Система регулирования зазора вершин лопаток газотурбинного двигателя

Авторы патента:

F01D11/18 - использование тепловых элементов статора или ротора, реагирующих на определенную температуру, например с соответствующей избирательной изоляцией, тепловой инерцией, различным расширением

Система предназначена для регулирования зазора вершин лопаток газотурбинного двигателя. На корпусе двигателя сформирован кольцевой кожух, к которому прикреплен кольцевой ряд сегментов защитного кожуха, вплотную подходящий к вершинам лопаток. Кольцевой кожух образует проход для воздуха, сообщающийся с корпусом для подвода охлаждающего воздуха к корпусу. Термоуправляемый пассивный кольцевой клапан образован двумя перекрывающимися металлическими кольцевыми сегментами, имеющими различные коэффициенты теплового расширения, выбранные таким образом, чтобы создавался радиальный зазор между кольцевыми сегментами, когда температура клапана достигает заданного значения. Радиальный зазор пропускает охлаждающий воздух в кожух для охлаждения корпуса с прикрепленным кольцевым рядом сегментов защитного кожуха с целью регулирования увеличения радиального размера и предупреждения возникновения контакта лопаток турбины с корпусом. 8 з. п. ф-лы, 7 ил.

Таблицык

Формула изобретения

1. Система регулирования зазора вершин лопаток газотурбинного двигателя, содержащая кольцевой кожух (42), расположенный вокруг корпуса (13) двигателя, закрытого кольцевыми, собранными в один узел сегментами защитного кожуха (18), расположенными с зазором вокруг вершин (17') лопаток (17) ступени (16) ротора, и имеющего кольцевую отражающую ванну (38), выполненную между противоположными разнесенными кольцевыми боковыми стенками (55) упомянутого корпуса (13) в поверхности его стенки, расположенной на противоположной стороне корпуса (13) по отношению к упомянутым кольцевым сегментам защитного кожуха (18), при этом упомянутый кольцевой кожух (42) содержит вентиляционный канал (41) потока охлаждающего воздуха в направлении к корпусу, сообщенный с упомянутым корпусом (13), и термореуправляемый пассивный кольцевой клапан (39), образованный двумя перекрывающимися металлическими кольцевыми частями (45, 46, 51, 52) с различными коэффициентами теплового расширения, установленными с возможностью перемещения относительно друг друга с образованием радиального зазора, являющегося средством подачи охлаждающего воздуха в упомянутый кожух и охлаждения упомянутого корпуса (13) и регулирования увеличения его радиального размера, при достижении заданного значения температуры, причем упомянутый кольцевой кожух (42) образован опорными средствами (54) кольцевого клапана, расположенными над упомянутым корпусом на его стороне, противоположной стороне расположения упомянутых кольцевых сегментов защитного кожуха (18), а две упомянутые перекрывающиеся металлические кольцевые части (45, 46, 51, 52) являются элементами упомянутых опорных средств, отличающаяся тем, что упомянутые перекрывающиеся металлические кольцевые части имеют контактирующие друг с другом поверхности, а радиальный зазор между разделенными вследствие различия коэффициентов теплового расширения кольцевыми частями имеет различный размер, величина которого зависит от температуры упомянутых кольцевых частей (45, 46, 51, 52), и которому соответствует контролируемый по расходу поток охлаждающего воздуха, подводимого к упомянутому корпусу (13) двигателя.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что две упомянутые перекрывающиеся металлические кольцевые части (45, 46) установлены закрывающими упомянутый кольцевой зазор и перекрывающимися по лицевым поверхностям на своих свободных концах (45', 46').

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые кольцевые части (51, 52) содержат первую кольцевую металлическую пластину (51), установленные кольцевые боковые стенки (55) от одного их края до другого с образованием упомянутого кольцевого кожуха (42), вторую кольцевую металлическую пластину (52) с более низким коэффициентом теплового расширения, установленную под упомянутой первой кольцевой металлической пластиной (51) в тесном фрикционном контакте с ней, и опорные средства (54), в которых упомянутая вторая кольцевая металлическая пластина установлена с возможностью теплового расширения ее и упомянутого корпуса относительно нее, причем в каждой из упомянутых пластин выполнены вентиляционные каналы (56, 57).

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что упомянутые вентиляционные каналы (56, 57) представляют собой отверстия в упомянутых первой и второй кольцевых металлических пластинах, причем отверстия (56) в первой пластине расположены со смещением относительно отверстий (57) во второй пластине.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что в упомянутой первой кольцевой металлической пластине выполнено меньшее количество упомянутых отверстий (56), чем упомянутых отверстий (57) в упомянутой второй кольцевой металлической пластине, диаметр которых меньше диаметра упомянутых отверстий в первой кольцевой металлической пластине.

6. Система по п.3, отличающаяся тем, что упомянутые опорные средства представляют собой проточки (53) в верхней внутренней кромке обеих упомянутых кольцевых боковых стенок (55) упомянутой отражающей ванны (38), причем размер и расположение проточек выполнены с возможностью смещения упомянутого корпуса и упомянутой первой пластины (51) относительно установленной под ней упомянутой второй пластины (52) при тепловом расширении с разъединением упомянутых пластин и образованием прохода воздуха через упомянутые вентиляционные каналы и между упомянутыми разъединенными пластинами.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средства (58, 59) ограничения смещения и удержания пластин в основном выровненном между собой положении, посредством чего упомянутые отверстия расположены со смещением относительно друг друга и перекрытием воздушного потока при тесном контакте пластин друг с другом.

8. Система по п.3, отличающаяся тем, что упомянутая первая кольцевая металлическая пластина (51) и корпус упомянутого газотурбинного двигателя выполнены из одного материала.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что в упомянутом корпусе (13) выполнены сквозные отверстия (40) подвода охлаждающего воздуха или горячего газа и охлаждения или нагрева упомянутого корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22

Модуль турбомашины, снабженный устройством для улучшения радиальных зазоров // 2472000

Изобретение относится к модулю турбомашины, содержащему устройство для улучшения радиальных зазоров

Контроль зазора у вершины лопаток в турбине высокого давления турбомашины // 2472001

Компрессор для газовой турбины // 2488008

Изобретение относится к осевому компрессору для газовой турбины, содержащему кольцеобразный в сечении тракт течения для сжимаемой среды, причем тракт течения ограничен радиально снаружи наружной стенкой кольцеобразного сечения, корпус, который охватывает наружную стенку с образованием, по меньшей мере, одной промежуточной сборной камеры, по меньшей мере, одно отверстие отбора в наружной стенке для отвода в сборную камеру части протекающей по тракту течения среды и, по меньшей мере, одно отверстие в корпусе для удаления отведенной части среды из корпуса

Турбина газотурбинного двигателя // 2490474

Изобретение относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным газотурбинным двигателям ГТД и может найти применение в авиастроении, судостроении, на газоперекачивающих станциях и для пиковых энергетических установок в качестве привода для электрогенератора, предназначенного для выработки электроэнергии

Газотурбинный двигатель // 2498085

Газотурбинный двигатель содержит компрессор и турбину, а также средство регулирования радиальных зазоров по меньшей мере одной ступени компрессора и/или турбины. Компрессор имеет несколько осевых ступеней, содержащих корпус, направляющие аппараты и рабочие лопатки. Турбина содержит корпус и, как минимум, одну ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом. Средство регулирования радиального зазора выполнено в виде перфорированной кольцевой вставки из материала «с памятью формы» в корпусе компрессора и/или турбины. Средство регулирования с образованием зазора установлено над соответствующими рабочими лопатками, как минимум, одной ступени. Магистраль с регулятором расхода подает охлаждающий воздух в полость зазора. На корпусах двигателя установлены датчики измерения радиальных зазоров, соединенные электрическими связями с бортовым компьютером. Обеспечивается работа двигателя без предварительного прогрева или значительное сокращение времени прогрева за счет эффективного регулирования радиальных зазоров. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

Турбина газотурбинного двигателя // 2500894

Турбина газотурбинного двигателя содержит внешний, внутренний и промежуточный корпусы, ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом с кольцевой вставкой над рабочим колесом, системы охлаждения турбины и корпуса. Средство регулирования радиальных зазоров содержит кольцевую вставку, внешний, внутренний и промежуточный корпусы. Промежуточный корпус выполнен конической формы с радиальным фланцем. Кольцевая вставка над рабочим колесом закреплена на промежуточном и внутреннем корпусах. Кольцевая вставка выполнена пустотелой и заполнена теплоаккумулирующим материалом. Система охлаждения турбины содержит трубопровод, соединенный через регулятор расхода и внутренний трубопровод с аппаратом закрутки и с отверстиями в переднем дефлекторе и в диске. Достигается эффективное регулирование радиальных зазоров в турбине, надежный взлет самолета с такой турбиной. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Газотурбинный двигатель // 2506433

Газотурбинный двигатель содержит компрессор, имеющий несколько осевых ступеней, содержащих корпус, направляющие аппараты и рабочие лопатки, и турбину, содержащую корпус и как минимум одну ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом, а также средство регулирования радиальных зазоров по меньшей мере одной ступени компрессора и/или турбины. Средство регулирования радиального зазора выполнено в виде перфорированной кольцевой вставки из материала «с памятью формы» в корпусе компрессора и/или турбины, с образованием зазора, установленной над соответствующими рабочими лопатками как минимум одной ступени и магистрали подачи охлаждающего воздуха в полость зазора. В магистрали подачи охлаждающего воздуха установлен клапан. Кольцевая вставка выполнена пористой. На внутренней поверхности кольцевой вставки может быть нанесено мягкое покрытие, например графитовое, или закреплены панели «сотового уплотнения». Достигается эффективное регулирование радиальных зазоров, повышение тяги на взлетном и форсажном режиме, повышение КПД и надежности двигателя. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Газотурбинный двигатель // 2506434

Газотурбинный двигатель содержит компрессор, имеющий несколько осевых ступеней, содержащих корпус, направляющие аппараты и рабочие лопатки, и турбину, содержащую корпус и как минимум одну ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом, а также средство регулирования радиальных зазоров по меньшей мере одной ступени компрессора и/или турбины. Средство регулирования радиального зазора выполнено в виде кольцевой вставки из материала «с памятью формы» в корпусе компрессора и/или турбины, установленной над соответствующими рабочими лопатками как минимум одной ступени. Средство регулирования выполнено пористым. На внутренней поверхности кольцевой вставки нанесено мягкое покрытие, например графитовое, или могут быть закреплены панели «сотового уплотнения». Достигается эффективное регулирование радиальных зазоров, повышение тяги двигателя на взлетном и форсажном режиме, повышение КПД и надежности двигателя. 2 з. п. ф-лы, 7 ил.

Турбомашина // 2549922

Турбомашина работает при повышенной рабочей температуре, со стационарными и вращающимися компонентами (12, 16), между которыми для предотвращения контакта предусмотрен зазор. Зазор в состоянии останова машины принимает первое значение, а в установившемся режиме машины принимает второе значение. Зазор во время переходного процесса от останова до установившегося режима в результате того, что различные компоненты вращаются с различной скоростью и имеют различные коэффициенты расширения, проходит через экстремальное значение на кривой. Предусмотрены компенсирующие средства (20) с нелинейным механизмом компенсации для уменьшения или компенсации экстремального значения зазора во время переходного процесса. Компенсирующие средства оказывают максимальное воздействие там, где зазор принимает экстремальное значение. Достигается увеличение коэффициента полезного действия. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Газотурбинный двигатель // 2553919

Газотурбинный двигатель содержит по меньшей мере одну охлаждаемую ступень турбины с сопловым аппаратом с полостями над ним и под ним, системы охлаждения ротора и статора турбины, корпус турбины и систему регулирования радиального зазора. Корпус турбины выполнен состоящим из внешнего корпуса и внутренней оболочки с по меньшей мере одной кольцевой вставкой, установленной между ними. Системы охлаждения ротора и статора каждой ступени турбины выполнены независимыми, содержащими магистрали отбора охлаждающего воздуха и регуляторы расхода, но все магистрали отбора охлаждающего воздуха соединены с полостью за компрессором. Газотурбинный двигатель может содержать бортовой компьютер и датчики измерения радиального зазора над каждым рабочим колесом всех охлаждаемых ступеней турбины, соединенные электрическими связями с бортовым компьютером. Каждая кольцевая вставка может быть выполнена пустотелой. Внутренняя полость каждой кольцевой вставки может быть заполнена теплоаккумулирующим веществом. Достигается эффективное регулирование радиальных зазоров в турбине на всех режимах, повышение тяги двигателя на взлетном и форсажном режиме, повышение КПД и надежности турбины. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.