Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя Российский патент 2021 года по МПК F04D29/54 F01D9/04 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к спрямляющим аппаратам компрессора газотурбинного двигателя.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий лопатки, установленные в корпусе компрессора, внутреннее кольцо, выполненное разборным и коническим относительно продольной оси газотурбинного двигателя, в котором по окружности выполнены прорези, в которых установлены хвостовики лопаток, уплотнительное кольцо, выполненное разборным и за одно целое с внутренним кольцом, с образованием между ними кольцевой полости (см. рис. 3.41. на стр. 81 учебного пособия: Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. - М: Машиностроение, 1974, 520 с.).

Основные недостатки существующего технического решения следующие. Низкая ремонтопригодность и технологичность спрямляющего аппарата, т.е. поврежденные лопатки невозможно заменить из-за паяного соединения с внутренним кольцом и поэтому меняется сектор или половина аппарата. Также пайка при изготовлении может приводить к поводкам и изменению геометрии лопатки, поэтому требуется сложный технологический процесс. Паянный спрямляющий аппарат обладает единственной жесткостной характеристикой, поэтому его сложно в процессе доводки двигателя отстроить от резонансных колебаний лопаток, приводящих к преждевременному их разрушению и снижению надежности его работы.

Техническими результатами, достигаемыми при использовании настоящего изобретения, является повышение ремонтопригодности и технологичности изготовления спрямляющего аппарата, а также повышение надежности его работы посредством регулирования жесткостных характеристик в процессе доводки двигателя.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном спрямляющем аппарате компрессора газотурбинного двигателя, содержащем лопатки, установленные в корпусе компрессора, внутреннее кольцо, выполненное разборным и коническим относительно продольной оси газотурбинного двигателя, в котором по окружности выполнены прорези, в которых установлены хвостовики лопаток, уплотнительное кольцо, выполненное разборным и за одно целое с внутренним кольцом, с образованием между ними кольцевой полости, согласно настоящему изобретению, на участках лопаток, расположенных в кольцевой полости, выполнены поперечные прорези, в которых установлен упругий кольцевой элемент, выполненный разборным, причем между лопатками, в зазорах между внутренним кольцом и упругим кольцевым элементом установлено по упругому распорному элементу, с контактом по их близлежащим поверхностям, при этом со стороны боковой поверхности каждого из упругих распорных элементов, обращенной к турбине газотурбинного двигателя, выполнено по осевому выступу, концевые участки которых выходят за пределы кольцевой полости через сквозные отверстия, выполненные в ее боковой стенке, причем радиальный размер каждого из сквозных отверстий превышает или равен максимальному радиальному размеру упругого распорного элемента, кроме того на осевых выступах упругих распорных элементов выполнено по радиальному выступу, торец которого контактирует с внутренней поверхностью боковой стенки кольцевой полости.

Такое выполнение устройства позволяет повысить ремонтопригодность за счет того, что поврежденные лопатки можно менять по отдельности, а не заменять сектор, либо половину аппарата, который может содержать неповрежденные лопатки. При сборке спрямляющего аппарата не требуются паяные соединения, что упрощает технологический процесс. Простота доводки такого спрямляющего аппарата от разрушения по резонансным колебаниям лопаток обеспечивается регулированием усилия упругого кольцевого элемента, что повышает в целом его надежность при работе.

Преимущественно выполнение упругого кольцевого элемента из двух полуколец, соединенных по торцам посредством соединения шип-паз. Это позволяет придать дополнительную жесткость соединения полуколец спрямляющего аппарата.

Преимущественно на концевых участках осевых выступов упругих распорных элементов, выходящих за пределы кольцевой полости выполнить по дополнительному радиальному выступу, перекрывающему сквозное отверстие в боковой стенке кольцевой полости. Это позволяет минимизировать перетечки воздуха из полости высокого давления в полость низкого давления, что повышает эффективность работы спрямляющего аппарата.

На фигуре чертежа изображен продольный разрез заявленного спрямляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя.

Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержит лопатки 1, установленные в корпусе 2 компрессора, внутреннее кольцо 3, выполненное разборным и коническим относительно продольной оси газотурбинного двигателя, в котором по окружности выполнены прорези 4, в которых установлены хвостовики 5 лопаток 1, уплотнительное кольцо 6, выполненное разборным и за одно целое с внутренним кольцом 3 (посредством радиальных выступов, соединенных по торцам, например методом сварки), с образованием между ними кольцевой полости.

На участках лопаток 1, расположенных в кольцевой полости, выполнены поперечные прорези 7, в которых установлен упругий кольцевой элемент 8, выполненный разборным (в частности из двух полуколец, соединенных по торцам посредством соединения шип-паз).

Между лопатками 1, в зазорах между внутренним кольцом 3 и упругим кольцевым элементом 8 установлено по упругому распорному элементу 9, с контактом по их близлежащим поверхностям. Со стороны боковой поверхности каждого из упругих распорных элементов 9, обращенной к турбине (в правую сторону) газотурбинного двигателя, выполнено по осевому выступу 10, концевые участки 11 которых выходят за пределы кольцевой полости через сквозные отверстия 12, выполненные в ее боковой стенке (т.е. в радиальном выступе внутреннего кольца 3), причем радиальный размер каждого из сквозных отверстий 12 превышает или равен максимальному радиальному размеру упругого распорного элемента 9 (для монтажа/демонтажа последнего).

На осевых выступах 10 упругих распорных элементов 9 выполнено по радиальному выступу 13, торец которого контактирует с внутренней поверхностью боковой стенки кольцевой полости (т.е. с внутренней поверхностью радиального выступа внутреннего кольца 3).

На концевых участках 11 осевых выступов 10 упругих распорных элементов 9, выходящих за пределы кольцевой полости выполнено по дополнительному радиальному выступу 14, перекрывающему сквозное отверстие 12 в боковой стенке кольцевой полости.

Замена поврежденной(ных) лопатки(ток) 1 осуществляется следующим образом. Вынимаются упругие распорные элементы 9 путем приложения усилия (в сторону продольной оси газотурбинного двигателя в случае выполнения радиальных выступов 13 со стороны наружной поверхности осевых выступов 10) на концевые участки 11 до вывода радиальных выступов 13 из зацепа с боковой стенкой кольцевой полости. Далее извлекается сам упругий распорный элемент 9 через сквозное отверстие 12. Затем вынимаются полукольца упругого кольцевого элемента 8 из поперечных прорезей 7 хвостовиков 5 лопаток 1. После чего вынимаются лопатка(ки) 1 из внутреннего кольца 3. Происходит замена поврежденной(ных) лопатки(ток) 1. Сборка осуществляется в обратном порядке.

Изобретение относится к области двигателестроения. В спрямляющем аппарате компрессора газотурбинного двигателя, содержащем лопатки, установленные в корпусе компрессора, внутреннее кольцо, выполненное разборным и коническим относительно продольной оси газотурбинного двигателя, в котором по окружности выполнены прорези, в которых установлены хвостовики лопаток, уплотнительное кольцо, выполненное разборным и за одно целое с внутренним кольцом, с образованием между ними кольцевой полости, согласно настоящему изобретению на участках лопаток, расположенных в кольцевой полости, выполнены поперечные прорези, в которых установлен упругий кольцевой элемент, выполненный разборным, причем между лопатками в зазорах между внутренним кольцом и упругим кольцевым элементом установлено по упругому распорному элементу, с контактом по их близлежащим поверхностям, при этом со стороны боковой поверхности каждого из упругих распорных элементов, обращенной к турбине газотурбинного двигателя, выполнено по осевому выступу, концевые участки которых выходят за пределы кольцевой полости через сквозные отверстия, выполненные в ее боковой стенке, причем радиальный размер каждого из сквозных отверстий превышает или равен максимальному радиальному размеру упругого распорного элемента, кроме того, на осевых выступах упругих распорных элементов выполнено по радиальному выступу, торец которого контактирует с внутренней поверхностью боковой стенки кольцевой полости. Достигается повышение ремонтопригодности и технологичности изготовления спрямляющего аппарата, а также повышение надежности его работы посредством регулирования жесткостных характеристик в процессе доводки двигателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий лопатки, установленные в корпусе компрессора, внутреннее кольцо, выполненное разборным и коническим относительно продольной оси газотурбинного двигателя, в котором по окружности выполнены прорези, в которых установлены хвостовики лопаток, уплотнительное кольцо, выполненное разборным и за одно целое с внутренним кольцом, с образованием между ними кольцевой полости, отличающийся тем, что на участках лопаток, расположенных в кольцевой полости, выполнены поперечные прорези, в которых установлен упругий кольцевой элемент, выполненный разборным, причем между лопатками в зазорах между внутренним кольцом и упругим кольцевым элементом установлено по упругому распорному элементу, с контактом по их близлежащим поверхностям, при этом со стороны боковой поверхности каждого из упругих распорных элементов, обращенной к турбине газотурбинного двигателя, выполнено по осевому выступу, концевые участки которых выходят за пределы кольцевой полости через сквозные отверстия, выполненные в ее боковой стенке, причем радиальный размер каждого из сквозных отверстий превышает или равен максимальному радиальному размеру упругого распорного элемента, кроме того, на осевых выступах упругих распорных элементов выполнено по радиальному выступу, торец которого контактирует с внутренней поверхностью боковой стенки кольцевой полости.

2. Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что упругий кольцевой элемент выполнен из двух полуколец, соединенных по торцам посредством соединения шип-паз.

3. Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что на концевых участках осевых выступов упругих распорных элементов, выходящих за пределы кольцевой полости, выполнено по дополнительному радиальному выступу, перекрывающему сквозное отверстие в боковой стенке кольцевой полости.