СТАТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК F04D29/06 

Изобретение относится к регулируемым направляющим аппаратам компрессоров многорежимных авиационных газотурбинных двигателей.

Известен статор компрессора, содержащий корпус с горизонтальным разъемом, поворотные лопатки направляющих аппаратов, установленные в корпусе и связанные рычагами при помощи радиальных штифтов с кольцами привода, подсоединенными через тендеры и механизм, включающий угловые рычаги, один из которых ведущий, и рейку, к силовому цилиндру. При этом система угловых рычагов и рейка на каждой половине корпуса образует параллелограмм, а кольцо привода имеет поперечное сечение типа "прямоугольник", в передней стенке которого выполнены пазы для размещения рычагов поворотных лопаток. Две половины кольца привода соединены по горизонтальному разъему двумя поводками, за которые вращают кольцо [1].

К недостаткам устройства следует отнести то, что пазы кольца привода для рычагов поворотных лопаток расположены не по центру прямоугольника, где непосредственно осуществлено крепление рычага лопатки к кольцу привода радиальным штифтом, а в его передней стенке, что при больших углах поворота лопаток, например при запуске двигателя, и сильных наклонах рычага требует большой ширины паза, последнее приводит к большим зазорам между концом рычага лопатки и боковыми поверхностями паза. В случае аварийного выпадения радиального штифта, с помощью которого осуществлено крепление рычага лопатки к кольцу привода, рычаг будет колебаться в пазу на величину указанного зазора. Это приведет к большой выработке боковых стенок рычага, еще большему увеличению зазора и, в конечном счете, к поломке лопатки направляющего аппарата из-за ее нерасчетного положения. Это означает, что дублирующий привод рычага лопатки является и то, что две половины кольца привода у горизонтального разъема соединяются в единое целое двумя поводками, причем каждый поводок окончательно закреплен на одной половине кольца привода и не снимается с нее при сборке и разборке статора, так как иначе нарушается регулировка привода на каждой половине корпуса. Это затрудняет доступ к болтам горизонтального стыка корпуса. Поэтому это устройство находит применение только для передних ступеней компрессора с малым количеством лопаток и не годится для средних и задних ступеней, у которых малые окружные шаги между поворотными лопатками направляющих аппаратов и большое количество болтов на горизонтальном стыке корпуса. Поперечное сечение кольца привода типа "прямоугольник" или "швеллер" делает сложным крепление таких вкладышей к кольцу привода, а привязка поводков к горизонтальному разъему не дает возможности их оптимального расположения в окружном направлении. Еще одним недостатком устройства является то, что при большом числе регулируемых направляющих аппаратов и неточностях в изготовлении отдельных элементов возникают трудности при монтаже угловых рычагов к рейке. Из-за разности положений по высоте посадочных мест на рычагах (из-за разбега допусков) они образуют изломанную линию и подсоединение рейки к рычагам сопряжено с ее деформацией и подгрузкой шарниров соединения, что приводит к усиленному износу шарниров.

Следующим недостатком устройства является отсутствие элемента общей подрегулировки системы, и поэтому изменение диапазонов перекладки лопаток всей группы ступеней необходимо регулировать тендерами колец привода каждой отдельной ступени.

Задача изобретения - повышение надежности работы устройства, при упрощении сборки статора с горизонтальным разъемом, упрощении регулировки поворотных лопаток направляющих аппаратов при сборке и в эксплуатации.

Для достижения поставленной задачи в статоре компрессора газотурбинного двигателя, содержащем корпус с горизонтальным разъемом, поворотные лопатки направляющих аппаратов, установленные в корпусе и связанные рычагами с кольцами привода, подсоединенными через механизм, включающий угловые рычаги и рейку, к силовому цилиндру, поперечное сечение кольца привода выполнено двутавровым, а в центральной стенке выполнены пазы, в которых размещены концы рычагов поворотных лопаток, причем между наружной поверхностью конца рычага и боковой поверхностью паза выполнен аварийный зазор. В районе горизонтального разъема на кольце привода выполнено по два Z-образных паза, в которых установлены два съемных ответных вкладыша двутаврового поперечного сечения, причем каждый вкладыш прижат к торцевой поверхности Z-образного паза кольца в районе центральной стенки двутаврового сечения и соединен с кольцом крепежными элементами, расположенными вдоль оси компрессора. Рейка выполнена из отдельных звеньев. Между механизмом и силовым цилиндром установлен регулировочный винт.

Новым здесь является то, что поперечное сечение кольца привода выполнено двутавровым, а в центральной стенке выполнены пазы, в которых размещены концы рычагов поворотных лопаток, причем между наружной поверхностью конца рычага и боковой поверхностью паза выполнен аварийный зазор.

В районе горизонтального разъема привода выполнено по два Z-образных паза, в которых установлены два съемных ответных вкладыша двутаврового поперечного сечения, причем каждый вкладыш прижат к торцевой поверхности Z-образного паза кольца в районе центральной стенки двутаврового сечения и соединен с кольцом крепежными элементами, расположенными вдоль оси компрессора. Расположение поводков кольца привода при этом произвольное - из условия оптимальной компоновки компрессора. Рейка выполнена из отдельных звеньев. Между механизмом и силовым цилиндром установлен регулировочный винт.

Выполнение поперечного сечения кольца привода двутавровым с пазами в центральной стенке, в которых размещены концы рычагов поворотных лопаток, причем между наружной поверхностью конца рычага и боковой поверхностью паза выполнен аварийный зазор, позволяет: при сохранении жесткости сечения и малого веса конструкции создать надежный и простой в изготовлении "дублирующий привод" рычага поворотной лопатки направляющего аппарата с минимально допустимыми "аварийным" зазором непосредственно в зоне крепления рычага к кольцу привода радиальным штифтом. Это значит, что направляющая лопатка даже в случае выпадения радиального штифта всегда будет занимать расчетное положение и ее поломка по этой причине исключается.

Наличие в районе горизонтального разъема на кольце привода по два Z-образных паза, в которых установлены два съемных ответных вкладыша двутаврового поперечного сечения, обеспечивает свободный доступ к болтам горизонтального стыка корпуса и дает возможность осуществлять простую и быструю сборку и разборку компрессора, не расстыковывая поводки кольца привода с механизмами и не нарушая регулировки привода поворотных лопаток направляющего аппарата компрессора на каждой половине корпуса.

Наличие крепежных элементов крепления вкладышей, расположенных вдоль оси компрессора дает возможность съема вкладышей с рычагов в том же направлении при неизменных габаритах кольца привода в зоне горизонтального разъема. Наше устройство упрощает и удешевляет сборку и разборку статора даже в эксплуатации.

Наличие рейки, выполненной из отдельных звеньев, уменьшает износ в шарнирах, что делает устройство более надежным.

Общий регулировочный винт между механизмом и силовым цилиндром позволяет в процессе доводки компрессора передвигать диапазон поворота лопаток сразу для всей группы ступеней. Кроме того, для двухконтурного двигателя общий регулировочный винт обеспечивает подстройку контуров после сдаточных испытаний, что обеспечивает надежное получение заявленных параметров компрессора и двигателя в целом.

На фиг. 1 показан продольный разрез статора; на фиг. 2 - элемент E продольного разреза; на фиг. 3 - разрез кольца привода по дублирующему приводу рычагов лопаток; на фиг. 4 - сечение В-В в месте стыка кольца привода с вкладышем в районе горизонтального разъема; на фиг. 5 - вид А сверху на статор в районе горизонтального разъема; на фиг. 6 - вид Б справа на статор; на фиг. 7 - вид Д на механизм; на фиг. 8 - вид Б на кольцо привода.

Статор компрессора содержит корпус 1, с горизонтальным разъемом 2, поворотные лопатки 3, установленные в корпусе 1 и связанные рычагами 4 с кольцами привода 5 при помощи радиальных штифтов 6. Радиальные штифты 6 законтрены на кольце привода 5 контровкой 7, кольца привода 5 подсоединены к механизму 8, состоящему из угловых рычагов 9 и реек 10, через поводки 11 и тендеры 12. Рейки состоят из звеньев 13, соединенных шарнирами 14. Каждый механизм 8 подсоединен через общий регулировочный винт 15 к силовому цилиндру 16. Кольцо привода 5 имеет двутавровое поперечное сечение 17 с центральной стенкой 18. В центральной стенке 18 выполнены пазы 19, в которых размещены концы 20 рычагов лопаток 3. При этом между наружной поверхностью 21 конца 20 рычага 4 и боковой поверхностью 22 паза 19 выполнен аварийный зазор 23. Паз 19 является дублирующим приводом 24 рычага 4 поворотной лопатки 3 в случае выпадения штифта 6. В районе горизонтального разъема 2 на кольце привода 5 установлены два съемных Z-образного вкладыша 25 с поперечным сечением двутавра 17. Каждый вкладыш 25 размещен в Z-образном пазу 25 кольца привода 5 и прижат к торцевой поверхности 27 кольца привода 5 в районе центральной стенки 18 и соединен с кольцом привода 5 крепежными элементами 28, расположенными вдоль оси компрессора. Две половины корпуса 1 соединены по горизонтальному стыку 2 крепежом 29.

При сборке статора устанавливают в каждую половину корпуса 1 поворотные лопатки 3, крепят на них рычаги 4, надвигают на рычаги 4 в каждой половине статора кольца привода 5, крепят рычаги 4 к кольцу привода 5 радиальными штифтами 6 и контрят последние контровкой 7. Соединяют две половины корпуса 1 крепежом 29. После чего ставят на место два съемных вкладыша 25, надвигая их на рычаги 4 в направлении стрелки M. Соединяют вкладыши 25 с половинами кольца привода 5 крепежными элементами 28. После чего кольцо привода 5 по всей окружности имеет одно и то же двутавровое сечение и одинаковый габарит. Таким образом, постановка крепежа 29 корпуса 1 не вызывает никаких затруднений. Далее ставят на каждую половину корпуса 1 по механизму 8. Закрепляют рейку 10 в неподвижном расчетном положении. Устанавливают лопатки 3 в расчетное положение. Соединяют угловые рычаги 9 механизма 8 через поводки 11 и тендеры 12 с кольцами привода 5. Устанавливают на статор в расчетное положение цилиндр 16 и соединяют его через общий регулировочный винт 15 с механизмом 8.

Во время работы поршень силового цилиндра 16 двигается от одного до другого упора. Его движение передается через винт 15, рейку 10, угловые рычаги 9, тендеры 12, поводки 11, кольца привода 5, рычаги 4 поворотным лопаткам 3. По мере надобности можно сместить границы поворота всей группы лопаток 3 регулировочными винтами 15. При этом в случае аварийного выпадения радиального штифта 6, например из-за поломки его контровки, устройство будет работать положенное время. При этом в районе дублирующего привода, а именно по поверхностям 21, хотя и будет наблюдаться некоторая выработка металла, но аварии при этом не будет. Более того, лопатки 3 будут все время находиться в расчетном положении.

Статор компрессора предназначен для компрессоров многорежимных авиационных газотурбинных двигателей. При сборке статора устанавливают в каждую половину корпуса поворотные лопатки, крепят на них рычаги. Надвигают на рычаги в каждой половине статора кольца привода. Крепят рычаги к кольцу привода радиальными штифтами и контрят последние контровкой. Соединяют две половины корпуса крепежом. После чего ставят на место два съемных вкладыша, надвигая их на рычаги. Соединяют вкладыши с половинами кольца привода крепежными элементами. После чего кольцо привода по всей окружности имеет одно и то же двутавровое сечение и одинаковый габарит. Далее ставят на каждую половину корпуса по механизму. Закрепляют рейку в неподвижном расчетном положении. Устанавливают лопатки в расчетное положение. Соединяют угловые рычаги механизма через поводки и тендеры с кольцами привода. Устанавливают на статор в расчетное положение цилиндр и соединяют его через общий регулировочный винт с механизмом. При использовании изобретения повышается надежность работы устройства при упрощении сборки статора с горизонтальным разъемом, упрощении регулировки поворотных лопаток направляющих аппаратов при сборке и эксплуатации. 1 с. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Статор компрессора газотурбинного двигателя, содержащий корпус с горизонтальным разъемом, поворотные лопатки направляющего аппарата, установленные в корпусе и связанные рычагами с кольцами привода, подсоединенными через механизм, включающий угловые рычаги и рейку, к силовому цилиндру, отличающийся тем, что поперечное сечение кольца привода выполнено двутавровым, а в центральной стенке двутавра выполнены пазы, в которых размещены концы рычагов поворотных лопаток, причем между наружной поверхностью конца рычага и боковой поверхностью паза выполнен аварийный зазор. 2. Статор по п.1, отличающийся тем, что в районе горизонтального разъема на кольце привода выполнено по два Z-образных паза, в которых установлены два съемных ответных вкладыша двутаврового поперечного сечения, причем каждый вкладыш прижат к торцевой поверхности Z-образного паза кольца в районе центральной стенки двутаврового сечения и соединен с кольцом крепежными элементами, расположенными вдоль оси компрессора. 3. Статор по п. 1, отличающийся тем, что рейка выполнена из отдельных звеньев. 4. Статор по п.1, отличающийся тем, что между механизмом и силовым цилиндром установлен регулировочный винт.