РЕГУЛИРУЕМЫЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Полезная модель относится к конструированию узлов компрессора с регулируемым направляющим аппаратом (НА), преимущественно для газотурбинного двигателя (ГТД).
Известен регулируемый направляющий аппарат осевого компрессора, содержащий двухопорные поворотные лопатки, размещенные между наружным корпусом и внутренним разъемным кольцом, при этом нижние цилиндрические цапфы поворотных лопаток размещены в ответных радиальных отверстиях внутреннего кольца (1).
Недостатком этой конструкции является то, что контакт цапфы лопатки с внутренним кольцом осуществляется непосредственно, без промежуточных втулок и покрытий. Это ведет к быстрой выработке таких трудоемких деталей как лопатка, а также отверстий внутреннего кольца.
Задача полезной модели - создание работоспособной конструкции НА с нижней цилиндрической цапфой в зоне внутренней опоры для всех температурных режимов работы и различных нагрузках на опору.
Данная задача решается тем, что в регулируемом направляющем аппарате осевого компрессора, содержащем двухопорные поворотные лопатки, размещенные между наружным корпусом и внутренним разъемным кольцом, и при этом нижние цилиндрические цапфы поворотных лопаток размещены в ответных радиальных отверстиях внутреннего кольца, между цапфой каждой лопатки и ответным радиальным отверстием внутреннего кольца установлена втулка с кольцевым буртиком.
Эта втулка может быть выполнена
1) из фторопласта ф 4 К 20
2) из фторопласта ф 4 Гр 25
3) из никелиевого сплава ВЖЛ 1, а ответная поверхность цапфы лопатки снабжена покрытием ВК-25М
4) из никелиевого сплава ВЖЛ 1, а между втулкой и цапфой лопатки установлена дополнительная втулка с кольцевым буртиком из титанового сплава ВТ-9, при этом ее наружная поверхность снабжена альфированным слоем.
Новым является то, что между цапфой каждой лопатки и ответным радиальным отверстием внутреннего кольца установлена втулка с кольцевым буртиком. При этом она может быть выполнена:
1) из фторопласта ф 4 К 20 (фторопласт-4 с 20% кокса - см. каталог "Фторопласты" г. Черкассы 1983г. Охтинское научно-производственное объединение "Пластополимер". Отделен. Научно-исслед. ин-та техн. экономич. исследован.");
2) из фторопласта ф 4 Гр-25 (фторопласт-4 с 25% гибкого графита графлекса - см. в реестре Госстандарта России (ВНИИстандарт) каталожный лист за № 200/025378 от 23.12.99г.);
1
3) из никелиевого сплава ВЖЛТУ1-92-183-91 - разработанные ВИАМ(состав Ni-основа; С0, 1-0, 17%; Si 1,2-2%; Cr 15-17%; Fe 6-7,5%; W 2-2,5%; В 0,1, Ti 2-3%; Al 2-3%; Mo 3,5-5%), а ответная поверхность цапфы снабжена покрытием ВК-25М (карбид вольфрама с 25% кобальта);
4) из никелиевого сплава ВЖЛ1, а между втулкой из ВЖЛ1 и цапфой лопатки установлена дополнительная втулка с кольцевым буртиком из титанового сплава ВТ 9 ОСТ 1 90013-18 состав: Ti - основа; Al 5,8-7,0% Mo 2,8-3,8%; Zi 0,8-2,5%; Si 0,2-0,35%) при этом ее поверхность снабжена альфированным слоем (альфирование - насыщение наружной поверхности кислородом при нагреве втулки выше 650°С).
Кольцевые буртики втулок с плавающим радиальным зазором фиксируют втулки в районе внутренней опоры. Плавающий зазор дает развязку при набегании допусков и взаимном температурном расширении вращающихся и неподвижных деталях.
Указанная выше втулка (или две втулки) не дает вырабатываться цапфе лопатки дорогостоящей трудоемкой детали, а также радиальному отверстию внутреннего кольца, находящихся в зоне высоких пульсаций потока, вызывающий износ пары трения.
При рабочей температуре до 180°С втулка выполняется из фторопласта ф 4 К 20.
При рабочей температуре до 210°С втулка выполняется из фторопласта ф 4 Гр 25.
При рабочей температуре до 500°С втулка выполняется из никелиевого сплава ВЖЛ1, а поверхность цапфы имеет покрытие ВК-25М.
При рабочей температуре до 630°С между цапфой лопатки и втулкой из ВЖЛ-1 установлена дополнительная втулка из титанового сплава ВТ-9 с наружным альфированным слоем (альфирование - насыщение поверхности кислородом).
При этом наружная втулка сидит в отверстии внутреннего кольца по напряженной посадке, а дополнительная внутренняя втулка закреплена на цилиндрической цапфе лопатки также по напряженной посадке. При работе трение происходит между втулками с ходовой посадкой.
Этим мы предохраняем от выработки лопатку и отверстие внутреннего кольца. После изнашивания втулок они заменяются и узел продолжают эксплуатировать.
На фиг.1 показан продольный разрез регулируемого направляющего аппарата с одной втулкой, который содержит двухопорные поворотные лопатки 1, размещенные между наружным корпусом 2 и внутренним разъемным кольцом 3, имеющим разъем 4, при этом нижние цилиндрические цапфы 5 лопаток 1 размещены в радиальных отверстиях 6 внутреннего кольца 3. Между цапфой 5 лопатки 1 и отверстием внутреннего кольца 3 установлена антифрикционная втулка 7 с кольцевым буртиком Вис плавающим зазором 9, при этом две половины внутреннего кольца 3 скреплены крепежом 10.
На фиг.2 показан разрез регулируемого направляющего аппарата с двумя втулками, содержащий двухопорные поворотные лопатки 1, которые размещены между наружным корпусом 2 и внутренним кольцом 3, с разъемом 4, при этом цилиндрические цапфы 5 лопаток 1 размещены в радиальных отверстиях 6, внутреннего кольца 3. Во внутреннем кольце 3 в отверстии 6 размещена наружная втулка 7 с кольцевым буртиком 8, на цапфе 5 лопатка 1 надета дополнительная втулка 9 с кольцевым буртиком 10 и альфированным слоем на наружной поверхности 11. Втулки 7 и 9 установлены с плавающим зазором 12 две половины внутреннего кольца 3 скреплены крепежом 13.
Сборка узла по фиг.1 осуществляется следующим образом: на цилиндрические цапфы 5 лопаток 1, установленных в корпусе, надеваются втулки 7, далее на них надвигаются две половины внутреннего кольца 3, их скрепляют крепежом 9.
Сборка узла по фиг.2 осуществляется следующим образом: на цилиндрические внутренние цапфы 5 лопаток 1, установленных в корпусе 2, надевают дополнительные втулки 9, на них наружные втулки 7, после чего на них надвигаются две половины внутреннего кольца 3 и их скрепляют крепежом 13.
В процессе эксплуатации поворотная направляющая лопатка 1 поворачивается в зависимости от режима работы на тот или иной угол: в наружной опоре лопатки закреплена с фиксированным зазором, необходимым для ее поворота без заедания. Во внутреннем кольце, где размещена внутренняя опора лопатки, между буртиками втулок и торцем полки лопатки имеется большой плавающий зазор 12. Он необходим для компенсации набегания допусков и взаимных температурных расширений деталей при эксплуатации. Внутренняя опора поворотной направляющей лопатки, по существу, выполнена в виде подшипника скольжения сухого трения работающего в запыленной среде и при больших температурах. Внутренняя опора по сравнению с наружной работает в худших условиях, в
зоне горячего пульсирующего воздуха. Пульсация вызывает износ контактирующих деталей подшипников из-за питтинга. Предотвращая износ цапфы лопатки мы добиваемся большего ресурса работы данного узла.
От качества пары трения внутренней опоры лопатки зависит правильный режим работы компрессора (точность поворота лопаток) КПД и ресурс работы.