КОМПРЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ ТУРБОМАШИНЫ, УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ДИСК ВНУТРЕННЕЙ КАМЕРЫ ДЛЯ ТАКОГО МОДУЛЯ И ТУРБОМАШИНА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЙ КОМПРЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2013 года по МПК F01D9/02 F01D25/12 F04D27/02 

Настоящее изобретение относится к монтажу труб наддува внутренней камеры в турбомашине, такой как авиационный турбовинтовой или турбореактивный двигатель.

Предшествующий уровень техники

Турбомащина содержит компрессор низкого давления и компрессор высокого давления, каждый из которых приводятся валом вращения и связаны переходным корпусом, ограничивающим кольцевой тракт потока первичного воздуха, циркулирующего от компрессора низкого давления к компрессору высокого давления. На переходной корпус установлен уплотнительный кольцевой диск, который простирается между направляющими подшипниками валов компрессоров. Радиально внутренний конец диска содержит лабиринтные уплотнения и сопрягается с передним и задним концами соответственно валов компрессоров низкого и высокого давления. Этот конец диска содержит также радиальные направляющие втулки для монтажа труб наддува внутренней камеры, причем эти трубы простираются в радиальных трубопроводах переходного корпуса и соединяются с трактом первичного воздуха для подпитки их сжатым воздухом. Этот сжатый воздух препятствует посредством лабиринтных уплотнений утечке масла для смазки направляющих подшипников валов компрессоров. Аналогичное решение описано например, в европейской заявке EP 1750012 A.

Для своего монтажа трубы наддува вставляются в радиальных направляющих втулках кольцевого диска, затем диск крепится на переходном корпусе. Затем радиально наружные концы труб вставляют в рабочем положении и радиальные трубопроводы переходного корпуса. Кольцевой буртик, выполненный заодно с трубами, позволяет удерживать трубы в этом положении благодаря использованию кольцевого фланца, который монтируют вокруг каждой трубы и фиксируют болтовым соединением на соответствующем фланце радиальных трубопроводов переходного корпуса.

В ходе этого монтажа кольцевые герметичные уплотнения, помещаемые в желобках на концах труб, приходится многократно задвигать и выдвигать из радиальных направляющих втулок кольцевого диска, что может привести к их повреждению.

Кроме того, этот монтаж может осуществляться лишь на турбомашинах большого диаметра, которые позволяют перемещать трубы радиально внутрь радиальных направляющих втулок диска на достаточно большое расстояние, чтобы наружные концы труб отошли от радиальных трубопроводов переходного корпуса и не касались последних во время крепления диска на переходном корпусе.

В турбомашинах небольшого диаметра осевое расстояние между валами компрессоров уменьшено и пространство, которое находится радиально внутри радиальных направляющих втулок диска, как правило, частично занят гайками подшипника с лабиринтными уплотнениями, что препятствует перемещению труб наддува радиально внутрь, необходимому для их монтажа.

Краткое изложение изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить простой, эффективный и экономный монтаж.

С этой целью предлагается компрессорный модуль турбомашины, включающий в себя компрессор низкого давления и компрессор высокого давления, валы которых направляются в подшипниках, отделенных от внутренней каморы лабиринтными уплотнениями, смонтированными на уплотнительном диске, установленном на переходном корпусе, и радиальные трубы наддува внутренней камеры, которые соединяют эту камеру с трактом сжатого воздуха, проходящим в переходном корпусе, при этом концы этих труб герметично вставлены в радиальные трубопроводы переходного корпуса и в радиальные направляющие втулки уплотнительного диска, при этом предусмотрены средства фиксации труб в радиальных трубопроводах переходного корпуса, отличающийся тем, что направляющие втулки уплотнительного диска имеют длину или радиальный размер достаточный для того, чтобы радиально внутренние концы труб могли перемещаться в них при поступательном движении между рабочим положением, в котором радиально наружные концы труб герметично установлены в трубопроводы переходного корпуса, и монтажным положением, в котором радиально наружные концы труб выдвинуты из трубопроводов переходного корпуса.

Так, в положении монтажа радиально внутренние концы труб остаются внутри направляющих втулок, что позволяет монтировать трубы наддува в турбомашинах небольшого диаметра.

Кроме того, этот монтаж позволяет избежать, чтобы кольцевые уплотнения, установленные на радиально внутренних концах труб многократно задвигались и выдвигались из радиальных направляющих втулок.

Согласно другому признаку изобретения, радиальные направляющие втулки уплотнительного диска содержат средства, ограничивающие поступательное перемещение концов труб в направлении оси турбомашины. Таким образом, исключается выдвижение кольцевых уплотнений внутренних концов труб из радиальных направляющих втулок и позитивным образом определяется монтажное положение труб.

Преимущественно радиальные направляющие втулки диска на своем радиально внутреннем конце имеют сужение, препятствующее проходу концов труб и определяет монтажное положение труб.

В другом аспекте концы труб имеют кольцевые герметичные уплотнения, передвигающиеся скольжением в радиальных трубопроводах переходного корпуса и в радиальных направляющих втулках уплотнительного диска.

Согласно другому аспекту радиально наружные концы труб (58) имеют кольцевые буртики, предназначенные для наложения на концы радиальных трубопроводов (28) переходного корпуса (10) в рабочем положении труб и застопоренные в этом положении при помощи кольцевых фланцев, закрепленных на переходном корпусе вокруг труб.

Радиально наружные концы направляющих втулок уплотнительного диска имеют скос, что способствует вставке радиально внутренних концов труб вместе с их кольцевыми уплотнениями в направляющие втулки диска.

Изобретение относится также к уплотнительному диску внутренней камеры для компрессорного модуля вышеописанного типа, содержащему радиальные направляющие втулки для монтажа труб наддува внутренней камеры, отличающемуся тем, что радиально внутренние концы направляющих втулок имеют сужение.

Изобретение относится также к турбомашине, такой как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, которая содержит вышеописанный компрессорный модуль.

Краткое описание чертежей

Другие преимущества и признаки изобретения выявляются при прочтении следующего описания, которое приводится в качестве не ограничительного примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны:

Фиг.1 - схематический частичный вид в осевом разрезе половины турбомашины согласно предшествующему уровню техники, показывающий трубу наддува внутренней камеры в рабочем положении;

Фиг.2 - схематический вид, соответствующий фиг.1, показывающий трубу наддува в положении монтажа;

Фиг.3 - схематический частичный вид в осевом разрезе половины турбомашины согласно изобретению, показывающий трубу наддува внутренней камеры в рабочем положении;

Фиг.4 - схематический вид, соответствующий фиг.3, показывающий трубу наддува в положении монтажа;

Фиг.5 - схематический частичный вид в перспективе кольцевого диска согласно изобретению.

Детальное описание

Вначале рассматриваются фиг.1 и 2, представляющие турбомашину согласно предшествующему уровню техники, в которой переходной корпус 10 расположен между компрессором низкого давления вверх по потоку (не показан) и компрессором высокого давления 12 вниз по потоку. Ротор 14 компрессора высокого давления приводится во вращение валом 16, который удерживается и направляется на своем верхнем по потоку конце подшипником качения 18 и приводится во вращение валом турбины высокого давления, расположенной ниже по потоку (не показана). Аналогичным образом ротор компрессора низкого давления приводится во вращение валом 20, который удерживается и направляется подшипником качения 22 и приводится валом 24 турбины низкого давления, расположенной ниже за турбиной высокого давления.

Переходной корпус 10 ограничивает тракт 26 потока первичного воздуха, циркулирующего от компрессора низкого давления к компрессору высокого давления 12, и содержит трубчатые цилиндрические выпуклости 28, которые простираются радиально внутрь. Кольцевой диск 30 закреплен своим задним по потоку концом на фланце 32 переходного корпуса 10 благодаря системе крепления «винт/гайка» 34 и своим передним по потоку концом взаимодействует с задним и передним по потоку концами соответственно валов компрессоров низкого и высокого давления 20, 16. Диск 30 имеет стенку в форме усеченного конуса 36 с диаметром, уменьшающимся в сечении вверх по потоку, которая своим передним по потоку концом соединена с но существу цилиндрической стенкой 38, содержащей радиальные направляющие втулки 40, которые простираются наружу. Цилиндрическая стенка 38 имеет на своих переднем и заднем по потоку концах истираемые элементы 42, предназначенные взаимодействовать с лабиринтными уплотнениями 44 на переднем и заднем по потоку концах соответственно валов компрессоров высокого и низкого давления 16, 20.

Трубы наддува 46 монтируют в направляющих втулках 40 и в трубопроводах, образованных радиальными выпуклостями 28 переходного корпуса 10, причем концы труб 46 имеют кольцевые желобки, в которые помещаются кольцевые герметичные уплотнения 48.

В рабочем положении циркулирующий в первичном тракте 26 воздух отбирается трубами 46 для наддува внутренней камеры 47, расположенной между валами компрессоров и валом 24 турбины низкого давления, что посредством лабиринтных уплотнений 44 позволяет избежать утечек в эту полость масла для смазки подшипников 18, 22.

Трубы наддува, как показано на фиг.2, заводят снаружи в направляющие втулки 40 диска 30 до тех пор, пока их радиально внутренние концы не окажутся на уровне концов валов компрессоров 16, 20. Таким образом, радиально наружные концы труб 46 остаются снаружи трубопроводов 28 переходного корпуса 10. Затем трубы 46 перемещаются радиально наружу с тем, чтобы их радиально наружные концы вошли в радиальные трубопроводы 28. Каждая труба 46 удерживается в рабочем положении благодаря кольцевому буртику 50 на ее наружном конце, который налагается на выступ трубопровода 28 при помощи фланца 52, закрепленного на переходном корпусе 10 винтами или болтами.

Впрочем, этот монтаж может быть осуществлен лишь в случае больших двигателей, в которых осевое расстояние между концами валов компрессоров высокого и низкого давления 16, 20 достаточно для перемещения труб 46 в монтажном положении. Более того, кольцевые герметичные уплотнения 48 радиально внутренних концов труб 46 должны дважды задвигаться в направляющие втулки 40, первый раз во время монтажа труб 46 на диск 30, а затем второй раз во время вставления труб 46 в трубопроводы 28 переходного корпуса 10, что увеличивает риск их повреждения.

Согласно изобретению, эти недостатки удается избежать благодаря тому, что, как показано на фиг.3 и 4, направляющие втулки 54 на уплотнительном диске 56 имеют длину или радиальный размер достаточный для того, чтобы радиально внутренние концы труб 58 наддува могли перемещаться в них в поступательном движении между их рабочим положением и их монтажным положением, что позволяет лишь один раз вставлять кольцевые уплотнения 48 радиально внутренних концов труб 58 в направляющие втулки 54 диска 56.

На практике радиальный размер направляющих втулок 54 диска 56 увеличен, а длина труб 58 уменьшена относительно предшествующего уровня техники.

Радиальные направляющие втулки 54 диска 56 включают и себя средства, ограничивающие поступательное перемещение труб 56 в сторону валов компрессора. Эти средства имеют сужение внутреннего диаметра направляющих втулок, образованное кольцевым выступом 60, расположенным на радиально внутреннем конце направляющих втулок 54. Этот выступ 60 служит также упором при поступательном движении труб 58 и может быть расположен радиально ближе к наружной части в направляющей втулке. В этом случае будет необходимо увеличить длину или радиальный размер направляющих втулок 54 и уменьшить длину труб 58 с тем, чтобы монтаж труб по-прежнему был возможен.

Радиально наружные концы направляющих втулок 54 диска 56 имеют скос для того, чтобы облегчить вставление труб 58 в направляющие втулки 54 и избежать повреждения герметичных уплотнений 48.

На фиг.5 показан диск 56 согласно изобретению, который содержит три направляющих втулки. Диск 56 может содержать большее число направляющих втулок в зависимости от специальных требований в отношении наддува и имеющегося пространства.

Если изобретение применимо, в частности, к турбомашинам небольшого диаметра, то оно также применимо и к турбомашинам большего диаметра.

Компрессорный модуль турбомашины включает в себя компрессор низкого давления и компрессор высокого давления, валы которых направляются в подшипниках, и радиальные трубы наддува внутренней камеры. Валы отделены от внутренней камеры, содержащей валы компрессоров, лабиринтными уплотнениями, смонтированными на уплотнительном диске. Диск установлен на переходном корпусе. Трубы наддува соединяют камеру с трактом сжатого воздуха, проходящим в переходном корпусе. Концы труб герметично вставлены в радиальные трубопроводы переходного корпуса и в радиальные направляющие втулки уплотнительного диска. Предусмотрены средства фиксации концов труб в радиальных трубопроводах переходного корпуса. Направляющие втулки уплотнительного диска имеют длину (радиальный размер), достаточную для того, чтобы радиально внутренние концы труб могли перемещаться в них в поступательном движении между рабочим положением, в котором радиально наружные концы труб герметично установлены в трубопроводы переходного корпуса, и монтажным положением, в котором радиально наружные концы труб выдвинуты из трубопроводов переходного корпуса. Другим объектом изобретения является уплотнительный диск внутренней камеры для компрессорного модуля турбомашины, описанного выше, у которого радиально внутренние концы направляющих втулок имеют сужение. Также объектом изобретения является турбомашина, содержащая описанный выше компрессорный модуль. Изобретение позволяет обеспечить более простой и эффективный монтаж труб наддува. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Компрессорный модуль турбомашины, включающий в себя компрессор низкого давления и компрессор высокого давления (12), валы (16, 20) которых направляются в подшипниках (18, 22), отделенных от внутренней камеры (47), содержащей валы компрессоров (16, 20), лабиринтными уплотнениями (44), смонтированными на уплотнительном диске (56), установленном на переходном корпусе (10), и радиальные трубы наддува (58) внутренней камеры (47), соединяющие эту камеру с трактом сжатого воздуха, проходящим в переходном корпусе (10), при этом концы этих труб (58) герметично вставлены в радиальные трубопроводы (28) переходного корпуса (10) и в радиальные направляющие втулки (54) уплотнительного диска (56), при этом предусмотрены средства фиксации концов труб (58) в радиальных трубопроводах (28) переходного корпуса (10), отличающийся тем, что направляющие втулки (54) уплотнительного диска (56) имеют длину (радиальный размер), достаточную для того, чтобы радиально внутренние концы труб (58) могли перемещаться в них в поступательном движении между рабочим положением, в котором радиально наружные концы труб (58) герметично установлены в трубопроводы (28) переходного корпуса (10), и монтажным положением, в котором радиально наружные концы труб (58) выдвинуты из трубопроводов (28) переходного корпуса (10).

2. Компрессорный модуль по п.1, отличающийся тем, что радиальные направляющие втулки (54) уплотнительного диска содержат средства, ограничивающие поступательное перемещение концов труб (58) в направлении оси турбомашины.

3. Компрессорный модуль по п.2, отличающийся тем, что радиальные направляющие втулки (54) диска содержат на своем радиально внутреннем конце сужение, препятствующее проходу концов труб (58).

4. Компрессорный модуль по п.3, отличающийся тем, что сужение радиальных направляющих втулок (54) уплотнительного диска определяет монтажное положение труб.

5. Компрессорный модуль по п.1, отличающийся тем, что концы труб (58) имеют кольцевые герметичные уплотнения, передвигающиеся скольжением в радиальных трубопроводах (28) переходного корпуса и в радиальных направляющих втулках (54) уплотнительного диска.

6. Компрессорный модуль по п.5, отличающийся тем, что радиально наружные концы направляющих втулок (54) уплотнительного диска имеют скос.

7. Компрессорный модуль по п.1, отличающийся тем, что радиально наружные концы труб (58) имеют кольцевые буртики, предназначенные для наложения на концы радиальных трубопроводов (28) переходного корпуса (10) в рабочем положении труб и застопоренные в этом положении при помощи кольцевых фланцев, закрепленных на переходном корпусе вокруг труб.

8. Уплотнительный диск внутренней камеры для компрессорного модуля турбомашины по п.1, включающий в себя радиальные направляющие втулки (54) для монтажа труб наддува внутренней камеры, отличающийся тем, что радиально внутренние концы направляющих втулок (54) имеют сужение.

9. Турбомашина, такая как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, отличающаяся тем, что содержит компрессорный модуль по п.1.