Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток



Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток
Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток
Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток
Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток
Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток
Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток
Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток
Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток
Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток
Неподвижный блок лопаток для газотурбинного двигателя, имеющий сниженный вес, и газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток

 


Владельцы патента RU 2511857:

СНЕКМА (FR)

Неподвижный блок лопаток газотурбинного двигателя содержит внутренний корпус, угловые сектора, снабженные лопатками, а также штифты радиального удержания угловых секторов. Каждый угловой сектор содержит платформу и крепежную пластину крепления углового сектора на корпусе, выступающую из платформы радиально внутрь. Корпус содержит первую кольцевую канавку, открывающуюся радиально наружу и принимающую крепежные пластины. Штифты радиального удержания установлены в отверстия, выполненные в корпусе и крепежных пластинах и имеющие оси, параллельные продольной оси газотурбинного двигателя. Корпус также содержит вторую кольцевую канавку, открывающуюся радиально наружу и принимающую кольцо осевого удержания штифтов радиального удержания. Кольцо осевого удержания расположено на стороне камеры сгорания относительно первой канавки. Другое изобретение группы относится к газотурбинному двигателю, содержащему указанный выше неподвижный блок лопаток. Группа изобретений позволяет снизить вес блока лопаток газотурбинного двигателя. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Область техники и уровень техники

Настоящее изобретение относится к неподвижному блоку лопаток для газотурбинного двигателя, например блоку направляющего аппарата турбины высокого давления или низкого давления, в частности для турбореактивного двигателя воздушного судна, и газотурбинному двигателю, содержащему, по меньшей мере, один такой неподвижный блок лопаток.

Турбореактивный двигатель воздушного судна обычно содержит компрессор высокого давления, компрессор низкого давления, камеру сгорания, турбину высокого давления и турбину низкого давления.

Компрессор предназначен для повышения давления атмосферного воздуха; камера сгорания смешивает воздух, сжатый компрессором, с топливом и сжигает эту смесь; и турбина, помещенная в выпускаемый поток, приводится в движение этим газовым потоком высокого давления. Турбина, в частности, служит для приведения в движения компрессоров.

Компрессоры содержат лопатки ротора и неподвижные направляющие лопатки, направляющие поток между ступенями сжатия.

На выходе камеры сгорания обеспечен неподвижный блок направляющего аппарата высокого давления, предназначенный для корректировки горячего газового потока, покидающего камеру сгорания, перед тем как он соприкоснется с турбиной высокого давления. Этот блок направляющего аппарата высокого давления содержит кольцо, закрепленное на корпусе, называемом внутренний корпус, и лопатки, проходящие радиально наружу. Внутренний корпус обеспечивает соединение между компрессором и турбиной.

Блок направляющего аппарата выполнен из нескольких секторов, каждый из которых закреплен на внутреннем корпусе.

Каждый сектор обычно содержит платформу, из которой радиально наружу проходят лопатки, и крепежная пластина для прикрепления к корпусу проходит радиально внутрь. Пластина содержит два отверстия, выровненные с двумя отверстиями внутреннего корпуса, обеспеченного на стороне турбины высокого давления, причем в эти выровненные отверстия вставляются штифты, и ниже по потоку от штифтов добавлен фланец, чтобы удерживать их в осевом направлении.

Такой тип турбореактивного двигателя раскрыт, например, в публикации FR 2907499.

Этот тип крепления является приемлемым, хотя вес блока является значительным, причем фиксация штифтов в осевом направлении достигается дополнительным кольцевым фланцем.

Следовательно, одной задачей настоящего изобретения является создание неподвижного блока лопаток для газотурбинного двигателя, вес которого снижен.

Краткое описание изобретения

Указанная выше задача решается посредством создания неподвижного блока лопаток газотурбинного двигателя, содержащего, по меньшей мере, два угловых сектора, снабженных лопатками, и платформу, причем лопатки проходят радиально наружу из платформы, и корпус, на котором закреплены угловые секторы, при этом удержание угловых секторов в осевом направлении достигается посредством использования штифтов, проходящих через пластину, выступающую из платформы радиально внутрь, и кольца, помещенного в канавку корпуса и образующего осевой ограничитель для штифтов, чтобы удерживать их в положении радиального удерживания угловых секторов.

Другими словами, фланец предшествующего уровня техники заменен обычным упругим кольцом, чей вес мал, по сравнению с весом фланца. Более того, его установка и содержание на месте очень просты. Кольцо также легко удалять в случае его установки на угловом секторе.

В частном случае внутреннего корпуса-блока направляющего аппарата в сборе, штифты для крепления блока направляющего аппарата на внутреннем корпусе помещены на стороне камеры сгорания, так же как кольцо штифтов осевого удержания. Доступное пространство, неиспользованное до сих пор, на стороне камеры сгорания, затем используется, чтобы выполнить сборку, что позволяет расположить турбину высокого давления как можно ближе к блоку направляющего аппарата.

Настоящее изобретение затем главным образом описывает неподвижный блок лопаток газотурбинного двигателя с продольной осью, содержащий корпус и, по меньшей мере, два угловых сектора, снабженных лопатками, причем угловые секторы закреплены на корпусе, и каждый угловой сектор содержит платформу, из которой, по меньшей мере, одна лопатка выступает радиально наружу, и крепежную пластину для крепления углового сектора на корпусе, при этом крепежная пластина выступает из платформы радиально внутрь, причем корпус содержит первую кольцевую канавку с продольной осью, принимающую крепежные пластины, при этом неподвижный блок лопаток содержит штифты радиального удержания для удерживания угловых секторов, вставленные в отверстия, выполненные в корпусе и крепежных пластинах, причем отверстия имеют оси, параллельные продольной оси, при этом корпус также содержит вторую кольцевую канавку с продольной осью, принимающую кольцо осевого удержания штифтов радиального удержания.

Каждый штифт может содержать первую радиальную юбку, ограничивающую в осевом направлении переднюю часть и хвостовую часть, причем хвостовая часть проходит через отверстия корпуса и крепежной пластины, при этом первая юбка упирается одной поверхностью в кольцевое ребро, отделяющее первую и вторую канавки, и другой поверхностью - в кольцо, которое упирается радиально наружным краем в участок периферии передней части каждого штифта, ориентированный радиально внутрь.

Предпочтительно, штифты содержат вторую радиальную юбку на одном свободном конце передней части, причем вторая юбка ограничивает, вместе с первой юбкой, пространство шириной, по существу равной ширине второй кольцевой канавке, и принимает участок радиально наружного края кольца.

Каждая из первой и второй юбок штифтов может содержать плоский участок и средство угловой фиксации штифтов. Средство угловой фиксации штифтов, например, образовано корпусом, снабженным плоским участком с формой, соответствующей форме первой юбки, граничащей с отверстием кольцевого отделяющего ребра, так что плоские участки юбок ориентированы радиально наружу.

Кольцо может являться разрезным и преимущественно содержит два конца, перекрывающихся таким образом, что кольцо образует замкнутый контур.

Например, концы кольца тоньше и соединены участком большей толщины, причем концы перекрываются, и каждый из концов снабжен, по меньшей мере, одним отверстием для введения инструмента для сведения и разведения концов.

В одном альтернативном варианте выполнения, поверхность первой канавки, противоположная отделяющему ребру, содержит глухие отверстия, каждое из которых принимает свободный конец хвостовой части штифта.

В другом альтернативном варианте выполнения, поверхность первой канавки, противоположная отделяющему ребру, содержит сквозные отверстия, каждое из которых принимает свободный конец хвостовой части штифта.

В другом альтернативном варианте выполнения, свободные концы хвостовых частей штифтов упираются в поверхность первой канавки, противоположную отделяющему ребру.

Каждая крепежная пластина угловых секторов может содержать два отверстия, расположенных на дуге окружности с центром на продольной оси, причем одно имеет круглое сечение, а второе имеет продолговатое сечение, при этом больший размер по существу выровнен с дугой окружности.

Корпус, например, является внутренним корпусом, и угловые секторы образуют блок направляющего аппарата турбины высокого давления, причем кольцо расположено на стороне камеры сгорания относительной первой канавки.

Настоящее изобретение также относится к газотурбинному двигателю, содержащему, по меньшей мере, один неподвижный блок лопаток согласно настоящему изобретению.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет лучше понято после прочтения подробного описания изобретения, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1А - вид в продольном сечении участка турбореактивного двигателя согласно изобретению в части камеры сгорания и турбины высокого давления;

Фиг.1B - вид спереди углового сектора блока направляющего аппарата турбореактивного двигателя с фиг.1А;

Фиг.2 - увеличенный вид с фиг.1 крепления блока направляющего аппарата высокого давления на внутреннем корпусе;

Фиг.3А-3С - подробные виды с фиг.1 согласно трем альтернативным вариантам выполнения;

Фиг.4 - вид в перспективе кольца, образующего осевой ограничитель для штифтов радиального удержания;

Фиг.5 - увеличенный вид в сечении другого варианта выполнения крепления углового сектора на внутренний корпус;

Фиг.6 - продольный вид в сечении альтернативного варианта с фиг.5; и

Фиг.7 - вид спереди со стороны камеры сгорания соединения между корпусом и угловыми секторами согласно альтернативному варианту с фиг.6.

Подробное описание изобретения

Далее будет более подробно описан блок направляющего аппарата для турбины высокого давления, хотя изобретение не ограничивается блоком направляющего аппарата и может быть применено к любому неподвижному блоку лопаток для газотурбинного двигателя.

Будем считать, в целях описания, что направление слева направо на фиг.1 соответствует направлению протекания газового потока, причем лево обозначено как верхний по потоку конец, право обозначено как нижний по потоку конец.

Для простоты, используются одинаковые ссылочные позиции для обозначения элементов, имеющих одинаковые функции и по существу одинаковую структуру в различных описанных вариантах выполнения.

На фиг.1А показан подробный вид турбореактивного двигателя согласно настоящему изобретению с осью Х вращения. Этот турбореактивный двигатель, в частности, содержит камеру 2 сгорания, снабженную выше по потоку впускным отверстием 4 для подачи воздуха из компрессора (не показано) и выпускным отверстием 6 для продуктов сгорания. Турбореактивный двигатель также содержит блок 8 направляющего аппарата высокого давления, расположенный выше по потоку выпускного отверстия 6, турбину 10 высокого давления ниже по потоку блока 8 направляющего аппарата, причем турбина 10 приводит в движение компрессор.

Камера сгорания 3 образована радиально наружным кожухом 14, закрепленным на наружном корпусе, и радиально внутренним кожухом 16, закрепленным на внутреннем корпусе 18, обозначенном «внутренний корпус».

Блок 8 направляющего аппарата закреплен на внутреннем корпусе 18. Как подробно показано на фиг.2, блок 8 направляющего аппарата содержит лопатки 12, проходящие между радиально наружным кольцом 9 и радиально внутренним кольцом 11. Лопатки 12 расположены ниже по потоку выпускного отверстия 6 на пути потока продуктов сгорания и предназначены для корректировки газового потока, покидающего камеру сгорания 2, перед его взаимодействием с турбиной 10 высокого давления.

Блок 8 направляющего аппарата образован, по меньшей мере, двумя угловыми секторами 8.1, закрепленными по отдельности на внутреннем корпусе 18. Например, блок 8 направляющего аппарата содержит 16 угловых секторов 8.1, каждый из которых снабжен двумя лопатками.

Лопатки 12 проходят радиально наружу из платформы 20, образующей участок внутреннего венца 11 блока 8 направляющего аппарата. Крепежная пластина 22 для крепления платформы 20 к внутреннему корпусу 18 выступает радиально внутрь из платформы 20, на противоположной стороне платформы 20, несущей лопатки 12.

Когда все угловые секторы 8.1 закреплены на внутреннем корпусе, платформы, расположенные торец к торцу, образуют сплошное кольцо.

На фиг.2 показан внутренний корпус 18, содержащий, на его переднем по ходу конце 18.1, первую кольцевую канавку 24 с осью X, открывающуюся радиально наружу, и вторую кольцевую канавку 26 с осью X, открывающуюся радиально наружу. Первая канавка 24 расположена между второй канавкой 26 и турбиной 10 высокого давления. Первая канавка 24 ограничена первым кольцевым ребром 25 и вторым кольцевым ребром 27, а вторая канавка 26 ограничена вторым кольцевым ребром 27 и третьим кольцевым ребром 29, причем второе кольцевое ребро 27 отделяет первую канаку 24 и вторую канавку 26.

Первая канавка 24 принимает крепежную пластину 22 угловых секторов блока 8 направляющего аппарата высокого давления.

Согласно настоящему изобретению, штифты 30 для удерживания в радиальном направлении угловых секторов 8.1 введены в отверстия крепежных пластин 22 и внутреннего корпуса 18, причем штифты 30 закрепляют угловые секторы на внутреннем корпусе 18. Кольцо 28 обеспечено во второй канавке 26, образуя осевой ограничитель для штифтов 30 радиального удержания.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения, штифты 30 радиального удержания помещены во внутренний корпус 18 и в крепежные пластины 22 на стороне камеры 2 сгорания, так же как удерживающее кольцо 28. Расстояние между блоком 8 направляющего аппарата и турбиной 10 может быть уменьшено на сколько это возможно, в то же время, соблюдая зазор, чтобы избежать механического взаимодействия между турбиной 10 и блоком 8 направляющего аппарата.

Как показано на фиг.1B, каждая крепежная пластина 22 содержит два сквозных отверстия 32, 34, расположенных на дуге круглого участка с центром на оси X. Одно из отверстий 32 имеет круглое сечение диаметром, по существу равным диаметру штифтов 30 радиального удержания, чтобы обеспечить их размещение в отверстии 32, и другое отверстие 34 имеет продолговатое сечение, в котором больший диаметр ориентирован вдоль дуги окружности с центром на оси X, причем меньший диаметр по существу равен диаметру штифтов 30 радиального удержания. Применение круглого отверстия и продолговатого отверстия обеспечивает сборку даже в случае колебания размеров.

Второе кольцевое ребро 27 также содержит пары отверстий 36, причем столько пар отверстий 36, сколько угловых секторов блока направляющего аппарата необходимо закрепить на внутреннем корпусе 18.

Радиальное положение и относительное расположение каждой пары отверстий 36 таково, что отверстия 36 выровнены с отверстиями 32, 34 углового сектора 8.1, когда последний находится на месте. В показанном примере, платформа 20 опирается на радиально наружный конец первого кольцевого ребра 25.

Отверстия 32, 34, 36 имеют ось, по существу параллельную продольной оси X.

Предпочтительно, верхний по потоку конец отверстий 36 выполнен с фаской, чтобы облегчить размещение штифтов 30.

Каждый штифт 30 радиального удержания проходит через отверстия 36 второго кольцевого ребра 27 и отверстие 32 или 34 крепежной пластины 22.

Каждый штифт 30 радиального удержания содержит, по меньшей мере, один осевой ограничитель, образованный, в показанном примере, юбкой 37, выступающей радиально и упирающейся в верхнюю по потоку поверхность второго кольцевого ребра 27.

Юбка 37 ограничивает в осевом направлении, в штифте 30 радиального удержания, хвостовую часть 30.1, проходящую через отверстия 36 и 32 или 34, и переднюю часть 30.2, расположенную на стороне камеры 2 сгорания.

Фиг.3А-3C иллюстрируют различные формы первого ребра 25.

На фиг.3А первое ребро 25 содержит плоскую верхнюю по потоку поверхность, причем свободный конец хвостовой части 30.1 штифта 30 упирается в эту плоскость. Этот вариант выполнения очень прост и не повреждает уплотнение между двумя зонами с обеих сторон внутреннего корпуса 18, которые находятся под различными давлениями.

На фиг.3B первое ребро 25 содержит множество пар сквозных отверстий 38, принимающих свободный конец хвостовой части 30.1 каждого штифта 30, причем количество пар отверстий 38 равно количеству угловых секторов блока направляющего аппарата, которое необходимо прикрепить. Этот вариант выполнения легок в изготовлении и обеспечивает хорошую жесткость соединения между угловым сектором и внутренним корпусом.

Фиг.3С изображает другой альтернативный вариант выполнения, в котором первое ребро 25 содержит множество пар глухих отверстий 40, принимающих свободный конец хвостовых частей 30.1 штифтов 30 радиального удержания, причем количество пар отверстий 40 равно количеству угловых секторов блока направляющего аппарата, которое необходимо прикрепить. Следовательно, свободный конец каждой хвостовой части 30.1 упирается в нижнюю часть отверстия 40.

Этот альтернативный вариант выполнения позволяет как не повреждать уплотнения, так и обеспечить хорошую жесткость соединения между угловым сектором и внутренним корпусом.

В изображенном примере, верхняя по потоку поверхность второго ребра 27 содержит углубление 42 для принятия юбки 37, так чтобы юбка не выступала из задней по ходу поверхности второго ребра 27, предотвращая изменение размещения кольца 28 осевого удержания.

Кольцо 28 осевого удержания помещено во вторую канавку, упираясь в верхнюю по потоку поверхность юбок 37, и образует осевой ограничитель для штифтов 30 радиального удержания.

Кольцо 28 осевого удержания имеет толщину, равную по существу ширине второй кольцевой канавки 27.

Кольцо 28 осевого удержания является пружинного типа, причем оно разрезано, и оба его конца 28.1, 28.2 могут быть разведены или сведены вместе, чтобы обеспечить установку кольца 28 во вторую канавку 26 и установку штифтов 30 радиального удержания, соответственно. Фиг.4 изображает кольцо осевого удержания в его разрезной зоне, причем концы 28.1, 28.2 имеют ступенчатую форму и, по меньшей мере, частично перекрываются в сборочном положении, чтобы образовать сплошной круглый ограничитель. Более того, перекрытие достаточно для предотвращения открытия кольца 28, удерживающего в осевом направлении, во время работы, что, если открытие имело место напротив штифта 30 радиального удержания, будет мешать выполнению кольцом 28 его назначения.

Более того, такое перекрытие концов 28.1, 28.2 обеспечивает содержание кольца 28 осевого удержания в его корпусе, без риска его выпадения из второй кольцевой канавки 26 вследствие потери упругости.

Каждый конец 28.1, 28.2 снабжен отверстием для введения размещающего инструмента кольца.

Монтаж блока 8 направляющего аппарата высокого давления на внутреннем корпусе 18 не нуждается в подробном описании.

Концы 28.1, 28.2 кольца 28 осевого удержания разнесены, чтобы обеспечить его размещение во второй канавке 26.

Угловые секторы 8.1 затем помещаются на внутренний корпус 18, а именно, их пластина 22 вставляется в первую канавку 24, рабочий зазор обеспечивается между верхней и нижней по потоку поверхностями каждой пластины 22 и верхней по потоку поверхностью первого ребра 25, и нижней по потоку поверхностью второго ребра 27 соответственно, чтобы компенсировать колебания размера вследствие расширения внутреннего корпуса и блока направляющего аппарата, в то же время, уменьшая перемещения угловых секторов.

Крепежные пластины 22 вставлены в первую канавку 24, чтобы выровнять отверстия 32, 34 крепежных пластин 22 с отверстиями 36 второго ребра 27.

Штифты 30 радиального удержания затем вводятся по направлению, параллельному продольной оси X, для некоторых в выровненные отверстия 32, 36 и для других в выровненные отверстия 34, 36, до тех пор, пока их юбка 37 не упрется в верхнюю по потоку поверхность второго ребра 27. С этой целью, кольцо 28 осевого удержания затянуто и протолкнуто в нижнюю часть второй канавки. Когда все штифты 30 радиального удержания на месте, кольцо 28 осевого удержания освобождается. Вследствие своей упругости, кольцо 28 упирается своим радиально наружным краем в передние части 30.2 штифтов и образует радиальный ограничитель для юбок 37. Опора кольца 28 на передние части 30.2 в радиальном направлении обеспечивает поперечную фиксацию кольца 28, удерживающего в осевом направлении.

Риск покидания штифтом 30 радиального удержания своих отверстий 32, 36 или 34, 36 очень мал, поскольку для этого, с одной стороны, необходима потеря кольцом своей упругости и его падение на дно канавки, и, с другой стороны, осевое перемещение штифта 30.

Фиг.5 изображает второй вариант выполнения монтажа блока направляющего аппарата на внутреннем корпусе согласно настоящему изобретению.

В этом втором примере, штифты 30 радиального удержания содержат вторую юбку 44, расположенную на свободном конце передних частей 30.2 штифтов 30 радиального удержания. Вторая юбка 44 ограничивает, вместе с первой юбкой 37, канавку, принимающую кольцо 28, удерживающее в осевом направлении.

Таким образом, кольцо 28 осевого удержания принято своим радиально внутренним краем во вторую канавку 26 и своим радиально наружным краем - между юбками 37, 44. Юбки 37, 44 имеют одинаковый диаметр в показанном примере. Однако, могут быть обеспечены юбки различных диаметров.

Таким образом, даже в случае очень сильных вибраций, кольцо 28 осевого удержания не сможет выпасть.

Монтаж этого второго варианта выполнения очень похож на монтаж первого варианта выполнения. Однако, в этом случае угловое положение кольца 28 осевого удержания является таким, что два отверстия концов 28.1 кольца 28 осевого удержания расположены между двумя штифтами 30 радиального удержания, чтобы сделать их доступными для затягивающего инструмента.

Фиг.6 изображает альтернативу второго варианта выполнения, в которой блок направляющего аппарата содержит уплотнительные профили 46, опирающиеся на корпус камеры 2 сгорания. Когда угловые секторы 8.1 блока направляющего аппарата на месте, уплотнительные профили 46 расположены выше по потоку в осевом направлении отверстий 36 второго ребра 27 и препятствуют размещению штифтов 30. В действительности, их радиально внутренние концы задевают периферию штифтов 30 радиального удержания, располагаемую радиально наружу, во время введения штифтов.

С этой целью, предусмотрено выполнение плоских секций 37' и 44' на первой юбке 37 и второй юбке 44 штифтов 30 радиального удержания, причем эти плоские секции 37', 44' ориентированы радиально наружу и обеспечивают введение штифтов без соприкосновения с профилями 46.

Также предусмотрена фиксация штифтов от вращения, чтобы предотвратить ориентацию плоских секторов 37', 44' радиально внутрь, причем юбки 37 и 44 тогда больше не образуют канавку для принятия радиально наружного края кольца 28.

Угловая фиксация штифтов 30 достигается образованием плоской секции 48 в корпусе, граничащей с верхней по потоку поверхностью отверстий 36 радиально наружу, причем эта плоская секция 48 имеет форму, соответствующую форме плоской секции 37' юбки 37. Тогда, взаимодействие двух плоских секций 37', 48 предотвращает вращение штифтов 30.

Фиг.7 изображает вид верхней по потоку поверхности блока 8 направляющего аппарата высокого давления и внутренний корпус 18 со штифтами 30, удерживающими в радиальном направлении, снабженными секциями 44'.

В этом варианте выполнения, третье ребро 29 содержит углубления 50, расположенные под углом между двумя отверстиями 36, причем эти углубления обеспечивают снижение массы внутреннего корпуса и, следовательно, газотурбинного двигателя.

Настоящее изобретение применимо ко всем неподвижным блокам лопаток для газотурбинных двигателей и, в частности, для блоков направляющего аппарата турбины в сборе.

1. Неподвижный блок лопаток газотурбинного двигателя с продольной осью (X), содержащий внутренний корпус (18) и, по меньшей мере, два угловых сектора (8.1), снабженных лопатками (12), образующими блок направляющего аппарата турбины высокого давления, причем угловые секторы (8.1) закреплены на корпусе (18), и каждый угловой сектор (8.1) содержит платформу (20), из которой, по меньшей мере, одна лопатка (12) выступает радиально наружу, и крепежную пластину (22) для крепления углового сектора (8.1) на корпусе (18), причем крепежная пластина (22) выступает из платформы радиально внутрь, при этом корпус (18) содержит первую кольцевую канавку (24) с продольной осью (X), открывающуюся радиально наружу и принимающую крепежные пластины (22), причем неподвижный блок лопаток содержит штифты (30) радиального удержания для угловых секторов (8.1), вставленные в отверстия (36, 32, 34), выполненные в корпусе (18) и крепежных пластинах (22), при этом отверстия (36, 32, 34) имеют оси, по существу параллельные продольной оси (X), причем корпус (18) также содержит вторую кольцевую канавку (26) с продольной осью (X), открывающуюся радиально наружу и принимающую кольцо (28) осевого удержания штифтов (30) радиального удержания, причем кольцо (28) осевого удержания расположено на стороне камеры сгорания относительно первой канавки (24).

2. Неподвижный блок лопаток по п.1, в котором каждый штифт содержит первую радиальную юбку (37), ограничивающую в осевом направлении, на штифте (30), переднюю часть (30.2) и хвостовую часть (30.1), причем хвостовая часть (30.1) проходит через отверстия корпуса (18) и крепежной пластины (22), причем первая юбка (37) упирается одной поверхностью в кольцевое ребро (27), отделяющее первую канавку (24) и вторую канавку (26), и другой поверхностью - в кольцо (28) осевого удержания, которое упирается радиально наружным краем в участок периферии передней части (30.2) каждого штифта (30) радиального удержания, ориентированный радиально внутрь.

3. Неподвижный блок лопаток по п.2, в котором штифты (30) радиального удержания содержат вторую радиальную юбку (44) на одном свободном конце передней части (30.2), причем вторая юбка (44) ограничивает, вместе с первой юбкой (37), пространство шириной, по существу равной ширине второй кольцевой канавки (26), и принимает участок радиально наружного края кольца (28).

4. Неподвижный блок лопаток по п.3, в котором каждая из первой юбки (37) и второй юбки (44) штифтов (30) радиального удержания содержит плоский участок (37', 44') и средство (48) угловой фиксации штифтов (30) радиального удержания.

5. Неподвижный блок лопаток по п.4, в котором средство угловой фиксации образовано корпусом, снабженным плоской секцией (48) с формой, соответствующей форме первой юбки (37), граничащей с отверстием (36) кольцевого отделяющего ребра (27), так что плоские секции (37') юбок (37) ориентированы радиально наружу.

6. Неподвижный блок лопаток по любому из пп.1-5, в котором кольцо (28) осевого удержания является разрезным и содержит два конца (28.1, 28.2), перекрывающихся таким образом, что кольцо (28) образует замкнутый контур.

7. Неподвижный блок лопаток по п.6, в котором концы (28.1, 28.2) кольца (28) осевого удержания соединены участком, толщина которого превышает толщину осевых концов кольца осевого удержания, причем концы (28.1, 28.2) перекрываются, и каждый из концов (28.1, 28.2) кольца (28) осевого удержания снабжен, по меньшей мере, одним отверстием для введения инструмента для сведения и разведения концов.

8. Неподвижный блок лопаток по любому из пп.1-5, в котором поверхность первой канавки (24), противоположная отделяющему ребру (27), содержит глухие отверстия (40), каждое из которых принимает свободный конец хвостовой части (30.1) штифта (30) радиального удержания.

9. Неподвижный блок лопаток по любому из пп.1, 3, 4 и 5, в котором каждый штифт содержит первую радиальную юбку (37), ограничивающую в осевом направлении, на штифте (30), переднюю часть (30.2) и хвостовую часть (30.1), причем хвостовая часть (30.1) проходит через отверстия корпуса (18) и крепежной пластины (22), при этом первая юбка (37) упирается одной поверхностью в кольцевое ребро (27), отделяющее первую канавку (24) и вторую канавку (26), и другой поверхностью - в кольцо (28) осевого удержания, которое упирается радиально наружным краем в участок периферии передней части (30.2) каждого штифта (30) радиального удержания, ориентированный радиально внутрь, причем поверхность первой канавки (24), противоположная отделяющему ребру (27), содержит сквозные отверстия (38), каждое из которых принимает свободный конец хвостовой части (30.1) штифта (30) радиального удержания.

10. Неподвижный блок лопаток по любому из пп.1, 3, 4 и 5, в котором каждый штифт содержит первую радиальную юбку (37), ограничивающую в осевом направлении, на штифте (30), переднюю часть (30.2) и хвостовую часть (30.1), причем хвостовая часть (30.1) проходит через отверстия корпуса (18) и крепежной пластины (22), при этом первая юбка (37) упирается одной поверхностью в кольцевое ребро (27), отделяющее первую канавку (24) и вторую канавку (26), и другой поверхностью - в кольцо (28) осевого удержания, которое упирается радиально наружным краем в участок периферии передней части (30.2) каждого штифта (30) радиального удержания, ориентированный радиально внутрь, причем свободные концы хвостовых частей (30.1) штифтов (30) радиального удержания упираются в поверхность первой канавки (24), противоположную отделяющему ребру (27).

11. Неподвижный блок лопаток по любому из пп.1-5, в котором каждая крепежная пластина (22) угловых секторов (8.1) содержит два отверстия (32, 34), расположенных на дуге окружности с центром на продольной оси (X), причем одно отверстие (32) имеет круглое сечение, а другое отверстие (34) имеет продолговатое сечение, при этом больший размер по существу выровнен с дугой окружности.

12. Газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один неподвижный блок лопаток по любому из пп.1-5.



 

Похожие патенты:

Кольцевой узел лопаток газотурбинного двигателя содержит лопаточный сегмент с дуговой направляющей и лопатками, проходящими от направляющей, а также полый цилиндрический корпус, имеющий кольцевую канавку для размещения направляющей.

Обойма направляющих лопаток газовой турбины содержит осевые сегменты, по меньшей мере, один из которых выполнен в виде решетчатой структуры из труб. Решетчатая структура соответствующего осевого сегмента с внутренней и/или наружной стороны снабжена облицовкой из листового металла, имеющей отверстия для охлаждающего воздуха.

Сектор лопаток направляющего соплового аппарата турбины содержит переднее и заднее средства зацепления, а также износостойкое устройство. Переднее средство зацепления опирается на опору, установленную на корпусе турбины.

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.

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в высокотемпературных газовых турбинах. .

Изобретение относится к энергетическим турбинам. .

Кольцевой неподвижный элемент для использования с паровой турбиной (100). Неподвижный элемент содержит радиально наружное первое кольцо (228), радиально внутреннее второе кольцо (226) и, по меньшей мере, одну аэродинамическую поверхность (212). Первое кольцо (228) содержит первую полость (262), образованную в нем, и множество каналов (264) первого кольца, соединенных с первой полостью (262) и продолжающихся радиально от первой полости (262). Второе кольцо (226) содержит вторую полость (242) и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие (244), образованные в нем. Вторая полость (242) связана по потоку с выпускным отверстием (244). Второе кольцо (226) расположено радиально внутри первого кольца (228). По меньшей мере, одна аэродинамическая поверхность (212) продолжается между первым кольцом (228) и вторым кольцом (226). Аэродинамическая поверхность содержит проходное отверстие (280), продолжающееся сквозь нее. Проходное отверстие (280) аэродинамической поверхности соединено с, по меньшей мере, одним каналом (264) первого кольца и второй полостью (242). Диаметр (D0) канала (264) первого кольца больше диаметра (DA) проходного отверстия (280). Облегчается охлаждение вращающегося элемента в паровой турбине без изменения внешних геометрий элемента, материалов элемента, и/или температуры, и/или давления пара для обеспечения надежной долгосрочной эксплуатации ротора паровой турбины с лопатками. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Узел неподвижных лопаток газотурбинного двигателя содержит кожух, оснащенные лопатками угловые секторы, неподвижно закрепленные в кожухе, кольцо из изнашиваемого материала, опирающееся на опору, неподвижно закрепленную в кожухе при помощи множества резьбовых соединений, а также шпильки для радиальной фиксации угловых секторов. Каждый из угловых секторов содержит полку и крепежное ребро, выступающее от полки радиально внутрь для крепления углового сектора в кожухе. Резьбовые соединения проходят через опору кольца из изнашиваемого материала. Шпильки для радиальной фиксации угловых секторов вставлены в отверстия, образованные в крепежных ребрах и крепежном зажиме, расположенном напротив кольца из изнашиваемого материала относительно кожуха. Крепежный зажим образует совместно с кожухом канавку, в которой расположены крепежные ребра, и неподвижно закреплен в кожухе с помощью тех же резьбовых соединений, которыми опора кольца из изнашиваемого материала закреплена в кожухе. Другое изобретение группы относится к газотурбинному двигателю, содержащему указанный выше узел неподвижных лопаток. Группа изобретений позволяет снизить массу и длину газотурбинного двигателя. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

Турбомашина содержит корпус, колесо турбины, установленное с возможностью вращения внутри корпуса, кольцо, образованное из сегментов и установленное концентрично вокруг колеса турбины, а также установочный элемент. Установочный элемент включает крепежный участок, прикрепленный к корпусу, упругий участок, образующий пружину, и опорный участок, соединенный с упругим участком и упирающийся в осевом направлении в сегмент кольца. Установочный элемент прикреплен к корпусу, оказывая осевое усилие на, по меньшей мере, один из сегментов кольца таким образом, чтобы прижать его в осевом направлении к участку корпуса. В одном из вариантов выполнения турбомашины установочный элемент включает в себя консоль, содержащую крепежный участок. В другом варианте выполнения установочный элемент включает в себя упругую консоль, оказывающую осевое усилие на первый сегмент кольца, и упругую консоль, оказывающую осевое усилие на второй сегмент кольца, прижимая его тем самым к участку корпуса. Изобретения позволяют повысить герметичность корпуса турбомашины. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Газотурбинный двигатель включает лопатку статора для направления горячих газов сжигания на роторные лопатки. Лопатка статора включает платформу, расположенную на радиально внутренней стороне лопатки относительно оси вращения двигателя. Платформа имеет часть задней кромки по потоку ниже относительно потока горячих газов сгорания после лопатки статора. Двигатель включает также опорную и охлаждающую систему для направления охлаждающей текучей среды на верхний по потоку конец стороны части задней кромки платформы. Сторона обращена радиально внутрь относительно оси вращения двигателя. Опорная и охлаждающая система также направляет охлаждающую текучую среду для прохождения по стороне в основном в осевом направлении к нижнему по потоку концу стороны. Охлаждающая текучая среда охлаждает часть задней кромки при прохождении по стороне. В сторону включены турболизаторы для увеличения переноса тепла с части задней кромки при прохождении потока охлаждающей текучей среды по стороне. Турболизаторы проходят поперек осевого направления оси вращения двигателя. Обращенная радиально внутрь сторона включает несколько проходящих в осевом направлении стенных перегородок, которые разделяют сторону на несколько раздельных, проходящих в осевом направлении охлаждающих каналов. Турболизаторы, включенные в сторону, расположены в охлаждающих каналах. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Турбина высокого давления газотурбинного двигателя содержит узел направляющих лопаток, включающий ряд неподвижных, выравнивающих поток лопаток, а также лопатки ротора. Внешний край направляющих лопаток в осевом направлении опирается на контур внешнего кожуха турбины. Внутренний край направляющих лопаток находится в аксиально скользящем соединении с контуром внутреннего кожуха, обеспечивающем свободное перемещение этого края вдоль оси двигателя, с ограничением аксиального смещения за счет аксиальной опоры внешним краем лопатки. Каждый внутренний край направляющей лопатки содержит выступы, проходящие в направлении контура внутреннего кожуха и имеющие форму скобы. Одна группа выступов ориентирована в направлении по ходу вперед турбины. Скобы соединены между собой в паре фланцев. Часть выступов направляющих лопаток, расположенных по ходу спереди, и фланцы, расположенные по ходу спереди, выполнены с возможностью образования прохода для подачи по ходу спереди воздуха в узел направляющих лопаток. Другие изобретения группы относятся к сектору узла указанных выше направляющих лопаток, кольцеобразному фланцу, соединяемому с одной из групп указанных выше скоб, а также авиационному двигателю, содержащему указанную выше турбину высокого давления. Группа изобретений позволяет обеспечить компенсацию разницы осевого расширения между внешним и внутренним кожухами. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Кольцо статора модуля турбинного двигателя летательного аппарата имеет множество сквозных отверстий, предназначенных для расположения лопатки статора. Каждое отверстие определяет среднюю линию, проходящую между первым краем, предназначенным для расположения задней кромки лопатки, и вторым краем, предназначенным для расположения передней кромки лопатки. С отверстием для расположения лопатки статора соотнесена прорезь снятия механической нагрузки, выполненная сквозной на кольце и расположенная против и на удалении от упомянутого первого края такого отверстия в направлении средней линии. Другие изобретения группы относятся к части статора, содержащей указанное выше кольцо и множество лопаток статора, к модулю турбинного двигателя летательного аппарата, содержащему указанную выше часть статора, и к турбинному двигателю, содержащему такой модуль. Группа изобретений позволяет снизить вероятность образования трещин на кольце статора в области задней кромки лопатки. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Направляющий аппарат турбины газотурбинного двигателя разделен на сектора, включающие внутреннюю и наружную платформы, связанные между собой радиальными лопатками. Каждый сектор внутренней платформы связан с сектором радиальной перегородки. Внутренняя периферийная часть каждого сектора перегородки снабжена зубцами и содержит сплошные части, чередующиеся с содержащими углубления частями. Элементы из изнашиваемого материала закрепляются на непрерывном кольцевом кронштейне, содержащем средства закрепления на секторах перегородки. Кронштейн выполнен с возможностью вращения и поворота в окружном направлении между положением монтажа и демонтажа и положением блокировки, в котором средства закрепления взаимодействуют со сплошными частями секторов перегородки для обеспечения удержания кронштейна на перегородке. Средства закрепления формируют участки кольцевой канавки, открывающейся в радиальном направлении наружу, в которых размещаются сплошные части секторов перегородки в положении блокировки. Другие изобретения группы относятся к сектору и непрерывному кольцевому кронштейну указанного выше направляющего аппарата, а также к турбине низкого давления и газотурбинному двигателю, включающим такой направляющий аппарат. Группа изобретений позволяет упростить изготовления секторов направляющего аппарата. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Сопловой элемент турбины из композиционного материала, содержащего волокнистое армирование, уплотненное керамической матрицей, включает участки внутреннего и внешнего оснований и, по меньшей мере, одну лопатку, присоединенную к ним обоим. Участки оснований простираются на каждой стороне их зон соединения с лопаткой, а волокнистое армирование содержит волокнистую структуру, сплетенную посредством трехмерного или многослойного плетения и обладающую непрерывностью во всем объеме соплового элемента и по всей периферии одной или каждой лопатки. При изготовлении соплового элемента турбины создают плетением цельную волокнистую заготовку, содержащую в продольном направлении, по меньшей мере, один шаблон, включающий в себя первый сегмент, образующий заготовку для преформы лопатки, второй сегмент, продолжающий первый сегмент на одном его продольном конце и образующий два крыла, обращенные друг к другу, и третий сегмент, продолжающий первый сегмент на другом его конце и образующий два крыла, обращенные друг к другу. Разворачивают заготовку таким образом, чтобы крылья второго и третьего сегментов простирались перпендикулярно первому сегменту. Придают форму развернутой заготовке для получения волокнистой преформы соплового элемента, при этом образующую преформу лопатки часть получают посредством придания формы первому сегменту, а части, образующие преформы участков оснований, получают из крыльев. Затем уплотняют преформы матрицей с образованием цельного соплового элемента турбины с волокнистым армированием, содержащим волокнистую преформу, которая обладает непрерывностью во всем объеме соплового элемента и по всей периферии одной или каждой лопатки. Другие изобретения группы относятся к соплу турбины, выполненному как указано выше, а также к газовой турбине, включающей такое сопло. Группа изобретений позволяет повысить механические характеристики соплового элемента турбины. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 30 ил.

Газовая турбина осевого типа содержит ротор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых рабочих лопаток и теплозащитных экранов ротора и статор с чередующимися рядами воздухоохлаждаемых направляющих лопаток и теплозащитных экранов статора, установленных в держателе направляющих лопаток. Статор коаксиально охватывает снаружи ротор с образованием между ними тракта течения горячего газа так, что ряды рабочих лопаток и теплозащитные экраны статора и ряды направляющих лопаток и теплозащитные экраны ротора расположены напротив друг друга соответственно. Ряд направляющих лопаток и следующий ряд рабочих лопаток в направлении вниз по ходу течения потока образуют ступень турбины. Рабочие лопатки ступени турбины снабжены каждая на их концах венцом. Направляющие лопатки ступени турбины обеспечены каждая внешней платформой направляющей лопатки. Внешние платформы направляющих лопаток в ступени турбины и соседние теплозащитные экраны статора приспособлены друг к другу за счет выполнения каждой из внешних платформ направляющих лопаток с расположенным ниже по потоку выступом на ее задней стенке. Выступ проходит вниз по потоку к передней кромке венцов рабочей лопатки и в соответствующую выемку, выполненную в прилегающем теплозащитном экране статора. Теплозащитные экраны статора в ступени турбины охлаждаются посредством ввода охлаждающего воздуха в полость, находящуюся с задней стороны каждого теплозащитного экрана статора. Охлаждающий воздух выходит в тракт течения горячего газа через отверстия, имеющиеся в проходящей ниже и выше по потоку боковой поверхности теплозащитного экрана статора. Полость для введения охлаждающего воздуха через отверстие расположена с задней стороны внешней платформы каждой направляющей лопатки в ступени турбины. Струи охлаждающего воздуха направляются на венцы рабочих лопаток из полости с помощью отверстий, проходящих ниже по потоку через указанный выступ. Предусмотрены пазы, проходящие в направлении вниз по потоку через выступы для направления потока охлаждающего воздуха точно в промежуток между соседними, размещенными в окружном направлении теплозащитными экранами статора. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения, снижение массового расхода охлаждающего воздуха. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Газотурбинный двигатель включает устройство блокировки вращения сегмента направляющего соплового аппарата, установленного внутри кольцевого картера газотурбинного двигателя, и теплозащитный лист, установленный между внутренней стенкой картера и наружной стенкой сегмента направляющего аппарата. Устройство блокировки вращения содержит препятствующий вращению блокировочный штифт, установленный одновременно в выемке, выполненной в сегменте направляющего аппарата, и в гнезде, выполненном в картере. Теплозащитный лист содержит язычок, опирающийся на блокировочный штифт. Устройство блокировки содержит участок поверхности, расположенный радиально между язычком и упомянутой внутренней стенкой картера, образуя упор при возможном радиальном смещении теплозащитного листа во время работы газотурбинного двигателя. Другие изобретения группы относятся к вариантам блокировочного штифта, используемого в указанном выше газотурбинном двигателе. В одном варианте блокировочный штифт содержит прямой стержень и головку с первой стороной, параллельной оси стержня, и участком поверхности, перпендикулярным первой стороне, расположенным противоположно стержню. В другом варианте штифт дополнительно содержит лапку, перпендикулярную к оси прямого стержня, при этом участок поверхности, перпендикулярный первой стороне, образован лапкой. Группа изобретений позволяет снизить износ картера за счет исключения его контакта с теплозащитным листом. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх