СТАТОР ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2014 года по МПК F01D21/04 F01D25/24 

Изобретение относится к статорам турбомашин газотурбинных двигателей.

Известен статор турбомашины, содержащий наружный корпус с радиальными ребрами, на которых размещены наружные полки сопловых лопаток и разрезные кольца, (патент RU №2151886, МПК F01D 5/02, 1998 г.).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за возможности раскрытия стыков наружных корпусов статора фрагментами рабочих и сопловых лопаток в случае поломки турбины.

Наиболее близким к заявляемому является статор турбомашины с фланцевым соединением корпусов, состоящих из радиальных кольцевых ребер и присоединенных к ним обечаек, стык фланцев в котором со стороны рабочей лопатки закрыт осевым цилиндрическим ребром, соединенным с передним по потоку газа радиальным ребром фланцевого соединения, (патент RU №2451793, МПК F01D 21/04).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность при увеличенной длине и массе рабочих лопаток, в результате воздействия которых на стык фланцевое соединение может раскрыться, а фрагменты лопаток - выйти за пределы наружных корпусов турбомашины.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности статора турбомашины путем обеспечения нераскрытия стыка фланцевого соединения наружных корпусов статора при воздействии на стык повышенных ударных нагрузок от фрагментов лопаток.

Указанный технический результат достигается тем, что в статоре турбомашины, включающем фланцевое соединение корпусов, состоящих из радиальных кольцевых ребер и присоединенных к ним обечаек, согласно изобретению в стыке фланцевого соединения со стороны проточной части установлено дополнительное, состоящее из секторов, разрезное кольцо, зафиксированное кольцевым радиальным ребром в осевом направлении между передним и задним по потоку газа радиальными ребрами фланцевого соединения корпусов статора, при этом в радиальном направлении разрезное кольцо зафиксировано кольцевым осевым ребром, направленным против потока газа и размещенным в кольцевой канавке передней обечайки, а в окружном направлении - осевыми выступами на конической стенке относительно передней по потоку газа сопловой лопатки, причем торцевой поверхностью конической стенки кольца зафиксированы передние сопловые лопатки в осевом направлении, при этом с внутренней стороны от заднего по потоку газа корпуса расположен задний кольцевой выступ разрезного кольца, на внутренней стороне выступа установлены уплотняющие элементы лабиринтного уплотнения по верхней полке рабочей лопатки.

Установка в стыке фланцевого соединения корпусов, со стороны проточной части, дополнительного состоящего из секторов разрезного кольца, зафиксированного кольцевым радиальным ребром в осевом направлении между передним и задним по потоку газа радиальными ребрами фланцевого соединения, позволяет обеспечить надежную фиксацию разрезного кольца в осевом направлении и дополнительную защиту стыка фланцевого соединения от фрагментов лопаток в случае их разрушения.

Фиксация разрезного кольца в радиальном направлении направленным против потока газа кольцевым осевым ребром, размещенным в кольцевой канавке передней обечайки, позволяет обеспечить необходимый радиальный зазор в лабиринтном уплотнении по верхней полке рабочей лопатки, а также обеспечивает дополнительную защиту стыка фланцевого соединения от проникновения в него фрагментов лопаток в случае поломки турбомашины.

Фиксация разрезного кольца в окружном направлении относительно передней по потоку газа сопловой лопатки осевыми выступами, расположенными на конической стенке разрезного кольца, исключает поворот разрезного кольца в случае задевания уплотнительных гребешков верхней полки рабочей лопатки об уплотнительные элементы, расположенные на разрезном кольце.

Фиксация торцевой поверхностью конической стенки кольца передних сопловых лопаток в осевом направлении повышает ремонтопригодность статора турбомашины, так как замена сопловых лопаток производится путем расстыковки корпусов статора по фланцам и демонтажа разрезного кольца.

Выполнение разрезного кольца с задним по потоку кольцевым выступом, расположенным с внутренней стороны от заднего по потоку газа корпуса статора с размещением на внутренней стороне заднего кольцевого выступа уплотняющих элементов лабиринтного уплотнения по верхней полке рабочей лопатки, способствует снижению температуры заднего корпуса статора и повышению экономичности турбомашины.

На чертеже показан продольный разрез статора турбомашины.

Статор 1 турбомашины состоит из переднего корпуса 2 по потоку газа 3 в проточной части 4 и заднего по потоку корпуса 5, каждый из которых состоит из переднего 6 и заднего 7 кольцевых радиальных ребер и присоединенных к ним передней 8 и задней 9 обечаек. Ребро 6 корпуса 2 и ребро 7 корпуса 5 совместно с болтовым соединением 10 образуют фланцевое соединение 11 со стыком 12 по радиальной поверхности 13.

В стыке 12 фланцевого соединения 11 установлено дополнительное, состоящее из секторов, разрезное кольцо 14, кольцевым радиальным ребром 15 зафиксированное в осевом направлении передним 6 и задним 7 кольцевыми радиальными ребрами статора 1. Кольцо 14 выполнено с направленной против потока газа 3 конической стенкой 16, на которой выполнены осевые выступы 17, с помощью которых кольцо 14 фиксируется в окружном направлении относительно передних по потоку 3 сопловых лопаток 18, которые в свою очередь фиксируются в окружном направлении своими радиальными выступами 19 относительно осевых выступов 20 переднего корпуса 2. В радиальном направлении кольцо 14 зафиксировано направленным против потока 3 кольцевым осевым ребром 21, размещенным в кольцевой канавке 22 передней обечайки 8 корпуса 2.

Торцевой поверхностью 23 конической стенки 16 кольцо 14 фиксирует передние сопловые лопатки 18 в осевом направлении.

Кольцо 14 выполнено также с задним по потоку осевым кольцевым выступом 24, расположенным с внутренней стороны от заднего корпуса 5, причем со стороны проточной части 4 на выступе 24 размещены сопловые уплотняющие элементы 25 лабиринтного уплотнения 26 по гребешкам 27 верхней полки 28 рабочей лопатки 29 турбомашины.

Работает данное устройство следующим образом.

В случае возникновения нештатной ситуации в работе статора 1 турбомашины и разрушения рабочей лопатки 29, фрагменты ее отражаются конической стенкой 16 и осевым кольцевым выступом 24 разрезного кольца 14, предохраняя таким образом стык 12 фланцевого соединения 11 от попадания в него фрагментов лопатки и обеспечивая локализацию разрушения.

Статор турбомашины включает фланцевое соединение корпусов, состоящих из радиальных кольцевых ребер и присоединенных к ним обечаек. В стыке фланцевого соединения со стороны проточной части установлено дополнительное, состоящее из секторов, разрезное кольцо. Разрезное кольцо зафиксировано кольцевым радиальным ребром в осевом направлении между передним и задним по потоку газа радиальными ребрами фланцевого соединения корпусов статора. В радиальном направлении разрезное кольцо зафиксировано кольцевым осевым ребром, направленным против потока газа и размещенным в кольцевой канавке передней обечайки, а в окружном направлении - осевыми выступами на конической стенке относительно передней по потоку газа сопловой лопатки. Торцевой поверхностью конической стенки кольца зафиксированы передние сопловые лопатки в осевом направлении. С внутренней стороны от заднего по потоку газа корпуса расположен задний кольцевой выступ разрезного кольца, на внутренней стороне которого установлены уплотняющие элементы лабиринтного уплотнения по верхней полке рабочей лопатки. Изобретение позволяет повысить надежность статора турбомашины. 1 ил.

Статор турбомашины, включающий фланцевое соединение корпусов, состоящих из радиальных кольцевых ребер и присоединенных к ним обечаек, отличающийся тем, что в стыке фланцевого соединения со стороны проточной части установлено дополнительное, состоящее из секторов, разрезное кольцо, зафиксированное кольцевым радиальным ребром в осевом направлении между передним и задним по потоку газа радиальными ребрами фланцевого соединения корпусов статора, при этом в радиальном направлении разрезное кольцо зафиксировано кольцевым осевым ребром, направленным против потока газа и размещенным в кольцевой канавке передней обечайки, а в окружном направлении - осевыми выступами на конической стенке относительно передней по потоку газа сопловой лопатки, причем торцевой поверхностью конической стенки кольца зафиксированы передние сопловые лопатки в осевом направлении, при этом с внутренней стороны от заднего по потоку газа корпуса расположен задний кольцевой выступ разрезного кольца, на внутренней стороне выступа установлены уплотняющие элементы лабиринтного уплотнения по верхней полке рабочей лопатки.