Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СТЕПЕНИ ИЗНОСА ВНУТРЕННИХ ЦАПФ ПОВОРОТНЫХ ЛОПАТОК КОЛЬЦЕВОЙ СТУПЕНИ ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится к области диагностирования состояния поворотных лопаток кольцевых ступеней наземных турбомашин, а также газотурбинных авиационных двигателей.

Известен инструмент для диагностирования деталей авиационного двигателя без его разборки, содержащий бороскоп (эндоскоп) с гибким или жестким элементом (световодом) [1].

Недостатком известного инструмента является невозможность осмотра всего комплекта направляющих и сопловых лопаток и повышенная трудоемкость осмотра рабочих лопаток вследствие того, что для поворота ротора двигателя необходим дополнительно еще один человек или при автоматическом повороте - специальное устройство.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для диагностирования состояния закрепленных в полках направляющих сопловых и рабочих лопаток многоступенчатой турбомашины и жаровых труб камеры сгорания, содержащее направляющую трубку и пропущенный внутри нее гибкий диагностический инструмент, позволяющие выполнить осмотр деталей по всей окружности ротора [2].

Однако известное устройство не позволяет количественно оценить степень износа внутренних цапф поворотных лопаток кольцевых ступеней турбомашины, что снижает достоверность диагностирования.

Известно, что вследствие взаимного перемещения деталей и вибраций происходит износ деталей в подвижных соединениях, что приводит к увеличению так называемых люфтов. Увеличенный люфт при износе подвижных соединений в цапфах поворотных лопаток может привести к нарушению установленного расположения поворотных лопаток, к выходу цапфы из шарнирного узла, поломке лопаток и разрушению компрессора. По этой причине необходимо вовремя диагностировать величину люфта и оценить степень износа деталей и предотвратить разрушение компрессора.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении достоверности диагностирования за счет возможности количественной оценки степени износа элементов поворотных лопаток при остановке турбомашины или при регламентном обслуживании газотурбинных двигателей.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для диагностирования степени износа внутренних цапф поворотных лопаток кольцевой ступени турбомашины, включающем стержень, согласно изобретению стержень выполнен жестким, на нем закреплены коромысло, переходная втулка, снабженная кронштейном с индикатором, а также поворотная втулка с цанговым зажимом, при этом поворотная и переходная втулки, а также стержень и коромысло образуют между собой плоские шарнирные соединения, причем коромысло выполнено с фиксирующими выступами.

Жесткий стержень одним концом с помощью установленного на нем коромысла захватывает внутреннее кольцо ступени поворотных лопаток и через переходные втулки с кронштейном, снабженным индикатором, образует плоское шарнирное соединение. Перемещение внутреннего кольца в осевом направлении через шарнирное соединение передается на другой конец стержня и регистрируется индикатором.

Коромысло, закрепленное на стержне, выполненное с фиксирующими выступами, позволяет закрепить внутреннее кольцо ступени поворотных лопаток вдоль оси вращения ротора турбомашины и прилагать к нему усилие для непосредственного замера люфта внутреннего кольца измерительным индикатором.

То, что поворотная и переходная втулки, а также стержень и коромысло образуют между собой плоские шарнирные соединения, позволяет осуществлять их взаимные перемещения в одной плоскости, что необходимо для выполнения измерений.

На фиг.1 изображен разрез ступеней компрессора на входе; на фиг.2 - устройство для диагностирования степени износа внутренних цапф поворотных лопаток кольцевых ступеней турбомашины, размещенное в лючке для осмотра лопаток; фиг.3 иллюстрирует разрез А-А на фиг.2, а фиг.4 - элемент I на фиг.2; на фиг.5 представлен вид Б на фиг.4.

Заявляемое устройство для диагностирования износа внутренних цапф поворотных лопаток С1, С2 или СЗ турбомашины 1 помещено в расположенном снаружи корпуса 2 лючке 3, имеющем заглушку 4 и предназначенном для осмотра рабочих лопаток 5. Устройство содержит поворотную втулку 6 и снабженную кронштейном 7 с измерительным индикатором 8 переходную втулку 9. Поворотная втулка 6 снабжена цанговым зажимом 10 и измерительным стержнем 11 с коромыслом 12.

Поворотная втулка 6 и переходная втулка 9 скреплены между собой осями 13, а измерительный стержень 11 и коромысло 12 скреплены между собой штифтом 14. Они попарно образуют между собой плоские шарнирные соединения, расположенные в одной плоскости.

Коромысло 12 выполнено с выступами 15, 16, фиксирующими коромысло относительно внутреннего кольца К, состоящего из сегментов ступени поворотных лопаток С2 вдоль оси вращения 17 ротора 18 турбомашины 1.

Тяга 19 предназначена для разворота коромысла 12 и захвата его выступами 15 и 16 за внутреннее кольцо К ступени поворотных лопаток С2. Стрелками У показано направление приложения усилия для проверки наличия люфта кольцевой ступени турбомашины 1.

Диагностику степени износа внутренних цапф поворотных лопаток кольцевых ступеней компрессора газотурбинного двигателя с использованием заявляемого устройства осуществляют следующим образом.

После вскрытия капота авиационного двигателя и удаления заглушек из лючка 3 для осмотра лопаток эндоскопом заводят измерительный стержень 11 с переходной втулкой 9 в лючок 3. При этом коромысло 12 располагают вдоль оси стержня 11. Разворотом переходной втулки 9 на 90^о устройство заводят в зацепление со стаканом люка 3 (не показан) для обеспечения параллельного расположения стержня измерительного индикатора 8 и оси вращения 17 ротора 18, т. е. для обеспечения плоского шарнирного перемещения подвижных соединений измерительного стержня 11, коромысла 12 и приложения усилия У на краю измерительного стержня 11 вдоль оси 17. Гайкой 20 закрепляют переходную втулку 9 с кронштейном 7 на лючке 3.

Тягой 19 разворачивают коромысло 12, а измерительный стержень 11 вводят в лючок 3 до упора, стержень 11 входит в зацепление с кольцом К выступами 15 и 16. Измерительный стержень 11 скрепляется с поворотной втулкой 9 с помощью цангового зажима 10.

Вдоль оси 13 осуществляется поворот измерительного стержня 11 при наличии люфта на кольце К от усилия У, что фиксируется индикатором 8. Таким образом происходят замер люфта и количественная оценка степени износа элементов поворотных лопаток.

Источники информации
1. Скубачевский Г. С. Авиационные газотурбинные двигатели, М.: Машиностроение, 1981, стр.27.

2. Патент РФ 2006594, МКИ F 01D 25/00,1994 г.