РЕГУЛИРУЕМЫЙ ВХОДНОЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F01D17/12 

Изобретение относится к области конструирования газотурбинного двигателя (далее ГТД), а именно узлов двигателя, служащих для регулирования и управления изменениями газового потока, расположенных в части статора.

Известен регулируемый сопловый аппарат турбины, содержащий наружный корпус, внутреннее кольцо, направляющие лопатки, состоящие из стойки и закрылка, где стойка неподвижно закреплена в корпусе на кольцевых заплечиках, а закрылок может поворачиваться на определенный угол [1].

Недостатком данного устройства является плохая согласованность стойки и закрылка, что требует больших зазоров между ними, иначе может происходить заклинивание закрылка.

Наиболее близким к заявленному решению является регулируемый входной направляющий аппарат компрессора ГТД, содержащий наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в наружном корпусе и внутреннем кольце с возможностью поворота [2].

Недостаток данного изобретения состоит в сложности изготовления и сборки узла.

Выполнение точных соосных отверстий малого диаметра в цапфах подвижной части (закрылка) верхней и нижней при большом расстоянии между ними приводит при изготовлении к уводу сверла, а выполнение соответствующих цапф стойки, контактирующих с этими отверстиями (цапфа в цапфе), приводит к большому биению между ними.

Центровка цапф поворотного закрылка по двум поверхностям будет приводить к заклиниванию закрылка при повороте.

Вся предложенная конструкция в целом требует больших зазоров в трущихся парах, это ведет к быстрой выработке деталей и снижению ресурса их работы. Разъемы в наружном корпусе в месте основной заделки опоры закрылка снижают жесткость и работоспособность входного направляющего аппарата.

Задача изобретения - обеспечить необходимую точность изготовления конструкции, облегчение сборки и увеличение ресурса работы.

Указанная задача достигается тем, что регулируемый входной направляющий аппарат компрессора ГТД содержит наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца с возможностью поворота, и со стороны проточной части компрессора на цапфах стоек образованы прямоугольные полки, установленные в ответных пазах, выполненных на внутреннем кольце и наружном корпусе, цапфы стоек размещены в дополнительных отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца и зафиксированы в наружном корпусе гайками, размещенными на наружной поверхности корпуса, а внутреннее кольцо выполнено с двумя вертикальными разъемами в плоскостях, проходящих по оси цапф стоек и закрылков.

При этом ответные пазы выполнены прямоугольными или в виде кольцевых пазов.

Новым здесь является то, что со стороны проточной части компрессора на цапфах стоек образованы прямоугольные полки, установленные в ответных пазах, выполненных на внутреннем кольце и наружном корпусе, цапфы стоек размещены в дополнительных отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца и зафиксированы в наружном корпусе гайками, размещенными на наружной поверхности корпуса, а внутреннее кольцо выполнено с двумя вертикальными разъемами в плоскостях, проходящих по оси цапф стоек и закрылков.

При этом ответные пазы могут иметь прямоугольную форму или могут быть выполнены в виде кольцевого паза.

Снабдив цапфы стоек прямоугольными полками и устанавливая их в ответных пазах внутреннего кольца и наружного корпуса, мы стопорим стойку от проворота вокруг оси цапф и формируем канал проточной части.

Размещая цапфы стоек в дополнительных отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца, мы добиваемся точного согласования в узле стойки и закрылка между собой, так как выполнение в корпусе и во внутреннем кольце двух рядов согласованных между собой отверстий можно осуществить на координатно-расточном станке с большой точностью.

Применяя гайки для фиксации стоек в наружном корпусе, обеспечиваем неподвижность стоек в радиальном направлении.

То, что мы снабжаем внутреннее кольцо двумя вертикальными разъемами в плоскостях, проходящих по оси цапф стоек и закрылков, позволяет осуществить сборку конструкции при отсутствии вертикальных разъемов на наружном корпусе. Это увеличивает жесткость конструкции и уменьшает ее вес.

Выполнение ответных пазов в виде кольца позволяет упростить изготовление узла.

Предлагаемая конструкция обеспечивает узлу надежную работу, безотказный поворот закрылка без заедания при переменных режимах работы компрессора и обеспечивает легкую сборку и разборку для замены лопатки в случае забоин на лопатках от попадания посторонних предметов.

На фиг.1 показан продольный разрез регулируемого входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя.

На фиг.2 - поперечный разрез А-А (вид сверху, развертка).

На фиг.3 - поперечный разрез Б-Б (вид снизу, развертка).

Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора ГТД состоит из наружного корпуса 1, внутреннего кольца 2, направляющих лопаток 3, каждая из которых состоит из неподвижной стойки 4 с цилиндрическими цапфами 5, 6 и закрылка 7 с цилиндрическими цапфами 8, 9, установленными в отверстии 10 наружного корпуса 1 и отверстии 11 внутреннего кольца 2.

Со стороны проточной части компрессора 12, 13 на цапфах 5, 6 стойки образованы прямоугольные полки 14, 15, установленные в ответных пазах 16 наружного корпуса 1 и пазах 17 внутреннего кольца 2. Цапфы 5, 6 стоек 4 размещены в дополнительных отверстиях 18 наружного корпуса 1 и отверстиях 19 внутреннего кольца 2 и зафиксированы гайками 20 на наружной поверхности 21 корпуса 1.

Внутреннее кольцо 2 выполнено с двумя вертикальными разъемами 22 и 23 в плоскости, проходящей по оси стоек 4, и плоскости, проходящей по оси закрылков 7; части 24 и 25 внутреннего кольца 2 соединены крепежными элементами 26, а части 25 и 27 внутреннего кольца соединены крепежными элементами 28.

Наружная цапфа 8 закрылка 7 фиксируется втулкой 29, штифтом 30, регулировочным кольцом 31 и рычагом 32.

Сборка узла регулируемого входного направляющего аппарата компрессора ГТД осуществляется следующим образом. Стойки 4 вставляются цапфами 5 в отверстия 18 наружного корпуса 1 и фиксируются гайками 20, при этом прямоугольные полки 14 входят в ответные пазы 16 корпуса 1 и контактируют с пазами, таким образом, стойки 4 фиксируются в окружном направлении. Затем на цапфы 6 стоек 4 надвигаются части 24 и 25 внутреннего кольца 2 и соединяются друг с другом крепежным элементом 26. Далее в отверстия 10 корпуса 1 вставляются цапфы 8 закрылков 7, после чего цапфы фиксируются втулкой 29, штифтом 30 и рычагом 32. Затем на цапфы 9 закрылков 7 надвигается часть 27 внутреннего кольца 2 и соединяется с частью 25 внутреннего кольца 2 крепежным элементом 28. Регулировочное кольцо 31 обеспечивает подвижность закрылка при повороте.

Из описания изобретения видно, что для реализации предлагаемого устройства используются элементы, применяемые в промышленности, что позволяет сделать вывод о промышленной применимости изобретения.

Источники информации
1. Патент США 2.838.274, кл. 253-78, опубл. 10.06.1958 г.

2. Патент США 3.887.297, кл. 415-161, опубл. 03.06.1975 г.

Аппарат предназначен для использования в области конструирования газотурбинного двигателя, узлов двигателя, служащих для регулирования и управления изменениями газового потока. Аппарат содержит прямоугольные полки, образованные на цапфах стоек со стороны проточной части компрессора. Полки установлены в ответных пазах. Последние выполнены на внутреннем кольце и наружном корпусе и имеют прямоугольную форму. Ответные пазы могут быть выполнены кольцевыми. Цапфы стоек размещены в дополнительных отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца. Последнее выполнено с двумя вертикальными разъемами в плоскостях, проходящих по оси цапф стоек и закрылков. Цапфы зафиксированы в наружном корпусе гайками. Последние размещены на наружной поверхности корпуса. Обеспечивается точность изготовления, облегчение сборки и увеличение ресурса работы аппарата. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца с возможностью поворота, отличающийся тем, что со стороны проточной части компрессора на цапфах стоек образованы прямоугольные полки, установленные в ответных пазах, выполненных на внутреннем кольце и наружном корпусе, цапфы стоек размещены в дополнительных отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца и зафиксированы в наружном корпусе гайками, размещенными на наружной поверхности корпуса, а внутреннее кольцо выполнено с двумя вертикальными разъемами в плоскостях, проходящих по оси цапф стоек и закрылков. 2. Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что ответные пазы имеют прямоугольную форму. 3. Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что ответные пазы выполнены кольцевыми.