Пристрій для відбору повітря з компресора газотурбінного двигуна

Пристрій для відбору повітря з компресора газотурбінного двигуна, що містить циліндричні пустотілі спиці, які розташовані між дисками ротора компресора і з'єднують проточну частину компресора з порожниною розподілу охолодного повіт C2 1 3 78406 4 вітря між опорним циліндричним кожухом, устанорів 10 у барабані ротора й отворів 15 у кожусі. Це вленим у внутрішній порожнині барабану ротора приведе до появи додаткових напруг у вузлі кріппаралельно подовжньої осі компресора і внутрілення спиць. шнім валом. Задачею винаходу є удосконалення пристрою Найбільш істотним недоліком прототипу є те, для відбору повітря з компресора ГТД і підвищенщо порожнина розподілу охолодного повітря даноня його надійності шляхом спрощення конструкції го пристрою з'єднана з внутрішньою порожниною кріплення елементів пристрою і розширення його барабану ротора компресора. Тому в компресорі функціональних можливостей за рахунок локалівже неможливо виконати інші місця для відбору чи зації повітря, що відбирається з проточної частини стравлювання повітря. Так, наприклад, якщо додакомпресора , в ізольованій стосовно барабану ротковий відбір повітря виконати за однією з наступтора порожнині розподілу охолодного повітря, що них за пристроєм ступіней, то це повітря з більш дозволяє оптимально, незалежно один від одного високим тиском і температурою буде надходити в вибрати місця (ступіні) для відбору повітря на охопорожнину розподілу охолодного повітря, роблячи лодження деталей і підпори масляних порожнин і тим самим неможливим відбір повітря за допомодля стравлювання повітря через порожнину барагою відомого пристрою. бана ротора з метою розвантаження підшипникоЯкщо виконати стравлювання повітря в одну зі вих вузлів від осьових з усиль ротора. ступіней компресора до пристрою, то частина поПоставлена задача вирішується тим, що у вівітря, що відбирається через спиці (чи навіть усе домому пристрої для вибору повітря з компресора повітря), також буде стравлюватися в ступінь з ГТД, що містить циліндричні пустотілі спиці, розбільш низьким тиском. Неможливо також здійснити ташовані між дисками компресора і з'єднуючі проі відбір повітря зі ступіней, розташованих до відоточну частин у компресора з порожниною розподімого пристрою, тому що повітря, що відбирається лу охолодного повітря, опорний циліндричний через спиці, з більш високим тиском буде витікати кожух, установлений у внутрішній порожнині барав ступінь додаткового відбору і не дозволить повібана ротора паралельно поздовжній осі компресотрю з більш низьким тиском надходити в порожнира, відповідно до винаходу, порожнина розподілу ну барабана ротора компресора. охолодного повітря утворена між опорним циліндКрім того, при русі повітря з порожнини розпоричним кожухом і додатковим циліндричним кожуділу охолодного повітря по напрямку проти ходу хом, установленим концентричне опорному. Обиповітря в компресорі (вліво по фіг.1 опису протодва кожухи своїми кінцями з'єднані з елементами типу) кількість повітря може істотно коливатися в ротора за допомогою діаметральних посадових залежності від величини зазору в лабіринтовому поверхонь, а також мають циліндричні виступи і ущільненні (від його зносу). При цьому також істокільцевий упор для фіксації в роторі від осьових тно змінюється тиск повітря за лабіринтовим ущіпереміщень. Опорний кожух містить отвори з цилільненням, що неприпустимо, якщо, наприклад, за ндричними поглибленнями для кріплення нижніх цим ущільненням створена порожнина підпору кінців пустотілих спиць, що мають відповідні цилімасляної порожнини, що вимагає для нормальної ндричні виступи. Додатковий циліндричний кожух роботи стабільної витрати повітря і тиску підпору. має отвори для проходу дозованої кількості охоУсе це обмежує функціональні можливості лодного повітря з порожнини розподілу охолоднопристрою - прототипу. го повітря в порожнину охолодження ротора. Крім того, повітря, що відбирається і рухається Завдяки тому, що порожнина розподілу охоубік турбіни з порожнини розподілу охолодного лодного повітря виконана ізольованою і газощільповітря (вправо по фіг.1 опису прототипу) і, що ною щодо порожнини барабану ротора, усе повітпопадає безпосередньо в порожнину барабана ря, що відбирається з проточної частини ротора, через поверхню барабану ротора нагрівакомпресора через пустотілі спиці зосереджується ється від більш гарячого повітря в проточній часв ній і потім оптимально розподіляється на підпір тині наступних ступіней компресора, що знижує масляних порожнин і на охолодження деталей переваги від застосування пустотілих спиць для ротору. Кількість повітря, що йде на охолодження, відбору повітря. визначається розрахунковим діаметром отвору в Недоліком пристрою - прототипу є також складодатковому циліндричному кожусі, що, у свою дність кріплення нижнього кінця спиць, що вимагає чергу, залежить від параметрів повітря і припустизастосування ряду додаткових кріпильних детамих температур. При цьому, ізольованість порожлей, таких як контрувальна втулка з пазами, для нини розподілу охолодного повітря перешкоджує фіксації якої, у свою чергу, необхідне застосування влученню потоку охолодного повітря в порожнину упорного пружинного кільця чи іншої деталі. Крім барабану ротора і його змішуванню з іншими можтого, нарізне з'єднання, пропоноване для викорисливими тут потоками, наприклад, з потоками стратання в цьому кріпленні (див. фіг.2, 3 опису протовлюваного повітря з іншими температурами і тистипу), завжди є концентратором напруг, що знижує ком у системі розвантаження ротора від осьових утомну міцність і надійність деталей ротора, навапереміщень. Тим самим, конструкція, що заявлянтажених відцентровими силами. ється дозволяє удосконалити пристрій для відбору У прототипу опорний циліндричний кожух кріповітря, розширюючи його функціональні можлипиться в роторі за допомогою болтового з'єднання вості. (на фіг.1 опису прототипу не позначений). Таке Крім того, кріплення нижніх кінців пустотілих кріплення не дозволяє кожуху зміщатися ні в осьоспиць за допомогою циліндричних виступів, що вому, ні в радіальному напрямках і може викликавходять у відповідні циліндричні заглиблення опоти значний перекіс спиць при неспіввісності отворного циліндричного кожуха дозволяє обійтися без 5 78406 6 різьбового з'єднання, що є концентратором напруг фіксується безпосередньо спицями 11. Фіксація в і знижує утомну міцність навантажених деталей, у окружному напрямку кожуха 20 може виконуватися даному випадку, відцентровими навантаженнями. за рахунок, наприклад, виступу шти фта в районі При цьому також відпадає необхідність у викорисповерхні 24 чи упора 25 після установки спиць. танні додаткових кріпильних деталей, тому що Порожнина розподілу охолодного повітря 22 циліндричний виступ з буртиком додаткового ковідділена від порожнин між дисками 6 і порожнини жуха фіксує спиці від зсуву до осі обертання. Таке 27 у роторі посадовими поверхнями 16 і 17, що конструктивне рішення значно спрощує пристрій забезпечують газощільність з'єднання. У свою чердля відбору повітря і полегшує його зборку. гу, порожнина 27 і порожнини між дисками 6 віддіНа фіг.1 зображений поздовжній розріз осьолені від порожнини охолодження вала 28 газощівого компресора ГТД із пристроєм для відбору льними посадовими поверхнями 23 і 24. Поверхні повітря. На фіг.2 у збільшеному масштабі показа23 і 24 відокремлюють також порожнину 22 від не кріплення нижнього кінця спиці (вид А фіг.1). На порожнини 28. У кожусі 20 виконані отвори 29, чефіг.З показаний поперечний переріз спиці (переріз рез які з порожнини 22 у порожнину 28 надходить В-В фіг.2). дозована розрахункова кількість повітря на охолоПристрій для відбору повітря з компресора гадження, у даному варіанті конструкції, вала 30. зотурбінного двигуна складається з осьового комПорожнина 27 з'єднана з розвантажувальною попресора 1, статор якого складається з корпуса 2 і рожниною 31 за ротором компресора отворами 32. лопаток спрямляючих апаратів 3 кожної ступіні. Між зовнішнім діаметром опорного циліндричного Ротор 4 компресора містить робочі лопатки 5, дискожуха 15 і вн утрішніми діаметрами дисків 6 утвоки 6 кожної ступіні і барабанну частину 7 ротора. рені кільцеві зазори 33, через які повітря вільно Барабанна частина 7 ротора віддалена від протопроходить з порожнини 27 у порожнину 34, зв'язачної частини так, що над барабанною частиною ну з однією з порожнин 8 отворами 35. Порожнина утворені порожнини 8, що безпосередньо прими8 вибирається по необхідних величинах тиску чи кають до проточної частини, розділені між собою температури повітря. Порожнина 22 з'єднана діафрагмами 9 і лабіринтовими ущільненнями 10. отворами 36 з порожниною підпору масляної поПри цьому в кожній з порожнин 8 встановлюється рожнини 37. Порожнина 28 безпосередньо зв'язатиск, близький до тиску в проточній частині за на з кільцевим зазором 38, через який частина спрямляючим апаратом чи за робочими лопатками повітря може відбиратися і на охолодження інших відповідної ступіні. Всередині барабана ротора між деталей. дисками 6 радіально встановлені пустотілі циліндМісце відбору повітря, кількість і розміри спиць ричні спиці 11. Верхнім кінцем 12 кожна спиця по 11, розміри порожнини 22, діаметри отворів 29 і 36 ковзній посадці входить у відповідні отвори в бавизначаються розрахунковим чи експериментальрабанній частині 7 ротора. Нижній кінець кожної ним шляхом з умови відбору чи перепуску необспиці має циліндричний виступ 13, що входить у хідної кількості повітря з відповідними параметрациліндричне поглиблення 14 в опорному циліндми. Прохідні перерізи отворів 32, 35 і кільцевих ричному кожусі 15, що забезпечує фіксацію спиці зазорів 33, а також порожнини 22, як правило, вивід радіального переміщення під дією відцентроконуються максимально можливими, виходячи з вих сил. Кожух 15 має діаметральні посадові поконструктивних розумінь і міцносних розрахунків. верхні 16 і 17, за допомогою яких він з'єднаний з Для забезпечення зборки ротора компресора з елементами ротора по циліндричних поверхнях. У кожухами і спицями конструкцією ротора передбарайоні посадкової поверхні 16 на кожусі 15 викочене роз'єднання в районі задньої цапфи 39. Оснаний циліндричний виступ 18, що обмежує зсув новна частина ротора з'єднана з задньою цапфою, кожуха проти ходу повітря в компресорі (вліво по наприклад, за допомогою болтового з'єднання 40. фіг.1). Фіксація спиць від зсуву до осі обертання Для поліпшення центрування обох частин ротора здійснюється циліндричним виступом 19 на додатодна відносно другої передбачена також діаметковому циліндричному кожусі 20. Довжина виступу ральна посадка 41 задньої цапфи 39 і диска 6. 19 підбирається таким чином, щоб забезпечити Таке рішення дозволяє також здійснювати контвільне витікання повітря зі спиць 11, але при цьороль за технічним станом пристрою чи робити заму забезпечити максимальну площу контакту між міну, при необхідності, спиць чи кожухів при ремонижніми поверхнями циліндричних виступів 13 і нтах. зовнішньою поверхнею виступу 19 (по фіг.2). ЦиліПристрій працює таким чином. При роботі ГТД ндричний виступ 21 обмежує зсув кожуха 15 у настиснуте у компресорі повітря надходить у внутріпрямку по ходу повітря в компресорі (вправо на шні порожнини циліндричних спиць 11, потім у фіг.1). Між кожухами 15 і 20 утворена порожнина порожнину 22, а звідтіля через отвори 36 у порожрозподілу охолодного повітря 22. З ротором компнину підпору масляної порожнини 37. Дозована ресора додатковий кожух 20 з'єднаний за допомочастина цього повітря через отвори 29 подається в гою діаметральних посадових поверхонь 23 і 24. порожнину 28 на охолодження, наприклад, вала Від осьових переміщень кожух 20 зафіксований 30 і через кільцевий зазор 38 надходить на охолокільцевим упором 25 у роторі 4 і циліндричним дження інших деталей і підпори інших масляних виступом 26 на самому кожусі 20. У районі циліндпорожнин. У порожнину 27 через отвори 32 стравричних виступів 18, 21, 26 і кільцевого упора 25 люється повітря з розвантажувальної порожнини передбачені осьові зазори, що дозволяють зміщу31. У розвантажувальну порожнину надходить ватись кожухам 15 і 20 для компенсації темпераповітря через компресор, тому його температура турних розширень опорного кожуха щодо барабаістотно вище, ніж температура повітря, що відбина ротора. В окружному напрямку кожух 15 рається через спиці 11.3 порожнини 27 повітря 7 78406 8 проходить по кільцевих зазорах 33 і надходить у Пристрій, що заявляється, у даний час викопорожнину 34, а звідтіля по отворах 35 у відповідристовується в роторі компресора низького тиску ну порожнину 8 із придатним рівнем тиску. Важлидвигунів ДП73 і ДП79 і цілком підтвердив свою во також відзначити, що величини тисків повітря в працездатність і надійність. порожнинах 22 і 27 різні. Тиск повітря в порожнині Джерела інформації: 27 визначається тиском, який необхідно підтриму1. Копелев С.З. Гуров С.В. Тепловий стан вати в розвантажувальній порожнині 31. Завдяки елементів конструкції авіаційних двигунів - М.: тому, що порожнина 22 відділена від порожнин 27 і Машинобудування, 1978. - 208 с. 28 газощільними посадовими поверхнями, пара2. Скубачевський Г.С. Авіаційні газотурбінні метри повітря в цих порожнинах практично не родвигуни. Констр укція і розрахунок деталей. Виданблять впливу на параметри повітря в порожнині ня 3-е перероблене і доповнене - М.: Машинобу22. Дане конструктивне рішення дозволяє також дування, 1969. - 544 с. переносити місця відбору і стравлювання повітря 3. Патент RU № 2123125 C1, кл. 6F02C7/16, незалежно одне від одного. F04D19/02, опублік. 10.12.98., бюл. № 34. 9 Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков 78406 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601