Результат интеллектуальной деятельности: ОПОРА ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Предлагаемое изобретение относится к устройствам опор турбин газотурбинных двигателей, преимущественно двигателей стационарного типа.

Известна опора турбины газотурбинного двигателя по патенту США 5160251, МКИ F 01 D 25/16, НКИ 415/142, 1992 г., содержащая внутренний корпус турбины с корпусом подшипника, связанный спицами с наружним ободом корпуса турбины.

В известном устройстве посредством длинных силовых спиц осуществлена жесткая силовая связь между внутренним корпусом турбины и наружним корпусом турбины, являющимся также кольцом крепления соплового аппарата.

Недостатком известного устройства является то, что при переходе с одного режима работы двигателя на другой температура элементов наружнего и внутреннего корпусов турбины различна, в связи с чем возникают радиальные деформации этих элементов, которые при их жестком креплении друг с другом приводят к появлению температурных напряжений, приводящих в последствии к разрушению как самих спиц, так и элементов их крепления к корпусам турбины.

Техническим результатом, на получение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение температурных напряжений, возникающих в элементах опоры турбины газотурбинного двигателя на переходных режимах работы двигателя за счет компенсации радиальных деформаций.

Для достижения указанного технического результата опора турбины газотурбинного двигателя, содержащая внутренний корпус турбины с корпусом подшипника, соединенный посредством спиц с наружним ободом корпуса турбины, снабжена установленными на спицах упругими элементами.

Отличительными признаками предлагаемой опоры от известной вышеуказанной является наличие упругих элементов, установленных на спицах.

Наличие этих элементов в конструкции опоры позволяет при различной температуре нагрева наружного и внутреннего корпусов турбины в пределах длины упругих элементов компенсировать смещения одного корпуса турбины относительно другого.

На чертеже изображен общий вид опоры турбины газотурбинного двигателя.

Опора содержит наружный корпус 1 турбины, внутренний корпус 2 турбины с корпусом подшипника и спицы 3, соединяющие корпуса 1 и 2 и проходящие через лопатки соплового аппарата 4. На спицах 3, например, между гайкой 5, закрепляющей спицу 3 на внутреннем корпусе 2, и обечайкой внутреннего корпуса 2 установлен набор упругих элементов 6. Упругие элементы также могут быть установлены на спицах 3 и со стороны наружного корпуса 1 турбины.

Работа опоры осуществляется следующим образом.

В процессе работы двигателя при наборе и сбросе оборотов вращения его ротора происходит изменение температурного состояния соответственно наружного и внутреннего корпусов 1 и 2 турбины. Из-за разницы температур на элементах корпусов 1 и 2 турбины происходит их взаимное радиальное смещение, которое в большей части компенсируется изменением длины упругих элементов 6.

Рассмотрим пример, в котором наружный корпус 1 будет более нагретым по сравнению с внутренним корпусом 2. В этом случае диаметр наружного корпуса 1 будет увеличиваться быстрее, чем диаметр внутреннего корпуса 2, и спица 3, связывающая эти два корпуса, будет тянуться за корпусом 1, увлекая за собой корпус 2. При этом корпус 2 будет препятствовать данному процессу, в результате чего спица 3 через гайку 5 начнет воздействовать на упругие элементы 6, которые начнут сжиматься, компенсируя тем самым радиальные деформации корпусов 1 и 2. Сама спица 3 также начнет в некоторой степени вытягиваться, однако, величина напряжений, возникающих при этом в ней, останется в пределах допустимых.

В случае, когда внутренний контур 2 более нагрет по сравнению с корпусом 1, корпус 2 начнет расширяться, стараясь при этом уменьшить натяжение спиц 3 между корпусами 1 и 2. Упругие элементы 6, растягиваясь, препятствуют этому процессу и позволяют спице 3 находиться в расчетном состоянии.

Наличие в конструкции упругих элементов 6 позволяет также компенсировать и осевые перемещения наружного и внутреннего корпусов 1 и 2 относительно друг друга. Это возможно из-за того, что спицы 3 в месте установки на них упругих элементов 6 жестко не зафиксированы на корпусе 2.

Натяжение спиц 3 в конструкции выбирается таким образом, чтобы любой температурный градиент между внутренним и внешним корпусами 1 и 2 не приводил к расслаблению стыка спиц 3 с этими корпусами.

Изобретение позволяет при различной температуре на корпусах турбины не создавать температурные напряжения на элементах опоры, что повышает надежность работы опоры.