ОСЕВОЙ УДЕРЖИВАЮЩИЙ УЗЕЛ ДЛЯ КОМПОНЕНТОВ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2023 года по МПК F01D25/28 F23R3/60 B25B5/00 B25B5/14 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее описание по существу относится к газотурбинным двигателям. Более конкретно, настоящее описание относится к осевым удерживающим узлам для уменьшения или предотвращения осевого перемещения компонентов камеры сгорания газотурбинного двигателя.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Газотурбинный двигатель, как правило, включает в себя компрессор, одну или более камер сгорания, турбину и выпускную секцию. Компрессор постепенно увеличивает давление рабочей текучей среды (например, воздуха), поступающей в газотурбинный двигатель, и подает эту сжатую рабочую текучую среду в камеру (-ы) сгорания. Сжатую рабочую текучую среду и топливо (например, природный газ) смешивают и сжигают внутри камеры (камер) сгорания с образованием газов сгорания. Газы сгорания, в свою очередь, протекают из каждой камеры сгорания в турбину, где они расширяются и тем самым совершают работу. Например, расширение газов сгорания в секции турбины может вращать соединенный с генератором вал ротора для выработки электроэнергии. Затем газы сгорания выходят из газовой турбины через выпускную секцию.

[0003] Каждая камера сгорания обычно включает в себя облицовку, гильзу и корпус камеры сгорания. Более конкретно, облицовка определяет собой камеру сжигания, в которой горит смесь сжатой рабочей текучей среды и топлива. Гильза по меньшей мере частично по окружности окружает облицовку. В этом отношении гильза и облицовка определяют собой проточный канал, через который может протекать сжатый воздух перед поступлением в камеру сжигания. Кроме того, корпус камеры сгорания соединен с гильзой и определяет собой камеру, расположенную выше по потоку от камеры сжигания. Одну или более топливных форсунок располагают в камере, образованной корпусом камеры сгорания, причем каждая топливная форсунка подает топливо в камеру сжигания.

[0004] При изготовлении газотурбинного двигателя различные компоненты камеры сгорания, как правило, предварительно собирают или иным образом не до конца соединяют друг с другом перед установкой в двигатель. В силу этого предварительно собранную камеру сгорания необходимо, как правило, транспортировать по заводу до конечного местоположения сборки газотурбинного двигателя. Однако облицовку и корпус предварительно собранной камеры сгорания обычно не соединяют друг с другом способом, который предотвращает или сводит к минимуму перемещение таких компонентов вдоль осевой средней линии камеры сгорания. По этой причине топливные трубопроводы камеры сгорания могут быть повреждены во время транспортировки, что потребует дорогостоящего и трудоемкого ремонта.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

[0005] Аспекты и преимущества технологии будут частично изложены в представленном ниже описании, или могут быть очевидны из описания, или могут быть изучены в ходе практического применения технологии.

[0006] В одном аспекте настоящее описание относится к осевому удерживающему узлу для компонентов камеры сгорания газотурбинного двигателя. Осевой удерживающий узел может включать в себя камеру сгорания, определяющую собой осевую среднюю линию, проходящую между передним торцом камеры сгорания и задним торцом камеры сгорания. Камера сгорания может дополнительно определять собой радиальное направление, проходящее перпендикулярно наружу от осевой средней линии. Камера сгорания может включать в себя облицовку и корпус, причем корпус включает в себя фланец, расположенный на расстоянии от облицовки вдоль осевой средней линии. Кроме того, осевой удерживающий узел может включать в себя монтажную плиту, имеющую первый конец, соединенный с возможностью отделения с фланцем, и второй конец, расположенный по направлению внутрь от корпуса в радиальном направлении. Кроме того, осевой удерживающий узел может включать в себя прижим, соединенный с возможностью отделения с облицовкой. Кроме того, осевой удерживающий узел может включать в себя стягивающую штангу, соединенную со вторым концом монтажной плиты и прижимом для уменьшения относительного перемещения между облицовкой и корпусом вдоль осевой средней линии, причем второй конец монтажной плиты определяет собой удлиненный паз, при этом стягивающая штанга проходит через удлиненный паз. В одном варианте выполнения стягивающая штанга расположена между облицовкой и корпусом в радиальном направлении. В одном варианте выполнения стягивающая штанга может быть соединена с возможностью регулировки со вторым концом монтажной плиты. В одном варианте выполнения осевой удерживающий узел может дополнительно содержать первый соединитель, входящий в резьбовое зацепление со стягивающей штангой с одной из первой стороны или второй стороны монтажной плиты, второй соединитель, входящий в резьбовое зацепление со стягивающей штангой с другой из первой стороны или второй стороны монтажной плиты, причем перемещение первого соединителя и второго соединителя относительно стягивающей штанги регулирует расстояние между монтажной плитой и прижимом вдоль осевой средней линии. В одном варианте выполнения прижим может содержать прижимную раму, включающую в себя первую стенку и вторую стенку, расположенную на расстоянии от первой стенки в радиальном направлении, прижимную пластину, расположенную между первой стенкой и второй стенкой, и прижимной стержень, входящий в резьбовое зацепление с первой стенкой и прижимной пластиной, причем вращение прижимного стержня относительно первой стенки перемещает прижимную пластину между первой стенкой и второй стенкой в радиальном направлении. В одном варианте выполнения в осевом удерживающем узле камера сгорания дополнительно содержит гильзу, соединенную с корпусом и по меньшей мере частично расположенную по окружности вокруг облицовки, причем облицовка и гильза определяют собой проточный канал между ними, облицовка определяет собой проходящее через нее отверстие и камеру сжигания в ней, первая стенка прижимной рамы расположена внутри камеры сжигания, а вторая стенка прижимной рамы расположена внутри проточного канала, причем прижимной стержень может проходить через отверстие, определенное облицовкой. В одном варианте выполнения стягивающая штанга может быть соединена с прижимной пластиной. В одном варианте выполнения прижимная рама может дополнительно включать в себя третью стенку, проходящую от первой стенки ко второй стенке в радиальном направлении, причем третья стенка определяет собой удлиненный паз, через который проходит стягивающая штанга. В одном варианте выполнения прижимной стержень может включать в себя первую часть и вторую часть, причем первая часть имеет диаметр, который отличается от диаметра второй части.

[0007] В другом аспекте настоящее описание относится к газотурбинному двигателю. Газотурбинный двигатель может включать в себя камеру сгорания, определяющую собой осевую среднюю линию, проходящую между передним торцом камеры сгорания и задним торцом камеры сгорания. Камера сгорания может дополнительно определять собой радиальное направление, проходящее перпендикулярно наружу от осевой средней линии. Камера сгорания может включать в себя облицовку, определяющую собой проходящее через нее отверстие и камеру сжигания в ней. Кроме того, камера сгорания может включать в себя гильзу, по меньшей мере частично расположенную по окружности вокруг облицовки, причем гильза и облицовка определяют собой проточный канал между ними. Кроме того, камера сгорания может включать в себя корпус, соединенный с гильзой, причем корпус включает в себя фланец, расположенный на расстоянии от облицовки вдоль осевой средней линии. Газотурбинный двигатель может также включать в себя множество осевых удерживающих приспособлений. Каждое осевое удерживающее приспособление может включать в себя монтажную плиту, включая первый конец, соединенный с возможностью отделения с фланцем, и второй конец, расположенный по направлению внутрь от корпуса в радиальном направлении. Каждое осевое удерживающее приспособление может также включать в себя прижим, соединенный с возможностью отделения с облицовкой. Кроме того, каждое осевое удерживающее приспособление может включать в себя стягивающую штангу, расположенную между облицовкой и корпусом в радиальном направлении. При этом стягивающую штангу можно соединять со вторым концом монтажной плиты и прижимом для уменьшения относительного перемещения между облицовкой и корпусом вдоль осевой средней линии, причем второй конец монтажной плиты определяет собой удлиненный паз, причем стягивающая штанга проходит через удлиненный паз. В одном варианте выполнения каждое из множества осевых удерживающих приспособлений расположено по всему периметру окружности на расстоянии друг от друга вокруг камеры сгорания. В одном варианте выполнения стягивающая штанга расположена между облицовкой и корпусом в радиальном направлении. В одном варианте выполнения стягивающая штанга соединена с возможностью регулировки со вторым концом монтажной плиты. В одном варианте выполнения каждое осевое удерживающее приспособление может дополнительно содержать первый соединитель, входящий в резьбовое зацепление со стягивающей штангой с одной из первой стороны или второй стороны монтажной плиты, второй соединитель, входящий в резьбовое зацепление со стягивающей штангой с другой из первой стороны или второй стороны монтажной плиты, причем перемещение первого соединителя и второго соединителя относительно стягивающей штанги регулирует расстояние между монтажной плитой и прижимом вдоль осевой средней линии. В одном варианте выполнения каждый прижим газотурбинного двигателя может содержать прижимную раму, включающую в себя первую стенку и вторую стенку, расположенную на расстоянии от первой стенки в радиальном направлении, прижимную пластину, расположенную между первой стенкой и второй стенкой, и прижимной стержень, входящий в резьбовое зацепление с первой стенкой и прижимной пластиной, причем вращение прижимного стержня относительно первой стенки перемещает прижимную пластину между первой стенкой и второй стенкой в радиальном направлении. В одном варианте выполнения первая стенка прижимной рамы расположена внутри камеры сжигания, вторая стенка прижимной рамы расположена внутри проточного канала, и прижимной стержень проходит через отверстие, определенное облицовкой. В одном варианте выполнения стягивающая штанга соединена с прижимной пластиной. В одном варианте выполнения прижимная рама может дополнительно включать в себя третью стенку, проходящую от первой стенки ко второй стенке в радиальном направлении, причем третья стенка определяет собой удлиненный паз, через который проходит стягивающая штанга.

[0008] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящей технологии станут более понятными со ссылкой на следующее описание и прилагаемую формулу изобретения. Сопроводительные графические материалы, которые включены в данное описание и составляют его часть, иллюстрируют варианты осуществления технологии и вместе с описанием служат для объяснения принципов технологии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0009] Полное и исчерпывающее описание настоящей технологии, включая наилучший режим практического применения различных вариантов осуществления, изложено в описании изобретения, которое сопровождается ссылками на прилагаемые фигуры.

[0010] На ФИГ. 1 схематически представлен вид одного варианта осуществления газотурбинного двигателя в соответствии с аспектами настоящего описания;

[0011] на ФИГ. 2 представлен вид сбоку в поперечном сечении камеры сгорания газотурбинного двигателя в соответствии с аспектами настоящего описания;

[0012] на ФИГ. 3 вид сверху одного варианта осуществления осевого удерживающего узла для компонентов камеры сгорания газотурбинного двигателя в соответствии с аспектами настоящего описания, в частности, иллюстрирующий множество осевых удерживающих приспособлений, соединяющих облицовку камеры сгорания и корпус камеры сгорания;

[0013] на ФИГ. 4 представлен вид в поперечном сечении одного из осевых удерживающих приспособлений, показанных на ФИГ. 3, выполненный по существу примерно по линии 4-А; и

[0014] на ФИГ. 5 представлен вид в перспективе осевого удерживающего приспособления, показанного на ФИГ. 4.

[0015] Повторное применение номеров позиций в настоящем описании изобретения и графических материалах предназначено для представления тех же или аналогичных признаков или элементов настоящей технологии.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0016] Ниже будут даны подробные ссылки на настоящие варианты осуществления технологии, причем один или более примеров проиллюстрированы на сопроводительных графических материалах. В подробном описании используют числовые и буквенные обозначения для обозначения признаков на графических материалах. Подобные или аналогичные обозначения на графических материалах и описании используются для обозначения подобных или аналогичных частей технологии. Используемые в настоящем документе термины «первый», «второй» и «третий» могут использоваться взаимозаменяемо для отличия одного компонента от другого и не предназначены для обозначения местоположения или важности отдельных компонентов. Термины «расположенный выше по потоку» и «расположенный ниже по потоку» относятся к относительному направлению относительно потока текучей среды на пути для текучей среды. Например, «расположенный выше по потоку» относится к направлению, от которого протекает текучая среда, и «расположенный ниже по потоку» относится к направлению, к которому протекает текучая среда.

[0017] Каждый пример приводится для объяснения технологии, а не ограничения этой технологии. В сущности, специалистам в данной области должно быть очевидно, что в рамках настоящей технологии можно создавать различные модификации и вариации без отступления от ее объема или сущности. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного варианта осуществления, можно использовать в другом варианте осуществления для получения еще одного варианта осуществления. Таким образом, предполагается, что настоящая технология охватывает такие модификации и варианты как входящие в объем приложенной формулы изобретения и ее эквивалентов.

[0018] По существу настоящее описание относится к осевым удерживающим узлам для компонентов камеры сгорания газотурбинного двигателя. В частности, в нескольких вариантах осуществления осевой удерживающий узел может включать в себя одно или более осевых удерживающих приспособлений для уменьшения или предотвращения осевого перемещения между облицовкой камеры сгорания и корпусом камеры сгорания во время транспортировки камеры сгорания и манипуляциями с ней (например, при установке камеры сгорания в газотурбинный двигатель). В этом отношении каждое осевое удерживающее приспособление может включать в себя монтажную плиту, имеющую первый конец, соединенный с возможностью отделения с фланцем корпуса камеры сгорания. Каждая монтажная плита может также включать в себя второй конец, расположенный в радиальном направлении внутрь от корпуса камеры сгорания. Кроме того, каждое осевое удерживающее приспособление может включать в себя прижим, соединенный с возможностью отделения с облицовкой. Например, в одном варианте осуществления прижим (-ы) может (могут) уменьшать или предотвращать радиальное перемещение между облицовкой и гильзой, которая по меньшей мере частично окружает облицовку и соединена с корпусом камеры сгорания. Кроме того, каждое осевое удерживающее приспособление может включать в себя стягивающую штангу, соединенную со вторым концом соответствующей монтажной плиты и соответствующим прижимом. Таким образом, осевое (-ые) удерживающее (-ие) приспособление (-я) может (могут) уменьшать или предотвращать относительное перемещение между облицовкой и корпусом камеры сгорания вдоль осевой средней линии камеры сгорания. Таким образом, осевой удерживающий узел позволяет транспортировать камеру сгорания и производить с ней манипуляции и при этом не повреждать топливные трубопроводы и/или другие компоненты камеры сгорания.

[0019] Хотя в настоящем документе показана и описана промышленная или наземная газотурбинная установка, настоящая технология, как показано и описано в настоящем документе, не ограничивается наземной и/или промышленной газотурбинной установкой, если в формуле изобретения не указано иное. Например, технологию, описанную в настоящем документе, можно использовать в турбомашине любого типа, включая, без ограничений, авиационные газовые турбины (например, турбовентиляторные агрегаты и т.п.) и судовые газовые турбины.

[0020] Обратимся теперь к графическим материалам, где на ФИГ. 1 представлена принципиальная схема одного варианта осуществления газотурбинного двигателя 10 в соответствии с аспектами настоящего описания. Согласно иллюстрации газотурбинный двигатель 10 может по существу включать в себя компрессор 12, одну или более камер 14 сгорания, расположенных ниже по потоку от компрессора 12, и турбину 16, расположенную ниже по потоку от камеры (камер) 14 сгорания. Кроме того, газотурбинный двигатель 10 может включать в себя один или более валов 18, соединяющих компрессор 12 и турбину 16.

[0021] Во время работы газотурбинного двигателя 10 рабочая текучая среда (например, как указано стрелкой 20), такая как воздух, может втекать в компрессор 12. Компрессор 12 может, в свою очередь, постепенно сжимать рабочую текучую среду 20 для подачи рабочей текучей среды под давлением (например, как указано стрелкой 22) в камеру (-ы) 14 сгорания. Рабочая текучая среда 22 под давлением может смешиваться с топливом (например, как указано стрелкой 24) и гореть внутри камеры (камер) 14 сгорания с получением газов сгорания (например, как указано стрелкой 26). Затем газы 26 сгорания могут протекать из камеры (камер) 14 сгорания в турбину 16, где лопатки ротора (не показаны) извлекают кинетическую и/или тепловую энергию из газов 26 сгорания. Такое извлечение энергии может приводить к вращению вала (валов) 18. Затем механическую энергию вращения вала 18 можно использовать для приведения в действие компрессора 12 и/или выработки электроэнергии. После этого газы 26 сгорания могут быть выпущены из газотурбинного двигателя 10.

[0022] На ФИГ. 2 представлен один вариант осуществления камеры 14 сгорания газотурбинного двигателя в соответствии с аспектами настоящего описания. Как показано, камера 14 сгорания может определять собой осевую среднюю линию 28, проходящую от переднего торца 27 камеры 14 сгорания к заднему торцу 29 камеры 14 сгорания. Кроме того, камера 14 сгорания может определять собой радиальное направление 30, проходящее перпендикулярно наружу от осевой средней линии 28. Более того, камера 14 сгорания может определять собой направление 32 вдоль окружности, проходящее по окружности вокруг осевой средней линии 28.

[0023] Как показано, камеру 14 сгорания можно устанавливать в нагнетательную камеру 34 компрессора газотурбинного двигателя 10 или же устанавливать в нее по меньшей мере частично. Нагнетательная камера 34 компрессора может по меньшей мере частично определять собой камеру 36 повышенного давления, по меньшей мере частично окружающий различные компоненты камеры 14 сгорания. Кроме того, камера 36 повышенного давления может быть соединена по текучей среде с компрессором 12 (ФИГ. 1). Таким образом, камера 36 повышенного давления может принимать из него сжатую рабочую текучую среду 22 и подавать принятую сжатую рабочую текучую среду 22 в камеру 14 сгорания.

[0024] В нескольких вариантах осуществления камера 14 сгорания может включать в себя жаропрочную облицовку или канал 38. Более конкретно, облицовка 38 может проходить вдоль осевой средней линии 28 камеры 14 сгорания от переднего торца 40 облицовки 38 до заднего торца 42 облицовки 38. В свою очередь, задний торец 42 может быть расположен смежно с впускным отверстием 44 турбины 16. В одном варианте осуществления передний торец 40 может иметь по существу цилиндрическое поперечное сечение, в то время как задний торец 42 может иметь по существу прямоугольное поперечное сечение. Кроме того, как показано, облицовка 38 может по меньшей мере частично определять собой камеру или зону 46 сжигания, в которой смесь рабочей текучей среды 22 под давлением и топлива 24 (ФИГ. 1) горит с образованием газов 26 сгорания (ФИГ. 1). Более того, облицовка 38 может также по меньшей мере частично определять собой путь 48 горячего газа через камеру 14 сгорания для направления газов 26 сгорания к впускному отверстию 44 турбины. В некоторых вариантах осуществления облицовка 38 может быть сформирована в виде единого компонента (известного как цельный корпус). Однако в альтернативных вариантах осуществления облицовка 38 может иметь любую другую подходящую конфигурацию.

[0025] Более того, камера 14 сгорания может включать в себя наружную гильзу 50, проходящую вдоль осевой средней линии 28 камеры 14 сгорания от переднего торца 52 гильзы 50 до заднего торца 54 гильзы 50. Как показано, в нескольких вариантах осуществления гильза 50 может частично по периметру окружности окружать или охватывать облицовку 38. Кроме того, гильза 50 может быть расположена на расстоянии от облицовки 38 в радиальном направлении 30 с образованием проточного канала 56 между ними. В этом отношении гильза 50 может определять собой множество отверстий (не показаны), которые соединяют по текучей среде камеру 36 повышенного давления и проточный канал 56. Таким образом, сжатая рабочая текучая среда 22 может протекать от камеры 36 повышенного давления через проточный канал 56 для последующей доставки в камеру 46 сжигания. Как правило, гильза 50 может быть нефиксированной относительно облицовки 38 или отсоединяемой от нее для обеспечения относительного перемещения между ними вдоль осевой средней линии 28 (например, из-за температурных перепадов между облицовкой 38 и гильзой 50). В некоторых вариантах осуществления гильза 50 может быть сформирована в виде единого компонента (известного как цельный корпус). Однако в альтернативных вариантах осуществления гильза 50 может иметь любую другую подходящую конфигурацию.

[0026] Кроме того, камера 14 сгорания может включать в себя корпус 58 камеры сгорания, соединенный с передним торцом 52 гильзы 50. В частности, в нескольких вариантах осуществления корпус 58 камеры сгорания может проходить вдоль осевой средней линии 28 камеры 14 сгорания от переднего торца 60 корпуса 58 камеры сгорания до заднего торца 62 корпуса 58 камеры сгорания. Кроме того, как показано, корпус 58 камеры сгорания может определять собой объем 64 головной части камеры 14 сгорания. Объем 64 головной части может, в свою очередь, быть расположен выше по потоку от камеры 46 сжигания вдоль осевой средней линии 28. В этом отношении одна или более топливных форсунок 66 могут быть расположены внутри объема 64 головной части для подачи топлива 24 в камеру 46 сжигания. Кроме того, торцевая крышка 68 может быть соединена с передним торцом 60 корпуса 58 камеры сгорания. Например, в одном варианте осуществления торцевая крышка 68 может быть соединена с монтажным фланцем 70 корпуса 58 камеры сгорания (например, посредством болтов или других подходящих соединителей). Однако в альтернативных вариантах осуществления корпус 58 камеры сгорания может иметь любую другую подходящую конфигурацию.

[0027] Конфигурация газотурбинного двигателя 10, описанного выше и показанного на ФИГ. 1 и 2, представлена только для того, чтобы поместить данный предмет в иллюстративную область применения. Таким образом, следует понимать, что настоящий объект изобретения можно легко адаптировать к любой конфигурации газотурбинного двигателя.

[0028] Обратимся теперь к ФИГ. 3, на которой схематический вид одного варианта осуществления осевого удерживающего узла 100 для компонентов камеры сгорания газотурбинного двигателя представлен в соответствии с аспектами настоящего описания. По существу осевой удерживающий узел 100 будет описан в настоящем документе со ссылкой на газотурбинный двигатель 10, описанный выше со ссылкой на ФИГ. 1 и 2. Однако описанную систему 100 можно по существу использовать с газотурбинными двигателями, имеющими любую другую подходящую конфигурацию двигателя.

[0029] Как показано, монтажный фланец 70 корпуса 58 камеры сгорания может определяет собой множество монтажных отверстий 72. Как правило, каждое монтажное отверстие 72 может принимать подходящий соединитель (например, болт) для присоединения торцевой крышки 68 (ФИГ. 2) к переднему торцу 60 корпуса 58 камеры сгорания. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 3, монтажный фланец 70 определяет собой двенадцать монтажных отверстий 72. Кроме того, монтажные отверстия 70 могут быть расположены на расстоянии друг от друга вдоль направления 32 по окружности (например, через каждые тридцать градусов). Однако в альтернативных вариантах осуществления монтажный фланец 70 может определять собой любое другое подходящее количество монтажных отверстий 72. Кроме того, монтажные отверстия 72 могут быть расположены на монтажном фланце 70 любым другим подходящим способом.

[0030] В нескольких вариантах осуществления осевой удерживающий узел 100 может включать в себя один или более осевых удерживающих приспособлений 102. Как правило, когда камера 14 сгорания установлена в нагнетательной камере 34 компрессора (ФИГ. 2) газотурбинного двигателя 10, торцевая крышка 68 и топливные форсунки 66 (ФИГ. 2) могут не быть установлены или иным образом предусмотрены внутри камеры 14 сгорания. В этом отношении осевое (-ые) удерживающее (-ие) приспособление (-я) 102 может (могут) быть расположен (-ы) внутри объема 64 головной части, камеры 46 сжигания и проточного канала 56 камеры 14 сгорания. В частности, как будет более подробно описано ниже, каждое осевое удерживающее приспособление 102 может быть соединено с монтажным фланцем 70 корпуса 58 камеры сгорания и передним торцом 40 облицовки 38 таким образом, чтобы приспособление (-я) 102 в совокупности уменьшал (-и) или предотвращал (-и) относительное перемещение между гильзой / корпусом камеры сгорания 50/58 и облицовкой 38 вдоль осевой средней линии 28 во время такой установки и сопутствующими транспортировкой камеры 14 сгорания и/или манипуляциями с ней. Например, в показанном варианте осуществления осевой удерживающий узел 100 включает в себя два осевых удерживающих приспособления 102, причем такие приспособления 102 разнесены друг от друга на 180 градусов в направлении 32 вдоль окружности. Однако в альтернативных вариантах осуществления осевой удерживающий узел 100 может включать в себя любое другое подходящее количество осевых удерживающих приспособлений 102. Например, в одном альтернативном варианте осуществления осевой удерживающий узел 100 может включать в себя четыре осевых удерживающих приспособления 102, причем такие приспособления 102 разнесены друг от друга на девяносто градусов в направлении 32 вдоль окружности.

[0031] Более того, в нескольких вариантах осуществления осевой удерживающий узел 100 может включать в себя один или более прижимов 104. Как правило, каждый прижим 104 может быть присоединен между передним торцом 40 облицовки 38 и передним торцом 52 гильзы 50 для уменьшения или предотвращения перемещения между гильзой / корпусом камеры сгорания 50/58 и облицовкой 38 в радиальном направлении 30 во время установки, транспортировки камеры 14 сгорания и манипуляций с ней. Таким образом, в одном варианте осуществления прижим (-ы) 104 может (могут) представлять собой клиновые прижимы, которые уменьшают/предотвращают такое радиальное перемещение, толкая облицовку 38 в радиальном направлении внутрь и гильзу 50 в радиальном направлении наружу. Кроме того, в показанном варианте осуществления осевой удерживающий узел 100 включает в себя два прижима 104, причем такие прижимы 104 разнесены друг от друга на 180 градусов и разнесены от осевых удерживающих приспособлений 102 на девяносто градусов. Однако в альтернативных вариантах осуществления осевой удерживающий узел 100 может включать в себя любое другое подходящее количество прижимов 104 (включая нулевое количество прижимов 104) и/или прижимы 104 могут иметь любую другую подходящую конфигурацию или любое другое расположение. Кроме того, как будет более подробно описано ниже, каждое осевое удерживающее приспособление 102 может включать в себя прижим, присоединенный между облицовкой 38 и гильзой 50, для дополнительного предотвращения относительного радиального перемещения между гильзой / корпусом камеры сгорания 50/58 и облицовкой 38.

[0032] На ФИГ. 4 и 5 представлены различные виды одного варианта осуществления осевого удерживающего приспособления 102 в соответствии с аспектами настоящего описания. В частности, на ФИГ. 4 представлен вид в поперечном сечении осевого удерживающего приспособления 102, установленного внутри камеры 14 сгорания и выполненного по существу примерно по линии А-А на ФИГ. 3. Более того, на ФИГ. 5 представлен вид в перспективе осевого удерживающего приспособления 102, извлеченного из камеры 14 сгорания.

[0033] В нескольких вариантах осуществления осевое удерживающее приспособление 102 может по существу включать в себя монтажную плиту 106, прижим 108 и стягивающую штангу 110. Более конкретно, когда осевое удерживающее приспособление 102 установлено внутри камеры 14 сгорания, монтажная плита 106 может быть соединена с возможностью отделения с корпусом 58 камеры сгорания. Кроме того, прижим 108 может быть соединен с возможностью отделения с передним торцом 40 облицовки 38. В этом отношении стягивающая штанга 110 может быть соединена с монтажной плитой 106 и прижимом 108 и проходить между ними. Таким образом, стягивающая штанга 110 может поддерживать выбранное расстояние (например, как указано стрелкой 112) между монтажной плитой 106 и прижимом 108 для уменьшения или предотвращения относительного перемещения между гильзой / корпусом камеры сгорания 50/58 и облицовкой 38 вдоль осевой средней линии 28.

[0034] Как показано, монтажная плита 106 может проходить между первым концом 114 и вторым концом 116 в радиальном направлении 30 и между первой стороной 118 и второй стороной 120 вдоль осевой средней линии 28. В частности, в нескольких вариантах осуществления первый конец 114 монтажной плиты 106 может быть соединен с возможностью отделения с фланцем 70 корпуса 58 камеры сгорания. В этом отношении первый конец 114 может определяет собой отверстие 122, которое по меньшей мере частично радиально и по окружности совмещено с одним из монтажных отверстий 72, определенных фланцем 70. Таким образом, соединитель, такой как проиллюстрированный болт 124, может частично входить в отверстия 72, 122 для соединения монтажной плиты 106 с возможностью отделения с корпусом 58 камеры сгорания. Кроме того, второй конец 116 монтажной плиты 106 может быть расположен радиально внутрь от корпуса 58 камеры сгорания (т.е. ближе к осевой средней линии 28 камеры 14 сгорания, чем корпус). Более того, в одном варианте осуществления отверстие 122, определенное первым концом 114, может представлять собой удлиненный паз. В таком варианте осуществления удлиненный паз может обеспечивать регулировку радиального положения второго конца 116 монтажной плиты 106 относительно корпуса 58 камеры сгорания и тем самым обеспечивать установку осевого удерживающего приспособления 102 в различных конфигурациях камеры сгорания.

[0035] Кроме того, второй конец 116 монтажной плиты 106 может быть соединен со стягивающей штангой 110. В этом отношении второй конец 116 может определять собой отверстие 126, которое принимает стягивающую штангу 110. Например, в одном варианте осуществления отверстие 126 может представлять собой удлиненный паз. В таком варианте осуществления удлиненный паз может обеспечивать регулировку радиального положения стягивающей штанги 110 относительно второго конца 116 монтажной плиты 106 и таким образом обеспечивать установку осевого удерживающего приспособления 102 в различных конфигурациях камеры сгорания. Кроме того, в нескольких вариантах осуществления стягивающая штанга 110 может быть резьбовой. В таких вариантах осуществления один или более подходящих соединителей 128, 130 могут соединять стягивающую штангу 110 с монтажной плитой 106 и тем самым задавать расстояние 112 между монтажной плитой 106 и прижимом 108. В одном варианте осуществления расстояние 112 может быть регулируемым для адаптации к различным конфигурациям камеры сгорания. Например, в таком варианте осуществления первый соединитель 128 может входить в резьбовое зацепление со стягивающей штангой 110 с одной стороны монтажной плиты 106 (например, смежно с первой стороной 118 монтажной плиты 106). Кроме того, второй соединитель 130 может входить в резьбовое зацепление со стягивающей штангой 110 с другой стороны монтажной плиты 106 (например, смежно со второй стороной 120 монтажной плиты 106). Таким образом, соединители 128, 130 можно вращать для перемещения стягивающей штанги 110 относительно установочной плиты 106 вдоль осевой средней линии 28, что позволяет регулировать расстояние 112. Однако в альтернативных вариантах осуществления монтажная плита 106 может иметь любую другую подходящую конфигурацию.

[0036] Как указано выше, осевое удерживающее приспособление 102 может включать в себя прижим 108, соединенный с передним торцом 40 облицовки 38. Как правило, прижим 108 может уменьшать или предотвращать относительное радиальное перемещение между гильзой / корпусом камеры сгорания 50/58 и облицовкой 38. Таким образом, в нескольких вариантах осуществления прижим 108 может уменьшать/предотвращать такое радиальное перемещение, толкая облицовку 38 в радиальном направлении внутрь и гильзу 50 в радиальном направлении наружу. Другими словами, прижим 108 может представлять собой клиновый прижим. Более конкретно, прижим 108 может включать в себя прижимную раму 132, прижимную пластину 134 и прижимной стержень 136. В этом отношении прижимной стержень 136 может толкать прижимную раму 132 до приведения в контакт с гильзой 50 и прижимную пластину 134 до приведения в контакт с облицовкой 38. Таким образом, прижимная рама 132 может прикладывать направленное радиально наружу усилие (т.е. усилие, направленное в сторону от осевой средней линии 28) к гильзе 50, в то время как прижимная пластина 134 может прикладывать направленное радиально внутрь усилие (т.е. усилие, направленное к осевой средней линии 28) к облицовке 38. Такие противонаправленные силы могут, в свою очередь, уменьшать или предотвращать относительное радиальное перемещение между гильзой / корпусом камеры сгорания 50/58 и облицовкой 38. Кроме того, такие противонаправленные силы могут также способствовать соединению прижима 108 с передним торцом 40 облицовки 38.

[0037] В нескольких вариантах осуществления прижимная рама 132 может включать в себя первую стенку 138, вторую стенку 140 и третью стенку 142. Более конкретно, первая и вторая стенки 138, 140, могут как правило, быть ориентированы параллельно облицовке / гильзе/ корпусу камеры сгорания 38/50/58. Третья стенка 142 может, в свою очередь, проходить в радиальном направлении 30 от первой стенки 138 до второй стенки 140. Таким образом, в одном варианте осуществления прижимная рама 132 может по существу иметь U-образную форму. Кроме того, первая стенка 138 может быть расположена внутри камеры 46 сжигания в камере 14 сгорания, тогда как вторая стенка 140 может быть расположена внутри проточного канала 56 камеры 14 сгорания. В этом отношении третья стенка 142 может быть расположена внутри объема 64 головной части камеры 14 сгорания. Кроме того, третья стенка 142 может быть расположена на самой передней поверхности или краю облицовки 38 и/или в контакте с ними. Однако в альтернативных вариантах осуществления прижимная рама 132 может иметь любую другую подходящую конфигурацию.

[0038] В нескольких вариантах осуществления, как указано выше, прижим 108 может включать в себя прижимную пластину 134. Более конкретно, прижимная пластина 134 может быть расположена между первой и второй стенками 138, 140 прижимной рамы 132. В этом отношении прижимная пластина 134 может быть выполнена с возможностью перемещения в радиальном направлении 30 между первой и второй стенками 138, 140 прижимной рамы 132. Как будет более подробно описано ниже, прижимная пластина 134 может входить в резьбовое зацепление с прижимным стержнем 136 таким образом, чтобы вращение прижимного стержня 136 перемещало прижимную пластину 134 между первой и второй стенками 138, 140. Кроме того, прижимная пластина 134 может представлять собой блок или пластину, подходящие для приложения радиально внутреннего усилия к облицовке 30. Однако в альтернативных вариантах осуществления прижимная пластина 134 может иметь любую другую подходящую конфигурацию.

[0039] Кроме того, в нескольких вариантах осуществления прижимная пластина 134 может быть соединена со стягивающей штангой 110 таким образом, чтобы стягивающая штанга 110 располагалась между гильзой / корпусом камеры сгорания 50/58 и облицовкой 38 в радиальном направлении 30. В частности, в одном варианте осуществления третья стенка 142 прижимной рамы 132 может определять собой удлиненный паз 144, проходящий через нее. Таким образом, стягивающая штанга 110 может проходить от монтажной плиты 106 и через удлиненный паз 144 для соединения с прижимной плитой 134. В этом отношении удлиненный паз 144 может обеспечивать перемещение прижимной пластины 134 в радиальном направлении 30 между первой и второй стенками 138, 140 прижимной рамы 132, когда прижимная пластина 132 соединена со стягивающей штангой 110. Более того, в одном варианте осуществления втулка 146 может располагаться между прижимной рамой 132 и монтажной плитой 106 таким образом, чтобы втулка 146 находилась в контакте с третьей стенкой 142 прижимной рамы 132. Однако в альтернативных вариантах осуществления стягивающая штанга 110 может быть соединена с любым другим подходящим компонентом или частью прижима 108.

[0040] Как указано выше, прижимной стержень 136 может по существу толкать прижимную раму 132 до приведения в контакт с гильзой 50 и прижимную пластину 134 до приведения в контакт с облицовкой 38. Более конкретно, в нескольких вариантах осуществления прижимной стержень 136 может проходить сквозь первую стенку 138 прижимной рамы 132 и входить в резьбовое зацепление с ней. Кроме того, прижимной стержень 36 может также проходить через отверстие 148, образованное передним торцом 40 облицовки 38 и прижимной пластиной 134. В этом отношении за счет вращения прижимного стержня 136 относительно прижимной рамы 132 может происходить поступательное перемещение или иное движение прижимного стержня 136 в радиальном направлении 30 относительно прижимной рамы 132. Радиальное перемещение прижимного стержня 136 может, в свою очередь, перемещать прижимную пластину 134 в радиальном направлении 30 между первой и второй стенками 138, 140 прижимной рамы 132. Более того, в одном варианте осуществления резьбовой стержень 136 может включать в себя первую часть 150, расположенную между первой и второй стенками 138, 140 прижимной рамы 132 и второй частью 152, проходящей через первую стенку 138. В таком варианте осуществления первая часть 150 может иметь больший диаметр, чем вторая часть 152, для предотвращения расцепления прижимного стержня 136 с первой стенкой 138 прижимной рамы 132. Кроме того, в одном варианте осуществления рукоятка 154 может быть соединена с направленным радиально внутренним концом резьбового стержня 136 для облегчения вращения прижимного стержня 136.

[0041] Как правило, осевое удерживающее приспособление 102 может быть установлено внутри камеры 14 сгорания для уменьшения или предотвращения относительного перемещения между облицовкой 38 и гильзой / корпусом камеры сгорания 50/58 вдоль осевой средней линии 28 и/или в радиальном направлении 30. Более конкретно, первый конец 114 монтажной плиты 106 может быть соединен с возможностью отделения (например, посредством соединителя (-ей) 124) с фланцем 70 корпуса 58 камеры сгорания. После такого соединения второй конец 116 монтажной плиты 106, прижим 108 и стягивающая штанга 110 могут быть расположены радиально внутрь от корпуса 58 камеры сгорания. Первый и второй соединители 128, 130 могут вращаться относительно стягивающей штанги 110 для регулирования расстояния 112 между монтажной плитой 106 и прижимом 108. Это расстояние 112 может быть отрегулировано для выравнивания прижимного стержня 136 с отверстием 148, образованным облицовкой 38 вдоль осевой средней линии 28. После этого прижимной стержень 136 может поворачиваться относительно прижимной рамы 132 и тем самым обеспечивает прохождение прижимного стержня 136 через отверстие 148 и вхождение в зацепление с прижимной пластиной 134. Продолжение вращения прижимного стержня 136 может приводить к контакту второй стенки 140 прижимной рамы 132 с гильзой 50 и к контакту прижимной пластины 134 с облицовкой 38. Такой контакт может, в свою очередь, приводить к тому, что вторая стенка 140 прилагает направленное радиально наружу усилие к гильзе 50, а прижимная пластина 134 прилагает направленное радиально внутрь усилие к облицовке 38. Однако в альтернативных вариантах осуществления осевое удерживающее приспособление 102 может быть установлено внутри камеры 14 сгорания любым другим подходящим способом. Например, прижим 108 может быть соединен между облицовкой 38 и гильзой 50 перед тем, как установочная плита 106 будет соединена с возможностью отделения с корпусом 58 камеры сгорания.

[0042] Как указано выше, осевой удерживающий узел 100 может включать в себя множество осевых удерживающих приспособлений 102. В таких вариантах осуществления каждое осевое удерживающее приспособление 102 аналогично описанному выше. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления осевой удерживающий узел 100 может также включать в себя один или более прижимов 104. В нескольких вариантах осуществления прижимы 104 могут быть выполнены таким же образом, как и прижим (-ы) 108 осевого (-ых) удерживающего (-их) приспособления (-й) 102. В таких вариантах осуществления прижимы 104 могут быть установлены между облицовкой 38 и гильзой 50 таким же образом, как и прижим (-ы) 108.

[0043] В настоящем письменном описании представлены примеры для описания технологии, в том числе наилучшего варианта осуществления, а также для того, чтобы любой специалист в данной области мог реализовать технологию на практике, включая изготовление и применение любых устройств или систем и выполнение любых включенных способов. Патентуемый объем технологии определяется формулой изобретения и может включать в себя другие примеры, очевидные специалистам в данной области. Такие другие примеры подразумеваются как входящие в рамки объема формулы изобретения, если они включают в себя структурные элементы, не отличающиеся от буквально описанных в формуле изобретения, или если они содержат эквивалентные структурные элементы с несущественными отличиями от буквально описанных в формуле изобретения.

Настоящее описание относится к осевому удерживающему узлу для компонентов камеры сгорания газотурбинного двигателя. Осевой удерживающий узел включает в себя камеру сгорания 14, имеющую облицовку 38 и корпус 58, причем корпус 58 включает в себя фланец 70, расположенный на расстоянии от облицовки 38 вдоль осевой средней линии камеры сгорания. Кроме того, осевой удерживающий узел включает в себя монтажную плиту 118, имеющую первый конец 114, соединенный с возможностью отделения с фланцем 70 и второй конец 116, расположенный по направлению внутрь от корпуса 70 в радиальном направлении. Кроме того, осевой удерживающий узел включает в себя прижим 108, соединенный с возможностью отделения с облицовкой 38. Кроме того, осевой удерживающий узел включает в себя стягивающую штангу 110, соединенную со вторым концом 116 монтажной плиты 118 и прижимом 108 для уменьшения относительного перемещения между облицовкой 38 и корпусом 58 вдоль осевой средней линии. Технический результат - уменьшения или предотвращения осевого перемещения между облицовкой камеры сгорания и корпусом камеры сгорания во время транспортировки камеры сгорания и манипуляциями с ней. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Осевой удерживающий узел для компонентов камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащий:

камеру сгорания, определяющую собой осевую среднюю линию, проходящую между передним торцом камеры сгорания и задним торцом камеры сгорания, причем камера сгорания дополнительно определяет собой радиальное направление, проходящее перпендикулярно наружу от осевой средней линии, при этом камера сгорания включает в себя облицовку и корпус, причем корпус включает в себя фланец, расположенный на расстоянии от облицовки вдоль осевой средней линии;

монтажную плиту, имеющую первый конец, соединенный с возможностью отделения с фланцем, и второй конец, расположенный по направлению внутрь от корпуса в радиальном направлении;

прижим, соединенный с возможностью отделения с облицовкой; и

стягивающую штангу, соединенную со вторым концом монтажной плиты и прижимом для уменьшения относительного перемещения между облицовкой и корпусом вдоль осевой средней линии,

причем второй конец монтажной плиты определяет собой удлиненный паз, причем стягивающая штанга проходит через удлиненный паз.

2. Осевой удерживающий узел по п. 1, в котором стягивающая штанга расположена между облицовкой и корпусом в радиальном направлении.

3. Осевой удерживающий узел по п. 1, в котором стягивающая штанга соединена с возможностью регулировки со вторым концом монтажной плиты.

4. Осевой удерживающий узел по п. 3, дополнительно содержащий:

первый соединитель, входящий в резьбовое зацепление со стягивающей штангой с одной из первой стороны или второй стороны монтажной плиты;

второй соединитель, входящий в резьбовое зацепление со стягивающей штангой с другой из первой стороны или второй стороны монтажной плиты;

причем перемещение первого соединителя и второго соединителя относительно стягивающей штанги регулирует расстояние между монтажной плитой и прижимом вдоль осевой средней линии.

5. Осевой удерживающий узел по п. 1, в котором прижим содержит:

прижимную раму, включающую в себя первую стенку и вторую стенку, расположенную на расстоянии от первой стенки в радиальном направлении;

прижимную пластину, расположенную между первой стенкой и второй стенкой; и

прижимной стержень, входящий в резьбовое зацепление с первой стенкой и прижимной пластиной,

причем вращение прижимного стержня относительно первой стенки перемещает прижимную пластину между первой стенкой и второй стенкой в радиальном направлении.

6. Осевой удерживающий узел по п. 5, в котором:

камера сгорания дополнительно содержит гильзу, соединенную с корпусом и по меньшей мере частично расположенную по окружности вокруг облицовки, причем облицовка и гильза определяют собой проточный канал между ними;

облицовка определяет собой проходящее через нее отверстие и камеру сжигания в ней;

первая стенка прижимной рамы расположена внутри камеры сжигания;

вторая стенка прижимной рамы расположена внутри проточного канала; и

прижимной стержень проходит через отверстие, определенное облицовкой.

7. Осевой удерживающий узел по п. 5, в котором стягивающая штанга соединена с прижимной пластиной.

8. Осевой удерживающий узел по п. 7, в котором прижимная рама дополнительно включает в себя третью стенку, проходящую от первой стенки ко второй стенке в радиальном направлении, причем третья стенка определяет собой удлиненный паз, через который проходит стягивающая штанга.

9. Осевой удерживающий узел по п. 5, в котором прижимной стержень содержит первую часть и вторую часть, причем первая часть имеет диаметр, который отличается от диаметра второй части.

10. Газотурбинный двигатель, содержащий:

камеру сгорания, определяющую собой осевую среднюю линию, проходящую между передним торцом камеры сгорания и задним торцом камеры сгорания, причем камера сгорания дополнительно определяет собой радиальное направление, проходящее перпендикулярно наружу от осевой средней линии, при этом камера сгорания содержит:

облицовку, определяющую собой проходящее через нее отверстие и камеру сжигания в ней;

гильзу, по меньшей мере частично расположенную по окружности вокруг облицовки, причем гильза и облицовка определяют собой проточный канал между ними; и

корпус, соединенный с гильзой, при этом корпус включает в себя фланец, расположенный на расстоянии от облицовки вдоль осевой средней линии; и

множество осевых удерживающих приспособлений, причем каждое осевое удерживающее приспособление содержит:

монтажную плиту, имеющую первый конец, соединенный с возможностью отделения с фланцем, и второй конец, расположенный по направлению внутрь от корпуса в радиальном направлении;

прижим, соединенный с возможностью отделения с облицовкой; и

стягивающую штангу, расположенную между облицовкой и корпусом в радиальном направлении, при этом стягивающая штанга соединена со вторым концом монтажной плиты и прижимом для уменьшения относительного перемещения между облицовкой и корпусом вдоль осевой средней линии,

причем второй конец монтажной плиты определяет собой удлиненный паз, причем стягивающая штанга проходит через удлиненный паз.

11. Газотурбинный двигатель по п. 10, в котором каждое из множества осевых удерживающих приспособлений расположено по всему периметру окружности на расстоянии друг от друга вокруг камеры сгорания.

12. Газотурбинный двигатель по п. 10, в котором стягивающая штанга расположена между облицовкой и корпусом в радиальном направлении.

13. Газотурбинный двигатель по п. 10, в котором стягивающая штанга соединена с возможностью регулировки со вторым концом монтажной плиты.

14. Газотурбинный двигатель по п. 13, в котором каждое осевое удерживающее приспособление дополнительно содержит:

первый соединитель, входящий в резьбовое зацепление со стягивающей штангой с одной из первой стороны или второй стороны монтажной плиты;

второй соединитель, входящий в резьбовое зацепление со стягивающей штангой с другой из первой стороны или второй стороны монтажной плиты;

причем перемещение первого соединителя и второго соединителя относительно стягивающей штанги регулирует расстояние между монтажной плитой и прижимом вдоль осевой средней линии.

15. Газотурбинный двигатель по п. 10, в котором каждый прижим содержит:

прижимную раму, включающую в себя первую стенку и вторую стенку, расположенную на расстоянии от первой стенки в радиальном направлении;

прижимную пластину, расположенную между первой стенкой и второй стенкой; и

прижимной стержень, входящий в резьбовое зацепление с первой стенкой и прижимной пластиной,

причем вращение прижимного стержня относительно первой стенки перемещает прижимную пластину между первой стенкой и второй стенкой в радиальном направлении.

16. Газотурбинный двигатель по п. 15, в котором:

первая стенка прижимной рамы расположена внутри камеры сжигания;

вторая стенка прижимной рамы расположена внутри проточного канала; и

прижимной стержень проходит через отверстие, определенное облицовкой.

17. Газотурбинный двигатель по п. 15, в котором стягивающая штанга соединена с прижимной пластиной.

18. Газотурбинный двигатель по п. 17, в котором прижимная рама дополнительно включает в себя третью стенку, проходящую от первой стенки ко второй стенке в радиальном направлении, причем третья стенка определяет собой удлиненный паз, через который проходит стягивающая штанга.