НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА Российский патент 2012 года по МПК F04D29/56 

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к конструкции поворотного направляющего аппарата осевого компрессора газотурбинного двигателя.

Известна конструкция поворотного входного направляющего аппарата осевого компрессора газотурбинного двигателя, в котором поворотные лопатки закреплены верхними цапфами в наружном корпусе, а внутренними цапфами через сферические и цилиндрические втулки в разъемном внутреннем кольце («Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 III серии», техническое описание, 1986 г., стр.45, рис.2.10).

Недостатком известной конструкции является воздействие вибрационных нагрузок и попадание абразивных частиц и грязи вместе с воздухом из проточной части двигателя в монтажный зазор, что приводит к износу сферических и цилиндрических втулок, а также цапф поворотных лопаток. По мере наработки двигателя износ этих элементов внутренней опоры прогрессирует, что приводит к нарушению устойчивой работы компрессора, т.е. к ухудшению его параметров из-за увеличения утечек воздуха через зазоры и изменению угла установки поворотных лопаток.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция поворотного аппарата, в котором втулки на внутренней цапфе выполнены разрезными (патент RU №2157925).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является наличие винтов, находящихся рядом с проточной частью, что повышает вероятность обрыва винтов, и по мере износа втулок появляются зазоры, что приводит к изменению угла поворота лопаток и к утечкам через зазоры.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности компрессора за счет повышения его устойчивой работы путем уменьшения зазоров упругим поджатием (без винтов) втулок, находящихся на нижних цапфах.

Сущность технического решения заключается в том, что в направляющем аппарате осевого компрессора с корпусом, имеющим горизонтальный разъем с поворотными лопатками, на нижних цапфах которых установлены сферические втулки, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ на сферические втулки установлены сектора, охваченные полукольцами с упругим натягом по заплечикам. Сектора, расположенные на сферических втулках, выполнены из материала (например, алюминия), имеющего коэффициент линейного расширения больший, чем у полуколец (например, из титана). Стыки полуколец смещены относительно разъема корпуса с поворотными лопатками на L=3…10 мм. Взаимная фиксация в окружном направлении полуколец с секторами выполнена при помощи подпружиненных штифтов.

Установка на сферические втулки секторов, охваченных полукольцами с упругим натягом по заплечикам, позволяет обойтись без винтов крепления полуколец между собой, что повышает устойчивость работы компрессора путем уменьшения зазоров упругим поджатием втулок.

Выполнение секторов, расположенных на сферических втулках, из материала (например, алюминия), имеющего коэффициент линейного расширения больший, чем из полуколец (например, из титана), повышает надежность компрессора за счет увеличения торцевого натяга при работе двигателя.

Смещение стыков полуколец относительно разъема корпуса с поворотными лопатками на L=3…10 мм устраняет взаимное перемещение полуколец в радиальном направлении, что также повышает надежность компрессора.

Выполнение взаимной фиксации в окружном направлении полуколец с секторами при помощи подпружиненных штифтов позволяет обеспечить удобную сборку и разборку.

На фиг.1 изображен продольный разрез осевого компрессора с направляющим аппаратом.

На фиг.2 - элемент А на фиг.1 (сферическая втулка выполнена из композиционного материала, секторы из алюминия, полукольца из титана).

На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.

На фиг.4 - сечение В-В на фиг.3 (до стыковки двух полуколец с секторами в месте двух разъемов).

Направляющий аппарат 1 осевого компрессора содержит поворотные лопатки 2 с нижними цапфами 3, на которые установлены сферические втулки 4 (например, композиционные). На сферические втулки спереди и сзади установлены сектора 5 (например, четвертинки), которые охвачены полукольцами 6 в окружном направлении по заплечикам 7 со смещением от разъема корпуса на L=3…10 мм. Взаимная фиксация в окружном направлении полуколец 6 с секторами 5 выполнена при помощи подпружиненных штифтов 8. Сектора 5 выполнены из материала (например, алюминия), имеющего коэффициент линейного расширения больший, чем у полуколец 6 (например, из титана).

При работе двигателя поворотные лопатки 2 поворачиваются вокруг своей оси по нижним цапфам 3, установленным в полукольцах 6. Упругая форма полуколец 6 с монтажным натягом по заплечикам 7 позволяет обойтись без винтов крепления полуколец между собой. Смещение полуколец 6 по окружности позволяет обеспечить взаимную фиксацию в разъемах полуколец в радиальном и осевом направлениях без применения штифтов.

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к конструкции поворотного направляющего аппарата осевого компрессора газотурбинного двигателя, и позволяет при его использовании повысить устойчивость работы компрессора. Указанный технический результат достигается в направляющем аппарате осевого компрессора с корпусом, имеющим горизонтальный разъем с поворотными лопатками, на нижних цапфах которых установлены сферические втулки, причем на сферические втулки установлены сектора, охваченные полукольцами с упругим натягом по заплечикам. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Направляющий аппарат осевого компрессора с корпусом, имеющим горизонтальный разъем с поворотными лопатками, на нижних цапфах которых установлены сферические втулки, отличающийся тем, что на сферические втулки установлены сектора, охваченные полукольцами с упругим натягом по заплечикам.

2. Направляющий аппарат осевого компрессора по п.1, отличающийся тем, что сектора, расположенные на сферических втулках, выполнены из материала (например, алюминия), имеющего коэффициент линейного расширения больший, чем у полуколец (например, из титана).

3. Направляющий аппарат осевого компрессора по п.1, отличающийся тем, что стыки полуколец смещены относительно разъема корпуса с поворотными лопатками на L=3…10 мм.

4. Направляющий аппарат осевого компрессора по п.1, отличающийся тем, что взаимная фиксация в окружном направлении полуколец с секторами выполнена при помощи подпружиненных штифтов.