СТАТОР ТУРБИНЫ Российский патент 2014 года по МПК F01D25/24 

Изобретение относится к статорам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Известен статор турбины, в котором обтекатели стоек подшипниковой опоры зафиксированы фланцами, установленными в стыке фланцев наружных корпусов турбины (патент US №7815417, 19.10.2010 г., МПК F01D 25/16).

Недостатком известной конструкции является неполная (недостаточная) герметичность корпуса турбины из-за возможных паразитных утечек газа через стык корпусов турбины.

Наиболее близким к заявленному является статор турбины, включающий наружный корпус и обтекатели стоек подшипниковой опоры, зафиксированные болтовыми соединениями в наружном корпусе (патент RU №2331783, 20.08.2008 г., МПК F02K 3/072).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность, так как радиальные отверстия в стенке корпуса турбины являются концентраторами напряжений.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности статора турбины за счет фиксации в осевом направлении обтекателей стоек подшипниковой опоры стопорным кольцом.

Указанный технический результат достигается тем, что в статоре турбины, включающем наружный корпус и обтекатели стоек подшипниковой опоры, зафиксированные болтовыми соединениями в наружном корпусе, внешние радиальные ребра обтекателей стоек подшипниковой опоры зафиксированы в осевом направлении относительно наружного корпуса U-образным в поперечном сечении стопорным кольцом, переднее по потоку газа радиальное кольцевое ребро которого установлено в кольцевой канавке наружного корпуса, а заднее радиальное кольцевое ребро установлено с радиальным зазором h относительно внешнего осевого кольцевого ребра наружного корпуса и выполнено с выемками, причем H/h=10-100 и H/L=0,5-2,

где H - максимальная высота U-образного стопорного кольца в поперечном сечении;

h - радиальный зазор между задним кольцевым ребром U-образного стопорного кольца и осевым кольцевым ребром наружного корпуса;

L - осевая ширина U-образного стопорного кольца.

Фиксация внешних радиальных ребер обтекателей стоек в осевом направлении относительно наружного корпуса U-образным в поперечном сечении стопорным кольцом, переднее по потоку газа радиальное ребро которого установлено в кольцевую канавку наружного корпуса, а заднее кольцевое ребро установлено с радиальным зазором относительно кольцевого ребра наружного корпуса, позволяет парировать упором заднего ребра в кольцевое ребро корпуса опрокидывающий момент М_ИЗГ., действующий на стопорное кольцо, так как при работе статора под действием газовых сил обтекатель с усилием P оказывает давление на переднее ребро U-образного стопорного кольца, и под действием изгибающего момента М_ИЗГ. от усилия P заднее ребро U-образного стопорного кольца, выбирая зазор h, касается внешнего осевого кольцевого ребра наружного корпуса, существенно снижая осевую упругую деформацию переднего ребра, что позволяет повысить надежность статора турбины за счет снижения напряжений в переднем ребре U-образного стопорного кольца.

Выполнение заднего кольцевого ребра U-образного стопорного кольца с выемками снижает вес конструкции и повышает технологичность ремонта статора, так как улучшаются условия для демонтажа стопорного кольца.

При H/h<10 - излишне увеличивается упругая деформация переднего ребра U-образного стопорного кольца.

При H/h>100 - ухудшается установка U-образного стопорного кольца в осевую канавку наружного корпуса статора.

При H/L<0,5 - увеличиваются габариты и вес конструкции.

При H/L>2 - излишне увеличиваются напряжения в переднем кольцевом ребре U-образного стопорного кольца.

Заявленное изобретение поясняется следующими чертежами:

на фиг.1 изображен продольный разрез статора турбины;

на фиг.2 показан элемент I на фиг 1 в увеличенном виде;

на фиг.3 показан вид А на фиг.2.

Статор 1 турбины состоит из наружного корпуса 2, в котором болтовым соединением 3 зафиксированы радиальные стойки 4 подшипниковой опоры (на чертежах не показана). Радиальные стойки 4 подшипниковой опоры от контакта с высокотемпературным газовым потоком 5 предохраняют обтекатели 6. Внешние радиальные ребра 7 обтекателей 6 зафиксированы в осевом направлении относительно наружного корпуса 2 U-образным в поперечном сечении стопорным кольцом 8. Переднее (по течению газового потока 5) радиальное ребро 9 U-образного стопорного кольца 8 установлено в кольцевой канавке 10 наружного корпуса 2, а заднее радиальное кольцевое ребро 11 выполнено с выемками 12 и установлено с радиальным зазором h относительно внешнего осевого кольцевого ребра 13 наружного корпуса 2. Стопорное U-образное кольцо 8 зафиксировано в радиальном направлении со стороны проточной части 14 статора 1 осевыми выступами 15, расположенными ниже обтекателя 6 по потоку 5 сопловых лопаток 16.

При работе статора 1 турбины под действием осевой силы P U-образное стопорное кольцо 8 испытывает минимальную упругую деформацию, так как опирающееся на внешнее осевое кольцевое ребро 13 наружного корпуса 2 заднее радиальное кольцевое ребро 11 парирует опрокидывающий момент М_ИЗГ., действующий на U-образное стопорное кольцо 8. Осевые выступы 15 расположенных ниже по потоку 5 сопловых лопаток 16 экранируют U-образное стопорное кольцо 8 от контакта с высокотемпературным газовым потоком 5, что повышает надежность U-образного стопорного кольца 8 и наружного корпуса 2 статора 1.

Изобретение относится к статорам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Статор турбины включает наружный корпус и обтекатели стоек подшипниковой опоры, зафиксированные болтовыми соединениями в наружном корпусе. Внешние радиальные ребра обтекателей стоек подшипниковой опоры зафиксированы в осевом направлении относительно наружного корпуса U-образным в поперечном сечении стопорным кольцом. Переднее по потоку газа радиальное кольцевое ребро стопорного кольца установлено в кольцевой канавке наружного корпуса. Заднее радиальное кольцевое ребро стопорного кольца установлено с радиальным зазором относительно внешнего осевого кольцевого ребра наружного корпуса и выполнено с выемками. Отношение максимальной высоты стопорного кольца в поперечном сечении к величине радиального зазора между задним кольцевым ребром стопорного кольца и осевым кольцевым ребром наружного корпуса составляет 10-100. Отношение максимальной высоты стопорного кольца в поперечном сечении к осевой ширине стопорного кольца составляет 0,5-2. Изобретение позволяет повысить надежность статора турбины. 3 ил.

Статор турбины, включающий наружный корпус и обтекатели стоек подшипниковой опоры, зафиксированные болтовыми соединениями в наружном корпусе, отличающийся тем, что внешние радиальные ребра обтекателей стоек подшипниковой опоры зафиксированы в осевом направлении относительно наружного корпуса U-образным в поперечном сечении стопорным кольцом, переднее по потоку газа радиальное кольцевое ребро которого установлено в кольцевой канавке наружного корпуса, а заднее радиальное кольцевое ребро установлено с радиальным зазором h относительно внешнего осевого кольцевого ребра наружного корпуса и выполнено с выемками, причем H/h=10-100 и H/L=0,5-2,
где Н - максимальная высота U-образного стопорного кольца в поперечном сечении;
h - радиальный зазор между задним кольцевым ребром U-образного стопорного кольца и осевым кольцевым ребром наружного корпуса;
L - осевая ширина U-образного стопорного кольца.