактивных двигателях, преимущественно с большой степенью двухконтурности. Регулирование вариантов углов установки и интервалов углов поворота лопаток направляющих аппаратов осуществляют одновременно от силовых механизмов привода 20, 21. Усилия приводов 20, 21 передаются в одном направлении синхронно на регулируемые тяги 42 и шарнирное соединение 46 рычага 41, синхронно вращая приводные валы 22, 23. Валы 22, 23 взаимодействуют шарнирными соединениями 27, 28, 29 остальных рычагов 24, 25, 26 с регулируемыми тягами 17, 18, 19. Через шарнирные соединения 43, 44, 45 они вращают синхронизирующие кольца 14, 15, 16 по окружности. Кольца 14, 15, 16 шарнирно связанные с поворотными рычагами 11, 12, 13, при повороте вдоль окружности взаимодействуют с хвостовиками 8, 9, 10, обеспечивая требуемые углы установки лопаток направляющих лопаточных аппаратов на всех режимах работы многоступенчатого компрессора газотурбинного двигателя. 4 ил.

Осевой компрессор газотурбинного двигателя, содержащий корпус и размещенные внутри него направляющие лопаточные аппараты с поворотными лопатками, на хвостовиках которых зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами, на корпусе параллельно его оси установлен приводной вал с возможностью вращения и связанный с механизмом привода при помощи рычага, шарнирно связанного с регулируемой тягой, и связанный с синхронизирующими кольцами посредством рычага, шарнирно связанного с регулируемой тягой, отличающийся тем, что на корпусе установлен второй приводной вал и второй привод, причем второй приводной вал связан с вторым приводом аналогично первому валу и каждый вал снабжен дополнительным рычагом, шарнирно связанным с дополнительной регулируемой тягой, соединенной с синхронизирующим кольцом, а оси общих шарниров расположены в одной плоскости с осью соответствующего вала, при этом с приводными валами связаны по меньшей мере три синхронизирующих кольца.