Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе



Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе
Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе
Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе
Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе
Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе
Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе
Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе
Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе
Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе
Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе

 


Владельцы патента RU 2503821:

СНЕКМА (FR)

Газотурбинный двигатель содержит кольцевую камеру сгорания, секторальный направляющий сопловый аппарат турбины, расположенный на выходе камеры, и герметизирующие средства, аксиально размещенные между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом. Герметизирующие средства содержат кольцевое уплотнение с аксиальной упругостью, включающее средства аксиального упора на выходной край камеры сгорания и выходную кольцевую кромку, выполненную секторальной. Каждый сектор выходной кромки размещен на одной линии с сектором направляющего соплового аппарата и содержит средства аксиального упора на входной край сектора направляющего соплового аппарата. Другое изобретение группы относится к герметизирующему уплотнению для указанного выше газотурбинного двигателя, выполненному в виде единой детали и содержащему две кольцевых кромки. Одна из кромок имеет радиальные поперечные прорези, задающие между собой секторы, выполненные с возможностью свободно перемещаться независимо друг от друга. Изобретения позволяют повысить герметичность между камерой сгорания и сопловым аппаратом, а также упростить монтаж герметизирующих средств. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Настоящее изобретение касается герметизирующих средств между кольцевой камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом газотурбинного двигателя, такого как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель.

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит две коаксиальных выполненных в виде тел вращения стенки, соответственно внутренней и внешней, которые образуют между собой камеру сгорания и каждая из которых связана на выходном конце с кольцевым фланцем для крепления на кожухе газотурбинного двигателя.

Секторальный направляющий сопловый аппарат турбины расположен на выходе из этой камеры и содержит одну или несколько кольцевых площадок (например, две площадки, соответственно внутренняя и внешняя), соединенных между собой, по существу, радиальными лопатками. Внутренняя и внешняя площадки направляющего соплового аппарата проходят, по существу, в аксиальном продолжении внутренней и внешней стенок камеры соответственно. Входные края площадок направляющего соплового аппарата аксиально отделены от выходных краев стенок камеры кольцевыми зазорами так, чтобы стенки камеры и площадки направляющего соплового аппарата могли свободно расширяться при работе газотурбинного двигателя.

Герметизирующие средства размещены между выходными краями стенок камеры сгорания и входными краями площадок направляющего соплового аппарата для ограничения выхода горячих газов изнутри наружу камеры через упомянутые кольцевые зазоры между камерой и направляющим сопловым аппаратом.

Первое герметизирующее средство установлено между выходным краем внешней стенки камеры (или между фланцем крепления этой стенки) и входным краем внешней площадки направляющего соплового аппарата для ограничения прохода горячих газов изнутри наружу между камерой и направляющим сопловым аппаратом. Второе герметизирующее средство установлено между выходным краем внутренней стенки (или между фланцем для крепления этой стенки) и входным краем внутренней площадки направляющего соплового аппарата для ограничения прохода горячих газов радиально изнутри наружу между камерой и направляющим сопловым аппаратом.

В известном уровне техники каждое герметизирующее средство образовано пластинками кольцевой формы, размещенными по окружности рядом друг с другом вокруг оси камеры, при этом каждая пластинка закреплена на входном конце площадки сектора направляющего соплового аппарата и опирается на выходной край стенки камеры или на фланец крепления. Каждое герметизирующее средство содержит, кроме того, стыковые планки, которые установлены между соседними пластинками для закрывания межпластинчатых зазоров и ограничения, таким образом, прохода горячих газов через эти зазоры.

Количество пластинок равно количеству секторов направляющего соплового аппарата и каждая пластинка закреплена на секторе направляющего соплового аппарата с помощью двух заклепок и объединена с пружиной, которая оказывает на нее выталкивающее аксиальное воздействие к камере. В случае, когда направляющий сопловый аппарат турбины образован 18 секторами, каждое герметизирующее средство содержит 18 пластинок, 18 стыковых планок, 18 пружин и 36 заклепок, что представляет собой большое количество деталей. Такое герметизирующее средство является относительно сложным, а время его монтажа является относительно значительным. Кроме того, эти герметизирующие средства являются не очень надежными.

Действительно, было обнаружено, что вследствие разности термических расширений между камерой и секторами направляющего соплового аппарата и вибраций, которым подвергаются при работе различные детали герметизирующих средств, пластинки не всегда опираются на камеру, особенно в процессе переходных режимов работы газотурбинного двигателя. Секторы направляющего соплового аппарата при работе могут быть слегка смещены одни относительно других в аксиальном направлении, что может вызвать отход пластинок от камеры и, таким образом, препятствовать опоре этих пластинок на камеру. Эта опора пластинок на камеру в известном уровне техники осуществляется по кольцевой линии, которая может быть оборвана по причине упомянутых феноменов. Было также обнаружено, что в этом случае стыковые планки не обеспечивают хорошей герметичности между пластинками и что горячие газы могут пройти между пластинками наружу из камеры. Выходной край стенки камеры и фланец крепления этой стенки подвергаются значительным локальным температурным воздействиям, что вызывает напряжения и повышает риск появления трещин и надрывов на этих элементах.

Целью изобретения является простое, эффективное и экономичное решение этих проблем.

Для этого предлагается газотурбинный двигатель, содержащий кольцевую камеру сгорания, секторальный направляющий сопловый аппарат, расположенный на выходе камеры, и герметизирующие средства, размещенные аксиально между камерой и направляющим сопловым аппаратом, отличающийся тем, что герметизирующие средства содержат упругое аксиальное уплотнение, включающее средства аксиальной опоры на выходной край камеры и выходную кольцевую кромку, выполненную секторально, при этом каждый сектор этой выходной кроки размещен на одной линии с сектором направляющего соплового аппарата и содержит средства аксиальной опоры на входной сектор направляющего соплового аппарата.

Герметизирующее уплотнение по изобретению содержит одновременно средства упругой опоры на камеру и средства упругой опоры на секторы направляющего соплового аппарата, которые обеспечивают хорошую герметичность между камерой и направляющим сопловым аппаратом. Средства опоры на камеру могут быть образованы входной кольцевой кромкой, которая не является секторальной и которая опирается на камеру непрерывно по всей окружности камеры. Средства опоры на направляющий сопловый аппарат образованы секторальной выходной кольцевой кромкой, секторы которой опираются на секторы направляющего соплового аппарата по одной линии или одной кольцевой поверхности. Секторы кромки могут свободно перемещаться независимо друг от друга и могут, таким образом, следовать перемещениям секторов направляющего соплового аппарата при работе, поддерживая постоянную опору на эти секторы.

Уплотнение по изобретению, кроме того, является независимой деталью, размещаемой между камерой и направляющим сопловым аппаратом. Оно не требует особых средств монтажа или крепления.

Герметизирующее уплотнение по изобретению может быть установлено между выходным краем каждой стенки (или фланцем крепления этой стенки) и входным краем соответствующей площадки направляющего соплового аппарата. Два уплотнения являются, таким образом, коаксиальными, при этом герметизирующее уплотнение, размещенное радиально внутри, имеет диаметр, меньший диаметра, размещенного радиально снаружи.

В соответствии с другой характеристикой изобретения уплотнение установлено предварительно напряженным аксиально в холодном состоянии между камерой и направляющим сопловым аппаратом. Секторы выходной кромки упруго деформируются независимо одни от других, и уплотнение позволяет обеспечить хорошую герметичность между камерой и направляющим сопловым аппаратом во всех условиях работы, допуская относительные перемещения этих элементов, вызванные различными термическими расширениями и вибрациями, которым они подвергаются.

Уплотнение, предпочтительно, выполнено в виде единой кольцевой детали. Оно, таким образом, легко монтируется и заменяется в случае износа. Оно может иметь сечение V, W, WV, WW или Ω-образной формы. Кромки уплотнения соединены между собой, например, кольчатой частью уплотнения таким образом, что образуют уплотнение с сечением W, WV, WW-образной формы.

Средства аксиальной опоры каждой кромки уплотнения имеют, предпочтительно, поверхность кольцевой опоры скругленной выпуклой формы. Уплотнение опирается на камеру и направляющий сопловый аппарат по кольцевым поверхностям, а не линейно, как в известном уровне техники. Опора уплотнения на эти элементы осуществляется, таким образом, по более протяженной поверхности, чем в известном уровне техники, что существенно улучшает герметичность между камерой и направляющим сопловым аппаратом.

Средства аксиальной опоры кромок могут быть выполнены на уровне свободных краевых частей этих кромок, причем эти краевые части имеют в сечении искривленную форму, выпуклости которых ориентированы, по существу, в противоположных направлениях, например к входу для входной кромки и к выходу для выходной кромки.

Уплотнение может, кроме того, содержать средства радиальной опоры на камеру и/или направляющий сопловый аппарат для обеспечения его центровки. Опора уплотнения на камеру и направляющий сопловый аппарат в осевом и радиальном направлениях достаточна для удержания уплотнения в необходимом положении. Это уплотнение не требует, таким образом, средств особого крепления типа заклепок или аналогичных.

Выходная кромка уплотнения может содержать количество секторов, равное или превышающее количество секторов направляющего соплового аппарата.

Секторы выходной кромки, предпочтительно, ограничиваются поперечными калиброванными прорезями этой кромки. Размеры этих прорезей, в частности, определены для обеспечения контролируемого прохода охлаждающего воздуха снаружи внутрь камеры. Уплотнение может, кроме того, содержать калиброванные отверстия для прохода вентиляционного воздуха.

Выходной край камеры и/или входной край направляющего соплового аппарата могут содержать отверстия для прохода воздуха для его подачи в кольцевую полость, в которой размещено уплотнение, и/или для удаления воздуха из этой полости.

Изобретение касается также кольцевого герметизирующего уплотнения с аксиальной упругостью для газотурбинного двигателя, такого как описано выше, отличающегося тем, что оно выполнено в виде единой детали и содержит две кольцевых кромки, одна из которых имеет радиальные поперечные прорези, задающие между собой секторы кромки, которые могут свободно перемещаться независимо одни от других. Это уплотнение может включать полностью или частично упомянутые характеристики описанного выше уплотнения газотурбинного двигателя.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг. 1 схематично изображает в аксиальном разрезе вид половины камеры сгорания и направляющего соплового аппарата турбины газотурбинного двигателя, между которыми установлены герметизирующие средства по известному уровню техники;

- фиг. 2 изображает в более крупном масштабе часть фиг. 1;

- фиг. 3 схематично изображает в аксиальном разрезе вид половины кольцевых герметизирующих уплотнений по изобретению, установленных между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом газотурбинного двигателя;

- фиг. 4 схематично изображает частичный вид спереди в более крупном масштабе одного из герметизирующих уплотнений по фиг. 3, вид на выходе;

- фиг. 5 изображает вид в разрезе по линии V-V фиг. 4;

- фиг. 6-9 схематично изображают в аксиальном разрезе частичные виды половины газотурбинного двигателя, снабженного кольцевым герметизирующим уплотнением по изобретению в вариантах осуществления;

- фиг. 10 схематично изображает в аксиальном разрезе вид половины другого варианта осуществления герметизирующего уплотнения по изобретению.

Обратимся вначале к фиг. 1, которая изображает кольцевую камеру сгорания 10 газотурбинного двигателя, такого как авиационный турбореактивный или турбовинтовой двигатель, которая размещена на выходе компрессора и диффузора (не изображенных на чертеже) и на входе направляющего соплового аппарата 12 входа турбины высокого давления 10.

Камера сгорания 10 содержит выполненные в виде тел вращения внутреннюю 14 и внешнюю 16 стенки, которые проходят одна внутрь другой и которые соединены на входе кольцевой стенкой 18 днища камеры. Внешняя стенка 16 камеры выходным краем соединена с внешним кольцевым фланцем 20, который закреплен своей внешней периферией на внешнем кожухе 22 камеры, а ее внутренняя стенка 14 соединена своим выходным краем с внутренним кольцевым фланцем 24, который закреплен своей внутренней периферией на внутреннем кожухе 26 камеры.

Кольцевая перегородка 18 днища камеры содержит отверстия 28, через которые поступает воздух от компрессора и топливо, поступающее от инжекторов 30, закрепленных на внешнем кожухе 22.

Направляющий сопловый аппарат 12 закреплен на выходе камеры с помощью соответствующих средств и содержит внутренние 32 и внешние 34 кольцевые площадки, которые проходят одна внутрь другой и соединены между собой, по существу, радиальными лопатками. Внешняя площадка 34 направляющего соплового аппарата 12 расположена аксиально на одной линии с выходным краем внешней стенки 16 камеры, а ее внутренняя площадка 32 расположена аксиально на одной линии с внешней выходной частью внутренней стенки 14 камеры.

Направляющий сопловый аппарат 12 выполнен секторальным в виде нескольких секторов, расположенных рядом друг с другом по окружности с центром на оси вращения камеры. Количество секторов направляющего соплового аппарата составляет, например, 18.

Площадки 32, 34 направляющего соплового аппарата образуют с фланцами 20, 24 крепления камеры два кольцевых зазора 38, соответственно внутренний и внешний, которые открываются на один из их краев внутри камеры и которые закрыты от другого из их краев герметизирующими средствами 40, 40', расположенными между площадками 32, 34 и фланцами 20, 24.

Одна часть количества воздуха, подаваемого компрессором, размещенным на входе, проходит через отверстия 28 перегородки 18 и питает камеру сгорания 10 (стрелки 42), другая часть количества воздуха питает внутренние 44 и внешние 46 кольцевые потоки, омывающие камеру сгорания (стрелки 48).

Внутренний поток 44 образован между внутренним кожухом 26 и внутренней стенкой 14 камеры, и воздух, который поступает в это пространство, разделяется на количество, которое поступает в камеру 10 через отверстия 50 внутренней стенки 14, и на количество, которое проходит через отверстия 52 внутреннего фланца 24 камеры, в частности для охлаждения внутреннего герметизирующего средства 40' и внешней периферии фланца 24, связанного со стенкой 14 камеры. Часть воздуха, которая поступает через фланец 24, проходит далее через направляющий сопловый аппарат 12 и поступает радиально изнутри наружу через внутренние углубления лопаток 36 направляющего соплового аппарата.

Внешний поток 46 образован между внешним кожухом 22 внешней перегородки 16 камеры, и воздух, который проходит в это пространство, разделяется на количество, которое поступает в камеру 10 через отверстия 50 внешней стенки 16, и на количество, которое проходит через отверстия 52 внешнего фланца 30 и добавляется к количеству воздуха, который проходит через лопатки 36 направляющего соплового аппарата, причем этот воздух позволяет, в частности, охладить внешнее герметизирующее средство 40 и внутреннюю периферию фланца 20.

Фиг. 2 изображает в более крупном масштабе внешнее герметизирующее средство 40. Это средство 40 содержит пластинки 54, которые расположены по окружности одни рядом с другими вокруг продольной оси камеры, и на которых установлены стыковые планки (не изображенные на чертеже). Каждая пластинка 54 образована маленькой плоской накладкой, ориентированной по окружности, которая вытянута, по существу, в сторону входа и внутрь в положении сборки. Она закреплена заклепками на уровне своей средней части на секторе направляющего соплового аппарата 12 и опирается своим периферийным внешним краем 56 на радиальную поверхность цилиндрической реборды 57 фланца 20.

Площадка 34 сектора направляющего соплового аппарата 12 на входном крае содержит две радиальных стенки 58, 60, разнесенных по оси одна от другой и предназначенных для монтажа средства 40. Эти стенки 58, 60 содержат осевые отверстия для прохода заклепок 62 для крепления пластинок 54.

Наиболее близкая к входу стенка 58 площадки 34 ограничивает кольцевое пространство 38 с фланцем 20 для крепления стенки 16. Средство 40 установлено между двумя стенками 58, 60. Оно опирается на выходную радиальную поверхность стенки 58 и подвергается выталкивающему воздействию вперед с помощью пружины 64, установленной между средством и стенкой 60 площадки 34.

Внутреннее герметизирующее средство 40' подобно внешнему герметизирующему средству 40. Герметичность, обеспечиваемая этими средствами, однако, не является удовлетворительной, как это описано выше.

Изобретение является простым решением проблем известного уровня техники благодаря моноблочному кольцевому уплотнению, которое содержит аксиальные средства опоры на камеру 10 и на направляющий сопловый аппарат 12 и которое не требует особых средств для монтажа и/или крепления на камере и направляющем сопловом аппарате.

В примере осуществления, изображенном на фиг. 3-5, уплотнение 70, 70' имеет сечение, по существу, V-образной формы и содержит две кольцевых - входную 72 и выходную 74 - кромки, предназначенные для аксиальной опоры на камеру 10 и направляющий сопловый аппарат 12 соответственно. Кромки 72, 74 связаны между собой средней частью 75 уплотнения скругленной формы. Внешнее герметизирующее уплотнение 70 установлено таким образом, что его отверстие открывается радиально наружу, а внутреннее уплотнение 70' установлено так, что его отверстие открывается радиально внутрь.

Входная кромка 72 уплотнения является непрерывной на 360º (то есть она не является секторальной) и содержит вблизи своего свободного периферийного края (противолежащего средней части 75) кольцевые средства 78 аксиальной опоры на камеру 10.

Средства опоры 78 кромки 72 имеют сечение С-образной формы, выпуклость которого ориентирована аксиально к входу, то есть со стороны камеры 10. Эти средства опоры с входной стороны имеют также искривленную выпуклую кольцевую поверхность, которая предназначена для аксиальной опоры на фланец 20 камеры.

Выходная кромка 74 уплотнения выполнена секторальной, причем эта секторальность обеспечивается множеством радиальных прорезей 76, выполненных в кромке 74 от ее свободного периферийного края. Эти прорези 76 равномерно распределены вокруг оси уплотнения и, например, выполнены примерно на половину радиального размера кромки 74.

Уплотнение 70, 70' является упругодеформируемым, в особенности в аксиальном направлении, таким образом, что его кромки 72, 74 могут упруго сходиться и расходиться одна от другой при работе, и что сектора 80 выходной кромки (ограниченные прорезями 76 и обозначенные штриховой линией на фиг. 4) могут аксиально перемещаться вперед и назад независимо от других секторов этой кромки.

Количество этих секторов 80, предпочтительно, равно числу секторов направляющего соплового аппарата 12, при этом каждый сектор 80 имеет угловую протяженность вокруг оси уплотнения, по существу, равную угловой протяженности сектора направляющего соплового аппарата 12. Каждый сектор 80 кромки 74 в осевом направлении выровнен с сектором направляющего соплового аппарата 12 для того, чтобы каждый сектор 80 взаимодействовал и опирался на один-единственный сектор направляющего соплового аппарата 12. Для исключения смещения уплотнения 70, 70' в окружном направлении при работе и того, что секторы 80 кромки 74 были бы смещены в осевом направлении относительно секторов направляющего соплового аппарата 12, могут быть предусмотрены антиповоротные средства типа ребра или тому подобного, которые могут быть выполнены на уплотнении для взаимодействия с дополнительным средством камеры или направляющего соплового аппарата, или наоборот.

Каждый сектор 80 кромки 74 вблизи своего свободного периферийного края содержит средства 82 аксиальной опоры на сектор направляющего соплового аппарата 12. Эти средства опоры 82 имеют сечение С-образной формы, выпуклость которой ориентирована аксиально к выходу со стороны направляющего соплового аппарата 12. Таким образом, с выходной стороны они имеют выпуклую кольцевую искривленную поверхность, предназначенную для опоры на секторы направляющего соплового аппарата 12.

В представленном примере внешняя площадка 34 направляющего соплового аппарата 12 вблизи своего входного края содержит кольцевую радиальную перегородку 66, которая с радиальной кольцевой частью фланца 20 задает кольцевую полость 84, в которой расположено внешнее уплотнение 70. Эта полость 84 частично радиально ограничена по внешней периферии цилиндрической ребордой 57 фланца 20, а по своей внутренней периферии - внешней входной частью площадки 34 направляющего соплового аппарата 12.

Реборда 57 фланца 20 аксиально отстоит от стенки 66 направляющего соплового аппарата для обеспечения прохода охлаждающего воздуха в полость 84. Выходной край стенки 16 камеры отделен, кроме того, аксиальным зазором 86 от входного края площадки 34 направляющего соплового аппарата 12 для удаления воздуха из этой полости 84, что будет детально описано ниже.

Внешнее уплотнение 70 содержит средства радиальной опоры на реборду 57 фланца 20 и на входной край внешней площадки 34 направляющего соплового аппарата для обеспечения центрирования уплотнения и обеспечения его неподвижности в радиальном направлении в кольцевой полости 84. В данном случае уплотнение 70 радиально опирается внешней периферией своей выходной кромки 72 на реборду 57, а своей средней частью 75 - на площадку 34.

Таким же образом внутреннее уплотнение 70' помещено в кольцевую полость 84', заданной с входной стороны радиальной кольцевой частью фланца 24, с выходной стороны - радиальной кольцевой стенкой 66' внутренней площадки 32 направляющего соплового аппарата 12, с внутренней стороны - внешней выходной частью этой площадки 32 и с внешней стороны - цилиндрической ребордой 57' фланца 24. Реборда 57' отделена от площадки 32 осевым зазором 86'. Уплотнение 70' внутренней периферией своей входной кромки 72 опирается на цилиндрическую реборду 57 фланца 24, а своей средней частью 75 - на внешнюю входную часть площадки 32 направляющего соплового аппарата.

Монтаж уплотнений 70, 70' может быть выполнен простым образом путем аксиального поступательного перемещения каждого уплотнения к направляющему сопловому аппарату 12 до аксиального упора этого уплотнения на входную радиальную поверхность стенки 66, 66' соответствующей площадки направляющего соплового аппарата (уплотнение 70 опирается, таким образом, на внешнюю поверхность площадки 34, а уплотнение 70' опирается на внутреннюю поверхность площадки 32). Направляющий сопловый аппарат 12 затем монтируется на выходе камеры и закрепляется соответствующими средствами на кожухах газотурбинного двигателя. Уплотнения 70, 70' аксиально опираются, таким образом, на радиальные части соответствующего фланца 20, 24 и радиально опираются на цилиндрическую реборду 57, 57' этого фланца.

При работе уплотнения 70, 70' могут деформироваться в аксиальном и радиальном направлениях для компенсации различных термических расширений между камерой 10 и секторами направляющего соплового аппарата 12. В любом случае они постоянно опираются на камеру и секторы направляющего соплового аппарата. Каждый сектор 80 выходной кромки 74 уплотнения 70, 70' аксиально опирается на один-единственный сектор направляющего соплового аппарата и может, таким образом, следовать перемещениям этого сектора направляющего соплового аппарата 12 без влияния на него соседних секторов кромки или направляющего соплового аппарата.

Прорези 76 этой выходной кромки 74 являются калиброванными, то есть их формы и размеры определены, в частности, для пропускания заданного количества вентиляционного и охлаждающего воздуха снаружи внутрь камеры, причем этот воздух поступает от компрессора газотурбинного двигателя, как указано выше со ссылкой на фиг. 1. Этот воздух, таким образом, контролируемо участвует в охлаждении уплотнения 70, 70', а также в охлаждении внешней входной части соответствующей площадки 32, 34 направляющего соплового аппарата 12.

В варианте осуществления по фиг. 6 уплотнения 70, 70' содержат калиброванные отверстия 88 для прохода вентиляционного воздуха, в данном случае эти отверстия 88 выполнены на выходной кромке 74 уплотнения.

Уплотнения 70, 70', в данном случае, радиально опираются только на цилиндрическую реборду 90, 90' камеры 10, которая вытянута к выходу от выходного края соответствующей стенки 14, 16 камеры. Внешнее уплотнение 70 аксиально опирается внутрь на реборду 90 внешней стенки 16, а внутреннее уплотнение 70' аксиально опирается наружу на реборду 90' внутренней стенки 14. Выходной край этой реборды 90, 90' отделен от входного края площадки направляющего соплового аппарата 12 аксиальным зазором 92, 92' для удаления вентиляционного воздуха, проходящего через отверстие 88 и прорези 76 уплотнения.

Воздух, который проходит через отверстие 88 и прорези 76 уплотнения, поступает через осевой зазор 92, 92' для образования пленки вентиляционного воздуха, который подается на уровне радиально внутренних и внешних краев лопаток 36 направляющего соплового аппарата и который предназначен для протекания вдоль площадок 32, 34 направляющего соплового аппарата 12.

В варианте по фиг. 7 реборда 90 внешней стенки 16 камеры содержит калиброванные просверленные отверстия 94 для удаления вентиляционного воздуха. Две кромки 72, 74 уплотнения 70 содержат, в данном случае, калиброванные отверстия 88 для прохода этого воздуха. Отверстия 88 входной кромки 72 питают воздухом просверленные отверстия 94 реборды 90, а отверстия 88 и прорези 76 выходной кромки 74 питают воздухом осевой зазор 92 между ребордой 90 и входным краем площадки 34 направляющего соплового аппарата.

В варианте по фиг. 8 уплотнение 70 не содержит отверстий для прохода вентиляционного воздуха. Выходной край внешней стенки 16 камеры 10 и внутренняя периферия фланца 20 содержат просверленные отверстия 94, 96 для прохода вентиляционного воздуха, поступающего из упомянутого потока 46, описанного со ссылкой на фиг. 1. Просверленные отверстия 96, образованные в радиальной части фланца 20, открываются в кольцевой зазор 86 посадочного места уплотнения 70 и питают воздухом просверленные отверстия 94, выполненные в цилиндрической выходной реборде 90 внешней стенки 16. Просверленные отверстия 96, выполненные во внешней стенке 16 на входе ее реборды 90, открываются непосредственно внутрь камеры.

В этом случае воздух, который проходит через калиброванные прорези 76 выходной кромки 74 уплотнения, поступает в аксиальный зазор 92 между ребордой 90 и входным краем площадки 34 направляющего соплового аппарата.

Вариант осуществления по фиг. 9 отличается от варианта по фиг. 3 тем, что кромки 72, 74 уплотнения 70, 70' содержат калиброванные отверстия 88 для прохода воздуха, при этом отверстия входной кромки 72 питают воздухом аксиальный зазор 86 между камерой 10 и направляющим сопловым аппаратом 12, а отверстия выходной кромки 74 питают воздухом просверленные отверстия 98, 98', выполненные в части входного края площадки направляющего соплового аппарата.

Фиг. 10 схематично изображает половину вида в аксиальном разрезе варианта выполнения герметизирующего уплотнения 100 по изобретению. Это уплотнение 100 имеет сечение W-образной формы, отверстия которого открываются радиально внутрь. Оно содержит две кольцевых кромки, соответственно входную 102 и выходную 104, которые связаны между собой средней частью 106 уплотнения, являющейся кольчатой. Это уплотнение также выполнено упругодеформируемым в осевом направлении. Кромки 102, 104 содержат вблизи их внутренних периферий средства 106, 108 аксиальной опоры упомянутого выше типа. Выходная кромка 104, кроме того, выполнена с радиальными разрезами в нескольких точках для задания нескольких секторов по окружности упомянутого выше типа.

В другом не представленном варианте уплотнение по изобретению может иметь сечение WV или WW-образной формы и содержать кольчатую часть упомянутого выше типа, которая содержит несколько коаксиальных колец для улучшения упругой деформации уплотнения в осевом направлении.

В другом не представленном варианте уплотнение может иметь сечение Ω-образной формы.

1. Газотурбинный двигатель, содержащий кольцевую камеру (10) сгорания, секторальный направляющий сопловый аппарат (12) турбины, расположенный на выходе камеры, и герметизирующие средства, аксиально размещенные между камерой и направляющим сопловым аппаратом, отличающийся тем, что герметизирующие средства содержат кольцевое уплотнение (70, 70') с аксиальной упругостью, включающее средства (78) аксиального упора на выходной край камеры и выходную кольцевую кромку (74), которая выполнена секторальной, при этом каждый сектор (80) этой выходной кромки размещен на одной линии с сектором направляющего соплового аппарата и содержит средства (82) аксиального упора на входной край сектора направляющего соплового аппарата.

2. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что уплотнение (70, 70') выполнено аксиально предварительно напряженным в холодном состоянии между камерой (10) и направляющим сопловым аппаратом (12).

3. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что средства (78) аксиального упора на камеру образованы входной кольцевой кромкой (72) уплотнения.

4. Газотурбинный двигатель по п.3, отличающийся тем, что средства (78, 82) аксиального упора кромок уплотнения (70, 70') имеют поверхность кольцевой опоры выпуклой скругленной формы.

5. Газотурбинный двигатель по п.3, отличающийся тем, что средства (78, 82) аксиального упора кромок уплотнения (70, 70') образованы на уровне свободных концевых частей этих кромок.

6. Газотурбинный двигатель по п.3, отличающийся тем, что кромки (102, 104) уплотнения (100) связаны между собой кольчатой частью (106).

7. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что выходная кромка (74) уплотнения (70, 70') содержит количество секторов (80), равное или превышающее количество секторов направляющего соплового аппарата.

8. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что секторы (80) выходной кромки (74) задаются калиброванными поперечными прорезями (76) этой кромки.

9. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что уплотнение (70, 70') выполнено в виде единой детали.

10. Газотурбинный двигатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что уплотнение (70, 70', 100) имеет сечение V-, W-, WV-, WW- или Ω-образной формы.

11. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что уплотнение (70, 70') содержит средства (75) радиальной опоры на камеру (10) и/или направляющий сопловый аппарат (12) для его центрирования.

12. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что уплотнение (70, 70') содержит калиброванные отверстия (88) для прохода вентиляционного воздуха.

13. Газотурбинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что выходной край камеры (10) и/или входной край направляющего соплового аппарата (12) содержат отверстия (94, 96, 98) для прохода воздуха для питания воздухом кольцевой полости (84, 84'), в которой расположено уплотнение (70, 70'), и/или для удаления воздуха из этой полости.

14. Герметизирующее кольцевое уплотнение (70, 70') с аксиальной упругостью для газотурбинного двигателя по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде единой детали и содержит две кольцевых кромки (72, 74), одна из которых имеет радиальные поперечные прорези (76), задающие между собой секторы (80) кромок, которые могут свободно перемещаться независимо друг от друга.

15. Уплотнение по п.14, отличающееся тем, что оно имеет сечение V-, W-, WV-, WW- или Ω-образной формы.



 

Похожие патенты:

Переходный отсек газотурбинного двигателя содержит первый конец, второй конец и корпус, проходящий между ними. Корпус содержит внутреннюю поверхность, противоположную наружную поверхность и турбулизатор.

Изобретение относится к выпускному картеру в газотурбинном двигателе, таком как авиационный турбореактивный двигатель, и, в частности, к герметизации полости ступицы в выпускном картере.

Изобретение относится к конструкции выходного устройства турбины, а именно к элементам связи между корпусом турбины и ее внутренними элементами. .

Разделенный на сектора направляющий аппарат турбомашины содержит внутреннюю и внешнюю платформы, связанные между собой радиальными лопатками. Внутренняя платформа соединена с радиальной перегородкой, несущей элементы из истираемого материала.

Уплотнение стыка камеры сгорания и соплового аппарата турбины содержит уплотнительное кольцо камеры сгорания и козырек соплового аппарата. Козырек закреплен на внутреннем корпусе, снабженном кольцом фиксирующим с установленным плавающим кольцом.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к армированным элементам для уплотнения зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к композиционным уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к изготовлению уплотнений зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Изобретение относится к узлу диффузор-направляющий аппарат, предназначенному для питания воздухом кольцевой камеры сгорания в турбомашине, такой как турбореактивный или турбовинтовой двигатель самолета.

Изобретение относится к роторной лопатке и к роторному диску для газотурбинного двигателя. .

Изобретение относится к системам уплотнения поверхностей раздела между вращающимися и неподвижными элементами ротационных машин. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к элементам уплотнений зазоров проточной части турбомашин, работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Объектом настоящего изобретения является уплотнительная прокладка промежуточной площадки между двумя смежными лопатками в роторе турбомашины удлиненной формы с входным концом и выходным концом, содержащая поперечно в направлении ширины контактную часть, крепежную часть и гибкую часть между крепежной частью и контактной частью. Она отличается тем, что ее поперечное сечение имеет форму, меняющуюся между ее двумя концами, при этом гибкая часть является более узкой, чем контактная часть. Технический результат изобретения - улучшение герметичности между лопатками и площадками ротора турбомашины. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх