Патент на изобретение №2175409
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КОМПРЕССОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям статора компрессора газотурбинного двигателя с системой управления радиальными зазорами. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении КПД многоступенчатого компрессора и технологичности сборки за счет обеспечения управляемости радиальными зазорами между статором и ротором. В компрессоре газотурбинного двигателя, содержащем статор с наружным корпусом и внутренним корпусом, в котором установлены кольца с помощью соединения выступ – паз, а также систему управления радиальными зазорами между статором и ротором, согласно изобретению внутренний корпус выполнен неразъемным, а наружный корпус – с осевым разъемом, при этом кольца направляющих аппаратов и рабочие кольца выполнены сегментными, а между соседними сегментами в пазах расположены уплотнительные пластины, причем I < L , где I – осевая длина соединения выступ – паз, L – осевой зазор между выходной кромкой лопатки направляющего аппарата и входной кромкой соседней рабочей лопатки. Выполнение внутреннего корпуса компрессора, на котором крепятся рабочие кольца и кольца направляющих аппаратов, неразъемным, т.е. без горизонтального разъема, позволяет обеспечить минимальные зазоры между статором и ротором. 4 ил. Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям статора компрессора газотурбинного двигателя с системой управления радиальными зазорами. Известен компрессор газотурбинного двигателя, статор которого выполнен с неразъемным наружным корпусом, а рабочие колеса и кольца направляющих аппаратов установлены на центрирующих оболочках, закрепленных на наружном корпусе [1]. Недостатком такой конструкции является отсутствие системы управления радиальными зазорами между статором и ротором и низкий КПД компрессора. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является компрессор газотурбинного двигателя, статор которого имеет наружный корпус и внутренний корпус, в котором установлены кольца направляющих аппаратов и рабочие кольца, а также систему управления радиальными зазорами между статором и ротором [2]. Недостатком такой конструкции является низкий КПД компрессора, вызванный недостаточной управляемостью радиальными зазорами между статором и ротором, меняющимися в результате тепловой инерции рабочих колец и колец направляющих аппаратов. Кроме того, такая конструкция не обеспечивает предварительную сборку неразборного ротора многоступенчатого компрессора с неразъемным внутренним корпусом. Современные высоконапорные компрессоры выполняются многоступенчатыми (например, трехступенчатыми в двигателях ПС-90А) и требуют тщательной балансировки при сборке. Собранный и отбаллансированный ротор не подлежит разборке во избежание появления дисбаланса. Поступенчатая сборка компрессора (направляющий аппарат – рабочее колесо – направляющий аппарат и т.д.) исключается, т.к. такая сборка требует разборки ротора компрессора. Одновременно для обеспечения минимальных зазоров между статором и ротором внутренний корпус компрессора, на котором крепятся рабочие кольца и кольца направляющих аппаратов, должен выполняться неразъемным. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении КПД многоступенчатого компрессора и технологичности сборки за счет обеспечения управляемости радиальными зазорами между статором и ротором. Сущность изобретения заключается в том, что в компрессоре газотурбинного двигателя, содержащем статор с наружным корпусом и внутренним корпусом, в котором установлены кольца с помощью соединения выступ – паз, а также систему управления радиальными зазорами между статором и ротором, согласно изобретению внутренний корпус выполнен неразъемным, а наружный корпус – с осевым разъемом, при этом кольца направляющих аппаратов и рабочие кольца выполнены сегментными, а между соседними сегментами в пазах расположены уплотнительные пластины, причем I < L, где I – осевая длина соединения выступ – паз; L – осевой зазор между выходной кромкой лопатки направляющего аппарата и входной кромкой соседней рабочей лопатки. Выполнение внутреннего корпуса компрессора, на котором крепятся рабочие кольца и кольца направляющих аппаратов, неразъемным, т.е. без горизонтального разъема, позволяет обеспечить минимальные зазоры между статором и ротором. Сборку неразъемного ротора с неразъемным внутренним корпусом возможно осуществить, лишь используя “чулочную” сборку компрессора, которая обеспечена осевым разъемом наружного корпуса и выполнением колец направляющих аппаратов и рабочих колец сегментными. При этом сегменты рабочих колец и направляющих аппаратов устанавливают по окружности в роторе компрессора и удерживаются за счет сил трения по уплотняющим пластинкам. Неразъемный внутренний корпус путем осевой сдвижки надвигают на полученный “пакет”, после чего кольца направляющих аппаратов крепят к внутреннему кольцу, который присоединяют к фланцу наружного корпуса. Уплотнительные пластины между соседними сегментами выполняют технологическую функцию при сборке компрессора, фиксируя между собой сегменты направляющих аппаратов и рабочих колец, а также уплотняя осевые стыки между сегментами при работе двигателя. Сборка компрессора осуществима лишь в случае выполнения условий L > I, где L – осевой зазор между выходной кромкой лопатки направляющего аппарата и входной кромки соседней рабочей лопатки; I – осевая длина соединения выступ – паз между кольцами направляющих аппаратов и рабочими кольцами. В заявляемой конструкции сегменты колец направляющих аппаратов и сегменты рабочих колец имеют возможность перемещаться совместно с внутренним корпусом и при этом не оказывают сопротивления изменению диаметра корпуса, т. к. сегменты устанавливают с окружными зазорами  между собой, что обеспечивает управляемость радиальными зазорами между статором и ротором, повышая КПД компрессора.
На фиг. 1 представлен продольный разрез компрессора газотурбинного двигателя; на фиг. 2 – элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде; на фиг. 3 показано сечение А-А на фиг. 2; фиг. 4 иллюстрирует порядок сборки компрессора.
Высоконапорный многоступенчатый компрессор 1 состоит из статора 2 и ротора 3. Статор 2 содержит разъемный вдоль оси по условиям сборки наружный корпус 4 и неразъемный внутренний корпус 5, к которому изнутри с помощью радиальных винтов 6 крепят сегментные кольца направляющих аппаратов 7 с направляющими лопатками 8. Кольца 7 с помощью соединения выступ – паз 9, а также с помощью осевых штифтов 10 фиксируют сегментные рабочие кольца 11. Отдельные сегменты колец направляющих аппаратов 7 и рабочих колец 11 выполнены с окружными зазорами между собой , которые уплотняются с помощью осевых пластин 12, вставленных в пазы 13.
Внутренний корпус 5 с помощью болтов 14 крепится к фланцу 15, который в свою очередь крепится к наружному корпусу 4.
Для управления радиальными зазорами между статором 2 и ротором 3 выполнена система обдува внутреннего корпуса 5, состоящая из полости подвода воздуха 16, перфорированного дефлектора 17, полости обдува 18 и отверстий отвода воздуха 19.
Ротор 3 компрессора 1, состоящий из дисков 20, рабочих лопаток 21 и промежуточных колец 22, выполнен неразборным при общей сборке компрессора.
Собирается и работает заявляемое устройство следующим образом.
Сегментные кольца направляющих аппаратов 7 и сегментные кольца рабочих колец 11 устанавливаются в ротор 3 между и над рабочими лопатками 21, фиксируясь между собой за счет сил трения по осевым уплотняющим пластинкам 12 и соединениям выступ – паз 9.
На полученную конструкцию надвигается неразъемный внутренний корпус 5 (“чулочная” сборка), который фиксируется болтами 14 к фланцу 15, который в свою очередь фиксируется болтами относительно наружного корпуса 4. Кольца направляющих аппаратов 7 фиксируется относительно корпуса 5 с помощью радиальных винтов 6.
При запуске двигателя в полость подвода воздуха 16 подается холодный воздух, который через перфорированный дефлектор 17 обдувает снаружи внутренний корпус 5, за счет тепловой деформации которого и осуществляется регулирование радиального зазора  . Сегменты колец направляющих аппаратов 7 и сегменты рабочих колец 11 при этом перемещаются совместно с корпусом 5 и не оказывают сопротивления изменению диаметра корпуса 5, т.к. сегменты установлены с окружными зазорами между собой.
Пластинки 12 уплотняют окружные зазоры шириной от перетекания воздуха между ступенями. Пластинки 12 выполняют технологическую функцию при сборке компрессора, фиксируя между собой сегменты направляющих аппаратов 7 и рабочих колец 5, а также уплотняют осевые стыки между сегментами при работе двигателя.
Источники информации1. Вьюнов. С.А. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. Машиностроение, 1989, стр. 106, рис. 3.43. 2. Патент РФ N 2121082, МКИ F 04 D 29/56, F 02 C 7/20. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 19.04.2004
Извещение опубликовано: 10.03.2005 БИ: 07/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
