RU186048U1

RU186048U1 - Узел упругого соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя

Info

Publication number: RU186048U1
Application number: RU2018135520U
Authority: RU
Inventors: Алексей Витальевич Бубенцов; Антон Геннадиевич Миронов; Алена Дмитриевна Балашова
Original assignee: Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн"
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Полезная модель относится к области двигателестроения и может найти применение в конструкциях камер сгорания газотурбинных двигателей.Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение надежности конструкции за счет демпфирования колебаний и компенсации угловых и осевых перемещений секции жаровой трубы в месте соединения ее с газосборным патрубком.Технический результат достигается тем, что узел упругого соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащий секцию жаровой трубы, наружная поверхность которой установлена с радиальным зазором относительно внутренней поверхности обоймы газосборника, и кольцевой тороидальный упругий элемент, в отличие от известного, снабжен полукольцевым упругим элементом, на обойме газосборника выполнена выборка сектора в форме полукольца, в которой размещен полукольцевой тороидальный упругий элемент, при этом кольцевой упругий элемент контактирует с наружной поверхностью секции жаровой трубы, а кольцевой и полукольцевой упругие элементы размещены с зазором относительно друг друга.

Description

Полезная модель относится к области двигателестроения и может найти применение в конструкциях камер сгорания газотурбинных двигателей.

Известен узел соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя, в котором жаровая труба содержит секцию, наружная поверхность которой установлена с радиальным зазором относительно внутренней поверхности обоймы газосборника (Г.С. Скубачевский, «Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей», М.:Машиностроение, 1981, с. 398-399 рис. 9 19 г).

При взаимных перемещениях секции жаровой трубы и обоймы газосборника возможен повышенный износ в месте их соединения из-за вибраций конструкции во время работы двигателя.

Известен узел упругого соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащий секцию жаровой трубы, наружная поверхность которой установлена с радиальным зазором относительно внутренней поверхности обоймы газосборника, в котором установлен кольцевой гофрированный упругий элемент (описание полезной модели по патенту РФ №145982, МПК F23R 3/60, опубл. 27.09.2014).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является узел упругого соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащий секцию жаровой трубы, наружная поверхность которой установлена с радиальным зазором относительно внутренней поверхности обоймы газосборника, и кольцевой тороидальный упругий элемент (описание полезной модели по патенту РФ №159092, МПК F23R 3/60, опубл. 27.01.2016).

В известных узлах соединения за счет деформации гибкий элемент должен обеспечивать необходимую плотность стыка и воспринимать тепловые перемещения жаровой трубы и газосборника и гасить вибрации конструкции.

Недостатком известных конструкций является следующее. В процессе работы происходит перемещение газосборника относительно секции жаровой трубы от оси двигателя к периферии («вверх»), сектор упругого элемента ближний к оси двигателя («низ») деформируется, и контакт (плотность) по стыку сохраняется. В тоже время, на периферии между упругим элементом и полкой обоймы газосборника образуется зазор. Чтобы обеспечить плотность стыка при перемещениях газосборника, упругий элемент должен быть установлен в сжатом состоянии (с натягом). В этом случае, в условиях цикличности работы двигателя, возникающих вибраций и значительных взаимных перемещениях контактирующих поверхностей, деформированный упругий элемент теряет упругие свойства и способность возвращаться к своей первоначальной форме. Это ведет к раскрытию стыка с появлением неравномерного зазора.

Задачей полезной модели является создание узла упругого соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя, в котором в рабочем состоянии (во время работы двигателя) происходит сохранение плотности стыка в месте соединения секции жаровой трубы и газосборника и уменьшение износа последней секции жаровой трубы в месте соединения с газосборным патрубком из-за вибраций конструкции.

Техническим результатом, на достижения которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение надежности конструкции за счет демпфирования колебаний и компенсации угловых и осевых перемещений секции жаровой трубы в месте соединения ее с газосборным патрубком путем обеспечения необходимой надежности упругого соединения и отсутствия зазоров (герметичности) по всей поверхности стыка «жаровая труба -газосборник» на всех режимах работы.

За счет того, что в стыке «жаровая труба - газосборник» установлены два гибких тонкостенных тороидальных упругих элемента: кольцевой на секции жаровой трубы и полукольцевой на обойме газосборника, обеспечивающих, за счет контакта и деформации гибких элементов, плотность стыка при взаимных перемещениях жаровой трубы и газосборника, а также гашение энергии их колебаний без возникновения напряжений в элементах конструкции.

Технический результат достигается тем, что узел упругого соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащий секцию жаровой трубы, наружная поверхность которой установлена с радиальным зазором относительно внутренней поверхности обоймы газосборника, и кольцевой тороидальный упругий элемент, в отличие от известного, снабжен полукольцевым упругим элементом, на обойме газосборника выполнена выборка сектора в форме полукольца, в которой размещен полукольцевой тороидальный упругий элемент, при этом кольцевой упругий элемент контактирует с наружной поверхностью секции жаровой трубы, а кольцевой и полукольцевой упругие элементы размещены с зазором относительно друг друга.

Для возможности радиальных перемещений газосборника относительно жаровой трубы с сохранением герметичности стыка поверхностей упругих элементов и гашения энергии колебаний элементов конструкции обойма газосборника может быть снабжена лысками, расположенными в горизонтальной плоскости обоймы.

Для повышения демпфирующих свойств кольцевой и полукольцевой упругие элементы могут быть снабжены прорезями, делящими их на отдельные части в виде «лепестков».

Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:

фиг. 1 - предлагаемое упругое соединение жаровой трубы и газосборника;

фиг. 2 - секция жаровой трубы с кольцевым упругим элементом;

фиг. 3 - кольцевой упругий элемент;

фиг. 4 - обойма газосборника с полукольцевым упругим элементом;

фиг. 5 - узел упругого соединения жаровой трубы и газосборника в рабочем («горячем») состоянии;

фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 5

Узел упругого соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя (фиг. 1) содержит секцию 1 жаровой трубы 2, наружная поверхность которой установлена с радиальным зазором относительно внутренней поверхности обоймы 3 газосборника 4.

На наружную поверхность секции 1 жаровой трубы смонтирован тонкостенный кольцевой упругий элемент 5 тороидальной формы (фиг. 2), который в районе крепления, а также месте контакта с обоймой газосборника может быть снабжен прорезями 6 в радиусах изгиба, делящими его на отдельные «лепестки» 7 (фиг. 3), что повышает демпфирующие свойства элемента и позволяет ему деформироваться без значительных напряжений. Количество и глубина прорезей определяется габаритами элемента 5 исходя из обеспечения необходимой гибкости и прочности при упругой деформации.

Материал упругого элемента должен быть жаропрочный и иметь способность сохранять демпфирующие свойства при температурном воздействии, например сплав ЭП648.

На обойме 3 газосборника 4 (фиг. 4) выполнена выборка сектора 1/2 части окружности без полки, в которой установлен упругий полукольцевой упругий элемент 8 тороидальной формы, который представляет собой тонкостенный сектор, повторяющий форму отсутствующего сектора обоймы.

Полукольцевой упругий элемент 8 в месте его контакта с секцией жаровой трубы (фиг. 4) может быть снабжен прорезями 9, делящими его на отдельные «лепестки» 10. В горизонтальной плоскости обоймы 3 газосборника с противоположных сторон зеркально могут быть выполнены две параллельные лыски 11.

При сборке (в «холодном состоянии») жаровая труба и газосборник устанавливаются соосно с зазорами по контактирующим поверхностям секции жаровой трубы, обоймы газосборника и упругих кольцевого и полукольцевого элементов 5 и 8, соответственно.

Узел упругого соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя работает следующим образом.

В процессе работы двигателя жаровая труба 2 и газосборник 4 подвержены вибрациям и, как следствие, соударениям секции 1 жаровой трубы и обоймы 3 газосборника. Гашение энергии их колебаний происходит за счет кольцевого и полукольцевого упругих элементов.

После запуска и выхода двигателя (в горячем состоянии) на режим в результате тепловых расширений происходит сближение жаровой трубы и газосборника. Тепловые расширения соплового аппарата и корпуса камеры сгорания приводят к их перемещению в радиальном направлении «вверх»: вместе с сопловым аппаратом перемещается газосборник, вместе с корпусом камеры сгорания перемещается жаровая труба. Причем, из-за того, что температура соплового аппарата значительно выше температуры корпуса камеры сгорания, сопловой аппарат перемещается на большее расстояние, в результате чего жаровая труба и газосборник становятся не соосно (фиг. 5). Упругие элементы 5 и 8 деформируются, благодаря чему зазоры в стыке исчезают. Причем, зазор исчезает по всей окружности, поскольку перемещение газосборника 4 приводит к растяжению элемента 5, в результате чего он плотно охватывает обойму 3, а упругий элемент 8 уплотняет стык на участке обоймы без полки (с выборкой) (фиг. 6). При этом зазор между упругими элементами жаровой трубы и газосборика отсутствует, обеспечивая необходимую плотность стыка при вибрациях конструкции, и гасит колебания жаровой трубы и газосборника.

Упругие элементы спрофилированы таким образом (тороидальная форма), что плотность их стыка сохраняется при больших осевых и радиальных взаимных перемещениях жаровой трубы и газосборника, что обеспечивает свободу перемещений всей конструкции в процессе работы без возникновения значительных напряжений в элементах конструкции и увеличения вибрации.

Лыски 11 обеспечивают возможность радиального перемещения обоймы газосборника относительно секции жаровой трубы, при этом секция жаровой трубы контактирует с обоймой по точкам в горизонтальной плоскости, что дополнительно их фиксирует и гасит энергию колебаний элементов конструкции.

Внедрение предлагаемой конструкции повышает надежность и ресурс ДСЕ жаровой трубы и газосборника за счет компенсации взаимных перемещений с сохранением плотности их стыка.

Claims

1. Узел упругого соединения жаровой трубы и газосборника камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащий секцию жаровой трубы, наружная поверхность которой установлена с радиальным зазором относительно внутренней поверхности обоймы газосборника, и кольцевой тороидальный упругий элемент, отличающийся тем, что снабжен полукольцевым упругим элементом, на обойме газосборника выполнена выборка сектора в форме полукольца, в которой размещен полукольцевой тороидальный упругий элемент, при этом кольцевой упругий элемент контактирует с наружной поверхностью секции жаровой трубы, а кольцевой и полукольцевой упругие элементы размещены с зазором относительно друг друга.

2. Узел упругого соединения по п. 1, отличающийся тем, что обойма газосборника снабжена лысками, расположенными в горизонтальной плоскости обоймы.

3. Узел упругого соединения по п. 1, отличающийся тем, что кольцевой и полукольцевой упругие элементы снабжены прорезями, делящими их на отдельные части в виде «лепестков».