Впускная камера из композитного материала и установка с газотурбинным двигателем, содержащая указанную камеру

Воздухозаборная камера для газотурбинного двигателя содержит полый корпус и по меньшей мере одну отсоединяемую часть. Полый корпус имеет воздухозаборное отверстие и воздуховыпускное отверстие, расположенное и выполненное с обеспечением возможности присоединения к указанному газотурбинному двигателю. Отсоединяемая часть выполнена с возможностью отсоединения от полого корпуса, когда полый корпус присоединен к указанному газотурбинному двигателю. Воздухозаборная камера по меньшей мере частично выполнена из пластмассы, армированной волокном, в которую заделаны металлические вкладыши. Причем указанное воздуховыпускное отверстие воздухозаборной камеры имеет соединительный фланец, выполненный по меньшей мере из двух частей, причем по меньшей мере одна из указанных частей фланца выполнена с возможностью отсоединения от полого корпуса и образует указанную по меньшей мере одну отсоединяемую часть воздухозаборной камеры. Достигается обеспечение надежного соединения камеры с другими конструкциями, такими как газотурбинный двигатель, при этом с возможностью разъемного, но при этом надежного соединения так, что имеется возможность быстрого, безопасного и легкого отсоединения двигателя для выполнения работ по его техническому обслуживанию. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к газотурбинным двигателям. Более конкретно, данное изобретение относится к усовершенствованиям, относящимся к изготовлению впускной камеры для газотурбинных установок.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Газотурбинные двигатели используются в качестве источника энергии в различных областях применения. Газотурбинные двигатели используются, например, в качестве первичных двигателей в компрессорных установках для приведения в действие больших турбокомпрессоров для трубопроводов для обработки охлаждающих текучих сред в установках для сжижения природного газа (LNG - liquified natural gas) и подобных им. Газотурбинные двигатели также используются в качестве первичных двигателей для приведения в действие электрогенераторов.

Газотурбинные двигатели, как правило, установлены на опорной плите, окруженной ограждением, защищающим газотурбинный двигатель и его техническое оснащение от окружающей среды. На входе газотурбинной установки расположено фильтрующее средство, предназначенное для фильтрации воздуха, засасываемого компрессором газотурбинного двигателя. Отфильтрованный воздух подается к впускному отверстию воздушного компрессора через впускную камеру. Затем сжатый воздух подается к камере сгорания, смешивается с жидким или газообразным топливом, и полученная смесь воспламеняется для получения сжатых газообразных продуктов сгорания, которые расширяются в одной или более турбинах для выработки энергии. Часть энергии используется для приведения в действие компрессора, а избыточная энергия подается на нагрузочную муфту для приведения в действие нагрузки, присоединенной к газотурбинному двигателю.

Фиг. 1 изображает газотурбинный двигатель с газовой турбиной на базе авиационного двигателя и известной воздухозаборной камерой, расположенной на холодном конце данного газотурбинного двигателя.

Газотурбинный двигатель 100 содержит газогенератор 103, который в свою очередь содержит воздушный компрессор 105, камеру 107 сгорания и турбину 109 высокого давления. Ниже по потоку от турбины 109 высокого давления расположена тяговая турбина или турбина 111 низкого давления. Выхлопные газообразные продукты сгорания выходят через выпускной газосборник 113 и выхлопной патрубок (не показан). Нагрузочная муфта 115 проходит через вытяжной канал и приводит в действие нагрузку (не показана). На холодном конце газотурбинного двигателя 100 воздухозаборная камера 117 соединена с кольцевым впускным отверстием 121 воздушного компрессора 105. Воздухозаборная камера 117 обычно имеет коробчатую конструкцию, выполненную из стали. Верхняя часть воздухозаборной камеры 117, обозначенная на Фиг. 1 номером 117Т позиции, соединена с воздуховодом (не показан), подводящим очищенный воздух, который в свою очередь соединен с шумоглушителем и системой фильтрации, предназначенной для очищения окружающего воздуха, всасываемого воздушным компрессором 105. В некоторых известных вариантах выполнения воздухозаборная камера 117 удерживает газогенератор 103 с помощью кронштейна 123.

В некоторых известных вариантах выполнения воздухозаборная камера 117 обеспечивает осевой впускной поток, т.е. внутренняя часть воздухозаборной камеры 117 имеет форму, обеспечивающую создание воздушного потока, имеющего осевое направление и поступающего в кольцевое впускное отверстие 121 компрессора. Устройство для обеспечения осевого потока обычно применяют при использовании газовых турбин на базе авиационного двигателя, имеющих компрессорную носовую часть 105N. Таким образом, внутренняя часть воздухозаборной камеры 117, расположенная перед носовой частью 105N воздушного компрессора, является полой, обеспечивая прохождение свободного воздушного потока от воздухозаборного отверстия 117Т через впускное отверстие 121 компрессора.

Известные конструкции воздухозаборных камер являются достаточно тяжелыми и громоздкими. Когда необходимо снять газогенератор 103 газотурбинного двигателя 100, например, для его замены или выполнения технического обслуживания, нужно выполнить сложные действия для по меньшей мере частичного демонтажа воздухозаборной камеры 117.

Ближайший аналог заявленного изобретения описан в патенте RU 2524768 С2, 10.08.2014. В нем описана воздухозаборная камера для вспомогательной силовой установки воздушного судна. Указанная камера содержит корпус, имеющий воздухозаборное отверстие и воздуховыпускное отверстие. Указанная камера также содержит воздухозаборный канал, который может быть удален для проведения технического обслуживания силовой установки.

Однако в указанном документе не описана какая-либо возможность повышения надежности такого разъемного соединения камеры с силовой установкой.

Таким образом, существует потребность в усовершенствованной конструкции воздухозаборной камеры, в которой по меньшей мере частично устранены или скорректированы недостатки известных конструкций воздухозаборных камер.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение, раскрытое в данном документе, в частности, относится к воздухозаборной камере для газотурбинной установки, выполненной главным образом из пластикового композитного материала, армированного волокнами. Использование в конструкции композитного материала позволяет снизить стоимость и значительно уменьшить вес воздухозаборной камеры. Помимо этого, воздухозаборная камера содержит отсоединяемые части, выполненные с возможностью легкого отсоединения от ее основного корпуса, что упрощает процесс демонтажа частей турбомашины, образующих газотурбинный двигатель, например, газогенератора или воздушного компрессора.

В то время, как известные воздухозаборные камеры выполнены из нержавеющей стали, и их вес может составлять порядка нескольких тонн, например, от 4000 до 5000 кг, такая же воздухозаборная камера, выполненная из пластикового композитного материала, армированного стекловолокном, может весить менее 1000 кг, например, от 500 до 700 кг. Отсоединяемые части такой воздухозаборной камеры, также выполненные из композитного материала, имеют меньший вес, что облегчает их демонтаж, уменьшая трудозатраты, в результате чего обеспечивается возможность более быстрого, безопасного и менее деструктивного выполнения работ по техническому обслуживанию, предполагающих демонтаж элементов турбомашины, по сравнению с известными воздухозаборными камерами.

Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения изобретение, описанное в данном документе, относится к воздухозаборной камере для газотурбинного двигателя, содержащей полый корпус, имеющий воздухозаборное отверстие и воздуховыпускное отверстие, расположенное и выполненное с возможностью присоединения к газотурбинному двигателю, по меньшей мере одну отсоединяемую часть, выполненную с возможностью отсоединения от указанного полого корпуса, когда воздухозаборная камера присоединена к газотурбинному двигателю, причем воздухозаборная камера по меньшей мере частично выполнена из пластмассы, армированной волокнами.

В особенно предпочтительных вариантах выполнения вес отсоединяемой части воздухозаборной камеры может составлять 40 кг или менее, и предпочтительно составлять 20 кг или менее.

В соответствии с особенно преимущественными вариантами выполнения указанная по меньшей мере одна отсоединяемая часть воздухозаборной камеры представляет собой часть соединительного фланца, который окружает воздуховыпускное отверстие и обеспечивает возможность соединения основного корпуса воздухозаборной камеры с впускным отверстием компрессора газотурбинного двигателя.

В предпочтительных на данный момент вариантах выполнения соединительный фланец состоит из двух противоположных отсоединяемых частей, что обеспечивает возможность выполнения демонтажа компрессора и/или других турбомашин в составе газотурбинного двигателя на выбор с одной или с другой стороны от газотурбинной установки в зависимости от ее расположения. В некоторых вариантах выполнения соединительный фланец выполнен из двух предпочтительно по существу симметричных частей, каждая из которых выполнена с возможностью отсоединения от основного корпуса воздухозаборной камеры.

Воздухозаборная камера из композитного материала, описанная в данном документе, может быть выполнена с возможностью использования в газотурбинных двигателях с осевым или радиальным воздухозаборным отверстием. Использование воздухозаборной камеры, описанной в данном документе, в установках с осевым воздушным потоком является особенно эффективным, т.к. это обеспечивает возможность уменьшения размера воздухозаборной камеры в осевом направлении. Фактически, использование композитного материала обеспечивает возможность выполнения внутренней поверхности воздухозаборной камеры, направляющей воздушный поток, например, внутренней поверхности с плавным изгибом от воздухозаборного отверстия в направлении воздуховыпускного отверстия полого корпуса воздухозаборной камеры. Направляющая криволинейная поверхность ограничивает завихрение воздушного потока и обеспечивает возможность значительно уменьшить внутренний объем воздухозаборной камеры по сравнению с известными воздухозаборными камерами, которые имеют по существу квадратное поперечное сечение и должны быть сильно вытянуты в осевом направлении для обеспечения в достаточной мере плавного воздушного потока на входе в воздушный компрессор.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение, описанное в данном документе, относится к установке с газотурбинным двигателем, содержащей газотурбинный двигатель и воздухозаборную камеру, причем указанная камера имеет воздуховыпускное отверстие, расположенное и выполненное с возможностью соединения с газотурбинным двигателем, и воздухозаборное отверстие, при этом по меньшей мере одна часть воздухозаборной камеры выполнена с возможностью отсоединения, когда указанная камера присоединена к газотурбинному двигателю, причем воздухозаборная камера по меньшей мере частично выполнена из пластмассы, армированной волокнами.

Признаки и варианты выполнения описаны далее и также изложены в прилагаемой формуле изобретения, составляющей неотъемлемую часть данного описания. В вышеприведенном кратком описании изложены признаки различных вариантов выполнения изобретения для лучшего понимания следующего подробного описания, а также для возможности лучшего понимания предлагаемых усовершенствований предшествующего уровня техники. Также данное изобретение содержит другие признаки, которые рассмотрены далее и приведены в прилагаемой формуле изобретения. В связи с этим перед подробным описанием нескольких вариантов выполнения данного изобретения следует отметить, что его различные варианты выполнения не ограничены в их применении указанными деталями конструкции и вариантами расположения элементов, рассмотренными в следующем описании или проиллюстрированными на чертежах. Данное изобретение может иметь другие варианты выполнения, которые могут быть реализованы и осуществлены различным образом. Кроме того, следует понимать, что выражения и термины, используемые в данном документе, приведены для описания изобретения и не должны рассматриваться как ограничительные.

По существу, специалисты должны понимать, что идея изобретения может быть легко использована в качестве основы для выполнения других конструкций, способов и/или систем для осуществления нескольких целей данного изобретения. Таким образом, важно понимать, что формула изобретения включает указанные равнозначные конструкции в той мере, в которой они соответствуют сущности и объему правовой охраны изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Приведенные варианты выполнения изобретения, а также многочисленные сопутствующие им преимущества станут более доступны для восприятия по мере их лучшего понимания из следующего подробного описания, которое следует изучить в совокупности с прилагаемыми чертежами.

На чертежах:

Фиг. 1 изображает газотурбинную установку с впускной камерой, выполненной в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Фиг. 2 изображает вид сбоку и частичный разрез газотурбинной установки в соответствии с одним иллюстративным вариантом выполнения изобретения.

Фиг. 3 и 4 изображают в аксонометрии впускную камеру, выполненную в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения.

Фиг. 5 изображает фрагмент соединительного фланца впускной камеры.

Фиг. 6 изображает увеличенный фрагмент, показанный на Фиг. 5.

Фиг. 7-10 иллюстрируют последовательность действий при демонтаже газогенератора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующее подробное описание иллюстративных вариантов выполнения изложено со ссылкой на сопроводительные чертежи. Одинаковыми номерами позиций на разных чертежах обозначены одинаковые или подобные элементы. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе. Также, следующее подробное описание не ограничивает изобретение, при этом объем его правовой охраны определен прилагаемой формулой изобретения.

Используемая в тексте описания ссылка на «один вариант выполнения», или «вариант выполнения», или «некоторые варианты выполнения» означает, что определенный признак, конструкция или характеристика, описанные в отношении одного варианта выполнения, входят по меньшей мере в один вариант выполнения данного изобретения. Таким образом, выражения «в одном варианте выполнения», или «во варианте выполнения», или «в некоторых вариантах выполнения», используемые в разных местах по тексту описания, не обязательно относятся к одному и тому же варианту (вариантам) выполнения. Кроме того, определенные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах выполнения.

Фиг. 2 схематично изображает вид сбоку установки 1 с газотурбинным двигателем, содержащей воздухозаборную камеру 3. Установка 1 также содержит опорную плиту 5, поддерживающую турбомашины указанной системы. В некоторых вариантах выполнения указанная установка может содержать двигатель на основе авиационной газовой турбины, обозначенный в целом номером 6. Газотурбинный двигатель 6 может содержать газогенератор 7 и силовую турбину или турбину 8 низкого давления. Газогенератор 7 в свою очередь содержит воздушный компрессор 9, камеру 10 сгорания и турбину 11 высокого давления.

Холодный конец двигателя 6 может опираться на опорную плиту 5 опорными стойками 12, проходящими под впускной стороной компрессора 9 так, что вес газотурбинного двигателя перенесен непосредственно на опорную плиту 5, а не на камеру 3, как в некоторых вариантах выполнения предшествующего уровня техники (как показано на Фиг. 1).

Воздух, всасываемый воздушным компрессором 9, смешивается с топливом в камере 10 сгорания и полученная воздушно-топливная смесь воспламеняется, при этом горячие продукты сгорания под высоким давлением, полученные таким образом, последовательно расширяются в турбине 11 высокого давления и турбине низкого давления или силовой турбине 8. Мощность на валу силовой турбины 8 используют для приведения в действие нагрузки (не показана) с помощью нагрузочной муфты 13. Выхлопные продукты сгорания выпускаются через выпускной канал 15.

Газогенератор 7 может представлять собой газогенератор, например, следующих моделей: LM2500, LM2500+, LM2500+G4, которые выпускаются компанией General Electric АЕ, США. В качестве подходящих силовых турбин 8 могут быть выбраны газовые турбины GE Oil & Gas/Nuovo Pignone PGT25/PGT25+. Также в качестве подходящих силовых турбин могут быть выбраны силовые турбины моделей DR-61 и VECTRA® 40G, выпускаемые компанией Dresser Rand, США.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения воздушный компрессор 9 содержит кольцевое впускное отверстие 9А, проточно сообщающееся с воздухозаборной камерой 3.

Воздухозаборная камера 3 может иметь полый корпус 17 с воздухозаборным отверстием 19. Отверстие 19 может быть соединено с воздухопроводом (не показан), подводящим очищенный воздух, который в свою очередь соединен с шумоглушителем и системой фильтрации, через которую проходит воздух перед всасыванием воздушным компрессором 9.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения верхняя часть полого корпуса 17, в которой выполнено воздухозаборное отверстие 19, имеет квадратную или прямоугольную форму. Воздухозаборное отверстие 19 может быть окружено ободом 19R.

Полый корпус 17 камеры 3 дополнительно содержит воздуховыпускное отверстие 21 и соединительный фланец 23, окружающий отверстие 21 и обеспечивающий соединение корпуса 17 камеры 3 с кольцевым впускным отверстием 9А воздушного компрессора 9. В некоторых вариантах выполнения воздуховыпускное отверстие 21 корпуса 17 имеет круговую форму. Фланец 23 может иметь форму по существу усеченного конуса.

Выше по потоку от воздуховыпускного отверстия 21 может быть расположен фильтр или сетка 25, например, конической формы для предотвращения попадания посторонних веществ в воздушный компрессор 9.

В некоторых вариантах выполнения камера 3 опирается опорными стойками 27 на опорную плиту 5 установки 1. В других вариантах выполнения воздухозаборная камера 3 может быть установлена на отдельной опорной плите, непосредственно на фундаментных плитах, на которых расположена опорная плита 5.

В некоторых вариантах выполнения корпус 17 имеет боковую стенку 29, которая расположена напротив воздуховыпускного отверстия 21 и которая проходит от обода 19R вниз к нижней части корпуса 17, образуя криволинейную поверхность 29S, проходящую вниз к отверстию 21. Поверхность 29S боковой стенки 29 образует направляющую воздух поверхность, которая обеспечивает плавный воздушный поток, проходящий в осевом направлении и поступающий во впускное отверстие компрессора 9 в осевом направлении. Полый корпус 17 камеры 3 может быть абсолютно пустым между стенкой 29 и расположенным напротив воздуховыпускным отверстием 21.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения в стенке 29 может быть выполнен проход 31, закрытый отсоединяемой крышкой 33 и обеспечивающий доступ для осуществления технического обслуживания или осмотра.

В соответствии с особенно предпочтительными вариантами выполнения соединительный фланец 23 состоит из нескольких выполненных с возможностью отсоединения частей. В некоторых иллюстративных вариантах выполнения фланец 23 образован двумя частями 23L и 23R. Каждая из двух частей 23L, 23R фланца 23, вместе образующих окружность, проходит по дуге приблизительно на 180°, и, соответственно, они являются по существу симметричными относительно вертикальной плоскости, в которой проходит ось А-А газотурбинного двигателя 6.

По меньшей мере одна, а предпочтительно обе части 23L, 23R фланца могут быть выполнены с возможностью отсоединения от корпуса 17 камеры 3.

В некоторых вариантах выполнения каждая часть 23L, 23R фланца имеет два концевых ребра 35, которые примыкают друг к другу, когда соединительный фланец 23 установлен на корпусе 17 камеры 3. Указанные ребра могут проходить в радиальном направлении от указанных частей фланца смежно с вертикальной плоскостью, разделяющей две части 23L, 23R.

В обоих концевых ребрах 35 двух частей 23L, 23R могут быть выполнены сквозные отверстия 35Н. В отверстия 35Н могут быть вставлены соединительные болты для соединения друг с другом двух частей 23L, 23R при сборке.

Каждая часть 23L, 23R фланца может дополнительно иметь полукольцевой обод 37 для присоединения к кольцу 39, прикрепленному к корпусу 17 и окружающему его воздухозаборное отверстие 21. В некоторых вариантах выполнения для прикрепления двух полукольцевых ободьев 37 к кольцу 39 используют соединительные болты 40.

Обе части 23R, 23L дополнительно могут иметь на концах соответствующие полукольцевые ободья 41, проходящие напротив соответствующих полукольцевых ободьев 37. Уплотнительная диафрагма 43 может быть с одной стороны присоединена к полукольцевым ободьям 41 двух частей 23L и 23R, а с другой стороны - к кольцевому впускному отверстию 9А компрессора 9, как лучше всего показано на Фиг. 5. Диафрагма 43 может быть выполнена из гибкого или упругого материала, такого как резина или т.п.

Вышеописанная конструкция камеры 3 упрощает выполнение действий, которые требуется осуществить для отсоединения частей газотурбинного двигателя 6, например, когда необходимо отсоединить газогенератор 7 от силовой турбины 8, например, для технического обслуживания или замены.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения газотурбинного двигателя, для того, чтобы отсоединить газогенератор 7 от силовой турбины 8, прежде всего, необходимо переместить газогенератор 7 в осевом направлении на расстояние от силовой турбины 8. После этого газогенератор 7 может быть отсоединен путем перемещения в поперечном направлении, т.е. путем его перемещения перпендикулярно оси А-А газотурбинного двигателя 6.

Благодаря использованию описанной выше воздухозаборной камеры 3 обеспечивается возможность легкого отсоединения газогенератора 7 от установки 1 следующим образом. Фиг. 7-10 иллюстрируют последовательность действий при отсоединении газогенератора. Вначале, когда конструкция находится в собранном состоянии, сначала от кромок 41 двух частей 23L и 23R отсоединяют уплотнительное кольцо 43.

Далее обеспечивается возможность отсоединения по меньшей мере одной из двух частей 23L и 23R от основного корпуса 17 камеры 3 (Фиг. 8). Часть фланца, которую необходимо удалить, выбирают, исходя из расположения установки 1 и, более конкретно, в зависимости от того, с какой стороны опорной плиты 5 газогенератор 7 необходимо отсоединить от установки 1. В проиллюстрированном на чертежах варианте выполнения отсоединяют фланцевую часть 23L.

Таким образом, обеспечивается возможность перемещения газогенератора 7 в осевом направлении, а именно параллельно оси А-А в направлении внутренней части камеры 3, на расстояние, достаточное для отсоединения газогенератора 7 от силовой турбины 8 (Фиг. 9). Перемещение может быть выполнено подъемным краном, расположенным в кожухе турбины (не показан).

После перемещения газогенератора 7 на достаточное расстояние от силовой турбины 8 обеспечивается возможность его перемещения в сторону перпендикулярно оси А-А (Фиг. 10). Возможность перемещения в сторону обеспечивается благодаря зазору, образованному в результате отсоединения фланцевой части 23L. Остальные части камеры 3 могут быть оставлены на своих местах.

Если отсоединение газогенератора 7 необходимо выполнить в противоположном направлении, перпендикулярном оси А-А, вместо фланцевой части 23L необходимо отсоединить фланцевую часть 23R. Остальные описанные выше этапы выполнения демонтажа остаются без изменений.

Согласно особенно преимущественным вариантам выполнения камера 3 выполнена из армированного композитного материала. Более конкретно, в соответствии с предпочтительными вариантами выполнения камера 3 выполнена из пластикового композитного материала, армированного стекловолокном. Поскольку динамические и статические нагрузки, действующие на камеру 3, являются сравнительно небольшими, пластиковый композитный материал, армированный стекловолокном, обеспечивает необходимую механическую прочность. При этом не исключается возможность использования композитного материала, содержащего в качестве армирующих элементов углеродные волокна. Однако следует отметить, что более дешевая армированная стекловолокнами пластмасса (далее - АСВП) обеспечивает достаточную механическую прочность при умеренных затратах.

Более конкретно, полый корпус 17 может быть выполнен по существу полностью из пластикового композитного материала, армированного волокнами. При этом только мелкие элементы, части или вкладыши могут быть выполнены из другого материала, например, из металла. Например, металлические вкладыши могут быть заделаны в пластиковый армированный волокнами материал вокруг воздухозаборного отверстия 29 и воздуховыпускного отверстия 21. Металлические вкладыши могут быть размещены, например, в местах, где должны быть выполнены резьбовые или гладкие сквозные отверстия, обеспечивающие соединение элементов. Вдоль обода 19R металлические вкладыши могут быть заделаны в АСВП композитный материал, из которого выполнен основной корпус воздухозаборной камеры. В указанных металлических вкладышах могут быть выполнены резьбовые, гладкие глухие или сквозные отверстия, обеспечивающие возможность соединения воздухозаборной камеры с окружающими конструкциями, например, с кожухом газотурбинной установки и/или с воздуховодом, подводящим очищенный воздух.

В соответствии с предпочтительными вариантами выполнения фланцевые части 23L и 23R также выполнены в основном из пластикового композитного материала, армированного волокнами, и наиболее предпочтительно из АСВП.

Части 23L и 23R могут содержать металлические вкладыши, заделанные в матрицу из пластмассы, армированной волокнами, например, расположенные вдоль полукольцевых ободьев 37 и 41, а также вдоль ребер 35, при этом указанные металлические вкладыши образуют, например, сквозные отверстия, предназначенные для размещения соединительных болтов, посредством которых две фланцевые части 23R и 23L присоединяют к кольцу 39 и соединяют расположенные напротив друг друга ребра 35.

Использование пластикового композитного материала, армированного волокнами, обеспечивает несколько преимуществ по сравнению со стальной конструкцией известных воздухозаборных камер. С одной стороны, пластиковому композитному материалу, армированному волокнами, можно придать форму, соответствующую требуемой форме любой сложности, например, для обеспечения аэродинамических характеристик. Например, криволинейную форму стенки 29 корпуса 17 можно легко получить, используя армированную волокнами пластмассу, и значительно сложнее изготовить из стали.

Корпус 17 камеры 3 может быть выполнен, например, с использованием формы, с помощью которой различные части полого корпуса 17 изготавливают путем послойного напыления.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения может применяться способ изготовления открытым формованием, например, способы формования с ручной укладкой, которое выполняют путем нанесения армирующих волокон слоями в виде текстур или мата из рубленых волокон и смолы. В соответствии с другими иллюстративными вариантами выполнения возможно изготовление путем открытого формования, такого как напыление, при котором слои из пластмассы и волокон наносят непосредственно на форму. При необходимости возможно применение вакуумной инфузии. Изготовление путем открытого формования представляется наиболее подходящим, так как оно обеспечивает оптимальное соотношение качества готового изделия и производственных затрат.

В других иллюстративных вариантах выполнения возможно изготовление путем литьевого формования пластмасс или путем компрессионного формования в зависимости от экономических аспектов, связанных с производительностью.

Опоры 27 могут быть изготовлены отдельно и затем прикреплены к полому корпусу 17. В других вариантах выполнения опоры 27 могут быть изготовлены вместе с корпусом 17 в одной и той же самой форме.

Части 23L, 23R фланца и крышка 33, при ее наличии, преимущественно изготавливаются отдельно. Крышка 33 может содержать металлические вкладыши, расположенные по ее периметру и обеспечивающие возможность ее присоединения к корпусу 17, который может иметь периферический соединительный фланец или обод, окружающий проход, закрываемый крышкой 33.

В соответствии с предпочтительными вариантами выполнения описанная структура разных частей воздухозаборной камеры 3 может быть различной, например, на разные участки камеры 3 может быть нанесено разное количество волокон или обеспечена их избирательная ориентация в зависимости от технических свойств, которыми должна обладать камера 3. Обеспечить большую прочность, например, вокруг воздухозаборного отверстия 19 и воздуховыпускного отверстия 21, а также вдоль углов или краев корпуса 17 можно, например, благодаря использованию большего количества волокон в указанных местоположениях и/или благодаря обеспечению предпочтительной ориентации таких волокон вдоль линии действия силы, соответствующей механическим напряжениям, возникающим во время эксплуатации.

Некоторые части или участки камеры 3, которые больше всего подвержены напряжениям, могут иметь многослойную структуру, т.е. структуру, состоящую из двух наружных слоев, выполненных из пластикового композитного материала, армированного волокнами, и промежуточного внутреннего слоя, расположенного между указанными наружными слоями. Эта по существу известная многослойная структура обеспечивает большую прочность конструкции на изгиб. Например, крышка 33 может иметь такую многослойную структуру для лучшего выдерживания изгибных напряжений, обусловленных разностью давлений внутри и снаружи камеры 3, возникающих при работе силовой секции, приводимой в действие компрессором 9.

Кроме того, верхний участок боковых стенок корпуса 17, как схематично показано пунктирными линиями 17R (см. Фиг. 3 и 4), может быть частично или полностью многослойным, при этом благодаря его внутреннему слою будет обеспечена большая прочность на изгиб указанных частей камеры 3.

Части воздухозаборной камеры, например, участки вдоль краев опор 27, могут быть армированы путем увеличения толщины пластикового композитного материала, армированного волокном.

Несмотря на то, что раскрытые в данном документе варианты выполнения изобретения проиллюстрированы на чертежах и полностью описаны выше с указанием особенностей и в деталях на примере нескольких иллюстративных вариантов выполнения, тем не менее, для специалистов будет понятно, что многочисленные модификации, изменения и пропуски могут быть осуществлены по существу без отступления от идей изобретения, принципов и решений, изложенных в данном документе, и преимуществ настоящего изобретения, указанных в прилагаемой формуле изобретения. Соответственно, надлежащий объем правовой охраны раскрытых нововведений должен быть определен на основе толкования прилагаемой формулы изобретения в самом широком смысле для охвата всех подобных модификаций, изменений и пропусков. Кроме того, порядок или последовательность перечисления этапов любого процесса или способа может быть изменен или переупорядочен в соответствии с другими вариантами выполнения.

1. Воздухозаборная камера для газотурбинного двигателя, содержащая

полый корпус, имеющий воздухозаборное отверстие и воздуховыпускное отверстие, расположенное и выполненное с обеспечением возможности присоединения к указанному газотурбинному двигателю, и

по меньшей мере одну отсоединяемую часть, которая выполнена с возможностью отсоединения от полого корпуса, когда полый корпус присоединен к указанному газотурбинному двигателю,

причем воздухозаборная камера по меньшей мере частично выполнена из пластмассы, армированной волокном, в которую заделаны металлические вкладыши,

причем указанное воздуховыпускное отверстие воздухозаборной камеры имеет соединительный фланец, выполненный по меньшей мере из двух частей, причем по меньшей мере одна из указанных частей фланца выполнена с возможностью отсоединения от полого корпуса и образует указанную по меньшей мере одну отсоединяемую часть воздухозаборной камеры.

2. Воздухозаборная камера по п. 1, имеющая вес менее 1000 кг.

3. Воздухозаборная камера по п. 1, в которой вес указанной по меньшей мере одной отсоединяемой части составляет 40 кг или менее.

4. Воздухозаборная камера по п. 1, в которой воздуховыпускное отверстие имеет соединительный фланец, выполненный по меньшей мере из двух отдельных частей, причем по меньшей мере одна из указанных отдельных частей фланца выполнена с возможностью отсоединения от полого корпуса и образует указанную по меньшей мере одну отсоединяемую часть воздухозаборной камеры.

5. Воздухозаборная камера по п. 4, в которой указанные по меньшей мере две отдельные части фланца выполнены с возможностью отсоединения от полого корпуса.

6. Воздухозаборная камера по п. 4, в которой указанные по меньшей мере две отдельные части фланца являются симметричными, причем по меньшей мере одна из указанных симметричных частей выполнена с возможностью отсоединения от полого корпуса.

7. Воздухозаборная камера по п. 4, в которой указанный соединительный фланец снабжен уплотнительным кольцом.

8. Воздухозаборная камера по п. 1, в которой указанная армированная волокном пластмасса представляет собой армированную стекловолокном пластмассу (АСВП).

9. Воздухозаборная камера по п. 1, в которой часть полого корпуса имеет армированную слоистую структуру, содержащую наружный слой и внутренний слой, выполненные из армированной волокном пластмассы, и внутреннюю центральную часть, расположенную между этими слоями.

10. Воздухозаборная камера по п. 1, в которой полый корпус имеет криволинейную боковую и нижнюю стенку, образующую направляющую воздух поверхность, проходящую от воздухозаборного отверстия к воздуховыпускному отверстию.

11. Воздухозаборная камера по п. 1, в которой указанный полый корпус имеет боковые стенки, проходящие между указанным воздухозаборным отверстием и указанным воздуховыпускным отверстием, причем одна из указанных боковых стенок содержит открываемый проход для доступа и отсоединяемую крышку, закрывающую указанный проход.

12. Воздухозаборная камера по п. 1, в которой указанная по меньшей мере одна отсоединяемая часть имеет форму усеченного конуса.

13. Установка с газотурбинным двигателем, содержащая

газотурбинный двигатель и

воздухозаборную камеру, которая имеет воздуховыпускное отверстие, расположенное и выполненное с обеспечением возможности присоединения к указанному газотурбинному двигателю, и воздухозаборное отверстие,

причем по меньшей мере одна часть воздухозаборной камеры выполнена с возможностью отсоединения, когда остальные части камеры присоединены к газотурбинному двигателю,

при этом воздухозаборная камера по меньшей мере частично выполнена из армированной волокном пластмассы, в которую заделаны металлические вкладыши,

причем указанная воздухозаборная камера имеет соединительный фланец, окружающий кольцевое впускное отверстие воздушного компрессора,

причем соединительный фланец выполнен по меньшей мере из двух частей, по меньшей мере одна из которых выполнена с возможностью отсоединения от воздухозаборной камеры и образует указанную по меньшей мере одну отсоединяемую часть воздухозаборной камеры.

14. Установка по п. 13, в которой воздухозаборная камера выполнена и предназначена для создания впускного осевого воздушного потока, поступающего в газотурбинный двигатель.

15. Установка по п. 13, в которой газотурбинный двигатель содержит воздушный компрессор, имеющий кольцевое впускное отверстие для приема воздуха из воздухозаборной камеры, причем указанное кольцевое впускное отверстие проходит в воздухозаборную камеру.

16. Установка по п. 13, в которой воздухозаборная камера имеет соединительный фланец.

17. Установка по п. 15, в которой воздухозаборная камера имеет соединительный фланец, окружающий кольцевое впускное отверстие указанного воздушного компрессора.

18. Установка по п. 16, в которой между соединительным фланцем и газотурбинным двигателем расположено уплотнительное кольцо.

19. Установка по п. 13, в которой газотурбинный двигатель содержит газогенератор и силовую турбину, причем газогенератор выполнен с возможностью отсоединения от силовой турбины путем его перемещения в осевом направлении от силовой турбины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям воздухозаборников реактивных двигателей. Сверхзвуковой воздухозаборник включает внутренний канал, образованный поверхностью сжатия и противолежащей ей обечайкой, которая при сверхзвуковом течении на входе формирует скачок, падающий на поверхность сжатия в положении, зависящем от скорости потока, при этом на поверхности сжатия, которая выполняется с продольными щелями слива пограничного слоя или перепуска воздуха, расположенными параллельно с некоторым шагом в поперечном потоку ряду, щели могут быть выполнены либо с их фиксированной шириной, либо с регулируемой шириной, что обеспечивается с помощью подвижных удлиненных в направлении потока элементов.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к элементам конструкции промежуточных корпусов газотурбинных двигателей. Указанный технический результат достигается тем, что промежуточный корпус турбомашины с разделителем потока, содержащий силовые стойки, размещенные между наружным и внутренним контурами и соединенные между собой кольцевым коническим разделителем потока турбомашины, согласно изобретению разделитель потока выполнен составным в виде подвижных и неподвижных секторов, причем неподвижные сектора выполнены за одно целое с силовыми стойками, между которыми расположены подвижные сектора, торцевые стенки которых соединены поворотными осями с близлежащими неподвижными секторами, а задние стенки подвижных секторов кинематически соединены с приводом, размещенным на промежуточном корпусе.

Изобретение относится к турбореактивным двигателям. Двигательная установка содержит гондолу.

Изобретение относится к входным устройствам высокоскоростных летательных аппаратов. Асимметричный воздухозаборник для трехконтурного двигателя сверхзвукового самолета содержит пространственный клин (1), обечайку (2), боковые стенки (3), дозвуковой диффузор (6), горло и систему управления пограничным слоем.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к подводу охладителя к валу авиационного газотурбинного двигателя, и может быть использовано в транспортном машиностроении.

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к малоразмерным газотурбинным двигателям летательных аппаратов. Газотурбинная силовая установка летательного аппарата содержит расположенные в корпусе воздухозаборный канал с полым центральным обтекателем, стойками и антиобледенительным устройством, двигатель с выходным валом, планетарный редуктор с механизмом переключения и стартер-генератор, расположенный в полости центрального обтекателя и выполненный в виде обратимой электрической машины, статор которой закреплен на корпусе, а ротор - через планетарный редуктор подключен к выходному валу двигателя.

Изобретение относится к силовым установкам летательных аппаратов. Труба распределения горячего воздуха по кромке носка воздухозаборника включает кольцевой патрубок (1) с отверстиями и кронштейны (4) для крепления кольцевого патрубка к перегородке.

Изобретение относится к капоту (20) газотурбинного двигателя, способному накрывать конус (24) вентилятора. Упомянутый капот содержит крепежное средство (27, 32, 36), способное входить в зацепление с соединительным средством (28, 33, 39) упомянутого конуса (24), чтобы удерживать упомянутый капот (20) и упомянутый конус (24) скрепленными между собой.

Турбонагнетатель содержит корпус, проточный канал внутри корпуса, рабочее колесо компрессора, содержащее основную лопасть и выполненное с возможностью вращения для сжатия всасываемого воздуха, а также кольцевой элемент срыва потока на корпусе.

Турбореактивный двигатель с передним вентилятором содержит по меньшей мере один контур текучей среды и теплообменник воздух/текучая среда, посредством которого упомянутая текучая среда охлаждается воздухом, наружным относительно турбореактивного двигателя, и разделитель потока.

Соединение для авиационного газотурбинного двигателя содержит опору подшипника качения и расположенный в ее внутреннем пространстве подшипник, вращающийся узел, содержащий первое зубчатое колесо и приводимый во вращение газогенератором двигателя, коробку отбора механической мощности, вал отбора механической мощности и средства монтажа коробки отбора механической мощности на опоре подшипника.

Двухконтурный газотурбинный двигатель, содержащий вентилятор, установленный с возможностью вращения на валу (1) вентилятора, и неподвижный конструктивный элемент (2), при этом упомянутый вал (1) вентилятора и упомянутый конструктивный элемент (2) соединены между собой на уровне входного опорного подшипника (5) и выходного опорного подшипника (7) соответственно через опору (4) входного подшипника и опору (6) выходного подшипника, и устройство (3) разъединения, окружающее упомянутый вал (1) вентилятора и содержащее набор крепежных винтов (10), соединяющих опору (6) выходного подшипника с упомянутым конструктивным элементом (2) неподвижным соединением, и набор предохранительных винтов (20), соединяющих опору (4) входного подшипника с упомянутой опорой (6) выходного подшипника разрывным соединением.

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей и, в частности, к кольцевому элементу (13) корпуса газотурбинного двигателя. Внутренняя сторона (14) ограничивает проточный тракт для рабочей текучей среды газотурбинного двигателя.

Корпус газотурбинного двигателя содержит кольцо, образованное соединением множества секторов. Секторы изготовлены за одно целое с расположенными на их поверхности элементами крепления при помощи литья.

Узел газотурбинного двигателя содержит две части, поддерживающие лопаточный венец газотурбинного двигателя, и систему стопорения частей для предотвращения их относительного поступательного перемещения в осевом и радиальном направлениях относительно оси газотурбинного двигателя.
Ступица выпускного корпуса газотурбинного двигателя содержит внутренний крепежный фланец, выполненный с возможностью крепления на подшипниковой опоре, кольцевую соединительную стенку, кольцевую внутреннюю стенку тракта, а также ряд ребер жесткости и первые участки стоек.

Сопловой аппарат реверсивной турбины включает сопловой аппарат прямого хода, расположенный на нижнем ярусе турбины, сопловой аппарат заднего хода, расположенный в верхнем ярусе турбины, и промежуточный корпус.

Устройство очистки газотурбинного двигателя, в частности от мелкого песка или от фрагментов песчаника, отличающееся тем, что содержит средства (102, 104) изолирования опорных подшипников модуля путем их помещения в замкнутую оболочку (106), средства (112) повышения давления в упомянутой оболочке, средства (114) отделения вещества, осевшего на стенках кольцевых полостей модуля, например путем нагнетания сжатого воздуха на эти стенки, и средства (116) отсасывания отделенного таким образом вещества.

Статорная лопатка содержит перо, внешний и внутренний ободные участки, первый и второй крюковые участки, фланцевый участок и усиливающую ткань и вырез. Внешний и внутренний ободные участки изогнуты в периферийном направлении и продолжают внешний и внутренний конец пера соответственно.

Способ промывки газотурбинного двигателя во время его работы включает этап промывки, который включает распыление жидкого промывочного вещества в направлении входа компрессора двигателя; при этом массовый расход распыляемого жидкого промывочного вещества устанавливают таким, что отношение жидкости к газу на входе компрессора больше 1%, но меньше 5% по отношению к расчетному массовому расходу компрессора; причем этап промывки включает первый подэтап, в течение которого расход жидкого промывочного вещества постепенно увеличивают, и второй подэтап, в течение которого расход жидкого промывочного вещества поддерживают постоянным.

Изобретение относится к опорным конструкциям турбомашин. Опорная конструкция может включать в себя первый и второй основные полые опорные элементы, каждый из которых имеет продольную ось и квадратное поперечное сечение.

Воздухозаборная камера для газотурбинного двигателя содержит полый корпус и по меньшей мере одну отсоединяемую часть. Полый корпус имеет воздухозаборное отверстие и воздуховыпускное отверстие, расположенное и выполненное с обеспечением возможности присоединения к указанному газотурбинному двигателю. Отсоединяемая часть выполнена с возможностью отсоединения от полого корпуса, когда полый корпус присоединен к указанному газотурбинному двигателю. Воздухозаборная камера по меньшей мере частично выполнена из пластмассы, армированной волокном, в которую заделаны металлические вкладыши. Причем указанное воздуховыпускное отверстие воздухозаборной камеры имеет соединительный фланец, выполненный по меньшей мере из двух частей, причем по меньшей мере одна из указанных частей фланца выполнена с возможностью отсоединения от полого корпуса и образует указанную по меньшей мере одну отсоединяемую часть воздухозаборной камеры. Достигается обеспечение надежного соединения камеры с другими конструкциями, такими как газотурбинный двигатель, при этом с возможностью разъемного, но при этом надежного соединения так, что имеется возможность быстрого, безопасного и легкого отсоединения двигателя для выполнения работ по его техническому обслуживанию. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх