СТЕНКА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ И ГАЗОВАЯ ТУРБИНА Российский патент 2011 года по МПК F23R3/60 

Изобретение касается стенки в камере сгорания, включая несущую структуру с несколькими теплозащитными щитками, которые посредством крепежного средства закреплены на несущей структуре, причем крепежное средство включает в себя пружинное устройство.

Камера сгорания газовой турбины подвержена особым нагрузкам, к примеру воздействию горячего газа или вибрациям. Для этого на несущей структуре монтируются так называемые теплозащитные щитки, которые защищают несущую структуру от горячих газов или других нагрузок.

Теплозащитные щитки в камере сгорания, в частности металлические теплозащитные щитки, устанавливаются на несущей структуре при помощи винта. При установке при этом используются так называемые пакеты дисковых пружин. Металлические пластины теплозащитных щитков скрепляются по центру с пакетами дисковых пружин. Пакет дисковых пружин состоит из втулки и из расположенных во втулке дисковых пружин. Они имеют с внутренней стороны проходное аксиальное отверстие. Аксиальное отверстие пакетов дисковых пружин частично снабжено резьбой. Винт ввинчивается в это аксиальное отверстие. На внешней стороне пакета дисковых пружин, то есть на втулке, имеется наружная резьба. С помощью этой резьбы пакет дисковых пружин ввинчивается в несущую структуру. Для этого в несущей структуре предусмотрена выемка с соответствующей внутренней резьбой. Головка винта расположена, таким образом, в теплозащитном щитке или на нем. Посредством завинчивания винта в выемку теплозащитный щиток закрепляется на несущей структуре. При этом винт может быть таким, что выступает за пределы ввинченного в несущую структуру пакета дисковых пружин и, таким образом, доходит далее до выемки несущей структуры.

В направлении камеры сгорания втулка имеет плотно установленную крышку, которая также может иметь аксиальное отверстие для приема винта. Крышка является, так сказать, частью втулки. За счет этого дисковые пружины не падают в камеру сгорания. Дисковые пружины пакета дисковых пружин на стороне в направлении несущей структуры посредством использования предохранительного кольца защищены от выпадения. Между предохранительным кольцом и пружиной далее расположена еще и работающая на сжатие пластина. Предохранительное кольцо в прошлом нередко ослаблялось и/или ломалось. Если нужно было демонтировать/монтировать теплозащитный щиток, к примеру, из-за трещин или разломов, то пружины, а также работающие на сжатие пластины при поврежденном предохранительном кольце сами могли упасть в камеру сгорания. Далее, они должны были быть обнаружены и извлечены с применением дорогостоящих средств. Монтаж новых пакетов дисковых пружин также осложнен, так как обратная сторона несущей структуры в некоторых местах, к примеру, на ступице, недоступна снаружи.

Задачей изобретения является предоставление сведений касательно стенки камеры сгорания с несущей структурой и с теплозащитными щитками, закрепленными на несущей структуре, причем крепление этих теплозащитных щитков на несущей структуре особенно удобно в обслуживании и легкоосуществимо в процессе монтажа/демонтажа.

Задача решается посредством стенки камеры сгорания в соответствии с изобретением с камерой сгорания, включая несущую структуру с несколькими теплозащитными щитками, которые посредством крепежного средства закреплены на несущей структуре, причем крепежное средство включает в себя пружинное устройство и причем пружинное устройство прочно соединено с несущей структурой, причем пружинное устройство состоит, по меньшей мере, из одной установленной в кожухе пружины, причем пружина гарантирована от выпадения на обращенной от камеры сгорания стороне посредством первого устройства предохранения от выпадения, и причем пружинное устройство с внутренней стороны имеет аксиальное отверстие для приема крепежного средства, и причем пружина посредством второго устройства предохранения от выпадения на обращенной к камере сгорания стороне гарантирована от выпадения, и причем пружинное устройство выполнено с возможностью демонтажа на обращенной к камере сгорания стороне.

В изобретении было обнаружено, что проблемы в уровне техники необходимо свести к тому, что пакет пружин в уровне техники выполнен без возможности демонтажа из внутреннего пространства камеры сгорания. При поломке предохранительного кольца пакета пружин в уровне техники (к примеру, при демонтаже/монтаже теплозащитного щитка) дисковые пружины могут, поэтому, упасть в камеру сгорания, так как пакет дисковых пружин не может быть заменен сразу. Таким образом, при монтаже/демонтаже теплозащитного щитка и при связанной с этим поломке предохранительного кольца пакета пружин постоянно необходимы поиски отдельных частей пакета, влекущие за собой значительные расходы.

Пружинное устройство в соответствии с изобретением состоит поэтому из пружины, к примеру дисковой пружины, которая установлена в кожухе. Пружинное устройство имеет с внутренней стороны аксиальное отверстие. Оно, в силу равномерного распределения нагрузки, по большей части расположено по середине и задумано для приема крепежного средства, к примеру винта. При помощи крепежного средства, к примеру винта, теплозащитный щиток закрепляется на несущей структуре, к примеру, посредством того, что головка винта размещается в теплозащитном щитке или на нем. Пружинное устройство прочно соединено с несущей структурой. В устройстве в соответствии с изобретением установлено первое устройство предохранения от выпадения, которое предохраняет пружину в кожухе от выпадения в направлении несущей структуры. Это может быть, к примеру, своего рода крышка. Второе устройство предохранения от выпадения предохраняет пружину от выпадения в направлении камеры сгорания. Оно выполнено таким образом, что оно может быть демонтировано в направлении камеры сгорания. При демонтаже или монтаже теплозащитного щитка могут, тем самым, равным образом, без значительных дальнейших затрат, заменяться поврежденные пружинные устройства. Тем самым, снижается, во-первых, опасность того, что при повреждениях в пружинном устройстве пружины или детали пружинного устройства сами упадут в камеру сгорания и их удаление потребует привлечения значительных затрат. И для самой камеры сгорания снижается опасность от незакрепленных деталей в камере.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна пружина является дисковой пружиной. Это является предпочтительным, так как дисковые пружины по сравнению с другими пружинами могут воспринимать очень большие усилия в малом конструктивном пространстве. Далее, за счет соединения нескольких дисковых пружин может быть получена любая изменяемая по высоте длина. При правильном расчете параметров дисковые пружины при динамической нагрузке имеют, к тому же, высокую долговечность.

В предпочтительном варианте первым устройством предохранения от выпадения является работающая на сжатие пластина или/и размещенное на внутренней стороне кожуха ребро. На нем могут располагаться пружины, в частности дисковые пружины. Таким образом, они не могут падать в камеру сгорания. Также, в противовес предохранительному кольцу в уровне техники, значительно снижена опасность при поломке, к примеру, при демонтаже/монтаже теплозащитного щитка.

Работающая на сжатие пластина установлена поэтому в предпочтительном варианте в кожухе между ребром и пружиной. Это увеличивает к тому же поверхность прилегания пружин. Благодаря этому пружины могут постоянно воспринимать нагрузку. Вследствие этого может повышаться срок службы пружин.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения работающая на сжатие пластина имеет внутреннюю резьбу для закрепления крепежного средства. В предпочтительном варианте она может быть выполнена как внутренняя резьба, в которой устанавливается крепежное средство.

В предпочтительном варианте кожух имеет наружную резьбу. Посредством этого достигается простое крепление кожуха с несущей структурой.

В предпочтительном варианте на обращенной к камере сгорания стороне кожух имеет выемки. В этих выемках предпочтительным образом, располагается выступ работающей на сжатие пластины. Это способствует улучшенному соединению обоих элементов и, кроме того, предохраняет работающую на сжатие пластину от деюстировки.

В предпочтительном варианте кожух является втулкой. Она изготовлена предпочтительным образом из металла, или из металлического исходного материала, или другого жаростойкого материала. Далее втулка выполнена в предпочтительном варианте таким образом, что она допускает незначительные продольные деформации в результате теплового воздействия. Это имеет место, к примеру, при использовании металла/металлического исходного материала.

В предпочтительном варианте на обращенной к камере сгорания стороне на пружине установлен предохранительный лист. При этом предохранительный лист может быть расположен как в кожухе на пружине, так и снаружи на пружине. Также, при соответствующей толщине, предохранительный лист может быть выполнен таким образом, что часть предохранительного листа располагается в кожухе, а часть - снаружи кожуха.

В предпочтительном варианте предохранительный лист прочно соединен с кожухом посредством того, что предохранительный лист имеет с внешней стороны по меньшей мере одну приставку. Эта приставка располагается, к примеру, в выемках кожуха. Таким образом, с одной стороны, может быть получено прочное соединение предохранительного листа с кожухом. С другой стороны, тем самым расположение предохранительного листа надежно в отношении деюстировки. К тому же благодаря этому пружина защищается от деюстировки. Это также повышает срок службы пружины.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения предохранительный лист имеет с внутренней стороны по меньшей мере одну конструкцию. Она служит для дополнительного закрепления предохранительного листа.

В предпочтительном варианте на предохранительном листе, на наружной кромке, на обращенной к камере сгорания стороне размещен по меньшей мере один зуб. Если имеется несколько зубьев, то они размещаются равномерно по всей внешней кромке. В предпочтительном варианте осуществления изобретения на предохранительном листе, на наружной кромке, на обращенной к камере сгорания стороне имеется по меньшей мере одна желобчатая формовка. Посредством по меньшей мере одного зуба или зубьев и по меньшей мере одной желобчатой формовки предотвращается щелканье пружинного устройства или пружин с целью воспрепятствования износу за счет относительных движений. Вследствие этого повышается срок службы пружинного устройства.

В предпочтительном варианте на обращенной к камере сгорания стороне, на предохранительном листе установлена шайба.

В предпочтительном варианте шайба имеет по меньшей мере одну выемку с внутренней стороны. В этой выемке располагается, к примеру, конструкция предохранительного листа. Благодаря этому достигается улучшенное сцепление этих двух элементов. К тому же, таким образом, шайба дополнительно гарантирована от деюстировки.

В предпочтительном варианте шайба имеет наружную резьбу. При этом наружная резьба может быть выполнена как несущая наружная резьба. Выполненная с возможностью вывинчивания шайба является преимущественной с точки зрения экономии дополнительной обработки на так называемой плоской цапфе для приведения в соответствие пластины с несущей структурой за счет того, что пружинное устройство может быть индивидуально отрегулировано по высоте.

В предпочтительном варианте крепежным средством является шайба. Она предоставляет преимущество в том, что головка винта может легко располагаться на теплозащитном щитке или в нем. За счет соединения винта с теплозащитным щитком, а также с пружинным устройством, которое установлено, к примеру, в несущей структуре, возможно простое закрепление теплозащитного щитка на несущей структуре.

В предпочтительном варианте пружинное устройство для закрепления теплозащитного щитка расположено в несущей структуре. Для этого в несущей структуре необходимо разместить соответствующую выемку с соответствующей внутренней резьбой. Такого рода крепление предоставляет преимущество в том, что оно может быть реализовано просто и без больших затрат.

В предпочтительном варианте работающая на сжатие пластина имеет, по меньшей мере, один выступ. При помощи этого выступа возможно улучшенное закрепление работающей на сжатие пластины в кожухе.

Другие признаки, свойства и преимущества изобретения выявляются из описания примера осуществления изобретения и из последующих зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение разъясняется далее более подробно на примере, на основании чертежа, где на упрощенном и не масштабированном изображении показано:

Фиг.1 - пакет дисковых пружин в соответствии с уровнем техники,

Фиг.2 - встроенное в несущую структуру пружинное устройство в соответствии с изобретением,

Фиг.3 - пружинное устройство в соответствии с изобретением,

Фиг.4 - два предохранительных листа в соответствии с изобретением.

Одинаковые детали обозначены на всех чертежах одними и теми же позициями.

Фиг.1 демонстрирует пакет 5 дисковой пружины в соответствии с уровнем техники. С внутренней стороны, в середине, он имеет аксиальное отверстие 11, которое может принимать винт 10. На головке винта расположен устанавливаемый теплозащитный щиток (не показан). Пакет 5 дисковой пружины имеет втулку 2 с наружной резьбой 14. Эта втулка ввинчена в несущую структуру 18 посредством соответствующей внутренней резьбы. Во втулке 2 размещены работающая на сжатие пластина 6, а также одна или несколько дисковых пружин 4. Работающая на сжатие пластина 6 имеет внутреннюю резьбу 16, в которую может быть ввинчена резьба 12 винта 10. Чтобы он не упал в несущую структуру 18, на обращенной от камеры 15 сгорания стороне установлено съемное предохранительное кольцо 8. Чтобы дисковые пружины 4 при демонтаже/монтаже теплозащитного щитка не падали в камеру сгорания, на втулке 2, также при помощи аксиального отверстия 11, плотно установлена крышка 9. При этом крышка 9 является составной частью самой втулки 2. Таким образом, пакет 5 дисковой пружины нельзя открыть в направлении камеры 15 сгорания. Поэтому при разломе предохранительного кольца 8, к примеру, при демонтаже/монтаже заменяемого теплозащитного щитка, пакет 5 дисковой пружины должен быть демонтирован со стороны несущей структуры 18, что требует, однако, много времени. В противном случае предохранительное кольцо 8, дисковая пружина 4 или детали втулки 2 могут упасть в камеру сгорания. Так как это влечет за собой существенные повреждения в камере 15 сгорания, то они должны быть с привлечением больших затрат обнаружены и удалены.

Фиг.3 и 4 демонстрируют пружинное устройство в соответствии с изобретением. Пружинное устройство в данном случае, в основном, круглой формы, и в данном случае с дисковыми пружинами 24 в качестве пружин, выполнено с возможностью демонтажа из внутреннего пространства камеры 15 сгорания. Пружинное устройство имеет с внутренней стороны, предпочтительно посередине, аксиальное отверстие 34.

Пружинное устройство состоит из выполненной в виде кожуха втулки 20. Она имеет наружную резьбу 32, которая ввинчивается в соответствующую внутреннюю резьбу несущей структуры 18. Втулка 20 имеет далее на стороне, обращенной к камере 15 сгорания, выемки 40, а на обращенной от камеры 15 сгорания стороне ребро 33. В эту втулку помещается круглая, работающая на сжатие пластина 22, и притом таким образом, что она опирается на ребро 33 втулки 20. Работающая на сжатие пластина 22 имеет снаружи два, по меньшей мере, однако, один выступ 42. Эти выступы 42 вставляются в выемку 40 втулки 20. Посредством этого достигается, во-первых, улучшенная устойчивость работающей на сжатие пластины 22, а во-вторых, обеспечивается гарантия от скручивания работающей на сжатие пластины 22. В работающей на сжатие плите 22 имеется внутренняя резьба 27, которая выполнена в данном случае как несущая внутренняя резьба 27. Тем самым крепежное средство закрепляется на несущей структуре 18. На другом конце крепежного средства смонтирован теплозащитный щиток (не показан). На работающей на сжатие пластине 22 во втулке 20 расположена пружина, в данном случае дисковая пружина 24 или дисковые пружины 24. На дисковых пружинах 24 располагается предохранительный лист 26. При этом предохранительный лист 26 может располагаться все еще во втулке 20 или же уже вне втулки 20. На внешней кромке он имеет приставку 44. Эта приставка 44 вставляется в выемку 40 втулки 20. Таким образом, во-первых, предотвращается опасность скручиваний, а во-вторых, эта приставка 44 обеспечивает лучшее сцепление обоих компонентов предохранительного листа 26 и дисковых пружин 24. К тому же, предохранительный лист 26 имеет на внутренней стороне еще одну конструкцию 46. На предохранительном листе 26 расположена шайба 28. На внутренней стороне она имеет выемки 48, в которые вводится конструкция 46 предохранительного листа 26, что служит также в качестве стопорения вращения или стопорения деюстировки и требует, к тому же, лучшего сцепления компонентов шайбы 28 и предохранительного листа 26. Шайба 28 имеет несущую наружную резьбу 30. Наружная резьба, как и втулка 20, ввинчивается в соответствующую внутреннюю резьбу несущей структуры 18. Для лучшего навинчивания и ввинчивания шайба может быть снабжена шлицом 50.

Тем самым формируется своего рода крышка, состоящая из шайбы 28 с предохранительным листом 26, причем шайба 28 выполнена с возможностью вывинчивания относительно внутреннего пространства камеры сгорания. Выполненная с возможностью вывинчивания шайба 28 является преимущественной с точки зрения экономии дополнительной обработки на так называемой плоской цапфе для приведения в соответствие теплозащитного щитка с несущей структурой 18 за счет того, что пружинное устройство может быть индивидуально отрегулировано по высоте. Достигается возможность демонтажа, в то время как кожух, выполненный в данном случае как втулка 20, выполнен с возможностью демонтажа лишь со стороны камеры сгорания.

Фиг.4 представляет различные варианты осуществления предохранительного листа 26. Для предохранения шайбы 28 в данном случае возможны различные варианты. Так, это может быть, к примеру, предохранительный лист 26 с зубьями 72 или же предохранительный лист 26 с желобчатой формовкой 70. Наличие зубьев 72 в предохранительном листе 26 или желобчатой формовки 70 предотвращает щелканье дисковых пружин 24, а также пружинного устройства в резьбе. Посредством этого предотвращается износ в резьбе за счет относительных движений.

Требуемое удобство обслуживания достигается, в основном, в соответствии с изобретением посредством возможности замены со стороны камеры сгорания. Таким образом, компенсируется недостаток в отношении того, что представленный в уровне техники пакет дисковой пружины на обращенной к камере сгорания стороне выполнен без возможности демонтажа или монтажа. Таким образом, предотвращается то обстоятельство, что при поломке теплозащитного щитка и при его демонтаже/монтаже дисковые пружины и/или работающая на сжатие пластина падают в камеру сгорания. Пружинное устройство может быть заменено непосредственно при замене теплозащитного щитка.

Стенка камеры сгорания включает несущую структуру с несколькими теплозащитными щитками, которые посредством крепежного средства закреплены на несущей структуре. Крепежное средство содержит пружинное устройство. Пружинное устройство прочно соединено с несущей структурой и состоит, по меньшей мере, из одной установленной в кожухе пружины. Кожух имеет наружную резьбу, а пружина выполнена с предохранением от выпадения на обращенной от камеры сгорания стороне посредством первого устройства предохранения от выпадения. Пружинное устройство с внутренней стороны имеет аксиальное отверстие для приема крепежного средства, причем пружина посредством второго устройства предохранения от выпадения на обращенной к камере сгорания стороне выполнена с предохранением от выпадения. На обращенной к камере сгорания стороне на пружине установлен предохранительный лист, на котором на обращенной к камере сгорания стороне установлена шайба. Шайба снабжена несущей наружной резьбой, выполненной, как в кожухе, с возможностью завинчивания в ответную внутреннюю резьбу несущей структуры для обеспечения демонтажа пружинного устройства на обращенной к камере сгорания стороне. Изобретение направлено на облегчение монтажа или демонтажа теплозащитных щитков. 2 н. и 19 з.п. ф-лы,4 ил.

1. Стенка камеры сгорания (15), включающая несущую структуру (18) с несколькими теплозащитными щитками, которые посредством крепежного средства закреплены на несущей структуре (18), причем крепежное средство содержит пружинное устройство, отличающаяся тем, что пружинное устройство прочно соединено с несущей структурой и состоит, по меньшей мере, из одной установленной в кожухе пружины, причем кожух имеет наружную резьбу (32), а пружина выполнена с предохранением от выпадения на обращенной от камеры сгорания (15) стороне посредством первого устройства предохранения от выпадения и при этом пружинное устройство с внутренней стороны имеет аксиальное отверстие (34) для приема крепежного средства, причем пружина посредством второго устройства предохранения от выпадения на обращенной к камере сгорания (15) стороне выполнена с предохранением от выпадения, при этом на обращенной к камере сгорания (15) стороне на пружине установлен предохранительный лист (26), на котором на обращенной к камере сгорания (15) стороне установлена шайба (28), снабженная несущей наружной резьбой (30), выполненной, как в кожухе, с возможностью завинчивания в ответную внутреннюю резьбу несущей структуры (18) для обеспечения демонтажа пружинного устройства на обращенной к камере сгорания (15) стороне.

2. Стенка камеры сгорания по п.1, отличающаяся тем, что аксиальное отверстие (34) выполнено сквозным.

3. Стенка камеры сгорания по п.1, отличающаяся тем, что пружинное устройство имеет круглую форму.

4. Стенка камеры сгорания по п.2, отличающаяся тем, что пружинное устройство имеет круглую форму.

5. Стенка камеры сгорания по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна пружина выполнена в виде дисковой пружины (24).

6. Стенка камеры сгорания по п.1, отличающаяся тем, что первое устройство предохранения от выпадения выполнено в виде работающей на сжатие пластины (22) и/или размещенного на внутренней стороне кожуха ребра (33).

7. Стенка камеры сгорания по п.6, отличающаяся тем, что работающая на сжатие пластина (22) установлена в кожухе между ребром (33) и пружиной.

8. Стенка камеры сгорания по п.7, отличающаяся тем, что работающая на сжатие пластина (22) содержит, по меньшей мере, один выступ (42).

9. Стенка камеры сгорания по п.8, отличающаяся тем, что работающая на сжатие пластина (22) снабжена внутренней резьбой для закрепления крепежного средства.

10. Стенка камеры сгорания по п.1, отличающаяся тем, что кожух имеет выемки (40) на стороне, обращенной к камере (15) сгорания.

11. Стенка камеры сгорания по п.1, отличающаяся тем, что кожух выполнен в виде втулки (20).

12. Стенка камеры сгорания по п.1, отличающаяся тем, что предохранительный лист (26) прочно соединен с кожухом, причем предохранительный лист (26) с внешней стороны имеет, по меньшей мере, одну приставку (44).

13. Стенка камеры сгорания по п.12, отличающаяся тем, что предохранительный лист (26) с внутренней стороны имеет, по меньшей мере, одну конструкцию (46).

14. Стенка камеры сгорания по п.13, отличающаяся тем, что предохранительный лист (26) с внутренней стороны имеет, по меньшей мере, одну конструкцию (46).

15. Стенка камеры сгорания по п.14, отличающаяся тем, что на предохранительном листе (26), на наружной кромке, на обращенной к камере (15) сгорания стороне установлен, по меньшей мере, один зуб (72).

16. Стенка камеры сгорания по п.15, отличающаяся тем, что на предохранительном листе на наружной кромке, на обращенной к камере (15) сгорания стороне предусмотрена, по меньшей мере, одна желобчатая формовка (70).

17. Стенка камеры сгорания по п.1, отличающаяся тем, что шайба (28) имеет, по меньшей мере, одну выемку (48) с внутренней стороны.

18. Стенка камеры сгорания по п.17, отличающаяся тем, что шайба (28) имеет наружную резьбу (30).

19. Стенка камеры сгорания по п.18, отличающаяся тем, что второе устройство предохранения от выпадения состоит из предохранительного листа (26), а также шайбы (28).

20. Стенка камеры сгорания по п.1, отличающаяся тем, что крепежное средство выполнено в виде винта (10).

21. Газовая турбина с пружинным устройством по одному из пп.1-20.