Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя Российский патент 2022 года по МПК F01D17/12 F04D29/56 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции регулируемого входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора газотурбинного двигателя (ГТД).

Известно устройство для регулирования угла поворота лопаток направляющего аппарата компрессора, содержащее поворотные лопатки направляющего аппарата, установленные в наружном корпусе и внутреннем кольце, и механизм поворота лопаток. Хвостовики лопаток имеют поводки, шарнирно связанные с поводковым кольцом. Механизм поворота лопаток, имеющий в своем составе гидроцилиндры, связанные шарнирно посредством двуплечего рычага с поводковым кольцом, размещен на внешней стороне наружного корпуса (Патент РФ №2511880, F01D 17/16, F04D 29/56, опубликован 10.04.2014 г.).

Известному техническому решению присущи следующие недостатки - расположение механизма поворота лопаток на внешней стороне наружного корпуса ВНА ведет к увеличенным габаритам и массе ГТД.

Известно выбранное за прототип устройство - регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий направляющие лопатки, состоящие из неподвижной стойки и поворотного закрылка. Каждая неподвижная стойка закреплена в наружном корпусе и внутреннем кольце ВНА. Поворотные закрылки выполнены с верхними и нижними цилиндрическими цапфами, установленными в подшипники в соответствующих ответных отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца ВНА. Нижние цапфы поворотных закрылков оснащены рычагами. Механизм поворота закрылков закреплен во внутреннем кольце ВНА со стороны нижних цапф закрылков и выполнен в виде силового гидроцилиндра с кольцевым поршнем. На наружной поверхности кольцевого поршня выполнены радиальные выступы, соединенные шарнирно с рычагами нижних цапф поворотных закрылков (Патент РФ №2691276, F01D 17/12, F04D 29/56, опубликован 11.06.2019 г.).

К недостаткам прототипа следует отнести неравномерный износ кольцевого поршня гидроцилиндра из-за перекоса, возникающего под нагрузкой на радиальные выступы на его наружной поверхности со стороны рычагов внутренних хвостовиков поворотных закрылков. Это повышает вероятность утечек гидросмеси через уплотнения в цилиндре. Размещение механизма поворота закрылков в закрытом ограниченном пространстве внутреннего кольца ВНА затрудняет его инспекцию и выявление утечек, потенциально опасных при попадании в проточную часть компрессора ГТД.

При создании предлагаемого изобретения решается задача расширения арсенала технических средств - регулируемых входных направляющих аппаратов компрессора.

В регулируемом входном направляющем аппарате компрессора газотурбинного двигателя, который содержит наружный корпус и внутреннее кольцо с установленными между ними направляющими лопатками, выполненными в виде неподвижных стоек, закрепленных в наружном корпусе и внутреннем кольце, и поворотных закрылков с верхними и нижними хвостовиками, установленными в подшипники в соответствующих ответных отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца, привод поворотных закрылков выполнен в виде установленного во внутреннем кольце электрического мотор-редуктора, имеющего цилиндрическую шестерню на выходном валу для передачи вращения на сектор цилиндрической шестерни, установленный на нижнем хвостовике поворотного закрылка, через промежуточную шестерню и зубчатые венцы колеса внутреннего зацепления и плоского зубчатого колеса, выполненные на внутренней обойме шарикового радиально-упорного подшипника, имеющего разъемную наружную обойму.

На фиг. 1 показан продольный разрез регулируемого ВНА компрессора ГТД; на фиг. 2 - механизм поворота закрылков ВНА.

Регулируемый ВНА компрессора ГТД содержит наружный корпус 1 и внутреннее кольцо 2, между которыми установлены направляющие лопатки, выполненные в виде неподвижных стоек 3 и поворотных закрылков 4. Неподвижные стойки 3 закреплены в наружном корпусе 1 и внутреннем кольце 2. Поворотные закрылки 4 выполнены с верхними 5 и нижними 6 хвостовиками, установленными в подшипники 7 и 8 в соответствующих ответных отверстиях в наружном корпусе 1 и внутреннем кольце 2. На нижнем хвостовике 6 поворотного закрылка 4 установлен сектор цилиндрической шестерни 9. Во внутреннем кольце 2 установлен электрический мотор-редуктор 10 с цилиндрической шестерней 11 на его выходном валу, а также шариковый радиально-упорный подшипник 12 с разъемной наружной обоймой, состоящей из переднего 13 и заднего 14 колец. На внутренней обойме 15 подшипника 12 выполнены зубчатые венцы: плоского зубчатого колеса 16 и колеса внутреннего зацепления 17. Зубчатый венец колеса внутреннего зацепления 17 находится в зацеплении с цилиндрической шестерней 11 на выходном валу мотор-редуктора 10 через промежуточную шестерню 18. Зубчатый венец плоского зубчатого колеса 16 находится в зацеплении с сектором цилиндрической шестерни 9 на нижнем хвостовике 6 поворотного закрылка 4. Ось промежуточной шестерни 18 установлена на кронштейне 19 заднего кольца 14 наружной обоймы подшипника 12.

Устройство работает следующим образом.

При работе ГТД для поворота закрылка 4 на определенный угол подается питание на электрический мотор-редуктор 10. Шестерня 11 на его выходном валу через промежуточную шестерню 18 и зубчатый венец колеса внутреннего зацепления 17 приводит во вращение плоское зубчатое колесо 16. Находящийся в зацеплении с зубчатым венцом плоского зубчатого колеса 16 сектор цилиндрической шестерни 9, установленный на нижнем хвостовике 6 поворотного закрылка 4 поворачивает его. Вращение хвостовиков 5 и 6 закрылка 4 осуществляется в подшипниках 7 и 8, установленных в наружном корпусе 1 и внутреннем кольце 2. Силовая связь внутреннего кольца 2 с наружным корпусом 1 осуществляется посредством закрепленных в них неподвижных стоек 3. Суммарное усилие от выполненных на внутренней обойме 15 подшипника 12 зубчатых венцов плоского зубчатого колеса 16 и колеса внутреннего зацепления 17, передается через кольца 13 и 14 наружной обоймы подшипника 12 на внутреннее кольцо 2. Усилие с промежуточной шестерни 18 передается на внутреннее кольцо 2 через кронштейн 19 заднего кольца 14 наружной обоймы подшипника 12.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции регулируемого входного направляющего аппарата (ВНА) компрессора газотурбинного двигателя (ГТД). Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя содержит наружный корпус 1 и внутреннее кольцо 2 с установленными между ними направляющими лопатками, выполненными в виде неподвижных стоек 3, закрепленных в наружном корпусе 1 и внутреннем кольце 2, и поворотных закрылков 4 с верхними 5 и нижними 6 хвостовиками, установленными в подшипники 7 и 8 в соответствующих ответных отверстиях наружного корпуса 1 и внутреннего кольца 2. Привод поворотных закрылков 4 выполнен в виде установленного во внутреннем кольце 2 электрического мотор-редуктора 10, имеющего цилиндрическую шестерню 11 на выходном валу для передачи вращения на сектор цилиндрической шестерни 9, установленный на нижнем хвостовике 6 поворотного закрылка 4, через промежуточную шестерню 18 и зубчатые венцы колеса внутреннего зацепления 17 и плоского зубчатого колеса 16, выполненные на внутренней обойме 15 шарикового радиально-упорного подшипника 12 с разъемной наружной обоймой. 2 ил.

Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что содержит наружный корпус и внутреннее кольцо с установленными между ними направляющими лопатками, выполненными в виде неподвижных стоек, закрепленных в наружном корпусе и внутреннем кольце, и поворотных закрылков с верхними и нижними хвостовиками, установленными в подшипники в соответствующих ответных отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца, привод поворотных закрылков выполнен в виде установленного во внутреннем кольце электрического мотор-редуктора, имеющего цилиндрическую шестерню на выходном валу для передачи вращения на сектор цилиндрической шестерни, установленный на нижнем хвостовике поворотного закрылка, через промежуточную шестерню и зубчатые венцы колеса внутреннего зацепления и плоского зубчатого колеса, выполненные на внутренней обойме шарикового радиально-упорного подшипника, имеющего разъемную наружную обойму.