RU2519677C1

RU2519677C1 - Turbomachine stator

Info

Publication number: RU2519677C1
Application number: RU2013118545/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Константинович Сычев; Владимир Михайлович Язев; Валерий Алексеевич Кузнецов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2014-06-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: turbomachine stator comprises flange joint of housings consisting of radial circular ribs and shells jointed thereto. Flange joint butt on flow section side accommodates extra split ring consisting of sectors. Said split ring is locked by circular radial rib in axial direction gas flow upstream and downstream radial ribs of the stator housings flange joint. Said split ring is locked radially by circular axial rib directed against gas flow and located in circular groove of front shell while, in circumferential direction, it is locked by axial ledges at conical wall relative to upstream nozzle blade. Ring conical wall end surface lock front nozzle blades in axial direction. Split ring rear circular ledge is arranged on inner side of downstream housing. Labyrinth seal elements are fitted on inner side of said ring, over working blade top shroud.

EFFECT: higher reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к статорам турбомашин газотурбинных двигателей.The invention relates to stators of turbomachines of gas turbine engines.

Известен статор турбомашины, содержащий наружный корпус с радиальными ребрами, на которых размещены наружные полки сопловых лопаток и разрезные кольца, (патент RU №2151886, МПК F01D 5/02, 1998 г.).A known stator of a turbomachine, comprising an outer casing with radial ribs on which the outer shelves of nozzle vanes and split rings are placed (patent RU No. 2151886, IPC F01D 5/02, 1998).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за возможности раскрытия стыков наружных корпусов статора фрагментами рабочих и сопловых лопаток в случае поломки турбины.A disadvantage of the known design is its low reliability due to the possibility of disclosing the joints of the outer stator housings with fragments of working and nozzle blades in case of turbine failure.

Наиболее близким к заявляемому является статор турбомашины с фланцевым соединением корпусов, состоящих из радиальных кольцевых ребер и присоединенных к ним обечаек, стык фланцев в котором со стороны рабочей лопатки закрыт осевым цилиндрическим ребром, соединенным с передним по потоку газа радиальным ребром фланцевого соединения, (патент RU №2451793, МПК F01D 21/04).Closest to the claimed one is a stator of a turbomachine with a flange connection of the housings, consisting of radial annular ribs and shells attached to them, the joint of the flanges in which on the side of the working blade is closed by an axial cylindrical rib connected to the radial rib of the flange connection upstream of the gas (patent RU No. 2451793, IPC F01D 21/04).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность при увеличенной длине и массе рабочих лопаток, в результате воздействия которых на стык фланцевое соединение может раскрыться, а фрагменты лопаток - выйти за пределы наружных корпусов турбомашины.A disadvantage of the known design adopted as a prototype is its low reliability with an increased length and weight of the working blades, as a result of the impact of which on the joint, the flange connection can open, and fragments of the blades go beyond the outer casings of the turbomachine.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности статора турбомашины путем обеспечения нераскрытия стыка фланцевого соединения наружных корпусов статора при воздействии на стык повышенных ударных нагрузок от фрагментов лопаток.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability of the stator of the turbomachine by ensuring the non-disclosure of the joint of the flange connection of the outer stator housings when the joint is exposed to increased shock loads from fragments of the blades.

Указанный технический результат достигается тем, что в статоре турбомашины, включающем фланцевое соединение корпусов, состоящих из радиальных кольцевых ребер и присоединенных к ним обечаек, согласно изобретению в стыке фланцевого соединения со стороны проточной части установлено дополнительное, состоящее из секторов, разрезное кольцо, зафиксированное кольцевым радиальным ребром в осевом направлении между передним и задним по потоку газа радиальными ребрами фланцевого соединения корпусов статора, при этом в радиальном направлении разрезное кольцо зафиксировано кольцевым осевым ребром, направленным против потока газа и размещенным в кольцевой канавке передней обечайки, а в окружном направлении - осевыми выступами на конической стенке относительно передней по потоку газа сопловой лопатки, причем торцевой поверхностью конической стенки кольца зафиксированы передние сопловые лопатки в осевом направлении, при этом с внутренней стороны от заднего по потоку газа корпуса расположен задний кольцевой выступ разрезного кольца, на внутренней стороне выступа установлены уплотняющие элементы лабиринтного уплотнения по верхней полке рабочей лопатки.The specified technical result is achieved by the fact that in the stator of the turbomachine, including the flange connection of the housings, consisting of radial annular ribs and shells attached to them, according to the invention, an additional split ring fixed to the radial edge in the axial direction between the front and rear gas flow radial ribs of the flange connection of the stator housings, while in the radial direction p the cutting ring is fixed by an axial axial rib directed against the gas flow and placed in the annular groove of the front shell, and in the circumferential direction by axial protrusions on the conical wall relative to the front nozzle vane in the gas flow, and the front nozzle vanes in the axial direction are fixed by the end surface of the conical wall of the ring while the rear annular protrusion of the split ring is located on the inside of the protrusion on the inner side of the back of the gas flow from the housing; sealing elements of the labyrinth seal along the upper shelf of the working blade.

Установка в стыке фланцевого соединения корпусов, со стороны проточной части, дополнительного состоящего из секторов разрезного кольца, зафиксированного кольцевым радиальным ребром в осевом направлении между передним и задним по потоку газа радиальными ребрами фланцевого соединения, позволяет обеспечить надежную фиксацию разрезного кольца в осевом направлении и дополнительную защиту стыка фланцевого соединения от фрагментов лопаток в случае их разрушения.Installation at the junction of the flange connection of the housings, on the side of the flow part, additional consisting of sectors of a split ring, fixed by an annular radial rib in the axial direction between the front and rear gas flow radial ribs of the flange connection, allows for reliable fixation of the split ring in the axial direction and additional protection the junction of the flange connection from the fragments of the blades in case of their destruction.

Фиксация разрезного кольца в радиальном направлении направленным против потока газа кольцевым осевым ребром, размещенным в кольцевой канавке передней обечайки, позволяет обеспечить необходимый радиальный зазор в лабиринтном уплотнении по верхней полке рабочей лопатки, а также обеспечивает дополнительную защиту стыка фланцевого соединения от проникновения в него фрагментов лопаток в случае поломки турбомашины.Fixation of the split ring in the radial direction against the gas flow by an annular axial rib located in the annular groove of the front shell provides the necessary radial clearance in the labyrinth seal along the upper flange of the working blade, and also provides additional protection for the joint of the flange connection from the penetration of fragments of blades into it in case of breakdown of the turbomachine.

Фиксация разрезного кольца в окружном направлении относительно передней по потоку газа сопловой лопатки осевыми выступами, расположенными на конической стенке разрезного кольца, исключает поворот разрезного кольца в случае задевания уплотнительных гребешков верхней полки рабочей лопатки об уплотнительные элементы, расположенные на разрезном кольце.The fixation of the split ring in the circumferential direction relative to the front nozzle blade gas flow with axial protrusions located on the conical wall of the split ring eliminates the rotation of the split ring if the sealing combs of the upper flange of the working blade are touched on the sealing elements located on the split ring.

Фиксация торцевой поверхностью конической стенки кольца передних сопловых лопаток в осевом направлении повышает ремонтопригодность статора турбомашины, так как замена сопловых лопаток производится путем расстыковки корпусов статора по фланцам и демонтажа разрезного кольца.Fixing the front nozzle vanes in the axial direction by the end surface of the conical wall of the ring increases the maintainability of the stator of the turbomachine, since nozzle vanes are replaced by undocking the stator bodies along the flanges and dismantling the split ring.

Выполнение разрезного кольца с задним по потоку кольцевым выступом, расположенным с внутренней стороны от заднего по потоку газа корпуса статора с размещением на внутренней стороне заднего кольцевого выступа уплотняющих элементов лабиринтного уплотнения по верхней полке рабочей лопатки, способствует снижению температуры заднего корпуса статора и повышению экономичности турбомашины.The implementation of a split ring with a rear downstream annular protrusion located on the inner side of the backstream gas of the stator housing with placement of labyrinth sealing elements on the upper flange of the working blade on the inside of the rear annular protrusion helps to reduce the temperature of the rear stator housing and increase the efficiency of the turbomachine.

На чертеже показан продольный разрез статора турбомашины.The drawing shows a longitudinal section of the stator of a turbomachine.

Статор 1 турбомашины состоит из переднего корпуса 2 по потоку газа 3 в проточной части 4 и заднего по потоку корпуса 5, каждый из которых состоит из переднего 6 и заднего 7 кольцевых радиальных ребер и присоединенных к ним передней 8 и задней 9 обечаек. Ребро 6 корпуса 2 и ребро 7 корпуса 5 совместно с болтовым соединением 10 образуют фланцевое соединение 11 со стыком 12 по радиальной поверхности 13.The stator 1 of the turbomachine consists of a front housing 2 with a gas flow 3 in the flow part 4 and a rear housing 5, each of which consists of a front 6 and rear 7 annular radial ribs and front 8 and rear 9 shells attached to them. The rib 6 of the housing 2 and the rib 7 of the housing 5 together with the bolt connection 10 form a flange connection 11 with the joint 12 along the radial surface 13.

В стыке 12 фланцевого соединения 11 установлено дополнительное, состоящее из секторов, разрезное кольцо 14, кольцевым радиальным ребром 15 зафиксированное в осевом направлении передним 6 и задним 7 кольцевыми радиальными ребрами статора 1. Кольцо 14 выполнено с направленной против потока газа 3 конической стенкой 16, на которой выполнены осевые выступы 17, с помощью которых кольцо 14 фиксируется в окружном направлении относительно передних по потоку 3 сопловых лопаток 18, которые в свою очередь фиксируются в окружном направлении своими радиальными выступами 19 относительно осевых выступов 20 переднего корпуса 2. В радиальном направлении кольцо 14 зафиксировано направленным против потока 3 кольцевым осевым ребром 21, размещенным в кольцевой канавке 22 передней обечайки 8 корпуса 2.At the junction 12 of the flange connection 11, an additional split ring 14, consisting of sectors, with an annular radial rib 15 axially fixed by the front 6 and rear 7 annular radial ribs of the stator 1, is installed. The ring 14 is made with a conical wall 16 directed against the gas flow 3, on which made axial protrusions 17, with which the ring 14 is fixed in the circumferential direction relative to the front upstream 3 nozzle blades 18, which in turn are fixed in the circumferential direction by their radial protrusions 19 relative to the axial protrusions 20 of the front housing 2. In the radial direction, the ring 14 is fixed directed against the flow 3 by an annular axial rib 21 located in the annular groove 22 of the front shell 8 of the housing 2.

Торцевой поверхностью 23 конической стенки 16 кольцо 14 фиксирует передние сопловые лопатки 18 в осевом направлении.The end surface 23 of the conical wall 16, the ring 14 fixes the front nozzle blades 18 in the axial direction.

Кольцо 14 выполнено также с задним по потоку осевым кольцевым выступом 24, расположенным с внутренней стороны от заднего корпуса 5, причем со стороны проточной части 4 на выступе 24 размещены сопловые уплотняющие элементы 25 лабиринтного уплотнения 26 по гребешкам 27 верхней полки 28 рабочей лопатки 29 турбомашины.The ring 14 is also made with a rear axial annular protrusion 24 located on the inner side of the rear housing 5, and nozzle sealing elements 25 of the labyrinth seal 26 along the scallops 27 of the upper shelf 28 of the turbomachine blade 29 are located on the flow part 4 on the protrusion 24.

Работает данное устройство следующим образом.This device works as follows.

В случае возникновения нештатной ситуации в работе статора 1 турбомашины и разрушения рабочей лопатки 29, фрагменты ее отражаются конической стенкой 16 и осевым кольцевым выступом 24 разрезного кольца 14, предохраняя таким образом стык 12 фланцевого соединения 11 от попадания в него фрагментов лопатки и обеспечивая локализацию разрушения.In the event of an emergency in the operation of the stator 1 of the turbomachine and the destruction of the working blade 29, its fragments are reflected by the conical wall 16 and the axial annular protrusion 24 of the split ring 14, thereby protecting the joint 12 of the flange connection 11 from falling into the fragments of the blade and providing localization of destruction.

Claims

Stator of a turbomachine, including a flange connection of housings consisting of radial annular ribs and shells attached to them, characterized in that an additional split ring fixed in an axial direction between the front radial rib in the joint of the flange connection on the flow part side is fixed axially between the front and backward gas flow radial ribs of the flange connection of the stator housings, while in the radial direction the split ring is fixed by an annular axial rib, n directed against the gas flow and placed in the annular groove of the front shell, and in the circumferential direction by axial protrusions on the conical wall relative to the front nozzle vane upstream of the gas, the front nozzle vanes being fixed in the axial direction with the end surface of the conical wall of the ring, while on the inside from the rear annular protrusion of the split ring is located on the back of the gas flow of the housing; on the inner side of the protrusion, sealing elements of the labyrinth seal are installed along the upper shelf of the working blade.