СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ВОЗДУХА НА ОХЛАЖДЕНИЕ ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
CONTROL SYSTEM OF AIR FLOW RATE FOR COOLING OF TURBINE OF GAS TURBINE ENGINE

Изобретение относится к системам регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины одноконтурных и двухконтурных двигателей.
Известна система управления расходом воздуха, охлаждающего турбину турбореактивного двигателя, содержащая множество устройств регулирования потока воздуха (клапанов), расположенных в корпусе турбины (RU 2194179 С1, опубл. 10.12.2002).
Недостатки прототипа:
- Расположение устройств регулирования потока воздуха (клапанов) в весьма горячей зоне в корпусе турбины.
- Необходимость выполнения множества устройств регулирования потока воздуха (клапанов), что приводит к усложнению конструкции.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в повышении надежности работы устройства регулирования потока воздуха, а также в упрощении конструкции, снижении материалоемкости.
Это достигается тем, что в системе регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя, включающей устройство регулирования подачи воздуха, поступающего от компрессора на охлаждение турбины, согласно изобретению устройство регулирования подачи воздуха расположено над валом турбокомпрессора и выполнено в виде цилиндрического корпуса с окнами, закрепленного на задней опоре ротора компрессора, снаружи корпуса соосно с ним выполнено кольцо привода со сквозными прорезями, в котором размещены тела вращения, опирающиеся на внешнюю поверхность цилиндрического корпуса для возможности поворота кольца привода вокруг своей продольной оси, при этом между цилиндрическим корпусом и кольцом привода выполнены заслонки, соединенные с кольцом привода плоскими пружинами, а рабочие поверхности заслонок прижаты к наружной поверхности цилиндрического корпуса, причем рабочие поверхности заслонок выполнены с возможностью частичного перекрывания окон цилиндрического корпуса при повороте кольца привода.
В частных случаях реализации:
- тела вращения могут быть выполнены в виде роликов;
- заслонки могут быть выполнены П-образной формы.
Расположение устройства регулирования подачи воздуха над валом турбокомпрессора, а именно на задней опоре ротора компрессора, повышает надежность работы упомянутого устройства по сравнению с прототипом, т.к. данное устройство расположено в более холодной зоне, чем в прототипе. Кроме того, близкое расположение к валу турбокомпрессора позволяет минимизировать размеры цилиндрического корпуса и кольца привода, что в целом снижает материалоемкость упомянутого устройства.
Такое конструктивное выполнение заявленной системы позволяет обойтись одним устройством регулирования подачи воздуха, что упрощает ее конструкцию по отношению к прототипу.
На фиг.1 представлено схематическое изображение системы регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя.
На фиг.2 представлено устройство регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя.
Система регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя содержит устройство регулирования подачи воздуха 1, расположенное над валом 2 турбокомпрессора и выполненное в виде цилиндрического корпуса 3 с двумя рядами окон 4, закрепленного (например, с помощью фланцев) на задней опоре 5 ротора 6 компрессора, снаружи корпуса 3 соосно с ним выполнено кольцо привода 7 со сквозными прорезями 8, в котором размещены тела вращения 9 в виде роликов, опирающиеся на внешнюю поверхность цилиндрического корпуса для возможности поворота кольца привода 7 вокруг своей продольной оси с помощью гидроцилиндра, расположенного снаружи двигателя, посредством передаточного рычажкового механизма (на чертежах не показаны), соединенного с кольцом привода 7 поводком 10, при этом между цилиндрическим корпусом 3 и кольцом привода 7 выполнены заслонки 11 П-образной формы, соединенные с кольцом привода 7 плоскими пружинами 12, а рабочие поверхности заслонок 11 прижаты к наружной поверхности цилиндрического корпуса 3, причем рабочие поверхности заслонок 11 выполнены с возможностью частичного перекрывания окон 4 цилиндрического корпуса 3 при повороте кольца привода 7.
Один ряд окон 4 сообщен с предмасляной полостью 13, которая, в свою очередь, сообщена с внутренней полостью 14 вала турбокомпрессора, из которой воздух поступает на охлаждение рабочего колеса (ротора) 15 турбины, при этом предмасляная полость 13 отделена от остальных соседних полостей (масляной полости, а также полости, в которой расположен воздухопроводящий канал 18) контактным уплотнением 16 и лабиринтным уплотнением 17 соответственно.
Другой ряд окон 4 сообщен с воздухопроводящим каналом 18, из которого воздух поступает на охлаждение соплового венца (статора) 19 турбины.
Работа заявленной системы регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя осуществляется следующим образом.
При работе турбореактивного двигателя на режимах, близких к максимальным, когда на охлаждение турбины требуется максимальное количество воздуха, от гидроцилиндра через передаточный рычажковый механизм передается усилие на поводок 10, который приводит в движение кольцо привода 7 вокруг своей продольной оси до тех пор, пока рабочие поверхности заслонок 11 полностью не откроют окна 4 цилиндрического корпуса 3 устройства регулирования подачи воздуха, при этом воздух из закомпрессорной полости через сквозные прорези 8 и полностью открытые окна 4 поступает в предмасляную полость 13 и через внутреннюю полость вала 14 турбокомпрессора поступает на охлаждение ротора 15 турбины, при этом часть воздуха поступает по воздухопроводящему каналу 18 на охлаждение соплового венца 19 турбины.
При запуске и работе турбореактивного двигателя на дроссельных режимах, когда для охлаждения турбины не требуется максимальное количество воздуха, с помощью гидроцилиндра кольцо привода 7 поворачивается вокруг своей продольной оси до частичного перекрывания заслонками 11 П-образной формы окон 4 цилиндрического корпуса 3, при этом расчетное количество воздуха из закомпрессорной полости через сквозные прорези 8 и частично открытые окна 4 поступает по воздухопроводящему каналу 18 на охлаждение соплового венца 19 турбины, а часть воздуха через внутреннюю полость 14 вала турбокомпрессора поступает на охлаждение рабочего колеса 15 турбины.
Таким образом, заявленная конструкция позволяет надежно работать во всем диапазоне режимов работы двигателя, при этом рационально расходовать воздух, отбираемый от компрессора на охлаждение турбины, при различных режимах работы газотурбинного двигателя.