RU186846U1

RU186846U1 - Adjustable inlet guide vane of a gas turbine engine compressor

Info

Publication number: RU186846U1
Application number: RU2018131421U
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Скиба
Original assignee: Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение"
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2019-02-06

Abstract

Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции регулируемого входного направляющего аппарата компрессора (ВНА) газотурбинного двигателя (ГТД). Задачу по повышению газодинамической эффективности ВНА за счет минимизации перетекания воздуха через его зазоры, а также повышению надежности ВНА решает регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий корпус с установленной в нем ступенью направляющих лопаток, выполненной в виде ряда неподвижных стоек и поворотных закрылков. В каждой неподвижной стойке вдоль ее высоты в зоне контакта с закрылком выполнен прямоугольный паз, в котором установлен уплотнительный элемент в виде многорядной щетки из упругих эластичных щетинок, закрепленных в держателе. 2 ил.The utility model relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely, to the design of an adjustable inlet guide vane of a compressor (VNA) of a gas turbine engine (GTE). The task of increasing the gas-dynamic efficiency of the BHA by minimizing the flow of air through its gaps, as well as increasing the reliability of the BHA, is solved by the adjustable inlet guide vane of the gas turbine engine compressor, comprising a housing with a stage of guide vanes mounted in it, made in the form of a series of fixed struts and rotary flaps. In each stationary rack along its height in the contact zone with the flap, a rectangular groove is made in which a sealing element is installed in the form of a multi-row brush of elastic elastic bristles fixed in the holder. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции регулируемого входного направляющего аппарата компрессора (ВНА) газотурбинного двигателя (ГТД).The utility model relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely, to the design of an adjustable inlet guide vane of a compressor (VNA) of a gas turbine engine (GTE).

Известен регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца с возможностью поворота (Патент РФ на изобретение №2199670, опубл. 27.02.2003).Known adjustable input guide vane of a gas turbine engine compressor, comprising an outer casing, an inner ring, between which guide vanes are installed, including fixed racks with cylindrical trunnions and flaps with cylindrical trunnions installed in the openings of the outer casing and inner ring with the possibility of rotation (RF Patent for the invention No. 2199670, publ. 02.27.2003).

Недостатком известного устройства является то, что в нем не предусмотрено уплотнение зазора между неподвижными стойками и поворотными закрылками. Это ведет к неуправляемому перетеканию воздуха через этот зазор и вследствие этого - к дополнительным потерям давления воздуха в ВНА, снижающим его газодинамическую эффективность.A disadvantage of the known device is that it does not provide for sealing the gap between the fixed legs and the rotary flaps. This leads to uncontrolled flow of air through this gap and, as a result, to additional losses of air pressure in the VNA, which reduces its gas-dynamic efficiency.

Наиболее близким предлагаемому техническому решению является регулируемый входной направляющий аппарат компрессора ГТД, содержащий корпус с установленной в нем ступенью направляющих лопаток, выполненной в виде ряда неподвижных стоек и поворотных закрылков, контактирующих с выходными концами стоек по цилиндрической поверхности. В каждой неподвижной стойке вдоль ее высоты в зоне контакта с закрылком выполнен прямоугольный паз, в котором установлен уплотнительный элемент, контактирующий с цилиндрической поверхностью закрылка, а между дном паза и уплотнительным элементом размещена плоская волнистая пружина (Патент РФ на полезную модель №43911, опубл. 10.02.2005).The closest to the proposed technical solution is an adjustable inlet guide vane of the GTE compressor, comprising a housing with a stage of guide vanes installed in it, made in the form of a series of fixed racks and rotary flaps in contact with the output ends of the racks on a cylindrical surface. A rectangular groove is made in each stationary rack along its height in the contact zone with the flap, in which a sealing element is installed that contacts the cylindrical surface of the flap, and a flat wavy spring is placed between the bottom of the groove and the sealing element (RF Patent for Utility Model No. 43911, publ. 02/10/2005).

Недостатком известного устройства является то, что не обеспечивается беззазорное прилегание уплотнительного элемента к цилиндрической поверхности закрылка вследствие погрешностей его изготовления, приводящее к перетеканию воздуха через этот зазор и вследствие этого - к дополнительным потерям давления воздуха в ВНА, снижающим его газодинамическую эффективность. При этом плоская волнистая пружина, размещенная в прямоугольном пазу неподвижной стойки, в случае ее повреждения или неправильной установки может попасть в проточную часть ВНА и повредить рабочие лопатки ротора компрессора, что ведет к снижению надежности работы ГТД.A disadvantage of the known device is that it does not provide a clearance-free fit of the sealing element to the cylindrical surface of the flap due to errors in its manufacture, leading to the flow of air through this gap and, as a result, to additional losses of air pressure in the BHA, which reduce its gas-dynamic efficiency. In this case, a flat wavy spring located in the rectangular groove of the stationary rack, if it is damaged or improperly installed, can get into the flow part of the VNA and damage the working blades of the compressor rotor, which reduces the reliability of the gas turbine engine.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение газодинамической эффективности ВНА за счет минимизации перетекания воздуха через его зазоры, а также повышение надежности ВНА.The proposed technical solution is aimed at increasing the gas-dynamic efficiency of VNA by minimizing the flow of air through its gaps, as well as increasing the reliability of VNA.

При создании полезной модели решается задача расширения арсенала технических средств - эффективных и надежных регулируемых ВНА ГТД.When creating a useful model, the problem of expanding the arsenal of technical means - effective and reliable regulated VNA GTE - is solved.

Поставленная задача решается тем, что в регулируемом входном направляющем аппарате компрессора газотурбинного двигателя, содержащем корпус с установленной в нем ступенью направляющих лопаток, выполненной в виде ряда неподвижных стоек и поворотных закрылков, а в каждой неподвижной стойке вдоль ее высоты в зоне контакта с закрылком выполнен прямоугольный паз, в котором установлен уплотнительный элемент, контактирующий с поверхностью закрылка, уплотнительный элемент выполнен в виде многорядной щетки из упругих эластичных щетинок, закрепленных в держателе.The problem is solved in that in an adjustable inlet guide vane of a gas turbine engine compressor, comprising a housing with a step of guide vanes mounted therein, made in the form of a series of fixed struts and rotary flaps, and in each fixed strut along its height in the contact zone with the flap, a rectangular the groove in which the sealing element is in contact with the flap surface, the sealing element is made in the form of a multi-row brush of elastic elastic bristles, closed prisoners in the holder.

Выполнение уплотнительного элемента в виде многорядной щетки из упругих эластичных щетинок, закрепленных в держателе, позволяет минимизировать влияние погрешностей его изготовления на плотность прилегания уплотнительного элемента к уплотняемой поверхности закрылка за счет независимой деформации каждой упругой эластичной щетинки многорядной щетки и повысить газодинамическую эффективность ВНА за счет минимизации перетекания воздуха через его зазоры. При этом из конструкции исключается плоская волнистая пружина, что повышает надежность работы ВНА и ГТД в целом.The implementation of the sealing element in the form of a multi-row brush made of elastic elastic bristles fixed in the holder allows one to minimize the influence of manufacturing errors on the tightness of the sealing element to the sealing surface of the flap due to the independent deformation of each elastic flexible bristle of the multi-row brush and to increase the gas-dynamic efficiency of the BHA by minimizing the flow air through its gaps. At the same time, a flat wavy spring is excluded from the design, which increases the reliability of the VNA and GTE as a whole.

На чертежах показаны: на фиг. 1 - продольный разрез регулируемого ВНА ГТД; на фиг. 2 - уплотнительный элемент в разрезе (разрез А-А на фиг. 1).The drawings show: in FIG. 1 is a longitudinal section of an adjustable VNA gas turbine engine; in FIG. 2 - sectional sealing element (section AA in FIG. 1).

Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора ГТД содержит корпус 1 с установленной в нем ступенью направляющих лопаток, состоящей из ряда неподвижных стоек 2 и поворотных закрылков 3. В каждой стойке 2 выполнен прямоугольный паз 4, в котором установлен уплотнительный элемент 5, контактирующий с закрылком 3. Уплотнительный элемент 5 выполнен в виде многорядной щетки из упругих эластичных щетинок 6, закрепленных в держателе 7.The adjustable inlet guide vane of the GTE compressor contains a housing 1 with a guide vane stage installed in it, consisting of a number of fixed racks 2 and rotary flaps 3. In each rack 2, a rectangular groove 4 is made, in which a sealing element 5 is installed, which is in contact with the flap 3. Sealing element 5 is made in the form of a multi-row brush of elastic elastic bristles 6 fixed in the holder 7.

Материал упругих щетинок 6 для многорядной щетки выбирается в зависимости от ожидаемой температуры конструкции, требований к ее массе и ресурсу.The material of the elastic bristles 6 for a multi-row brush is selected depending on the expected temperature of the structure, the requirements for its mass and resource.

Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора ГТД работает следующим образом.Adjustable input guide vanes of a gas turbine compressor works as follows.

При неработающем двигателе положение закрылков 3 относительно стоек 2 и корпуса 1 регулируемого ВНА ГТД фиксируется в соответствии с программой системы его управления. Уплотнительный элемент 5, установленный в прямоугольный паз 4 каждой стойки 2, контактирует с закрылком 3 многорядной щеткой, а именно с ее упругими эластичными щетинками 6, закрепленными в держателе 7. Эластичные щетинки 6 при этом деформируются независимо друг от друга, обеспечивая плотность их прилегания к уплотняемой поверхности закрылка.When the engine is idle, the position of the flaps 3 relative to the struts 2 and the housing 1 of the adjustable VNA gas turbine engine is fixed in accordance with the program of its control system. The sealing element 5, mounted in a rectangular groove 4 of each rack 2, is in contact with the flap 3 multi-row brush, namely with its elastic elastic bristles 6, mounted in the holder 7. The elastic bristles 6 are deformed independently of each other, providing a tight fit to sealing surface of the flap.

При работе двигателя угловое положение закрылков 3 определяется режимом работы компрессора. При изменении режима его работы закрылки 3 поворачиваются, изменяя проходное сечение входного направляющего аппарата и угол выхода воздушного потока из него. При этом эластичные щетинки 6, деформируются независимо друг от друга, обеспечивая плотность их прилегания к уплотняемой поверхности закрылка 3, минимизируя тем самым перетекание воздуха через зазор между стойкой 2 и закрылком 3 регулируемого ВНА КНД. Следствием этого является повышение газодинамической эффективности ВНА ГТД.When the engine is running, the angular position of the flaps 3 is determined by the operating mode of the compressor. When changing the mode of its operation, the flaps 3 rotate, changing the flow area of the input guide vane and the angle of the air flow exit from it. At the same time, the elastic bristles 6 are deformed independently of each other, ensuring their tightness against the sealing surface of the flap 3, thereby minimizing the flow of air through the gap between the strut 2 and the flap 3 of the adjustable low-pressure air flow flap. The consequence of this is an increase in the gas-dynamic efficiency of the VNA GTE.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить газодинамическую эффективность ВНА за счет минимизации перетекания воздуха через его зазоры между стойками и закрылками, а также повысить его надежность и расширить арсенал технических средств - эффективных и надежных регулируемых ВНА ГТД.Thus, the proposed technical solution allows to increase the gas-dynamic efficiency of the VNA by minimizing the flow of air through its gaps between the struts and flaps, as well as increasing its reliability and expanding the arsenal of technical means - efficient and reliable adjustable VNA GTE.

Claims

An adjustable inlet guide vane of a gas turbine engine compressor, comprising a housing with a step of guide vanes mounted therein, made in the form of a series of fixed struts and rotary flaps, and in each fixed strut along its height in the contact zone with the flap a rectangular groove is made in which a sealing element is installed in contact with the surface of the flap, characterized in that the sealing element is made in the form of a multi-row brush of elastic elastic bristles fixed in the holder e.