ОПОРА РОТОРОВ ТУРБИНЫ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2013 года по МПК F02C7/06 F01D25/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области турбостроения, а именно к опорам роторов турбин высокого и низкого давления газотурбинного двигателя, и может быть использовано в транспортном и энергетическом машиностроении.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Опоры роторов газотурбинного двигателя являются одними из важнейших элементов их силовой схемы.

Известна принципиальная схема опоры, которая включает в себя две основные конструкционные части: несущую часть и подшипниковый узел. Несущая часть состоит из наружного и внутреннего корпусов, соединенных между собой радиальными силовыми стойками (Л.П.Лозицкий и др. Конструкция и прочность авиационных газотурбинных двигателей. - М.: Воздушный транспорт, 1992, с.173).

Известна конструкция опоры, включающая наружный корпус, связанный с ним внутренний корпус с полыми силовыми стойками, обтекатель, трубопроводы подвода и слива масла, подвода охлаждающего воздуха и сброса воздуха, подшипниковые узлы, уплотнения (Н.Г.Гаврилов, Н.И.Старцев. Проектирование осевых турбин газотурбинного двигателя. - Куйбышев: КуАИ, 1984, с.64-75).

В качестве прототипа выбрана опора роторов турбин высокого и низкого давления, интегрированная с сопловым аппаратом турбины низкого давления двигателя Д-36 (Киселев Ю.В., Тиц С.Н. Конструкция и техническая эксплуатация двигателя Д-36: Учеб. пособие / Самар. гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 2006. - 90 с.).

Опора роторов турбин высокого и низкого давления включает в себя: наружный корпус, внутренний корпус с газовоздушными уплотнениями и уплотнениями масляной полости, полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления, объединенные в блоки. Блоки лопаток соплового аппарата закреплены своими кольцевыми выступами на периферийных полках в соответствующих кольцевых пазах наружного корпуса с фиксацией в осевом и окружном направлениях, а кольцевыми выступами на внутренних полках - в кольцевых пазах внутреннего корпуса с фиксацией их в окружном направлении. Внутренний корпус крепится к наружному корпусу своими силовыми стойками, проходящими через полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления. Корпус подшипников роторов турбин высокого и низкого давления размещен во внутреннем корпусе и крепится к нему болтами с обеспечением механической связи.

Опора роторов турбин высокого и низкого давления является силовым элементом, обеспечивающим передачу радиальных усилий от подшипников роторов турбины и осевых усилий от давлений в полостях газовоздушных уплотнений на корпус двигателя. Внутренние полости лопаток используются для прокладки коммуникаций подвода и отвода масла на смазку подшипников, подвода воздуха на охлаждение корпуса подшипников, суфлирования масляной полости. Эти коммуникации соединены с фланцами, расположенными на наружном корпусе. Данная конструкция не использует несущую способность лопаток соплового аппарата турбины низкого давления для передачи осевых усилий от давлений в полостях газовоздушных уплотнений на корпус двигателя, что ведет к ее утяжелению.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При создании данного изобретения решается задача расширения арсенала технических средств, направленных на снижение массы опоры роторов турбин высокого и низкого давления; технический результат заключается в реализации этого назначения.

Существенные признаки:

ограничительные: опора роторов турбин высокого и низкого давления высокотемпературного газотурбинного двигателя, интегрированная с сопловым аппаратом турбины низкого давления, наружный корпус, внутренний корпус, газовоздушные уплотнения, полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления, объединенные в блоки, закрепленные своими кольцевыми выступами на периферийных полках в соответствующих кольцевых пазах наружного корпуса с фиксацией в осевом и окружном направлениях, а кольцевыми выступами на внутренних полках - в кольцевых пазах внутреннего корпуса с фиксацией их в окружном направлении, корпус подшипников роторов турбин высокого и низкого давления, уплотнения масляной полости;

отличительные: корпус подшипников роторов турбин высокого и низкого давления с уплотнениями масляной полости размещен во внутреннем корпусе опоры без механической связи с ним и крепится к наружному корпусу своими силовыми стойками, проходящими через полые лопатки соплового аппарата, часть полых лопаток соплового аппарата турбины низкого давления, предназначенных для прохода силовых стоек корпуса подшипников роторов турбин высокого и низкого давления, выполнена с увеличенными по хорде и максимальной толщине профилями поперечного сечения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертеже показаны:

Фиг.1 - продольный разрез опоры роторов турбин высокотемпературного газотурбинного двигателя.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Опора роторов турбин высокого и низкого давления высокотемпературного газотурбинного двигателя (Фиг.1) включает в себя наружный корпус 1, внутренний корпус 2 с газовоздушными уплотнениями 3, 4, 5, полые лопатки 6 соплового аппарата турбины низкого давления, объединенные в блоки. Блоки лопаток соплового аппарата турбины низкого давления закреплены своими выступами на периферийных полках 7 в соответствующих кольцевых пазах наружного корпуса с фиксацией в осевом и окружном направлениях, а кольцевыми выступами на внутренних полках 8 - в кольцевых пазах внутреннего корпуса с фиксацией их в окружном направлении. Корпус 9 подшипников роторов турбин высокого и низкого давления с уплотнениями 10 и 11 масляной полости 12 размещен во внутреннем корпусе без механической связи с ним и крепится к наружному корпусу своими силовыми стойками 13, проходящими через полые лопатки соплового аппарата. Часть полых лопаток соплового аппарата турбины низкого давления, предназначенных для прохода силовых стоек корпуса подшипников роторов турбин высокого и низкого давления, выполнена с увеличенными по хорде и максимальной толщине профилями поперечного сечения. Силовые стойки корпуса подшипников выполнены полыми и используются для коммуникаций подвода и отвода масла на смазку подшипников, подвода воздуха на охлаждение корпуса подшипников, суфлирования масляной полости. Эти коммуникации соединены с фланцами, расположенными на наружном корпусе.

Наружный корпус, лопатки соплового аппарата и внутренний корпус с газовоздушными уплотнениями образуют силовую конструкцию, воспринимающую и передающую осевые усилия от давлений в полостях газовоздушных уплотнений на корпус двигателя.

Наружный корпус с закрепленным к нему своими силовыми стойками корпусом подшипников образуют силовую конструкцию, воспринимающую и передающую на корпус двигателя радиальные усилия от подшипников роторов турбин высокого и низкого давления.

Конструкция опоры роторов турбин высокого и низкого давления позволяет использовать несущую способность всех ее силовых элементов для передачи усилий двумя раздельными потоками на корпус двигателя:

- осевые усилия от давлений в полостях газовоздушных уплотнений,

- радиальные усилия от подшипников роторов турбин высокого и низкого давления,

что обеспечивает снижение ее массы.

Изобретение относится к опоре роторов турбин высокого и низкого давления высокотемпературного газотурбинного двигателя, интегрированной с сопловым аппаратом турбины низкого давления. Опора включает в себя наружный корпус, внутренний корпус с газовоздушными уплотнениями, полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления и корпус подшипников роторов турбин высокого и низкого давления с уплотнениями масляной полости. Полые лопатки объединенны в блоки и закрепленны своими кольцевыми выступами на периферийных полках в соответствующих кольцевых пазах наружного корпуса с фиксацией в осевом и окружном направлениях, а кольцевыми выступами на внутренних полках - в кольцевых пазах внутреннего корпуса с фиксацией их в окружном направлении. Корпус подшипников размещен во внутреннем корпусе без механической связи с ним и крепится к наружному корпусу своими силовыми стойками, проходящими через полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления. Изобретение позволяет использовать несущую способность всех силовых элементов для передачи усилий двумя раздельными потоками на корпус двигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Опора роторов турбин высокого и низкого давления высокотемпературного газотурбинного двигателя, интегрированная с сопловым аппаратом турбины низкого давления, включающая в себя: наружный корпус, внутренний корпус с газовоздушными уплотнениями, полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления, объединенные в блоки и закрепленные своими кольцевыми выступами на периферийных полках в соответствующих кольцевых пазах наружного корпуса с фиксацией в осевом и окружном направлениях, а кольцевыми выступами на внутренних полках - в кольцевых пазах внутреннего корпуса с фиксацией их в окружном направлении и корпус подшипников роторов турбин высокого и низкого давления с уплотнениями масляной полости, отличающаяся тем, что корпус подшипников роторов турбин высокого и низкого давления с уплотнениями масляной полости размещен во внутреннем корпусе без механической связи с ним и крепится к наружному корпусу своими силовыми стойками, проходящими через полые лопатки соплового аппарата турбины низкого давления.

2. Опора роторов турбин высокого и низкого давления газотурбинного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что часть полых лопаток соплового аппарата турбины низкого давления, предназначенных для прохода силовых стоек корпуса подшипников роторов турбин высокого и низкого давления, выполнена с увеличенными по хорде и максимальной толщине профилями поперечного сечения.