RU2267656C2

RU2267656C2 - Axial-flow compressor for turbomachine

Info

Publication number: RU2267656C2
Application number: RU2004108871/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Крючков (RU); Юрий Александрович Крючков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2006-01-10
Also published as: RU2004108871A

Abstract

FIELD: compressors for gas-turbine engines and turbomachines of ground application.

SUBSTANCE: proposed axial-flow compressor has housing with blade guide apparatus arranged inside it; at least one blade guide apparatus is swivel in construction. Locked on roots of guide blades are pivoted levers articulated with synchronizing rings; mounted on housing in diametrically opposite position are two drive shafts with parallel axes which are connected with power mechanism of blade guide apparatus drive by means of levers. Axes of drive shaft cross compressor axis. Swivel guide apparatus is provided with unit for control of variable-incidence blade position; this unit includes electric sensor connected with power mechanism and turbomachine automatic control system through transfer members and mounted on compressor housing. Electric sensor rotor axis is parallel to shaft axes.

EFFECT: enhanced operational reliability and efficiency due to enhanced accuracy of setting blade angle at all modes of operation.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к компрессорам газотурбинных двигателей турбомашин преимущественно наземного применения.The invention relates to the field of engine building, and in particular to compressors of gas turbine engines of turbomachines, mainly for ground use.

Известна конструкция осевого компрессора газотурбинного двигателя, предназначенного для создания высокого давления воздуха в двухконтурных турбореактивных двигателях, где регулирование углов установки и интервалов углов поворота лопаток направляющих аппаратов осуществляют от силовых механизмов привода. Угловое положение лопаток направляющего аппарата определяют датчиками углов положений лопаток, установленными внутри наружного контура двигателя. Каждый из датчиков соединен с одним механизмом привода, который осуществляет перемещение поворотного кольца и направляющих лопаток на всех режимах работы компрессора [1].A known design of an axial compressor of a gas turbine engine, designed to create high air pressure in turbofan engines, where the installation angles and intervals of rotation angles of the vanes of the guide vanes are carried out from the power drive mechanisms. The angular position of the blades of the guide vane is determined by the angle sensors of the positions of the blades mounted inside the outer contour of the engine. Each of the sensors is connected to one drive mechanism, which carries out the movement of the rotary ring and guide vanes at all compressor operating modes [1].

Недостатком известной конструкции является то, что механизмы привода и датчики углов положения лопаток размещены внутри наружного контура, что отрицательно сказывается на их работоспособности и затрудняет проведение работ с ними в процессе эксплуатации двигателя.A disadvantage of the known design is that the drive mechanisms and the angle sensors of the blades are located inside the outer contour, which negatively affects their performance and makes it difficult to work with them during operation of the engine.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является осевой компрессор авиационного двухконтурного двигателя Д-30КУ, в котором устройство для регулирования положения поворотных направляющих лопаток включает два концевых выключателя, фиксирующих крайние положения механизма привода.The closest in technical essence to the claimed one is the axial compressor of the D-30KU aviation dual-circuit engine, in which the device for regulating the position of the rotary guide vanes includes two limit switches that fix the extreme positions of the drive mechanism.

На хвостовиках направляющих лопаток зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами. На корпусе двигателя диаметрально противоположно установлены два приводных вала с параллельными осями, связанные при помощи рычагов с силовым механизмом привода направляющего лопаточного аппарата. Оси приводных валов выполнены скрещивающимися с осью компрессора [2].Swivel arms fixed to the shanks of the guide vanes are pivotally connected to the synchronizing rings. Two drive shafts with parallel axes, connected by levers with the power drive mechanism of the guide vanes, are diametrically opposed to the motor housing. The axis of the drive shafts are made intersecting with the axis of the compressor [2].

В известной конструкции турбомашины регулирование положения поворотных лопаток осуществляется с использованием гидравлической связи между агрегатами управления и исполнительными механизмами, обеспечивая два концевых положения регулирования, что не позволяет осуществлять необходимую точность регулирования положения направляющих лопаток во всем диапазоне регулирования, что является причиной снижения газодинамической устойчивости и, следовательно, низкой надежности и к.п.д. осевого компрессора и двигателя в целом.In the known design of the turbomachine, the position of the rotary blades is controlled using hydraulic communication between the control units and actuators, providing two end positions of regulation, which does not allow the necessary accuracy of regulation of the position of the guide vanes in the entire control range, which is the reason for the decrease in gas-dynamic stability and, therefore , low reliability and efficiency axial compressor and engine as a whole.

Техническая задача заключается в повышении надежности и к.п.д. компрессора за счет снижения погрешности установки углов поворотных направляющих лопаток на всех режимах работы турбомашины.The technical problem is to increase reliability and efficiency compressor by reducing the error in the installation of the angles of the rotary guide vanes in all operating modes of the turbomachine.

Поставленную задачу решает предложенная конструкция осевого компрессора турбомашины. Она содержит корпус, внутри которого размещены направляющие лопаточные аппараты, по меньшей мере один из которых выполнен поворотным. На хвостовиках направляющих лопаток зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами, а на корпусе диаметрально противоположно установлены два приводных вала с параллельными осями, связанные при помощи рычагов с силовым механизмом привода направляющего лопаточного аппарата, причем оси приводных валов выполнены скрещивающимися с осью компрессора. При этом поворотный направляющий аппарат снабжен устройством для регулирования положения поворотных направляющих лопаток, который включает электрический датчик, через передающие элементы связанный с силовым механизмом привода и системой автоматического регулирования турбомашины и размещенный на корпусе компрессора. При этом ось ротора электрического датчика выполнена параллельной осям приводных валов.The problem is solved by the proposed design of an axial compressor of a turbomachine. It contains a housing, inside of which are placed guide vanes, at least one of which is made rotatable. Swivel arms fixed to the shanks of the guide vanes are pivotally connected to the synchronization rings, and two drive shafts with parallel axes are mounted diametrically opposite to the housing, connected by levers to the power drive mechanism of the guide vanes, and the axis of the drive shafts are crossed with the axis of the compressor. At the same time, the rotary guide apparatus is equipped with a device for regulating the position of the rotary guide vanes, which includes an electric sensor connected via the transmission elements to the drive power mechanism and the automatic control system of the turbomachine and placed on the compressor casing. The axis of the rotor of the electric sensor is made parallel to the axes of the drive shafts.

В заявляемой конструкции осевого компрессора имеется устройство для регулирования положения поворотных направляющих лопаток с электрическим датчиком, который через передающие элементы связан с силовым механизмом привода и системой автоматического регулирования турбомашины, что обеспечивает электрическую связь параметров работы турбомашины с углом установки направляющих лопаток. Точность регулирования повышается благодаря непосредственному замеру углового положения поворотного рычага на приводном валу, шарнирно связанного с синхронизирующим кольцом и через рычаги - с поворотными лопатками. При этом приводные валы с рычагами и синхронизирующим кольцом выполняют также функцию обратной связи.In the inventive design of the axial compressor, there is a device for regulating the position of the rotary guide vanes with an electric sensor, which is connected via transmission elements to the power drive mechanism and the automatic control system of the turbomachine, which provides electrical connection between the operation parameters of the turbomachine and the angle of installation of the guide vanes. The control accuracy is improved by directly measuring the angular position of the pivot arm on the drive shaft, pivotally connected to the synchronizing ring and through levers to the pivoting blades. In this case, the drive shafts with levers and a synchronizing ring also perform a feedback function.

Размещение датчика на корпусе компрессора упрощает доступ к нему. Выполнение оси ротора электрического датчика параллельной осям приводных валов позволяет свести до минимума количество передаточных элементов и тем самым снизить погрешности углов установки лопаток до минимума.Placing the sensor on the compressor housing makes it easy to access. The execution of the axis of the rotor of the electric sensor parallel to the axes of the drive shafts allows you to minimize the number of transmission elements and thereby reduce the errors in the angles of installation of the blades to a minimum.

Изобретение проиллюстрировано чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез осевого компрессора заявляемой конструкции. На фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1 в увеличенном виде. На фиг.3 показан вид В на фиг.2 в увеличенном виде, где представлен механизм привода электрического датчика. Фиг.4 - вид С на фиг.2 в увеличенном виде, где показан механизм привода лопаток направляющего аппарата на корпусе компрессора.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of an axial compressor of the claimed design. Figure 2 presents a section aa in figure 1 in an enlarged view. Figure 3 shows a view In figure 2 in an enlarged view, which shows the drive mechanism of the electric sensor. Figure 4 - view C in figure 2 in an enlarged view, which shows the drive mechanism of the vanes of the guide apparatus on the compressor housing.

На корпусе 1 осевого компрессора турбомашины размещены направляющие лопаточные аппараты 2, 3, 4 с поворотными лопатками 5, на хвостовиках которых закреплены рычаги 6, которые шарнирно связаны с синхронизирующими кольцами 7, тягами 8 и деталями привода силового механизма 9 и привода поворотных лопаток 5. Каждый из поворотных валов 10 выполнен из двух половин, соединенных механическим путем. Каждая половина вала 10 имеет свой рычаг. Наружная половина вала 10 своим рычагом 11 соединена с силовым механизмом. Внутренняя половина вала своим рычагом 12 с помощью тяг 13 двуплечего рычага 14 и тяги 8 соединена с синхронизирующим кольцом 7. Приводные валы 10 жестко скреплены с кронштейнами 15 и 16 корпуса 1 и его наиболее массивной части 17 и имеют возможность поворота вокруг своих осей. Рычаг 18, соединенный с рычагом 11 механическим путем, через тягу 19, рычаг 20, ось 21, поводок 22 связан с ротором датчика 23.On the housing 1 of the axial compressor of the turbomachine, guide vanes 2, 3, 4 with rotary blades 5 are placed, on the shanks of which levers 6 are fixed, which are pivotally connected with synchronizing rings 7, rods 8 and parts of the drive of the power mechanism 9 and the drive of the rotary blades 5. Each of the rotary shafts 10 is made of two halves connected mechanically. Each half of the shaft 10 has its own lever. The outer half of the shaft 10 by its lever 11 is connected to the power mechanism. The inner half of the shaft with its lever 12 using the rods 13 of the two shoulders of the lever 14 and the rod 8 is connected to the synchronizing ring 7. The drive shafts 10 are rigidly attached to the brackets 15 and 16 of the housing 1 and its most massive part 17 and can be rotated around its axes. The lever 18, connected to the lever 11 mechanically, through the rod 19, the lever 20, the axis 21, the leash 22 is connected with the rotor of the sensor 23.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.

Датчик 23, выполненный в виде двухканального бесконтактного синусно-косинусного трансформатора ДБСКТ-650-1Ш, установлен на наиболее массивной части 17 корпуса 1 компрессора турбомашины. На переходных режимах работы двигателя датчик 23 фиксирует отклонение угла установки поворотных лопаток 5 (α_на), электрический сигнал с которого поступает на управляющий электронный блок (не показан). Совместно с аналоговыми и формирующими блоками (не показаны) электронный блок формирует сигнал о величине поправки частоты вращения ротора двигателя, соответствующего изменению поправки к величине α_на, поступающий на передающий элемент механизма привода поворотных лопаток 5.The sensor 23, made in the form of a two-channel non-contact sine-cosine transformer DBSKT-650-1Sh, is installed on the most massive part 17 of the housing 1 of the compressor of the turbomachine. In transient modes of engine operation, the sensor 23 detects the deviation of the angle of installation of the rotary blades 5 (α _on ), the electrical signal from which is fed to the control electronic unit (not shown). Together with analog and forming blocks (not shown) electronic unit generates a signal magnitude correction of the motor rotor speed corresponding to the change in the correction value α _on entering the output element of the drive mechanism turning vanes 5.

По поступающему сигналу механизмы привода 9 через рычаги 11 и 12 валов ведущих 10, тяги 13, рычаги 14, тяги 8, синхронизирующие кольца 7 и рычаги 6 осуществляют поворот направляющих лопаток 5. При этом угловое перемещение рычага 18 идентично воспринимается тягой 19, край которой шарнирно соединен с рычагом 20. Вибрации и перегрузки тяги 19 передаются только на рычаги 20 и кронштейн 16 и не передаются на электрический датчик 23.According to the incoming signal, the drive mechanisms 9 through the levers 11 and 12 of the shafts of the driving 10, thrust 13, levers 14, thrust 8, synchronizing rings 7 and levers 6 rotate the guide vanes 5. The angular movement of the lever 18 is identically perceived by the rod 19, the edge of which is articulated connected to the lever 20. Vibrations and overload traction 19 are transmitted only to the levers 20 and the bracket 16 and are not transmitted to the electric sensor 23.

Угловое перемещение рычага 20 идентично передается поводку 22, закрепленному на роторе датчика 23.The angular movement of the lever 20 is identically transmitted to the leash 22, mounted on the rotor of the sensor 23.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2098670, F 04 D 29/56, F 01 D 9/02, 1997 г.1. RF patent No. 2098670, F 04 D 29/56, F 01 D 9/02, 1997

2. Авиационные двухконтурные двигатели Д-30КУ и Д-30КП. - М.: Машиностроение, 1988, стр.44, рис.4.19, стр.4.6, рис.4.22.2. Aviation dual-circuit engines D-30KU and D-30KP. - M.: Mechanical Engineering, 1988, p. 44, fig. 4.19, p. 4.6, fig. 4.22.

Claims

An axial compressor of the turbomachine, comprising a housing inside which guide vanes are arranged, at least one of which is rotatable, rotary levers fixed to the shanks of the guide vanes are pivotally connected to the synchronizing rings, and two drive shafts with parallel axes are diametrically opposed to the housing, connected by levers with the power mechanism of the drive of the guide vanes, and the axis of the drive shafts are made intersecting with the axis of the compressor Essoria, characterized in that the rotary guide apparatus is equipped with a device for adjusting the position of the rotary guide vanes, including an electric sensor, which is connected through the transmission elements to the power mechanism of the drive and the automatic control system of the turbomachine and placed on the compressor housing, while the axis of the rotor of the electric sensor is made parallel axles of drive shafts.