СТАТОР ТУРБИНЫ

Полезная модель относится к области газотурбостроения и может быть использована при разработке газотурбинных двигателей для судовых, транспортных и промышленных энергетических установок.
Известен статор турбины низкого давления («Газотурбинные двигатели», под редакцией А.А. Иноземцева, В.Л. Сандрацкого, ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, 2006 г., с. 381, рис. 8.1.2.4_1.) газотурбинного двигателя, состоящий из наружного корпуса турбины низкого давления (ТНД), секторов сопловых аппаратов (СА) 2-й и 3-й ступеней и секторов уплотнения 1-й, 2-й и 3-й ступеней. В корпусе ТНД с его внутренней стороны в зоне установки секторов СА каждой из ступеней имеются антиротационные штифты с головкой призматической формы, установленные в радиальные отверстия корпуса с натягом и предназначенные для окружной фиксации каждого из секторов сопловых аппаратов. Также в зоне установки секторов СА расположены кольцевые ребра: передний и задний, предназначенные для радиальной фиксации секторов сопловых аппаратов и секторов уплотнения. На каждом заднем ребре с внутренней стороны имеется кольцевой бурт, предназначенный для осевой фиксации секторов СА соответствующей ступени.
На внешней платформе каждого из секторов СА 2 и 3 ступеней в специальном приливе выполнен паз, который на собранном двигателе сопрягается с тремя гранями призматической головки антиротационного штифта корпуса ТНД. Кроме того, на внешних платформах секторов СА, также в специальных приливах, выполнены пазы для окружной фиксации секторов уплотнения. На боковых краях внутренней платформы каждого из секторов СА 2 и 3 ступеней имеются боковые зацепы «G», сопрягаемые с такими же зацепами на внутренних платформах смежных секторов СА для обеспечения демпфирования динамических колебаний данных деталей.
На поверхности внутренней платформы каждого сектора СА, обращенной к оси двигателя, закреплено прирабатываемое покрытие сотовый конструкции, которое совместно с лабиринтными кольцами ротора образует лабиринтное уплотнение.
Особенностью данной конструкции статора турбины является то, что установка сопловых аппаратов 2 и 3 ступеней в корпус турбины производится с предварительным наклоном каждого сектора в радиальной плоскости, проходящей вблизи середины его хорды. При этом комплект секторов соплового аппарата каждой ступени предварительно устанавливается в специальном приспособлении, в котором имеются поворотные платформы, к каждой из которых с помощью зацепов крепится по одному сектору соплового аппарата. С помощью винтового привода и тяг в данном приспособлении имеется возможность производить одновременный поворот каждой из платформ в своей радиальной плоскости на угол, необходимый для осуществления сборки СА с корпусом. После заведения комплекта секторов СА, прикрепленного к приспособлению, в корпус турбины производится одновременный обратный поворот платформ приспособления вместе с секторами СА, вследствие чего сектора СА устанавливаются в корпусе турбины в окончательном (рабочем) положении. После этого в корпус турбины устанавливаются сектора уплотнения соответствующей ступени, посредством которых производится фиксация секторов СА от обратного поворота в радиальной плоскости, после чего от секторов СА отсоединяется приспособление.
Недостатком данной конструкции является высокое радиальное расположение лабиринтных уплотнений сопловых аппаратов, приводящее
к низкой эффективности этих уплотнений из-за относительно большой площади радиальных зазоров в данных уплотнениях;
к относительно большой осевой составляющей газовых сил, действующих на ротор турбины относительно статора, что может приводить к повышенным осевым нагрузкам на упорный подшипник ротора двигателя либо к необходимости создания специальных разгрузочных полостей.
Также к недостаткам данной конструкции можно отнести и то, что для сборки статора турбины необходимо применение сложных сборочных приспособлений.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение эффективности работы силовой турбины за счет уменьшения радиуса лабиринтных уплотнений сопловых аппаратов и, как следствие, уменьшения площади их зазоров и повышения эффективности уплотнений, и уменьшения осевой составляющей газовых сил, действующих на ротор турбины относительно ее статора.
Технический результат достигается тем, что статор турбины содержащий наружный корпус с внутренними кольцевыми ребрами и антиротационными штифтами, сектора сопловых аппаратов с наружными и внутренними платформами, сектора уплотнений, в отличие от известного дополнительно содержит внутренние корпусы, сопрягающиеся с внутренними платформами секторов сопловых аппаратов при помощи выполненных на ободной части каждого внутреннего корпуса кольцевой проточки и радиальных пазов, в которые входят расположенные на внутренних платформах сопловых секторов плоские ребра с радиальными выступами, причем задние (по потоку газа) стенки кольцевых проточек внутренних корпусов имеют меньшую радиальную высоту по сравнению с передними стенками, а в передней стенке каждой проточки ниже (по радиусу) ее опорной поверхности имеется кольцевая выборка, при этом верхняя кромка опорной кольцевой поверхности задней стенки проточки расположена по радиусу ниже линии хорды, соединяющей точки пересечения нижней кромки опорной кольцевой поверхности передней стенки проточки с боковыми кромками сопрягаемой поверхности плоского ребра внутренней платформы сектора соплового аппарата.
Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез статора турбины; фиг. 2 - вид А; фиг. 3 - вид Б; фиг 4 - схема установки соплового аппарата, начальное положение; фиг. 5 - схема установки соплового аппарата; фиг. 6 - продольный разрез установленного соплового аппарата.
Статор турбины (фиг. 1) содержит наружный корпус 1 с антиротационными штифтами 2, сектора сопловых аппаратов 3 с наружными 4 и внутренними 5 платформами, сектора уплотнений 6, внутренние корпуса 7. Внутренние корпуса 7 сопряжены с внутренними платформами 5 при помощи выполненных на ободной части 8 каждого внутреннего корпуса кольцевой проточки 9 и радиальных пазов 10, в которые входят расположенные на внутренних платформах 5 секторов СА 3 и ориентированные вдоль хорды сектора плоские ребра 11 с радиальными выступами 12. Для обеспечения возможности наклона секторов СА 3 при сборке и разборке передние 13 и задние стенки 14 кольцевых проточек 9 корпусов внутренних 7 имеют разную радиальную высоту. Верхняя кромка 15 опорной кольцевой поверхности задней стенки 14 расположена по радиусу ниже линии хорды 16, соединяющей точки пересечения нижней кромки 17 опорной кольцевой поверхности передней стенки 13 с боковыми кромками сопрягаемой поверхности плоского ребра внутренней платформы 5 сектора СА 3, а ширина проточки в зоне, расположенной по радиусу ниже опорной поверхности передней стенки 13, увеличена за счет кольцевой выборки 18 в этой стенке. Глубина радиальных пазов 10 в осевом направлении достаточна для исключения контакта радиального выступа 12 с дном паза при необходимом для сборки угле наклона сектора СА. На втулочной части корпуса внутреннего 7 закреплено прирабатываемое покрытие сотовой конструкции 19.
Наличие у сопловых аппаратов 3 внутренних корпусов 7 позволяет значительно уменьшить радиус лабиринтных уплотнений сопловых аппаратов и, как следствие, уменьшить площади их зазоров и повысить эффективность уплотнений, а также уменьшить осевую составляющую газовых сил, действующих на ротор турбины относительно ее статора. При этом установка сопловых аппаратов 3 в корпус турбины 1 производится с предварительным наклоном каждого сектора СА в радиальной плоскости, проходящей вблизи середины его хорды, для чего конструкция корпуса турбины и наружных платформ 4 секторов сопловых аппаратов 3 соответствует конструкции прототипа, а конструкция сопряжения корпуса внутреннего с внутренними платформами секторов СА обеспечивает возможность указанного предварительного наклона секторов СА при сборке/разборке и осевую фиксацию и радиальное центрирование корпуса внутреннего относительно корпуса турбины в процессе работы двигателя.
Таким образом, данное техническое решение позволяет повысить эффективность работы силовой турбины и уменьшить осевую составляющую газовых сил, действующих на ротор турбины относительно ее статора.