СТАТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2014 года по МПК F04D29/56 F01D17/16 

Изобретение относится к конструкции газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Известен статор компрессора газотурбинного двигателя, в котором направляющие лопатки подвижно закреплены цилиндрическими цапфами в наружном корпусе и во внутреннем кольце и поворачиваются с помощью рычагов и тяговых поворотных колец (С.А. Вьюнов, «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей», Москва, Машиностроение, 1981 г., стр.116, рис.3.55в).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность и ресурс из-за возможной деформации тяговых поворотных колец, что приводит к неравномерному повороту направляющих лопаток и снижению газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Наиболее близким к заявляемому является статор компрессора газотурбинного двигателя с поворотными направляющими лопатками и поворотными тяговыми кольцами, соединенными через рычаги с поворотными направляющими лопатками, в поворотных тяговых кольцах которого выполнено множество опор с зафиксированными в них радиальными опорными винтами, в головках опорных винтов со стороны статора размещены вставки из композиционного материала с возможностью их скольжения вдоль наружной поверхности статора с радиальным зазором 0,05…0,5 мм (Патент RU №2235919, МПК: F04D 29/00, 2002 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является наличие зазора между вставками из композиционного материала в головках опорных винтов и опорной поверхностью статора. При работе двигателя под действием усилий исполнительных механизмов, например гидроцилиндров, происходит деформация тяговых поворотных колец в пределах имеющегося зазора в сопряжениях вставок опорных винтов с поверхностью статора и местное прижатие опорных винтов со вставками к опорной поверхности статора, что приводит к износу части вставок и к еще большей деформации поворотных колец. Повышенная в связи с этим деформация поворотных колец в конечном итоге приводит к неравномерному повороту направляющих лопаток и снижению газодинамической устойчивости компрессора двигателя.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и ресурса статора компрессора путем повышения равномерности поворота направляющих лопаток и сохранения уровня газодинамической устойчивости компрессора за счет исключения зазоров в сопряжениях вставок опорных винтов с поверхностью статора и уменьшения в связи с этим деформации поворотных тяговых колец привода механизма поворота лопаток направляющих аппаратов, а также износа деталей механизма поворота лопаток в местах соединения рычагов с поворотными тяговыми кольцами.

Указанный технический результат достигается тем, что в статоре компрессора газотурбинного двигателя с поворотными направляющими лопатками и соединенными с ними через рычаги поворотными тяговыми кольцами, содержащими радиальные опорные винты, в головках которых со стороны статора размещены вставки из композиционного материала, согласно изобретению, в поворотных тяговых кольцах выполнены опорные поверхности напротив головок опорных винтов, при этом на опорных винтах размещены ступенчатые втулки, опорные поверхности которых расположены напротив опорных поверхностей поворотных тяговых колец, а между опорными поверхностями поворотных тяговых колец и втулок установлены пружины, причем сумма расстояния h между наружной поверхностью поворотных тяговых колец и шайбой, установленной на стержень опорного винта, и расстояния k между внутренней поверхностью поворотных тяговых колец и сопрягаемой торцевой поверхностью головки опорного винта по меньшей мере равна величине Н выступания композиционной вставки из гнезда головки опорного винта.

Выполнение в поворотных тяговых кольцах опорных поверхностей напротив головок опорных винтов, а также напрессовка на опорные винты втулок с расположенными опорными поверхностями напротив опорных поверхностей тяговых колец и установка пружин между опорными поверхностями поворотных тяговых колец и втулок приводит к постоянному контакту в сопряжениях вставок опорных винтов с поверхностью статора, что способствует сохранению соосности поворотных тяговых колец со статором, уменьшению в связи с этим деформации поворотных тяговых колец от действия усилий со стороны механизма привода и приводит к уменьшению неравномерности поворота направляющих лопаток, а также уменьшает износ деталей механизма поворота лопаток в местах соединения рычагов с поворотными кольцами.

Выполнение суммы расстояния h между наружной поверхностью тяговых колец и шайбой, установленной на стержень опорного винта, и расстояния k между внутренней поверхностью поворотных тяговых колец и сопрягаемой торцевой поверхностью головки опорного винта по меньшей мере равной величине Н выступания композиционной вставки из гнезда головки опорного винта обеспечивает минимально необходимые условия работоспособности конструкции в реальных условиях эксплуатации.

На фиг.1 изображен продольный разрез статора компрессора газотурбинного двигателя.

На фиг.2 - вид А на фиг.1.

На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.

Статор 1 компрессора газотурбинного двигателя состоит из корпуса 2 входного направляющего аппарата и корпуса 3 первой, второй, третьей ступеней направляющих аппаратов, в которых своими внешними цапфами 4, 5, 6 установлены соответственно поворотные лопатки 7 входного направляющего аппарата 8 и поворотные лопатки 9, 10 направляющих аппаратов 1 и 2 ступеней 11 и 12. Внутренними цапфами 13, 14 и 15 лопатки 7, 9, 10 подвижно установлены соответственно во внутренних кольцах 16, 17, 18.

Лопатки 7, 9, 10 имеют возможность поворачиваться с помощью рычагов 19, 20, 21, установленных на внешних цапфах 4, 5, 6 лопаток.

Рычаги 19, 20, 21 с помощью радиальных штифтов 22 соединены с поворотными тяговыми кольцами 23, 24, 25, которые поворачиваются с помощью приводного механизма, например гидравлического (на фиг. не показано).

В поворотных тяговых кольцах 23, 24, 25 установлено множество радиальных опорных винтов 26 с установленными на них втулками 27, а между опорными поверхностями 28 втулок и расположенными напротив них опорными поверхностями 29 поворотных тяговых колец 23, 24 и 25 установлены пружины 30, в головках винтов 26 со стороны статора размещены вставки 31, с помощью которых радиальные винты при повороте поворотных тяговых колец 23, 24, 25 скользят (перемещаются) по наружной поверхности статора 1.

Для фиксации винтов 26 в поворотных тяговых кольцах на внешних концах винтов установлены гайки 32 с шайбами 33.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При работе двигателя поворот лопаток 7, 9, 10 входного направляющего аппарата 8 и поворотных аппаратов 1, 2 ступеней компрессора 11 и 12 осуществляется с помощью рычагов 19, 20, 21 и поворотных тяговых колец 23, 24, 25 от приводного механизма. При этом радиальные опорные винты 26 своими композиционными вставками 31 без зазора скользят по наружной поверхности корпусов 2, 3 статора 1. Прижатие с заданным усилием вставок 31 винтов 26 к корпусам 2, 3 статора 1 обеспечивается применением пружин 30.

Статор (1) компрессора газотурбинного двигателя выполнен с поворотными направляющими лопатками (7), (9) и (10) и соединенными с ними через рычаги (19), (20) и (21) поворотными тяговыми кольцами (23), (24) и (25). Тяговые кольца содержат радиальные опорные винты (26), в головках которых со стороны статора размещены вставки (29) из композиционного материала. В поворотных тяговых кольцах (23), (24) и (25) выполнены опорные поверхности (29) напротив головок опорных винтов (26). На опорных винтах размещены втулки (27), опорные поверхности (28) которых расположены напротив опорных поверхностей (29) поворотных тяговых колец (23), (24) и (25). Между опорными поверхностями поворотных тяговых колец и втулок установлены пружины (30). Сумма расстояния h между наружной поверхностью тяговых колец и шайбой (33), установленной на стержень винта (26), и расстояния k между внутренней поверхностью тяговых колец и сопрягаемой торцевой поверхностью головки опорного винта по меньшей мере равна величине Н выступания композиционной вставки (31) из гнезда головки опорного винта. Путем повышения равномерности поворота направляющих лопаток, исключения зазоров в сопряжениях и уменьшения в связи с этим деформации поворотных тяговых колец привода, а также износа деталей механизма поворота лопаток, повышается надежность и ресурс статора компрессора. 3 ил.

Статор компрессора газотурбинного двигателя с поворотными направляющими лопатками и соединенными с ними через рычаги поворотными тяговыми кольцами, содержащими радиальные опорные винты, в головках которых со стороны статора размещены вставки из композиционного материала, отличающийся тем, что в поворотных тяговых кольцах выполнены опорные поверхности напротив головок опорных винтов, при этом на опорных винтах размещены втулки, опорные поверхности которых расположены напротив опорных поверхностей поворотных тяговых колец, а между опорными поверхностями поворотных тяговых колец и втулок установлены пружины, причем сумма расстояния h между наружной поверхностью поворотных тяговых колец и шайбой, установленной на стержень опорного винта, и расстояния К между внутренней поверхностью поворотных тяговых колец и сопрягаемой торцевой поверхностью головки опорного винта по меньшей мере равна величине Н выступания композиционной вставки из гнезда головки опорного винта.