ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ПОВОРОТА ЛОПАТКИ СТАТОРА Российский патент 2008 года по МПК F01D9/02 

Данное изобретение касается приспособления для поворота лопатки статора в турбомашине и турбомашины.

Лопатки статора, закрепленные в турбомашине и используемые для изменения направления потока газа до попадания на последующую ступень лопаток ротора, могут быть переменного типа закрепления, то есть их ориентация может изменяться в зависимости от режима работы агрегата. Они монтируются на наружных осях, которые выступают за корпус статора, и крепятся к соединительным тягам, которые произвольно поворачиваются с помощью некоторого общего управляющего кольца, расположенного вокруг корпуса статора. Поворот управляющих тяг вызывает аналогичный поворот лопаток. Передача поворота достигается благодаря подходящей подгонке (при которой перемещение одной вызывает перемещение другой) плоских граней, образованных на концевом элементе оси лопатки и на стенках отверстия на конце соединительной тяги; этот концевой элемент и отверстие часто имеют квадратную форму.

В патентных документах US 767264 и 4668165-А описываются соединительные тяги, которые являются достаточно тонкими для того, чтобы быть податливыми к кручению, которому они подвергаются из-за поворота управляющего кольца. Указанные соединительные тяги содержат боковые ребра, которые изогнуты как клещи и которые вводят в пазы упомянутых осей. Данные ребра ответственны за поворот осей, при этом форма зацепления лишь немного отличается от квадратных профилей.

Тем не менее, из опыта известно, что малейший люфт между отверстием соединительной тяги и осью лопатки заметно изменяет при повороте управление положением оси лопатки и часто разница в желаемом и истинном положении оси лопатки достигает нескольких десятых долей углового градуса. Так как для достижения хорошей эффективности турбомашины лопатка должна быть ориентирована в пространстве с высокой точностью, то можно заключить, что желательно добиваться улучшений в освещенном вопросе для уменьшения зазора между прямоугольными поверхностями.

В данном изобретении предлагается некоторое решение указанной проблемы, которое в самом общем определении состоит в том, что предлагается некоторое приспособление для поворота лопаток статора турбомашины, содержащее ось поворота лопатки, один конец которой выступает за границы статора и содержит часть с плоскими гранями, и управляющую соединительную тягу, входящую в зацепление с концом оси лопатки с помощью отверстия, образованного плоскими гранями, которые тесно связаны с плоскими гранями оси, при этом оно содержит пружину, зажатую между указанной осью и указанной соединительной тягой и установленную таким образом, что она прижимает одну из плоских граней оси к одной из плоских граней соединительной тяги.

Документы, упомянутые выше, не объясняют четко природу указанных ребер, в частности их жесткость. Не говорится, что эти ребра будут упругими и этот факт будет использован для того, чтобы обеспечивать контакт между ними и основанием пазов и угловое положение оси лопатки по отношению к соединительной тяге благодаря приложению достаточной силы.

Конструкции, описанные в данных документах, являются достаточно специализированными. Пружина, предлагаемая в соответствии с настоящим изобретением, является отдельной деталью, отличающейся от остальных деталей, обычной конструкции квадратного сечения, которую не нужно переделывать, пружина просто добавляется в уже существующую конструкцию.

Целесообразно, чтобы конструкция пружины предусматривала наличие двух элементов: пластины с отверстием, которая крепится к соединительной тяге и зацепляется вокруг концевой части оси лопатки, и упругой отбортовки данной пластины, контактирующей с поверхностью края соединительной тяги со стороны, противоположной одной из поверхностей оси, на которую опирается пластина, при этом в установленной пружине упругая отбортовка и пластина образуют между собой больший угол по сравнению с углом между ними в случае, когда пружина находится в свободном состоянии.

Предпочтительно, когда пружина содержит лапку, зацепляющуюся за другую верхнюю граничную поверхность соединительной тяги.

Не менее предпочтительно, когда отбортовка указанной пружины зацепляется за край упомянутой соединительной тяги с помощью волнообразной неровности своей поверхности.

Далее изобретение будет описываться со ссылками на чертежи, на которых:

- фиг.1 представляет собой общий вид конструкции, согласно изобретению,

- фиг.2 представляет собой более детальный вид основных элементов конструкции, согласно изобретению,

- фиг.3 - указанные элементы в увеличенном масштабе.

Ссылаясь на фиг.1, узел турбомашины содержит корпус 1 статора, в свою очередь содержащий закрепленные в заданном положении лопатки 2, их положение может меняться при повороте осей 3, расположенных на наружных концах лопаток 2 и в подшипниках 4, установленных в корпусе 1; внутренние концевые элементы лопаток 2 соединены с помощью кольца 5, которое зацепляется вокруг внутренней оси 6 и которое помогает фиксировать в определенном положении дугообразные элементы лопаток 2.

Оси 3 проходят через корпус 1 статора и заканчиваются концевым элементом 7, в котором одна часть 8 имеет квадратное поперечное сечение. Далее концевой элемент 7 снабжен резьбой и на нее наворачивается гайка 9. Соединительная тяга 10 соединяет концевой элемент 7 и управляющее кольцо 11, она расположена вблизи корпуса 1 статора на близком расстоянии к лопаткам 2.

Управляющее кольцо 11 расположено вокруг корпуса 1 статора и имеет возможность вращения с помощью известных средств, таких как цилиндры, которые приводятся в действие приводами. Данное кольцо поворачивает соединительную тягу 10 вокруг оси 3 вместе с указанной осью и всей лопаткой 2. В действительности, соединительная тяга 10 в своем концевом утолщении 17 содержит отверстие 13, имеющее квадратное поперечное сечение. Отверстие 13 имеет плоские грани, которые расположены напротив плоских граней оси 3 и с помощью которых происходит поворот оси 3. Две противоположные плоские грани оси 3 отмечены цифрами 12 и две соответствующие плоские грани отверстия 13 помечены цифрами 14.

В соответствии с изобретением, к данной конструкции добавлена пружина 15. Она отделена от других элементов конструкции, в частности от соединительной тяги 10 и оси 3, и состоит из пластины 16, которая устанавливается на утолщение 17 соединительной тяги 10, и отбортовки 18, которая расположена приблизительно под прямым углом к пластине 16 и которая тянется вдоль одной боковой граничной поверхности 19 пластины 16. Отбортовка 18 имеет волнообразную неровность 20, которая направлена в сторону боковой граничной поверхности 19, причем верхняя часть касается упомянутой поверхности. В пластине 16 выполнено отверстие 21 с квадратным поперечным сечением. В дополнение к сказанному, размеры пружины 15 выбирают таким образом, что отбортовка 18 отходит назад, когда отверстие 21 надевается на часть 8 с квадратным сечением конца оси 3, и в то время, как одна из граничных поверхностей отверстия 21 касается одной из плоских граней 12 (противоположной боковой граничной поверхности 19) части 8 с квадратным поперечным сечением и плоская грань 12 части 8 с квадратным поперечным сечением, противоположная последней (одной из граничных поверхностей отверстия 21), касается плоской грани 13 концевой утолщенной части 17 соединительной тяги. Другими словами, напряжение в пружине 15 возникает благодаря тому, что угол между пластиной 16 и отбортовкой 18 увеличивается по сравнению со свободным состоянием пружины, и это отражается на давлении в зоне контакта пары плоских граней 12 (ось 3) и 13 (соединительная тяга 10), которое существует для всех режимов работы агрегата. Таким образом, соединительная тяга 10 и лопатка 2 находятся в состоянии, когда они неподвижны друг относительно друга касательно их углового положения.

Все лопатки 2 одной ступени, положение которых зависит от положения кольца 11, снабжены одинаковыми пружинами 15. Может оказаться полезным проверять то, что все пружины 15 установлены одинаково. Это необходимо для того, чтобы предотвратить различие в расположении зазоров между отверстием 21 и частью 8 с квадратным поперечным сечением. Для данной цели к пружине 15 можно добавить лапку 22, которая будет закреплена на пластине 16 и будет направлена перпендикулярно к ней, так же, как и отбортовка 18, упомянутая ранее. Однако данная лапка не предназначена для того, чтобы упруго деформироваться при надевании пружины. Эта лапка предназначена быть средством для защиты от случайных ошибок, и она позволяет установить пружину 15 только в одном положении. При правильной ориентации пружины 15 лапка 22 расположена вдоль наружной поверхности 23 соединительной тяги 10, а при попытке установить пружину в неправильном положении она не позволяет пластине 16 опереться на утолщение 17 соединительной тяги 10.

Данное изобретение можно применять для случая, когда сечение осей лопаток и отверстие соединительной тяги имеют форму многоугольника, а не квадрата.

При применении данного изобретения на практике было отмечено значительное снижение разницы в желаемом и истинном положении лопаток статора.

Изобретение относится к приспособлениям для поворота лопаток статора в турбомашине. Пружина (15) угловой формы расположена между утолщением (17) соединительной тяги (10), управляющей положением лопатки статора, и осью (3) указанной лопатки таким образом, что ее отбортовка (18) отклоняется от поверхности (19) одного края соединительной тяги (10) и пластина (16) передвигает ось (3) в зазоре отверстия (21) соединительной тяги и устанавливает и поддерживает контакт между двумя плоскими гранями (12 и 13) таким образом, чтобы уменьшить разницу в угловом положении соединительной тяги и оси. Разница в угловом положении существует из-за зазора, имеющегося в отверстии (21). Изобретение обеспечивает повышение эффективности турбомашины, точности установки лопатки, в частности уменьшение зазора между прямоугольными поверхностями. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Приспособление для поворота лопатки (2) статора в турбомашине, содержащее ось (3) поворота лопатки, один конец которой выступает за границы статора и содержит часть (8) с плоскими гранями, и управляющую соединительную тягу (10), входящую в зацепление с концом лопатки с помощью отверстия, которое ограничено плоскими гранями (13), связанными с плоскими гранями (12) оси, отличающееся тем, что оно содержит пружину (15), зажатую между упомянутой осью и соединительной тягой и установленную таким образом, что она прижимает одну из плоских граней оси к одной из плоских граней соединительной тяги.2. Приспособление по п.1, отличающееся тем, что указанная пружина содержит пластину (16) с отверстием, которая крепится к соединительной тяге и зацепляется вокруг концевой части оси лопатки, и упругую отбортовку данной пластины, контактирующую с поверхностью края соединительной тяги со стороны, противоположной одной из поверхностей оси, на которую опирается пластина, при этом упругая отбортовка и пластина образуют между собой больший угол по сравнению с углом между ними в случае, когда пружина находится в свободном состоянии.3. Приспособление по п.2, отличающееся тем, что указанная пружина содержит лапку (22), зацепляющуюся за другую верхнюю граничную поверхность соединительной тяги.4. Приспособление по п.2, отличающееся тем, что отбортовка указанной пружины зацепляется за край упомянутой соединительной тяги с помощью волнообразной неровности (20) своей поверхности.5. Турбомашина, содержащая статор с приспособлением для поворота лопаток (2), отличающаяся тем, что приспособление для поворота лопаток (2) статора выполнено по любому из пп.1-4.