RU2036333C1

RU2036333C1 - Stator for axial compressor of gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2036333C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Кузнецов; А.И. Тункин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель"
Priority date: 1992-09-24
Filing date: 1992-09-24
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: aircraft engine engineering. SUBSTANCE: stator has inner housing wherein guide vanes are received and inner space are defined above the working wheel of the intermediate stage. The inner space is in communication with the flow part of the compressor through the perforation provided in the stator ring above the working wheel. The second housing is mounted outside of the inner housing. The outer ring space is defined by the housings around the inner ring space. The outer ring space is in communication with the inner space through openings made in the inner housing and to pipe lines of the system for discharging air from the compressor through openings made in the outer housing. EFFECT: improved design. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а точнее к корпусам осевого компрессора ГТД, с отбором воздуха от компрессора для использования его в системе кондиционирования, системе антиобледенения, охлаждения корпуса турбины и т.п. The invention relates to aircraft engine building, and more specifically to the bodies of an axial compressor of a gas turbine engine, with air taken from the compressor for use in an air conditioning system, an anti-icing system, cooling a turbine housing, etc.

Известен статор осевого компрессора ГТД с отбором воздуха от компрессора, содержащий внутренний корпус, в котором установлены направляющие аппараты, и наружный силовой корпус. Между корпусами, жестко соединенными между собой кольцевыми радиальными фланцами, образована кольцевая полость, сообщенная с проточной частью компрессора кольцевой щелью, расположенной в зазоре между лопаточными венцами промежуточной ступени компрессора. Known stator of the axial compressor of the gas turbine engine with air intake from the compressor, containing an inner casing in which guide vanes are installed, and an outer power casing. Between the housings, rigidly interconnected by annular radial flanges, an annular cavity is formed, communicated with the compressor flow part by an annular gap located in the gap between the blade crowns of the intermediate compressor stage.

Существенные недостатки этого статора в увеличенной длине компрессора из-за наличия увеличенного осевого зазора в месте расположения щели для отбора воздуха, что существенно увеличивает массу компрессора, кроме того, кольцевая щель разрезает корпус на две части, что уменьшает его прочность. Significant disadvantages of this stator in the increased length of the compressor due to the presence of an increased axial clearance at the location of the slit for air sampling, which significantly increases the mass of the compressor, in addition, the annular slit cuts the casing into two parts, which reduces its strength.

Известен другой статор осевого компрессора ГТД с отбором воздуха, содержащий передний и задний корпусы, в которых установлены направляющие аппараты. На радиальном фланце переднего корпуса, в зазоре между лопаточными венцами промежуточной ступени жестко закреплено кольцо с отверстиями для прохода воздуха из проточной части компрессора в кольцевую полость отбора воздуха от компрессора, расположенную между корпусами. Кольцо с отверстиями контактирует с кольцевой проточкой на переднем конце заднего корпуса. Another stator of a gas turbine engine axial compressor with air sampling is known, comprising front and rear housings in which guide vanes are installed. On the radial flange of the front housing, in the gap between the blade crowns of the intermediate stage, a ring with holes for the passage of air from the compressor flow path into the annular air intake cavity from the compressor located between the housings is rigidly fixed. The ring with holes contacts the annular groove at the front end of the rear housing.

Недостатки этого статора такие же, как и у предыдущего статора увеличение длины компрессора из-за увеличения осевого зазора между лопаточными венцами в месте расположения отверстий и разрыв прочностной связи корпуса в месте отбора воздуха. The disadvantages of this stator are the same as in the previous stator, the increase in compressor length due to the increase in the axial clearance between the blade crowns at the location of the holes and the breaking of the strength bond of the housing at the air sampling point.

Известен статор осевого компрессора, принятый за прототип, в корпусе которого установлены направляющие аппараты и в котором кольцевая полость над рабочим колесом одной из ступеней компрессора сообщена с проточной частью компрессора перфорацией, выполненной в статорном кольце, ограничивающем изнутри кольцевую полость от проточной части компрессора. Осевой зазор между лопаточными венцами этой ступени компрессора обычный, не увеличенный. Known stator axial compressor, adopted for the prototype, in the housing of which are installed guide devices and in which the annular cavity above the impeller of one of the stages of the compressor is in communication with the flow part of the compressor by perforation made in the stator ring, delimiting from the inside the annular cavity from the flow part of the compressor. The axial clearance between the shoulder blades of this compressor stage is normal, not enlarged.

Перфорация выполнена в виде щелей, ориентированных в окружном направлении по вращению рабочих лопаток и расположенных над входной частью последних и в зоне осевого зазора между статорным и роторным лопаточными венцами. Статорное кольцо снабжено легко истирающимся покрытием, расположенным над остальной частью рабочих лопаток. При работе двигателя неравномерность давления по окружности на входе в рабочее колесо устраняется перетеканием воздуха через щели статорного кольца в замкнутую кольцевую полость, благодаря чему обеспечивается равномерность давления воздуха на оставшейся части хорды рабочих лопаток. Это повышает КПД компрессора и расширяет диапазон его устойчивой работы. Perforation is made in the form of slots oriented in the circumferential direction by rotation of the working blades and located above the inlet part of the latter and in the zone of axial clearance between the stator and rotor blade crowns. The stator ring is provided with an easily abrasive coating located above the rest of the working blades. When the engine is running, the non-uniformity of pressure around the circumference at the entrance to the impeller is eliminated by the flow of air through the slots of the stator ring into a closed annular cavity, which ensures uniform air pressure on the remaining part of the chord of the working blades. This increases the efficiency of the compressor and extends the range of its stable operation.

Целью изобретения является создание конструкции статора компрессора с отбором воздуха из компрессора с использованием перфорации и кольцевой полости известного статора. The aim of the invention is to provide a design of a compressor stator with air extraction from a compressor using perforation and an annular cavity of a known stator.

Указанная цель достигается тем, что в статоре осевого компрессора газотурбинного двигателя, содержащем корпус, установленные в нем направляющие аппараты, выполненную в нем над рабочим колесом одной из ступеней кольцевую полость, ограниченную со стороны проточной части статорным кольцом с перфорацией и сообщенную с проточной частью компрессора, статор снабжен обечайкой с патрубками системы отбора воздуха из компрессора, охватывающей с образованием кольцевой камеры корпус, камера расположена над полостью, сообщена с ней посредством отверстий в корпусе и подключена к патрубкам. This goal is achieved by the fact that in the stator of the axial compressor of a gas turbine engine, comprising a housing, guiding devices installed therein, an annular cavity formed therein above the impeller of one of the stages, bounded by a perforated stator ring from the flow part and communicated with the compressor flow part, the stator is equipped with a shell with nozzles of a compressor air extraction system, covering the housing with the formation of an annular chamber, the chamber is located above the cavity, communicated with it through Erste in the housing and connected to the pipe.

На фиг.1 изображено частичное продольное сечение осевого компрессора ГТД в месте отбора воздуха; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1. Figure 1 shows a partial longitudinal section of the axial compressor of the gas turbine engine at the place of air sampling; figure 2 is a view along arrow A in figure 1; figure 3 section BB in figure 1.

Статор осевого компрессора ГТД содержит направляющие аппараты 1, установленные в корпусе 2. Внутри корпуса 2, над рабочим колесом промежуточной ступени, образована кольцевая полость 3, ограниченная изнутри статорным кольцом 4. В кольце 4 выполнена перфорация, сообщающая полость 3 с проточной частью 5 компрессора. Снаружи корпуса 2 установлен второй силовой корпус 6 обечайка, который связан с силовыми корпусами двигателя и воспринимает силовые нагрузки на статор компрессора. Между корпусами 2 и 6 вокруг внутренней полости 3 при помощи промежуточного кольца 7 образована кольцевая камера 8, сообщенная отверстиями 9 во внутреннем корпусе 2 с внутренней полостью 3. Отверстиями 10 в обечайке 6 кольцевая камера 8 сообщена с патрубками 11 системы отбора воздуха от компрессора. Перфорация в статорном кольце 4 выполнена в виде щелей 12, ориентированных в окружном направлении по вращению рабочих лопаток 13. Щели 12 расположены над входной частью рабочих лопаток 13 и в зоне осевого зазора между направляющими лопатками 14 и рабочими лопатками 13. Для обеспечения минимальных потерь полного давления щели 12 наклонены к продольной оси компрессора под углом α равным, например, 30^о, и начинаются непосредственно за направляющими лопатками 14, а над рабочими лопатками 13 размещены на 1/3 их ширины. Статорное кольцо 4 снабжено легко истирающимся покрытием 15, расположенным над остальной частью рабочих лопаток 13 и обеспечивающим малый радиальный зазор между вершинами рабочих лопаток 13 и статорным кольцом 4.The stator of the axial compressor of the gas turbine engine contains guiding devices 1 installed in the housing 2. Inside the housing 2, above the impeller of the intermediate stage, an annular cavity 3 is formed, limited internally by the stator ring 4. A perforation is made in the ring 4, which communicates the cavity 3 with the compressor flow part 5. Outside the casing 2, a second power shell 6 is mounted, which is connected to the power housings of the engine and accepts power loads on the compressor stator. An annular chamber 8 is formed between the housings 2 and 6 around the inner cavity 3 by means of an intermediate ring 7, which is connected by openings 9 in the inner case 2 with the inner cavity 3. By the holes 10 in the shell 6, the annular chamber 8 is in communication with the nozzles 11 of the compressor air intake system. Perforation in the stator ring 4 is made in the form of slots 12, oriented in the circumferential direction by rotation of the working blades 13. The slots 12 are located above the inlet part of the working blades 13 and in the axial clearance zone between the guide blades 14 and the working blades 13. To ensure minimal total pressure loss slit 12 inclined to the longitudinal axis of the compressor at an angle α equal to, e.g., ^about 30, and starts immediately behind the guide vanes 14 and above the rotor blades 13 are arranged at 1/3 of the width. The stator ring 4 is provided with an easily abrasive coating 15 located above the rest of the working blades 13 and providing a small radial clearance between the tops of the working blades 13 and the stator ring 4.

Так как посторонние частицы, попадающие на вход в компрессор при взаимодействии с рабочими лопатками, приобретают окружную составляющую скорости в направлении вращения ротора компрессора, а из-за действия на эти частицы центробежных сил они приобретают и радиальную составляющую скорости, то для обеспечения безударного выхода этих частиц через щели 12 перфорации из проточной части 5 компрессора в полость 3, щели 12 имеют еще и наклон в окружном направлении под углом β, равным, например, 45^о.Since foreign particles entering the compressor in contact with the rotor blades acquire a peripheral velocity component in the direction of rotation of the compressor rotor, and due to the action of centrifugal forces on these particles, they also acquire a radial velocity component, to ensure an unstressed output of these particles perforations through the slots 12 of the flow part of the compressor 5 into the cavity 3, slots 12 are also inclined in the circumferential direction an angle β, equal to, e.g., ^about 45.

При работе двигателя неравномерности давления воздуха по окружности на входе в рабочее колесо устраняются перетеканием воздуха через щели 12 статорного кольца 4 в кольцевую полость 3, благодаря чему обеспечивается равномерность давления на оставшейся части хорды лопаток 13. При включении отбора воздуха от компрессора воздух из внутренней полости 3 проходит через отверстия 9 в кольцевую камеру 8 и далее через отверстия 10 в патрубки 11 системы отбора воздуха. При этом области высокого давления, прошедшие через щели 12 во внутреннюю полость 3, затем проходят в кольцевую камеру 8 и далее в патрубки 11. Это дополнительно уменьшает неравномерность давления в компрессоре, что повышает КПД компрессора и расширяет диапазон его устойчивой работы. When the engine is running, air pressure irregularities around the circumference at the entrance to the impeller are eliminated by air flowing through the slots 12 of the stator ring 4 into the annular cavity 3, which ensures uniform pressure on the remaining part of the chord of the blades 13. When air is taken from the compressor, the air from the inner cavity 3 passes through the holes 9 into the annular chamber 8 and then through the holes 10 into the nozzles 11 of the air sampling system. At the same time, the high-pressure areas passing through the slots 12 into the internal cavity 3 then pass into the annular chamber 8 and then into the nozzles 11. This further reduces the pressure unevenness in the compressor, which increases the efficiency of the compressor and widens the range of its stable operation.

Так как внутренняя полость 3 в предлагаемом статоре стала проточной, то пограничный слой из проточной части компрессора, как и посторонние механические частицы, попавшие на вход в компрессор, поступают через щели 12 в эту полость и затем в кольцевую камеру 8 и далее уходят в патрубки 11. Это улучшает работу газотурбинного двигателя. Предлагаемый статор осевого компрессора позволяет отбирать воздух от компрессора без увеличения его длины и массы, а также улучшает работу двигателя за счет удаления из проточной части пограничного слоя и посторонних механических частиц, попавших на вход в компрессор. Since the internal cavity 3 in the proposed stator has become flowing, the boundary layer from the flowing part of the compressor, as well as extraneous mechanical particles entering the compressor, enter through this slot 12 into this cavity and then into the annular chamber 8 and then go to the nozzles 11 This improves the performance of the gas turbine engine. The proposed stator of the axial compressor allows you to take air from the compressor without increasing its length and mass, and also improves engine performance by removing from the flow part of the boundary layer and foreign mechanical particles entering the compressor.

Claims

1. STATOR OF THE AXIAL COMPRESSOR OF A GAS-TURBINE ENGINE, comprising a housing, guiding devices installed therein, an annular cavity formed therein, bounded by a perforated stator ring on the flow part of the flow part and communicated with the compressor flow part, characterized in that the stator equipped with a shell with nozzles of a system for taking air from the compressor, covering the housing to form an annular chamber, the chamber is located above the cavity, communicated with it through openings in the housing e and is connected to the branch pipes.

2. The stator according to claim 1, characterized in that the perforation in the stator ring is made in the form of slots oriented in the circumferential direction by rotation of the impeller.

3. The stator according to claim 1, characterized in that the slots are located above the inlet part of the working blades and in the zone of axial clearance between the guide working blades and are inclined to the longitudinal axis of the compressor.

4. The stator according to claim 1, characterized in that the slots are placed above the working blades by 1/3 of their width.

5. The stator according to claim 1, characterized in that the stator ring is provided with an abrasion-resistant coating located above the rest of the blades.