СТАТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2002 года по МПК F04D29/56 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям наземного и авиационного применений.

Известен статор компрессора газотурбинного двигателя с поворотными направляющими лопатками входного направляющего аппарата двигателя Д-30, соединенными между собой поворотным кольцом, которое в свою очередь соединено с силовым механизмом привода [1].

Однако известный статор компрессора не обеспечивает необходимую точность регулирования из-за неточности замера регулируемого параметра вследствие передачи вибрации от направляющего аппарата к измерительному элементу датчика.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является статор компрессора газотурбинного двигателя, содержащий поворотные лопатки направляющих аппаратов, а также датчики углов положения поворотных лопаток, каждый из которых соединен с одним механизмом привода через пару двухзвенных рычагов [2].

В современных высоконапорных компрессорах для исключения помпажа и обеспечения устойчивой работы во всем диапазоне режимов работы двигателя, лопата поворотных направляющих аппаратов, особенно лопатки входного направляющего аппарата компрессора, выполняются с большим диапазоном углов поворота. Например, для лопаток входного направляющего аппарата двигателя ПС-90А этот диапазон составляет 45^o. Для обеспечения необходимой точности замера диапазон углов поворота ротора датчика углов положения лопаток типа ДБС КГ-650 1 Ш состаляет 90^o.

В известной конструкции статора компрессора между поворотной лопаткой и датчиком углов поворота этой лопатки выполнена длинная кинематическая цепочка, каждый элемент которой выполнен с допусками на длину. Возможно такое сочетание допусков, при котором диапазон углов поворота лопаток не соответствует диапазону углов поворота ротора датчика углов положения лопаток, что может привести к неправильному замеру этого регулируемого параметра и, в конечном счете, - к помпажу и поломке компрессора.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в повышении надежности статора компрессора за счет обеспечения согласования диапазонов поворота лопаток входного направляющего аппарата и ротора датчика углов положения поворотных лопаток.

Сущность изобретения заключается в том, что в статоре компрессора газотурбинного двигателя, содержащем поворотные лопатки направляющих аппаратов, а также датчики углов положения поворотных лопаток, каждый из которых соединен с механизмом привода через систему рычагов с ведущей и дополнительной тягами, соединенными между собой с помощью пальца, согласно изобретению палец выполнен эксцентриковым, отношение длины ведущего рычага к эксцентриситету пальца составляет 20...100, на границе между коленами пальца выполнено кольцевое многогранное ребро, на вершинах и гранях которого установлены выступы контровочного замка, фиксирующего палец относительно ведущего рычага в угловом положении.

Выполнение пальца эксцентриковым с кольцевым многогранным ребром на границе между коленами пальца позволяет увеличить или уменьшить амплитуду перемещения ведущего рычага и ведомого рычага и соответственно обеспечить согласование диапазонов поворота лопаток входного направляющего аппарата и ротора датчика углов положения поворотных лопаток.

Контровочный замок с выступом позволяет фиксировать эксцентриковый палец относительно ведущего рычага в угловом положении, тем самым обеспечивается 12 различных положений пальца.

Надежность конструкции обеспечивается лишь в том случае, если отношение длины L ведущего рычага к эксцентриситету e пальца составляет 20...100.

При L/e<20 недостаточна точность регулирования для согласования диапазонов поворота лопаток входного направляющего аппарата и ротора датчика углов положения поворотных лопаток.

Соотнoшение L/e>100 не обеспечивает диапазон регулирования.

В обоих случаях возможны помпаж и поломка компрессора.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан продольный разрез статора компрессора газотурбинного двигателя; на фиг. 2 представлен вид А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - вид В на фиг.3; на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.4.

Статор компресора 1 газотурбинного двигателя состоит из корпуса 2, в котором установлены лопатки 3 входного направляющего аппарата 4, а также поворотные лопатки 5 и 6 поворотных направляющих аппаратов 7, 8 первой и второй ступеней компрессора, которые поворачиваются с помощью рычагов 9, 10, 11 и ведущих поворотных колец 12, 13 и 14 соответственно.

Поворотное кольцо 12 входного направляющего аппарата 4 приводится во вращение с помощью ведомой тяги 15, соединенной шарнирно с ведомым рычагом 16, жестко установленным на валике 17 совместно с ведущим рычагом 18. Рычаг 18 имеет длину L и шарнирным соединением 19 с помощью пальца 20 прикреплен к ведущей тяге 21, соединенной в свою очередь с исполнительным механизмом привода (не показан). Шарнирное соединение 19 ведущей тяги 21 и ведущего рычага 18 выполнено со сферическим пальцем 22 и затянуто гайкой 23, законтренной шплинтом 24.

Палец 20 выполнен с основным стержнем 25, входящим в шарнирное соединение 10 ведущей тяги 21 и рычага 18, а также с эксцентриковым по отношению к нему дополнительным стержнем 26, на котором через сферическое кольцо 27 установлена дополнительная тяга 28, через рычаг 29 шарнирно соединенная с ротором 30 датчика 31 контроля положения поворотных лопаток 3 входного направляющего аппарата 4. На пальце 20 тяга 28 зафиксирована с помощью гайки 32, законтренной шплинтом 33.

На границе между коленами пальца, т.е. основным 25 и дополнительным 26 стержнями, выполнено кольцевое многогранное ребро 34, на вершинах 35 и гранях 36 установлены выступы 37 контровочного замка 38. Выступами 39 замок 38 фиксируется относительно боковых поверхностей 40 ведущего рычага 18 от проворота вокруг своей оси.

Ведущие поворотные кольца 13, 14 поворотных направляющих аппаратов 7, 8 первой и второй ступеней также соединены своими ведомыми тягами и рычагами (не показаны) с валиком 17, поворачиваясь таким образом синхронно с поворотным ведущим кольцом 12 входного направляющего аппарата 4.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя угол поворота ротора 30 датчика 31 контроля углов поворота лопаток фиксируется управляющим электронным блоком (не показан), который корректирует углы поворота лопаток 3, 5 и 6 поворотных направляющих аппаратов 4, 7 и 8, установленных в статоре компрессора 1, в зависимости от режима работы двигателя с помощью исполнительного механизма привода (не показан). При этом поворот ведущего рычага 18 вызывает через дополнительную тягу 28 поворот рычага 29 и ротора 30 датчика 31 контроля углов поворота лопаток. Палец 20 устанавливается в нужное угловое положение, затем фиксируется в этом положении с помощью контровочного замка 38. С помощью пальца 20 тяга 28 переводится в положение 41, при котором увеличиваются длина L рычага 18 и амплитуда перемещения рычага 29 в месте его соединения с тягой 28. При этом увеличивается и угол поворота ротора 30 датчика 31. И наоборот. Так как контровочный замок 38 может фиксировать выступ 34 пальца 20 по граням 36 и вершинам 35 многогранного ребра 34, то количество положений пальца 20 в данном исполнении равно 12.

Источники информации
1. Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30. Техническое описание. М.: Машиностроение, 1971, с. 19, рис.6.

2. Патент РФ 2098670, F 04 D 29/56, F 01 D 9/02, 1997 г.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям наземного и авиационного применения и позволяет повысить надежность статора компрессора за счет обеспечения согласования диапазонов поворота лопаток входного направляющего аппарата и ротора датчика углов положения поворотных лопаток. В статоре компрессора газотурбинного двигателя, содержащем поворотные лопатки направляющих аппаратов, а также датчики углов положения поворотных лопаток, каждый из которых соединен с механизмом привода через систему рычагов с ведущей и дополнительной тягами, соединенными между собой с помощью пальца, согласно изобретению палец выполнен эксцентриковым, отношение длины ведущего рычага к эксцентриситету пальца составляет 20...100, на границе между коленами пальца выполнено кольцевое многогранное ребро, на вершинах и гранях которого установлены выступы контровочного замка, фиксирующего палец относительно ведущего рычага в угловом положении. 5 ил.

Статор компрессора газотурбинного двигателя, содержащий поворотные лопатки направляющих аппаратов, а также датчики углов положения поворотных лопаток, каждый из которых соединен с механизмом привода через систему рычагов с ведущей и дополнительной тягами, соединенными между собой с помощью пальца, отличающийся тем, что палец выполнен эксцентриковым, отношение длины ведущего рычага к эксцентриситету пальца составляет 20. . . 100, на границе между коленами пальца выполнено кольцевое многогранное ребро, на вершинах и гранях которого установлены выступы контровочного замка, фиксирующего палец относительно ведущего рычага в угловом положении.