RU2354839C1 - Assembly to joint together gas generator housing and gas turbine drive free turbine - Google Patents
Assembly to joint together gas generator housing and gas turbine drive free turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354839C1 RU2354839C1 RU2007132027/06A RU2007132027A RU2354839C1 RU 2354839 C1 RU2354839 C1 RU 2354839C1 RU 2007132027/06 A RU2007132027/06 A RU 2007132027/06A RU 2007132027 A RU2007132027 A RU 2007132027A RU 2354839 C1 RU2354839 C1 RU 2354839C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bellows
- gas
- gas generator
- turbine
- free turbine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
Description
Узел соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода относится к наземным газотурбинным установкам, в частности к конструкциям узлов соединения газогенераторов со свободной турбиной газотурбинных приводов, имеющих раздельное крепление газогенератора и свободной турбины на фундаментной раме.The connection unit of the bodies of the gas generator and the free turbine of the gas turbine drive relates to ground-based gas turbine installations, in particular, to the designs of the connection nodes of the gas generators with the free turbine of gas turbine drives having a separate mounting of the gas generator and the free turbine on the foundation frame.
Известны конструкции узлов соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинных приводов, имеющих раздельное крепление газогенератора и свободной турбины на фундаментной раме, состоящие из теплового компенсатора, включающего сильфон, и корпусных осесимметричных - относительно оси вращения двигателя - элементов, образующих на участке между турбиной газогенератора и свободной турбиной в поперечном сечении кольцевой канал, являющийся частью газовоздушного тракта газотурбинного привода /Приводной ГТУ JR-240 фирмы «Ингерсол-ранд», см. рис.1.60«б», Стационарные газотурбинные установки. Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 543 с./.Known are the structures of the joints of the bodies of the gas generator and the free turbine of gas turbine drives having separate mounting of the gas generator and the free turbine on the foundation frame, consisting of a heat compensator, including a bellows, and housing axisymmetric - relative to the axis of rotation of the engine - elements forming in the area between the gas generator turbine and the free In the cross section of the turbine, an annular channel that is part of the gas-air path of the gas-turbine drive / Drive GTU JR-240 of the company Ingers ol-rand ”, see fig. 1.60“ b ”, Stationary gas turbine units. Directory. - L .: Mechanical engineering. Leningra. Department, 1989 .-- 543 p. /.
Недостатком конструкции является то, что имеющая место неравномерность температурных полей на участке газовоздушного тракта между турбиной газогенератора и свободной турбиной приводит на некоторых режимах к нарушению соосности корпусов газогенератора и свободной турбины, дополнительным газодинамическим потерям и снижению КПД. Сильфонное уплотнение в известной конструкции воспринимает усилия не только в осевом, но и в перпендикулярном оси двигателя направлении, что снижает ресурс конструкции.The design drawback is that the uneven temperature fields in the gas-air path between the gas generator turbine and the free turbine in some modes lead to a violation of the alignment of the gas generator bodies and the free turbine, additional gas-dynamic losses and reduced efficiency. The bellows seal in the known design takes up the forces not only in the axial, but also in the direction perpendicular to the axis of the engine, which reduces the life of the structure.
Наиболее близким к заявляемой конструкции узла соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода известным техническим решением (прототипом) является конструкция газотурбинной установки фирмы «Бристоль Сиддли» /рис.1-210, Шубенко-Шубин Л.А. и др. Газотурбинные установки, Атлас конструкций и схем. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1976. 164 с./. Известное техническое решение - узел соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода содержит тепловой компенсатор - сильфон, подкрепленный изнутри кольцевым элементом, корпусные осесимметричные - относительно оси вращения двигателя - элементы, образующие на участке между турбиной газогенератора и свободной турбиной в поперечном сечении кольцевой канал, являющийся частью газовоздушного тракта газотурбинного привода. Работает известное устройство следующим образом: при раздельном креплении газогенератора и свободной турбины на фундаментной раме после запуска газотурбинного привода и выхода на рабочий режим тепловые расширения реализуются в корпусных элементах переходного участка между турбиной газогенератора и свободной турбиной, причем движение корпусных элементов турбины газогенератора и свободной турбины в процессе прогрева газотурбинного привода до выхода на рабочий режим происходит во встречном направлении. Соответственно, установка свободной турбины выполняется с большим осевым зазором, превышающим ожидаемые линейные тепловые расширения корпусных элементов переходного участка между турбиной газогенератора и свободной турбиной. Сильфон в известной конструкции выполняет роль уплотнения и теплового компенсатора одновременно. Подкрепляющее кольцо, расположенное непосредственно под сильфоном, выполнено для улучшения соосности элементов газовоздушного тракта на участке между турбиной газогенератора и свободной турбиной.The closest to the claimed design of the connection node of the bodies of the gas generator and the free turbine of the gas turbine drive, the known technical solution (prototype) is the design of the gas turbine installation of the company "Bristol Siddle" / Fig. 1-210, Shubenko-L. Shubin etc. Gas turbine installations, Atlas of designs and schemes. Ed. 2nd, rev. and add. M.: Mechanical Engineering, 1976. 164 p. /. A well-known technical solution - the connection node of the gas generator bodies and the free turbine of the gas turbine drive contains a heat compensator - a bellows, reinforced from the inside by an annular element, axially symmetric housing - relative to the axis of rotation of the engine - elements forming an annular channel in the section between the gas generator turbine and a free turbine in cross section, which is part of the gas-air path of the gas turbine drive. The known device operates as follows: when the gas generator and the free turbine are separately mounted on the foundation frame after the gas turbine drive is started and the operating mode is reached, thermal expansions are realized in the case elements of the transition section between the gas generator turbine and the free turbine, and the movement of the case elements of the gas generator turbine and the free turbine in the process of warming up the gas turbine drive to the operating mode occurs in the opposite direction. Accordingly, the installation of a free turbine is performed with a large axial clearance exceeding the expected linear thermal expansion of the housing elements of the transition section between the gas generator turbine and the free turbine. The bellows in a known design acts as a seal and heat compensator at the same time. The reinforcing ring, located directly below the bellows, is made to improve the alignment of the elements of the gas duct in the area between the gas generator turbine and the free turbine.
Недостатками известного устройства является нарушение плавности газовоздушного тракта, вызванное наличием кольцевого осевого зазора на участке между турбиной газогенератора и свободной турбиной, а также нарушением соосности корпусов газогенератора и свободной турбины из-за неравномерности температурных полей вследствие поперечной податливости сильфона, что снижает КПД газотурбинного привода. Кроме того, сильфонное уплотнение воспринимает внешние усилия не только в осевом направлении и от избыточного внутреннего давления, но и в перпендикулярном оси двигателя направлении, что снижает ресурс конструкции.The disadvantages of the known device are the violation of the smoothness of the gas-air path caused by the presence of an annular axial clearance in the area between the gas generator turbine and the free turbine, as well as the misalignment of the gas generator and free turbine cases due to the unevenness of the temperature fields due to lateral compliance of the bellows, which reduces the efficiency of the gas turbine drive. In addition, the bellows seal receives external forces not only in the axial direction and from excessive internal pressure, but also in the direction perpendicular to the axis of the engine, which reduces the life of the structure.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности узла соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода, обеспечение соосности корпусных элементов переходного участка между турбиной газогенератора и свободной турбиной на всех режимах работы газотурбинного привода, устранение утечек газовоздушной смеси из рабочего тракта, прочностная разгрузка сильфонного уплотнения и повышение его ресурса.An object of the invention is to increase the efficiency of the connection node of the gas generator bodies and the free turbine of the gas turbine drive, to ensure the alignment of the body elements of the transition section between the gas generator turbine and the free turbine in all operating modes of the gas turbine drive, to eliminate leakage of the air-gas mixture from the working path, the strength unloading of the bellows seal and increase it resource.
Решаемая техническая задача в узле соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода, имеющего раздельное крепление газогенератора и свободной турбины, состоящем из теплового компенсатора, включающего сильфон, и корпусных осесимметричных - относительно оси вращения двигателя - элементов, образующих на участке между турбиной газогенератора и свободной турбиной в поперечном сечении кольцевой канал, являющийся частью газовоздушного тракта газотурбинного привода, достигается тем, что тепловой компенсатор содержит раздельно выполненные сильфон, закрепленный торцевыми краями в корпусных элементах газогенератора и свободной турбины, ось которого совпадает с осью вращения двигателя, и, как минимум, одно телескопическое соединение, закрепленное противоположными концами в корпусных элементах соответственно газогенератора и свободной турбины с возможностью осевого перемещения противоположных не закрепленных концов по телескопическому принципу.The technical problem to be solved at the junction of the cases of the gas generator and the free turbine of the gas turbine drive, which has a separate mounting of the gas generator and the free turbine, consisting of a heat compensator, including a bellows, and housing axisymmetric - relative to the axis of rotation of the engine - elements forming in the area between the gas generator turbine and the free turbine in cross section, the annular channel, which is part of the gas-air path of the gas turbine drive, is achieved by the fact that the heat compensator with holds separately made bellows, fixed with end edges in the housing elements of the gas generator and the free turbine, the axis of which coincides with the axis of rotation of the engine, and at least one telescopic connection fixed by opposite ends in the housing elements of the gas generator and the free turbine, with the possibility of axial movement of opposite fixed ends according to the telescopic principle.
Кроме того, узел соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода может иметь, как минимум, одно телескопическое соединение, а также сильфон, за наружными пределами газовоздушного тракта газотурбинного привода.In addition, the connection unit of the gas generator bodies and the free turbine of the gas turbine drive may have at least one telescopic connection, as well as a bellows, outside the outside of the gas-air path of the gas turbine drive.
Кроме того, узел соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода могут иметь, как минимум, с одной стороны сильфона, между его торцевым краем и корпусным элементом газогенератора или свободной турбины, дополнительный промежуточный демпфирующий элемент в виде кольцевой мембраны, в том числе и криволинейной формы, причем большей жесткости, чем жесткость сильфона, имеющий крепление с торцевым краем сильфона по окружности внутреннего радиуса и крепление с корпусным элементом газогенератора или свободной турбины по окружности наружного радиуса.In addition, the connection unit of the gas generator bodies and the free turbine of the gas turbine drive can have, at least on one side of the bellows, between its end edge and the body element of the gas generator or free turbine, an additional intermediate damping element in the form of an annular membrane, including a curved shape more rigidity than the rigidity of the bellows, having a mount with the end edge of the bellows around the circumference of the inner radius and mount with a housing element of the gas generator or free tour ins on the outer circumference radius.
Кроме того, место крепления по окружности наружного радиуса, как минимум, одного промежуточного демпфирующего элемента в корпусных элементах газогенератора или свободной турбины находится на расстоянии Rкр.нар от оси двигателяIn addition, the mounting location around the outer radius of at least one intermediate damping element in the housing elements of the gas generator or a free turbine is located at a distance R cr. From the axis of the engine
Rкр.нар=Rкр.внутр+(1,0…4,0) hсильф,R cr.nar = R cr.internal + (1.0 ... 4.0) h bellows ,
где: Rкр.внутр - расстояние от оси двигателя до места крепления края сильфона на окружности внутреннего радиуса промежуточного демпфирующего элемента,where: R cr.internal - the distance from the axis of the engine to the mounting point of the bellows edge on the circumference of the inner radius of the intermediate damping element,
hсильф - высота гофров сильфона. sylph h - the height of the corrugations of the bellows.
Кроме того, толщина промежуточного демпфирующего элемента δпдэ составляетIn addition, the thickness of the intermediate damping element δ PDE is
δпдэ=(1,1…3,0)(Rкр.нар/Rкр.внутр)(Eсильф/Eпдэ)δсильф,δ PDE = (1.1 ... 3.0) (R cr.Nar / R cr.int. ) (E bellows / E PDE ) δ bellows ,
где: Епдэ - модуль упругости материала промежуточного демпфирующего элемента,where: E PDE is the elastic modulus of the material of the intermediate damping element,
Есильф - модуль упругости материала сильфона, Sylph E - modulus of elasticity of the bellows,
δсильф - толщина материала рабочей части (гофров) сильфона.δ sylph - thickness of the material of the working part (corrugations) of the bellows.
Кроме того, в месте соединения, как минимум, одного промежуточного демпфирующего элемента с корпусными элементами газогенератора или свободной турбины по окружности установлено уплотнение из негорючего материала, например керамического шнура.In addition, at the junction of at least one intermediate damping element with the housing elements of a gas generator or a free turbine, a seal made of non-combustible material, such as a ceramic cord, is installed around the circumference.
Кроме того, место расположения уплотнения находится на расстоянии Rупл от оси двигателя Rупл=Rкр.нар-(0…0,9)hсильф.In addition, the location of the seal is at a distance of R opl from the axis of the engine R opl = R cr.Nar - (0 ... 0.9) h bellows .
Технический результат в части выполнения теплового компенсатора в виде раздельно выполненных сильфона и телескопического соединения заключается в улучшении соосности корпусов газогенератора и свободной турбины, возможности уменьшения кольцевого зазора в месте соединения корпусов, тем самым в повышении КПД газотурбинного привода, а также в разгрузке сильфона от сил в плоскости, перпендикулярной оси газотурбинного привода, что увеличивает ресурс сильфона.The technical result in terms of making a heat compensator in the form of separately made bellows and a telescopic connection is to improve the alignment of the gas generator bodies and the free turbine, the possibility of reducing the annular gap at the junction of the cases, thereby increasing the efficiency of the gas turbine drive, as well as unloading the bellows from forces in a plane perpendicular to the axis of the gas turbine drive, which increases the life of the bellows.
Технический результат в части выполнения теплового компенсатора - сильфона и телескопического соединения - за наружными пределами газовоздушного тракта газотурбинного привода заключается в том, что при расположении на большем диаметре увеличивается опорная поверхность телескопического соединения, что дополнительно снижает действие на сильфон сил в плоскости, перпендикулярной оси газотурбинного привода, и тем самым увеличивает ресурс сильфона.The technical result in terms of making a heat compensator — a bellows and a telescopic connection — outside the outside of the gas-air path of the gas-turbine drive is that when the diameter is larger, the supporting surface of the telescopic connection increases, which further reduces the effect on the bellows of forces in a plane perpendicular to the axis of the gas-turbine drive , and thereby increases the life of the bellows.
Технический результат в части установки между торцевым краем сильфона и корпусным элементом газогенератора или свободной турбины, дополнительного промежуточного демпфирующего элемента в виде кольцевой мембраны, заключается в снижении нагруженности сильфона от действия осевых сил и увеличении его ресурса.The technical result in terms of installing between the end edge of the bellows and the housing element of a gas generator or a free turbine, an additional intermediate damping element in the form of an annular membrane, is to reduce the load of the bellows from the action of axial forces and increase its life.
Технический результат в части конкретизации мест крепления краев промежуточного демпфирующего элемента в корпусных элементах газогенератора или свободной турбины и по краям сильфона заключается в выравнивании напряжений в сильфоне и в промежуточном демпфирующем элементе, соответственно, в снижении общей нагруженности конструкции и увеличении ресурса.The technical result in terms of specifying the attachment points of the edges of the intermediate damping element in the housing elements of the gas generator or the free turbine and along the edges of the bellows consists in balancing the stresses in the bellows and in the intermediate damping element, respectively, in reducing the overall structural load and increasing the resource.
Технический результат в части конкретизации толщины материала промежуточного демпфирующего элемента и сильфона также заключается в выравнивании осевых перемещений в сильфоне и в промежуточном демпфирующем элементе, соответственно, в снижении общей нагруженности конструкции и увеличении ресурса.The technical result in terms of specifying the thickness of the material of the intermediate damping element and the bellows also consists in aligning the axial movements in the bellows and in the intermediate damping element, respectively, in reducing the overall load of the structure and increasing the resource.
Технический результат в части установки уплотнения из негорючего материала заключается в снижении утечек рабочего тела из газовоздушного тракта газотурбинного привода, что приводит к повышению КПД.The technical result in terms of installing a seal made of non-combustible material is to reduce the leakage of the working fluid from the gas-air path of the gas-turbine drive, which leads to an increase in efficiency.
Технический результат в части конкретизации места расположения уплотнения заключается в уменьшении влияния постановки уплотнения на жесткость промежуточного демпфирующего элемента, соответственно, в предотвращении нарушения баланса между жесткостью элементов конструкции - сильфона и промежуточных демпфирующих элементов.The technical result in terms of specifying the location of the seal is to reduce the effect of setting the seal on the stiffness of the intermediate damping element, respectively, in preventing imbalance between the stiffness of the structural elements — the bellows and the intermediate damping elements.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлен продольный разрез газотурбинного привода, имеющего раздельное крепление газогенератора и свободной турбины на фундаментной раме; на фиг.2 - вид А фиг.1 в увеличенном масштабе на переходный участок между турбиной газогенератора и свободной турбиной, содержащий узел соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода; на фиг.3 - вид Б фиг.2 в увеличенном масштабе на раздельно выполненные сильфон и телескопическое соединение; на фиг.4 приведен пример другого, отличающегося от приведенного на фиг.3, конструктивного исполнения узла соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода; на фиг.5 - вид В фиг.4 в увеличенном масштабе на места крепления промежуточных демпфирующих элементов в корпусных элементах газогенератора и свободной турбины, в том числе с использованием уплотнения.Figure 1 presents a longitudinal section of a gas turbine drive having a separate mount of the gas generator and the free turbine on the foundation frame; figure 2 is a view A of figure 1 on an enlarged scale on the transitional section between the turbine of the gas generator and the free turbine, containing the connection node of the cases of the gas generator and the free turbine of the gas turbine drive; figure 3 is a view B of figure 2 on an enlarged scale on separately executed bellows and telescopic connection; figure 4 shows an example of another, different from that shown in figure 3, the design of the connection node of the buildings of the gas generator and the free turbine of the gas turbine drive; figure 5 is a view In figure 4 on an enlarged scale at the mounting points of the intermediate damping elements in the housing elements of the gas generator and the free turbine, including using a seal.
Газотурбинный привод (фиг.1) имеет переходный участок (фиг.2 - вид А фиг.1) между турбиной газогенератора 1 и свободной турбиной 2, узлы 3 и 4 раздельного крепления соответственно газогенератора и свободной турбины к фундаментной раме 5. Узел соединения (фиг.2, фиг.3) корпусов газогенератора 1 и свободной турбины 2 газотурбинного привода содержит тепловой компенсатор, включающий раздельно выполненные сильфон 6, закрепленный торцевыми краями в корпусных элементах 7 и 8 соответственно газогенератора и свободной турбины, осесимметричных относительно оси вращения двигателя через дополнительные промежуточные демпфирующие элементы 9 и 10 в виде кольцевых мембран, в том числе и криволинейной формы, имеющих крепление с торцевым краем сильфона 6 по окружности внутреннего радиуса и крепление с корпусными элементами 7 и 8 соответственно газогенератора и свободной турбины по окружности наружного радиуса и телескопические соединения 11 и 12, закрепленные противоположными концами в корпусных элементах соответственно газогенератора и свободной турбины с возможностью осевого перемещения противоположных не закрепленных концов по телескопическому принципу, предназначенные для обеспечения соосности корпусных элементов газогенератора и свободной турбины. Часть корпусных элементов 13, 14 и 15 образуют на участке между турбиной газогенератора и свободной турбиной в поперечном сечении кольцевой канал 16, являющийся частью газовоздушного тракта газотурбинного привода. Ось сильфона 6 совпадает с осью вращения двигателя.The gas-turbine drive (Fig. 1) has a transition section (Fig. 2 - view A of Fig. 1) between the turbine of the
В одном из примеров исполнения узла соединения корпусов газогенератора и свободной турбины, представленном на фиг.3, один из промежуточных демпфирующих элементов 9 выполнен в виде криволинейной мембраны, содержащей плоский расположенный в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, участок, а другой 10 - в виде криволинейной, но также содержащей плоский участок, расположенный в плоскости, перпендикулярной оси двигателя.In one exemplary embodiment of the connection assembly of the gas generator bodies and the free turbine shown in FIG. 3, one of the
В другом примере исполнения узла соединения корпусов газогенератора и свободной турбины, представленном на фиг.4, один из промежуточных демпфирующих элементов 9 выполнен в виде конической мембраны, а другой 10 - в виде криволинейной мембраны, содержащей два плоских участка, расположенных в плоскостях, перпендикулярных оси двигателя.In another exemplary embodiment of the joint assembly of the gas generator bodies and the free turbine shown in FIG. 4, one of the
Во всех примерах исполнения узла соединения корпусов газогенератора и свободной турбины, представленных на фиг.2, фиг.3 и фиг.4, промежуточные демпфирующие элементы 9 и 10 выполнены конструктивно таким образом, что место крепления промежуточных демпфирующих элементов в корпусных элементах газогенератора 7 и свободной турбины 8, с целью эффективного распределения усилий и перемещений между промежуточным демпфирующим элементом и сильфоном, находится на расстоянии Rкр.нар от оси двигателяIn all examples of execution of the connection node of the bodies of the gas generator and the free turbine, shown in figure 2, figure 3 and figure 4, the
Rкр.нар=Rкр.внутр+(1,0…4,0) hсильф,R cr.nar = R cr.internal + (1.0 ... 4.0) h bellows ,
где: Rкр.внутр - расстояние от оси двигателя до места крепления края сильфона на окружности внутреннего радиуса промежуточного демпфирующего элемента,where: R cr.internal - the distance from the axis of the engine to the mounting point of the bellows edge on the circumference of the inner radius of the intermediate damping element,
hсильф - высота гофров сильфона. sylph h - the height of the corrugations of the bellows.
Во всех примерах исполнения узла соединения корпусов газогенератора и свободной турбины, представленных на фиг.3 и фиг.4, промежуточные демпфирующие элементы выполнены таким образом, что толщина каждого из промежуточных демпфирующих элементов δпдэ составляетIn all examples of execution of the connection node of the bodies of the gas generator and the free turbine, shown in figure 3 and figure 4, the intermediate damping elements are designed so that the thickness of each of the intermediate damping elements δ PDE is
δпдэ=(1,1…3,0)(Rкр.нар/Rкр.внутр)(Eсильф/Eпдэ)δсильф,δ PDE = (1.1 ... 3.0) (R cr.Nar / R cr.int. ) (E bellows / E PDE ) δ bellows ,
где: Епдэ - модуль упругости материала промежуточного демпфирующего элемента,where: E PDE is the elastic modulus of the material of the intermediate damping element,
Есильф - модуль упругости материала сильфона, Sylph E - modulus of elasticity of the bellows,
δсильф - толщина материала рабочей части (гофров) сильфона.δ sylph - thickness of the material of the working part (corrugations) of the bellows.
В примере исполнения узла соединения корпусов газогенератора и свободной турбины газотурбинного привода, представленном на фиг.4 и фиг.5, в месте соединения промежуточного демпфирующего элемента 10 с корпусным элементом свободной турбины 8 по окружности установлено уплотнение 17 из негорючего материала типа керамического шнура, помещенного в специальную кольцевую канавку, образованную корпусным элементом 8, ограничительным кольцом 18, закрепленным при помощи заклепок 19 на промежуточном демпфирующем элементе 10. Место соединения другого промежуточного демпфирующего элемента 9 с корпусным элементом 7 газогенератора выполнено с использованием герметика 20.In the example of the embodiment of the joint assembly of the gas generator bodies and the free turbine of the gas turbine drive, shown in Fig. 4 and Fig. 5, at the junction of the
Место расположения уплотнения 17 выбрано на расстоянии Rупл от оси двигателяThe location of the
Rупл=Rкр.нар-(0…0,9)hсильф.R upl = R cr.nar - (0 ... 0.9) h bellows .
Например, выбор параметров конкретной конструкции может осуществляться в следующей последовательности: при реализации устройства в конструкции газотурбинного привода НК-16-18СТ (фиг.4) возможен вариант крепления промежуточного демпфирующего элемента с сильфоном по окружности, расположенной на радиусе Rкр.внутр=613 мм, отсюда место крепления промежуточных демпфирующих элементов к корпусным элементам газогенератора и свободной турбины при высоте гофров сильфона hсильф=45 мм может находиться в пределах Rкр.нар=658…792 мм. При толщине материала (нержавеющая сталь 12Х18Н10Т) рабочей части (гофров) сильфона δсильф=1 мм, крепление промежуточных демпфирующих элементов в выбранном интервале Rкр.нар=658…792 мм: переднего 9 (к корпусным элементам газогенератора) - выбрано конкретное значение R1 кр.нар=680 мм; заднего 10 (к корпусным элементам свободной турбины) - выбрано R2 кр.нар=732 мм. Выбран тот же материал промежуточных демпфирующих элементов, что и материал сильфона. Определено, что толщина элемента 9 может находиться в пределах 1,22…3,33 мм, а толщина элемента 10 - в пределах 1,31…3,58 мм. В реальной конструкции газотурбинного привода НК-16-18СТ выбрана толщина и переднего и заднего промежуточных демпфирующих элементов 9 и 10 одинаковой,For example, the selection of the parameters of a specific design can be carried out in the following sequence: when implementing the device in the design of the gas turbine drive NK-16-18ST (Fig. 4), it is possible to mount an intermediate damping element with a bellows around a circle located on a radius R cr.internal = 613 mm hence mounting location intermediate damping elements to a body member of the gas generator and free turbine at the height of the corrugations of the bellows sylph h = 45 mm can be in the range kr.nar R = 658 ... 792 mm. When the thickness of the material (stainless steel 12X18H10T) of the working part (corrugations) sylph bellows δ = 1 mm, the intermediate mount damping elements in a selected range R kr.nar = 658 ... 792 mm anterior 9 (to the body member of the gas generator) - selected specific value R 1 cr.Nar = 680 mm; rear 10 (to the hull elements of a free turbine) - selected R 2 margin = 732 mm. The same material of the intermediate damping elements is selected as the material of the bellows. It is determined that the thickness of the
δпдэ=2 мм.δ PDE = 2 mm.
В другом варианте исполнения (фиг.3) крепление переднего промежуточного демпфирующего элемента 9 к сильфону и корпусным элементам газогенератора выполнено по окружностям того же радиуса R1 кр.внутр=613 мм, место крепления промежуточного демпфирующего элемента к корпусным элементам газогенератора при другой высоте гофров сильфона hсильф=33 мм может находиться в пределахIn another embodiment (Fig. 3), the fastening of the front intermediate damping
Rкр.нар=646…745 мм. Выбрано то же значение, что и в первом случае R1 кр.нар=680 мм. Соответственно, интервал толщин элемента 9 соответствует предыдущему варианту. Крепление заднего промежуточного демпфирующего элемента 10 к сильфону выбрано по радиусу R2 кр.внутр=660 мм, соответственно, место крепления промежуточного демпфирующего элемента к корпусным элементам свободной турбины может находиться в пределах Rкр.нар=693…792 мм. Выбрано крепление по радиусу R2 кр.нар=732 мм, отсюда интервал толщин элемента 10 для варианта исполнения (фиг.3) находится в пределах 1,22…3,33 мм. Далее, в конкретном варианте выбрана толщина и переднего и заднего промежуточных демпфирующих элементов 9 и 10 одинаковой, δпдэ=2 мм.R cr.nar = 646 ... 745 mm. The same value was selected as in the first case, R 1 cr.Nar = 680 mm. Accordingly, the thickness range of the
В варианте исполнения по фиг.4 и фиг.5 крепление заднего промежуточного демпфирующего элемента 10 к сильфону и корпусным элементам свободной турбины выполнено с установкой по окружности уплотнения из негорючего материала типа керамического или асбестового шнура, расположенного в кольцевой полости, образованной корпусным элементом 8 и ограничительным кольцом 18, закрепленным при помощи заклепок 19 на промежуточном демпфирующем элементе 10.In the embodiment of FIGS. 4 and 5, the rear intermediate damping
При выбранном радиусе закрепления промежуточного демпфирующего элемента 10 в корпусном элементе свободной турбины 8 R2 кр.нар=732 мм место расположения уплотнения при hсильф=45 мм может находиться на расстоянии от оси двигателя Rупл=Rкр.нар-(0…0,9)hсильф в пределах Rупл=691,5…732,0 мм. Выбрано расположение уплотнения (керамического, асбестового или шнура из иного негорючего материала) по радиусу Rупл=722 мм.With the selected radius of fastening of the intermediate damping
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
До запуска газотурбинного привода сильфон 6 и телескопические соединения 11 и 12 находятся в исходном состоянии, определенном монтажными размерами. В процессе включения газотурбинного привода и вывода его на рабочий режим происходит нагрев корпусов газогенератора и свободной турбины, в том числе и на переходном участке А между турбиной газогенератора и свободной турбиной, который реализуется в виде встречных перемещений корпусов газогенератора и свободной турбины, в частности корпусных элементов 7 и 8 соответственно газогенератора и свободной турбины. Телескопические соединения 11 и 12 удерживают взаимное перемещение корпусных элементов газогенератора 7 и свободной турбины 8 в направлении, перпендикулярном оси газотурбинного привода, чем обеспечивается разгрузка сильфонного уплотнения от одной из составляющих его суммарного нагружения. Конструктивное исполнение элементов крепления сильфона 6 с корпусными элементами 7 и 8 газогенератора и свободной турбины через промежуточные демпфирующие элементы 9 и 10, воспринимающие часть осевых нагрузок, обеспечивает частичную разгрузку сильфона 6 и от осевых нагрузок, что способствует повышению ресурса сильфонного уплотнения. Разгрузка обеспечивается сопоставимостью жесткости сильфонного уплотнения и промежуточных демпфирующих элементов согласно приведенным формулам определения параметров сильфона 6 и промежуточных демпфирующих элементов 9 и 10. Установка уплотнения из негорючего материала, например керамического шнура, в кольцевой полости в зоне крепления промежуточного демпфирующего элемента по окружности наружного радиуса способствует устранению утечек газовоздушной смеси и незначительно влияет на демпфирующие свойства промежуточного демпфирующего элемента.Before starting the gas turbine drive, the
Выполненные расчеты долговечности конструкции показали снижение уровня напряжений, соответствующих увеличению долговечности сильфона более чем в два раза.The performed calculations of the durability of the structure showed a decrease in the stress level corresponding to an increase in the durability of the bellows by more than two times.
Решение поставленной технической задачи изобретения позволяет улучшить центровку корпусов и тем самым повысить КПД установки, позволяет снизить нагруженность сильфона и тем самым повысить надежность его работы и долговечность, обеспечить эффективное уплотнение стыка.The solution of the technical problem of the invention allows to improve the alignment of the housings and thereby increase the efficiency of the installation, allows to reduce the load of the bellows and thereby increase the reliability of its operation and durability, to ensure effective sealing of the joint.
Claims (7)
Rкр.нар=Rкр.внутр+(1,0…4,0)hсильф,
где Rкр.внутр - расстояние от оси двигателя до места крепления края сильфона на окружности внутреннего радиуса промежуточного демпфирующего элемента;
hсильф - высота гофров сильфона.4. The connection node according to claim 3, characterized in that the mounting point around the circumference of the outer radius of at least one intermediate damping element in the housing elements of the gas generator or a free turbine is at a distance R cr from the axis of the engine
R cr.nar = R cr.internal + (1.0 ... 4.0) h bellows ,
where R cr.internal - the distance from the axis of the engine to the mounting location of the edge of the bellows on the circumference of the inner radius of the intermediate damping element;
sylph h - the height of the corrugations of the bellows.
Rупл=Rкр.нар-(0…0,9)hсильф.6. The connection node according to claim 5, characterized in that the location of the seal is at a distance R UPL from the axis of the engine
R upl = R cr.nar - (0 ... 0.9) h bellows .
δпдэ=(1,1…3,0)(Rкр.нар/Rкр.внутр/)(Eсильф/Епдэ)δсильф
где Епдэ - модуль упругости материала промежуточного демпфирующего элемента;
Есильф - модуль упругости материала сильфона;
δсильф - толщина материала рабочей части (гофров) сильфона. 7. The connection node according to claim 3, characterized in that the thickness of the intermediate damping element δ PDE is
δ PDE = (1.1 ... 3.0) (R cr.Nar / R cr.int./ ) (E bellows / E PDE ) δ bellows
where E PDE - the elastic modulus of the material of the intermediate damping element;
Sylph E - modulus of elasticity of the material of the bellows;
δ sylph - thickness of the material of the working part (corrugations) of the bellows.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132027/06A RU2354839C1 (en) | 2007-08-23 | 2007-08-23 | Assembly to joint together gas generator housing and gas turbine drive free turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132027/06A RU2354839C1 (en) | 2007-08-23 | 2007-08-23 | Assembly to joint together gas generator housing and gas turbine drive free turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2354839C1 true RU2354839C1 (en) | 2009-05-10 |
Family
ID=41020018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007132027/06A RU2354839C1 (en) | 2007-08-23 | 2007-08-23 | Assembly to joint together gas generator housing and gas turbine drive free turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2354839C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443990C1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Thermal tight compensator of gas turbine engine in altitude test in thermal vacuum chamber with pipeline connected thereto |
| RU2526997C1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Gas turbine plant exhaust stage diffuser |
-
2007
- 2007-08-23 RU RU2007132027/06A patent/RU2354839C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ, атлас конструкций и схем./ Под ред. Л.А.Шубенко-Шубина. - М.: Машиностроение, 1976, с.80, рис.1-210. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443990C1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Thermal tight compensator of gas turbine engine in altitude test in thermal vacuum chamber with pipeline connected thereto |
| RU2526997C1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Gas turbine plant exhaust stage diffuser |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2310795C2 (en) | Gas turbine with combustion chamber made of composite material | |
| RU2365767C2 (en) | Device for axial fixing sector of ring seal in high-pressure turbine of turbomachine | |
| JP5385308B2 (en) | Plate and ring CMC nozzle | |
| RU2471122C2 (en) | Gas-turbine engine with annular combustion chamber | |
| US10480530B2 (en) | Fan Containment case for gas turbine engines | |
| US7669424B2 (en) | Combustor assembly | |
| US9828867B2 (en) | Bumper for seals in a turbine exhaust case | |
| KR20030057410A (en) | Seal for gas turbine nozzle and shroud interface | |
| CN1837590A (en) | Link device between an enclosure for passing cooling air and a stator nozzle in a turbomachine | |
| US9670791B2 (en) | Flexible finger seal for sealing a gap between turbine engine components | |
| US9435216B2 (en) | Sealing arrangement in an axial turbomachine | |
| CA2852560C (en) | Damper for gas turbines | |
| RU2354839C1 (en) | Assembly to joint together gas generator housing and gas turbine drive free turbine | |
| CN111042878A (en) | Auxiliary force transmission casing structure of gas turbine | |
| JP2006016976A (en) | Turbine nozzle support device and steam turbine | |
| KR102445062B1 (en) | Combustor liner flexible support and method | |
| US4302932A (en) | Annular combustor of gas turbine engine | |
| JP6490222B2 (en) | Method for providing transition duct support and adjustment levels of support stiffness | |
| EP2594744B1 (en) | Flexible seal system for a gas turbine engine | |
| RU186048U1 (en) | ELASTIC JOINT OF THE HEAT PIPE AND GAS PUMP COMBUSTION CHAMBERS OF A GAS TURBINE ENGINE | |
| RU92696U1 (en) | ELASTIC DAMPING SUPPORT OF THE GAS-TURBINE ENGINE | |
| CN101052833B (en) | Free floating bellows | |
| JP5582747B2 (en) | Piping joint, gas turbine, and natural frequency adjustment method | |
| RU2626180C2 (en) | Remote combustion chamber | |
| RU122125U1 (en) | GAS TURBINE COMBUSTION COMPONENT KIT |