ОПОРНОЕ УСТАНОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ КОРПУСОВ ДВУХКОНТУРНОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
SUPPORT ADJUSTING DEVICE FOR CONNECTION OF CASES OF DOUBLE-CIRCUIT GAS-TURBINE MOTOR

Техническое решение относится к опорным установочным устройствам корпусов авиационных и других газотурбинных двигателей, особенно с учетом снижения температурных и монтажных напряжений в опорных конструкциях и корпусах турбин таких двигателей, в частности в устройствах соединения их кожухов и корпусов.
Устройство соединения корпусов, а также узлы опорных конструкций их крепления к соответствующим корпусам, размещенные в тракте второго контура, создают сопротивление газодинамическому потоку, особенно если речь идет о малоразмерных двухконтурных газотурбинных двигателях. Такой двигатель, в частности, представлен в описании к патенту США № 3487636, кл. 60-39.82 (МПК F02C 7/22 фирмы Дженерал Электрик, аналоги - № 1250180, Великобритании и № 1600387 Франции).
В газодинамическом тракте известного двигателя с форсажной камерой представлено соединение корпусов наружного контура и фронтового устройства форсажной камеры, жестко связанных между собой. Мы видим в пространстве между стекателем и наружным корпусом двигателя закрепленную к последнему через внутреннее кольцо обтекаемую стойку 10 с выходом патрубка и далее размещение устройств воспламенения и поддержания пламени.
Конструкция имеет продольную устойчивость, но не предусматривает возможности компенсации радиального и продольного перемещений в результате теплового воздействия.
Известно соединение корпусов двухконтурного газотурбинного двигателя (см. описание к пат. РФ № 2117796, F02C 7/20, фирмы «А. Люлька-Сатурн»).
Известное устройство содержит наружный и внутренний корпуса. На Фиг.1 можно видеть в концевой части двигателя схематично представленную взаимосвязь внутреннего корпуса с задней опорой турбин.
Внутренний корпус имеет продольные стыковочные выступы с П-образными пазами, куда введены ползуны, связанные шарнирами со штырями, радиально направленными внутрь к оси двигателя.
Штыри имеют в своей верхней части цилиндрические цапфы с наружными шлицами, введенными в ответные внутренние шлицы наружного корпуса.
Цапфы со шлицами эксцентричны относительно радиальных штырей.
Описанное известное устройство может быть использовано в качестве прототипа заявляемого технического решения, но надо учитывать, что это известное решение эффективно в двигателях средних и больших продольных габаритов, где соединение наружного и внутреннего корпусов внешнего контура двухконтурного газотурбинного двигателя организовано за пределами размещения задней опоры двигателя. Тем не менее, упомянутая выше задняя опора турбин может рассматриваться как опорное и установочное устройство для внутреннего корпуса газотурбинного двигателя.
При этом не исключено воздействие на известное устройство значительного перепада температур между холодным наружным и горячим внутренним корпусами на выходе из-за турбины.
Перед авторами стояла задача создать опорное установочное устройство соединения корпусов двухконтурного газотурбинного двигателя, которое позволило бы получить совокупный технический результат, содержащий несколько логически взаимосвязанных причинно-следственной связью прогрессивных технических результатов, а именно:
- при размещении в полостях обтекаемых стоек функционально важных коммуникаций, в частности откачки и подвода масла к опоре турбины, суфлирования масляных полостей и подвода воздуха к уплотняющим элементам, повышение выходных параметров двигателя за счет уменьшения непроизвольных потерь путем снижения сопротивления потоку воздуха во втором контуре газотурбинного двухконтурного двигателя, в частности, небольших размеров;
- при получении компенсации температурных перепадов взаимосвязанных узлов внутреннего и наружного контуров;
- наряду с вышеперечисленными техническими результатами повышение технологичности сборки-разборки, обслуживания и ремонта за счет усовершенствования соединения корпусов в области размещения опоры турбин двигателя.
Для достижения этой совокупности технических результатов в известном опорном установочном устройстве корпусов двухконтурного газотурбинного двигателя, содержащем наружный корпус, взаимосвязанный через стойки с опорой турбины посредством узловых соединений с ползунами в продольных пазах, произведено усовершенствование.
Усовершенствование состоит в том, что указанный наружный корпус выполнен в виде последовательно расположенных передней и задней частей, жестко скрепленных между собой по окружности отдельными кронштейнами. Под и между указанными частями наружного корпуса установлено внутреннее кольцо. При этом узловые соединения с ползунами в продольных пазах взаимосвязаны с указанными кронштейнами и внутренним кольцом, а упомянутые стойки опоры турбины скреплены с указанным кольцом.
Указанные отдельные кронштейны прикреплены к наружным радиальным фланцам, дополнительно выполненным на упомянутых передней и задней частях наружного корпуса.
Кроме того, в указанном внутреннем кольце в местах крепления упомянутых стоек опоры турбин выполнены отверстия, сообщенные с полостями этих стоек. При этом в пространство между упомянутыми фланцами и кронштейнами через полости указанных стоек и указанные отверстия дополнительно выведены трубопроводы обеспечения работоспособности опоры турбины.
Таким образом, узлы соединения корпусов и фланцы крепления трубопроводов располагаются за пределами второго контура и не затеняют тракт.
Для предотвращения утечки рабочего тела между указанными передней и задней частями наружного корпуса и внутренним кольцом по его периметру смонтированы уплотнения.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на:
- фиг.1 дана схема газотурбинного двухконтурного двигателя с заявляемым опорным установочным устройством соединения его корпусов;
- фиг.2 показан увеличенный фрагмент А (см. фиг.1) опорного установочного устройства корпусов газотурбинного двигателя;
- фиг.3 представлен вид Б фиг.2 на опорное установочное устройство корпусов газотурбинного двигателя с выводом из отдельных стоек трубопроводов обеспечения опоры турбины;
- фиг.4 дано продольное сечение В-В фиг.3 одной из профилированных стоек с трубопроводом обеспечения опоры турбины газотурбинного двигателя;
- фиг.5 показано поперечное сечение Г-Г фиг.4 профилированной стойки с трубопроводом обеспечения опоры турбины газотурбинного двигателя;
- фиг.6 показано продольное сечение Д-Д фиг.3 в местах размещения узловых соединений с ползунами между частями наружного корпуса заявляемого опорного установочного устройства газотурбинного двигателя;
- фиг.7 дано поперечное сечение Е-Е фиг.6 соединения кронштейнами частей наружного корпуса газотурбинного двигателя в местах размещения узловых соединений с ползунами.
Двухконтурный газотурбинный двигатель, схема которого дана на фиг.1, содержит проточные тракты, 1 - первого контура и 2 - второго контура.
Проточный тракт второго контура 2 сформирован внутренним корпусом 3 и наружным корпусом 4 со взаимосвязанными между собой передней частью 5 и задней частью 6 упомянутого наружного корпуса 4. Тракт 2 второго контура пересекают только профилированные обтекаемые стойки 7 опоры турбины 8.
Стойки 7 скреплены с внутренним корпусом 3 и кольцом 9, размещенным между и под передней 5 и задней 6 частями наружного корпуса 4 (фиг.2).
Для предотвращения утечек из проточного тракта второго контура 2 между кольцом 9, фланцем 10 передней части 5 и фланцем 11 задней части 6 наружного корпуса 4 расположены кольцевые уплотнения 12 по периметру кольца 9.
Фланец 10 передней части 5 наружного корпуса 4 и фланец11 задней его части 6 соединены между собой отдельными кронштейнами 13 посредством резьбовых соединений - болтов 14 с гайками 15.
Внутри стоек 7 размещены трубопроводы 16, 17 (фиг.3), обеспечивающие работоспособность опоры турбины 8. Это могут быть трубопроводы откачки и подвода масла к опоре турбины 8, подвода воздуха к уплотняющим элементам, суфлирования масляной полости. Крепления каждого из упомянутых трубопроводов на указанном кольце 9 обеспечены с помощью дополнительных фланцев 18 между кронштейнами 13 (фиг.4).
На этом же кольце 9, связанном со стойками 7 опоры турбины 8, закреплены, по меньшей мере, двумя болтами 19 кронштейны 20 с пазами 21 (фиг.7), в которые введены ползуны 22. Ползуны 22, в свою очередь, болтами 23 взаимосвязаны с упомянутыми ранее кронштейнами 13 соединения частей наружного корпуса 4.
При этом ползуны 22 размещены в пазах 21 с радиальным зазором 24.
Во время работы двигателя инерционные усилия и крутящий момент от внутреннего корпуса 3 через стойки 7 передаются на указанное кольцо 9 опоры турбины 8 и далее посредством кронштейнов 20 с пазами 21 и ползунов 22, входящих в эти пазы, на кронштейны 13 наружного корпуса 4.
Развязка корпусов в осевом и радиальном направлениях обеспечена компенсацией тепловых расширений и осевых перемещений корпусов внутреннего 3 и наружного 4 за счет снятия ограничений как в осевом направлении в соединении паза 21 и ползуна 22, так и в радиальном за счет радиального зазора 24.
В заявляемом опорном установочном устройстве соединения корпусов двухконтурного газотурбинного двигателя предусмотрены на наружной поверхности двигателя, где температура существенно ниже, а это увеличивает ресурс всех остальных частей конструкции.
Кроме того, в случае необходимости предлагаемая конструкция позволяет без разборки двигателя обеспечить доступ к обслуживанию и замене деталей.
Предлагаемое устройство при полной кинематической развязке корпусов в осевом и радиальном направлениях обеспечивает минимальное сопротивление потоку воздуха, протекающему через второй контур газотурбинного двигателя, обеспечивая повышение его газодинамических параметров.