Результат интеллектуальной деятельности: Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к спрямляющим аппаратам компрессора газотурбинного двигателя.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий лопатки, установленные в корпусе компрессора, внутреннее кольцо, выполненное разборным, в котором по окружности выполнены поперечные прорези, в которых установлены хвостовики лопаток, основания каждого из которых выполнены под углом к продольной оси компрессора, уплотнительное кольцо, выполненное разборным (см. рис. 3.41. на стр. 81 учебного пособия: Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. - М.: Машиностроение, 1974, 520 с.).

Основные недостатки прототипа следующие. Низкая ремонтопригодность и технологичность спрямляющего аппарата, т.е. поврежденные лопатки невозможно заменить из-за паяного соединения с внутренним кольцом и поэтому меняется сектор или половина аппарата. Также пайка при изготовлении может приводить к поводкам и изменению геометрии лопатки, поэтому требуется сложный технологический процесс. Спрямляющий аппарат изготавливается только из однородных материалов из-за пайки, поэтому невозможно использовать композиционные материалы, например для лопаток, что препятствует снижению веса. Паянный спрямляющий аппарат обладает единственной жесткостной характеристикой, поэтому его сложно в процессе доводки двигателя отстроить от резонансных колебаний лопаток, приводящих к преждевременному их разрушению и снижению надежности его работы.

Техническим результатом, достигаемым заявленным устройством, является повышение ремонтопригодности и технологичности изготовления спрямляющего аппарата, снижение его массы за счет возможности применения композиционных материалов, а также повышение надежности его работы посредством регулирования жесткостных характеристик в процессе доводки двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий лопатки, установленные в корпусе компрессора, внутреннее кольцо, выполненное разборным, в котором по окружности выполнены прорези, в которых установлены хвостовики лопаток, основания каждого из которых выполнены под углом к продольной оси компрессора, уплотнительное кольцо, выполненное разборным, согласно изобретению содержит упругую проставку, выполненную разборной, установленную между уплотнительным кольцом и основаниями хвостовиков лопаток, причем поверхность упругой проставки, контактирующая с основаниями хвостовиков лопаток выполнена конической относительно продольной оси компрессора, при этом уплотнительное кольцо и внутреннее кольцо соединены друг с другом посредством заплечиков для возможности их взаимной фиксации в радиальном и осевом направлениях, причем в заплечике уплотнительного кольца, расположенном со стороны большего диаметра оснований хвостовиков лопаток, установлены винты, торец стержня каждого из которых контактирует с боковой поверхностью упругой проставки, кроме того, в хвостовике каждой из лопаток выполнена, по меньшей мере, одна проушина, в которой установлен фиксирующий элемент, контактирующий с участком внутренней поверхности внутреннего кольца.

Такое выполнение устройства позволяет повысить ремонтопригодность за счет того, что поврежденные лопатки можно менять по отдельности, а не заменять сектор, либо половину аппарата, который может содержать неповрежденные лопатки. При сборке спрямляющего аппарата не требуются паяные соединения, что упрощает технологический процесс. Конструкция такого аппарата позволяет использовать композиционные материалы, например для лопаток, вес которых значительно ниже материалов, способных объединяться паяными соединениями. Это снижает вес конструкции и двигателя в целом. Простота доводки такого спрямляющего аппарата от разрушения по резонансным колебаниям лопаток обеспечивается регулированием моментов затяжки винтов и усилием упругой проставки, что повышает в целом его надежность при работе. Особенно это актуально при использовании композиционных материалов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез заявленного спрямляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя.

Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий лопатки 1, установленные в корпусе компрессора (на чертеже не показан), внутреннее кольцо 2, выполненное разборным, в частности, из двух полуколец, в котором по окружности выполнены прорези, в которых установлены хвостовики лопаток 1, основания каждого из которых выполнены под углом к продольной оси компрессора, уплотнительное кольцо 3, выполненное разборным, в частности, из двух полуколец.

Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя дополнительно содержит упругую проставку 4, выполненную разборной, в частности, из двух полуколец, установленную между уплотнительным кольцом 3 и основаниями хвостовиков лопаток 1, причем наружная поверхность упругой проставки 4, контактирующая с основаниями хвостовиков лопаток 1, выполнена конической относительно продольной оси компрессора.

Внутреннее кольцо 2 и уплотнительное кольцо 3 зафиксированы относительно друг друга в радиальном и осевом направлениях посредством заплечиков 5, в частном случае реализации выполненных в виде двух кольцевых радиальных выступов на каждом из упомянутых колец 2 и 3, направленных друг к другу, каждый из которых имеет в поперечном сечении Г-образную форму, и попарно сцепленных друг с другом. Причем в заплечике 5 уплотнительного кольца 3, расположенном со стороны большего диаметра оснований хвостовиков лопаток 1, установлены по окружности винты 6, торец стержня каждого из которых контактирует с боковой поверхностью упругой проставки 4, кроме того, в хвостовике каждой из лопаток 1 выполнена, по меньшей мере, одна проушина, в которой установлен фиксирующий элемент 7, например проволока, контактирующий с участком внутренней поверхности внутреннего кольца 2.

Следует отметить, что фиксирующий элемент 7 в виде проволоки может проходить через проушину/ны как одной, так и нескольких соседних лопаток 1.

Спрямляющий аппарат собирается следующим образом. Вставляются лопатки 1 во внутреннее кольцо 2, выполненное разборным, в прорези, соответствующие профилю пера с небольшим зазором, и опускаются в пределах зазора на незначительное расстояние к центру оси внутреннего кольца 2. Далее в проушины лопаток вставляются фиксирующие элементы 7. Фиксирующие элементы 7 могут огибать лопатку 1, либо это будут сегменты на несколько лопаток 1 по окружности. Далее в свободном положении вставляется упругая проставка 4 и уплотнительное кольцо 3, выполненное разборным. Полученная конструкция затягивается винтами 6, которые выставляют лопатки 1 в радиальном положении, ограничивая их перемещение фиксирующими элементами 7 и упругой проставкой 4, которая по уклону контактирует с наклонными торцами лопаток 1. Затяжку и контровку винтов 6 лучше проводить после постановки спрямляющего аппарата в корпус компрессора. Таким образом, заявленный спрямляющий аппарат легко ремонтировать, собирать, использовать в нем композиционные материалы, а также повысить надежность его работы в целом.

Замена поврежденной(ных) лопатки(ток) 1 осуществляется следующим образом. Выкручиваются винты 6, вытаскивается упругая проставка 4. Затем удаляются фиксирующий(щие) элемент(ы) 7 из проушины(шин) лопатки(ток) 1. Далее вынимается лопатка(ки) 1 и заменяется(ются) на новые. Сборка осуществляется в обратном порядке.