RU223040U1 - Направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя с уплотнением - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения и газотурбинным двигателям (ГТД), в частности к компрессорам газотурбинных двигателей. Направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя с уплотнением состоит из секторов с радиальными лопатками, наружным и внутренним основаниями. Дополнительно лента плоского профиля с уплотнением устанавливается в кольцевой паз внутреннего основания сектора с возможностью дополнительной фиксации от проворота установкой П-образного фиксатора в карман на краю сектора в направлении вращения ротора. Кроме того, применено уплотнение в виде сотового уплотнения или истираемого покрытия. Применена формованная лента плоского профиля из жаропрочного материала на основе никеля. Кроме того, П-образный фиксатор изготовлен методом селективного лазерного сплавления. П-образный фиксатор установлен, например, в каждый сектор или в несколько секторов направляющего аппарата. Кроме того, сектор направляющего аппарата изготовлен, например, паяным методом или методом селективного лазерного сплавления. Предлагаемая полезная модель позволяет уменьшить габаритные размеры элементов уплотнения в совокупности со снижением трудоемкости изготовления, в целом улучшить технологичность конструкции. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения и газотурбинным двигателям (ГТД), в частности к компрессорам газотурбинных двигателей. Качественное уплотнение в компрессоре ГТД напрямую влияет на аэродинамические параметры и эффективность узла. При этом важную роль играют надежность конструкции и возможность ее реализации в ограниченном пространстве.

В практике применения уплотнений в ГТД известна конструкция крепления сотового уплотнения, в которой сотовое уплотнение закреплено посредством пайки непосредственно на сектор (блок) направляющего или соплового аппарата компрессора. Недостатками такой конструкции являются: дополнительное воздействие на сектор высокой температуры в процессе пайки и термической обработки после пайки; сложность и высокая трудоемкость ремонта - необходимость механической обработки сотового уплотнения и повторной пайки нового сотового уплотнения; отсутствие возможности оперативной замены сотового уплотнения при повреждении.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является направляющий аппарат из секторов для турбомашины (Патент FR №2928961, МПК: F01D 9/00; F01D 9/04, публ. 25.09.2009), принятый за прототип, состоящий из секторов с радиальными лопатками, с соосными внешним и внутренним основаниями, при этом внутренняя платформа выполнена зацело с радиальной кольцевой перегородкой, на которой закреплен кольцевое уплотнение дефлектор с нанесенным истираемым материалом. Удержание уплотнения от проворота по окружности осуществляется с помощью стенок на кольцевом дефлекторе, несущем истираемое покрытие.

Недостатками известной конструкции, принятой за прототип, являются значительные габаритные размеры конструкции в радиальном направлении. Так, даже при имеющейся возможности уменьшения высоты радиальной кольцевой перегородки значительную часть высоты элементов уплотнения будет занимать гнутый кольцевой дефлектор (уплотнение), высоту которого определяет радиус сгиба листовых элементов. Также, упор от проворота уплотнения в виде глухой стенки кольцевого дефлектора трудоемкий в изготовлении, который можно реализовать лишь пайкой, либо сваркой дополнительной торцевой стенки к листовому дефлектору.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемой полезной модели, и невозможно обеспечить при использовании прототипа, является значительные габариты конструкции в радиальном направлении и сложность в изготовлении элементов уплотнения.

Технической задачей заявляемой полезной модели является уменьшение габаритов элементов уплотнения в направляющем аппарате и упрощение как конструкции, так и изготовления деталей, и в целом повышение технологичности конструкции.

Техническая проблема решается тем, что в направляющем аппарате компрессора газотурбинного двигателя с уплотнением, состоящем из секторов с радиальными лопатками, наружным и внутренним основаниями, уплотнением с лентой, согласно полезной модели, дополнительно лента плоского профиля с уплотнением устанавливаются в кольцевой паз внутреннего основания сектора с возможностью дополнительной фиксации от проворота размещением П-образного фиксатора в кармане на краю сектора в направлении вращения ротора.

Кроме того, согласно полезной модели, применено уплотнение в виде сотового уплотнения из высоколегированной марки стали или металлокерамического истираемого покрытия.

Кроме того, согласно полезной модели, применена формованная лента плоского профиля из жаропрочного материала на основе никеля.

Кроме того, согласно полезной модели, П-образный фиксатор изготовлен методом селективного лазерного сплавления из жаропрочного сплава на основе никеля.

Кроме того, согласно полезной модели, П-образный фиксатор установлен, например, в каждый сектор или в несколько секторов направляющего аппарата.

Кроме того, согласно полезной модели, сектор направляющего аппарата изготовлен, например, паяным методом или методом селективного лазерного сплавления из жаропрочного сплава на основе никеля.

Как в прототипе, направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя с уплотнением состоит из секторов с радиальными лопатками, наружным и внутренним основаниями, уплотнением с лентой.

В предлагаемой полезной модели, в отличие от прототипа, дополнительно лента плоского профиля с уплотнением устанавливаются в кольцевой паз внутреннего основания сектора с возможностью дополнительной фиксации от проворота размещением П-образного фиксатора в кармане на краю сектора в направлении вращения ротора.

Для уменьшения высоты конструкции уплотнения направляющего аппарата компрессора ГТД формованные листовые элементы крепления уплотнения целесообразно заменить на механически обработанные. Это позволяет минимизировать высоту мест крепления элементов уплотнения, так как высота гнутых листовых элементов напрямую зависит от радиуса сгиба, а тот от исходной толщины листа. В предлагаемой полезной модели сам кольцевой паз интегрирован во внутреннее основание, что также положительно влияет на уменьшение габаритов конструкции. Лента с уплотнением представляет собой металлическую формованную ленту плоского профиля либо с припаянным сотовым металлическим уплотнением, либо с нанесенным металлокерамическим истираемым покрытием.

Предлагаемая полезная модель позволяет уменьшить радиальные габариты элементов уплотнения направляющего аппарата компрессора ГТД, упростить конструкцию, изготовление деталей, и в целом повысить технологичность конструкции. Дополнительно лента плоского профиля с уплотнением устанавливаются в кольцевой паз внутреннего основания сектора с возможностью дополнительной фиксации от проворота размещением П-образного фиксатора в кармане на краю сектора в направлении вращения ротора.

Полезная модель поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен сектор направляющего аппарата компрессора ГТД с уплотнением.

На фиг. 2 представлен сектор направляющего аппарата компрессора ГТД с демонтированным фиксатором.

На фиг. 3 показан закладной П-образный фиксатор (повернуто).

Полезная модель осуществляется следующим образом.

Направляющий аппарат ГТД состоит из секторов 1 с радиальными лопатками (без позиции), наружного основания (без позиции). В секторе 1 на внутреннем основании 2 закреплено уплотнение 3. Уплотнение 3 состоит из металлической формованной ленты с плоским профилем 3а и уплотнения в виде сот либо истираемого покрытия 3б. Уплотнение 3 имеет кольцевые опорные поверхности (без позиции) и удерживается в кольцевом пазе (без позиции) внутреннего основания 2 кольцевыми зацепами 4. Для исключения проворота уплотнения в работе размещается в карман 7 закладной П-образный фиксатор 5 (фиксатор). Фиксатор 5 расположен на краю сектора 1 в направлении вращения ротора. В работе под действием режущих уплотнительных элементов ротора уплотнение 3 упирается в фиксатор 5 специальными упорами Зв в места фиксатора 5а. Фиксатор 5 под действием окружных сил упирается по месту 56 в упор 6 на внутреннем основании 2.

Сборку уплотнения направляющего аппарата ГТД производят следующим образом: в карман 7 сектора 1 устанавливается закладной П-образный фиксатор 5. Далее окружным перемещением заводится уплотнение 3 в кольцевой паз внутреннего основания 2 до упора в фиксатор 5. После чего собранные секторы собираются в направляющий аппарат последовательной установкой. При этом секторы 1 направляющего аппарата компрессора могут быть изготовлены как в паяном варианте, так и методом прямого фрезерования заготовки, а также методом селективного лазерного сплавления. Фиксатор 5 для снижения трудоемкости может также изготавливаться методом селективного лазерного сплавления.

Ремонт вышеописанного уплотнения направляющего аппарата выполняют путем механической разборки, заменой уплотнения на новые и механической обработки уплотнения в составе направляющего аппарата. Были изготовлены направляющие аппараты задних ступеней компрессора высокого давления с использованием технического решения вышеуказанной полезной модели. Подтверждено снижение трудоемкости изготовления и сборки относительно известных конструкций, уменьшение габаритов элементов уплотнения, повышение технологичности, а также эффективность и работоспособность П-образного фиксатора от проворота ленты с уплотнением.

Предлагаемый направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя с уплотнением успешно прошел экспериментальные испытания на опытных газотурбинных двигателях и, в настоящее время, внедряется в компрессорах перспективных авиационных двигателей.

Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет уменьшить габаритные размеры элементов уплотнения направляющего аппарата компрессора в совокупности со снижением трудоемкости изготовления, в целом повысить технологичность конструкции.

Claims (6)

1. Направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя с уплотнением, состоящий из секторов с радиальными лопатками, наружным и внутренним основаниями, уплотнением с лентой, отличающийся тем, что дополнительно лента плоского профиля с уплотнением устанавливается в кольцевой паз внутреннего основания сектора с возможностью дополнительной фиксации от проворота установкой П-образного фиксатора в карман на краю сектора в направлении вращения ротора.

2. Направляющий аппарат по п. 1, отличающийся тем, что применено уплотнение в виде сотового уплотнения из высоколегированной марки стали или металлокерамического истираемого покрытия.

3. Направляющий аппарат по п. 1, отличающийся тем, что применена формованная лента плоского профиля из жаропрочного материала на основе никеля.

4. Направляющий аппарат по п. 1, отличающийся тем, что П-образный фиксатор изготовлен методом селективного лазерного сплавления из жаропрочного сплава на основе никеля.

5. Направляющий аппарат по п. 1, отличающийся тем, что П-образный фиксатор установлен, например, в каждый сектор или в несколько секторов направляющего аппарата.

6. Направляющий аппарат по п. 1, отличающийся тем, что сектор направляющего аппарата изготовлен, например, паяным методом или методом селективного лазерного сплавления из жаропрочного сплава на основе никеля.