Направляющий аппарат осевого компрессора

Изобретение относится к области конструирования газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно конструированию узла статора осевого компрессора. Направляющий аппарат осевого компрессора содержит корпус, выполненный с продольным разъемом, внутренние полукольца и поворотные лопатки, установленные своими внутренними цапфами в полукольца. Взаимная фиксация полуколец выполнена при помощи шипа с установленным на нем подпружиненным штифтом, имеющим возможность фиксации в утопленном положении, и паза с отверстием под штифт. Изобретение позволяет жестко соединить полукольца направляющего аппарата любой ступени статора компрессора ГТД, имеющего продольный разъем, упростить сборку и разборку НА и повысить технологичность корпуса компрессора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области конструирования газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно конструированию узла статора осевого компрессора.

Известна конструкция направляющего аппарата (НА) осевого компрессора, содержащего корпус компрессора, выполненный с продольным разъемом, поворотные лопатки, нижние цапфы которых установлены во внутреннем кольце НА, также имеющем продольный разъем (С.А. Вьюнов, Ю.И. Гусев, А.В. Карпов и др. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. - М.: Машиностроение, 1989 г., стр. 65 рис. 3.9, стр. 114-115).

Недостатком известной конструкции является возможность перемещения полуколец, из которых состоит внутреннее кольцо НА, друг относительно друга вследствие отсутствия их жесткого соединения и наличия зазоров по цапфам лопаток, необходимых для обеспечения их вращения. Это приводит к повышенному износу контактных поверхностей внутренних цапф лопаток и ответных втулок, а также увеличению зазора в лабиринтном уплотнении между ротором и внутренним кольцом НА.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого изобретения, является повышение надежности двигателя за счет жесткого соединения внутренних полуколец и уменьшение износа контактных поверхностей внутренних цапф поворотных направляющих лопаток и ответных втулок вследствие уменьшения перекосов, возникающих при перемещении полуколец НА друг относительно друга, а также повышение эффективности работы газотурбинного двигателя (ГТД) вследствие постоянства зазора в лабиринтном уплотнении между ротором и внутренним кольцом НА.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном направляющем аппарате осевого компрессора, содержащем корпус, выполненный с продольным разъемом, внутренние полукольца и поворотные лопатки, установленные своими нижними цапфами в полукольца, согласно изобретению взаимная фиксация полуколец выполнена при помощи шипа с установленным на нем подпружиненным штифтом, имеющим возможность фиксации в утопленном положении, и паза с отверстием под штифт.

Целесообразно шип и штифт выполнить из материала, имеющего коэффициент термического линейного расширения больший, чем у материала полуколец.

Доступ к фиксатору осуществляется через окно в корпусе, причем указанное окно одновременно может являться окном осмотра двигателя.

Выполнение взаимной фиксации полуколец при помощи шипа с установленным на нем подпружиненным штифтом и паза с отверстием под штифт обеспечивает неподвижное соединение внутренних полуколец НА и повышает жесткость их закрепления на внутренних цапфах лопаток, что приводит к уменьшению взаимных перемещений и перекосов полуколец и лопаток НА под действием газовых сил и, как следствие, к снижению износа контактных поверхностей. Также повышение жесткости направляющего аппарата в сборе снижает величину перемещений внутреннего кольца НА в радиальном направлении, что обеспечивает постоянство зазора и снижение перетечек воздуха в лабиринтном уплотнении между ротором и кольцом НА и тем самым повышает эффективность работы газотурбинного двигателя.

Выполнение штифта с возможностью фиксации в утопленном положении обеспечивает удобство сборки и разборки НА, так как снимает необходимость удержания штифта в утопленном положении вручную при соединении или разъединении половин корпуса компрессора.

Выполнение шипа и штифта из материала (например, стали), имеющего коэффициент термического линейного расширения (КТР) больший, чем у материала полуколец (например, титана) обеспечивает уменьшение монтажных зазоров между шипом и пазом внутренних полуколец НА, а также между штифтом и отверстием под штифт при разогреве деталей в процессе работы газотурбинного двигателя, что приводит к дополнительному повышению жесткости соединения внутренних полуколец НА, тем самым обеспечивая уменьшение взаимных перемещений и перекосов полуколец и лопаток НА, снижение износа контактных поверхностей и повышение эффективности работы газотурбинного двигателя за счет постоянства зазора в лабиринтном уплотнении между ротором и внутренним кольцом НА.

Осуществление доступа к фиксатору через окно в корпусе обеспечивает возможность применения данной конструкции не только в НА первой ступени, но и на любой другой ступени компрессора, где доступ к подпружиненному штифту со входа компрессора невозможен, так как перекрыт рабочими и направляющими лопатками предыдущих ступеней.

Совмещение окна для доступа к фиксатору с окном осмотра двигателя повышает технологичность корпуса компрессора, так как снимает необходимость изготовления отдельного окна или лючка.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется фигурами 1-2

Фиг. 1 - поперечный разрез статора компрессора с продольным разъемом;

Фиг. 2 - стык внутренних полуколец НА в месте А;

Фиг. 3 - продольный разрез НА в месте установки штифта, штифт в выдвинутом положении;

Фиг. 4 - продольный разрез места установки штифта, штифт в утопленном положении;

Фиг. 5 - штифт.

Направляющий аппарат осевого компрессора содержит поворотные направляющие лопатки 1, установленные в корпусе 2 компрессора, выполненного с продольным разъемом и имеющего окна 3, расположенные по обеим сторонам корпуса, и внутреннее кольцо, состоящее из полуколец 4 и 5, установленных на внутренних цапфах 6 лопаток 1. На каждом из внутренних полуколец 4 и 5, в местах их соединения друг с другом, с одной стороны выполнен шип 7 с установленным на нем стаканом 8 и штифтом 9, а с другой стороны выполнен паз 10 и отверстие 11 под штифт внутри паза. При этом штифт 9 имеет выступы 12 и отверстие 13 под ключ, шип 7 имеет карман 14, а стакан 8 имеет упор 15.

Возможно также выполнение шипа 7 со стаканом 8 и штифтом 9 по обеим сторонам одного из полуколец, а паза 10 с отверстием 11 под штифт - по обеим сторонам другого полукольца (на чертеже не показано).

Также на внутренних полукольцах 4 и 5 установлена крышка 16 лабиринтного уплотнения.

Сборка направляющего аппарата осуществляется следующим образом.

Подпружиненные штифты 9 предварительно утапливаются в полость стаканов 8 и поворачиваются по часовой стрелке до соприкосновения выступа 12 с упором 15. В утопленном положении штифты 9 удерживаются за счет упора выступов 12 в поверхность шипа 7. Затем половины корпуса 2 вместе с установленными на них лопатками 1 и полукольцами 4 и 5 сдвигаются навстречу друг другу, при этом шип 7 на полукольце 5 входит в ответный паз 10 на полукольце 4 (и наоборот) и половины корпуса 2 соединяются. Далее в окно 3 заводится специальный ключ до попадания в отверстие 13 штифта 9, штифт 9 поворачивается против часовой стрелки до упора, после чего пружина выталкивает штифт 9 в отверстие 11, при этом выступы 12 попадают в карман 14 шипа 7. Окно 3 глушится специальной заглушкой (на чертеже не указано).

Предлагаемое изобретение позволяет жестко соединить полукольца направляющего аппарата любой ступени статора компрессора ГТД, имеющего продольный разъем, упростить сборку и разборку НА и повысить технологичность корпуса компрессора.

1. Направляющий аппарат осевого компрессора, содержащий корпус, выполненный с продольным разъемом, внутренние полукольца и поворотные лопатки, установленные своими внутренними цапфами в полукольца, отличающийся тем, что взаимная фиксация полуколец выполнена при помощи шипа с установленным на нем подпружиненным штифтом, имеющим возможность фиксации в утопленном положении, и паза с отверстием под штифт.

2. Направляющий аппарат осевого компрессора по п. 1, отличающийся тем, что доступ к фиксатору осуществляется через окно в корпусе, причем указанное окно одновременно является окном осмотра двигателя.

3. Направляющий аппарат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что шип и штифт выполнены из материала, имеющего коэффициент термического линейного расширения больший, чем у материала полуколец.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области конструирования газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно конструированию узла статора осевого компрессора. Направляющий аппарат осевого компрессора содержит корпус, выполненный с продольным разъемом, внутренние полукольца и поворотные лопатки, установленные своими внутренними цапфами в полукольца.

Изобретение относится к центробежным турбомашинам и может использоваться в центробежных ступенях, имеющих периферийное осесимметричное колено, выпуклый и вогнутый обводы которого выполнены по радиусам.

Группа изобретений относится к нефтяному машиностроению, в частности к насосам для откачки пластовой жидкости из скважин. Установка содержит: двигатель, протектор с осевой опорой вала и по крайней мере одну насосную секцию.

Диффузор центробежного компрессора содержит два фланца, между которыми заключено множество расположенных по окружности лопаток (60), и по меньшей мере один поперечный передний проход (63, 64), выполненный в корытцах (6i) или спинках (6e) лопаток (60).

Изобретение относится к энергетическим турбомашинам и может использоваться в центробежных компрессорах, нагнетателях и насосах. Оно применимо к таким входным устройствам, которые содержат расположенные последовательно по ходу рабочей среды радиально ориентированный переходник с круглого входного сечения на прямоугольное, секцию увеличения ширины сечения в радиальной плоскости, промежуточную камеру и радиально-осевой осесимметричный конфузор, причем переходник в направлении хода рабочей среды расширяется в радиальной плоскости и сужается в меридиональной, секция и камера сужаются в направлении хода рабочей среды в меридиональной плоскости с одинаковым углом, граничное сечение между камерой и конфузором - цилиндрическое, а выпуклый меридиональный обвод конфузора закруглен по радиусу.

Изобретение относится к области ракетного двигателестроения и может быть использовано в турбонасосных агрегатах (ТНА) ЖРД верхних ступеней ракет в качестве разгонных блоков многоразового включения и с продолжительным временем работы.

Центробежный компрессор с по меньшей мере одной ступенью, в котором указанная или каждая ступень компрессора содержит крыльчатку с множеством подвижных лопастей, которая установлена в проточной части соответствующей ступени компрессора, причем проточная часть соответствующей ступени компрессора ограничена профилем ступицы и профилем корпуса или покрывного диска.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в центробежных компрессорах. Изобретение направлено на осуществление истечения воздуха путем установки диска, имеющего оптимизированную форму.

Группа изобретений относится к электрическим скважинным насосным установкам. Установка содержит приводимый двигателем насос, имеющий ряд ступеней.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти. Способ изготовления рабочего колеса и направляющего аппарата ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса включает ввод алюминия под поверхность расплава при температуре 1410-1480°С.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению, а именно к погружным многоступенчатым центробежным насосам с изделиями из полимерных материалов, и может быть использовано в насосах для подъема пластовой жидкости из нефтяных скважин с повышенным содержанием механических примесей, в том числе солей, с переменной вязкостью. Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса содержит рабочее колесо и направляющий аппарат, состоящий из стакана, верхнего диска, металлической втулки, нижнего диска и лопаток. Лопатки направляющего аппарата расположены только на верхнем диске, который соединен с металлическим стаканом. Металлическая втулка соединена с нижним диском. Диски и лопасти рабочего колеса и диски и лопатки направляющего аппарата выполнены из полимерного материала, включающего стеклонаполнитель и термопластичный материал. Изобретение направлено на повышение коэффициента полезного действия, ремонтопригодности, стойкости к абразивному износу и осаждению механических примесей, в том числе солей, в каналах направляющего аппарата и рабочего колеса ступени, а также снижение падения подачи насоса при повышении вязкости пластовой жидкости. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к устройствам радиальных лопаточных диффузоров центробежных компрессоров. Изменение конфигурации передней стенки радиального диффузора обеспечивает перераспределение процесса расширения рабочего тела по длине лопаточного диффузора так, что уменьшается расширение на входном и выходном его участках, а основной процесс расширения осуществляется на среднем участке канала диффузора. В результате уменьшаются потери полного давления и КПД возрастает на 1-2%, что особенно важно для малоразмерных вспомогательных газотурбинных двигателей с невысокими КПД элементов турбокомпрессора. Технический результат заключается в снижении потерь полного давления, увеличении диапазона устойчивой работы центробежного компрессора, а также в повышении КПД диффузора за счет изменения конфигурации одной из его боковых стенок. 2 ил.

Диффузор // 2637421
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к выхлопным диффузорам турбомашин. Диффузор содержит внешний обвод 1, выполненный коническим, на внутренней стороне которого выполнено оребрение, содержащее основные ребра 2 и вспомогательные ребра 3. Основные ребра 2 выполнены клиновидными переменной высоты, линейно возрастающей от нулевого значения в области входной кромки 4, расположенной во входном сечении 5 диффузора, до значения h1 в области выходной кромки 6, расположенной в выходном сечении 7 диффузора. Угловой шаг установки β1 между основными ребрами 2 не превышает 5°. Свободная кромка 8 основных ребер 2 параллельна продольной оси О диффузора. Вспомогательные ребра 3 установлены в середине между основными ребрами 2. Угловой шаг установки β2 между основным ребром 2 и вспомогательным ребром 3 равен половине углового шага установки β1. Вспомогательные ребра 3 выполнены трапециевидными переменной высоты. Входные кромки 9 вспомогательных ребер 3 расположены на расстоянии L1 от входного сечения 5 диффузора, выбранном равным половине осевой длины диффузора L. Выходные кромки 10 вспомогательных ребер 3 расположены в выходном сечении 7 диффузора. Свободная кромка 11 вспомогательных ребер 3 параллельна продольной оси О диффузора. Высота вспомогательных ребер 3 выполнена линейно возрастающей от значения h2 в области их входной кромки 9 до значения h3 в области их выходной кромки 10. При этом значение h2 выбрано равным половине значения h1, а значения h3 и h1 равны и выбраны как , где - число Рейнольдса, где c1 - среднерасходная скорость во входном сечении 5 диффузора, ν - коэффициент кинематической вязкости движущегося рабочего тела. Использование изобретения позволяет повысить надежность элементов турбомашин за счет эффективной стабилизации потока у широкоугольных диффузоров с углами раскрытия проточной части свыше 12° вследствие предотвращения образования отрывных зон, приводящих к резкому увеличению амплитуд пульсаций давления. 4 ил.

Домовая станция (1) водоснабжения имеет электродвигатель (8) и приводимый им в движение центробежный насос (7), который имеет по меньшей мере одно центробежное рабочее колесо (10), создающее основной нагнетаемый поток (29) через кольцевое пространство (12), а также поток (30) охлаждающей жидкости через пространство (28), окружающее двигатель (8). Это кольцевое пространство (12) разделяется двумя направляющими лопатками (22) на отдельные кольцевые пространства (23, 24), которые при эксплуатации имеют различные уровни давления. Каждое отдельное кольцевое пространство (23, 24) соединено с пространством (28), окружающим двигатель (8), через которое движется поток охлаждающей жидкости. Изобретение направлено на обеспечение достаточного охлаждения двигателя без направления основного нагнетаемого потока вдоль двигателя. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области конструирования газотурбинных двигателей, преимущественно конструированию узла статора осевого компрессора. Направляющий аппарат осевого компрессора содержит корпус, выполненный с продольным разъемом, внутренние полукольца и поворотные лопатки, установленные своими внутренними цапфами в полукольца. Взаимная фиксация полуколец выполнена при помощи шипа с установленным на нем подпружиненным штифтом, имеющим возможность фиксации в утопленном положении, и паза с отверстием под штифт. Изобретение позволяет жестко соединить полукольца направляющего аппарата любой ступени статора компрессора ГТД, имеющего продольный разъем, упростить сборку и разборку НА и повысить технологичность корпуса компрессора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх