Пристрій для стопоріння обертання лопатних секторів спрямного апарата планками у з’єднувальних площинах картера і турбіна, що містить вказаний пристрій

1. Пристрій для стопоріння обертання щонайменше одного лопатного сектора спрямного апарата (5), що встановлюється у секторі картера (1) турбіни, при цьому кожний лопатний сектор спрямного апарата містить опорну основу (3) лопаток, сектор картера (1) містить щонайменше дві виточки (6-1, 6-2), виконані у площинах, перпендикулярних осі обертання картера турбіни, в кожну з яких заходить бортик (34-1, 34-2) основи лопатного сектора спрямного апарата, який відрізняється тим, що на одному і тому ж кінці сектора картера (1) в осьовій площині щонайменше дві виточки (6-1, 62) містять паз (17-1, 17-2; 30-1, 30-2), який формує разом з відповідною виточкою (6-1, 6-2) осьову поверхню (18-1, 18-2; 32-1), що має розміри, які перевищують розміри перерізу виточки, причому пристрій для стопоріння обертання містить упор (16, 26, 46, 41 і 42), який виконаний в осьовому напрямі з можливістю його встановлення з одного боку у паз (17-1; 30-1) однієї з виточок і з іншого боку у паз (17-2; 30-2) іншої виточки і який після встановлення на місце протилежного сектора картера і під час роботи турбіни входить у контакт з протилежним лопатним сектором спрямного апарата, зупиняючи обертання щонайменше одного лопатного сектора, при цьому упор виконано або за одне ціле з лопатним сектором (41 і 42), або у вигляді планки (16, 26, 46), яка містить щонайме 2 (19) 1 3 79771 Даний винахід відноситься до галузі компресорів високого тиску турбореактивного двигуна і, зокрема, до з'єднання між лопатними секторами спрямного апарату. Компресор високого тиску турбіни містить статор, який являє собою картер, що складається з декількох секторів, наприклад, з двох напівкартерів, в яких встановлюють кільця спрямного апарату. Дані кільця не є суцільними по колу в 360°, а складаються з декількох лопатних секторів. Кінці лопатних секторів спрямного апарату розташовані один навпроти одного, утворюючи робоче колесо спрямного апарату. Під час роботи турбореактивного двигуна аеродинамічні зусилля, що виникають внаслідок різниці тиску між спинками і коритцями лопаток спрямного апарату, і зусилля, що виникають внаслідок тертя між рухомими лопатками і шліфованими поверхнями лопатних секторів спрямного апарату, діють на лопатні сектори спрямного апарату. Дані зусилля приводять до провертання лопатних секторів в їх пазах і до перекриття цими лопатними секторами площини з'єднання двох напівкартерів, що утруднює демонтаж останніх під час операції технічного обслуговування. Для запобігання провертанню цих лопатних секторів, на кінці кожного з напівкартерів, зокрема, по всій осьовій довжині сектора встановлюють стрижень, притискаючи його до кінців лопатних секторів, а потім обидва напівкартери жорстко з'єднують за допомогою болтового з'єднання. Даний стрижень виконує роль пристрою для стопоріння обертання лопатних секторів спрямного апарату. Однак недоліком такого пристрою є те, що даний стрижень може бути загублений під час операції технічного обслуговування. З [документа US 5 318 402] відомі також колодки, що закріплюються зварюванням на лопатних секторах спрямного апарату. Недоліком такого варіанту є неможливість демонтажу колодок під час операції технічного обслуговування. Даний винахід включає в себе декілька варіантів виконання, що дозволяють, зокрема, усунути вказані недоліки. Даний винахід стосується пристрою стопоріння обертання щонайменше одного лопатного сектора спрямного апарату, який встановлюється у секторі картера турбіни, при цьому кожний лопатний сектор спрямного апарату містить опорну основу лопаток, а сектор картера містить щонайменше дві виточки, виконані у площині, перпендикулярній до осі обертання картера турбіни, в кожну з яких заходить бортик основи лопатного сектора спрямного апарату. Згідно з істотною відмітною ознакою даного винаходу на цьому ж кінці сектора картера в осьовій площині кожна з щонайменше даних двох виточок містить паз, який обмежує разом з відповідною виточкою осьову поверхню, що має розміри, які перевищують розміри перерізу виточки. Згідно з іншою істотною відмітною ознакою даного винаходу пристрій для стопоріння обер 4 тання містить упор, що виконаний в осьовому напрямі і входить з одного боку в паз однієї з виточок, а з іншого боку - в паз іншої виточки, а після встановлення на місце додаткового сектора картера та у процесі роботи турбореактивного двигуна входить у контакт з осьовою поверхнею кожного паза під дією штовхального зусилля щонайменше одного протилежного лопатного сектора спрямного апарату, з блокуванням обертання щонайменше одного лопатного сектора, при цьому упор виконують або за одне ціле з лопатним сектором, або у вигляді планки, яка містить щонайменше один кінець з поздовжнім вирізом для пружного монтажу і стопоріння у пазах. Відповідно до першого варіанту виконання даного винаходу планка містить два кінці з радіальними розмірами, що перевищують радіальні розміри відповідних пазів, при цьому вказана планка містить поздовжній виріз на кожному зі своїх кінців. Відповідно до другого варіанту здійснення даного винаходу планку виконують від паза першої виточки до паза другої, не суміжної з нею в осьовому напрямі виточки, при цьому планка спирається щонайменше на дві проміжні виточки та утворює упор щонайменше для двох суміжних в осьовому напрямі лопатних секторів. Відповідно до третього варіанту здійснення даного винаходу планка спирається на чотири проміжні виточки та утворює упор для трьох суміжних в осшвому напрямі лопатних секторів. Переважно планка містить декілька частин, виконаних в осьовому напрямі. Відповідно до четвертого варіанту здійснення даного винаходу жорстко з'єднаний упор лопатного сектора виконаний за одне ціле з основою лопатного сектора і знаходиться на кінці лопатного сектора. Як варіант, жорстко з'єднаний з лопатним сектором упор виконують у вигляді упора, що з'єднується зварюванням з основою лопатного сектора на кінці лопатного сектора. Переважно упор містить перший упорний елемент, що відповідає пазу першої виточки, і др угий упорний елемент, що відповідає пазу другої виточки. Відповідно до п'ятого варіанту здійснення даного винаходу кожний паз містить канавку визначеної ширини, виконану в осьовому напрямі та обмежену з боку виточки осьовою поверхнею з розмірами, що перевищують розміри переріз> виточки, і з боку кінця сектора картера - осьовою поверхнею, виконаною з можливістю утримання планки після її встановлення у паз. Перевагою перерахованих вище варіантів здійснення є, зокрема, можливість утримання упора на місці за будь-яких обставин: під час роботи турбіни і. наприклад, під час операції демонтажу. Крім того, більшість даних варіантів виконання дозволяє уникнути витоків рідини між ступенями спрямного апарату. 5 79771 Наведені нижче фігури ілюструють як не обмежувальні приклади варіанти здійснення даного винаходу, зокрема: Фіг.1 являє собою об'ємне зображення півкільця сектора картера турбіни, що містить лопатний сектор спрямного апарату. Фіг.2 - зображення в осьовому розрізі у площині з'єднання півкілець, яке ілюструє планку, що утворює частину пристрою стопоріння обертання відповідно до даного винаходу. Фіг.3 - зображення в осьовому розрізі у площині з'єднання півкілець, яке ілюструє кінець сектора кільця картера турбіни, що містить частину пристрою стопоріння обертання відповідно до першого варіанту здійснення даного винаходу. Фіг.4 - зображення деталі D34 пристрою стопоріння обертання, показаного на Фіг.3. Фіг.5 --вигляд справа деталі, показаної на Фіг.4. Фіг.6 - зображення деталі пристрою стопоріння обертання, показаного на 4 Фіг.3. Фіг.7 - вигляд зліва деталі, показаної на Фіг.6. Фіг.8 - тривимірне зображення півкільця картера турбіни, що містить пристрій для стопоріння обертання відповідно до другого варіанту виконання даного винаходу, зокрема, планку відповідно до третього варіанту виконання пристрою стопоріння обертання. Фіг.9 - деталізоване тривимірне зображення планки відповідно до другого варіанту здійснення даного винаходу перед її встановленням на кінець сектора кільця картера турбіни, що містить пристрій для стопоріння обертання відповідно до другого варіанту здійснення даного винаходу. Фіг.10 - зображення у проекції кінця півкільця картера турбіни, що містить пристрій для стопоріння обертання відповідно до третього варіанту здійснення даного винаходу, зокрема, планку відповідно до третього варіанту виконання пристрою стопоріння обертання. Фіг.11 - схематичне зображення планки з її трьома точками опори на кінці сектора кільця картера турбіни відповідно до третього варіанту здійснення даного винаходу. Фіг.12 - зображення у частковому поперечному розрізі пристрою стопоріння обертання лопатного сектора під час роботи. Фіг.13 - зображення у проекції кінця півкільця картера турбіни, що містить пристрої стопоріння обертання відповідно до першого варіанту здійснення винаходу, зокрема, планки відповідно до першого варіанту виконання пристрою стопоріння обертання. Фіг.14 - тривимірне зображення лопатного сектора спрямного апарату, що містить частину пристрою стопоріння обертання відповідно до четвертого варіанту здійснення даного винаходу. В основному креслення містять елементи визначеного характеру. Вони не тільки допомагають краще зрозуміти опис, але і можуть сприяти, у випадку необхідності, визначенню даного винаходу. На Фіг.1 показаний сектор картера турбіни, виконаний з можливістю з'єднання з протилежним сектором для утворення картера у збірці. Даний сектор напівциліндричної форми, що називається 6 півкільцем і має вісь, яка співпадає з віссю обертання турбіни, містить два кінці Е1 і Е2, кожний з яких оснащений фланцем 9, виконаним з можливістю контакту з фланцем протилежного сектора. Дані фланці 9 містять отвори 10, виконані навпроти отворів фланця протилежного сектора з можливістю з'єднання між собою двох протилежних секторів. Кожний сектор кільця містить також напівкільцевий фланець 8, що містить отвори. Після з'єднання між собою сектори утворюють картер у збірці, фланці 8 дво х секторів притискаються до протилежних фланців іншого картера турбіни. Картери з'єднують між собою за допомогою кріпильних засобів, що проходять через отвори притиснутих один до одного фланців, наприклад, за допомогою болтів. Кожний сектор картера 1 містить декілька напівкільцевих канавок 7, відкритих всередит картера, при цьому кожна з них виконана з можливістю встановлення у ній лопатного сектора спрямного апарату. Лопатне колесо спрямного апарату містить щонайменше два лопатних сектори спрямного апарату, кожний з яких встановлений в одному з двох секторів картера, при цьому кінці лопатних секторів розташовані один навпроти одного. Лопатний сектор спрямного апарату містить радіально зовнішню основу З циліндричної форми, що називається зовнішньою площадкою. На даній циліндричній основі 3 встановлюють лопатки 5 спрямного апарату, закріплені між собою за допомогою радіально внутрішньої циліндричної основи 4, що називається внутрішньою площадкою. Кожна канавка 7 сектора картера 1 містить дві кільцеві виточки 6, виконані з можливістю встановлення в них одного з бортиків зовнішньої площадки лопатного сектора спрямного апарату. Під час роботи турбіни на дані лопатні сектори спрямного апарату діють аеродинамічні зусилля, викликані тертям рухомих лопаток ротора і внутрішніх площадок 4 лопатних секторів спрямного апарату, виконаних зі шліфованих матеріалів. Провертання лопатних секторів заважає демонтажу секторів картера під час операції технічного обслуговування. Для усунення провертання цих лопатних секторів на одному з кінців Е1 або Е2 відомим чином встановлюють стрижень, що притискається до фланців 9, зокрема, по всій осьовій довжині фланців 9 і до кінців зовнішніх площадок лопатних секторів для жорсткого з'єднання двох секторів картера 1. Дана шишка виконує роль пристрою для стопоріння обертання лопатних секторів спрямного апарату. Однак недоліком такого пристрою є те, що вказана планка може бути загублена під час операції технічного обслуговування. Крім того, між рівнями компресора можуть з'явитися витоки рідини. У даному винаході передбачені різні варіанти виконання, що дозволяють. зокрема, усунути щонайменше деякі з цих недоліків. На Фіг.2-7 показаний перший варіант виконання даного винаходу. На Фіг.2 показана поздовжня планка 16, виконана з можливістю встановлення в осьовому напрямі на кінці сектора кільця. Зокрема, дана план 7 79771 ка 16 містить перший поздовжній кінець 13, за яким йде скіс 14, і за ним другий поздовжній кінець 15. Перший і другий кінці містять поздовжній виріз 12. Виріз 12 кінця 13 планки визначає першу кінцеву гілку 23 і другу кінцеву гілку 22, виконані по обидві сторони вирізу 12. На кінці 15 планки перша кінцева гілка 20 і друга кінцева гілка 21 передбачені по обидві сторони від вирізу 12. Ширина кожного кінця планки у розтиснутому стані позначена позицією L1. Планка 16 виконана з можливістю встановлення на місце після встановлення лопатного сектора спрямного апарату у сектор кільця картера турбіни. На Фіг.3 показаний кінець Е1 сектора кільця картера турбіни. Кожна канавка 7-1, 7-2 кінця сектора кільця містить дві напівкільцеві виточки 6-1 і 6-2, 6-3 і 6-4, виконані одна навпроти одної. Виточки проходять в осьовому напрямі. У кожну з двох виточок заходить напівкільцевий бортик зовнішньої площадки лопатного сектора спрямного апарату. Щонайменше, на одному зі своїх кінців кожна виточка закінчується пазом 17-1, 17-2, 17-3, 17-4 з розмірами, що перевищують розміри відповідної виточки. Кінці 13 і 15 планки 16 виконані з можливістю встановлення відповідно у пази 17-1 і 17-2. Кінці D34 виточки 6-1 і D35 виточки 6-2 більш детально показані відповідно на Фіг.4 і 5 і на Фіг.6 і 7. На Фіг.4 показані відповідні розміри виточки 61 і відповідного паза 17-1. На Фіг.5 показаний вигляд справа деталі, показаної на Фіг.4. Напівкільцева виточка 6-1 має радіальний розмір, тобто висоту L3 виточки і виходить своїм кінцем у паз 171. що має радіальний розмір L2, який перевищує радіальний розмір L3. Таким чином паз 17-1 визначає осьову контактну поверхню 18-1, що виконана в осьовому і радіальному напрямах і виходить за межі глибини і висоти виточки. На Фіг.6 показаний кінець D35 напівкільцевої виточки 6-1, що знаходиться навпроти напівкільцевої виточки 6-2. Дана напівкільцева виточка 6-2, що має радіальний розмір L3, закінчується пазом 17-2, який має радіальний розмір L2, що перевищує розмір L3. Даний паз 17-2 формує осьову контактну поверхню 18-2, що виходить в осьовому і радіальному напрямах за межі глибини і висоти виточки. Виточки, що знаходяться одна навпроти одної, можуть мати різні розміри. На Фіг.7 показаний вигляд зліва деталі, показаної на Фіг.6. Після встановлення лопатного сектора спрямного апарату у виточки 6-1 і 6-2 кінцеві гілки 23, 22 і відповідно 20, 21 планки наближають одна до одної шляхом стискання. Кінці 13 і 15 встановлюють відповідно у пази 17-1 і 17-2 таким чином, щоб кінцеві гілки 23, 22 і відповідно 20, 21 увійшли в контакт з контактною поверхнею 18-1 і відповідно 18-2. Після цього стиснення кінцевих гілок можна припинити. Розмір L1, що відповідає ширині кінця розтиснутої планки повинен дорівнювати або перевищувати розмір L2, що відповідає радіальному розміру (або ширині) відповідного паза. Таким чином, планка 16 кожним зі своїх кінців пружно утри 8 мується у відповідних пазах. Під час наближення стисканням одна до одної кінцевих гілок кожний кінець планки повинен мати ширину L, меншу розміру L2 відповідного паза, для забезпечення встановлення кінця у паз, що і називають пружним монтажем. Пази 17-1 і 17-2 можуть мати різні радіальні і осьові розміри, це ж відноситься і до кінців 13 і 15 планки 16, встановлених на місце у пази. На Фіг.13 показані три лопатні сектори спрямного апарату, встановлені у сектор картера, застопорені в обертанні стопорними пристроями, що містять пази на кінці напівкільцевих виточок, і планки 16, кінці яких встановлені у пази, впираються у контактну поверхню даних пазів і пружно утримуються під дією тиску кінцевих гілок на поверхні, перпендикулярні контактній поверхні даних пазів. Необхідно зазначити, що, в залежності від радіального положення напівкільцевих виточок і пазів відповідних кінців, планки 16 містять скіс більш або менш значного поздовжнього розміру. Як правило, чим більша радіальна відстань між двома пазами, що знаходяться один навпроти одного, тим більше поздовжній розмір скосу. Потрібно зазначити, що планка 16-1 має відносно великий скіс. Вирізи 12 цієї планки виконані вздовж кінців планки аж до скосу. На Фіг.12 показаний частковий розріз по поперечній площині з'єднання сектора картера 1 із сектором картера 2 на рівні пристрою стопоріння обертання лопатних секторів спрямного апарату. Під час роботи планка 16 притискається до осьової контактної поверхні основи 3 лопатного сектора спрямного апарату, яка діє силою тиску F на осьову поверхню планки 16, паралельну осьовій поверхні планки, що стикається з осьовою контактною поверхнею 18-2. На Фіг.14 показаний другий варіант виконання даного винаходу. Пристрій для стопоріння обертання містить пази, виконані на кінці напівкільцевих виточок сектора кільця картера турбіни, та упор, виконаний на кінці лопатного сектора спрямного апарату. Як показано на Фіг.14, цей упор може бути виконаний за одне ціле із зовнішньою площадкою лопатного сектора спрямного апарату або може бути з'єднаний з даною площадкою за допомогою зварювання. Виключно як приклад на Фіг.14 показаний упор, виконаний на поперечному бортику зовнішньої площадки лопатного сектора спрямного апарату, при цьому вказаний упор містить першу частин у 41 на кінці поперечного бортика і другу частин у 42 на іншому кінці поперечного бортика. Ці перша і друга частини 41 і 42 мають радіальний розмір (або висоту), меншу або таку, що дорівнює радіальному розміру L2 паза, показаного на Фіг.4-7, і перевищує або дорівнює радіальному розміру L3 відповідної напівкільцевої виточки. У даному варіанті виконання упор виконаний інтегрованим у лопатний сектор спрямного апарату. завдяки чому запобігають його втраті під час операції технічного обслуговування, що включає в себе демонтаж секторів картера. Даний варіант виконання дозволяє також уникнути витоку рідини між рівнями турбіни. 9 79771 На Фіг.8 і 9 показаний третій приклад виконання даного винаходу. На Фіг.8 показане об'ємне зображення кінця сектора картера. Даний кінець містить описані вище фланці 9 і 8. Лопатний сектор спрямного апарату показаний встановленим у виточки, що знаходяться одна навпроти одної 6-1 і 6-2. Цей сектор містить лопатки 5 і внутрішню площадку 4. Пристрій для стопоріння обертання лопатного сектора спрямного апарату містить планку 26, встановлену у відповідні пази. Даний "пристрій детально показаний на Фіг.9. Як показано на Фіг.9, зовнішня площадка 3 лопатного сектора спрямного апарату містить на своїх бортиках виконані в осьовому напрямі напівкільцеві виступи 34-1 і 34-2, що мають радіальні розміри (або висоту), менші розмірів (висоти і глибини) виточок 6-1 і 6-2, що дозволяє даним виступам ковзати у відповідних виточках. Виточки 6-1 і 6-2 закінчуються пазом 30-1, 302. Паз 30-1 визначає канавку, виконану в осьовій площині (площині, що проходить через вісь обертання), при цьому канавка містить поверхню дна 33-1, обмежену з боку напівкільцевої виточки осьовою поверхнею 32-1 і навпроти цієї поверхні осьовою поверхнею 31-1. Паз 30-2 виконують ідентично в осьовому напрямі навпроти паза 30-1. Дані осьові поверхні 31-1, відповідно 31-2 і 32-1 мають розміри, що перевищують переріз відповідної виточки. Планка 26 містить перший кінець 23 і другий кінець 25, при цьому вказаний останній кінець містить відкритий з одного боку поздовжній виріз. По обидві сторони від цього вирізу сформовані перша кінцева гілка 28 і друга кінцева гілка 29. Кінець 23 планки 26 має товщину, що перевищує ширину дна канавки 33-1. Для того, щоб кінець 23 планки 26 міг ковзати у канавці паза 30-1, кінець 23 містить на своїй периферії заплечик, визначений осьовою поверхнею 24, виконаною з можливістю контакту з осьовою поверхнею 31-1 канавки паза 30-1, щоб виконувати роль упора. Точно так само кінцеві гілки 28 і 29 на своїй зовнішній периферії містять заплечик, сформований, зокрема, осьовою поверхнею 28-1 і відповідно 291, виконаною з можливістю контакту з поверхнею 31-2 канавки паза 30-2, щоб виконувати роль упора. Для встановлення на місце планки кінцеві гілки 28 і 29 наближають одна до одної шляхом стискання, кінець 23 вводиться у канавку паза 30-1, а кінець 25 вводиться у канавку паза 30-2. Після встановлення у паз 30-2 припиняють стискання обох кінцевих гілок 28 і 29, і осьові поверхні 28-1 і 29-1 виявляються у контакті з осьовою поверхнею 31-2 канавки паза 30-2. Таким чином пази 30-1 і 30-2 визначають поверхні 32-1 і 31-1, 31-2 контакту з планкою 26, яка знаходиться у положенні упора в ці контактні поверхні в одному напрямі обертання і в іншому напрямі обертання. Необхідно зазначити, 10 що, коли кінцеві гілки 28 і 29 стискають, радіальний розмір кінця 25 планки виявляється менше радіального розміру отвору паза 30-1, 30-2. Внаслідок цього кінець 25 планки може бути введений у канавку паза 30-2 після стискання кінцевих гілок 28 і 29. Даний варіант виконання дозволяє утримувати планку в пазах. Можна також виконати канавку шириною, достатньою для того, щоб відповідати товщині кінця планки, не виконуючи при цьому на останній заплечика. На Фіг.10 і 11 показаний четвертий варіант здійснення даного винаходу. У даному варіанті здійснення планка 46 містить два кінці 47 і 48, виконані так само, як і у першому варіанті. Так, кожний кінець 47, 48 містить поздовжній виріз. виконаний з можливістю встановлення у паз відповідно до варіанту, показаного на Фіг.З. Дана планка 46 має таку довжину, при якій планка розташовується від першого паза, що відповідає першому лопатному сектору спрямного апарату, до другого протилежного паза, що відповідає третьому лопатному сектору спрямного апарату. Таким чином одну планку використовують разом з відповідними пазами як пристрій для стопоріння обертання декількох лопатних секторів спрямного апарату. Проміжні виточки між першим пазом, в який заходить один кінець планки, і другим пазом, в який заходить другий кінець планки, не містять пазів, а тільки канавку, в яку заходить планка. Планка 46 виконана у вигляді декількох частин, з'єднаних між собою сполученнями таким чином, щоб кінці напівкільцевих виточок, що знаходяться у різних радіальних положеннях, вийшли на частину планки 46. Дані частини виконані з можливістю контакту з елементами картера у визначених частинах планки 46, наприклад, у точках контакту 50, 52, 54, 56. Разом з тим між планкою і картером залишаються зазори, наприклад, зазори J, J1-J8, через які відбувається витік рідини між ступенями спрямного апарату компресора. На Фіг.11 схематично суцільною лінією показана планка 46 в момент, коли вона знаходиться устані ТІ, тобто, коли вона вставлена у відповідні пази. Трикутники означають точки контакту планки з картером. Коли планку 46 виймають з відповідних пазів, вона знаходиться у вільному стані Т2. У всіх варіантах перевагою упора (планка або фіксований упор лопатного сектора) пристрою для стопоріння обертання лопатного сектора спрямного апарат) є те, що його неможливо втратити під час демонтажу секторів кілець турбіни. Даний винахід не обмежується описаними вище варіантами виконання пристрою стопоріння обертання, наведеними виключно як приклади, і включає в себе всі можливі варіанти, які можуть бути виконані фахівцем. 11 79771 12 13 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 79771 Підписне 14 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