RU2501956C1 - Bypass gas turbine engine, method of radial gap adjustment in turbine of bypass gas turbine engine - Google Patents
Bypass gas turbine engine, method of radial gap adjustment in turbine of bypass gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501956C1 RU2501956C1 RU2012132818/06A RU2012132818A RU2501956C1 RU 2501956 C1 RU2501956 C1 RU 2501956C1 RU 2012132818/06 A RU2012132818/06 A RU 2012132818/06A RU 2012132818 A RU2012132818 A RU 2012132818A RU 2501956 C1 RU2501956 C1 RU 2501956C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- radial clearance
- gas turbine
- turbine engine
- cooling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным газотурбинным двигателям ГТД, имеющим два контура, и может найти применение в авиастроении, судостроении, на газоперекачивающих станциях и для пиковых энергетических установок в качестве привода для электрогенератора, предназначенного для выработки электроэнергии.The group of inventions relates to engine building, including aircraft and stationary gas turbine engines of gas turbine engines, having two circuits, and can find application in aircraft building, shipbuilding, gas pumping stations and for peak power plants as a drive for an electric generator designed to generate electricity.
Известна турбина газотурбинного двигателя по патенту на изобретение №2435039 МПК F01D 11/24 убл 27.04.08 г. Корпус турбины включает радиальную стенку и содержит со стороны своей внутренней поверхности опору для крепления кольца, окружающего подвижные лопатки турбины. Опора содержит периферийную стенку, окружающую кольцо соосно с ним. Корпус включает в себя множество перфораций, обеспечивающих подачу воздуха для равномерной вентиляции наружной поверхности периферийной стенки. Перфорации образованы через радиальную стенку корпуса, проходящую радиально внутрь. Стенка по существу охватывает вентиляционную камеру, которая также образована внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью периферийной стенки опоры. Вентиляционная камера включает в себя небольшое отверстие между радиальным ребром опоры и внутренней поверхностью радиальной стенки для выпуска воздуха из камеры..The known turbine of a gas turbine engine according to the patent for invention No. 2435039 IPC F01D 11/24 UBL 04/27/08, the turbine housing includes a radial wall and contains from its inner surface a support for fastening the ring surrounding the movable blades of the turbine. The support comprises a peripheral wall surrounding the ring coaxially with it. The housing includes many perforations that provide air for uniform ventilation of the outer surface of the peripheral wall. Perforations are formed through the radial wall of the housing, passing radially inward. The wall essentially encompasses the ventilation chamber, which is also formed by the inner surface of the housing and the outer surface of the peripheral wall of the support. The ventilation chamber includes a small hole between the radial rib of the support and the inner surface of the radial wall to release air from the chamber.
Недостатки - конструктивная сложность и невозможность регулирования радиального зазора на всех режимах работы двигателя.Disadvantages - structural complexity and the inability to regulate the radial clearance in all engine operating modes.
Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ на изобретение №2304221 МПК F01D 11/14, опубл. 10.08.07 г. Этот ГТД содержит компрессор, имеющий несколько осевых ступеней, содержащих корпус, направляющие аппараты и рабочие кола, и турбину, содержащую корпус и, как минимум одну ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом, а также средство регулирования радиальных зазоров, по меньшей мере одной ступени компрессора и/или турбины.Known gas turbine engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2304221 IPC F01D 11/14, publ. 08.10.07, This gas turbine engine contains a compressor having several axial stages containing a housing, guiding devices and working stakes, and a turbine containing a housing and at least one stage with a nozzle apparatus and an impeller, as well as a means for regulating radial clearances, according to at least one stage of the compressor and / or turbine.
Недостатки - низкая эффективность регулирования радиального зазора, особенно на переходных режимах, при форсировании или дроссилировании двигателя, конструктивная сложность устройства регулирования радиального зазора.Disadvantages - low efficiency of regulation of the radial clearance, especially in transition modes, when forcing or throttling the engine, the structural complexity of the device for regulating the radial clearance.
Газовая турбина, например, турбина высокого давления для турбомашины, такая, как раскрытая в публикации патент Франции №2688539, обычно содержит множество неподвижных лопаток, расположенных так, что они чередуются с множеством подвижных лопаток, находящихся на пути горячего газа, поступающего из камеры сгорания турбомашины. Движущиеся лопатки турбины окружены по всей их периферии стационарным кольцевым узлом. Стационарный кольцевой узел образует проход, вдоль которого горячий газ течет через лопатки турбины.A gas turbine, for example, a high pressure turbine for a turbomachine, such as the French patent disclosed in Patent No. 2688539, typically contains a plurality of fixed blades arranged so that they alternate with a plurality of movable blades in the path of the hot gas from the combustion chamber of the turbomachine . Moving turbine blades are surrounded around their periphery by a stationary annular assembly. The stationary annular assembly forms a passage along which hot gas flows through the turbine blades.
Чтобы повысить эффективность такой турбины, как известно, уменьшают зазор, который существует между вершинами движущихся лопаток турбины и обращенными к ним частями стационарного кольцевого узла, до величины, которая будет по возможности наименьшей.In order to increase the efficiency of such a turbine, as is known, the gap that exists between the vertices of the moving turbine blades and the parts of the stationary annular assembly facing them is reduced to the value that is as small as possible.
Для этого разработаны средства, которые обеспечивают возможность изменения диаметра стационарного кольцевого узла.For this, tools have been developed that provide the ability to change the diameter of the stationary annular assembly.
Тем не менее, это решение считается недостаточным, если опора, к которой крепят кольцо, также подвержена по ее периферии неравномерной термической деформации, когда такая деформация приводит к деформации кольца турбины.However, this solution is considered insufficient if the support to which the ring is attached is also exposed at its periphery to uneven thermal deformation, when such deformation leads to deformation of the turbine ring.
Известна также турбина ГТД с регулируемыми радиальными зазорами по патенту РФ №2435039, МПК F01D 111/04, прототип способа и устройства.Also known is a turbine engine with adjustable radial clearances according to the patent of the Russian Federation No. 2435039, IPC F01D 111/04, a prototype of the method and device.
Этот способ регулирования радиального зазора в турбине включает охлаждение и/или нагрев ротора и/или статора.This method of controlling the radial clearance in a turbine includes cooling and / or heating the rotor and / or stator.
Эта турбина содержит содержащая внешний, внутренний и промежуточный корпуса,This turbine contains an outer, inner and intermediate housing,
ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом с кольцевой вставкой над рабочим колесом, а также средство регулирования радиальных зазоров, по меньшей мере, одной ступени турбины, при этом кольцевая вставка над рабочими колесами закреплена на промежуточном и внешнем корпусах,a stage with a nozzle apparatus and an impeller with an annular insert above the impeller, as well as means for regulating the radial clearances of at least one stage of the turbine, while the annular insert above the impellers is fixed on the intermediate and external housings,
Недостатки способа и устройства - резкое увеличение радиального зазора при форсировании двигателя из-за быстрого прогрева корпуса.The disadvantages of the method and device is a sharp increase in the radial clearance during engine boosting due to the rapid heating of the housing.
Техническим результатом, достигнутым при создании изобретения является поддержание радиальных зазоров постоянными на всех режимах работы турбины.. Группа изобретений относится к газотурбинным двигателям.The technical result achieved during the creation of the invention is to maintain radial clearances constant in all modes of operation of the turbine .. The group of inventions relates to gas turbine engines.
Задачи создания изобретения: эффективное регулирование радиальных зазоров в турбине на всех режимах, повышение тяги двигателя на взлетном и форсажном режиме, повышение КПД и надежности турбины.Objectives of the invention: effective regulation of radial clearances in the turbine in all modes, increasing engine thrust in the take-off and afterburning mode, increasing the efficiency and reliability of the turbine.
Решение указанных задач достигнуто в газотурбинном двигателе, содержащем компрессор, имеющий, по меньшей мере, одну ступень, камеру сгорания, содержащую жаровую трубу установленную с зазором относительно корпуса камеры сгорания, турбину, содержащую, по меньшей мере одну охлаждаемую ступень с сопловым аппаратом с полостями над ним и под ним, и ротор турбины с охлаждаемым рабочим колесом и аппаратом закрутки перед ним, а также статор турбины, содержащий, по меньшей мере, два корпуса турбины с полостями между ними и систему регулирования радиального зазора, содержащую кольцевую вставку над рабочим колесом турбины, тем, что согласно изобретению полость над сопловым аппаратом соединена трубопроводом отбора воздуха содержащим регулятор расхода с выходом из компрессора, а одна из полостей между корпусами турбины соединена трубопроводом содержащим второй регулятор расхода с промежуточной ступенью компрессора, система регулирования радиального зазора содержит бортовой компьютер и датчики измерения радиального зазора, регулятор расхода, приводы клапанов и датчики измерения радиального зазора соединены электрическими связями.The solution of these problems was achieved in a gas turbine engine containing a compressor having at least one stage, a combustion chamber containing a heat pipe installed with a gap relative to the housing of the combustion chamber, a turbine containing at least one cooled stage with a nozzle apparatus with cavities above beneath and below it, and a turbine rotor with a cooled impeller and a spinning apparatus in front of it, as well as a turbine stator containing at least two turbine bodies with cavities between them and a regulation system the gap, containing an annular insert above the impeller of the turbine, so that according to the invention, the cavity above the nozzle apparatus is connected by an air intake pipe containing a flow regulator with an outlet from the compressor, and one of the cavities between the turbine bodies is connected by a pipe containing a second flow regulator with an intermediate compressor stage, the radial clearance control system contains an on-board computer and radial clearance measurement sensors, a flow regulator, valve actuators and measurement sensors radial clearance connected by electrical connections.
Решение указанных задач достигнуто в способе регулирования радиального зазора в турбине газотурбинного двигателя, включающий охлаждение ротора статора, тем, что согласно изобретению измеряют радиальный зазор и в зависимости от его величины производят изменение расхода охлаждающего воздуха для охлаждения статора турбины, при этом расход охлаждающего воздуха для охлаждения ротора турбины изменяют в зависимости от режима работы ГТД, например, температуры газов перед турбиной, а при достижении радиального зазора нулевого значения включают максимально возможный расход охлаждающего воздуха для охлаждения турбины независимо от режима работы ГТДThe solution to these problems has been achieved in a method for regulating the radial clearance in a turbine of a gas turbine engine, including cooling the stator rotor, by the fact that according to the invention, the radial clearance is measured and, depending on its size, a change in the flow of cooling air is made to cool the stator of the turbine, while the flow of cooling air is used for cooling the turbine rotor is changed depending on the mode of operation of the gas turbine engine, for example, the temperature of the gases in front of the turbine, and when the radial clearance reaches zero, it turns on the maximum possible flow rate of cooling air for cooling the turbine, regardless of the mode of operation of the gas turbine engine
Сущность изобретения представлена на чертежах (фиг.1-16), где:The invention is presented in the drawings (figures 1-16), where:
- на фиг.1 приведена схема ГТД,- figure 1 shows a diagram of a gas turbine engine,
- на фиг.2 представлена схема турбины и системы регулирования радиального зазора в турбине на примере одной ступени двухступенчатой турбины,- figure 2 presents a diagram of a turbine and a radial clearance control system in a turbine using the example of one stage of a two-stage turbine,
- на фиг.3 приведен вид А,- figure 3 shows a view A,
- на фиг.4 приведен разрез Б-Б,- figure 4 shows a section bB,
- на фиг.5 приведена схема установки кольцевой вставки,- figure 5 shows the installation diagram of the annular insert,
- на фиг.6 приведена пустотелая вставка,- Fig.6 shows a hollow insert,
- на фиг.7 приведена вставка с теплоаккумулирующим наполнителем,- Fig.7 shows an insert with heat-storage filler,
- на фиг.8 приведен вид кольцевой вставки с отверстиями в ней,- Fig.8 shows a view of an annular insert with holes in it,
- на фиг.9 приведена кольцевая вставка с ребрами,- figure 9 shows the annular insert with ribs,
- на фиг.10 приведена кольцевая вставка с турбулизаторами,- figure 10 shows the annular insert with turbulators,
- на фиг.11 приведена кольцевая вставка с покрытием из мягкого истираемого материала, вид А,- figure 11 shows the annular insert coated with a soft abradable material, type A,
- на фиг.12 приведена кольцевая вставка с панелями из «сотовых уплотнений»,- Fig.12 shows an annular insert with panels of "honeycomb seals",
- на фиг.13 приведен внешний вид воздухозаборника,- Fig.13 shows the appearance of the air intake,
- на фиг.14 приведен вид В,- Fig.14 shows a view In
- на фиг.15 приведена диаграмма изменения расхода воздуха для охлаждения ротора турбины в зависимости от температуры перед турбиной,- Fig.15 shows a diagram of the change in air flow for cooling the turbine rotor depending on the temperature in front of the turbine,
- на фиг.16 приведена диаграмма изменения расхода воздуха для охлаждения статора турбины в зависимости от времени работы ГТД.- Fig.16 shows a diagram of the change in air flow for cooling the turbine stator depending on the operation time of the gas turbine engine.
Конструкция газотурбинного двигателя представленная на чертежах фиг 1-16. Газотурбинный двигатель (ГТД) содержит входное устройство 1, с входным обтекателем 2, вентилятор 3, основной корпус 4, сопло 5, компрессор 6, камеру сгорания 7 с корпусом 8, жаровой трубой 9 и форсунками 10, турбину 11, валы 12 и 13, опоры 14…17 (фиг.1). Валов в турбине 11 может быть не только два, но и один или три.The design of the gas turbine engine shown in the drawings of FIGS. 1-16. A gas turbine engine (GTE) comprises an
Компрессор 6 содержит корпус 18, по меньшей мере, одну ступень 19, которая в свою очередь, направляющий аппарат 20 и рабочие лопатки 21 и диски 22.The compressor 6 comprises a
Турбина 11 содержит по меньшей мере один ротор 23 и статор 24. Турбина 11 имеет, по меньшей мере, одну ступень 25. На фиг.1 приведена турбина 11 с двумя ступенями 25, каждая из которых, в свою очередь, содержит сопловой аппарат 26 и рабочее колесо 27 с рабочими лопатками 28 и диск 29. Ступеней 25 турбины 11 может быть и одна или более двух. Сопловой аппарат 26 и рабочие лопатки 28 выполнены охлаждаемыми, например, перфорированными. Диск 29 имеет с обеих сторон передний и задний дефлекторы 30 и 31. Ступеней 25 турбины 11 как упоминалось ранее, может одна, три или сколько угодно, а средство регулирования радиального зазора применено на одной или нескольких или всех ступенях 25 турбины 11. Наиболее эффективно применение средства регулирования радиального зазора на первых ступенях турбины из-за высокого перепада давления на них.The turbine 11 contains at least one
Двухконтурный газотурбинный двигатель имеет два контура: первый 32 и второй 33. (фиг.1). Воздух второго контура имеет более низкую температуру, чем воздух в компрессоре из-за того, что при сжатии воздуха его температура возрастает Вследствие этого использовать воздух второго контура для управления радиальными зазорами в турбине предпочтительнее.The double-circuit gas turbine engine has two circuits: the first 32 and the second 33. (Fig. 1). The air of the second circuit has a lower temperature than the air in the compressor due to the fact that when the air is compressed, its temperature rises. As a result, it is preferable to use the air of the second circuit to control the radial clearances in the turbine.
Турбина 11 содержит средство регулирования радиального зазора. Средство регулирования радиального зазора содержит кольцевую вставку 34, установленную внутри статора 24 над рабочими лопатками 28 турбины 11 с образованием радиального зазора 6. Кольцевая вставка 34 может быть выполнена сплошной (фиг.5) или пустотелой, (фиг.6), т.е. содержать полость 35. Полость 35 может быть заполнена теплоаккумулирующим веществом 36. Теплоаккумулирующее вещество 36, это материал имеющий высокую теплоемкость и теплоту фазового перехода, например, на основе ацетата натрия.The turbine 11 comprises means for adjusting the radial clearance. The radial clearance control means comprises an
Далее изобретение описано на примере одной первой ступени 25 турбины высокого давления (первой), но может быть применено и на других (всех) ступенях 25 турбины 11.The invention is further described by the example of one
Рабочие лопатки 28 могут быть выполнены с бандажными полками (такой вариант на фиг.1…16 не показан). Рабочие лопатки 28 содержат замковую часть 37. В диске 29 выполнены отверстия 38 для подвода к рабочим лопаткам 28 охлаждающего воздуха. Передний дефлектор 30 уплотнен относительно вала 8 и статорных деталей уплотнениями 39 и 40. В переднем дефлекторе 30 выполнены отверстия 41 для подвода охлаждающего воздуха.The working
Средство регулирования радиального зазора, кроме перечисленных ранее средств содержит аппарат закрутки 42, внутренний трубопровод подачи охлаждающего воздуха 43, внутреннюю полость 44, отверстии 45, внутреннюю полость 46 соплового аппарата 26, отверстия 47, верхнюю полость 48 внутри кольцевого коллектора 49, трубопровод высокого давления 50, регулятор расхода воздуха 51. Другой конец трубопровода высокого давления 50 соединен с выходом из компрессора 6.The radial clearance control means, in addition to the previously listed means, includes a swirling
Кроме того, средство регулирования радиального зазора имеет воздухозаборники 52.. Каждый воздухозаборник 52 имеет патрубок забора воздуха 53 и регулятор расхода 54. Воздухозаборники 52 установлены во втором контуре 33 и предназначены для дозированного забора охлаждающего воздуха из второго контура 33. Всего может быть применено от 2-х до 12 воздухозаборников 52. Долее детально конструкция воздухозаборников 52 приведена на фиг.13 и 14. Воздухозаборники 52 соединены втулками 55 с основной полостью 56 Из основной полости 56 производится распределение воздуха для охлаждения статора 24 турбины 11 (фиг.2).In addition, the radial clearance control means has
Вал 8, диск 26 с дефлекторами 30 и 31 и рабочим колесом 29 образуют ротор 23 турбины 11 (фиг.2) Турбина 11, как указывалось ранее, имеет статор 24. Статор 24 содержит несколько корпусов (от двух и более) Далее приведено описание турбины 11 с тремя корпусами: внешним корпусом 57, внутренним корпусом 58 и установленный между ними промежуточным корпусом 59. При этом промежуточный корпус 59 имеет коническую форму (форму усеченного конуса) с радиальным фланцем 60, соединенным с фланцем 61 внешнего корпуса 57. Кроме того, промежуточный корпус 59 имеет переднюю радиальную перегородку 62, установленную с кольцевым зазором 63 внутри внешнего корпуса 57 Внешний корпус 57 имеет первую радиальную перегородку 64 с прямоугольными окнами 65 и вторую радиальную перегородку 66 с отверстиями 67 для сброса воздуха (фиг.1 и 2), охлаждающего статор 24 турбины 11. (фиг.2 и 5). В результате в статоре 24 турбины 11 образованы четыре полости 68, 69, 70 и 71.The shaft 8, the
Первая радиальная перегородка 64 содержит «омега-образную» часть 72, которая сварочным швом 73 соединена с первой радиальной перегородкой 64. С другой стороны (внутренней) «омега-образной части 72 первой радиальной перегородки 64 сварочным швом 74 приварена кольцевая деталь 75 с кольцевым пазом 76 для размещения в нем кольцевого выступа 77, имеющегося на кольцовой вставке 34 для ее центрирования.The first
Теплоаккумулирующий материал 36, это как отмечалось выше, материал, который имеет высокую теплоемкость и высокую удельную теплоту фазового перехода. Примером такого материала может служить тригидрат ацетата натрия.The
Теплофизические свойства этого материала:Thermophysical properties of this material:
- теплота плавления 220 кДж/кг,- heat of fusion 220 kJ / kg,
- теплоемкость твердой фазы 2 кДж/кг,- heat capacity of the solid phase 2 kJ / kg,
- теплоемкость жидкой фазы 2, 8 кДж/кг.- heat capacity of the liquid phase 2, 8 kJ / kg
Аккумулирование тепла осуществляется как правило, за счет теплоты фазового перехода. Подбором объема теплоаккумулирующего материла 36 можно сделать одинаковыми время прогрева диска 29 и корпусов турбины 57…59, и как следствие, предотвратить увеличение радиального зазора на режимах форсирования.Heat storage is usually carried out due to the heat of the phase transition. By selecting the volume of the heat-accumulating
Основными особенностями турбины 11 является наличие датчиков измерения радиального зазора 78 и бортового компьютера 79, соединенных электрическими связями 80. Возможно применение только одного датчика измерения радиального зазора 77, но это крайне нежелательно, т.к. отказ датчика может привести к аварийной ситуации.The main features of the turbine 11 is the presence of radial
На фиг.4 представлен вариант сборки статора 23 турбины 11 ГТД. В конструкции статора 21 турбины 11 могут быть применены отверстия 81, выполненные в промежуточном корпусе 59 и 82, выполненные в кольцевой вставке.34..Figure 4 presents the Assembly of the
На фиг.7 приведена кольцевая вставка 34 с ребрами 83, применение которых интенсифицирует охлаждение кольцевых вставок 34. На фиг.8 приведена кольцевая вставка 34 с турбулизаторами 84, выполненными также на внешней поверхности кольцевой вставки 34. Турбулизаторы 84 могут быть выполнены в виде цилиндров небольшого размера.7 shows an
На внутренней поверхности кольцевых вставок 34 может быть нанесено мягкое легкоистираемое покрытие 85, например, графит (фиг.11) или прикреплены вставки сотового уплотнения 86 (фиг.12).On the inner surface of the
На фиг.13 и 14 приведена конструкция воздухозаборника 52, который содержит патрубок забора воздуха 53 и регулятор расхода 54, коллектор 87 с полостью 88, которая втулками 55 соединена с полостью 56. Коллектор 87 имеет два кронштейна 89, которыми он крепится при помощи болтов 90 к фланцу 91 корпуса 8 камеры сгорания 4. Регулятор расхода 54 может быть любой конструкции. Для примера приведен регулятор расхода 54 в виде цилиндра 92 с прямоугольными отверстиями 93. К цилиндру 92 присоединен вал 94 с приводом 95. Привод 95 электрической связью 80 соединен с бортовым компьютером 79. (фиг.14).13 and 14 show the design of the
На фиг.15 приведена диаграмма изменения расхода воздуха для охлаждения ротора турбины 11 поз.96 в зависимости от температуры перед турбиной - Тг, из которого следует, что расход воздуха gl, охлаждающего ротор 23 турбины 11 должен увеличиваться с ростом температуры продуктов сгорания перед турбиной Тг. Эта зависимость может быть линейной, например, как показано на фиг.15. На фиг.16 приведена диаграмма изменения расхода воздуха для охлаждения статора турбины в зависимости от времени работы ГТД. Для наглядности приведены расчетные расходы охлаждающего воздуха g2, для охлаждения статора турбины 11 на трех участках работы ГТД (на режиме форсирования 98, 99 и 100.. Позициями 101, 102 и 103 показано реальное изменение расхода воздуха g2.On Fig shows a diagram of the change in air flow for cooling the rotor of the turbine 11 pos.96 depending on the temperature in front of the turbine - Tg, from which it follows that the air flow gl cooling the
В промежуточном корпусе 39 выполнены отверстия 104, соединяющие полости 69 и 56 для подачи охлаждающего воздуха в полости 68, 69 и 70 (фиг.4).In the
Работа турбины ГТД осуществляется следующим образом (фиг.1…16).The operation of the turbine GTE is as follows (figure 1 ... 16).
При резком изменении режима работы турбины газотурбинного двигателя, например, при его форсировании, температура продуктов сгорания перед турбиной возрастает. На номинальном режиме радиальный зазор 80, имеет расчетное значение, а на форсажном (максиальном) режиме радиальные зазоры 8 в первоначальный момент при отсутствии регулирования бы резко возрастали. При форсировании ГТД температура продуктов сгорания резко возрастает. При этом прогреваются корпуса турбины 57...59 и диск 29 с рабочими лопатками 28. Но масса диска 29 турбины 11 намного больше массы всех корпусов 57…59, поэтому зазор бы возрастал без применения средства регулирования радиального зазора. Наличие пустотелой кольцевой вставки 34, заполненной теплоаккумулирующим материалом 36 замедлит прогрев пустотелой кольцевой вставки 34 и корпусов 57…59, что предотвратит увеличение радиального зазора.With a sharp change in the operating mode of the turbine of a gas turbine engine, for example, when it is forced, the temperature of the combustion products in front of the turbine increases. In the nominal mode, the
Проходящий по трубопроводу высокого давления 50 через регулятор расхода 51 охлаждающий воздух охлаждает диск 29 турбины 11 и рабочие лопатки 28.Passing through the
При этом изменение расхода охлаждающего воздуха через регулятор расхода 51 осуществляют только в зависимости от режима работы двигателя Тг. и изменением расхода этого воздуха не управляют радиальным зазором, так как увеличение расхода этого воздуха уменьшает КПД турбины 11. При этом трубопровод высокого давления 50 может быть подключен только к выходу из компрессора 6 (т.е. за его последней ступенью, в противном случае давления охлаждающего воздуха будет недостаточно для охлаждения перфорированного соплового аппарата 26 и перфорированных рабочих лопаток 28 турбины 11.Moreover, the change in the flow rate of cooling air through the
Охлаждающий воздух из второго контура 33, проходящий через воздухозаборник 52 и регуляторы расхода 54 поступает в кольцевой коллектор 47, потом через втулки 46 в полость 45 и далее через отверстия 66 в полости 47 и 49 и охлаждает корпуса 38…40 и кольцевую вставку 29. При этом для того, чтобы эффективность работы системы была максимальной необходимо применять относительно «холодный» воздух, который следует отбирать из-за промежуточной ступени компрессора 12 (фиг.1). Регуляторы расхода 61 и 63 электрическими связями 37 соединены с бортовым компьютером 36 для управления расходами охлаждающего воздуха g1 и g2 (фиг.11 и 12)The cooling air from the second circuit 33 passing through the
Применение теплоаккумулирующего материала 51 выравнивает тепловые инерции ротора 19 и статора 21. При увеличении радиального зазора датчики измерения радиального зазора 35 фиксируют этот факт, и бортовой компьютер 36 по каналу связи 37 подает команду второму регулятору расхода 63 на увеличение расхода охлаждающего воздуха. При уменьшении величины радиального зазора ниже допустимого предела наоборот расход охлаждающего воздуха уменьшают. В результате предложенная система может очень точно поддерживать радиальные зазоры постоянными практически на всех режимах.The use of heat-accumulating
Применение группы изобретений позволило:The use of a group of inventions allowed:
1. Обеспечить эффективное плавное регулирование радиальных зазоров в турбине газотурбинного двигателя на всех режимах.1. To provide effective smooth regulation of radial clearances in the turbine of a gas turbine engine in all modes.
2. Обеспечить увеличение мощности двигателя на форсажных (максимальных) режимах за счет уменьшения радиального зазора на этих режимах..2. To ensure an increase in engine power in afterburner (maximum) modes by reducing the radial clearance in these modes ..
3. Обеспечить надежный взлет самолета с двигателями, оборудованными такими системами регулирования радиального зазора без предварительного прогрева ГТД или значительно уменьшить время прогрева ГТД. Это необходимо для военных самолетов.3. Ensure reliable take-off of the aircraft with engines equipped with such systems for regulating the radial clearance without preliminary heating of the turbine engine or significantly reduce the warm-up time of the gas engine. This is necessary for military aircraft.
4. Обеспечить надежный взлет самолета при высокой температуре окружающей среды, т.е. в условиях, когда взлетная тяга ГТД уменьшается..4. Ensure reliable take-off at high ambient temperatures, ie in conditions when the takeoff thrust of the gas turbine engine decreases ..
5. Практически мгновенно переводить режим работы ГТД авиационного двигателя с крейсерского на форсажный режим. Это особенно важно для военных самолетов.5. Almost instantly transfer the operation mode of the gas turbine engine from cruising to afterburning mode. This is especially important for military aircraft.
6. Упростить конструкцию элементов системы регулирования радиального зазора, уменьшить ее вес и разместить вне тракта ГТД в зоне низких температур, что повысит надежность турбины.6. Simplify the design of the elements of the radial clearance control system, reduce its weight and place the gas turbine engine outside the tract in the low temperature zone, which will increase the reliability of the turbine.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012132818/06A RU2501956C1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Bypass gas turbine engine, method of radial gap adjustment in turbine of bypass gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012132818/06A RU2501956C1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Bypass gas turbine engine, method of radial gap adjustment in turbine of bypass gas turbine engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2501956C1 true RU2501956C1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49785207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012132818/06A RU2501956C1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Bypass gas turbine engine, method of radial gap adjustment in turbine of bypass gas turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2501956C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546381C1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Adjustment method of radial clearance in turbine of gas-turbine engine |
CN113906196A (en) * | 2019-05-10 | 2022-01-07 | 赛峰航空器发动机 | Emergency ventilation device for a turbine of a turbine engine triggered by the melting of a locking device |
RU2795945C1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-05-15 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Method for adjusting radial clearance of gas turbine engine |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2104966A (en) * | 1981-06-26 | 1983-03-16 | United Technologies Corp | Closed loop control for tip clearance of a gas turbine engine |
RU2159335C1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-20 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Method of cooling turbine wheel rotor of multimode turbojet engine |
RU2210674C2 (en) * | 1997-07-18 | 2003-08-20 | Сосьете Насьональ Д'Этюд э де Констрюксьон де Мотер Д'Авиасьон "СНЕКМА" | Round housing cooling or heating device |
EP1686243A2 (en) * | 2005-01-26 | 2006-08-02 | General Electric Company | Turbine engine stator including shape memory alloy and blade clearance control |
RU2316662C1 (en) * | 2006-04-03 | 2008-02-10 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Gas-turbine engine |
RU2323359C1 (en) * | 2006-07-06 | 2008-04-27 | Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Cooling system of gas turbine of double-flow turbojet engine with additional compression of air ion small-size fan |
RU2347091C1 (en) * | 2007-06-21 | 2009-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Gas-turbine engine |
RU2372494C2 (en) * | 2004-06-15 | 2009-11-10 | Снекма | Gas turbine air flow control method, and system for implementing this method |
RU2387846C1 (en) * | 2008-10-29 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Method to cool by-pass gas turbine engine vanes and device to this end |
RU2435039C2 (en) * | 2005-09-23 | 2011-11-27 | Снекма | Case for turbine, turbine and turbo-machine containing such turbine |
-
2012
- 2012-07-31 RU RU2012132818/06A patent/RU2501956C1/en active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2104966A (en) * | 1981-06-26 | 1983-03-16 | United Technologies Corp | Closed loop control for tip clearance of a gas turbine engine |
RU2210674C2 (en) * | 1997-07-18 | 2003-08-20 | Сосьете Насьональ Д'Этюд э де Констрюксьон де Мотер Д'Авиасьон "СНЕКМА" | Round housing cooling or heating device |
RU2159335C1 (en) * | 1999-04-28 | 2000-11-20 | Открытое акционерное общество "А.Люлька-Сатурн" | Method of cooling turbine wheel rotor of multimode turbojet engine |
RU2372494C2 (en) * | 2004-06-15 | 2009-11-10 | Снекма | Gas turbine air flow control method, and system for implementing this method |
EP1686243A2 (en) * | 2005-01-26 | 2006-08-02 | General Electric Company | Turbine engine stator including shape memory alloy and blade clearance control |
RU2435039C2 (en) * | 2005-09-23 | 2011-11-27 | Снекма | Case for turbine, turbine and turbo-machine containing such turbine |
RU2316662C1 (en) * | 2006-04-03 | 2008-02-10 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Gas-turbine engine |
RU2323359C1 (en) * | 2006-07-06 | 2008-04-27 | Иркутское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) | Cooling system of gas turbine of double-flow turbojet engine with additional compression of air ion small-size fan |
RU2347091C1 (en) * | 2007-06-21 | 2009-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Gas-turbine engine |
RU2387846C1 (en) * | 2008-10-29 | 2010-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Method to cool by-pass gas turbine engine vanes and device to this end |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546381C1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Adjustment method of radial clearance in turbine of gas-turbine engine |
CN113906196A (en) * | 2019-05-10 | 2022-01-07 | 赛峰航空器发动机 | Emergency ventilation device for a turbine of a turbine engine triggered by the melting of a locking device |
CN113906196B (en) * | 2019-05-10 | 2023-07-18 | 赛峰航空器发动机 | Emergency ventilation device for a turbine of a turbine engine triggered by melting of a locking device |
RU2795945C1 (en) * | 2022-06-27 | 2023-05-15 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Method for adjusting radial clearance of gas turbine engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11092013B2 (en) | Modulated turbine cooling system | |
CN107893701B (en) | Method and apparatus for under-cowl split cooling | |
EP3228836B1 (en) | Conditioned low pressure compressor compartment for gas turbine engine | |
US11067003B2 (en) | Fluid cooling structure for an electric machine of a gas turbine engine | |
CA2609279C (en) | Compound clearance control engine | |
US5022817A (en) | Thermostatic control of turbine cooling air | |
US10487739B2 (en) | Cooling system for a turbine engine | |
EP3092388B1 (en) | Cross-stream heat exchanger | |
EP2375005B1 (en) | Method for controlling turbine blade tip seal clearance | |
CN107120146B (en) | Active HPC clearance control | |
RU2506435C2 (en) | Gas turbine engine and method for radial clearance adjustment in gas turbine | |
RU2501956C1 (en) | Bypass gas turbine engine, method of radial gap adjustment in turbine of bypass gas turbine engine | |
RU2504663C2 (en) | Gas turbine engine turbine | |
RU2499145C1 (en) | Turbine of bypass gas turbine engine | |
RU2496991C1 (en) | Bypass gas turbine | |
RU2499894C1 (en) | Bypass gas turbine engine | |
RU2499892C1 (en) | Gas turbine engine turbine | |
RU2511860C1 (en) | Double-flow gas turbine engine, and adjustment method of radial gap in turbine of double-flow gas turbine engine | |
RU2500895C1 (en) | Gas turbine engine turbine | |
RU2519127C1 (en) | Turbine of gas turbine engine and method for adjustment of radial clearance in turbine | |
RU2535453C1 (en) | Gas turbine engine and method for radial clearance adjustment in gas turbine | |
RU2553919C2 (en) | Gas-turbine engine | |
RU2532737C1 (en) | Gas turbine engine | |
RU2500894C1 (en) | Gas turbine engine turbine | |
RU2490474C1 (en) | Turbine of gas-turbine engine |