Результат интеллектуальной деятельности: СТАТОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к статорам газотурбинных двигателей, в том числе наземного применения.

Известен статор газотурбинного двигателя, в котором для связи с опорой используются силовые лопатки спрямляющего аппарата компрессора [1].

Недостатком известной конструкции является наличие одинарных корпусов компрессора, что снижает надежность двигателя и его КПД. Корпуса современных компрессоров выполняются, как правило, двойными: наружный корпус воспринимает изгибные напряжения, действующие от подвески двигателя, а внутренний корпус воспринимает только нагрузку от давления воздуха в проточной части компрессора, имеет минимальные деформации и позволяет выдерживать минимальными радиальные зазоры между статором и ротором.

Наиболее близким к заявляемому является статор ГТД, статор компрессора, в котором состоит из наружного и внутреннего корпусов, причем внутренний корпус со стороны задних ступеней дополнительно соединен через спрямляющий аппарат с опорой ротора [2].

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее несобираемость, особенно при модульной сборке, так как наружный и внутренний корпуса компрессора соединены со спрямляющим аппаратом компрессора, закрепленным на опоре ротора, причем опора выполнена за одно целое с внутренним корпусом камеры сгорания.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении собираемости статора ГТД путем установки наружного корпуса компрессора с продольным разъемом последним.

Сущность технического решения заключается в том, что в статоре газотурбинного двигателя, состоящем из наружных и внутренних корпусов компрессора и камеры сгорания со спрямляющим аппаратом компрессора, соединенным с опорой ротора, согласно изобретению наружный корпус компрессора, расположенный перед камерой сгорания, выполнен с продольным разъемом.

Выполнение наружного корпуса компрессора, расположенного перед камерой сгорания, с продольным разъемом позволяет устанавливать этот корпус последним за счет того, что продольным разъемом корпус делится на две половинки и крепится каждой половинкой отдельно к наружным корпусам статора и камеры сгорания, при этом корпус охватывает полость с пониженным давлением воздуха и утечки воздуха через продольный разъем будут минимальными.

На чертеже изображен продольный разрез статора ГТД.

Статор 1 газотурбинного двигателя состоит из наружных корпусов 2 и 3 компрессора 4, а также внутренних корпусов 5 и 6, которые соединены с наружными корпусами конусными фланцами 7,8 и 9. Наружный корпус 3 с фланцем 9 соединены с наружными корпусами 10 и 11 камеры сгорания 12, которые соединены через силовые стойки 13 с внутренним корпусом 14 камеры сгорания. Корпус 14 выполнен за одно целое с опорой 15 радиально-упорного шарикоподшипника 16 компрессора. Наружный корпус 3 через фланец 9 и внутренний корпус 6 с помощью болтов 17 соединены спрямляющими лопатками 18 компрессора 4, которые с помощью болтов 19 соединены с конусным фланцем 20 опоры 15. Между спрямляющими лопатками 18 и стойками 13 расположен закомпрессорный диффузор 21, который стенкой 22 и перфорированной стенкой 23 ограничивает замкнутую кольцевую полость 24, которая предназначена для отборов воздуха на охлаждение турбины (на фиг. не показано) и для отборов воздуха при запуске двигателя. Для управления радиальными зазорами между статором и ротором в кольцевую полость 25, ограниченную корпусом 3, через трубы 26 и дефлектор 27 подается холодный воздух пониженного давления из-за промежуточной ступени компрессора (на фиг. не показано). Управление зазорами осуществляется путем обдува холодным воздухом наружной поверхности внутреннего корпуса 6 на режимах максимальной длительности работы двигателя. Наружный корпус 3 и перфорированный дефлектор 27 выполнены с продольными разъемами 28, остальные наружные и внутренние корпуса 2, 5, 6, 10, 14, а также фланцы 7, 8, 9 и 20 выполнены без продольных разъемов, т. е. неразъемными. Корпус 3 соединен с корпусами 2 и 10 болтами 29 и 30.

Собирается и работает устройство следующим образом. При сборке компрессора 4 с камерой сгорания 12 спрямляющие лопатки 18 компрессора 4 с помощью болтов 19 крепятся на конусном фланце 20 внутреннего корпуса 14 камеры сгорания 12, которая уже собрана со стойками 13 в корпусе 10. Далее наружные и внутренние корпуса 2, 5 и 6 компрессора 4 с фланцами 7 и 8, направляющими лопатками 31 и ротором компрессора 32 крепятся болтами 17 к фланцу 9, предварительно закрепленному на корпусе 10, и к спрямляющим лопаткам 18, при этом ротор 32 устанавливается в подшипнике 16. Последним, замыкающим, устанавливается разъемный наружный корпус 3, который устанавливается половинками корпуса и крепится болтами 29 и 30 к наружным корпусам 2 и 10, продольный разъем 28 корпуса 3 также стягивается болтами (на фиг. не показано).

При работе двигателя наружные и внутренние корпуса 2, 5 и 6, а также фланцы 7,8 и 9, не имеющие продольных разъмов, имеют равномерную окружную жесткость, что способствует минимизации радиальных зазоров между статором 1 и ротором 32. Наружный корпус 3 с продольным разъемом 28 не оказывает заметного влияния на радиальные зазоры между статором и ротором, так как связан с внутренним корпусом 6 через конусные неразъемные фланцы 8 и 9. Продольный разъем 28 не оказывает существенного влияния на утечки воздуха из компрессора, так как давление воздуха в кольцевой полости 25, ограниченной разъемным корпусом 3, близко к давлению воздуха снаружи корпуса 3. Отсутствие продольных разъемов в корпусах 2, 5 и 6, а также во фланцах 7, 8 и 9 продольных разъемов в корпусах 2,5 и 6, а также во фланцах 7, 8 и 9 также способствует минимизации утечек компрессорного воздуха через фланцы корпусов.

Источники информации
1. С. А. Вьюнов, "Конструкция и проектирование авиационных ГТД", М. "Машиностроение", 1989г., стр.34, рис.2.1 а.

2. Патент РФ RU N 2121082 С1 от 27.10.98г. - прототип.