РЕГУЛИРУЕМЫЙ ВХОДНОЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ КОМПРЕССОРА

Полезная модель относится к конструкции узлов газотурбинных двигателей, служащих для направления газового потока, а именно, к входным направляющим аппаратам компрессора.
Известен регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца с возможностью поворота, со стороны проточной части компрессора на цапфах стоек образованы прямоугольные полки, установленные в ответных пазах, выполненных на внутреннем кольце и наружном корпусе. [1].
Недостаток известного регулируемого входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя заключается в низкой технологичности его изготовления и сборки. В первую очередь это определяется прямоугольной формой полок, образованных на цапфах стоек со стороны проточной части компрессора. Указанные полки при сборке входного направляющего аппарата устанавливаются в ответных пазах на внутреннем кольце и наружном корпусе, также имеющих прямоугольную форму, соответствующую форме полок. Особенно сложными с технологической точки зрения являются выполнение пазов прямоугольной формы и операции по взаимной подгонке пазов и полок.
При работе входного направляющего аппарата на неподвижные стойки действуют значительные моменты сил, стремящиеся повернуть стойки в цилиндрических цапфах. При ослаблении в процессе эксплуатации фиксации
стоек в наружном корпусе гайками указанные моменты сил оказываются, по меньшей мере, частично приложенными к прямоугольным полкам. Полки, преимущественно, своими угловыми участками взаимодействуют с внутренними гранями пазов. При длительной эксплуатации и жестких режимах работы приводит к деформации или даже разрушению углов полок. Тем самым снижается долговечность и надежность всего узла.
Кроме того, в силу наличия технологических допусков на изготовление и сборку конструктивных пар «полка - ответный паз», в готовом изделии либо полка может выступать в проточную часть компрессора, либо участок проточной части компрессора, примыкающий к пазу, может возвышаться над полкой. И в том и в другом случае прямоугольная форма полок и ответных пазов обеспечивает наихудшие условия обтекания потоком этих элементов, находящихся в проточной части компрессора. Это приводит к ухудшению аэродинамических характеристик регулируемого входного направляющего аппарата и, в конечном счете, негативно влияет на характеристики компрессора газотурбинного двигателя в целом.
Технический результат полезной модели - повышение технологичности при изготовлении и сборке направляющего аппарата при одновременном обеспечении высоких прочностных характеристик и долговечности работы направляющего аппарата.
Указанный результат достигается тем, что в регулируемом входном направляющем аппарате компрессора газотурбинного двигателя, содержащем наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца с возможностью поворота, со стороны проточной части компрессора на цапфах стоек образованы полки, установленные в ответных пазах, выполненных на внутреннем кольце и наружном корпусе, при этом полки в поперечном сечении представляют собой фигуру, наружный контур которой включает
две параллельные прямые, сопряженные между собой двумя полуокружностями, а форма ответных пазов на внутреннем кольце и наружном корпусе соответствует форме полок стоек. Внутреннее кольцо представляет собой сборный узел, состоящий из трех конструктивных деталей.
В предложенном техническом решении полки в 'поперечном сечении представляют собой фигуру, образованную двумя параллельными прямыми, сопряженными между собой двумя полуокружностями. Такие «скругленные» полки и ответные пазы значительно более технологичны при изготовлении и при взаимной подгонке в процессе сборки по сравнению с прямоугольными. У полок отсутствуют подверженные деформированию и разрушению углы, что обеспечивает более высокую долговечность и надежность регулируемого входного направляющего аппарата компрессора в целом. Улучшенные условия обтекания потоком пограничных зон на стыке скругленных полок и пазов улучшают аэродинамические характеристики регулируемого входного направляющего аппарата компрессора.
Выполнение формы ответных пазов на внутреннем кольце и наружном корпусе, соответствующей форме полок стоек, обеспечивают также надежную фиксацию стойки, поскольку в противном случае возрастает влияние зазоров на точность установки, что отрицательно скажется на прочностных качествах конструкции направляющего аппарата в целом.
На фиг.1 показан продольный разрез регулируемого входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя.
На фиг.2 показан поперечный разрез А-А (развертка).
На фиг.3 показано поперечное сечение В-В полок, установленных в наружном корпусе.
На фиг.4 показано поперечное сечение С-С полок, установленных во внутреннем кольце.
Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя состоит из наружного корпуса 1, внутреннего
кольца 2, направляющих лопаток, каждая из которых состоит из неподвижной стойки 3 с цилиндрическими цапфами 4, 5 и поворотного закрылка 6 с цилиндрическими цапфами 7, 8, установленными в отверстии 9 наружного корпуса 1 и отверстии 10 внутреннего кольца 2 соответственно. Неподвижная стойка 4 снабжена полками 11 и 12, устанавливаемые в ответных пазах 13 наружного корпуса 1 и пазах 14 внутреннего кольца 2. Цапфы 4, 5 стоек 4 размещены соответственно в дополнительных отверстиях 15 наружного корпуса 1 и отверстиях 16 внутреннего кольца 2 и зафиксированы гайками 17 на наружной поверхности корпуса 1.
Внутреннее кольцо 2 представляет собой узел, состоящий из трех конструктивных частей 18, 19 и 20 и выполнено с двумя вертикальными разъемами 21 и 22 в плоскости, проходящей по оси стоек 4 и плоскости, проходящей по оси закрылков 6. Части 18, 19 внутреннего кольца 2 соединены крепежными элементами 23, части 19, 20 внутреннего кольца 2 также соединены крепежными элементами (на чертеже не показано). Наружная цапфа 7 закрылка 6 фиксируется втулкой 24, винтом 25, регулировочным кольцом 26 и рычагом 27.
Полки 11 и 12 в поперечном сечении представляют собой фигуру 28 (фиг.3, 4), наружный контур которой включает две параллельные прямые, сопряженные между собой двумя полуокружностями.
Форма ответных пазов 13 наружного корпуса 1 и пазов 14 внутреннего кольца 2 соответствует форме полок 11 и 12 стоек 3 соответственно.
Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора работает следующим образом. Воздух из воздухозаборного устройства поступает во входной направляющий аппарат компрессора. Неподвижные стойки 3 образуют с поворотными закрылками 6 единый аэродинамический профиль. Поворотные закрылки б устанавливаются в расчетное положение с помощью поворотного механизма. Воздушный поток, проходя входной направляющий аппарат, попадает на решетку первой ступени и последующих ступеней компрессора.
При сборке узла регулируемого входного направляющего аппарата неподвижные стойки 3 вставляются цапфами 4, 5 соответственно в отверстия наружного корпуса 1 и внутреннего кольца 2 и фиксируются гайками 17. Полки 11, 12 вставляются в ответные пазы 13 и 14, выполненные соответственно в наружном корпус 1 и внутреннем кольце 2, осуществляя таким образом фиксацию как в окружном, так и в осевом направлениях. Затем на цапфы 5 надвигаются части 18 и 19 внутреннего кольца 2 и соединяются друг с другом крепежным элементом 23. Далее в отверстия 9 наружного корпуса 1 вставляются цапфы 7 закрылков 6, после чего цапфы фиксируются втулкой 24, винтом 25 и рычагом 27. Затем на цапфы 8 закрылков 6 надвигается часть 20 внутреннего кольца 2 и соединяется с частью 19 внутреннего кольца 2 крепежным элементом (на чертеже не показано). Регулировочное кольцо 26 обеспечивает подвижность закрылка при повороте. Внутреннее кольцо 2 выполняется сборным, состоящим из трех конструктивных частей 18, 19 и 20 для обеспечения возможности установки неподвижных стоек 3 и поворотных закрылков 6.
Выполнение регулируемого входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя с заявленными формами полок и ответных пазов позволяет достичь указанного технического результата - повышение технологичности при изготовлении и сборке направляющего аппарата при одновременном обеспечении высоких прочностных характеристик и долговечности работы направляющего аппарата.
Источники информации:
1. Патент РФ №2199670, опубл. 27.02.2003, F 01 D 17/12 - прототип.