ОПОРА ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
GAS TURBINE ENGINE SUPPORT

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к устройствам опор турбин газотурбинных двигателей, преимущественно стационарного типа.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является опора турбины газотурбинного двигателя, содержащая внутренний корпус с подшипником, радиальные спицы, закрепленные на внутреннем корпусе и проходящие через внутренние полости сопловых лопаток турбины, упругие элементы и наружную опору турбины, при этом в качестве наружной опоры выступает наружный корпус турбины, а упругие элементы выполнены в виде круглых упругих прорезных элементов (патент РФ №2219360, МПК F02C 7/20, опубл. 20.12.2003).
Недостатком такого изобретения является то, что на каждую спицу надеваются упругие прорезные элементы, которые обеспечивают постоянное натяжение спиц на расчетную величину. Эти элементы в принципе могут находится как внутри, так и снаружи наружного корпуса. Эти элементы (тарельчатые пружины) достаточно трудоемки и имеют значительный разброс по осевой податливости, что требует определенного подбора их податливости в зависимости от расположения по окружности. Кроме того, эти прорезные пружины имеют достаточно узкие щели, что определяет высокий уровень напряжений в месте окончания этих щелей. Из-за разной податливости этих пружин натяжение спиц будет различным и нагрузка на внешний корпус турбины будет передаваться также неравномерно по окружности. Какие-то спицы будут недогружены а какие-то перегружены. Причем объективно оценить, как затянута при сборке каждая конкретная спица, практически невозможно.
Кроме того, при переходе с одного режима турбины на другой температура наружного корпуса турбины меняется, из-за чего могут возникать радиальные деформации спиц, которые при их жестком креплении к внутреннему и наружному корпусам турбины приводят к появлению температурных напряжений, приводящих впоследствии к разрушению как самих спиц, так и пружин и, тем самым, снижать надежность работы опоры в целом.
Задачей изобретения является обеспечение более или менее равной затяжки спиц при сборке опоры турбины путем применения полого кольца с кронштейнами, обладающих более стабильными упругими свойствами, а также за счет того, что натяжение спиц можно надежно контролировать, например, с помощью замера вытяжки спиц при затягивании регулировочной гайки. При этом за счет равномерного натяжения спиц в опоре они одинаково загружены, что позволяет увеличить ресурс работы опоры.
Дополнительной задачей изобретения является уменьшения влияния изменения температуры элементов опоры турбины на различных режимах работы турбины на работу спиц.
Указанные задачи достигаются тем, что в опоре турбины газотурбинного двигателя, содержащей внутренний корпус с подшипником, радиальные спицы, закрепленные на внутреннем корпусе и проходящие через внутренние полости сопловых лопаток турбины, упругие элементы и наружную опору, в ней упругие элементы и наружная опора выполнены в виде единого блока из замкнутого полого кольца с жестко закрепленными на нем вдоль продольной оси турбины кронштейнами, размещенного над корпусом турбины, при этом кронштейны шарнирно соединены со спицами регулировочными элементами.
Внешний конец каждой спицы может быть выполнен резьбовым а регулировочный элемент - в виде гайки, установленной на спице на кронштейне.
Новым в изобретении является то, что упругие элементы и наружная опора выполнены в виде единого блока из замкнутого полого кольца с жестко закрепленными на нем вдоль продольной оси турбины кронштейнами, размещенного над корпусом турбины, при этом кронштейны шарнирно соединены со спицами регулировочными элементами.
Внешний конец каждой спицы может быть выполнен резьбовым а регулировочный элемент - в виде гайки, установленной на спице на кронштейне.
Выполнение упругих элементов и наружной опоры в виде единого блока из замкнутого полого кольца с жестко закрепленными на нем вдоль продольной оси турбины кронштейнами, размещенного над корпусом турбины позволяет обеспечить более или менее равное натяжение спиц и снять тепловую связь между наружным корпусом турбины и спицами, что в свою очередь снимает температурные напряжения в спице при переходе с одного режима турбины на другой. Кроме того, расположение полого кольца над наружным корпусом турбины облегчает технологию сборки узла и замену вышедших из строя спиц при ремонте без разборки всей опоры турбины. Шарнирное соединение кронштейна со спицами позволяет компенсировать погрешности при сборке и повороте кронштейна вокруг оси полого кольца при затяжке спиц.
Выполнение регулировочного элемента в виде гайки, установленной на резьбовом участке спицы, позволяет наиболее просто регулировать натяжение спиц.
Податливость упругих элементов и наружной опоры можно подбирать как за счет диаметра и толщины полого кольца, так и за счет вылета кронштейна.
На чертеже изображен общий вид опоры турбины газотурбинного двигателя.
Опора турбины газотурбинного двигателя содержит внутренний корпус 1 с подшипником 2, радиальные спицы 3, закрепленные на внутреннем корпусе 1 с помощью самоконтрящихся гаек 4 и проходящие через внутренние полости сопловых лопаток 5 турбины, и наружный корпус 6 турбины. Упругие элементы и наружная опора выполнены в виде единого блока из замкнутого полого кольца 7 с жестко закрепленными на нем вдоль продольной оси турбины кронштейнами 8. Полое кольцо 7 с кронштейнами 8 размещено над наружным корпусом 6 турбины, при этом кронштейны 8 с помощью шарниров 9 соединены с наружными концами спиц 3 регулировочными элементами в виде гаек 10 навернутых на резьбовой участок 11 спиц 3.
Регулировка натяжения каждой спицы 3 осуществляется гайкой 10, навинчиваемой на спицы с нулевым осевым натягом с последующим натяжением всех спиц поворотом гайки на одинаковый угол или с помощью вытяжки каждой спицы на одинаковую величину.
Работа опоры двигателя осуществляется следующим образом.
В процессе работы турбины происходит изменение температурного состояния внутреннего корпуса 1 и полого кольца 7. Из-за разницы температур происходит их взаимное радиальное смещение, которое в большей части компенсируется за счет упругой закрутки полого кольца 7.
Натяжение спиц 3 в конструкции выбирается таким образом, чтобы любой температурный градиент между внутренним корпусом 1 и полым кольцом 7 не приводил к расслаблению стыка спиц 3 с кронштейнами 8.
Изобретение позволяет лучше контролировать натяжение спиц, при этом расположение полого кольца с жестко закрепленными на нем вдоль продольной оси турбины кронштейнами, размещенного над корпусом турбины, улучшает собираемость и ремонтопригодность опоры, в том числе замену спиц без полной разборки опоры. При этом рабочая температура полого кольца с жестко закрепленными на нем вдоль продольной оси турбины кронштейнами, размещенного над корпусом турбины, позволяет использовать для его изготовления более широкий круг материалов.