СТАТОР РЕВЕРСИВНОЙ СИЛОВОЙ ТУРБИНЫ

Полезная модель относится к области газотурбостроения и может быть использована при разработке газотурбинных двигателей для судовых, транспортных и промышленных энергетических установок.
Известен статор реверсивной силовой турбины («Николаевские газотурбинные двигатели и установки. История создания». ГП НПКГ «Зоря» - «Машпроект», центр НИОКР «Машпроект»; Под общ. ред. докт. техн. наук В.И. Романова. - Николаев: Изд-во «Юг-Информ», 2005. Стр. 98), содержащий наружный корпус, узел створок реверса, сопловые аппараты (СА) турбин прямого и заднего хода, уплотнительные элементы. Каждый узел соплового аппарата 1, 2, 3 и 4 ступени состоит из наружного корпуса, внутри которого смонтирован сопловой аппарат соответствующей ступени турбины прямого хода. При этом между корпусами СА 1, 2 и 3 ступеней и наружными корпусами соответствующих ступеней образован канал подвода газа к турбине заднего хода, а между корпусом СА 4 ступени и наружным корпусом 4 ст. установлен СА турбины заднего хода. Каждый из корпусов сопловых аппаратов 1, 2 и 3 ступеней турбины прямого хода закреплен внутри наружного корпуса соответствующей ступени с помощью радиальных стоек, жестко (с помощью сварки) соединенных с корпусом СА, и радиальных штифтов, устанавливаемых на наружном корпусе и сопрягаемых с радиальными отверстиями в стойках корпуса СА, - это обеспечивает центрирование корпуса СА относительно наружного корпуса и позволяет компенсировать их взаимные тепловые перемещения в радиальном направлении. Корпус СА 4 ст. закреплен внутри наружного корпуса 4 ст. с помощью СА ступени заднего хода, установленного между наружным корпусом и корпусом СА 4 ст. турбины переднего хода и состоящего из кольца и лопаток СА, нижние концы которых жестко соединены с корпусом СА 4 ст., а внешние концы также жестко - с кольцом. На внешней поверхности кольца СА ступени заднего хода имеется несколько закрепленных с помощью сварки бобышек с радиальными отверстиями, в которые входят радиальные штифты, установленные на наружном корпусе 4 ст., что обеспечивает центрирование узла СА 4 ст. турбины переднего хода в сборе с СА ступени заднего хода относительно наружного корпуса и позволяет компенсировать их взаимные тепловые перемещения в радиальном направлении. Через штифты на наружные корпуса реверсивной силовой турбины передаются усилия от газовых сил, действующих на СА каждой ступени в процессе работы двигателя.
Наружные корпуса 1-2, 2-3, 3-4 ступеней, наружный корпус СА 1 ст. с наружным корпусом переходного канала и наружный корпус 4 ст. с наружным корпусом заднего стоечного узла двигателя герметично соединены между собой с помощью фланцев и болтов с гайками. Корпуса СА 1, 2, 3 и 4 ст. между собой, а также корпус СА 1 ст. со средним корпусом переходного канала сопрягаются по цилиндрическим посадкам с радиальным зазором, что позволяет компенсировать взаимные тепловые перемещения (радиальные и осевые) между указанными корпусами.
Недостатком данной конструкции является наличие значительных утечек газа через цилиндрические посадки в местах стыков среднего корпуса переходного канала с корпусом СА 1 ст. и корпусов сопловых аппаратов 1-2, 2-3 и 3-4 ступеней турбины переднего хода в процессе работы двигателя, как на режимах прямого хода, так и на режимах заднего хода. При этом уменьшение радиальных зазоров в указанных цилиндрических посадках с целью минимизации утечек газа приводит к риску возникновения в них радиального натяга (на переходных, либо на определенных стационарных режимах работы двигателя) из-за разности температур сопрягаемых элементов указанных корпусов, и как следствие, к возникновению осевого распора между деталями статора и нерасчетных усилий на них.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение эффективности работы реверсивной силовой турбины за счет уменьшения утечек газа в местах стыков корпусов сопловых аппаратов.
Технический результат достигается тем, что в статоре реверсивной силовой турбины, содержащем наружный корпус, узел створок реверса, сопловые аппараты турбин прямого и заднего хода, уплотнительные элементы, причем, корпус сопловых аппаратов турбины прямого хода закреплен внутри наружного корпуса с помощью радиальных стоек, в отличие от известного, корпуса сопловых аппаратов турбины прямого хода, выполнены в виде единого корпуса. Уплотнительный элемент, расположенный в стыке между корпусом сопловых аппаратов турбины переднего хода и корпусом узла створок реверса выполнен в виде подвижного разрезного кольца, которое с одним из корпусов сопрягается с помощью плоского бурта, входящего в радиальную кольцевую проточку корпуса с осевым зазором, а с другим корпусом - с помощью цилиндрического выступа, входящего в торцевую кольцевую проточку корпуса с радиальным зазором. Уплотнительный элемент, расположенный в стыке между сопловым аппаратом турбины заднего хода и наружным корпусом, выполнен в виде подвижного разрезного кольца, которое сопрягается с секторами соплового аппарата с помощью кольцевой проточки, с осевым зазором охватывающей плоские бурты секторов, а с наружным корпусом - с помощью цилиндрического выступа, входящего в торцевую кольцевую проточку корпуса с радиальным зазором.
На рисунке представлен продольный разрез статора реверсивной силовой турбины.
Статор реверсивной силовой турбины содержит наружный корпус 1, узел створок реверса 2, сопловые аппараты 3 турбины прямого хода, сопловой аппарат 4 турбины заднего хода. Корпуса сопловых аппаратов турбины прямого хода 3 выполнены в виде единой конструкции корпуса 5, с наружной стороны которого напротив последней ступени турбины переднего хода установлен сопловой аппарат 4 турбины заднего хода. При этом сопловой аппарат 4 ступени заднего хода состоит из литых лопаточных секторов, которые своими внутренними платформами неподвижно крепятся на корпусе соплового аппарата 4 с его внешней стороны, внешние платформы секторов СА ступени заднего хода не связаны с наружным корпусом 1 (в осевом и радиальном направлениях). Корпус 5 сопловых аппаратов 3 закреплен внутри наружного корпуса 1 с помощью выполненных на его внешней поверхности нескольких, например трех, радиальных стоек 6, и радиальных штифтов 7, устанавливаемых на наружном корпусе 1 и сопрягаемых с радиальными отверстиями в стойках 6 корпуса 5. В стыке между корпусом 5 сопловых аппаратов 3 турбины переднего хода и корпусом узла створок реверса 2 установлен уплотнительный элемент 8, выполненный в виде разрезного кольца, которое с корпусом 5 сопрягается с помощью цилиндрического выступа 9, входящего в торцевую кольцевую проточку корпуса 5 с радиальным зазором, а с корпусом 10 узла створок реверса 2 - с помощью плоского бурта 11, входящего в радиальную кольцевую проточку корпуса 10 с осевым зазором. В стыке между сопловым аппаратом 4 турбины заднего хода и наружным корпусом 1, установлен уплотнительный элемент 12, выполненный в виде подвижного разрезного кольца, которое сопрягается с секторами соплового аппарата 4 с помощью кольцевой проточки 13, с осевым зазором охватывающей плоские бурты секторов, а с наружным корпусом 1 - с помощью цилиндрического выступа 14, входящего в торцевую кольцевую проточку корпуса 1 с радиальным зазором.
В процессе работы двигателя усилия от газовых сил, действующих на сопловые аппараты всех ступеней реверсивной силовой турбины, передаются на ее наружный корпус 1 через стойки 6 корпуса 5 и радиальные штифты 7.
Таким образом, благодаря наличию цельного корпуса 5 сопловых аппаратов силовой турбины и подвижных уплотнительных элементов 8 и 12 данное техническое решение способствует уменьшению утечек газа и обеспечивает повышение эффективности реверсивной силовой турбины.