ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F02C6/00 

Изобретение относится к газотурбинным установкам наземного применения, выполненным на основе авиационного двигателя.

Известны "гибридные" газотурбинные установки, использующие конвертированные для применения в наземных условиях авиационные двигатели и специально спроектированные стационарные силовые турбины [1].

Недостатком такой конструкции является высокая стоимость газотурбинной установки, т.к. в ней используются авиационные двигатели, отработавшие летный ресурс, однако, силовую стационарную турбину необходимо изготавливать заново.

Наиболее близкой к заявляемой является газотурбинная установка НК-12СТ, созданная на базе турбовинтового авиационного двигателя НК-12 со свободной силовой турбиной. Замер частоты вращения ротора компрессора осуществляется с помощью датчиков. Датчики установлены на коробке приводов двигателя, которые приводятся во вращение с помощью радиальных промежуточных валиков, расположенных в полых стойках входного корпуса двигателя и приводимых во вращение с помощью конических шестерен от ротора компрессора двигателя [2].

Недостатками известной установки является ее низкая надежность из-за большого количества промежуточных элементов в виде конических шестерен и промежуточных валиков.

Кроме того, возможно загрязнение чувствительных элементов датчика загрязняющими частицами, которые снижают точность замеров частоты вращения ротора.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности и точности замеров частоты вращения ротора за счет исключения промежуточных элементов между валом и датчиком, а также загрязнения чувствительного элемента датчика.

Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинной установке, содержащей входной корпус, компрессор и датчик замера частоты вращения ротора, согласно изобретению, чувствительный элемент датчика прикреплен на кронштейне к входному корпусу, индуктор датчика размещен на валу ротора, при этом индуктор выполнен в виде обода с периферийным Т-образным зубчатым венцом, причем t = 1,5-2,5d,
где t - ширина зубчатого венца;
d - диаметр чувствительного элемента датчика.

Выполнение индуктора датчика в виде обода с периферийным Т-образным зубчатым венцом позволяет защитить датчик от загрязняющих частиц, которые под действием центробежных сил переносятся на его рабочую поверхность из воздуха, поступающего, например, из лабиринтной полости.

Причем t = 1,5-2,5d, где t - ширина зубчатого венца, d - диаметр чувствительного элемента датчика. Если t<1,5d, то на переходных режимах работы установки вероятно загрязнение в результате взаимной осевой сдвижки ротора и статора. При t>2,5d возрастет вес индуктора датчика, что приводит к уменьшению запасов по "критическим оборотам" ротора компрессора.

В сравнении с прототипом, где датчик замера частоты вращения ротора размещен на коробке приводов, в заявляемои конструкции чувствительный элемент датчика индукционного типа прикреплен на кронштейне к входному корпусу, т. е. установлен на статоре, а индуктор датчика - непосредственно на валу ротора, исключая промежуточные элементы между валом и датчиком.

Размещение датчика на наружной поверхности шлицевого фланца упругой муфты позволяет минимизировать расстояние между упругой муфтой и подшипником ротора.

Упругая муфта, установленная на хвостовике вала ротора, выполняет функцию индуктора.

Поскольку "вынос" упругой муфты относительно подшипника ротора минимизирован, это приводит к повышению точности замеров частоты вращения ротора, увеличению запасов по "критическим оборотам" ротора компрессора и обеспечению надежности работы установки.

Надежность работы установки обеспечивается высокой точностью замеров частоты вращения ротора и точностью ее поддержания.

На фиг. 1 представлен продольный разрез заявляемой газотурбинной установки. На фиг. 2 показан элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде.

Газотурбинная установка 1 включает статор 2 и ротор 3, на переднем хвостовике 4 вала 5 которого установлен индуктор 6, выполненный в виде диска с ободом 7, имеющем Т-образный периферийный зубчатый венец 8 шириной t. Со стороны входа в двигатель на входном корпусе 9 с помощью кронштейна 10 установлен индуктивный датчик 11 частоты вращения ротора 3, регистрирующий число оборотов ротора 3 с помощью индуктора 6. Датчик 11 содержит чувствительный элемент 12 с диаметром d.

Вдоль полотна диска 13 движется воздух 14 с загрязняющими частицами 15, приближаясь к рабочей поверхности 16 чувствительного элемента 12 датчика 11. Воздух поступает, например, из лабиринтной полости 17, куда он подается из-за промежуточной ступени компрессора (не показана) для наддува масляной полости 18.

Установка работает следующим образом.

При работе двигателя ротор 3 установки 1 вращается относительно статора 2. При этом индуктор 6, установленный на валу 5, вращается относительно индуктивного датчика 11, который фиксируя число зубьев венца 8, проходящих мимо чувствительного элемента 12 датчика 11, измеряет число оборотов ротора 3.

Вдоль полотна диска 13 за счет сил трения радиально движется воздух 14 с загрязняющими частицами 15, которые могут осесть на рабочей поверхности 16 датчика 11, что приведет к его поломке. Частицы 16 поступают, например, из лабиринтной полости 17, куда воздух из-за промежуточной ступени компрессора подается для наддува масляной полости 18. Т-образный зубчатый венец 8 защищает чувствительный элемент 12 датчика 11 от загрязняющих частиц 15.

Источники информации
1. Б. С. Ревзин. Газотурбинные газоперекачивающие установки, Москва, "Недра", 1986, стр. 135.

2. Б. С. Ревзин. Газотурбинные газоперекачивающие установки, Москва, "Недра", 1986, стр. 131.

Газотурбинная установка предназначена для наземного применения и выполнена на основе авиационного двигателя. Газотурбинная установка содержит входной корпус, компрессор и датчик замера частоты вращения ротора. Чувствительный элемент датчика прикреплен на кронштейне к входному корпусу. Индуктор датчика размещен на валу ротора, при этом индуктор выполнен в виде обода с периферийным Т-образным зубчатым венцом, причем t = 1,5-2,5d, где t - ширина зубчатого венца, d - диаметр чувствительного элемента датчика. Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности и точности замеров частоты вращения ротора за счет исключения промежуточных элементов между валом и датчиком, а также исключения загрязнения чувствительного элемента датчика. 2 ил.

Газотурбинная установка, содержащая входной корпус, компрессор и датчик замера частоты вращения ротора, отличающаяся тем, что чувствительный элемент датчика прикреплен на кронштейне к входному корпусу, индуктор датчика размещен на наружной поверхности шлицевого фланца упругой муфты, установленной на хвостовике вала ротора, а индуктор выполнен в виде обода с периферийным Т-образным зубчатым венцом, причем t = 1,5 - 2,5d, где t - ширина зубчатого венца, d - диаметр чувствительного элемента.