Результат интеллектуальной деятельности: КОМПРЕССОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к производству газотурбинных двигателей авиационного и наземного применений.

Известен компрессор газотурбинного двигателя, в котором для обеспечения газодинамической устойчивости путем перепуска воздуха из проточной части выполнен клапан перепуска [1].

Недостатком такой конструкции является высокая неравномерность поля давления в проточной части компрессора за отверстиями перепуска, т.к. перепуск осуществляется через один ряд отверстий, что приводит к повышению вибронапряжений в лопатках компрессора, что снижает его надежность. Кроме того, клапаны перепуска имеют большие габариты.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому является компрессор газотурбинного двигателя, во внутреннем корпусе которого перепуск воздуха осуществляется через два ряда последовательно расположенных отверстий в двух соседних направляющих аппаратах с помощью клапанов перепуска, разнесенных в осевом направлении [2].

Однако компрессор известной конструкции обладает недостаточной надежностью, т.к. внутренний корпус перепуска имеет большие вес и габариты и выполнен с использованием сварки и клепаных соединений, снижающих его прочность.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности за счет исключения сварных и клепаных соединений фланцев клапанов перепуска с наружным корпусом компрессора, а также снижения вибро- и термических напряжений элементов компрессора.

Сущность изобретения заключается в том, что в компрессоре газотурбинного двигателя, содержащем клапаны перепуска, наружный корпус и внутренний корпус с отверстиями перепуска воздуха из последовательно расположенных направляющих аппаратов и три фланца, образующие между наружным и внутренним корпусами переднюю и заднюю полости перепуска воздуха, согласно изобретению средний фланец выполнен с зигзагообразной радиальной стенкой и установлен телескопически относительно внутреннего корпуса, а клапаны перепуска передней и задней полостей расположены в радиальных плоскостях с осевым смещением от 0 до 30 мм.

Выполнение среднего из трех фланцев, образующих между наружным и внутренним корпусами переднюю и заднюю полости перепуска воздуха с зигзагообразной радиальной стенкой, позволяет размещать клапаны перепуска практически в одной плоскости (в одном поясе), что дает возможность выполнять кольцевые фланцы наружного корпуса, на которых закреплены клапаны, за одно целое с корпусом, т.е. без применения сварных и клепаных соединений.

Телескопическое соединение среднего фланца относительно внутреннего корпуса позволяет этим элементам взаимно перемещаться при работе двигателя из-за различия скоростей нагрева и охлаждения этих элементов, что исключает появление термических напряжений в среднем фланце.

Расположение клапанов перепуска передней и задней полостей в радиальных плоскостях с осевым смещением 0 - 30 мм позволяет сократить длину корпуса перепуска не менее чем в 2 раза с уменьшением массы корпуса по сравнению с прототипом.

Осевое смещение клапанов перепуска более 30 мм приводит к увеличению длины и веса наружного корпуса, а также к снижению его надежности из-за необходимости применения сварных или клепаных соединений.

Изобретение иллюстрируется следующими фигурами.

На фиг. 1 показан продольный разрез заявляемого компрессора газотурбинного двигателя, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 в развороте, на фиг. 3 представлено сечение Б-Б на фиг. 2.

Компрессор 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2 и ротора 3 с проточной частью 4. Статор 2 состоит из наружного корпуса перепуска 5 и внутреннего корпуса 6, соединенных между собой фланцами 7 и 8. Фланцы 7 и 8 совместно с зигзагообразным фланцем 9 образуют переднюю 10 и заднюю 11 полости перепуска.

Передняя полость 10 соединена с проточной частью 4 компрессора 1 через отверстия 12 в кольце 13 направляющего аппарата 14 и отверстия 15 во внутреннем корпусе 6, а на выходе - с наружным контуром 16 двигателя через окна 17 клапанов перепуска 18.

Задняя полость перепуска 11 на входе соединена с проточной частью 4 компрессора 1 через отверстия 19 в кольце 20 направляющего аппарата 21, последующего по потоку воздуха за аппаратом 14, и отверстия 22 во внутреннем корпусе 6, а на выходе - с наружным контуром 16 двигателя через окна 17 клапанов перепуска 18.

Фланец 9, разделяющий переднюю 10 и заднюю 11 полости перепуска, выполнен с зигзагообразной радиальной стенкой 23 и соединен изнутри с корпусом перепуска 5 с помощью неподвижного соединения 24 (например, сварного), а с внутренним корпусом 6 с помощью телескопического соединения 25.

Клапаны перепуска 18 установлены на кольцевых фланцах 26 и открывают окна 17 для перепуска воздуха путем перемещения седла 27 в положение 28.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

На переходных режимах работы двигателя для повышения газодинамической устойчивости компрессора 1 и снижения вибронапряжений лопаток компрессора 1 клапаны перепуска 18 открываются путем перемещения седла 27 в положение 28.

Воздух из проточной части 4 компрессора 1 под воздействием перепада давлений перетекает через отверстия 12, 15, 19, 22 и полости 10 и 11, окна 17 в наружный контур 16 двигателя.

Источники информации:
1. С. А. Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей, Москва, Машиностроение, стр. 56, рис. 3.6.

2. Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-ЗОКУ. Техническое описание, стр. 36, 37, рис. 37, стр. 165, рис. 227.