НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Полезная модель относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано в осевых компрессорах ГТД.
Известен направляющий аппарат осевой турбомашины, см. например, авторское свидетельство СССР №220418, кл. F04d, F02С, содержащий лопатки, перо которых входит в прорези наружного и внутреннего колец аппарата и соединяются с ними сваркой. Недостатком такой конструкции является низкий предел выносливости сварных швов, располагающихся непосредственно в зоне перехода силового потока от пера лопатки к кольцам в сочетании с ухудшением свойств материала в местах сварки.
Известен направляющий аппарат осевой турбомашины, см., например, патент США №2924425 НКИ 415-217, содержащий профилированные лопатки, изготовленные из листового материала, с крепежным элементом Г-образной формы. Концы пера лопатки соединяются с крепежным элементом сваркой. Недостатками такой конструкции являются: пониженный предел прочности сварных швов по сравнению с основным материалом, невозможность сборки аппарата из разнородных материалов, например, лопаток из титанового или стального сплава и наружным и (или) внутренним кольцами из алюминиевого сплава.
Известен направляющий аппарат осевой турбомашины, см., например патент США №4,621,976 F01D 9/04, содержащий наружное и (или) внутреннее кольцо, отлитые совместно с лопатками. Недостатком этой конструкции является сложная технология литья лопастной части аппарата из-за сложности системы питания расплавом и обработки трактовых поверхностей наружного и (или) внутреннего колец и перьев лопаток.
Целью изобретения является повышение надежности, возможность использования разнородных материалов лопатки и колец (например, титановые лопатки и алюминиевые кольца наружное и (или) внутреннее), снижение трудоемкости благодаря уменьшению затрат на обработку замковых соединений между лопатками и кольцами, а также затрат на механическую обработку и подгонку соединений, (например, типа "ласточкин хвост"), на изготовление сложного инструмента (например, протяжек), изготовление дополнительных элементов крепления.
Указанная цель достигается тем, что конец (концы) лопаток имеют отверстия, благодаря которым лопатки укреплены в наружном и (или) внутреннем кольцах при остывании затекшего в эти отверстия расплава металла, формирующего наружное и (или) внутреннее кольца.
Для повышения надежности предусмотрена постановка упругих демпфирующих элементов в местах заделки концов перьев лопаток, что повышает усталостную прочность конструкции.
Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых изображены:
Фиг.1 - Направляющий аппарат осевого компрессора с наружным и внутренним кольцами.
Фиг.2 - Сечение А-А фиг.1. Крепление перьев лопаток с наружным и внутренним кольцами.
Фиг.3 - Сечение Б-Б фиг.2.
Предлагаемый направляющий аппарат содержит лопатки 1, в которых выполнены отверстия 2, кольцо 3 наружное, кольцо 4 внутреннее, демпферные пластины 5, фиксаторы 6.
Направляющий аппарат изготавливается (собирается) следующим образом:
Лопатки 1 устанавливаются в приспособлении под заливку расплавом металла, в котором предусмотрено формообразование внутреннего тракта и наружного контура направляющего аппарата. При этом расплав металла заполняет отверстия 2 на концах лопаток и тем самым надежно скрепляет лопатки с формируемыми кольцами - наружным 3 и (или) внутренним 4.
Для повышения уровня демпфирования и более плотного прилегания концов лопаток к наружному и (или) внутреннему кольцам на концах перьев лопаток установлены демпфирующие элементы 5, что способствует более равномерному распределению силового потока в соединении лопатки - наружное и (или) внутреннее кольцо.
Упругие демпфирующие элементы обеспечивают гашение колебаний лопаток за счет необходимого напряженного состояния, благодаря изменению линейных размеров (уменьшению) пакета перо лопатки - демпфирующие элементы для наружного и (или) внутреннего колец при остывании расплава.
В варианте практического исполнения направляющий аппарат имеет 28 лопаток с длиной пера 150 мм. и хордой 58 мм. Сборка осуществляется следующим образом. В приспособление устанавливаются все лопатки, выдержав углы установки перьев и закрепив их в радиальном расположении. Устанавливаются элементы, формирующие трактовые поверхности и наружный и (или) внутренний контуры поверхностей направляющего аппарата. Стыковочные поверхности перьев лопаток и элементов, формирующих контуры, тщательно предохраняются для обеспечения герметичности перед заливкой металла. Подготовленные объемы, формирующие наружное и (или) внутреннее кольца, заливаются расплавом металла. После остывания расплава выполняется термическая обработка и окончательная механическая обработка аппарата.
Преимуществами описываемого технического решения перед известными следующее.
Снижается трудоемкость изготовления направляющего аппарата вследствие устранения дорогостоящей механической обработки наружного и (или) внутреннего колец, устраняется необходимость изготовления дорогостоящего инструмента для формирования, например, пазов и замков типа "ласточкин хвост" или типа "елка".
Снижается расход дорогостоящего материала
Устраняется необходимость сложного технологического процесса и оснащения для механической обработки и изготовления заготовок лопаток, так как, используя описываемое техническое решение, нет необходимости иметь сложную технологическую схему обработки ввиду применения листовых или вальцованных лопаток.
Допускается использование в конструкции аппарата разные материалы. Например, стальные кольца и титановые лопатки, или стальные лопатки и алюминиевые или магниевые кольца и т.д.