RU2447325C2

RU2447325C2 - Gas turbine engine compressor stator

Info

Publication number: RU2447325C2
Application number: RU2010125476/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Тункин (RU); Анатолий Иванович Тункин; Леонид Шмерович Нихамкин (RU); Леонид Шмерович Нихамкин; Леонид Григорьевич Красинский (RU); Леонид Григорьевич Красинский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-04-10
Also published as: RU2010125476A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: gas turbine engine compressor stator consists of outer, inner and ventilated casings 2, 3 and 4, respectively, interconnected by flexible elements. Front and rear surfaces 5 and 6 of ventilation chambers are located between outer and inner casings 2 and 3, 4, respectively. Bleed chamber 7 is arranged between ventilation chambers. Outer casing 2 is jointed with inner casing 3 and 4 in front and rear ventilation chambers 5 and 6 by means of dual centering with thrust against of casing but joints. Inner casing 4 is made integral with flexible elements at outlet of rear ventilation chamber 6. Bleed chamber flexible elements are, preferably, closed by heat-insulation jackets. Surface of inner case 3 is provided with ring ribs in front ventilation chamber 5.

EFFECT: reduced weight and production costs.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к турбокомпрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.The invention relates to turbocompressors of gas turbine engines for aviation and ground applications.

Известен статор компрессора высокого давления, имеющий продольный разъем (патент RU №2121082).Known stator of a high pressure compressor having a longitudinal connector (patent RU No. 2121082).

Недостатком известной конструкции является наличие двух болтовых соединений с обеих сторон обдуваемого внутреннего корпуса.A disadvantage of the known design is the presence of two bolted joints on both sides of the blown inner case.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является турбокомпрессор газотурбинного двигателя, статор которого выполнен с передней полостью обдува, ограниченной упругим элементом и перфорированными обечайками (патент RU №2253046).Closest to the claimed design is a turbocharger of a gas turbine engine, the stator of which is made with a front blowing cavity bounded by an elastic element and perforated shells (patent RU No. 2253046).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является наличие болтовых соединений у переднего и заднего обдуваемых внутренних корпусов.A disadvantage of the known design adopted for the prototype is the presence of bolted joints in the front and rear blown inner casings.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности, кпд и ресурса двигателя, а также в снижении массы и стоимости изготовления путем исключения болтовых соединений.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is to increase the reliability, efficiency and engine life, as well as to reduce the weight and cost of manufacture by eliminating bolted connections.

Сущность технического решения заключается в том, что в статоре компрессора газотурбинного двигателя с наружным и внутренними обдуваемыми корпусами, связанными между собой упругими элементами, и с расположенными между наружным и внутренними корпусами полостями обдува и полостью отбора между полостями обдува согласно изобретению соединения наружного корпуса с внутренними в передней полости обдува на выходе и в задней полости обдува на входе выполнены при помощи двойной центровки с упором в сопрягаемые стыки корпусов, а в задней полости обдува на выходе внутренний корпус выполнен за одно с упругим элементом. Упругие элементы в полости отбора закрыты теплоизоляционными кожухами. В передней полости обдува на поверхности внутреннего корпуса выполнены кольцевые ребра.The essence of the technical solution lies in the fact that in the compressor stator of a gas turbine engine with external and internal blown housings connected by elastic elements, and with blowing cavities located between the outer and inner housings and a sampling cavity between the blowing cavities according to the invention, the outer shell and the inner the front blowing cavity at the outlet and in the rear blowing cavity at the inlet are double centered with emphasis on the mating joints of the housings, and in the rear cavity blowing outlet inner housing is formed integrally with the elastic member. The elastic elements in the selection cavity are closed by heat-insulating casings. In the front blowing cavity, annular ribs are made on the surface of the inner case.

Выполнение соединений наружного корпуса с внутренними в передней полости обдува на выходе и в задней полости обдува на входе при помощи двойной центровки с упором в сопрягаемые стыки корпусов позволяет исключить болтовые соединения корпусов, что снижает массу и стоимость изготовления двигателя. Болтовые соединения исключаются за счет использования газовых сил сжатия при расположении кожуха обдува над обдуваемыми корпусами, вследствие чего в полостях между наружным и внутренними корпусами появляется усилие сжатия в стыках фланцев, связывающих наружный корпус с внутренними. Схема воздействия представлена на фиг.1. Показаны значения усилий на примере одного из двигателей. Для работы на низких режимах в указанных стыках выполнены осевые монтажные натяги за счет упругости обечаек.Making connections of the outer casing with the inner ones in the front blowing cavity at the outlet and in the rear blowing cavity at the inlet using double centering with emphasis on the mating joints of the housings eliminates the bolted joints of the housings, which reduces the weight and cost of manufacturing the engine. Bolted connections are eliminated due to the use of gas compression forces when the casing of the blower is located above the blown housings, as a result of which a compression force appears in the cavities between the outer and inner housings at the joints of the flanges connecting the outer shell with the inner ones. The exposure scheme is presented in figure 1. The values of efforts are shown on the example of one of the engines. To operate at low modes, the axial mounting interference was made at the indicated joints due to the elasticity of the shells.

Выполнение внутреннего корпуса за одно с упругим элементом в задней полости обдува на выходе позволяет также исключить болтовое соединение, что снижает массу и стоимость изготовления двигателя.The execution of the inner housing in one with the elastic element in the rear cavity of the blower at the outlet also eliminates the bolt connection, which reduces the weight and cost of manufacturing the engine.

Закрытие упругих элементов в полости отбора теплоизоляционными кожухами изолирует упругие элементы от переменного по режимам горячего воздуха, что повышает надежность, кпд и ресурс двигателя.The closure of the elastic elements in the selection cavity with heat-insulating casings isolates the elastic elements from the hot air mode variable, which increases the reliability, efficiency and engine life.

Выполнение в передней полости обдува на поверхности внутреннего корпуса кольцевых ребер позволяет более интенсивно охлаждать корпус и увеличивает его жесткость, что также повышает надежность и ресурс двигателя.Performing in the front cavity of blowing on the surface of the inner housing of the annular ribs allows more intensive cooling of the housing and increases its rigidity, which also increases the reliability and service life of the engine.

На фиг.1 изображена схема нагрузок от давлений в полостях статора компрессора газотурбинного двигателя.Figure 1 shows a diagram of the pressure loads in the stator cavities of the compressor of a gas turbine engine.

На фиг.2 - продольный разрез статора компрессора.Figure 2 is a longitudinal section of a compressor stator.

На фиг.3 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.Figure 3 - element I in figure 1 in an enlarged view.

Статор 1 компрессора состоит из наружного корпуса 2 и внутренних корпусов 3 и 4. Между корпусами расположены передняя 5 и задняя 6 полости обдува, между которыми расположена полость отбора 7. Задняя полость обдува 6 образована перфорированной обечайкой 8 и упругим элементом 9, выполненным за одно с задней стенкой 10 полости обдува 6 и за одно с корпусом внутренним задним 4. Упругий элемент 9 соединяет между собой наружный корпус 2 и внутренний корпус 4 на выходе, а на входе в задней полости обдува 6 корпусы 2 и 4 соединены при помощи двойной центровки 11 с упором в сопрягаемые стыки корпусов. Аналогично в передней полости обдува 5 на выходе выполнена двойная центровка 12. В полости отбора 7 для изоляции от переменного по режимам горячего воздуха упругих элементов 13 и 14 выполнены защитные кожухи 15 и 16. Для более интенсивного охлаждения и увеличения жесткости корпуса выполнены ребра 17.The compressor stator 1 consists of an outer casing 2 and an inner casing 3 and 4. Between the casing there are a front 5 and a rear 6 air cavity, between which there is a selection cavity 7. The rear air cavity 6 is formed by a perforated shell 8 and an elastic element 9, made in one the back wall 10 of the airflow cavity 6 and in one with the inner back housing 4. The elastic element 9 connects the outer housing 2 and the inner housing 4 to each other at the outlet, and at the entrance to the rear cavity of the airflow 6, the housings 2 and 4 are connected by double centering 11 with emphasis on the mating joints of the buildings. Similarly, in the front blowing cavity 5, the output is double-aligned 12. In the selection cavity 7, protective shells 15 and 16 are made to isolate the elastic elements 13 and 14 variable from the hot air regimes. For more intensive cooling and increased rigidity of the body, ribs 17 are made.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

При работе двигателя охлаждающий воздух попадает через отверстия 18 и 19 в цельном наружном корпусе 2 в переднюю и заднюю полости обдува 5 и 6 и посредством перфорированных отверстиями обечаек 20 и 8 охлаждает внутренние корпусы 3 и 4, тем самым уменьшаются радиальные зазоры по концам лопаток, что повышает надежность двигателя. Наличие упругого элемента 9, совмещенного со стенкой 10 на выходе в задней полости обдува 6, и отсутствие фланца упрощают конструкцию и при обдуве увеличивают эффективность обдува заднего стыка, обеспечивают концентричное перемещение внутреннего корпуса 4, в котором расположены лопатки и рабочие кольца относительно наружного корпуса. Для обеспечения работы на низких режимах выполнены осевые монтажные натяги в стыках 21 и 22. По мере увеличения режима за счет газовых сил увеличивается усилие в стыках фланцев, связывающих наружный корпус с внутренними корпусами.When the engine is running, cooling air enters through the openings 18 and 19 in the integral outer casing 2 into the front and rear cavities of the blower 5 and 6 and cools the inner casings 3 and 4 through the perforated shells 20 and 8, thereby reducing the radial clearances at the ends of the blades, which improves engine reliability. The presence of an elastic element 9, combined with the wall 10 at the outlet in the rear cavity of the blower 6, and the absence of a flange simplify the design and, when blowing, increase the efficiency of blowing the back joint, provide concentric movement of the inner casing 4, in which the blades and working rings are located relative to the outer casing. To ensure operation at low modes, axial mounting interference was performed at joints 21 and 22. As the mode increases, due to gas forces, the force at the joints of the flanges connecting the outer casing with the inner casing increases.

Claims

1. The stator of the compressor of a gas turbine engine with external and internal blown bodies connected by elastic elements, and with air cavities located between the external and internal bodies and a selection cavity between the air cavities, characterized in that the connections of the external body to the internal ones in the front air cavity the outlet and in the rear cavity of the airflow at the inlet are double centered with an emphasis on the mating joints of the housings, and in the rear cavity of the airflow at the outlet the inner case is integral with elastic element.

2. The compressor stator according to claim 1, characterized in that the elastic elements in the selection cavity are closed by heat-insulating casings.

3. The compressor stator according to claim 1, characterized in that the annular ribs are made in the front blowing cavity on the surface of the inner case.