Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора



Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора
Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора и способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора

 


Владельцы патента RU 2509897:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Регулировочное устройство направляющих лопаток содержит множество рядов поворотных направляющих лопаток, множество рычагов, множество регулировочных колец и регулировочный привод. Рычаги расположены на наружной стороне несущего элемента направляющих лопаток для вращения последних. Каждое из регулировочных колец расположено коаксиально несущему элементу направляющих лопаток и соединено с первым концом одного из рычагов. Регулировочный привод выполнен с возможностью перемещения регулировочных колец в периферийном направлении. Один из рычагов содержит пружину и выполнен с возможностью диспропорционального продольного перемещения его первого конца. Другое изобретение группы относится к системе поворотных направляющих лопаток осевого компрессора, содержащего поворотные направляющие лопатки и указанное выше регулировочное устройство. В еще одном изобретении группы, при регулировании направляющих лопаток осевого компрессора в указанном выше регулировочном устройстве, содержащий пружину рычаг осуществляет диспропорциональное продольное перемещение его первого конца. Изобретения позволяют упростить регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 17 ил.

 

Группа изобретений относится к способу, системе и устройству для поворотных направляющих лопаток.

Газовая турбина содержит турбину и компрессор, приводимый в движение турбиной (см. патент США 3,779,665, F01D 21/00, 18.12.1973). В особенности, когда газовая турбина используется для парогазотурбинных электростанций, компрессор представляет собой компрессор с осевым потоком. Обычно газовая турбина работает при изменяющихся рабочих условиях, которые являются результатом различных условий аэродинамического потока внутри компрессора. Для того чтобы адаптировать работу компрессора к различным рабочим условиям, в компрессоре предусматривают поворотные направляющие лопатки (VGV). Поворотные направляющие лопатки должны быть выполнены с возможностью поворота вокруг своих продольных осей для того, чтобы можно было регулировать их угол атаки.

В каждой поворотной направляющей лопатке, у ее хвостовика, предусмотрена шейка, причем шейка шарнирно установлена в сквозное отверстие в кожухе компрессора. К шейке есть доступ снаружи кожуха компрессора и шейка содержит рычаг, приводимый в движение для поворота поворотной направляющей лопатки. Все рычаги соединены посредством регулировочного кольца, установленного концентрично вокруг кожуха компрессора. Вращение регулировочного кольца активирует каждый из рычагов поворотных направляющих лопаток одновременно, чтобы достигать соответствующей регулировки при вращении каждой поворотной направляющей лопатки внутри кожуха компрессора.

Осевой компрессор состоит из множества ступеней статора и лопаток ротора (лопастей ротора). Передние ступени лопаток статора имеют изменяемый угол установки лопаток для регулирования потока. Регулирование потока имеет важное значение при разгоне двигателя для исключения помпажа.

Такая конструкция с изменяемым углом установки лопаток статора называется «поворотными направляющими лопатками» (VGV).

Известно, что угол установки отдельных лопаток или угловое смещение регулируется через рычажный механизм, в котором (см. также фиг. 1, 2 и 3):

i) лопатка (10, 11) установлена на шпиндель (22) для того, чтобы позволить угловое перемещение лопатки;

ii) короткий рычаг (20) соединяет шпиндель с регулировочным кольцом (40, 41, 42, 43), причем все лопатки в одной ступени соединены с одним и тем же кольцом. См. также фиг. 1, показывающую отдельную лопатку (10) и рычаг (20);

iii) каждое кольцо вращается посредством рычага (50) от общего углового рычага (61). См. также фиг. 2 и 3, причем фиг. 2 показывает весь основной механизм: плунжерные приводы для ступеней через разную величину вращения посредством углового рычага (61). Фиг. 3 показывает вид сбоку компрессорной системы, известной из предыдущего уровня техники;

iv) угловой рычаг (61) вращается посредством единого гидравлического плунжера (60) (см. снова фиг. 2 и 3).

Обычно плечо через длины углового рычага (61) образуют так, чтобы получить требуемое вращение каждого регулировочного кольца и, таким образом, угол всех лопаток на одной ступени. См. фиг. 4, показывающую угловой рычаг с плечами (62, 63, 64) для прикрепления рычагов к угловому рычагу. Плечо 62 длиннее, чем плечо 63, которое в свою очередь длиннее, чем плечо 64.

При использовании единого приводного плунжера, угловое положение во время перемещения плунжера пропорционально от ступени к ступени. В некоторых случаях не требуется иметь пропорциональную систему.

Непропорциональная работа может быть достигнута посредством некоторых способов, включающих в себя отдельные плунжеры для ступеней.

Задачей настоящего изобретения является создание альтернативного устройства и/или системы и/или способа для отдельной регулировки лопаток ступеней.

Эта цель достигается независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения описывают преимущественные разработки и модификации изобретения.

В соответствии с изобретением предусматривается механизм, в котором только первая ступень перемещается иначе, чем другие ступени, в особенности во время запуска и/или останова турбины. Кроме того, изобретение направлено на подпружиненный рычаг и механизм прикрепления подпружиненного рычага к регулировочному кольцу.

В особенности предусмотрено регулирующее устройство для направляющих лопаток осевого компрессора, содержащее множество колец с поворотными направляющими лопатками, установленных с возможностью вращения, множество рычагов, которые образованы на наружных сторонах несущего элемента направляющих лопаток для вращения поворотных направляющих лопаток, множество регулировочных колец, причем каждое из регулировочных колец образовано соосно с несущим элементом направляющих лопаток, и к которым присоединен первый конец одного из рычагов, и регулировочный привод посредством которого регулировочные кольца могут перемещаться в своем периферическом направлении. По меньшей мере, один из рычагов установлен для выполнения, по меньшей мере, частично диспропорционального перемещения первого конца, по меньшей мере, одного рычага.

Изобретение позволяет большее угловое вращение на первой ступени и меньшие вращения на последующей или последней поворотной ступени (ступенях).

В предпочтительном варианте осуществления диспропорциональное продольное перемещение первого конца, по меньшей мере, одного рычага, приводит к диспропорциональному вращению соответствующего регулировочного кольца.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления единый приводной плунжер (предпочтительно через угловой рычаг, который расположен между приводным плунжером и множеством рычагов) может быть прикреплен ко второму концу множества рычагов.

В другом варианте осуществления диспропорциональное продольное перемещение первого конца, по меньшей мере, одного рычага, может быть образовано так, что при перемещении приводного плунжера от начального положения до промежуточного положения первый конец, по меньшей мере, одного рычага, остается неподвижным в своем положении.

В другом варианте осуществления диспропорциональное продольное перемещение первого конца, по меньшей мере, одного рычага, может быть образовано так, что при перемещение приводного плунжера от промежуточного положения дальнейшее перемещение приводного плунжера заставляет первый конец, по меньшей мере, одного рычага перемещаться также как и другие первые концы других рычагов.

В другом варианте осуществления перемещение первого конца, по меньшей мере, одного рычага может привести к вращению соответствующего регулировочного кольца.

Кроме того, вращение соответствующего регулировочного кольца может приводить к вращению поворотных направляющих лопаток.

В другом варианте осуществления один из рычагов, предпочтительно, по меньшей мере, один рычаг, может содержать пружину.

Было отмечено, что варианты осуществления изобретения были описаны со ссылкой на объекты изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления были описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, касающиеся устройства, в то время как другие варианты изобретения были описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения, касающиеся способа. Однако специалист в данной области техники поймет из предыдущего и последующего описания, что, если только не указано иное, в дополнение к любой комбинации особенностей, принадлежащих к одному типу объекта изобретения, любая комбинация между особенностями, относящимися к другим объектам изобретения, в частности между особенностями пунктов формулы изобретения, относящихся к устройству, и особенностями пунктов формулы изобретения, относящихся к способу, также считается комбинацией, раскрываемой данной заявкой на изобретение.

Аспекты, определенные выше, и дополнительные аспекты настоящего изобретения станут очевидными из примеров варианта осуществления, описанного далее, и объяснены со ссылкой на примеры варианта осуществления.

Варианты осуществления изобретения описаны далее только с помощью примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе известной компрессорной ступени газотурбинного двигателя;

Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе компрессор известного газотурбинного двигателя;

Фиг. 3 представляет собой вид компрессора - направленный на входной конец компрессора;

Фиг. 4 представляет собой вид в перспективе известного углового рычага компрессора газотурбинного двигателя;

Фиг. 5 показывает разобранный подпружиненный рычаг согласно изобретению;

Фиг. 6 показывает первое положение подпружиненного рычага, применяемого к компрессору согласно изобретению;

Фиг. 7 показывает второе положение подпружиненного рычага, применяемого к компрессору согласно изобретению;

Фиг. 8 показывает пружину подпружиненного рычага;

Фиг. 10 показывает механизм для ограничения перемещения подпружиненного рычага;

Фиг. 11 представляет собой вид в перспективе компрессора газотурбинного двигателя согласно изобретению;

Фиг. 12 изображает график, показывающий перемещение плунжера подпружиненного рычага в сравнении с получающимся углом лопатки;

Фиг. 13 изображает график, показывающий перемещение плунжера подпружиненного рычага в сравнении со скоростью вращения компрессора газовой турбины;

Фиг. 14 показывает пример сил, которые могут быть приложены к подпружиненному рычагу;

Фиг. 15 схематически показывает три различных положения во время работы углового рычага, применяемого к трем ступеням компрессора.

Иллюстрации на чертежах являются схематическими. Следует отметить, что подобные и идентичные элементы на различных чертежах используются одинаковые ссылочные позиции.

Некоторые признаки и, в особенности, преимущества будут объяснены для газовой турбины в сборе, но очевидно, что признаки также могут быть применены к отдельным компонентам газовой турбины, но могут показывать преимущества только при собранном состоянии и во время работы. Но после объяснения с помощью газовой турбины во время ее работы, ни одна из деталей не должна быть ограничена газовой турбиной во время работы.

Изобретение может быть применено к газотурбинным двигателям, которые в основном могут включать в себя компрессорную секцию 1 (см. фиг. 2), секцию камеры сгорания (не показана) и турбинную секцию (не показана). Центрально расположенный ротор (не показан) может проходить через эти три секции. Компрессорная секция 1 может включать в себя чередующиеся ряды лопаток 10, 11, … и вращающихся лопастей (не показаны).

Изобретение направлено на компрессор с «поворотными направляющими лопатками» (VGV). Это конструкция с изменяемым углом установки статорных лопаток 10, 11, ….

На основе фиг. 1, 2, 3 и 4 объяснена основная концепция поворотных направляющих лопаток. Эта концепция также применима к изобретению. Угол установки или угловое смещение для отдельной ступени лопаток внутри компрессорной стенки регулируется через рычажный механизм, который применяется с наружной стороны стенки.

Каждая отдельная лопатка 10 (первая ступень), 11 (вторая ступень), … установлена на шпиндель 22 с возможностью углового перемещения лопатки 10, 11. Короткий рычаг 20 соединяет шпиндель 22 с регулировочным кольцом 40, 41, 42, 43. Все лопатки 10, 11, … в одной ступени присоединены к одному и тому же кольцу, так что все лопатки 10, 11, … на одной ступени регулируются в одно и тоже время и на один и тот же угол. Фиг. 1 показывает отдельную лопатку 10 первой ступени, например, ступени, расположенной первой на входе в компрессор, и ее соответствующий рычаг. Фиг. 2 показывает общий вид компрессора, который имеет собранную ступень лопаток 10 первой ступени.

Каждый рычаг 20 имеет соединительную деталь 21, которая соединяет рычаг 20 с соответствующим регулировочным кольцом 40, 41, 42, 43. Каждое из регулировочных колец 40, 41, 42, 43 вращается посредством толкающего стержня 50, одного на кольцо, от обычного углового рычага 61.

Основной механизм является следующим: плунжерный привод 60, возможно гидравлический, будет перемещаться в боковом направлении (показанном стрелкой m1). Это боковое перемещение приводит к повороту углового рычага 61. Угловой рычаг может иметь различные плечи (62, 63, 64) различной длины, по одному на ступень лопаток. Плечо 62 длиннее, чем плечо 63, которое длиннее, чем плечо 64. К плечам прикреплены рычаги 50, обладающие признаками изобретения. Следовательно, вращательное перемещение углового рычага 61 непосредственно действует на рычаги 50, обеспечивая боковое перемещение рычагов 50. Другой конец рычагов 50 прикреплен к регулировочным кольцам 40, 41, 42, 43, так что боковое перемещение рычагов 50 непосредственно заставляет регулировочные кольца 40, 41, 42, 43 выполнять вращательное перемещение, как показано стрелками s1, s2, s3, s4. Из-за различной длины плеч, вращательное перемещение может быть различным, так как одно кольцо может повернуться меньше, чем другое.

При использовании единого приводного плунжера угловое положение при перемещении плунжера является пропорциональным от ступени к ступени.

Вращательное перемещение регулировочных колец 40, 41, 42, 43 передается через соединительную деталь 21 в виде вращательного движения, показанного стрелкой m2, к рычагу 20 каждой лопатки 10, 11, …. Таким образом, начальное перемещение плунжера 60 приводит к вращению лопаток 10, 11, ….

Фиг. 5 схематически показывает разобранный подпружиненный толкающий рычаг 50' согласно изобретению, который будет заменять, по меньшей мере, один из рычагов 50. Подпружиненный толкающий рычаг 50' содержит пружину 70, первую корпусную часть 101 с первым концом 51, колпачок 102 с центральным отверстием, опору 104 пружины со вторым соединительным концом 52.

Первый конец 51 может быть выполнен для соединения с одним из регулировочных колец 40, 41, 42, 43. Второй конец 52 может быть выполнен для соединения с угловым рычагом 61.

Первая корпусная часть 101 может быть завинчена вместе с колпачком 102. Опора 104 пружины и пружина 70 расположены внутри полости, образованной первой корпусной частью 101 и колпачком 102. Обе могут иметь достаточно пространства, так что общая длина от конца до конца может изменяться в зависимости от того, какая сила прилагается.

Могут быть предусмотрены другие формы толкающего рычага 50', которые могут обеспечивать подобный режим работы.

Если используется только один подпружиненный толкающий рычаг 50' первой ступени лопаток 10 и рычаг 50 фиксированной длины для других ступеней, тогда возможно, что во время работы регулировочное кольцо 40 будет начинать перемещение в другое время, чем регулировочные кольца 41, 42, 43. Это преимущественно применяется во время запуска газотурбинного двигателя.

Кроме того, во время запуска турбины изобретение позволяет осуществлять следующее:

- угловые положения лопаток 10 первой ступени остаются неизменными для первоначальной длины перемещения поршня до промежуточного положения, например, 10 мм, в то время как другие ступени вращаются;

- после того, как плунжер перемещается за первоначальную длину, например 10 мм, все ступени лопаток вращаются прямо пропорционально, включая первую ступень.

Последнее достигается посредством упора-ограничителя 150, который расположен на регулировочном кольце в точке перемещения на 10 мм. См. фиг. 10 для пояснения.

Во время отключения турбины для того, чтобы позволить плунжеру перемещаться обратно в положение 00 мм (первоначальное положение, если турбина не работает), толкающий рычаг 50' сконструирован в виде податливого устройства для остановки изгибания стержня. Это устройство имеет форму поршня (опора 104 пружины), скользящего в закрытом цилиндре, причем, когда его тянут, поршень лежит на стопоре 110 и передает все силы. Когда толкают, поршень лежит на вершине пружины 70. См. фиг. 8.

Жесткость пружины достаточно высока, чтобы не прогибаться во время нормального перемещения, за исключением случая, когда регулировочное кольцо 40 ударяет стопор 150. В точке удара стопора 150 пружина сжимается, позволяя непрерывное перемещение плунжера и угловые изменения во всех других ступенях.

Кроме уже упомянутых пунктов, изобретение позволяет решить следующую проблему.

Когда осевой компрессор 1 с несколькими ступенями осуществляет сжатие проходящего через него воздуха, это достигается постепенно, с одинаковыми степенями сжатия на каждой ступени, так как область прохода газа через компрессор сконструирована так, что она постепенно уменьшается. При очень низких скоростях, встречающихся во время запуска или останова двигателя, первые ступени (лопатки 10 и 11 в соответствии с фиг. 2) не обеспечивают достаточного сжатия, которое позволяет потоку воздуха проходить через задние ступени (лопатки, прикрепленные к кольцу 43), которые становятся «запертыми». Когда это происходит, поток может отделяться на боковой стороне всасывания одной или более ступеней, вызывая срыв потока такой ступени, в результате чего поток течет в обратном направлении в этой ступени, вызывая постепенный срыв потока в других ступенях, почти мгновенно, до тех пор, пока поток не будет течь в обратном направлении во всем компрессоре 1. Когда это случается, воздух высокого давления на выходе компрессора течет обратно через компрессор 1, внезапно производя звук «удара», когда волна давления достигает входа в компрессор. Этот звук удара называется «помпаж» и может восприниматься не специалистом как маленький взрыв. Обычно помпаж возникает повторно до тех пор, пока двигатель не остановится.

При любой заданной скорости существует максимальная степень повышения давления, которую либо весь компрессор 1, либо отдельная ступень может достигать без срыва потока, и разница между рабочей степенью повышения давления при такой скорости и максимальным значением называется «запасом по помпажу».

Для предотвращения помпажа на многоступенчатом осевом компрессоре в начале компрессора используются поворотные направляющие лопатки для уменьшения расхода при низкой скорости. При низкой скорости эти поворотные направляющие лопатки закрыты, и по мере повышения скорости вращения эти поворотные направляющие лопатки открываются к своим рабочим положениям, чтобы пропускать больше потока. Поворотные направляющие лопатки обычно перемещаются посредством единого привода (плунжер 60 и угловой рычаг 61 в соответствии с фиг. 2) с рычажным соединением, позволяющим последовательные ступени перемещаться на разные величины, но, согласно предшествующему уровню техники, все ступени перемещаются синхронно друг с другом.

Для некоторых компрессорах оптимальное перемещение каждой ступени в диапазоне скоростей происходит отличным от других ступеней образом. Тем не менее, может иметь место практическое соображение в том, чтобы иметь единый привод и простое соединение по причинам надежности, поэтому используется компромиссное взаимоотношение между перемещением поворотной направляющей лопатки и скоростью. Это рассматривается в изобретении.

Подпружиненный толкающий рычаг 50', обладающий признаками изобретения, обеспечивает простое средство изменения относительного перемещения между ступенями без введения дополнительных приводов или комплексных соединений, позволяя выбор лучшего компромисса и обеспечивая лучшую надежность запуска двигателя. Он может быть использован для любой из регулируемых ступеней либо в конце начального перемещения привода, либо в конце работы. Описанное настоящее изобретение применено для первого ряда поворотных лопаток, называемого в документе первой ступенью.

Когда привод находится в начальном положении, кольцо, которое перемещает первую ступень, толкается к стопору 150 на корпусе двигателя посредством подпружиненного толкающего рычага 50' с пружиной 70, сжатой внутри толкающего рычага 50'.

Когда привод (плунжер 60 и угловой рычаг 61 в соответствии с фиг. 2) перемещается из начального положения (определенного как 0 мм) в промежуточное положение (например, 10 мм), кольцо 40 все еще толкается к стопору, так что лопатки 10 первой ступени не перемещаются, в то время как другие ряды статоров (например, лопатки 11) перемещаются непосредственно приводом. Во время этого перемещения пружина 70 внутри подпружиненного толкающего рычага 50' постепенно разгружается, позволяя концу привода (второй конец 52) толкающего рычага 50' перемещаться, в то время как кольцевой конец (первый конец 51) остается неподвижным, и кольцо удерживается на стопоре 150 силой пружины.

В промежуточном положении 10 мм толкающий рычаг 50' не может дальше удлиняться, так что перемещение привода за промежуточное положение приводит к тому, что первая ступень и другие статоры все перемещаются в соответствии с геометрией приводного механизма. Поэтому между промежуточным положением и рабочим положением толкающий рычаг 50' ведет себя так, как будто он является устройством без пружины.

Пружина 70 внутри толкающего рычага 50' имеет существенную предварительную нагрузку, когда толкающий рычаг 50' находится в своем полностью выдвинутом положении, достаточную для перемещения кольца 40 первой ступени в обоих направлениях во время перемещения за промежуточное положение привода.

При останове двигателя привод перемещается постепенно из рабочего положения в начальное положение в соответствии с заданным графиком. Пока привод не уменьшится до промежуточного положения 10 мм, предварительная нагрузка в пружине 70 будет достаточной для перемещения кольца 40 первой ступени без какого-либо сжатия пружины 70. В промежуточном положении кольцо 40 наталкивается на стопор 150 и не может дальше двигаться. По мере того, как привод продолжает перемещаться, пружина 70 сжимается, позволяя концу привода (второй конец 52) толкающего стержня 1 перемещаться, в то время как кольцевой конец (первый конец 51) толкающего стержня 1 остается неподвижным.

Изобретение обеспечивает то, что дальнейшие ступени перемещаются более закрытыми относительно первой ступени при низкой скорости. В особенности, это позволяет дополнительное перемещение дальнейших ступеней механизма поворотных направляющих лопаток при удерживании первой ступени неподвижной.

Начальные углы во время запуска машины для первых четырех ступеней поворотных лопаток могут быть некоторыми конкретными углами, например 35°, 30°, 25° и 20°. Также предполагается иметь конкретные углы лопаток во время работы машины, например 35°, 21°, 16°, 10°. Перемещение поворотных направляющих лопаток должно осуществляться как можно ближе к последнему графику.

График, показанный на фиг. 12, также должен соответствовать скоростям, показанным в графике на фиг. 13, который сравнивает параметры подпружиненного толкающего рычага 50' с параметрами стандартного и фиксированного рычага 50.

Такой тип работы может быть обеспечен подпружиненным толкающим рычагом 50' (см. фиг. 5 и 7), соединенным с механическим стопором 150 для удерживания первой ступени при первоначальном угле, например в 35°, изменяя длину вилки на распределительном валу для получения большего перемещения дополнительных ступеней. См. также фиг. 11.

Относительно механического стопора первой ступени:

подпружиненному толкающему рычагу 50' требуется механический стопор 150 для ограничения перемещения первой ступени, и это может быть сконструировано с использованием простых скоб, прикрепленных как к регулировочному кольцу 40, так и к корпусу 160. См. фиг. 10.

Относительно подпружиненного толкающего рычага 50':

изобретение позволяет передачу силы через пружину 70 без каких-либо изменений в длине рычага, означая, что первая ступень не будет перемещаться при правильной жесткости пружины.

Это достигается пружиной 70, причем пружина 70 в системе должна иметь большую предварительную нагрузку, чем сила, требующаяся для перемещения регулировочного кольца 40 первой ступени.

В качестве примера на фиг. 14 можно видеть силу, требующуюся для перемещения регулировочного кольца 40 первой ступени на конкретной газовой турбине.

Предпочтительно пружина 70 (см. фиг. 9) может быть штампованной пружиной с конкретной жесткостью пружины, например, 159 Н/мм. В качестве дальнейших взятых для примера значений, 2,5 мм сжатия может быть приложено к пружине 70 во время сборки при начальной предварительной нагрузке в 397,5 Н, обеспечивающей то, что сила плунжера передается отставания лопаток первой ступени от остального механизма. Как уже отмечалось, все лопатки являются лопатками, взятыми для примера.

Конструкция подпружиненного толкающего рычага 50' основана на размере пружины и требуемой длины перемещения до промежуточного положения, например, 10 мм. В качестве шпинделей для поворотных направляющих лопаток на каждом конце могут быть использованы втулки из материала «DU», позволяющие свободный ход вала внутри корпуса. См. фиг. 8.

Фиг. 15 показывает систему во время запуска турбины. Фиг. 15А показывает генератор в исходном положении, когда он не работает. Все рычаги - рычаг 50', рычаг 50'', рычаг 50''', для ступеней поворотных направляющих лопаток в идеале могут быть одинаковой длины. По существу это может быть не обязательным.

Первые концы 51 рычагов - рычага 50', рычага 50'', рычага 50''' будут прикреплены к регулирующим кольцам 40, 41, 42 (не показаны), посредством которых поворотные направляющие лопатки 10, 11, … устанавливаются в положение.

Во время запуска угловой рычаг 61 слегка вращается. В результате вторые концы 52 всех рычагов - рычага 50', рычага 50'', рычага 50''', опустятся. Для рычага 50'' и рычага 50''' это имеет прямое влияние на положение первых концов 51 этих двух рычагов, как можно видеть на фиг. 15В. Первый конец 51 первого рычага 50' не изменяет положение во время фазы запуска из-за увеличения длины рычага 50', уравниваемой пружиной 70. Разница в положении может быть расстоянием d1. Рычаг 50' удлиняет свой стержень (часть, отмеченная длиной X, будет увеличена до X+d1) до тех пор, пока не будет достигнуто положение, которое ранее было названо промежуточным положением (как обозначено на фиг. 15В).

После того, как промежуточное положение будет пройдено во время запуска, рычаг 50' не будет больше поглощать вращательное перемещение углового рычага 61, но будет выполнять продольное перемещение своего второго конца 52 непосредственно, как если это был бы стержнеподобный рычаг 50'' или рычаг 50''', или слегка поглощая, приводя к перемещению первого конца 51 рычага 50'. Таким образом, дальнейшее вращение углового рычага 61 будет приводить вторые концы 52 ниже на расстояние d2, чем промежуточное положение. Тоже самое справедливо для всех трех первых концов 51 рычага 50', рычага 50'', рычага 50''' и даже для рычага 50'. Часть первого рычага 50', ранее обозначенная Х и затем X+d1, будет оставаться в своем выдвинутом положении с длиной X+d1.

Как можно видеть, первая ступень лопаток не будет работать синхронно с другими ступенями лопаток.

1. Регулировочное устройство направляющих лопаток осевого компрессора, содержащее:
множество установленных с возможностью вращения рядов поворотных направляющих лопаток (10, 11),
множество рычагов (50; 50', 50'', 50'''), которые расположены на наружных сторонах несущего элемента (30) направляющих лопаток для вращения поворотных направляющих лопаток (10, 11),
множество регулировочных колец (40, 41, 42, 43), каждое из которых расположено коаксиально несущему элементу (30) направляющих лопаток, к которым присоединен первый конец (51) одного из рычагов (50), и
регулировочный привод, посредством которого регулировочные кольца (40, 41, 42, 43) могут быть перемещены в своем периферийном направлении,
отличающееся тем, что по меньшей мере один из рычагов (50') содержит пружину (70) и установлен для выполнения, по меньшей мере частично, диспропорционального продольного перемещения первого конца (51), по меньшей мере одного рычага (50').

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диспропорциональное продольное перемещение первого конца (51) рычага (50') приводит к диспропорциональному вращению соответствующего регулировочного кольца (40, 41, 42, 43).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ко второму концу (52) множества рычагов (50, 50', 50'', 50''') прикреплен единый приводной плунжер (60).

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ко второму концу (52) множества рычагов (50, 50', 50'', 50''') прикреплен единый приводной плунжер (60).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диспропорциональное продольное перемещение первого конца (51) рычага (50') установлено так, что от первоначального положения приводного плунжера (60) до промежуточного положения первый конец (51) рычага (50') остается неподвижным в своем положении.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что диспропорциональное продольное перемещение первого конца (51) рычага (50') установлено так, что от первоначального положения приводного плунжера (60) до промежуточного положения первый конец (51) рычага (50') остается неподвижным в своем положении.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что диспропорциональное продольное перемещение первого конца (51) рычага (50') установлено так, что от первоначального положения приводного плунжера (60) до промежуточного положения первый конец (51) рычага (50') остается неподвижным в своем положении.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что диспропорциональное продольное перемещение первого конца (51) рычага (50') установлено так, что от первоначального положения приводного плунжера (60) до промежуточного положения первый конец (51) рычага (50') остается неподвижным в своем положении.

9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что диспропорциональное перемещение первого конца (51) рычага (50') установлено так, что от промежуточного положения приводного плунжера (60) дальнейшее перемещение приводного плунжера (60) вызывает перемещение первого конца (51) рычага (50') так же, как и других первых концов (51) других рычагов (50'', 50''').

10. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что перемещение первого конца (51) рычага (50') приводит к вращению соответствующего регулировочного кольца (40).

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что перемещение первого конца (51) рычага (50') приводит к вращению соответствующего регулировочного кольца (40).

12. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что вращение соответствующего регулировочного кольца (40) приводит к вращению поворотных направляющих лопаток (10).

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что вращение соответствующего регулировочного кольца (40) приводит к вращению поворотных направляющих лопаток (10).

14. Устройство по п.10, отличающееся тем, что вращение соответствующего регулировочного кольца (40) приводит к вращению поворотных направляющих лопаток (10).

15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что вращение соответствующего регулировочного кольца (40) приводит к вращению поворотных направляющих лопаток (10).

16. Система поворотных направляющих лопаток осевого компрессора, содержащего поворотные направляющие лопатки и регулировочное устройство для направляющих лопаток, отличающаяся тем, что регулировочное устройство выполнено по любому из пп.1-15.

17. Способ регулирования направляющих лопаток осевого компрессора для устройства по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что по меньшей мере один из рычагов содержит пружину и выполняет диспропорциональное продольное перемещение первого конца (51) рычага (50').



 

Похожие патенты:

Турбомашина содержит ступень, включающую лопатки с изменяемым углом установки, размещенные по окружности в корпусе. Каждая лопатка содержит управляющий стержень, радиально выступающий снаружи корпуса и связанный рычагом с общим кольцом управления, соосным упомянутому корпусу и установленным с возможностью вращения снаружи корпуса.

Компрессор газотурбинного двигателя содержит лопатки с изменяемым углом установки, содержащие лопасть, связанную посредством пластины (17) кольцевого контура с опорой, удерживаемую при повороте в отверстии кожуха (14).

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и газотурбинным установкам наземного применения, а именно к компрессорам высокого давления. .

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к газовым турбинам или компрессорам с регулируемыми направляющими лопатками. .

Изобретение относится к общей области управления оборудованием с изменяемой геометрией газотурбинного двигателя. Система управления по меньшей мере двух типов оборудования с изменяемой геометрией газотурбинного двигателя, содержащего, по меньшей мере, один первый корпус и один второй корпус, при этом первый тип оборудования является ступенью статорных лопаток с изменяемым углом установки компрессора первого корпуса, изменяющимся от закрытого положения при замедлении до открытого положения при большой мощности, а второй тип оборудования является, по меньшей мере, разгрузочной задвижкой компрессора второго корпуса, изменяющей свое положение от открытого при замедлении до закрытого при большой мощности, содержит привод, который приводит в движение оба типа оборудования.

Турбомашина содержит ступень, включающую лопатки с изменяемым углом установки, размещенные по окружности в корпусе. Каждая лопатка содержит управляющий стержень, радиально выступающий снаружи корпуса и связанный рычагом с общим кольцом управления, соосным упомянутому корпусу и установленным с возможностью вращения снаружи корпуса.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и газотурбинным установкам наземного применения, а именно к компрессорам высокого давления. .

Лопатка с изменяемым углом установки для секции статора модуля турбомашины включает активную часть лопатки, на сторонах которой расположены радиально внутренняя и внешняя полки. Активная часть лопатки разделяет внутреннюю полку на первую часть, расположенную на стороне выпуклой поверхности лопатки, и вторую часть, расположенную на стороне вогнутой поверхности лопатки. Первая часть внутренней полки имеет внешний контур, накладываемый на окружность, на расстоянии от которой и внутри которой находится часть внешнего контура второй части внутренней полки. Другие изобретения группы относятся к узлу секции статора, включающему указанную выше лопатку, секции статора, включающей такой узел, модулю турбомашины, включающей такую секцию, и турбомашине, включающей этот модуль. При изготовлении лопатки с изменяемым углом установки выполняют радиально внутреннюю полку из профиля круглого сечения, механически обработанную по периферии с образованием второй части этой полки. Группа изобретений позволяет повысить срок службы лопаток, за счет снижения трения между внутренней полкой лопатки и удерживающим ее кольцом. 6 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх