ОРГАН БЛОКИРОВКИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА КРЕПЛЕНИЯ СЕКТОРОВ КОЛЬЦА НА КОРПУСЕ ТУРБОМАШИНЫ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА, УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ СЕКТОРОВ КОЛЬЦА, ТУРБИНА ТУРБОМАШИНЫ И ТУРБОМАШИНА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2014 года по МПК F01D11/08 F01D25/24 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом касается органа блокировки для устройства крепления секторов кольца на корпусе турбомашины летательного аппарата, например, на корпусе турбины.

Изобретение касается также турбомашины для летательного аппарата, содержащей такие органы блокировки, причем эта турбомашина может быть турбовинтовым двигателем или турбореактивным двигателем.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В предшествующем уровне техники известны секторы кольца, закрепленные в окружном направлении на корпусе вокруг подвижных лопаток турбины турбореактивного двигателя, при этом секторы совместно образуют сплошной цилиндрический кожух, ограничивающий снаружи тракт прохождения газов в турбине. Секторы кольца установлены на внутреннем корпусе турбины при помощи элементов корпуса, называемых промежуточными элементами корпуса или распорками, на которых они закреплены своим передним концом и удерживаются на заднем конце при помощи органов блокировки в виде С или в виде лежащего U. Последние заходят в осевом/продольном направлении сзади на окружные бортики задних концов секторов кольца и промежуточных элементов корпуса, удерживая их прижатыми друг к другу в радиальном направлении.

Это крепление секторов кольца на промежуточных элементах корпуса турбины позволяет им следовать тепловым расширениям или сжатиям корпуса турбины, в который нагнетают горячие газы или холодные газы, чтобы контролировать тепловые расширения или сжатия с целью сохранения радиального зазора насколько это возможно малым между внутренними поверхностями секторов кольца и концами подвижных лопаток турбины, а также с целью повышения производительности турбины.

Как известно, органы блокировки совместно образуют кольцевое устройство блокировки, сцентрированное на оси турбомашины, при этом каждый орган образует только один угловой сектор этого устройства. Каждый орган содержит две продольные зажимные ветви, проходящие в осевом/продольном направлении назад и соединенные на своих задних концах поперечной соединительной ветвью, тогда как передние концы предназначены для прижатия между ними, по меньшей мере, одного сектора кольца, по меньшей мере, к одному элементу корпуса. Эти два последних элемента, прижатые друг к другу в радиальном направлении, выполнены таким образом, чтобы помещаться в пространство, образованное между двумя продольными ветвями, открытыми в продольном направлении вперед.

В том что касается упругости и расстояния между двумя продольными ветвями, органы блокировки выполнены таким образом, чтобы приложенное радиальное сжатие было эффективным. Однако в этом случае извлечение этих органов блокировки, необходимое, например, во время операций обслуживания турбины, оказывается чрезвычайно сложным по причине большой силы радиального сжатия, создаваемой продольными ветвями и действующей на окружные бортики. Поэтому извлечение обычно требует применения механиком инструмента, который, как правило, не имеет специально приспособленной формы и который может повредить органы блокировки, а также окружающие их элементы. Такая ситуация возникает, например, при использовании отвертки, которую механик пытается вставить между одной из продольных ветвей органа и окружным бортиком, находящимся в контакте с этой ветвью. Действительно, в этом случае отвертку используют как плечо рычага, который может повредить одновременно продольную ветвь и соответствующий окружной бортик или ранить механика.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является, по меньшей мере, частичное устранение вышеупомянутых недостатков известных технических решений.

В связи с этим, объектом настоящего изобретения прежде всего является орган блокировки для устройства крепления секторов кольца на корпусе летательного аппарата, при этом упомянутый орган содержит две зажимные продольные ветви, проходящие в направлении назад и соединенные на своих задних концах поперечной соединительной ветвью, при этом их передние концы предназначены для прижатия между ними, по меньшей мере, одного сектора кольца, по меньшей мере, к одному элементу корпуса. Согласно изобретению он дополнительно содержит средства, позволяющие его захват, выполненные выступающими назад от упомянутой поперечной соединительной ветви.

Таким образом, изобретением предусмотрены оригинальные средства, позволяющие захват органа блокировки, предназначенные для облегчения его извлечения после его установки на место на секторы кольца. Специальное расположение этих средств, вынесенных назад по отношению к продольным и поперечной ветвям органа, приводит к тому, что они могут легко взаимодействовать с инструментом для извлечения, без риска повреждения функциональных частей этого органа блокировки, в частности, благодаря отсутствию прямого контакта между инструментом и тремя вышеуказанными ветвями. Иначе говоря, в данном случае, когда средства, обеспечивающие захват, отделены от пространства между продольными ветвями поперечной соединительной ветвью в продольном/осевом направлении, захват этих средств соответствующим инструментом не приводит к какому-либо прямому механическому воздействию на продольные зажимные ветви, которые, таким образом, не могут быть повреждены от давления со стороны инструмента.

Предпочтительно упомянутые средства, позволяющие захват органа, содержат расширение, выступающее в продольном направлении назад от упомянутой поперечной соединительной ветви, а также, по меньшей мере, одно углубление, выполненное в упомянутом расширении, причем это углубление образует упорную поверхность, направленную в сторону упомянутой поперечной соединительной ветви. Эта упорная поверхность может, таким образом, служить опорной поверхностью для инструмента для извлечения, на который затем можно воздействовать в продольном направлении назад, чтобы обеспечить требуемое извлечение. Естественно, упорная поверхность, направленная в сторону поперечной соединительной ветви, может быть по существу параллельной этой ветви, а именно, быть ориентированной в радиальном направлении, а в альтернативном варианте может иметь наклон по отношению к этому же направлению, при этом задача остается такой же, то есть обеспечить вместе с этой поверхностью упор в продольном направлении назад для инструмента, на который действуют в этом же направлении после его установки в соответствующее углубление.

Предпочтительно орган блокировки образует угловой сектор кольцевого устройства блокировки.

Предпочтительно упомянутое выступающее расширение проходит по всему или на части упомянутого углового сектора в окружном направлении, и, точно так же, каждое углубление проходит по всему или на части упомянутого выступающего расширения в окружном направлении.

Например, предусматривают, чтобы орган содержал две канавки, каждая из которых образует углубление в упомянутом выступающем расширении, при этом упомянутые канавки выполнены открытыми в противоположные стороны радиального направления, в котором упомянутые продольные зажимные ветви отстоят друг от друга наподобие губок тисков.

Объектом настоящего изобретения является также устройство крепления секторов кольца на корпусе турбомашины летательного аппарата, содержащее элементы корпуса, образованные с первыми задними окружными бортиками, на которые накладываются вторые задние окружные бортики секторов кольца, при этом устройство крепления дополнительно содержит множество описанных выше органов блокировки, заходящих на упомянутые первые и вторые окружные бортики для их удержания прижатыми друг к другу. В этом случае первые и вторые окружные бортики проходят назад в продольном направлении, проникают через переднее отверстие органов, образованное между продольными зажимными ветвями, чтобы удерживаться в нем прижатыми друг к другу в радиальном направлении.

Объектом настоящего изобретения является также турбина турбомашины летательного аппарата, содержащая вышеуказанное устройство крепления секторов кольца и/или, по меньшей мере, один вышеуказанный орган блокировки. В альтернативном варианте речь может идти также о компрессоре турбомашины, что не выходит за рамки изобретения.

Наконец, объектом настоящего изобретения является турбомашина летательного аппарата, содержащая вышеуказанную турбину, и/или вышеуказанное устройство крепления секторов кольца, и/или, по меньшей мере, один вышеуказанный орган блокировки, при этом турбомашина может быть как турбореактивным двигателем, так и турбовинтовым двигателем.

Другие преимущества и отличительные признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного не ограничительного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Это описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - частичный вид в продольном разрезе устройства крепления секторов кольца на корпусе турбины турбомашины летательного аппарата согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения.

Фиг.2 - частичный увеличенный вид устройства, показанного на фиг.1.

Фиг.3 - вид в перспективе органа блокировки, входящего в состав устройства крепления секторов кольца, показанного на фиг.1 и 2.

Фиг.4 - вид, аналогичный фиг.3, при этом орган блокировки показан согласно альтернативному варианту выполнения.

Фиг.5а и 5b - схема способа извлечения органа блокировки, показанного на фиг.1-3.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

На фиг.1 и 2 показано устройство крепления секторов кольца на корпусе турбины турбомашины летательного аппарата согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения.

На фигурах направление А соответствует продольному направлению или осевому направлению, параллельному продольной оси 2 турбины и турбомашины. Направление В соответствует радиальному направлению турбины, и направление С - окружному направлению. Кроме того, стрелкой 4 показано главное направление потока газов внутри турбомашины, параллельное направлению А, при этом термины «передний», «вход», «задний», «выход» в дальнейшем тексте описания применяются относительно направления этой стрелки 4.

На фиг.1 позицией 10 обозначены подвижные лопатки ступени турбины высокого давления турбореактивного двигателя, которые вращаются в корпусе 12 турбины, внутри которого закреплены элементы 14 корпуса, называемые распорками или промежуточными элементами корпуса. Эти элементы 14 поддерживают секторы 16 кольца, расположенные по окружности вокруг оси 2 вращения турбины в направлении С, при этом внутренние поверхности этих секторов кольца образуют сплошную цилиндрическую поверхность, которая ограничивает снаружи тракт прохождения газов в турбине.

Секторы 16 кольца имеют угловой размер вокруг оси турбины примерно от 10 до 20° и выполнены, например, в количестве тридцати.

На своем входном конце или переднем конце каждый сектор 16 кольца содержит окружной бортик 18 в виде участка цилиндра, которым он соединен или закреплен на распорке 14, и содержит также на своем выходном или заднем конце окружной бортик 20 в виде участка цилиндра, который накладывается на соответствующий окружной бортик 22 в виде участка цилиндра распорки 14. В дальнейшем окружной бортик 22 будет называться первым окружным бортиком, а окружной бортик 20 - вторым окружным бортиком.

Оба окружных бортика 20 и 22, проходя в направлении А, удерживаются прижатыми друг к другу в направлении В, в котором они наложены друг на друга, при помощи органа 24 блокировки в виде С или лежащего U, который заходит сзади на окружные бортики 20 и 22 и который удерживает их прижатыми друг к другу в радиальном направлении.

Совместно органы 24 блокировки образуют кольцевое устройство блокировки, сцентрированное на оси 2, являющееся неотъемлемой частью устройства крепления секторов кольца. Таким образом, каждый орган 24 принимает форму углового сектора кольцевого устройства блокировки, проходя, например, примерно от 10 до 20°. Для образования полного и предпочтительно сплошного кольца они выполнены примыкающими в направлении С, например, в количестве тридцати с центром на оси 2.

В этой связи следует отметить, что если угловой размер органов 24 вокруг оси 2 турбины может быть таким же, как и угловой размер секторов 16 кольца, в альтернативном варианте этот угловой размер можно предусмотреть и большим, не выходя за рамки изобретения. Таким образом, в зависимости от случая можно предусмотреть один орган 24 блокировки на один сектор 16 кольца или один орган 24 блокировки для нескольких секторов 16 кольца.

Секторы 16 кольца, распорки 14 и органы 24 блокировки являются металлическими, и органы 24 блокировки установлены упруго, прижимаясь к окружным бортикам 20 и 22, чтобы прижимать их друг к другу с определенным предварительным напряжением в радиальном направлении В, что будет подробнее пояснено ниже.

Как схематично показано на фиг.2, второй окружной бортик 20 сектора 16 кольца заканчивается на своем заднем конце радиальными зубьями 26, направленными наружу и заходящими в соответствующие выемки первого окружного бортика 22 распорки 14, блокируя каждый сектор 16 кольца во вращении вокруг оси 2 турбины на распорке 14.

Как правило, каждый орган 24 блокировки содержит две продольные зажимные ветви 28 и 30, соответственно радиально наружную и радиально внутреннюю, которые жестко соединены между собой на заднем конце поперечной соединительной ветвью 32, и передние концы которых наложены на наружную цилиндрическую сторону первого окружного бортика 22 распорки 14 и на внутреннюю цилиндрическую сторону второго окружного бортика 20 сектора 16 кольца соответственно. В целом, окружные ветви 28, 30 проходят продольно в направлении А, тогда как окружная ветвь 32 проходит в радиальном направлении В, соединяя оба задних конца ветвей 28, 30. Эти две последние ветви, отстоящие друг от друга в направлении В, совместно образуют, таким образом, промежуточное пространство 40, открытое спереди в направлении А для прохождения бортиков 20, 22 и закрытое сзади в этом же направлении А соединительной ветвью 32.

В частности, как показано на фиг.2, одним из отличительных признаков настоящего изобретения является выполнение средств, обеспечивающих захват органа 24 блокировки, в основном выполненных выступающими назад от поперечной соединительной ветви 32.

Эти средства, обозначенные цифровой позицией 42, предпочтительно выполнены в виде расширения 44, выступающего в продольном направлении назад от поперечной соединительной ветви 32, в котором выполнено, по меньшей мере, одно углубление 46 и предпочтительно два углубления 46, противоположных друг другу. Предпочтительно ветви 28, 30, 32 и расширение 44 выполнены в виде единой детали, и предпочтительно углубления 46 получают путем механической обработки.

В этой конфигурации каждое углубление 46 имеет форму полости или канавки, выполненной в направлении С, будучи открытой радиально наружу и внутрь соответственно. Функцией этой канавки 46 является создание на своей наиболее удаленной назад боковине упорной поверхности 48, направленной в сторону поперечной соединительной ветви 32. Эта упорная поверхность 48, которая в данном случае предпочтительно является перпендикулярной к оси 2 и параллельной радиальному направлению В, может, таким образом, служить опорной поверхностью для инструмента для извлечения органа 24, на который затем можно воздействовать в продольном направлении назад, чтобы обеспечить требуемое извлечение. Действительно, средства 42, обеспечивающие захват органа 24, предназначены для облегчения его извлечения после его установки на место на секторы 16 кольца. Особое расположение этих средств, вынесенных назад по отношению к поперечной ветви 32, приводит к тому, что они могут легко взаимодействовать с инструментом для извлечения, не рискуя повредить функциональные части этого органа 24 блокировки, в частности, благодаря отсутствию прямого контакта между инструментом и ветвями 28, 30, 32. Как будет подробнее показано ниже, захват этих средств 42 инструментом, проникающим в углубления 46 и опирающимся на упорные поверхности 48, не приводит к какому-либо прямому механическому воздействию на продольные зажимные ветви 28, 30, которые не рискуют быть поврежденными от давления инструмента.

На фиг.3 показано, что выступающее расширение 44 проходит по всему угловому сектору в окружном направлении С таким образом, что ветви 28, 30, 32 и расширение 44 имеют одинаковую угловую длину в этом же направлении С. Разумеется, можно предусмотреть другое выполнение, как показано на фиг.4, на которой расширение 44 имеет угловую длину, меньшую в направлении С по сравнению с длиной ветвей 28, 30, 32. Эта конфигурация является предпочтительной, поскольку позволяет уменьшить общую массу каждого органа 24 блокировки.

Точно так же, независимо от двух рассматриваемых случаев, каждая радиально открытая канавка 46 проходит по всему расширению 44 в этом же направлении С или только на ее участке, что не выходит за рамки изобретения.

Наконец, следует указать, что если обе канавки 46, показанные на фиг.2, находятся на одной линии в радиальном направлении В, а именно, на одном уровне в продольном направлении А, их можно также выполнить смещенными относительно друг друга в этом последнем направлении, не выходя при этом за рамки изобретения.

На фиг.5а и 5b схематично представлен способ извлечения органа 24 блокировки, первоначально находящегося в своем положении сжатия секторов 16 кольца, показанных на предыдущих фигурах. Для этого используют инструмент 50 соответствующей формы, который в основном содержит головку в виде скобы, содержащей два плеча, соответственно содержащие два расположенных друг против друга конца 52, выполненные с возможностью установки в направлении В. Оба расположенных друг против друга конца 52 соответственно вставляют в две канавки 46, например, перемещая инструмент в окружном направлении по отношению к органу 24, чтобы достичь требуемого проникновения. После этого на инструмент 50 воздействуют в продольном направлении назад вручную или автоматически, в результате чего создается контакт концов 52 с их соответствующими упорными поверхностями 48, как показано на фиг.5а. Продолжение этого действия на инструмент 50, схематично показанного стрелкой 54 на фиг.5b, приводит к постепенному перемещению органа 24 в направлении А за счет скольжения назад ветвей 28, 30 на бортиках 20, 22 до полного извлечения органа 24, высвобождающего соответствующие секторы 16 кольца.

Разумеется, специалист может внести различные изменения в описанное изобретение, представленное в качестве не ограничительных примеров.

Орган блокировки для устройства крепления секторов кольца на корпусе турбомашины летательного аппарата содержит две зажимные продольные ветви, проходящие в направлении назад и соединенные на своих задних концах поперечной соединительной ветвью, их передние концы предназначены для прижатия между ними, по меньшей мере, одного сектора кольца к одному элементу корпуса. Также содержит средства, позволяющие его захват, выполненные выступающими назад от упомянутой поперечной соединительной ветви. Эти средства содержат расширение, выступающее в продольном направлении назад от упомянутой поперечной соединительной ветви, и одно углубление, выполненное в упомянутом расширении. Углубление образует упорную поверхность, направленную в сторону упомянутой поперечной соединительной ветви. Также изобретением является устройство крепления секторов кольца на корпусе турбомашины летательного аппарата, содержащее элементы корпуса, образованные с первыми задними окружными бортиками, на которые наложены вторые задние окружные бортики секторов кольца. Это устройство также содержит множество органов блокировки, описанных выше. Также объектами изобретения являются турбина и турбомашина, содержащие такой орган блокировки и/или устройство крепления, описанные выше. Изобретения позволяют облегчить извлечение захвата. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Орган (24) блокировки для устройства крепления секторов кольца на корпусе турбомашины летательного аппарата, при этом упомянутый орган содержит две зажимные продольные ветви (28, 30), проходящие в направлении назад и соединенные на своих задних концах поперечной соединительной ветвью (32), при этом их передние концы предназначены для прижатия между ними, по меньшей мере, одного сектора (16) кольца, по меньшей мере, к одному элементу (14) корпуса,
отличающийся тем, что дополнительно содержит средства (42), позволяющие его захват, выполненные выступающими назад от упомянутой поперечной соединительной ветви (32), при этом упомянутые средства, позволяющие захват органа, содержат расширение (44), выступающее в продольном направлении назад от упомянутой поперечной соединительной ветви (32), а также, по меньшей мере, одно углубление (46), выполненное в упомянутом расширении, причем это углубление образует упорную поверхность (48), направленную в сторону упомянутой поперечной соединительной ветви (32).

2. Орган блокировки по п.1, отличающийся тем, что образует угловой сектор кольцевого устройства блокировки.

3. Орган блокировки по п.2, отличающийся тем, что упомянутое выступающее расширение (44) проходит по всему или на части упомянутого углового сектора в окружном направлении (С).

4. Орган блокировки по п.2 или 3, отличающийся тем, что каждое углубление (46) проходит по всему или на части упомянутого выступающего расширения (44) в окружном направлении (С).

5. Орган блокировки по п.4, отличающийся тем, что содержит две канавки (46), каждая из которых образует углубление в упомянутом выступающем расширении (44), при этом упомянутые канавки выполнены открытыми в противоположные стороны радиального направления (В), в котором упомянутые продольные зажимные ветви (28, 30) отстоят друг от друга.

6. Устройство крепления секторов кольца на корпусе турбомашины летательного аппарата, содержащее элементы (14) корпуса, образованные с первыми задними окружными бортиками (22), на которые наложены вторые задние окружные бортики (20) секторов (16) кольца, отличающееся тем, что устройство крепления дополнительно содержит множество органов (24) блокировки по любому из предыдущих пунктов, заходящих на упомянутые первые и вторые окружные бортики (22, 20) для их удержания прижатыми друг к другу.

7. Турбина турбомашины летательного аппарата, содержащая устройство крепления секторов кольца по п.6 и/или, по меньшей мере, один орган блокировки по любому из пп.1-5.

8. Турбомашина летательного аппарата, содержащая турбину по п.7 и/или устройство крепления секторов кольца по п.6, и/или, по меньшей мере, один орган блокировки по любому из пп.1-5.

9. Турбомашина по п.8, отличающаяся тем, что является турбореактивным двигателем или турбовинтовым двигателем.