СЕКЦИОННЫЙ ВОЗДУХО-ВОЗДУШНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ТУРБИНЫ ТУРБОМАШИНЫ
SECTIONAL AIR-TO-AIR HEAT EXCHANGER OF TURBINE COOLING SYSTEM

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к системам охлаждения турбин газотурбинного двигателя.
Известен воздухо-воздушный теплообменник, содержащий несколько секций, фланцы с буртами и трубные доски в виде поясов на корпусе внутреннего контура двигателя (Авторское свидетельство SU 1192474).
Недостатками известного теплообменника является недостаточная герметичность и отсутствие устройства, предотвращающего перетяжку болтов крепления фланцев с буртами к трубным доскам, что может приводить к повреждению фланцев и разгерметизации стыка.
Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является достижение лучшей герметичности и большей надежности соединения фланцев с площадками корпуса.
Указанный технический эффект достигается тем, что в известном воздухо-воздушном теплообменнике, содержащем несколько охлаждаемых секций, установленных в проточной части турбомашины и закрепленных на корпусе посредством болтовых соединений, с двумя фланцами, соединенными между собой сетью трубок и снабженными отверстиями под болтовое соединение и буртами, имеющими цилиндрическую посадочную поверхность большого радиуса, образующую с корпусом зазор, выбирающийся при сборке, согласно изобретению каждый фланец установлен на плоской площадке корпуса и снабжен по крайней мере одним упорным выступом, выполненным в области болтового соединения и препятствующим потере функциональных свойств фланца при установке секции, и образующим с корпусом зазор, выполненный с возможностью его выборки после выборки зазора между фланцем и корпусом, с обеспечением герметичности соединения фланца с площадкой корпуса.
Выполнение контактирующей поверхности буртов цилиндрической, большого радиуса позволяет работать им как пружинам в процессе затяжки крепежных болтов. В результате выбирается зазор между буртами и площадкой корпуса, а выполнение площадки плоской обеспечивает подпружиненный контакт по плоскости и достаточную герметичность в процессе работы турбомашины. При этом сохраняется зазор между упорным выступом (выступами) и площадкой корпуса, а его величина определяет предельное усилие затяжки болтов, после которого во фланце могут возникнуть пластические деформации или при дальнейшей затяжке произойти разрушение фланца (появление трещин), что нарушит герметичность соединения. То есть после выборки зазора между корпусом и упорным выступом последний будет воспринимать чрезмерное усилие затяжки, препятствуя разрушению фланца и тем самым повышая надежность. Такая конструкция соединения позволяет затягивать болты предельным моментом затяжки, обеспечивая максимально возможную герметичность без потери работоспособности.
На фигуре 1 представлена принципиальная схема секции воздухо-воздушного теплообменника. На фигуре 2 представлено увеличенное место соединения фланца с корпусом (разрез Α-A на фиг. 1).
Секционный воздухо-воздушный теплообменник системы охлаждения турбины турбомашины, состоящий из нескольких секций, каждая из которых содержит по два фланца 1, устанавливаемые на плоские площадки корпуса 2, соединенные между собой сетью трубок 3 и снабженные отверстиями 4 под болты 5 и буртами 6, имеющих цилиндрическую посадочную поверхность большого радиуса, образующую с корпусом 2 зазор 7, выбирающийся при сборке, при этом каждый фланец 1 снабжен по крайней мере одним упорным выступом 8, выполненным в области болтового соединения и препятствующим потере функциональных свойств фланца 1 при установке секции, и образующим с корпусом 2 зазор 9, выполненный с возможностью его выборки после выборки зазора 7 между фланцами 1 и корпусом 2, с обеспечением герметичности соединения фланцев 1 с плоскими площадками корпуса 2.
При установке секций воздухо-воздушного теплообменника на корпус 2 фланцы 1 притягивают болтами 5 с определенным усилием затяжки, при этом выбирается зазор 7 между корпусом 2 и буртами 6 фланцев 1. Цилиндрическая поверхность большого радиуса буртов 6 начинает работать как пружина и контактирует с площадкой корпуса 2 по плоскости, обеспечивая требуемую герметичность соединения фланцев 1 с плоскими площадками корпуса 2. При случайном преувеличении усилия затяжки болтов 5 происходит выборка зазора 9 между упорным выступом 8 и корпусом 2, после чего излишнее усилие затяжки перестает восприниматься буртами 6 фланцев 1, а воспринимается упорным выступом 8, предотвращая тем самым потерю функциональных свойств фланца 1.
В процессе работы турбомашины для каждой секции воздухо-воздушного теплообменника, установленной в проточной части наружного контура, в полость (на входе в теплообменник), образованную между фланцем 1 и корпусом 2, подают горячий воздух из внутреннего контура. Проходя по трубкам 3, он охлаждается воздухом наружного контура. После чего охлажденный воздух отводится из аналогичной полости (на выходе из теплообменника) для охлаждения турбины турбомашины. При этом соединение фланцев 1 с площадками корпуса 2 минимизируют потери охлаждающего воздуха за счет своей герметичности.