РЕГУЛИРУЕМЫЙ ВХОДНОЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ Российский патент 2024 года по МПК F01D17/16 F04D29/56 

Заявляемое техническое решение относится к авиационному двигателестроению, а именно к конструкции регулируемого входного направляющего аппарата (РВНА) осевого компрессора газотурбинного двигателя (ГТД).

Известна система РВНА двигателя НК-93 (Фалалеев С.В., Проектирование системы управления компрессором с использованием регулируемого направляющего аппарата и клапана перепуска воздуха: учебное пособие / Фалалеев С.В., Старцев Н.И. - Самара: Изд-во СГАУ, 2011 - С.26-28), где привод передается от гидроцилиндра через продольный вал с передачей усилия на лопатки через сферический шарнир на корпусе двигателя, управляющее кольцо и поводков лопаток. Управляющее кольцо установлено на цилиндрических роликах, соприкасающихся с корпусом РВНА.

Недостатком данного технического решения является сложность изготовления РВНА. Сложная форма корпуса и трудоемкий процесс монтажа цилиндрических роликов, требующий максимальной точности и аккуратности, играют существенную роль в скорости сборки устройства. Малейшая неточность может привести к потере надежности конструкции.

Известно устройство управления лопаткой с регулируемым углом установки для направляющего аппарата компрессора турбомашины (патент RU №2384753, МПК F04D 29/56, опубл. 20.03.2010 г.), содержащее тягу, соединительные средства, включающие соединительную втулку, установленную в ведущем кольце, и штырь, один конец которого соединен с тягой, другой конец установлен в соединительной втулке, и средства установки второго конца тяги на цапфе лопатки, подлежащей управлению, в соответствии с изобретением, соединительная втулка выполнена эксцентрической, штырь установлен в тяге шарнирно и в месте его установки в тягу выполнен с эксцентриситетом, относительно части штыря, устанавливаемой в соединительную втулку, при этом устройство выполнено с возможностью последующей фиксации в требуемом положении взаимного расположения штыря и соединительной втулки в ведущем кольце.

Основным недостатком устройства является большое количество ответственных деталей узла установки штыря и соединительной втулки в ведущем кольце, что снижает надежность технического решения и требует дополнительных трудозатрат для изготовления изделия.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является устройство для поворота лопаток направляющего аппарата турбомашины (патент RU №216387, МПК F01D 17/12, опубл. 23.02.1986 г. ), содержащее поворотные лопатки, жестко соединенные с рычагами и шарнирно с подвижным кольцом. На кольце с помощью кронштейнов закреплены поворотные катки, имеющие ось, расположенную радиально относительно кольца и связанную с центром вращения лопатки водилом. Под действием усилия привода подвижное кольцо совершает движение: поворот вокруг оси на определенную величину и осевое перемещение на определенную величину. Лопатки при этом поворачиваются на угол а, водило - на угол al, поворачивая ось на тот же угол al. Катки, перемещаясь из своего начального положения, катятся по поверхности корпуса и плоскость их вращения всегда касательна к их траектории, что предотвращает проскальзывание во время качения.

Главным недостатком технического решения является возможность поворота катков вокруг центра вращения лопатки через водило. Данная конструкция как увеличивает габариты корпуса направляющего аппарата за счет необходимости организации дополнительной площади для поворота катков, так и понижает быстродействие срабатывания устройства вследствие того, что при увеличении числа лопаток организация поворота катков усложняется и требует иных временных ресурсов.

Задачей изобретения является обеспечение необходимого угла поворота лопаток с минимальной погрешностью при простой и надежной конструкции направляющего аппарата.

Техническим результатом данного изобретения является повышение точности установки угла поворотной лопатки направляющего аппарата по отношению к направлению потока в диапазоне регулирования, а также уменьшение прикладываемого усилия к приводной лопатке, обеспечивая таким образом повышение надежности и ресурса направляющего аппарата компрессора.

Технический результат достигается за счет того, что в регулируемом входном направляющем аппарате, содержащем силовой наружный корпус с поворотными лопатками и приводной лопаткой, связанной с приводным рычагом, подобранные по размеру рычаги, соединенные жестко с лопатками и шарнирно с ведущим кольцом, установленным с возможностью поворота вокруг своей оси, а на самом ведущем кольце закреплены ролики, соприкасающиеся с поверхностью корпуса направляющего аппарата, согласно изобретению на обратной стороне ведущего кольца выполнены пазы для установки кронштейнов, при этом приводной и подобранные по размеру рычаги соединены шарнирно с ведущим кольцом через кронштейны, которые жестко установлены в пазах ведущего кольца, а ролики закреплены на ведущем кольце через z-образные кронштейны также в пазах с обратной стороны ведущего кольца, причем лопатки, в нижней своей части, установлены через металлорезиновые втулки в подвижных опорах, которые, в свою очередь, установлены на внутреннем кольце, состоящем из двух колец, переднего и заднего, соединенных между собой болтами через распорные втулки.

Совокупность простых и надежных конструкторских решений, а именно использование кронштейнов шарнирно соединенных с приводным рычагом и подобранными по размеру рычагами, а также z-образных кронштейнов с роликами, скрепленных с ведущим кольцом, и крепления лопаток, позволяют говорить о повышении надежности и ресурса направляющего аппарата компрессора, повышении точности установки угла поворотной лопатки направляющего аппарата по отношению к направлению потока в диапазоне регулирования, а также об уменьшении прикладываемого усилия к приводной лопатке.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

- на фиг.1 изображен разрез регулируемого входного направляющего аппарата;

- на фиг.2 изображен вид А регулируемого входного направляющего аппарата;

- на фиг.3 показан разрез Б-Б приводной лопатки;

- на фиг.4 показан разрез В-В нижнего крепления лопатки;

- на фиг.5 показан разрез Г-Г соединения рычага и кронштейна к ведущему кольцу;

- на фиг.6 показан разрез Д-Д соединения кронштейна с роликом к ведущему кольцу;

- на фиг.7 показан разрез Е-Е второго типа соединения рычага и кронштейна к ведущему кольцу;

- на фиг.8 показан разрез Ж-Ж рабочего и пускового положения лопатки;

- на фиг.9 показан разрез К-К крепления приводной лопатки;

- на фиг.10 изображен вид И поворота подборного рычага.

Входной регулируемый направляющий аппарат включает в себя силовой наружный корпус (1) с поворотными лопатками (2) и приводной лопаткой (3), вращающимися в бронзовых втулках (4), приводной рычаг (5) скрепленный с приводной лопаткой (3) призонным болтом (6) и самоконтрящейся гайкой (7), ведущего кольца (8) с пазами на задней поверхности для установки кронштейнов (9, 10), подобранных по размеру рычагов (11) и внутреннего кольца, состоящего из двух колец, переднего (12) и заднего (13).

Приводной рычаг (5) служит для поворота ведущего кольца (8) с кронштейнами (9) и рычагами (11). Кронштейны (9) за счет своих пазов имеют возможность радиального перемещения для регулировки необходимых зазоров Л и М, позволяющих осуществлять поворот лопаток в нужном диапазоне. Кронштейны (9) крепятся через свои пазы в пазы ведущего кольца винтами (14) через шайбы (15). В ведущем кольце (8) крепятся развальцованные самоконтрящиеся гайки (16). В рычагах (11) закреплены шарнирные подшипники (17), застопоренные от осевого перемещения относительно рычагов. Шарнирные подшипники позволяют осуществлять необходимую подвижность рычагов (11) относительно ведущего кольца (8). Необходимые зазоры в местах (Т) обеспечиваются подобранными по толщине шайбами (18). Рычаги (11) вставляются в пазы лопаток и крепятся винтами (19). Подбор углов положения лопаток на рабочем режиме с необходимыми допусками осуществляется при совмещенных осях отверстий d за счет подобранных по размеру рычагов (11), имеющих необходимые величины своих размеров α. С целью исключения влияния радиального перемещения ведущего кольца (8) на стабильность углов α_раб и α_{пусковой} применены кронштейны (10) с роликами (20). С целью сокращения номенклатуры необходимых подобранных роликов (20) изначально ролики изготавливаются с заведомо большим диаметром. Зазоры (Ц) в пределах 0,05…0,10 мм обеспечиваются доработкой роликов (20) по фактически изготовленным размерам сопрягаемых деталей на одинаковую величину d₁. Для предотвращения износа роликов установлены пружинные шайбы (21). В нижней части лопатки центрируются в подвижных опорах (22) через металлорезиновые втулки (23). Стык между передним внутренним кольцом (12) и задним внутренним кольцом (13) расположен в плоскости, проходящей через оси лопаток. Внутренние кольца соединяются болтами (24) и самоконтрящимися гайками (25) через распорные втулки (26).

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к конструкции регулируемого входного направляющего аппарата (РВНА) осевого компрессора газотурбинного двигателя (ГТД). Направляющий аппарат включает в себя силовой наружный корпус (1) с поворотными лопатками (2) и приводной лопаткой (3), вращающимися в бронзовых втулках (4), приводной рычаг (5), скрепленный с приводной лопаткой (3) призонным болтом (6) и самоконтрящейся гайкой (7), ведущего кольца (8) с пазами на задней поверхности для установки кронштейнов (9, 10), подобранные по размеру рычагов (11) и внутреннего кольца, состоящего из двух колец, переднего (12) и заднего (13). Техническим результатом данного изобретения является повышение точности установки угла поворотной лопатки направляющего аппарата по отношению к направлению потока в диапазоне регулирования, а также уменьшение прикладываемого усилия к приводной лопатке, обеспечивая таким образом повышение надежности и ресурса направляющего аппарата компрессора. Результат достигается за счет применения совокупности простых и надежных конструкторских решений, а именно использования кронштейнов (9), шарнирно соединенных с приводным рычагом (5) и подобранными по размеру рычагами (11), а также z-образных кронштейнов (10) с роликами (20), скрепленных с ведущим кольцом (8). 10 ил.

Регулируемый входной направляющий аппарат, содержащий силовой наружный корпус с поворотными лопатками и приводной лопаткой, связанной с приводным рычагом, подобранные по размеру рычаги, соединенные жестко с лопатками и шарнирно с ведущим кольцом, установленным с возможностью поворота вокруг своей оси, а на самом ведущем кольце закреплены ролики, соприкасающиеся с поверхностью корпуса направляющего аппарата, отличающийся тем, что на обратной стороне ведущего кольца выполнены пазы для установки кронштейнов, при этом приводной и подобранные по размеру рычаги соединены шарнирно с ведущим кольцом через кронштейны, которые жестко установлены в пазах ведущего кольца, а ролики закреплены на ведущем кольце через z-образные кронштейны также в пазах с обратной стороны ведущего кольца, причем лопатки, в нижней своей части, установлены через металлорезиновые втулки в подвижных опорах, которые, в свою очередь, установлены на внутреннем кольце, состоящем из двух колец, переднего и заднего, соединенных между собой болтами через распорные втулки.