Область техники

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения.

Предшествующий уровень техники

Известен газотурбинный двигатель, содержащий статор, в котором внутренний корпус компрессора соединен с наружным силовым корпусом компрессора и с корпусом стоек камеры сгорания двумя упругими обечайками (патент РФ .Nb2330167, F02C7/20, опубл. 27.07.2008).

Недостатком известной конструкции является наличие соединения между внутренним корпусом КВД и корпусом стоек камеры сгорания, что приводит к снижению параметров компрессора из-за увеличения рабочих радиальных зазоров, в том числе при обдуве корпусов, а также громоздкость и увеличенная масса соединения.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является газотурбинный двигатель, включающий компрессор высокого давления, спрямляющий аппарат которого размещен на двух упругих обечайках диффузора камеры сгорания (патент РФ N22463465, F02C7/20, опубл. 10.10.2012). При этом спрямляющий аппарат компрессора расположен перед силовыми стойками диффузора.

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является снижение экономичности газотурбинного двигателя из-за наличия стоек диффузора за спрямляющим аппаратом компрессора.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности и ресурса работы газотурбинного двигателя, а также в его экономичности.

Раскрытие изобретения Указанный технический результат достигается тем, что в газотурбинном двигателе, включающем компрессор высокого давления, спрямляющий аппарат которого размещен на двух упругих обечайках диффузора камеры сгорания, согласно изобретению, спрямляющий аппарат выполнен заодно с упругими обечайками или соединен с упругими обечайками при помощи пайки или сварки, при этом длина упругих обечаек составляет 0,3 - 3,5 Lea, где Lea - осевая ширина лопаток (каждой лопатки) спрямляющего, а нижняя из обечаек закреплена с фланцем лабиринтного уплотнения с образованием замкнутой полости между ним и нижней упругой обечайкой.

При этом фланец лабиринтного уплотнения выполнен упругим и закреплен с нижней обечайкой при помощи болтовых соединений с самоконтрящимися гайками.

Выбор длины упругих обечаек обусловлен тем, что длина менее 0,3 Lea недостаточна для компенсации термических споров, а более 3,5 Lea - увеличивается податливость в радиальном направлении, что увеличивает колебания и массу обечайки.

Установка и закрепление фланца лабиринтного уплотнения с нижней из обечаек с образованием замкнутой полости между ним и нижней упругой обечайкой спрямляющего аппарата обеспечивает получение эффекта теплоизоляции спрямляющего аппарата и фланца, которая позволяет увеличить их тепловую инерцию и приблизить тепловую инерцию статорной части уплотнения к тепловой инерции массивной роторной части (уменьшаются износ и рабочие радиальные зазоры в лабиринтном уплотнении), а так же позволяет уменьшить уступ по газовоздушному тракту перед спрямляющим аппаратом, что повышает надежность газотурбинного двигателя и его параметры. При этом исключение из конструкции стоек диффузора улучшает параметры двигателя за счет исключения потерь на стойках диффузора.

Закрепление фланца лабиринтного уплотнения при помощи болтовых соединений с самоконтрящимися гайками устраняет выпадение последних в надроторную полость при поломке болтового соединения и обеспечивает удобство сборки, а также позволяет конструктивно увеличить замкнутую полость и убрать резьбовые отверстия во фланце лабиринтного уплотнения.

Спрямляющий аппарат компрессора может быть цельнолитым, т.е. выполнен заодно (зацело) с упругими обечайками диффузора камеры сгорания, или может быть соединен с упругими обечайками при помощи пайки (лопатки спрямляющего аппарата припаяны к упругим обечайкам диффузора камеры сгорания) или сварки.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показано соединение компрессора с камерой сгорания газотурбинного двигателя.

На фиг.2 представлен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде - вариант соединения спрямляющего аппарата с упругими обечайками при помощи пайки.

На фиг.З представлен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде - вариант соединения спрямляющего аппарата заодно с упругими обечайками.

На фиг.4 представлен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде - вариант соединения спрямляющего аппарата с упругими обечайками при помощи сварки.

На фиг.5 представлен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде - закрепление фланца лабиринтного уплотнения при помощи болтовых соединений с самоконтрящимися гайками (вариант соединения спрямляющего аппарата с упругими обечайками при помощи пайки).

На фиг.6 представлен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде - закрепление фланца лабиринтного уплотнения при помощи болтовых соединений с самоконтрящимися гайками (вариант соединения спрямляющего аппарата заодно с упругими обечайками).

На фиг.7 представлен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде - закрепление фланца лабиринтного уплотнения при помощи болтовых соединений с самоконтрящимися гайками (вариант соединения спрямляющего аппарата с упругими обечайками при помощи сварки).

Осуществление изобретения

Газотурбинный двигатель 1 включает компрессор 2 высокого давления и камеру сгорания 3. Корпус компрессора 2 состоит из наружного силового корпуса 4 и внутреннего корпуса 5, который установлен раздельно с диффузором 6 камеры сгорания 3. В диффузоре 6 установлен спрямляющий аппарат 7 с лопатками 8, который выполнен заодно (или соединен при помощи пайки или сварки) верхней 9 и нижней 10 упругими обечайками (с их передними частями) диффузора 6. Под спрямляющим аппаратом 7 на нижней 10 упругой обечайке, являющейся внутренней, установлен фланец 1 1 лабиринтного уплотнения 12, образующий с нижней 10 упругой обечайкой замкнутую теплоизоляционную полость 13. Фланец 11 лабиринтного уплотнения 12 закреплен на нижней 10 упругой обечайке при помощи болтовых соединений (болтов 14). Фланец 1 1 может быть выполнен упругим и закреплен на нижней 10 упругой обечайке при помощи болтовых соединений с самоконтрящимися гайками (болтов 14 и самоконтрящихся гаек 15, расположенных внутри замкнутой полости 13). Выполнение фланца 11 упругим уменьшает напряжения во фланце 11, диффузоре 6, спрямляющем аппарате 7, лопатках 8, в местах пайки и сварки, и увеличивает термоинертность статора, уменьшает рабочие зазоры в лабиринтном уплотнении 12. Крепление фланца 1 1 лабиринтного уплотнения 12 с нижней 10 упругой обечайкой при помощи болтов 14 и самоконтрящихся гаек 15 позволяет избежать попадания гаек 15 в надроторную полость в случае поломки болтового соединения, что дополнительно повышает надежность двигателя.

Работа газотурбинного двигателя осуществляется следующим образом.

При работе газотурбинного двигателя 1 внутренний корпус 5 компрессора 2, не имея связи с диффузором 6 камеры сгорания 3, обеспечивает минимальные рабочие радиальные зазоры над лопатками компрессора 2, в том числе при регулируемом обдуве корпуса компрессора 2. Спрямляющий аппарат 7 не влияет на радиальные зазоры по рабочим лопаткам компрессора 2, он разгружен от воздействия диффузора 6 камеры сгорания 3 при помощи верхней 9 и нижней 10 упругих обечаек. Замкнутая полость 13 между спрямляющим аппаратом 7 и фланцем 11 лабиринтного уплотнения 12 позволяет теплоизолировать фланец 11 и спрямляющий аппарат 7, и приблизить тепловую инерцию статора к тепловой инерции массивной роторной части лабиринтного уплотнения 12.