Результат интеллектуальной деятельности: НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА

Изобретение относится к области конструирования газотурбинных двигателей, преимущественно конструированию узла статора осевого компрессора.

Известен направляющий аппарат осевого компрессора, содержащий корпус с продольным разъемом и консольными лопатками, полки которых размещены в пазах элемента крепления. Элемент крепления выполнен таким образом, что в каждом его пазу установлены лопатки одной ступени направляющего аппарата. [1]

Недостатком данного устройства является низкая технологичность сборки и ремонта, связанная со значительным количеством операций при сборке (разборке) направляющего аппарата и необходимостью строгого соблюдения их последовательности, а также низкая избирательность ремонта, связанная с необходимостью съема всего элемента крепления и вывода из паза значительного количества исправных лопаток для замены одной дефектной лопатки.

Известен также направляющий аппарат осевого компрессора, содержащий, по меньшей мере, два полукольца, выполненные с заплечиками, и консольные лопатки, полки которых зафиксированы с помощью полуколец, на внутренней стороне которых выполнены пазы, образующие с полками лопаток соединение типа «ласточкин хвост», продольная ось каждого соединения направлена вдоль продольной оси корпуса [2] - прототип.

Недостатком этой конструкции является низкая технологичность сборки и ремонта направляющего аппарата, а также снижение КПД из-за неточности направления газового потока на рабочее колесо компрессора, связанная с недостаточным обеспечением необходимого угла установки продольной оси соединения типа «ласточкин хвост» по отношению к продольной оси корпуса.

Задачей заявленного технического решения является повышение технологичности сборки и разборки направляющего аппарата, оптимизация работы направляющего аппарата за счет организации направления течения газового потока на рабочее колесо компрессора посредством обеспечения необходимого угла установки продольной оси соединения типа «ласточкин хвост» по отношению к продольной оси корпуса.

Поставленная задача достигается тем, что направляющий аппарат осевого компрессора, содержащий, по меньшей мере, два полукольца, выполненные с заплечиками, и консольные лопатки, полки которых зафиксированы с помощью полуколец, на внутренней стороне которых выполнены пазы, образующие с полками лопаток соединение типа «ласточкин хвост», направляющий аппарат закреплен в корпусе осевого компрессора, снабженного кольцевым Т-образным пазом и продольным разъемом, при этом полукольца установлены в кольцевом Т-образном пазу корпуса, а продольная ось каждого соединения расположена по отношению к продольной оси корпуса под углом α, который составляет 30°, причем, по меньшей мере, для одной ступени компрессора угол α составляет более 45°.

Новым здесь является то, что направляющий аппарат закреплен в корпусе осевого компрессора, снабженного кольцевым Т-образным пазом и продольным разъемом, при этом полукольца установлены в кольцевом Т-образном пазу корпуса, а продольная ось каждого соединения расположена по отношению к продольной оси корпуса под углом α, который составляет 30°, причем, по меньшей мере, для одной ступени компрессора угол α составляет более 45°.

Закрепление направляющего аппарата в корпусе осевого компрессора, снабженного кольцевым Т-образным пазом и продольным разъемом, а также установка полуколец заплечиками в кольцевом пазе корпуса компрессора позволяют снять часть корпуса компрессора, не производя полную разборку двигателя и не снимая ротор, выдвинуть из кольцевого Т-образного паза одно из полуколец, а затем вставлять или извлекать лопатки из пазов полуколец.

Выполнение продольных осей соединений типа «ласточкин хвост» по отношению к продольной оси корпуса компрессора под углом α позволяет обеспечить необходимый угол установки лопатки. В том случае, если угол α между продольной осью каждого соединения типа «ласточкин хвост» и продольной осью корпуса будет менее 30°, то направляющий аппарат не будет выполнять свои функции по направлению газового потока на рабочее колесо. При этом, если угол α будет больше 70°, лопатки практически перекроют проточную часть и создадут большое сопротивление на пути потока. Так, для III ступени КВД (компрессора высокого давления) угол α составляет 47°, для VII ступени КВД - 38°, для VIII ступени КВД - 39°.

На фиг.1 показан продольный разрез направляющего аппарата осевого компрессора.

На фиг.2 показан поперечный разрез по оси А-А направляющего аппарата осевого компрессора.

На фиг.3 показан вид кольца в радиальном направлении.

Направляющий аппарат содержит полукольца 1, выполненные с заплечиками 2, и консольные лопатки 3, полки 4 консольных лопаток 3 зафиксированы с помощью полуколец 1, на внутренней стороне которых выполнены пазы 5, образующие с полками 4 консольных лопаток 3 соединение типа «ласточкин хвост». Направляющий аппарат закреплен в корпусе осевого компрессора 6, снабженного кольцевым Т-образным пазом 7 и продольным разъемом 8. Полукольца 1 установлены заплечиками 2 в кольцевом Т-образном пазу корпуса 7, продольная ось 9 каждого соединения типа «ласточкин хвост» расположена по отношению к продольной оси 10 корпуса 6 под углом α, который составляет более 30°, причем, по меньшей мере, для одной ступени компрессора угол α составляет более 45°. Полукольца 1 застопорены в корпусе 6 радиальными фиксаторами (на фиг.2 не показаны), исключающими поворот полуколец в окружном направлении.

Сборка направляющего аппарата осуществляется следующим образом. Консольные лопатки 3 устанавливаются полками 4 в пазах 5 полуколец 1, образуя между собой соединение типа «ласточкин хвост», при этом угол α между продольной осью 9 каждого соединения и продольной осью 10 корпуса при изготовлении выбирается исходя из расчетного интервала (более 30°) на основе аэродинамического расчета угла установки лопаток для каждой ступени. Затем полукольца 1 вдвигаются в кольцевой Т-образный паз 7 части корпуса 6. Вставляются стопорные фиксаторы (на фиг.2 не показаны) полуколец 1. Далее корпус 6 соединяется по местам разъемов 8.

При замене поврежденных лопаток производятся обратные операции. Сначала производят разборку корпуса 6 по местам разъемов 8, снимая его верхнюю половину. Вынимаются стопорные фиксаторы (на фиг.2 не показаны) полуколец 1. Затем из кольцевого Т-образного паза 7 избирательно выдвигается то полукольцо 1 с закрепленными в нем лопатками 3, в котором установлена дефектная лопатка. После этого дефектная лопатка выдвигается вдоль продольной оси паза 5 и заменяется исправной.

Источники информации

1. Патент США №3597106; опубл. 03.08.1971 г., НКИ 415-144.

2. Патент РФ №2184879, опубл. 10.07.2002, F 04 D 29/40 - прототип.