УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ УГЛА ПОВОРОТА ЛОПАТОК НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА КОМПРЕССОРА
TURNING ANGLE ADJUSTMENT DEVICE OF COMPRESSOR GUIDE BLADES

Изобретение относится к области газотурбостроения судового и промышленного назначения и может найти применение при проектировании промышленных и судовых компрессоров ГТД с поворотными направляющими аппаратами.
Известно устройство поворота направляющих лопаток компрессора (патент РФ 2300669, МПК F04D 27/00, опубликовано 10.06.2007), содержащее корпус с расположенными в нем лопатками, на хвостовиках которых зафиксированы поводки, шарнирно связанные с поводковым кольцом, соединенным со штоком. Поворот поводкового кольца осуществляется осевым перемещением штока механизма привода - гидроцилиндра.
Известно выбранное за прототип устройство поворота направляющих лопаток (патент РФ 2397331, МПК F01D 17/14, F04D 29/56, F01D 9/02, опубликовано 20.08.2010), содержащее поворотные лопатки направляющего аппарата, установленные в наружном корпусе и внутреннем кольце компрессора, механизм регулирования поворота лопаток, имеющий в своем составе поводковое кольцо, связанное при помощи поводков с хвостовиками лопаток для их одновременного приведения в движение, при этом поводковое кольцо и поводки связаны шарнирно. Поворот поводкового кольца осуществляется механизмом привода - электрическим шаговым двигателем посредством установленной на его валу шестерни и закрепленной на поводковом кольце зубчатой рейки.
Недостатком существующих аналога и прототипа является сложность конструкции, так как для поворота лопаток необходим специальный механизм привода, а это приводит к увеличению габаритов и веса компрессора.
Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, является упрощение конструкции устройства, а также уменьшение габаритов и веса компрессора.
Заявленный технический результат достигается тем, что устройство для регулировки угла поворота лопаток направляющего аппарата компрессора содержит поворотные лопатки направляющего аппарата, установленные в наружном корпусе и внутреннем кольце компрессора, механизм регулирования поворота лопаток, имеющий в своем составе поводковое кольцо, связанное при помощи поводков с хвостовиками лопаток для их одновременного приведения в движение, при этом поводковое кольцо и поводки связаны шарнирно.
Новым в изобретении является то, что лопатки поворачиваются под действием силы газового потока, суммирующая сила потока приложена в центре давления лопатки, при этом ось лопатки смещена от центра давления в сторону выходной кромки лопатки, а механизм регулирования поворота лопаток дополнительно содержит двуплечий рычаг, соединенный одним плечом с поводковым кольцом, а другим плечом со штоком цилиндра, и цилиндр с двумя полостями, в каждой полости установлен регулируемый упор, а в одной из полостей установлен упругий элемент.
Упругий элемент содержит аккумулирующую энергию элемент.
Аккумулирующую энергию элемент выполнен в виде пружины.
В каждой полости цилиндра выполнены отверстия.
На прилагаемых чертежах изображено заявленное устройство для регулировки угла поворота лопаток направляющего аппарата компрессора:
Фиг.1 - общий вид устройства в положении «прикрыто»;
Фиг.2 - соединение поворотной лопатки с механизмом регулирования поворота лопаток;
Фиг.3 - схема поворота лопаток под действием силы потока.
Устройство для регулировки угла поворота лопаток направляющего аппарата компрессора содержит поворотные лопатки 1 (фиг.1, 2), установленные в наружном корпусе 2 и внутреннем кольце 3 компрессора и механизм регулирования поворота лопаток 1. Механизм регулирования поворота лопаток содержит поводковое кольцо 4 (фиг.1, 2), связанное при помощи поводков 5 с хвостовиками лопаток 1 для их одновременного приведения в движение, при этом поводковое кольцо и поводки связаны при помощи шарнира 6 (фиг.2). Механизм регулирования поворота лопаток содержит также двуплечий рычаг 7, соединенный одним плечом с поводковым кольцом 4, а другим со штоком 8 цилиндра 9, и цилиндр 9 имеющий две полости 10, 11. В одной из полостей 10 или 11 установлен упругий элемент 12. В каждой из полостей 10, 11 имеются регулируемые упоры 13, 14 (фиг.1).
Упругий элемент 12 содержит аккумулирующий энергию элемент, в качестве которого используют пружину.
В полостях 10, 11 цилиндра 9 выполнены отверстия 15.
Устройство для регулировки угла поворота лопаток направляющего аппарата компрессора работает следующим образом.
Предварительно перед началом работы двигателя регулируемые упоры 13, 14 в полостях 10, 11 устанавливают на требуемую длину для задания угла установки лопатки 1 в положении «прикрыто» (упор 13) и требуемого угла установки лопаток в положении «раскрыто» (упор 14).
Перед запуском двигателя лопатки 1 установлены в положении «прикрыто» за счет упругого элемента 12, установленного в цилиндре 9.
При работе компрессора на лопатку 1 действует сила газового потока, приложенная в центре давления 16 (фиг.3) лопатки 1. Так как ось 17 (фиг.3) лопатки 1 смещена от центра давления 16 лопатки 1 в сторону выходной кромки 18 (фиг.3), сила газового потока разворачивает лопатку до положения «раскрыто». При повороте лопаток 1 через поводки 5 сила газового потока действует на поводковое кольцо 4, которое действуя на двуплечий рычаг 7, перемещает шток 8, сжимая упругий элемент 12. Шток 8 перемещается до тех пор пока не встанет на упор 14.
Через выполненные в цилиндре отверстия 15 в полостях 10, 11 цилиндра 9 воздух при перемещении штока 8 входит и выходит из полостей в окружающее пространство, не создавая за счет этого дополнительного сопротивления на сжатие воздуха в цилиндре 9.
При остановке двигателя система занимает исходное положение и лопатки принимают положение «прикрыто». Сила газового потока, приложенная в центре давления 16 лопаток 1 уменьшается, лопатка 1 поворачивается до положения «прикрыто». При этом упругий элемент 12 разжимается, шток 8 перемещается, действуя на двуплечий рычаг 7, поводковое кольцо 4 поворачивает поводки 5, которые в свою очередь и возвращают лопатки 1 в положение «прикрыто» и встает на упор 13.
В результате использования заявленного изобретения нет необходимости применять для поворота лопаток силовой механизм (элекродвигатель, гидроцилиндр, пневмоцилиндр или любой другой механизм, использующий дополнительную энергию для перемещения или вращения штока механизма привода), это значительно упрощает конструкцию устройства для регулировки угла поворота лопаток направляющего аппарата компрессора, снижает массу компрессора и двигателя в целом.