Турбореактивний двигун із зміцненим ущільненням порожнини для відбору повітря в кабіну

1. Турбореактивний двигун, що містить у напрямку від передньої частини до задньої частини, що визначаються за напрямком циркуляції первинного потоку, компресор (1) високого тиску, решітку (10) дифузора й камеру згоряння, при цьому компресор високого тиску містить зовнішнє кільце (6), що обмежує в радіальному напрямку контур первинного потоку й сполучене з кільцевою конструкцією (7), виконаною радіально у зовнішньому напрямку, при цьому решітка дифузора містить в осьовому продовженні зовнішнього кільця (6) компресора зовнішній картер (12), сполучений з конічною опорною конструкцією (13), спрямованою в бік задньої частини та обмежуючою спереду дно камери згоряння, а конічна опорна конструкція сполучається із зовнішнім кільцем картера (14), виконаним у передньому напрямку й закріпленим на кільцевій конструкції (7) за допомогою кріпильних засобів, причому конічна опорна конструкція, зовнішнє кільце картера й кільцева конструкція формують порожнину (20) навколо решітки (10) дифузора, і в опорній конструкції (13) виконані повітровідбірні отвори (22) для з'єднання дна камери з порожниною (20), при цьому зовнішнє кільце картера містить повітровідбірники (23), а між кільцевою конструкцією (7) і зовнішнім картером (12) решітки дифузора передбачені засоби ущільнення для ізолювання порожнини (20) від контуру первинного потоку, в якому засоби ущільнення 2 (19) 1 3 84267 Даний винахід стосується турбореактивного двигуна, що містить від передньої частини до задньої частини, визначуваних по напрямку циркуляції первинного потоку, компресор високого тиску, решітку дифузора й камеру згоряння, при цьому компресор високого тиску містить зовнішнє кільце, що обмежує в радіальному напрямку контур первинного потоку й сполучене з кільцевою конструкцією, виконаною радіально у зовнішньому напрямку, решітка дифузора містить в осьовому продовженні вказаного зовнішнього кільця компресора зовнішній картер, сполучений з конічною опорною конструкцією, спрямованою в бік задньої частини і обмежуючою спереду дно вказаної камери згоряння, при цьому опорна конструкція сполучається із зовнішнім кільцем картера, виконаним у передньому напрямку і закріпленим на вказаній кільцевій конструкції за допомогою кріпильних засобів, а опорна конструкція, зовнішнє кільце картера й кільцева конструкція формують порожнину навколо вказаної решітки дифузора, причому в опорній конструкції виконані повітровідбірні отвори для з'єднання дна камери зі вказаною порожниною, зовнішнє кільце картера містить повітровідбірники, й між кільцевою конструкцією й зовнішнім картером решітки дифузора виконані засоби ущільнення для ізолювання вказаної порожнини від контуру первинного потоку. Відбір повітря, необхідного для кабіни літака, обладнаного щонайменше одним турбореактивним двигуном, здійснюють із дна камери згоряння в зоні, де він найменше позначається на загальній продуктивності двигуна. Відбір повітря здійснюється через отвори опорної конструкції, що дозволяє легко встановлювати повітровідбірники. Така конструкція потребує забезпечення відносної герметичності між контуром компресора високого тиску й порожниною, розташованою над решіткою дифузора. Таку герметичність досить складно забезпечити через відносні зсуви між решіткою дифузора й зовнішнім кільцем компресора, які можуть становити порядку 1,5мм в осьовому напрямку й практично значення такого ж порядку в радіальному напрямку і які викликані термічними й механічними напругами різноманітних деталей, розташованих у навколишньому просторі і що піддаються впливу високого тиску, який може сягати 30бар, і високої температури, що може сягати 650°C. Сучасна технологія, застосовувана для забезпечення ущільнення між компресором і зовнішнім картером решітки, полягає у використанні пластинчастої прокладки і контрпрокладки, що знаходяться під дією тиску пружини. Така технологія справді забезпечує досить вільне переміщення між двома деталями. Відоме технічне рішення показане на Фіг.1, на якій зображений останній ступінь компресора високого тиску 1 турбореактивного двигуна, що містить, починаючи від передньої частини в бік задньої частини в напрямку первинного потоку F1, колесо нерухомих лопаток 2, виконаних радіально у вн утрішню сторону, починаючи від зовнішнього картера 3, далі колесо рухливи х лопаток 4, встановлених по периферії робочого колеса 5 компре 4 сора в напрямку зовнішньої сторони до зовнішнього кільця 6 компресора, радіально обмежуючого разом із зовнішнім картером 3 контур первинного потоку, при цьому зовнішнє кільце 6 сполучається з кільцевою конструкцією 7, що має переріз Vподібної форми в площині, що містить ось турбореактивного двигуна, і спрямована радіально назовні, будучи одночасно закріпленою на зовнішньому картері двигуна за допомогою болтового з'єднання. На виході компресора 1 установлена решітка 10 дифузора, на яку від компресора 1 подається стиснуте повітря, що спрямовується в камеру згоряння 11. У осьовому продовженні зовнішнього кільця 6 компресора 1 решітка 10 містить зовнішній картер 12, що сполучається з конічною опорною конструкцією 13, спрямованою в бік задньої частини турбореактивного двигуна, при цьому вказана опорна конструкція 13 визначає передню стінку дна камери згоряння 11 і сполучається у своїй радіально зовнішній зоні із зовнішнім кільцем 14 картера, яке орієнтоване в бік передньої частини і містить передній фланець 15, призначений для кріплення за допомогою болтового з'єднання вузла, утвореного камерою згоряння й дифузором, до радіально зовнішнього фланця 16 кільцевої конструкції 7. Таким чином, порожнина, що оточує решітк у 10 дифузора, обмежена в осьовому напрямку кільцевою конструкцією 7 і опорною конструкцією 13, радіально ззовні - зовнішнім кільцем 14 картера і радіально всередині - задньою ділянкою 6а зовнішнього кільця 6 компресора й передньою ділянкою 12а зовнішнього картера 12, при цьому зазначені дві ділянки відділені одна від одної проміжним простором 21. Опорна конструкція 13 містить отвори 22 для відбору повітря на дні камери, а зовнішнє кільце 14 картера містить повітровідбірники 23 для подання повітря з метою вентиляції кабіни літака й охолодження інших елементів турбореактивного двигуна. Як показано на Фіг.2, ущільнення між контуром компресора й порожниною 20 забезпечується сегментною пластинчастою прокладкою 30 і підкладеними під її пластини контрпрокладками 31, установленою по контуру передньої ділянки 12а зовнішнього картера 12 решітки дифузора. Для цієї мети вказана передня ділянка 12а містить по своєму контуру кільцеву виточку 32, обмежену двома фланцями, переднім 33а і заднім ЗЗЬ, які містять наскрізні отвори для клепкового з'єднання 34. Пластини 30 і контрпрокладки 31 утримуються в опорній позиції на задній стороні переднього фланця 33а за допомогою пружин 35 і закріплені заклепками 34. Пружини 35 також закріплені за допомогою заклепок 34. Радіально внутрішня ділянка кільцевої конструкції 7 містить кільцевий виступ 40, виконаний в осьовому напрямку в бік порожнини 20, при цьому його кінець знаходиться над переднім фланцем 33а за відсутності осьового переміщення між зовнішнім кільцем 6 компресора 1 і зовнішнім картером 12 дифузора, як показано на Фіг.2. 5 84267 6 Пружини 35 тиснуть на прокладки в кільцевій слабких градієнтах завдяки наявності шлюзу між зоні, що розділяє виступ 40 і передній фланець 33 двома прокладками. а. З другого боку, тиск повітря в порожнині 20 деПерший паз обмежений переднім фланцем і що перевищує тиск у контурі на рівні проміжного заднім фланцем, при цьому перша прокладка й простору 21. перші пружини утримуються на місці заклепками, Опорні поверхні прокладок 30 з боку виступ у закріпленими на зазначених фланцях, а третій 40 і з боку переднього фланця 33а містять опукловиступ виконаний на передній стороні вказаного сті. Спільні зусилля від пружин 35 і різниці тиску, переднього фланця. що діють на обидві сторони прокладок 30, притисКільцева конструкція містить радіально внуткають пластини 30, виконані плоскими, до опуклих рішню частину, спрямовану в бік виходу, й другий поверхонь у показаній на Фіг.2 позиції, що й забезпаз обмежений указаною частиною й третім фланпечує ущільнення. цем, що знаходиться над переднім фланцем, при В деяких фазах польоту в опорній позиції між цьому перший виступ спрямований у задню сторопластинами 30 і виступом 40 залишаються зазори, ну, починаючи від радіально внутрішнього кінця зокрема, коли виступ 40 переміщується над кільвказаного третього фланця, при цьому вказаний цевою виточкою 32, як показано на Фіг.4 і 5. Між кінець додатково містить другий виступ, спрямодвома послідовно розташованими пружинами ваний у передню сторону, на який спирається друпластини 30 відходять від виступу, й появі зазору га прокладка. може перешкодити тільки різниця тиску між двома Інші переваги й відмітні ознаки даного винахосторонами, яка є досить незначною. В цьому виду будуть очевиднішими з нижченаведеного опису, падку відбувається виток через зазор 41 між пласподаного як приклад, з посиланнями на додані тинами і кінцем виступ у 40. фігури креслень, з-поміж яких: Коли ж решітка 10 дифузора віддаляється від Фіг.1-5 подають технічні рішення з поперекомпресора 1, як показано на Фіг.3, зусилля за днього рівня техніки. рахунок різниці тиску й дії пружин 35 забезпечує Фіг.1 подає зображення в напіврозрізі по плонормальне ущільнення завдяки деформації пласщині, що містить ось турбореактивного двигуна, тин 30. задньої частини компресора й дифузора, що ілюсПодвійними стрілками на Фіг.2 показані віднотрує варіант виконання порожнини, яка сполучасні переміщення в осьовому й радіальному напряється з дном камери, на якому відбувається відбір мках між заднім кінцем зовнішнього кільця 6 компповітря для кабіни літака, і варіант установки віресора й переднім кінцем зовнішнього картера 12 домої з попереднього рівня техніки ущільнювальрешітки 10 дифузора. ної прокладки між указаною порожниною й контуНеобхідно також відзначити, що конструкція ром первинного потоку. ущільнення на зовнішньому картері 12 забезпечує Фіг.2 зображує у збільшеному масштабі консмонтаж вузла з камери згоряння й дифузора на трукцію ущільнювальної прокладки з попереднього компресорі шляхом відносного осьового перемірівня техніки. щення вказаного вузла стосовно до компресора і Фіг.3 ілюструє деформацію прокладки в разі потім за допомогою болтового з'єднання зовнішніх збільшення проміжного простору між зовнішнім фланців 15 і 16. кільцем компресора й зовнішнім картером решітки Задачею даного винаходу є забезпечення подифузора. вної герметичності між порожниною й контуром Фіг.4 ілюструє деформацію цієї ж прокладки в первинного потоку, незалежно від змін розмірів разі зменшення цього проміжного простору. проміжного простору і від коливань різниці тиску Фіг.5 зображує в перспективі ущільнювальну між двома сторонами ущільненої зони. прокладку в разі зменшення проміжного простору Поставлена задача вирішується тим, що засопри появі витоку через зазор, що утворився. би ущільнення містять першу і др угу прокладки на Фіг.6 зображує ущільнювальну систему відпокшталт сегментних пластинчастих прокладок з відно до даного винаходу, призначену для ізолюпідкладеними під них контрпрокладками, на які вання повітровідбірної порожнини від контуру пердіють зусилля пружин, при цьому зазначену першу винного потоку. прокладку встановлюють у перший паз, виконаний Фіг.7 зображує спосіб кріплення між корпусом навколо передньої частини зовнішнього картера компресора й вузлом "дифузор-камера згоряння". решітки дифузора, причому пластини першої проФіг.1-5, що ілюструють відомі технічні рішення, кладки спираються на задній кінець першого вибули докладно описані в преамбулі опису винахоступу, виконаного заодно з кільцевою конструкціду і не потребують додаткових роз'яснень. єю, а згадану другу прокладку встановлюють у На Фіг.6 показана ущільнювальна система згідругий паз, виконаний під указаною кільцевою дно з даним винаходом, призначена для ізолюконструкцією, при цьому пластини цієї другої провання порожнини 20 від контуру первинного потоку кладки спираються на передній кінець другого виF1. На даній фігурі різноманітні елементи, що обступу, виконаного заодно із вказаною кільцевою межують порожнину 20, позначені тими самими конструкцією, і на передній кінець третього виступозиціями, що й ідентичні до них елементи на пу, виконаного заодно із вказаною передньою часФіг.1-5. тиною зовнішнього картера. Ущільнювальна система містить першу ущільВстановлення другої прокладки зворотної дії нювальну прокладку 50, установлену по периферії забезпечує реагування на всі зміни напрямку різпередньої ділянки 12а зовнішнього картера 12 ниці тиску, а також сприяє підсиленню всієї систерешітки 10 дифузора. При цьому дана ущільнювами, додатково ускладнюючи перехід при дуже льна прокладка аналогічна відомій з попереднього 7 84267 8 рівня техніки прокладці, показаній на Фіг.2, і друга таким чином, що ці пластини спираються з одного ущільнювальна прокладка 60, розташована перед боку на передній кінець другого виступ у 72 і на першою прокладкою 50, виконана також у вигляді третій виступ 76, виконаний по периферії передпластинчастої прокладки і встановлена на радіньої сторони переднього фланця 33а. ально внутрішній частині 7а кільцевої конструкції 7 Кожна з двох описаних вище прокладок 50 і 60 компресора. діє так само, як і відома з попереднього рівня техДля цього вказана частина 7а, розташована ніки прокладка, описана з посиланнями на Фіг.1-5, практично паралельно опорній конструкції 13, місале в протилежних напрямках. тить над переднімфланцем 33а третій фланець Для того, щоб перешкодити одній із прокладок 70, орієнтований радіально в бік внутрішнього об'зайняти позицію, показану на Фіг.4 і 5, перший 71 і єму, і його радіально внутрішній кінець містить другий 72 виступи мають такі розміри, при яких ці перший виступ 71, орієнтований у напрямку виховиступи завжди знаходяться над переднім фланду, й другий виступ 72, орієнтований у бік входу. цем 33а, незалежно від осьових відносних переПластини 30 першої прокладки 50 спираються міщень цих двох елементів під час роботи. Таким на вільний кінець першого виступ у 71. Ці пластини чином, відстань між кінцями першого виступ у 71 і утримуються в пазу 32, який відокремлює передній другого виступ у 72 має значення, менше за знафланець 33а від заднього фланця 33b, за допомочення суми товщини переднього фланця 33а й гою заклепок 34 і спираються на задню сторону довжини третього фланця 76. переднього фланця 33а і на вільний кінець першоНа Фіг.7 показана позиція першої прокладки 50 го виступу 71 за рахунок дії пружин 35, які також на вузлі, утвореному дифузором і камерою згоутримуються заклепками 34 і спираються на перяння, й позиція другої прокладки на компресорі редню сторону заднього фланця 33b. перед монтажем цих дво х деталей. Разом із частиною 7а кільцевої конструкції Ці дві деталі розташовані в осьовому напрямку третій фланець 70 обмежує кільцеву виточку 73, на відстані одна від одної таким чином, щоб при що виконує функцію паза 32. Встановлені в треїхньому зближенні в осьовому напрямку, показатьому фланці 70 штифти утримують радіально ному стрілками M, перша прокладка 50 спиралася зовнішні зони пластин 30 і контрпрокладки 31 друна перший виступ 71, а друга прокладка 60 спирагої ущільнювальної прокладки 60. лася на третій виступ 76. Коли фланець 16 кільцеПеред третім фланцем частина 7а містить тавої конструкції 7 і фланець 15 зовнішнього кільця кож лапки 74, що забезпечують утримання других картера 14 знаходяться в позиції взаємного контапружин 75 за допомогою клепкового з'єднання, при кту, їх можна закріпити за допомогою болтового цьому зазначені другі пружини тиснуть на контрпз'єднання. Таким чином, монтаж здійснюють нарокладки 31 і пластини 30 другої прокладки 60 осліп. 9 Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а 84267 Підписне 10 Тираж 28 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