Результат интеллектуальной деятельности: КОМПРЕССОР ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

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

Известен компрессор газотурбинного двигателя с устройством для обеспечения газодинамической устойчивости путем перепуска части воздуха из проточной части через отверстия при помощи клапана перепуска [1].

Недостатком известной конструкции является перепуск воздуха только из-за одной ступени, что ухудшает КПД компрессора и его надежность из-за ухудшения радиальной эпюры поля давления за ступенью отбора воздуха.

Наиболее близким к заявляемому является компрессор, в котором для получения более равномерного поля давлений за ступенью перепуска сам перепуск осуществляется из двух промежуточных ступеней компрессора [2].

В известной конструкции, принятой за прототип, перепуск воздуха осуществляется за двумя последовательно расположенными промежуточными ступенями компрессора, что улучшает радиальную эпюру давлений на выходе из этих ступеней, однако такая конструкция отличается большими габаритами, весом и низкой надежностью, так как для установки клапанов, перепускающих воздух из разных ступеней, требуются крупногабаритные сварные конструкции, склонные к образованию трещин, особенно при длительной эксплуатации.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности компрессора путем установки клапанов в одной плоскости.

Сущность технического решения заключается в том, что в компрессоре ГТД, содержащем статор с корпусом перепуска и внутренним корпусом, образующих между собой кольцевые замкнутые полости, соединенные на входе с проточной частью компрессора, а на выходе - с клапанами перепуска, согласно изобретению клапаны перепуска установлены в одной радиальной плоскости и последовательно чередуются между собой в окружном направлении, при этом вторая по потоку воздуха кольцевая замкнутая полость сообщена с клапанами перепуска через замкнутые полости.

Установка клапанов перепуска в одной радиальной плоскости, последовательно чередующихся между собой в окружном направлении, при этом сообщение второй по потоку воздуха кольцевой замкнутой полости с клапанами перепуска через замкнутые полости способствует более равномерному отбору воздуха по окружности, т. е. окружная неравномерность потока воздуха в проточной части компрессора после отбора будет минимальной, и позволяет наружный корпус перепуска выполнить из цельной заготовки без применения сварки, что исключает появление трещин в корпусе, повышая надежность компрессора.

На фиг.1 изображен продольный разрез компрессора ГТД.

На фиг.2 - продольный разрез компрессора в другом сечении.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Компрессор 1 ГТД состоит из ротора 2 и статора 3, который в свою очередь состоит из наружного корпуса перепуска 4 и внутреннего корпуса 5, в последнем закреплены рабочие кольца 6 и кольца направляющих аппаратов 7 с направляющими лопатками 8. Для перепуска воздуха из проточной части 9 компрессора 1 в кольцах последовательно расположенных направляющих аппаратов 10 и 11 промежуточных ступеней компрессора выполнены отверстия 12 и 13, соосные с отверстиями 14 и 15 во внутреннем корпусе 5. Так как полости Б и В предназначены для отборов воздуха из-за промежуточных ступеней компрессора на наддув масляных опор и охлаждение турбины двигателя (не показано), то корпус перепуска 4 выполнен с минимальными габаритами: его длина (по оси компрессора) лишь не намного больше диаметра фланца 16 крепления клапана перепуска 17. Для минимизации осевой длины корпуса перепуска 4, последний выполнен с радиальными ребрами 18 и 19, а также фланцем 20, которые совместно с радиальными ребрами 21 и 22 внутреннего корпуса 5 образуют кольцевую полость 23 переменной высоты h и кольцевую полость 24, каждая из которых на входе сообщается с проточной частью 9 компрессора через отверстия 12, 14 и 13, 15, а на выходе полость 23 сообщается непосредственно с клапанами перепуска 17, а полость 24 сообщается с клапанами перепуска 17 через каналы 25 и замкнутые полости 26. Для исключения окружной неравномерности при перепуске воздуха в проточной части компрессора замкнутые полости 26 с клапанами 17 размещены равномерно по окружности. При этом клапаны перепуска 17, сообщающиеся с кольцевой полостью 23, чередуются в окружном направлении с клапанами перепуска 17, сообщающимися с замкнутыми полостями 26. Повышенное гидравлическое сопротивление при перепуске воздуха, связанное с течением воздуха через отверстия 13, 15, кольцевую полость 24, каналы 25 и замкнутые полости 26, парируется повышенным давлением перепускаемого воздуха по сравнению с предыдущей ступенью.

Работает устройство следующим образом. При работе двигателя на переходных режимах для обеспечения газодинамической устойчивости, исключения помпажа и снижения вибронапряжений в лопатках компрессора осуществляется перепуск воздуха из-за промежуточных ступеней многоступенчатого компрессора в атмосферу путем открытия клапанов перепуска 17, которые на выходе соединены с атмосферой. Так как клапаны перепуска воздуха из-за разных ступеней установлены в одной радиальной плоскости, то осевые габариты корпуса перепуска 4 минимальны, что позволило выполнить корпус 4 из цельной заготовки без применения сварки, что повышает надежность конструкции и исключает появление трещин в корпусе 4. Чередование по окружности клапанов перепуска из-за разных ступеней улучшает окружную равномерность потока воздуха в проточной части компрессора после ступеней перепуска, что уменьшает вибронапряжения лопаток компрессора и повышает его КПД.

Источники информации
1. С. А. Вьюнов и др. Конструкция и проектирование авиационных ГТД. М.: Машиностроение, 1989 г., стр.56, рис.3.6.

2. Техническое описание Д30КУ. М.: Машиностроение, 1975 г., стр.36-37, рис.37-39 - прототип.