ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ Российский патент 2023 года по МПК F01D25/12 F01D25/30 F02C7/18 

Изобретение относится к области устройств газоперекачивающих агрегатов, а именно, к соединению газотурбинного двигателя с силовой турбиной и выходным валом с выхлопным устройством, содержащим выхлопную улитку при их монтаже в газоперекачивающий агрегат.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является газоперекачивающий агрегат, включающий газотурбинный двигатель с силовой турбиной и выходным валом, выхлопное устройство, содержащее выхлопную улитку, подвижно соединенную передней частью с корпусом силовой турбины, а с корпусом выходного вала с помощью подвижного уплотнительного кольца (Е.А. Грищенко, В.П. Дамильченко, С.В. Лукачев, В.Е. Резник, Ю.И. Цыбизов, Конвертирование авиационных ГТД в газотурбинные установки наземного применения, Самарский научный центр РАН, 2004, стр. 38, 39, 70, 71).

Недостатком известного устройства является то, что в пространстве между кожухом выходного вала и внутренней стенкой выхлопной улитки не обеспечивается необходимый проток воздуха, в результате чего тепло от внутренней стенки выхлопной улитки передается кожуху выходного вала, приводит его перегреву и как следствие к нарушению работоспособности газотурбинного двигателя.

Задачей изобретения является разработка конструктивных мер для организации протока воздуха необходимой интенсивности между кожухом выходного вала и внутренней стенкой выхлопной улитки с целью обеспечения допустимой температуры кожуха выходного вала.

Ожидаемый технический результат - повышение эксплуатационной надежности и ресурса газотурбинного двигателя и газоперекачивающего агрегата в целом.

Технический результат достигается тем, что в газоперекачивающем агрегате, включающем газотурбинный двигатель с силовой турбиной и выходным валом, выхлопное устройство, содержащее выхлопную улитку, подвижно соединенную передней частью с корпусом силовой турбины, а с корпусом выходного вала с помощью подвижного уплотнительного кольца, согласно предложению, корпус силовой турбины включает внутренний фланец с наружным диаметром D, корпус выходного вала включает фланец выходного вала с наружным диаметром d, а выхлопная улитка выполнена с внутренней стенкой с наружным диаметром D_y в ее передней части, при этом внутренний фланец силовой турбины и передняя часть выхлопной улитки в подвижном соединении установлены с осевым зазором S между их торцами, а уплотнительное кольцо и фланец выходного вала - с радиальным зазором С с соблюдением соотношения площадей зазоров в местах подвижного соединения вышеупомянутых элементов

где D - наружный диаметр внутреннего фланца корпуса силовой турбины;

S - осевой зазор между торцом передней части улитки и торцом внутреннего фланца корпуса силовой турбины;

d - наружный диаметр фланца выходного вала;

С - радиальный зазор между уплотнительным кольцом и наружным диаметром d фланца выходного вала.

Наружный диаметр D внутреннего фланца корпуса силовой турбины в месте подвижного соединения по внутренней стенке улитки на (3÷5) мм превышает наружный диаметр D_y улитки в ее передней части.

На чертеже представлен фрагмент корпуса силовой турбины двигателя с выходным валом и выхлопным устройством, поперечный разрез.

Устройство содержит корпус силовой турбины с внутренним фланцем 1, фланец выходного вала 2, внутреннюю стенку выхлопной улитки 3, уплотнительное кольцо 4, полость между кожухом выходного вала и внутренней стенкой выхлопной улитки 5, газовый поток 6 на выходе из силовой турбины. На чертеже показаны диаметр D - наружный диаметр внутреннего фланца корпуса силовой турбины, осевой зазор S между торцом передней части улитки и торцом внутреннего фланца корпуса силовой турбины, наружный диаметр d фланца выходного вала и радиальный зазор С между уплотнительным кольцом и наружным диаметром d фланца выходного вала, наружный диаметр D_y внутренней стенки выхлопной улитки в ее передней части.

Для обеспечения допустимого температурного состояния кожуха выходного вала в полости 5 необходим проток воздуха в направлении от задней части выхлопной улитки к передней. Величина протока воздуха зависит от осевого зазора S и радиального зазора С. Для оптимального температурного состояния должно быть соблюдено соотношение площадей зазоров в местах подвижного соединения вышеупомянутых элементов

Кроме того, так как проток воздуха организован за счет эжекции струи газового потока 6 на выходе из силовой турбины, то на интенсивность протока воздуха влияет и положение стенки передней части улитки относительно внутреннего фланца корпуса силовой турбины, а именно D > D_y на (3÷5) мм.

Пример реализации. Газотурбинный двигатель имеет наружный диаметр D внутреннего фланца силовой турбины, равный 976 мм, и наружный диаметр d корпуса выходного вала, равный 655 мм. При монтаже газотурбинного двигателя в газоперекачивающий агрегат выставлен осевой зазор S, равный 28 мм, и радиальный зазор С, равный 9 мм. Находим соотношение

Как видно, полученное соотношение удовлетворяет требуемой величине соотношения. При этом температура воздуха в полости между наружной стенкой улитки и кожухом вала при соотношении площадей зазоров, равным 4,57, составила 90°С, что приемлемо и обеспечивает надежную работу и повышение ресурса газотурбинного двигателя в процессе эксплуатации в составе газоперекачивающего агрегата для транспортировки газа или газотурбинной электростанции и надежность работы газоперекачивающего агрегата в целом.

Изобретение относится к области устройств газоперекачивающих агрегатов, а именно, к соединению газотурбинного двигателя с силовой турбиной и выходным валом с выхлопным устройством, содержащим выхлопную улитку при их монтаже в газоперекачивающий агрегат. Газоперекачивающий агрегат, включающий газотурбинный двигатель с силовой турбиной и выходным валом, выхлопное устройство, содержащее выхлопную улитку, подвижно соединенную передней частью с корпусом силовой турбины, а с корпусом выходного вала с помощью подвижного уплотнительного кольца. Корпус силовой турбины включает внутренний фланец с наружным диаметром D, корпус выходного вала включает фланец выходного вала с наружным диаметром d, а выхлопная улитка выполнена с внутренней стенкой с наружным диаметром D_y в ее передней части. Внутренний фланец силовой турбины и передняя часть выхлопной улитки в подвижном соединении установлены с осевым зазором S между их торцами, а уплотнительное кольцо и фланец выходного вала - с радиальным зазором С с соблюдением соотношения площадей зазоров в местах подвижного соединения вышеупомянутых элементов . Наружный диаметр D внутреннего фланца корпуса силовой турбины в месте подвижного соединения по внутренней стенке улитки на (3÷5) мм превышает наружный диаметр D_y улитки в ее передней части. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности и ресурса газотурбинного двигателя и газоперекачивающего агрегата в целом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Газоперекачивающий агрегат, включающий газотурбинный двигатель с силовой турбиной и выходным валом, выхлопное устройство, содержащее выхлопную улитку, подвижно соединенную передней частью с корпусом силовой турбины, а с корпусом выходного вала с помощью подвижного уплотнительного кольца, отличающийся тем, что корпус силовой турбины включает внутренний фланец с наружным диаметром D, корпус выходного вала включает фланец выходного вала с наружным диаметром d, а выхлопная улитка выполнена с внутренней стенкой с наружным диаметром D_y в ее передней части, при этом внутренний фланец силовой турбины и передняя часть выхлопной улитки в подвижном соединении установлены с осевым зазором S между их торцами, а уплотнительное кольцо и фланец выходного вала - с радиальным зазором С с соблюдением соотношения площадей зазоров в местах подвижного соединения вышеупомянутых элементов

где D - наружный диаметр внутреннего фланца корпуса силовой турбины;

S - осевой зазор между торцом передней части улитки и торцом внутреннего фланца корпуса силовой турбины;

d - наружный диаметр фланца выходного вала;

С - радиальный зазор между уплотнительным кольцом и наружным диаметром d фланца выходного вала.

2. Газоперекачивающий агрегат по п. 1, отличающийся тем, что наружный диаметр D внутреннего фланца корпуса силовой турбины в месте подвижного соединения по внутренней стенке улитки на (3÷5) мм превышает наружный диаметр D_y улитки в ее передней части.