СТАТОР КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F04D29/40 F01D11/24 F04D29/58 

Изобретение относится к статорам компрессоров высокого давления газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Известен статор компрессора высокого давления, содержащий внешний и соединенный с ним внутренний корпус с размещенными в нем спрямляющими лопатками (патент US 6763653, МПК F02K 3/02, опубл. 20.07.2004 г.).

Недостатком известной конструкции является низкий коэффициент полезного действия компрессора из-за отсутствия системы активного управления радиальными зазорами компрессора.

Наиболее близким к заявленному является статор компрессора высокого давления, включающий внешний и внутренний корпусы, соединенные между собой упругими элементами, кольцевую обечайку с отверстиями для подачи охлаждающего воздуха, размещенную с внешней стороны от внутреннего корпуса (патент RU 2175410, МПК F04D 17/00, 27/00, опубл. 27.10.2001 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является пониженный коэффициент полезного действия статора компрессора из-за неоптимального расстояния между обечайкой с отверстиями для подачи охлаждающего воздуха и охлаждаемым внутренним корпусом, что снижает эффективность управления радиальными зазорами компрессора.

Технический результат заявляемой конструкции заключается в повышении коэффициента полезного действия статора компрессора путем повышения эффективности охлаждения его внутреннего корпуса.

Указанный технический результат достигается тем, что в статоре компрессора высокого давления, включающем внешний и внутренний корпусы, соединенные между собой упругими элементами, кольцевую обечайку с отверстиями, размещенную с внешней стороны от внутреннего корпуса, в отверстиях кольцевой обечайки установлены сопла, выходной срез которых направлен к поверхности внутреннего корпуса, выполненного с присоединительным фланцем, соединенным посредством резьбовых соединений с соответствующим упругим элементом, при этом присоединительный фланец внутреннего корпуса выполнен с отверстиями под болты резьбовых соединений и вырезами, расположенными со стороны кольцевой обечайки между отверстиями под болты резьбовых соединений, причем

Т/Н=0,7-2,5,

где Т - расстояние в окружном направлении между центрами выходных срезов сопел;

Н - расстояние (шаг) в окружном направлении между центрами отверстий под болты резьбовых соединений в присоединительном фланце внутреннего корпуса.

Установка в отверстиях кольцевой обечайки сопел, выходной срез которых направлен в сторону внутреннего корпуса, позволяет повысить эффективность охлаждения внутреннего корпуса за счет оптимизации расстояния между выходом из сопла (выходным срезом сопла) и охлаждаемой поверхностью внутреннего корпуса, а также уменьшить деформацию струи охлаждающего воздуха с помощью отработанного потока охлаждающего воздуха.

Выполнение присоединительного фланца внутреннего корпуса с открытыми к кольцевой обечайке вырезами (выборками), размещенными в кольцевой обечайке между отверстиями под болты резьбовых соединений, обеспечивает возможность размещения сопел в вырезах при монтаже кольцевой обечайки на внутренний корпус, что позволяет минимизировать расстояние между выходным срезом сопла и охлаждаемой поверхностью внутреннего корпуса, повысив, таким образом, эффективность охлаждения внутреннего корпуса.

Выбор соотношения Т/Н обусловлен тем, что при Т/Н<0,7 ухудшается размещение сопел в вырезах между отверстиями присоединительного фланца внутреннего корпуса, а при Т/Н>2,5 - снижается равномерность охлаждения внутреннего корпуса.

На фиг. 1 изображен продольный разрез статора компрессора высокого давления.

На фиг. 2 изображено сечение А-А на фиг. 1.

Статор 1 компрессора высокого давления состоит из внешнего корпуса 2, соединенного упругими элементами 3 и 4 с внутренним корпусом 5, с внешней стороны от которого установлена кольцевая обечайка 6 с отверстиями 7, в которых установлены сопла 8, выходным срезом 9 направленные в сторону охлаждаемой поверхности 10 внутреннего корпуса 5.

Внутренний корпус 5 выполнен с присоединительным фланцем 11, соединенным посредством резьбовых соединений 12 с соответствующим упругим элементом 4. Присоединительный фланец 11 выполнен с отверстиями 13 под резьбовые соединения 12 и вырезами (выборками) 15, расположенными со стороны кольцевой обечайки 6 между отверстиями 13 под болты 14 резьбовых соединений 12. При этом открытые к кольцевой обечайке 6 вырезы 15 выполнены с размером, позволяющим разместить сопла 8 при монтаже на внутренний корпус 5 кольцевой обечайки 6 совместно с внешним корпусом 2.

Статор 1 установлен с обеспечением минимального радиального зазора 17 с ротором 18. Поступление охлаждающего воздуха 16 системы управления радиальными зазорами 17 обеспечивается за счет наличия кольцевой полости 19, образованной внешним корпусом 2 и кольцевой обечайкой 6, внутренней полости 20 между кольцевой обечайкой 6 и внутренним корпусом 5. Вывод в атмосферу охлаждающего воздуха 16 осуществляется через пазы 21.

Работа статора компрессора высокого давления осуществляется следующим образом.

При работе статора 1 компрессора высокого давления охлаждающий воздух 16 системы управления радиальными зазорами 17 между статором 1 и ротором 18 поступает в кольцевую полость 19, через сопла 8 поступает во внутреннюю полость 20, а затем через пазы 21 сливается в атмосферу.

При этом радиальный зазор 17 между статором 1 и ротором 18 поддерживается минимальным благодаря оптимальному расстоянию между выходным срезом 9 сопел 8 вне зависимости от геометрии наружной поверхности 10 внутреннего корпуса 5, а также благодаря оптимальному подбору площадей выходных срезов 9 сопел 8.

Изобретение относится к статорам компрессоров высокого давления газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Статор компрессора высокого давления включает в себя внешний и внутренний корпусы, кольцевую обечайку (6), перфорированную отверстиями (7). Корпусы соединены между собой упругими элементами. В отверстиях (7) кольцевой обечайки (6) установлены сопла (8), выходной срез (9) которых направлен к поверхности (10) внутреннего корпуса. Присоединительный фланец (11) внутреннего корпуса выполнен с отверстиями (13) под болты (14) резьбовых соединений и открытыми к кольцевой обечайке (6) вырезами (15) между отверстиями (13). Отношение расстояния Т в окружном направлении между выходными срезами (9) сопел (8) к расстоянию Н в окружном направлении между центрами отверстий (13) под болты (14) резьбовых соединений равно 0,7-2,5. Путем повышения эффективности охлаждения внутреннего корпуса за счет минимизации расстояния между выходом из сопла и охлаждаемой поверхностью внутреннего корпуса повышается коэффициент полезного действия компрессора высокого давления. 2 ил.

Статор компрессора высокого давления, включающий внешний и внутренний корпуса, соединенные между собой упругими элементами, кольцевую обечайку с отверстиями, размещенную с внешней стороны от внутреннего корпуса, отличающийся тем, что в отверстиях кольцевой обечайки установлены сопла, выходной срез которых направлен к поверхности внутреннего корпуса, выполненного с присоединительным фланцем, соединенным посредством резьбовых соединений с соответствующим упругим элементом, при этом присоединительный фланец внутреннего корпуса выполнен с отверстиями под болты резьбовых соединений и вырезами, расположенными со стороны кольцевой обечайки между отверстиями под болты резьбовых соединений, причем
Т/Н=0,7-2,5,
где Т - расстояние в окружном направлении между центрами выходных срезов сопел;
Н - расстояние в окружном направлении между центрами отверстий под болты резьбовых соединений в присоединительном фланце внутреннего корпуса.