RU206651U1

RU206651U1 - Gas turbine engine compressor stator guide

Info

Publication number: RU206651U1
Application number: RU2021110767U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Лизунов; Илья Робертович Каминский
Original assignee: Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК")
Priority date: 2021-04-16
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2021-09-21

Abstract

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения и ГТУ наземного применения, в частности, к статору компрессора газотурбинного двигателя. Направляющий аппарат статора компрессора газотурбинного двигателя состоит из секторов, включающих лопатки из перьев и наружных полок, соединенных между собой посредством паяного соединения, перья выполнены зацело с наружными полками. Дополнительно лопатки содержат внутренние полки, причем перо, внутренняя полка и наружная полка каждой лопатки выполнены зацело, а лопатки соединены между собой паяным соединением по боковым поверхностям наружных полок и внутренних полок, при этом сектора выполнены с углом α, равным 30°…45° относительно оси компрессора по боковым поверхностям наружных и внутренних полок. В каждом секторе размещены не менее 6 лопаток. Направляющий аппарат содержит не менее 8 секторов. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить конструкционную прочность соединения лопаток в паяном соединении сектора направляющего аппарата компрессора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.The utility model relates to the field of aircraft engine building and ground-based GTU, in particular, to the stator of the compressor of a gas turbine engine. The guiding device of the stator of the compressor of the gas turbine engine consists of sectors, including blades of feathers and outer shelves, connected to each other by means of a soldered connection, the feathers are made integrally with the outer shelves. Additionally, the blades contain internal shelves, and the feather, the inner shelf and the outer shelf of each blade are made completely, and the blades are connected to each other by a soldered joint along the lateral surfaces of the outer shelves and inner shelves, while the sectors are made with an angle α equal to 30 ° ... 45 ° relative to compressor axes along the lateral surfaces of the outer and inner shelves. Each sector contains at least 6 blades. The guide vane contains at least 8 sectors. Thus, the proposed utility model makes it possible to increase the structural strength of the blade joint in the brazed joint of the compressor guide vanes sector. 2 c.p. f-ly, 4 dwg.

Description

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения и газотурбинным установкам (ГТУ) наземного применения, в частности, к статорам компрессоров газотурбинных двигателей.The utility model relates to the field of aircraft engine building and ground-based gas turbine units (GTU), in particular, to the stators of the compressors of gas turbine engines.

Известна конструкция секторов направляющих аппаратов статора компрессора, в которых имеются наружное и внутреннее кольцо в виде дуги, соединенные лопатками направляющего аппарата посредством пайки.The known design of the sectors of the stator guide vanes of the compressor, which have an outer and an inner ring in the form of an arc, connected by the blades of the guide vanes by soldering.

Недостатками такой конструкции являются:The disadvantages of this design are:

- низкая точность позиционирования лопатки в радиальном направлении, связанная с отсутствием достаточного количества базовых поверхностей, что в совокупности с современной сложноориентированной в пространстве геометрией пера лопатки приводит к нестабильности лопаточной решетки в направляющем аппарате компрессора и влияет на параметры двигателя в целом;- low accuracy of positioning of the blade in the radial direction, associated with the lack of a sufficient number of base surfaces, which, together with the modern geometry of the blade airfoil, which is complexly oriented in space, leads to instability of the blade cascade in the compressor guide vanes and affects the parameters of the engine as a whole;

- существенные ограничения по форме кривизны пера лопатки исходя из условий собираемости;- significant restrictions on the shape of the curvature of the blade airfoil based on the conditions of collection;

- наличие в наиболее напряженных местах - соединениях пера с наружным и внутренним кольцом, материала со сниженным уровнем механических свойств, характерного для паяных либо сварных соединений.- the presence in the most stressed places - the joints of the feather with the outer and inner rings, of a material with a reduced level of mechanical properties characteristic of brazed or welded joints.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается только при осуществлении предлагаемого технического решения и не может быть реализовано при использовании прототипа, является низкая конструкционная прочность с возможным появлением дефектов в паяном соединении из-за значительной статической и динамической нагрузки от пера лопаток.The technical problem, the solution of which is provided only when the proposed technical solution is implemented and cannot be realized when using the prototype, is the low structural strength with the possible appearance of defects in the soldered joint due to the significant static and dynamic load from the blade airfoil.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемой полезной модели является направляющий аппарат статора компрессора ГТД (Патент RU №2282756, МПК F04D 29/52, опубл. 27.08.2006), принятый за прототип, состоящий из секторов, включающих лопатки из перьев и наружных полок, соединенных между собой посредством паяного соединения, перья выполнены заодно с наружными полками. При этом для усиления конструкции на торцах полок со стороны входной и выходной кромок впаяны усиливающие кольца.The closest analogue in technical essence to the claimed utility model is the guiding device of the stator of the GTE compressor (Patent RU No. 2282756, IPC F04D 29/52, publ. 27.08.2006), taken as a prototype, consisting of sectors including blades of feathers and outer shelves , connected to each other by means of a soldered connection, the feathers are made in one piece with the outer shelves. At the same time, to strengthen the structure, reinforcing rings are soldered on the ends of the shelves from the side of the input and output edges.

Недостатками известной конструкции, принятой за прототип, являются низкая конструкционная прочность, вызванная значительной статической и динамической нагрузкой от пера лопаток. Вследствие этого наружная полка выполнена с увеличенной толщиной, вставлены усиливающие кольца, что приводит к увеличению массы.The disadvantages of the known design, taken as a prototype, are low structural strength caused by significant static and dynamic loading from the blade airfoil. As a result, the outer shelf is made with an increased thickness, reinforcing rings are inserted, which leads to an increase in mass.

Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение конструкционной прочности соединения лопаток в направляющем аппарате с исключением дефектов в паяном соединении при значительной статической и динамической нагрузках от пера лопаток.The technical objective of the claimed utility model is to increase the structural strength of the blade joint in the guide vane with the elimination of defects in the soldered joint under significant static and dynamic loads from the blade airfoil.

Техническая проблема решается тем, что в направляющем аппарате статора компрессора газотурбинного двигателя, состоящем из секторов, включающих лопатки из перьев и наружных полок, соединенных между собой посредством паяного соединения, перья выполнены зацело с наружными полками, согласно полезной модели, дополнительно лопатки содержат внутренние полки, причем перо, внутренняя полка и наружная полка каждой лопатки выполнены зацело, а лопатки соединены между собой паяным соединением по боковым поверхностям наружных полок и внутренних полок, при этом сектора выполнены с углом α, равным 30…45° относительно оси компрессора по боковым поверхностям наружных и внутренних полок.The technical problem is solved by the fact that in the guide vane of the stator of the compressor of a gas turbine engine, consisting of sectors, including blades of feathers and outer shelves connected to each other by means of a soldered connection, the feathers are made integrally with the outer shelves, according to the utility model, in addition, the blades contain inner shelves, moreover, the feather, the inner shelf and the outer shelf of each blade are made integrally, and the blades are connected to each other by a soldered joint along the lateral surfaces of the outer shelves and inner shelves, while the sectors are made with an angle α equal to 30 ... 45 ° relative to the compressor axis along the lateral surfaces of the outer and internal shelves.

Кроме того, согласно полезной модели, в каждом секторе размещены не менее 6 лопаток.In addition, according to the utility model, at least 6 blades are placed in each sector.

Кроме того, согласно полезной модели, направляющий аппарат содержит не менее 8 секторов.In addition, according to the utility model, the guide vanes contain at least 8 sectors.

Как и в прототипе, в направляющем аппарате статора компрессора газотурбинного двигателя, состоящем из секторов, включающих лопатки из перьев и наружных полок, соединенных между собой посредством паяного соединения, перья выполнены заодно с наружными полками.As in the prototype, in the guide vane of the stator of the compressor of a gas turbine engine, consisting of sectors, including blades of feathers and outer shelves connected to each other by means of a soldered connection, the feathers are made in one piece with the outer shelves.

В предлагаемой полезной модели, в отличии от прототипа, дополнительно лопатки содержат внутренние полки, причем перо, внутренняя полка и наружная полка каждой лопатки выполнены зацело, а лопатки соединены между собой паяным соединением по боковым поверхностям наружных полок и внутренних полок, при этом сектора выполнены с углом γ, равным 30°…45° относительно оси компрессора по боковым поверхностям наружных и внутренних полок.In the proposed utility model, in contrast to the prototype, the blades additionally contain internal shelves, and the feather, the inner shelf and the outer shelf of each blade are made in one piece, and the blades are interconnected by a solder joint along the lateral surfaces of the outer shelves and inner shelves, while the sectors are made with an angle γ equal to 30 ° ... 45 ° relative to the compressor axis along the lateral surfaces of the outer and inner shelves.

Кроме того, в отличие от прототипа, в каждом секторе размещены не менее 6 лопаток, направляющий аппарат содержит не менее 8 секторов.In addition, unlike the prototype, at least 6 blades are placed in each sector, the guide vanes contain at least 8 sectors.

Предлагаемая полезная модель позволяет снизить вероятность появления дефектов в паяном соединении, повышая конструкционную прочность соединения лопаток в паяном соединении сектора направляющего аппарата компрессора.The proposed utility model makes it possible to reduce the likelihood of defects in the brazed joint, increasing the structural strength of the blade joint in the brazed joint of the compressor guide vane sector.

На фиг. 1 представлен сектор направляющего аппарата статора компрессора газотурбинного двигателя.FIG. 1 shows a sector of the stator guide vane of a compressor of a gas turbine engine.

На фиг. 2 представлена лопатка направляющего аппарата статора компрессора.FIG. 2 shows a compressor stator guide vane.

На фиг. 3 представлен сектор направляющего аппарата статора компрессора (изометрия).FIG. 3 shows the sector of the compressor stator guide vanes (isometric view).

На фиг. 4 представлено соединение секторов направляющего аппарата статора компрессора.FIG. 4 shows the connection of the sectors of the compressor stator guide vane.

Направляющий аппарат статора компрессора газотурбинного двигателя содержит сектора 1, 6 (например, рядом расположенные), из лопаток (без позиции). Лопатки выполнены зацело из наружной полки 2, внутренней полки 3, пера 4. Лопатка из пера 4, выполненная зацело с наружной 2 и внутренней 3 полками может быть произведена, например, посредством механической обработки заготовки. Лопатки скреплены между собой по боковым поверхностям полок 5 с помощью паяного соединения. Угол α каждого из секторов выполнен относительно оси компрессора 8.The guide vane of the stator of the compressor of the gas turbine engine contains sectors 1, 6 (for example, located nearby), from the blades (without position). The blades are made integrally from the outer shelf 2, the inner shelf 3, the feather 4. The blade from the feather 4, made integrally with the outer 2 and inner 3 shelves, can be produced, for example, by machining the workpiece. The blades are fastened together along the side surfaces of the shelves 5 using a soldered joint. The angle α of each of the sectors is made relative to the axis of the compressor 8.

Приведены примеры осуществления полезной модели.Examples of the implementation of the utility model are given.

Пример 1. При угле α, равном 30°, содержится 12 секторов.Example 1. At an angle α equal to 30 °, 12 sectors are contained.

Пример 2. При угле α, равном 36°, содержится 10 секторов.Example 2. At an angle α equal to 36 °, 10 sectors are contained.

Пример 3. При угле α, равном 40°, содержится 9 секторов.Example 3. At an angle α equal to 40 °, 9 sectors are contained.

Сборку сектора 1 направляющего аппарата производят следующим образом: на боковые поверхности 5 полок 2, 3 лопаток (без позиции) наносится слой припоя. В специальном приспособлении лопатки в секторе выравнивают по базовым поверхностям в продольном и окружном направлениях, закрепляют и выполняют пайку собранного сектора в печи. Сборку направляющего аппарата производят следующим образом: сектора собираются в направляющий аппарат по замкнутой окружности. Сектора 1, 6, например, рядом расположенные собираются с зазором 7, необходимым для теплового расширения деталей.The assembly of the sector 1 of the guide vane is carried out as follows: a layer of solder is applied to the side surfaces of 5 shelves 2, 3 of the blades (without position). In a special device, the blades in the sector are aligned along the base surfaces in the longitudinal and circumferential directions, and the assembled sector is fixed and soldered in the furnace. The assembly of the guide vane is carried out as follows: the sectors are assembled into the guide vane along a closed circle. Sectors 1, 6, for example, adjacent are assembled with a gap 7 necessary for thermal expansion of parts.

Более нагруженные ступени компрессора, которые характеризуются повышенной густотой лопаточной решетки, имеют в каждом секторе большее количество лопаток. Количество секторов в направляющем аппарате определяется конструкцией и условиями сборки, для чего выполняются аэродинамические расчеты компрессора и прочностные расчеты.More loaded compressor stages, which are characterized by an increased density of the blade cascade, have a larger number of blades in each sector. The number of sectors in the guide vane is determined by the design and assembly conditions, for which aerodynamic calculations of the compressor and strength calculations are performed.

По заявляемому техническому решению успешно проведены экспериментальные работы и в настоящее время техническое решение реализовано в статорах осевых компрессоров газотурбинных двигателей.According to the claimed technical solution, experimental work has been successfully carried out and at present the technical solution has been implemented in the stators of axial compressors of gas turbine engines.

Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет снизить вероятность появления дефектов в паяном соединении, повышая конструкционную прочность соединения лопаток в паяном соединении сектора направляющего аппарата компрессора.Thus, the implementation of the proposed utility model with the above distinctive features, in conjunction with the known features, reduces the likelihood of defects in the brazed joint, increasing the structural strength of the blade connection in the brazed joint of the compressor guide vane sector.

Claims

1. Guiding device of the stator of the compressor of a gas turbine engine, consisting of sectors, including blades of feathers and outer shelves, interconnected by means of a soldered connection, the feathers are made integrally with the outer shelves, characterized in that the blades additionally contain inner shelves, moreover, the feather, the inner shelf and the outer shelves of each blade are integral, and the blades are brazed together along the lateral surfaces of the outer shelves and inner shelves, while the sectors are made with an angle α equal to 30 ° ... 45 ° relative to the compressor axis along the lateral surfaces of the outer and inner shelves.

2. The guide vane according to claim 1, characterized in that at least 6 blades are placed in each sector.

3. The guiding vane according to claim 1, characterized in that the guiding vane contains at least 8 sectors.