Результат интеллектуальной деятельности: СТАТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к конструкции статора компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) авиационного и наземного применения с поворотными лопатками.

Известен поворотный входной направляющий аппарат (ВНА) осевого компрессора ГТД, в котором поворотные лопатки установлены наружными цапфами в наружном корпусе, а внутренними цапфами через втулки - в разъемном внутреннем кольце. («Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 III серии», техническое описание, Пермь, 1986 г., стр. 45, рис. 2.10 на вклейке).

Недостатком известной конструкции является интенсивный износ сопрягаемых поверхностей цапф поворотных лопаток и втулок, установленных во внутреннем кольце, в связи с линейным контактом этих деталей.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция разъемного корпуса статора компрессора ГТД с направляющими аппаратами I, II, III ступеней, имеющая двухстороннее крепление поворотных лопаток, в которой внутренние кольца (бандажи) поворотных лопаток образованы полукольцами, имеющими осевой разъем, а внутренние цапфы поворотных лопаток посредством цилиндрических и сферических втулок установлены в гнезда, образованные полукольцами бандажей («Авиационный двигатель ПС-90А», А.А. Иноземцев, Е.А. Коняев, В.В. Медведев, А.В. Нерадько, А.Е. Ряссов, Москва, Либра-К, 2007 г., стр. 54).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является раскрытие и смещение стыков полуколец бандажей внутренних цапф лопаток, происходящее при работе двигателя вследствие воздействия на перо лопаток газовых сил, что в условиях вибрации перьев направляющих лопаток и расположенных на их нижних цапфах деталей приводит к повышенному и не равномерному по окружности расположения лопаток износу сопрягаемых поверхностей нижних цапф лопаток, втулок и гнезд под втулки на полукольцах бандажей.

Отсутствие соединения между собой полуколец бандажей внутренних цапф поворотных лопаток приводит также к неравномерной нагрузке на внутренние цапфы и перья поворотных лопаток, что приводит к различиям в прогибе перьев по окружности расположения направляющих лопаток, искажению расчетных полей давления воздуха на входе в следующую ступень компрессора, и, в конечном итоге, к снижению параметров компрессора.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности и ресурса статора компрессора, а также в улучшении параметров компрессора газотурбинного двигателя путем исключения раскрытия и смещения стыков полуколец внутренних колец поворотных направляющих лопаток.

Указанный технический результат достигается тем, что в статоре компрессора газотурбинного двигателя, включающем поворотные направляющие лопатки, установленные наружными цапфами в разъемном наружном корпусе, а внутренними - в разъемных внутренних кольцах, согласно изобретению полукольца внутренних колец в плоскости осевого разъема соединены между собой замковым соединением типа «ласточкин хвост», при этом средние части Ρ z-образных выступов по длине замковых соединений удалены, а длина любой из не удаленных частей С замковых соединений не превышает величины У (У1, У2) допустимой при сборке двигателя осевой сдвижки наружного корпуса и не менее чем на 1…2 мм меньше длины удаленных частей Ρ z-образных выступов замковых соединений.

Соединение полуколец внутренних колец между собой в плоскости осевого разъема замковым соединением типа «ласточкин хвост» с удалением средних частей Ρ z-образных выступов по длине замковых соединений позволяет при сборке установить на двигатель сначала одну из половин разъемного наружного корпуса, собранного с лопатками направляющего аппарата и полукольцами внутренних бандажей, а затем с осевой сдвижкой, позволяющей z-образным выступам полуколец второй половины разъемного наружного корпуса войти в вырезы z-образных выступов ранее установленных внутренних полуколец, установить вторую из половин наружного корпуса. Сборку завершает осевая сдвижка второй из половин наружного корпуса для обеспечения ее положения симметрично первой, ранее установленной половине наружного корпуса, при этом z-образные выступы полуколец внутреннего бандажа сомкнутся, обеспечив соединение полуколец, что исключает раскрытие и смещение стыков полуколец внутренних колец поворотных направляющих лопаток, повышая надежность и ресурс статора компрессора.

Выполнение длины любой из не удаленных частей С замковых соединений, не превышающей величины У (У1, У2) допустимой при сборке двигателя осевой сдвижки наружного корпуса и не менее чем на 1...2 мм меньше длины удаленных частей Ρ z-образных выступов замковых соединений, обеспечивает собираемость половин разъемного наружного корпуса при сборке двигателя.

На фиг. 1 изображен продольный разрез компрессора газотурбинного двигателя.

На фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

На фиг. 3 - элемент Б на фиг. 2 в увеличенном виде.

На фиг. 4 - элемент В на фиг. 2 в увеличенном виде.

На фиг. 5 - вид А на фиг. 1 на нижнюю половину разъемного статора компрессора газотурбинного двигателя.

На фиг. 6 - вид Г на фиг. 5.

На фиг. 7 - элемент Д на фиг. 6 в увеличенном виде.

На фиг. 8 - вид А на фиг. 1 на верхнюю половину разъемного статора компрессора газотурбинного двигателя.

На фиг. 9 - вид Ε на фиг. 8.

На фиг. 10 - элемент Ж на фиг. 9 в увеличенном виде.

Статор компрессора газотурбинного двигателя состоит из наружного корпуса 1 с горизонтальным разъемом с установленными в нем своими наружными цапфами с помощью втулок 2 и 3 поворотными направляющими лопатками 4 и 5. Поворот лопаток осуществляется рычагами 6 и 7, управляемыми поворотными тяговыми кольцами и приводом (не показано). На внутренних цапфах направляющих лопаток 4 и 5 через сферические втулки 8 и 9 и цилиндрические втулки 10 и 11 установлены полукольца 12 и 13 внутреннего бандажа 14 поворотных лопаток 4 и полукольца 15 и 16 (не показано) внутреннего бандажа 17 поворотных лопаток 5. Осевые разъемы полуколец 12, 13 и 15, 16 представляют собой симметрично расположенные z-образные соединения (фиг. 3 и 4), образующие на поверхностях «е», «ж», «к» и «л», «м», «н» полуколец внутренних бандажей 14 и 17 замковые соединения 18 и 19 типа «ласточкин хвост». Вырезы средней части z-образных выступов 20 и 21 по длине замковых соединений сопрягаемых полуколец 12(15) и 13(16) представлены на фиг. 7 и 10. Для обеспечения собираемости половин разъемного наружного корпуса при сборке двигателя длина удаленной части z-образных выступов (размер «р») не менее чем на 1…2 мм больше длины любой из оставшихся не удаленными частей замкового соединения (размеры «с»), а длина оставшихся не удаленными частей замкового соединения (размеры «с») не превышает при этом величины допустимой при сборке двигателя осевой сдвижки наружного корпуса, например размеров «у», или «y₁», или «у₂» (фиг. 1).

При работе двигателя поворотные лопатки 4 и 5 прогибаются под действием газовых сил, увлекая за собой подвешенные на нижних цапфах полукольца 12 и 13, 15 и 16 внутренних бандажей 14 и 17 и создавая при этом контактные давления на сопрягаемых поверхностях сферических 8 и 9 и цилиндрических 10 и 11 втулок и гнездах под втулки в полукольцах бандажей 14 и 17. Наличие замкового соединения типа «ласточкин хвост» на осевых стыках полуколец внутренних бандажей 14 и 17 значительно повышает жесткость внутренних бандажей поворотных лопаток за счет исключения раскрытия и смещения осевых стыков полуколец 12, 13 и 15, 16, уменьшая износ от воздействия вибрации сопрягаемых поверхностей сферических 8 и 9 и цилиндрических 10 и 11 втулок и гнезд под втулки в полукольцах бандажей 14 и 17, увеличивая надежность и ресурс статора компрессора. Наличие соединения между собой полуколец бандажей 14 и 17 внутренних цапф поворотных лопаток 4 и 5 сохраняет равномерность нагрузки на внутренние цапфы и перья поворотных лопаток, что исключает разброс в прогибе перьев по окружности расположения направляющих лопаток и искажение расчетных полей давления воздуха на входе в следующую ступень компрессора, повышая таким образом параметры компрессора.