Устройство для пропускания электрического жгута в газотурбинный двигатель Российский патент 2019 года по МПК H02G3/32 

Данное изобретение относится к устройству для пропускания электрического жгута через стенку, в частности через стенку промежуточного корпуса газотурбинного двигателя. Изобретение также относится к корпусу и газотурбинному двигателю, содержащему такой корпус или такое устройство.

Известно, что газотурбинный двигатель содержит промежуточный корпус, расположенный между верхним по потоку компрессором низкого давления и нижним по потоку компрессором высокого давления. Промежуточный корпус содержит радиальные перекладины, соединяющие концентрические круговые стенки, образующие поверхности, которые ограничивают внутри и снаружи первичный и вторичный воздушные потоки. Радиальные перекладины позволяют размещать служебные средства, такие как электрические жгуты, которые, в частности, проходят из внутренней части газотурбинного двигателя к коробке приводов агрегатов, находящейся в гондоле газотурбинного двигателя и расположенной радиально снаружи вторичного воздушного потока.

Как правило, электрический жгут содержит электрические кабели, содержащие электроизоляционный наружный слой, причем эти кабели покрыты, в частности, текстильной оболочкой, ограничивающей износ изоляционных слоев, а затем, снаружи текстильной оболочки, выполнена металлическая оболочка, предназначенная для защиты электрических сигналов от внешних электромеханических воздействий. Как правило, эта металлическая оболочка покрыта термоусадочным рукавом, предназначенным для уменьшения износа металлической оболочки.

Для прохода электрических кабелей через круговые стенки, электрический жгут вставлен в металлический наконечник, расположенный в отверстии в круговой стенке промежуточного корпуса. С каждой стороны стенки используют рукав, изготовленный из термоусадочного материала. Первый рукав закрывает один конец металлического наконечника и часть осевой длины металлической оболочки. Подобным образом, с другой стороны стенки второй рукав закрывает конец металлического наконечника и часть осевой длины металлической оболочки.

В процессе работы температура воздуха в перекладинах корпуса, расположенных во вторичном воздуховоде, является более низкой, чем температура воздуха в промежуточном пространстве между воздуховодами (между первичным кольцеобразным воздуховодом и вторичным кольцеобразным воздуховодом), так что имеется возможность использовать рукав, изготовленный из термоусадочного материала, термостойкость которого ниже, чем термостойкость термоусадочного материала, используемого в промежуточном пространстве между воздуховодами.

Однако было установлено, что теплопроводность металлического наконечника может приводить к значительному повышению температуры термоусадочного рукава, используемого в перекладине во вторичном воздуховоде, что может вызывать самовоспламенение термоусадочного рукава.

Целью данного изобретения является, в частности, обеспечение простого, эффективного и экономически выгодного устранения недостатков предшествующего уровня техники, описанного выше.

С этой целью предложено устройство для пропускания электрического жгута через стенку, содержащее трубчатый металлический наконечник, проходящий непосредственно через стенку и вмещающий электрический жгут, рукав, изготовленный из термоусадочного материала и проходящий вокруг концевой части трубчатого наконечника и электрического жгута, причем устройство отличается тем, что оно содержит средства для отвода тепла от трубчатого наконечника, расположенные на стороне наконечника, окруженной термоусадочным рукавом.

В данном изобретении предполагается располагать средства отвода тепла на наконечнике с обеспечением ограничения передачи тепла к термоусадочной оболочке и, таким образом, предотвращения ее самовоспламенения в процессе работы.

Предпочтительно трубчатый наконечник содержит кольцевую втулку, примыкающую к стенке и расположенную между стенкой и указанными средствами отвода тепла. Данная втулка, опираясь на стенку, обеспечивает позиционирование наконечника в отверстии в стенке.

В соответствии с другим признаком данного изобретения средства отвода тепла содержат покрывающую металлическую оболочку, полностью окружающую термоусадочный рукав и закрепленную на первом конце, расположенном со стороны стенки, путем зажима на трубчатом наконечнике.

Использование металлической оболочки дает возможность обеспечить отвод тепла к металлической оболочке, окружающей термоусадочную оболочку, а не к термоусадочному рукаву. Кроме того, металлическая оболочка обеспечивает изоляцию термоусадочного рукава благодаря ограничению количества кислорода, контактирующего с рукавом, что дает возможность дополнительно уменьшить опасность самовоспламенения рукава.

В соответствии с другим признаком данного изобретения указанный первый конец покрывающей металлической оболочки загнут на себя радиально внутрь и зажат первым элементом, расположенным в радиальном направлении между первым изогнутым концом и остальной частью покрывающей металлической оболочки.

Второй зажимной элемент установлен на втором конце покрывающей металлической оболочки, противоположном первому концу, контактирующему с термоусадочным рукавом

В соответствии с еще одним признаком данного изобретения указанная металлическая оболочка выполнена из материала, теплопроводность которого больше теплопроводности трубчатого наконечника.

Металлическая оболочка может быть металлической оплеткой.

В одном варианте выполнения данного изобретения средства отвода тепла содержат кольцевые канавки, расположенные вдоль оси наконечника поочередно с кольцевыми ребрами на наконечнике.

Данное изобретение также относится к корпусу, в частности к промежуточному корпусу газотурбинного двигателя, содержащему устройство указанного выше типа, в котором указанная стенка является по существу цилиндрической стенкой, ограничивающей радиальную поверхность внутреннего газового потока.

Данное изобретение также относится к газотурбинному двигателю, такому как турбореактивный двигатель, отличающемуся тем, что он содержит вышеуказанное устройство или корпус, описанный в предыдущем абзаце.

Данное изобретение будет более понятным, а другие детали, свойства и преимущества данного изобретения будут очевидными из прочтения нижеследующего описания, приведенного в качестве неограничительного примера, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых

фиг. 1 изображает схематический осевой разрез двухконтурного газотурбинного двигателя в соответствии с предшествующим уровнем техники,

фиг. 2 изображает схематический вид перекладины промежуточного корпуса газотурбинного двигателя,

фиг. 3 изображает схематический продольный разрез устройства в соответствии с первым вариантом выполнения данного изобретения,

фиг. 4 изображает схематический осевой разрез устройства в соответствии со вторым вариантом выполнения данного изобретения,

фиг. 5 и 6 изображают схематические виды двух вариантов второго варианта выполнения.

Фиг. 1 иллюстрирует газотурбинный двигатель 10, содержащий сверху вниз по потоку вентилятор 12, компрессор 14 низкого давления, промежуточный корпус 16, компрессор 18 высокого давления, камеру 20 сгорания, турбину 21 высокого давления и турбину 22 низкого давления. Воздух, поступающий в газотурбинный двигатель, разделяется на первичный воздушный поток (стрелка А), проходящий внутри компрессоров 14 и 18 низкого и высокого давления к камере 20 сгорания, а затем через турбины 21 и 22 высокого и низкого давления, и вторичный воздушный поток (стрелки В), обходящий компрессоры 14 и 18, камеру 20 сгорания и турбины 21 и 22.

Промежуточный корпус 16 содержит конструктивные перекладины 24, проходящие радиально в наружном направлении. Промежуточный корпус 16 содержит внутреннюю круговую стенку 26, ограничивающую снаружи тракт первичного воздушного потока, и наружную круговую стенку 28, ограничивающую внутри тракт вторичного воздушного потока.

Некоторые радиальные перекладины 24, например перекладина, расположенная в угловом направлении в положении «3 часа», если смотреть на газотурбинный двигатель с верхней по потоку стороны, содержат электрические жгуты 30 для прохождения электрических кабелей (фиг. 2). Жгуты 30 проходят от элемента оборудования к коробке 32 приводов агрегатов, как показано на фиг. 1.

Каждый электрический жгут 30 содержит электрические кабели, покрытые текстильной оболочкой, которая в свою очередь покрыта внутренней металлической оболочкой, а затем рукавом.

Электрические кабели проходят вдоль оси 35 через отверстие, имеющееся в наружной круговой стенке 28, через трубчатый наконечник 34, предпочтительно металлический, например, выполненный из нержавеющей стали. Стенка 28 выполнена из двух половин, изготовленных предпочтительно из сплава алюминия, которые закрепляют наконечник 34 продольно в направлении оси 35. Для этого две половины могут иметь профиль, форма которого соответствует уменьшенному поперечному сечению наконечника. В таком варианте выполнения отсутствует необходимость в выполнении наружной резьбы на наконечнике 34, а также в закреплении наконечника 34 относительно стенки 28 с помощью гайки, навинчиваемой на резьбу наконечника.

В соответствии с данным изобретением выполнены средства отвода тепла. Таким образом, в первом варианте выполнения данного изобретения, показанном на фиг. З, трубчатый наконечник 34 содержит кольцевую втулку 36, примыкающую к наружной поверхности наружной круговой стенки 28. Электрический жгут 30, проходящий в трубчатом наконечнике 34, покрыт рукавом 38, изготовленным из термоусадочного материала, предпочтительно фторкаучука, указанный рукав также покрывает первую концевую часть 40 наконечника 34, расположенную на той же стороне относительно стенки 28, что и втулка 36. Наконечник 34 также имеет вторую концевую часть 41, расположенную на противоположной от втулки 36 стороне относительно стенки 28. Концевые части 40 и 41 соединены вместе. Наконечник 34 зафиксирован с предотвращением по меньшей мере его перемещения относительно стенки 28 вдоль оси 35. Он может быть приварен к стенке 28 или установлен с возможностью вращения относительно стенки 28 вокруг оси 35.

Средства отвода тепла расположены на оси рукава между кольцевой втулкой 36 и концом рукава, закрывающим концевую часть 40 наконечника 34. Средства отвода тепла содержат кольцевые канавки 42 и кольцевые ребра 44, находящиеся на наконечнике. Канавки 42 расположены вдоль оси 35 наконечника 34 поочередно с кольцевыми ребрами 44 с образованием, таким образом, средств отвода тепла. Ребра 44 предпочтительно выполнены за одно целое с первой концевой частью 40. Предпочтительно втулка 36 расположена между стенкой и ребрами 44.

Таким образом, в процессе работы, когда тепло за счет теплопроводности поступает в наконечник 34, предпочтительно металлический, канавки 42 и ребра 44 обеспечивают теплообмен с наружным воздухом, ограничивая тем самым количество тепла, поступающего к термоусадочному рукаву 38.

В соответствии со вторым вариантом выполнения, показанном на фиг. 4, средства отвода тепла содержат наружную покрывающую металлическую оболочку 46, изготовленную, например, из никелированной меди, покрывающую термоусадочный рукав 38 и закрепленную на расположенном со стороны стенки 28 конце путем закрепления на трубчатом металлическом наконечнике с помощью зажимного кольца 48.

Фиг. 5 и 6 более подробно иллюстрируют два варианта второго варианта выполнения.

Подобно вышеописанному способу наконечник 34 содержит кольцевую втулку 36. Концевая часть 50 наконечника 34, расположенная на той же стороне относительно стенки 28, что и втулка 36, имеет цилиндрический концевой участок 52 и два кольцевых ребра 54, 56, проходящих радиально наружу от концевой части 50, разнесенных друг от друга вдоль оси 35 и расположенных между цилиндрическим участком 52 и кольцевой втулкой 36. Как было указано выше, электрические кабели обернуты снаружи текстильной оболочкой 58, вставленной в трубчатый наконечник 34. Внутренняя металлическая оболочка 60 окружает текстильную оболочку 58, уменьшая ее износ и обеспечивая защиту электрических кабелей от электромеханических воздействий. Конец внутренней металлической оболочки 60 окружает цилиндрический концевой участок 52 наконечника 34 и закреплен на цилиндрическом участке 52, например, с помощью зажимного кольца 62.

Термоусадочный рукав 64, 66 прикреплен с помощью клеевого соединения на первом конце 68, 70 к концевой части 30 трубчатого наконечника 34 между двумя кольцевыми канавками 54, 56, а на втором противоположном конце 72 к свободному концу теплоизоляционной оболочки 74, окружающей снаружи внутреннюю металлическую оболочку 60. Оболочка 74 может быть изготовлена, например, из никелированной меди.

В двух вариантах данного изобретения, показанных на фиг. 5 и 6, средства отвода тепла содержат покрывающую оболочку 76, расположенную относительно стенки 28 на той же стороне, что и втулка 36, и полностью окружающую рукав 64, 66. Указанная покрывающая металлическая оболочка 76 имеет первый конец 78, расположенный рядом с кольцевой втулкой 36, и второй конец 80, расположенный напротив втулки, то есть на расстоянии от нее.

Первый конец 78 покрывающей оболочки 76 загнут или изогнут на себя в радиальном направлении и под углом 180° внутрь, и закреплен первым зажимным элементом 82, таким как зажимное кольцо, на первом конце 68, 70 рукава 64, 66. Таким образом, указанный первый зажимной элемент 82 вставлен между первым загнутым концом 78 и остальной частью оболочки 76. Второй, не загнутый, конец 80 покрывающей оболочки 76 закреплен с помощью зажимного кольца 84, например, на втором свободном конце 80 теплоизоляционной оболочки 74, окружающей снаружи внутреннюю металлическую оболочку 60.

Таким образом, в соответствии с данным изобретением, покрывающая металлическая оболочка 76 обеспечивает изоляцию термоусадочного рукава 64, 66, ограничивая поступление кислорода, необходимого для самовоспламенения термоусадочной оболочки 64, 66. Наружная покрывающая металлическая оболочка 76 также обеспечивает возможность эффективного рассеивания тепла радиально наружу, ограничивая тем самым концентрацию тепла в трубчатом металлическом наконечнике, предпочтительно металлическом, на рукаве 64, 66, а также на стенке 28. Несмотря на отсутствие контакта между концевой частью 50 трубчатого наконечника 34 и металлической оболочкой 76, рукав 64, 66 обеспечивает перенос тепла к оболочке 76, излучающей тепло во внешнее окружение.

Как вариант, для достижения лучшего переноса тепла, покрывающую металлическую оболочку 76 можно прикрепить непосредственно к концевой части 50 наконечника 34.

Различие вариантов выполнения, показанных на фиг. 5 и 6, заключается в том, что в случае варианта выполнения, показанного на фиг. 5, рукав 64 примыкает снаружи к зажимному кольцу 62, тогда как в случае варианта выполнения, показанного на фиг. 6, рукав 66 расположен на расстоянии от зажимного кольца 62, что дает возможность избежать износа рукава 66 на зажимном кольце 62. Таким образом, рукав 64 в варианте выполнения, показанном на фиг. 5, содержит кольцевой выступ 86, отсутствующий в варианте выполнения, показанном на фиг. 6. В варианте выполнения, показанном на фиг. 5, пакетирование слоев жгута достигается более простым способом, чем в варианте выполнения, показанном на фиг. 6. В случае варианта выполнения, показанного на фиг. 6, нижняя часть первого конца 70 рукава 66 проходит в направлении радиально внутрь, а в случае варианта выполнения, показанного на фиг. 5, она проходит цилиндрически. Помимо этого, в последнем варианте выполнения зажимное кольцо 62 не контактирует с рукавом 66, что ограничивает трение рукава о кольцо 62 и, соответственно, уменьшает износ рукава 66.

В приведенном выше описании материал покрывающей металлической оболочки 76 и трубчатого наконечника 34 выбран так, что теплопроводность материала, из которого выполнена указанная металлическая оболочка, превышает теплопроводность материала указанного наконечника.

Предпочтительно покрывающая металлическая оболочка 76 изготовлена по типу металлической оплетки из никелированной меди или сплава на основе меди, а трубчатый наконечник изготовлен из нержавеющей стали.

Таким образом, в процессе работы, когда тепло в результате теплопроводности поступает в наконечник 34, обеспечен отвод тепла от наконечника к покрывающей металлической оболочке 76. Благодаря теплообмену с наружным воздухом количество тепла, поступающего к термоусадочному рукаву 64, 66, существенно ограничено.

Изобретение относится к устройству для пропускания электрического жгута через стенку (28), содержащему трубчатый металлический наконечник (34), проходящий непосредственно через стенку (28) и вмещающий электрический жгут, и рукав (38, 64, 66), изготовленный из термоусадочного материала и проходящий вокруг концевой части (40, 50) трубчатого наконечника (34) и электрического жгута. Данное устройство содержит средства (42, 44, 46, 76) для отвода тепла от трубчатого наконечника, расположенные на стороне наконечника (34), окруженной термоусадочным рукавом (38, 64, 66). Изобретение обеспечивает защиту от самовоспламенения термоусадочного рукава и надежность соединения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для пропускания электрического жгута через стенку (28), содержащее трубчатый металлический наконечник (34), проходящий непосредственно через стенку (28) и вмещающий электрический жгут, рукав (38, 64, 66), изготовленный из термоусадочного материала и проходящий вокруг концевой части (40, 50) трубчатого наконечника (34) и электрического жгута, отличающееся тем, что оно содержит средства (42, 44, 46, 76) для отвода тепла от трубчатого наконечника, расположенные на стороне наконечника (34), окруженной термоусадочным рукавом (38, 64, 66).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубчатый наконечник (34) содержит кольцевую втулку (36), примыкающую к указанной стенке (28) и расположенную между стенкой (28) и указанными средствами отвода тепла.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что средства отвода тепла содержат наружную покрывающую металлическую оболочку (46, 76), полностью окружающую термоусадочный рукав (38, 64, 66) и закрепленную своим первым концом (78), расположенным со стороны стенки, путем зажима на трубчатом наконечнике (34).

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что указанный первый конец (78) покрывающей металлической оболочки (76) загнут на себя радиально внутрь и зажат с помощью первого элемента (82), размещенного в радиальном направлении между первым изогнутым концом (78) и остальной частью покрывающей металлической оболочки (76).

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что второй зажимной элемент (84) установлен на втором конце (80) покрывающей металлической оболочки (76), противоположном первому концу (78), контактирующему с термоусадочным рукавом (64, 66).

6. Устройство по любому из пп. 3-5, отличающееся тем, что указанная покрывающая металлическая оболочка (76) выполнена из материала, теплопроводность которого больше теплопроводности трубчатого наконечника.

7. Устройство по любому из пп. 3-6, отличающееся тем, что металлическая оболочка (76) является металлической оплеткой.

8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что средства отвода тепла содержат кольцевые канавки (42), расположенные вдоль оси наконечника (34) поочередно с кольцевыми ребрами (44) на наконечнике (34).

9. Корпус, в частности промежуточный корпус, для газотурбинного двигателя, содержащий устройство по любому из пп. 1-8, в котором указанная стенка является по существу цилиндрической стенкой (28), ограничивающей внутреннюю поверхность газового потока.

10. Газотурбинный двигатель, например турбореактивный двигатель, отличающийся тем, что он содержит устройство по любому из пп. 1-8 или корпус по п. 9.