ОСЕВОЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ КОМПРЕССОР АВИАЦИОННОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F04D29/32 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к осевым многоступенчатым компрессорам.

Известен осевой многоступенчатый компрессор, содержащий неразъемный барабан ротора с рабочими лопатками, корпус статора с набором колец над рабочими лопатками и направляющих аппаратов (см. А.В. Штода, С.П. Алещенко и др. Конструкция авиационных двигателей, 1958 г., стр.21, фиг.1.4).

Недостатком данной конструкции является то, что статор этого компрессора малопригоден для использования в составе компрессора высокого давления двухконтурного турбореактивного двигателя.

Его непригодность объясняется тем, что из-за неразъемности ротора корпус со всеми закрепленными в нем элементами проточной части по условиям сборки должен иметь продольный разъем, а следовательно, и фланцы для стяжки двух половин. Этот факт приводит, с одной стороны, к невозможности в малых габаритах выполнить наружную поверхность корпуса обтекаемой, так как требуется специальный обтекатель, а с другой, к заметной овализации элементов проточной части. Первый из указанных недостатков вызывает повышенные потери во втором контуре, а второй - к повышенным радиальным зазорам в проточной части компрессора, что является решающим фактором с точки зрения возможности применения компрессора в качестве компрессора высокого давления малоразмерного двухконтурного турбореактивного двигателя.

Задачей изобретения является повышение КПД путем уменьшения радиальных зазоров между ротором и статором и снижение гидравлического сопротивления корпуса.

Указанный технический результат достигается тем, что осевой многоступенчатый компрессор содержит неразъемный барабан ротора с рабочими лопатками, корпус статора с набором колец над рабочими лопатками и направляющих аппаратов. Наружная поверхность корпуса статора, выходящая в канал второго контура, выполнена обтекаемой формы, а сам корпус статора и кольца выполнены неразъемными. В корпусе статора над рабочими лопатками выполнена кольцевая проточка. Кольца и направляющие аппараты установлены в корпусе статора посредством промежуточной гильзы цилиндрической формы, размещенной в упомянутой кольцевой проточке и снабженной кольцевым буртом на внутренней поверхности со стороны входа и кольцевым наружным фланцем со стороны выхода, жестко связанным с корпусом статора и корпусом камеры сгорания.

Кроме того, на внутренней поверхности промежуточной гильзы по всей длине образующей цилиндра закреплена шпонка, а на наружных поверхностях направляющих аппаратов и колец выполнены ответные пазы для их фиксации в окружном направлении. На кольцевом бурте промежуточной гильзы выполнены сквозные окна, а на наружной поверхности выходной части корпуса статора - пазы для обеспечения демонтажа.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг.1 представлен продольный разрез компрессора, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, где представлен вид на сквозные окна в бурте гильзы, на фиг.3 - продольный разрез по шпонке, на фиг.4 - продольный разрез по окну в бурте гильзы и по пазу в корпусе, а на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.3.

Осевой многоступенчатый компрессор содержит неразъемный барабан ротора 1 с рабочими лопатками, корпус статора 2 с набором колец 3 над рабочими лопатками и направляющих аппаратов 4. Наружная поверхность корпуса статора 2, выходящая в канал второго контура, выполнена обтекаемой формы, а сам корпус статора 2 и кольца 3 выполнены неразъемными. В корпусе статора 2 над рабочими лопатками выполнена кольцевая проточка, причем кольца 3 и направляющие аппараты 4 установлены в корпусе статора 2 посредством промежуточной гильзы 5 цилиндрической формы, размещенной в упомянутой кольцевой проточке и снабженной кольцевым буртом 6 на внутренней поверхности со стороны входа и кольцевым наружным фланцем 7 со стороны выхода, жестко связанным с корпусом статора 2 и корпусом камеры сгорания 8.

На внутренней поверхности промежуточной гильзы 5 по всей длине образующей цилиндра закреплена, например припаяна или приклеена, шпонка 9, а на наружных поверхностях направляющих аппаратов 4 и колец 3 выполнены ответные пазы 10 для их фиксации в окружном направлении.

На кольцевом бурте 6 промежуточной гильзы 5 выполнены сквозные окна 11, а на наружной поверхности выходной части корпуса статора 2 - пазы 12 для обеспечения демонтажа.

Наружная поверхность статора 2, выходящая в канал второго контура, выполнена конусной, переходящей в цилиндрическую в выходной части, внутренняя поверхность имеет цилиндрическую форму, а место сопряжения этих поверхностей со стороны входа выполнено скругленным по радиусу.

Такое выполнение наружной поверхности корпуса статора 2 обтекаемой формы обеспечивает снижение его гидравлического сопротивления с сохранением минимального габарита второго контура.

Выполнение неразъемными корпуса 2, колец 3, аппаратов 4, гильзы 5 обеспечивает сохранение правильной геометрической формы проточной части и, как следствие, обеспечивает получение минимально возможных величин радиальных зазоров. Вместе с тем, такое выполнение в сочетании с неразъемным барабаном ротора 1 накладывает особенности на сборку и разборку компрессора. Эти особенности сборки характеризуются тем, что она начинается на обезлопаченном роторе 1 со стороны последних ступеней компрессора и выполняется в следующей последовательности: облопачивание первой ступени ротора 1, установка соответствующего кольца 3, замер радиальных зазоров по лопаткам ротора 1, установка направляющего аппарата 4 соответствующей ступени, замер радиальных зазоров по лопаткам аппарата 4, облопачивание следующей ступени ротора и т.д. по всем остальным ступеням. Затем на установленные кольца 3 и аппараты 4 насаживается гильза 5 до упора в бурт 6, ротор 1 вместе с собранными на нем элементами корпуса статора 2, замкнутыми гильзой 5, устанавливается в корпус статора 2 и замыкается корпусом камеры сгорания 8. Разборка осуществляется в обратном порядке.

Из сказанного по вопросу сборки следует, что пазы 12 нужны для выпрессовки гильзы 5 вместе с ротором 1, кольцами 3 и аппаратами 4 из корпуса статора 2, окна 11 необходимы для выпрессовки гильзы 5 с наборами колец 3 и аппаратов 4, а сама гильза 5 необходима для разборки компрессора без повреждения лопаток и для удобства сборки.

Шпонка 9 на гильзе 5 нужна для фиксации в окружном направлении колец 3 и аппаратов 4.

Такое выполнение осевого многоступенчатого компрессора позволит получить минимальные радиальные зазоры, стабильные по окружности в проточной части, а работа в компоновке малоразмерного ГТД обеспечит высокий КПД и необходимый запас устойчивой работы.

Осевой многоступенчатый компрессор содержит неразъемный барабан ротора 1 с рабочими лопатками, корпус статора 2 с набором колец 3 над рабочими лопатками и направляющих аппаратов 4. Наружная поверхность корпуса статора 2, выходящая в канал второго контура, выполнена обтекаемой формы, а сам корпус статора 2 и кольца 3 выполнены неразъемными. В корпусе статора 2 над рабочими лопатками выполнена кольцевая проточка, причем кольца 3 и направляющие аппараты 4 установлены в корпусе статора 2 посредством промежуточной гильзы 5 цилиндрической формы, размещенной в упомянутой кольцевой проточке и снабженной кольцевым буртом 6 на внутренней поверхности со стороны входа и кольцевым наружным фланцем 7 со стороны выхода, жестко связанным с корпусом статора 2 и корпусом камеры сгорания 8. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Осевой многоступенчатый компрессор, преимущественно двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий неразъемный барабан ротора с рабочими лопатками, корпус статора с набором колец над рабочими лопатками и направляющих аппаратов, при этом наружная поверхность корпуса статора, выходящая в канал второго контура, выполнена обтекаемой формы, а сам корпус статора и кольца выполнены неразъемными, в корпусе статора над рабочими лопатками выполнена кольцевая проточка, причем кольца и направляющие аппараты установлены в корпусе статора посредством промежуточной гильзы цилиндрической формы, размещенной в упомянутой кольцевой проточке и снабженной кольцевым буртом на внутренней поверхности со стороны входа и кольцевым наружным фланцем со стороны выхода, жестко связанным с корпусом статора и корпусом камеры сгорания. 2. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности промежуточной гильзы по всей длине образующей цилиндра закреплена шпонка, а на наружных поверхностях направляющих аппаратов и колец выполнены ответные пазы для их фиксации в окружном направлении. 3. Компрессор по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на кольцевом бурте промежуточной гильзы выполнены сквозные окна, а на наружной поверхности выходной части корпуса статора - пазы для обеспечения демонтажа.