Компрессор двухконтурного газотурбинного двигателя Российский патент 2019 года по МПК F01D17/16 F04D29/56 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции компрессоров высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя (далее ГТД).

Известен компрессор двухконтурного ГТД, содержащий корпус регулируемых направляющих аппаратов, промежуточный корпус, механизм управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов, по меньшей мере один силовой цилиндр, при этом промежуточный корпус, содержит стойки, разделитель газового потока, наружной обод, а силовой цилиндр размещен над наружным ободом промежуточного корпуса и связан с механизмом управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов посредством передающего элемента (RU 2235914 С1).

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком известной конструкции является следующее. Радиальный передающий элемент частично размещен в проточной части двигателя в межстоечном канале промежуточного корпуса и, следовательно, создает возмущение потока рабочего воздуха, что снижает эффективность работы компрессора. Также, детали радиального передающего элемента испытывают эрозионное воздействие со стороны потока рабочего воздуха и попадающих на вход компрессора посторонних частиц. Посторонние частицы могут попадать в зазор между трущимися поверхностями радиального передающего элемента и опорных подшипников, вызывая ускоренный износ данных поверхностей. Повышенный износ и эрозия снижают надежность и ресурс компрессора.

Также, недостатком является консольное размещение рычагов передающего элемента относительно опор вала. При эксплуатации компрессора шток силового цилиндра поворачивает верхний рычаг и вал и нижний рычаг, приводя в действие привод регулируемых направляющих аппаратов. При этом на вал действуют не только крутящий момент, но и сила, перпендикулярная его продольной оси, в результате в опорах подшипника появляются поперечные силы.

Указанные причины приводят к перекосу вала относительно опор и, как следствие, к повышенному износу трущихся поверхностей вала и опор, возникновению погрешности в управлении угловым положением лопаток направляющего аппарата, что в свою очередь снижает КПД компрессора.

Техническими результатами, достигаемыми заявленным устройством, являются повышение надежности, ресурса и эффективности работы компрессора.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном компрессоре двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащем корпус регулируемых направляющих аппаратов, промежуточный корпус, механизм управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов, по меньшей мере один силовой цилиндр, при этом промежуточный корпус, содержит стойки, разделитель газового потока, наружной обод, а силовой цилиндр размещен над наружным ободом промежуточного корпуса и связан с механизмом управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов посредством передающего элемента, при этом, согласно настоящему изобретению, передающий элемент выполнен в виде двуплечего рычага, между плечами которого зацело с ним выполнена втулка, установленная на оси, расположенной над наружным ободом промежуточного корпуса поперек продольной срединной поверхности стойки, причем оба плеча двуплечего рычага и продольная ось силового цилиндра выполнены в одной плоскости, при этом одно из плеч двуплечего рычага установлено с зазорами в сквозных отверстиях, одно из которых выполнено в наружном ободе промежуточного корпуса непосредственно над стойкой, а другое - в стенке разделителя газового потока, кроме того на наружном ободе промежуточного корпуса установлена и жестко закреплена уплотнительная крышка, контактирующая с втулкой.

Так как отверстие для установки передающего элемента выполнено в наружном ободе промежуточного корпуса непосредственно над стойкой, внутреннее плечо двуплечего рычага располагается внутри полости стойки и защищено от прямого воздействия потока рабочего воздуха стенками стойки. Тем самым снижается интенсивность эрозионного воздействия со стороны рабочего воздуха на передающий элемент, что повышает надежность и ресурс компрессора.

За счет того, что ось, на которой установлена втулка, расположена поперек продольной срединной поверхности стойки, а оба плеча двуплечего рычага и продольная ось силового цилиндра выполнены в одной плоскости, нагрузка от силового цилиндра распределяется равномерно и не возникает усилий, направленных на перекос передающего элемента относительно оси. Тем самым уменьшается износ трущихся поверхностей втулки передающего элемента и оси, что повышает надежность и ресурс компрессора, а также улучшается точность управления угловым положением лопаток направляющего аппарата, что повышает эффективность работы компрессора.

Уплотнительная крышка предотвращает утечку рабочего воздуха из проточной части корпуса и исключает возможность попадания посторонних частиц (например, песка) с входа компрессора в зазор между осью и втулкой передающего элемента. За счет этого уменьшается износ трущихся поверхностей, что повышает надежность и ресурс компрессора.

Предпочтительно дополнить заявленную конструкцию компрессора двухконтурного ГТД радиальными ребрами жесткости, установленными в разделителе газового потока, по обе стороны от сквозного отверстия, выполненного в его стенке, что позволит повысить жесткость и прочность промежуточного корпуса.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами чертежей.

На фигуре 1 изображен продольный разрез компрессора высокого давления двухконтурного ГТД.

На фигуре 2 - сечение А-А.

На фигуре 3 - сечение Б-Б.

Компрессор двухконтурного газотурбинного двигателя, содержит корпус регулируемых направляющих аппаратов 1, промежуточный корпус, механизм управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов, два силовых цилиндра 2, размещенных над наружным ободом промежуточного корпуса, каждый из которых связан с механизмом управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов посредством передающего элемента.

Промежуточный корпус, содержит стойки 3, разделитель газового потока 4, наружной обод 5.

Передающий элемент выполнен в виде двуплечего рычага, между плечами 6 и 7 которого зацело с ним выполнена втулка 8, установленная на оси 9, расположенной над наружным ободом 5 промежуточного корпуса поперек продольной срединной поверхности стойки 3. Оба плеча 6 и 7 двуплечего рычага и продольная ось силового цилиндра 2 выполнены в одной плоскости. При этом плечо 7 двуплечего рычага установлено с зазорами в сквозных отверстиях, одно из которых выполнено в наружном ободе 5 промежуточного корпуса непосредственно над стойкой 3, а другое - в стенке разделителя газового потока 4, кроме того на наружном ободе 5 промежуточного корпуса установлена и жестко закреплена уплотнительная крышка 10, контактирующая с втулкой 8.

Во внутренней полости разделителя газового потока 4 по окружности, по обе стороны от сквозного отверстия, выполненного в его стенке, установлены ребра жесткости 11.

Работа конструкции осуществляется следующим образом. В зависимости от требуемого режима работы ГТД по команде автоматики шток силового цилиндра 2 выдвигается на ту или иную длину. При этом шток передает усилие на плечо 6 передающего элемента, заставляя втулку 8 поворачиваться вокруг оси 9. Усилие передается на плечо 7 передающего элемента и далее на механизм управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов, заставляя лопатки занять угловое положение, наиболее соответствующее данному режиму работы ГТД.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции компрессоров высокого давления двухконтурного газотурбинного двигателя. Компрессор двухконтурного газотурбинного двигателя содержит корпус регулируемых направляющих аппаратов, промежуточный корпус, механизм управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов, по меньшей мере один силовой цилиндр. Промежуточный корпус содержит: стойки, разделитель газового потока, наружный обод. Силовой цилиндр размещен над наружным ободом промежуточного корпуса и связан с механизмом управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов посредством передающего элемента. Передающий элемент выполнен в виде двуплечего рычага, между плечами которого зацело с ним выполнена втулка, установленная на оси, расположенной над наружным ободом промежуточного корпуса поперек продольной срединной поверхности стойки. Оба плеча двуплечего рычага и продольная ось силового цилиндра выполнены в одной плоскости. Одно из плеч двуплечего рычага установлено с зазорами в сквозных отверстиях, одно из которых выполнено в наружном ободе промежуточного корпуса непосредственно над стойкой, а другое - в стенке разделителя газового потока, кроме того на наружном ободе промежуточного корпуса установлена и жестко закреплена уплотнительная крышка, контактирующая с втулкой. Изобретение позволяет повысить надежность, ресурс и эффективность работы компрессора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Компрессор двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащий корпус регулируемых направляющих аппаратов, промежуточный корпус, механизм управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов, по меньшей мере один силовой цилиндр, при этом промежуточный корпус содержит стойки, разделитель газового потока, наружный и внутренний обод, а силовой цилиндр размещен над наружным ободом промежуточного корпуса и связан с механизмом управления поворотными лопатками регулируемых направляющих аппаратов посредством передающего элемента, отличающийся тем, что передающий элемент выполнен в виде двуплечего рычага, между плечами которого зацело с ним выполнена втулка, установленная на оси, расположенной над наружным ободом промежуточного корпуса поперек продольной срединной поверхности стойки, причем оба плеча двуплечего рычага и продольная ось силового цилиндра выполнены в одной плоскости, при этом одно из плеч двуплечего рычага установлено с зазорами в сквозных отверстиях, одно из которых выполнено в наружном ободе силового промежуточного корпуса непосредственно над стойкой, а другое - в стенке разделителя газового потока, кроме того, на наружном ободе промежуточного корпуса установлена и жестко закреплена уплотнительная крышка, контактирующая с втулкой.

2. Компрессор двухконтурного газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что снабжен радиальными ребрами жесткости, установленными в разделителе газового потока, по обе стороны от упомянутого отверстия, выполненного в его стенке.