КОМПРЕССОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2001 года по МПК F04D29/56 

Изобретение относится к компрессорам высокотемпературных газотурбинных двигателей, в том числе наземного применения.

Известен статор компрессора газотурбинного двигателя с наружным и внутренним жестко связанными между собой корпусами. [1].

Недостатком известной конструкции является наличие жестких соединений между корпусами, которые ограничивают возможность управления радиальными зазорами между статором и ротором, что ведет к снижению КПД компрессора.

Наиболее близким к заявленному является компрессор газотурбинного двигателя, статор которого выполнен с наружным и внутренним корпусами, с системой управления радиальными зазорами между ротором и статором, при этом по меньшей мере одно из соединений между корпусами выполнено упругим [2].

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является небольшое количество полостей для отбора воздуха из-за промежуточных ступеней компрессора, так как пространство между наружным и внутренним корпусами компрессора занято в основном системой управления радиальными зазорами между статором и ротором, а для повышения КПД газотурбинного двигателя очень важно иметь большое количество отборов от разных ступеней компрессора, что позволяет без дополнительных потерь энергии подводить к тому или иному узлу двигателя воздух с нужными температурой и давлением.

Техническая задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении надежности и КПД как компрессора, так и двигателя в целом.

Сущность технического решения заключается в том, что в компрессоре газотурбинного двигателя, содержащем статор с системой управления радиальными зазорами между статором и ротором, состоящий из наружного и внутреннего корпусов с упругими соединениями между ними, согласно изобретению между наружным и внутренним корпусами размещены полости отбора воздуха из-за различных ступеней компрессора, последовательно чередующиеся в осевом направлении с полостями активного управления радиальными зазорами.

Размещение между наружным и внутренним корпусами полостей отбора воздуха из-за различных ступеней компрессора, последовательно чередующихся в осевом направлении с полостями активного управления радиальными зазорами, позволяет за счет большого количества отборов от разных ступеней компрессора без дополнительных потерь энергии подводить к тому или иному узлу двигателя воздух с нужными температурой и давлением, а также большое количество полостей отбора воздуха приводит к сливу накапливающегося на периферии проточной компрессора турбулентного пограничного слоя и отсепарированных из воздуха загрязняющих частиц, уменьшая загрязнение и эрозионный износ лопаток компрессора, все это повышает надежность и КПД как компрессора, так и двигателя в целом.

На чертеже изображен продольный разрез компрессора.

Компрессор 1 газотурбинного двигателя состоит из ротора 2 и статора 3, который в свою очередь состоит из наружного корпуса 4 и внутреннего корпуса 5. Между наружным 4 и внутренним 5 корпусами размещены чередующиеся между собой полости 6, 7 и 8 отбора воздуха из-за различных ступеней компрессора и полости 9, 10 с системой регулирования радиальных зазоров между ротором 2 и внутренним корпусом 5, причем эти полости разделены между собой с помощью упругих соединений в виде фланцев 11, 12, 13, 14 и 15, соединяющих между собой корпуса 4 и 5. Полости отбора 6, 7 и 8 на входе соединены с проточной частью 16 компрессора 1, а на выходе с помощью трубопроводов 17, 18 и 19 через внутренние полости сопловых и рабочих лопаток (не показано), а также воздушные полости масляных опор или роторов (не показано) с газовой полостью двигателя, его наружным контуром или атмосферой (не показано). В полостях 9 и 10 с системой регулирования радиальных зазоров между ротором 2 и внутренним корпусом 5 размещены перфорированные дефлекторы 20 и 21, через которые охлаждающий воздух 22, натекая на внешнюю поверхность 23 внутреннего корпуса 5, охлаждает этот корпус, осуществляя таким образом активное регулирование радиальных зазоров на основных режимах работы двигателя. Полости 9 и 10 регулирования радиальных зазоров на входе через трубопроводы 24 и 25 соединены с промежуточной ступенью компрессора (не показано), или подпорными ступенями компрессора низкого давления (не показано), или посторонним источником холодного воздуха, а на выходе - через пазы 26 и 27 - с наружным контуром двигателя или с атмосферой.

Работает устройство следующим образом. При работе двигателя из проточной части 16 компрессора 1 через полости 6, 7 и 8 отбирается охлаждающий воздух нужных температуры и давления, что повышает КПД и надежность компрессора 1 из-за сброса пограничного слоя и загрязнений, отсепарированных к периферии проточной части 16, а также двигателя в целом. В полости 9 и 10 активного регулирования радиальных зазоров через перфорированные дефлекторы 20 и 21 подается охлаждающий воздух 22, который охлаждает внутренний корпус 5, уменьшая таким образом радиальные зазоры между ротором 2 и корпусом 5, за счет чего также растет КПД компрессора 1. Упругие соединения в виде фланцев 11, 12, 13, 14 и 15 между наружным корпусом 4 и внутренним корпусом 5 упруго деформируются, позволяя корпусу 5 без деформации перемещаться в радиальном направлении. При этом фланцы 11, 12, 13, 14 и 15 разделяют чередующиеся между собой полости отбора воздуха 6, 7 и 8 и полости активного регулирования радиальных зазоров 9 и 10, так как воздух в этих полостях находится с разными температурами и давлением.

Источники информации
1. SU патент N 477259, 1975 г.

2. RU патент N 2121082 C1 - прототипо

Изобретение относится к компрессорам высокотемпературных газотурбинных двигателей, в том числе наземного применения, и позволяет повысить надежность и КПД как компрессора, так и двигателя в целом. Компрессор газотурбинного двигателя содержит статор с системой управления радиальными зазорами между статором и ротором, состоящий из наружного и внутреннего корпусов с упругими соединениями между ними. Между наружным и внутренним корпусами размещены полости отбора воздуха из-за различных ступеней компрессора, последовательно чередующиеся в осевом направлении с полостями активного управления радиальными зазорами. 1 ил.

Компрессор газотурбинного двигателя, содержащий статор с системой управления радиальными зазорами между статором и ротором, состоящий из наружного и внутреннего корпусов с упругими соединениями между ними, отличающийся тем, что между наружным и внутренним корпусами размещены полости отбора воздуха из-за различных ступеней компрессора, последовательно чередующиеся в осевом направлении с полостями активного управления радиальными зазорами.