Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к системам охлаждения турбин газотурбинного двигателя.The invention relates to the field of aircraft engine construction, and in particular to cooling systems for turbines of a gas turbine engine.
Известен воздухо-воздушный теплообменник, содержащий несколько секций, фланцы с буртами и трубные доски в виде поясов на корпусе внутреннего контура двигателя (Авторское свидетельство SU 1192474).Known air-air heat exchanger containing several sections, flanges with collars and tube boards in the form of belts on the body of the internal circuit of the engine (Copyright certificate SU 1192474).
Недостатками известного теплообменника является недостаточная герметичность и отсутствие устройства, предотвращающего перетяжку болтов крепления фланцев с буртами к трубным доскам, что может приводить к повреждению фланцев и разгерметизации стыка.The disadvantages of the known heat exchanger are the lack of tightness and the absence of a device that prevents the constriction of bolts securing the flanges with collars to the tube plates, which can lead to damage to the flanges and depressurization of the joint.
Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленного изобретения, является достижение лучшей герметичности и большей надежности соединения фланцев с площадками корпуса.The technical result achieved by using the claimed invention is to achieve better tightness and greater reliability of the connection of the flanges with the platforms of the housing.
Указанный технический эффект достигается тем, что в известном воздухо-воздушном теплообменнике, содержащем несколько охлаждаемых секций, установленных в проточной части турбомашины и закрепленных на корпусе посредством болтовых соединений, с двумя фланцами, соединенными между собой сетью трубок и снабженными отверстиями под болтовое соединение и буртами, имеющими цилиндрическую посадочную поверхность большого радиуса, образующую с корпусом зазор, выбирающийся при сборке, согласно изобретению каждый фланец установлен на плоской площадке корпуса и снабжен по крайней мере одним упорным выступом, выполненным в области болтового соединения и препятствующим потере функциональных свойств фланца при установке секции, и образующим с корпусом зазор, выполненный с возможностью его выборки после выборки зазора между фланцем и корпусом, с обеспечением герметичности соединения фланца с площадкой корпуса.The specified technical effect is achieved by the fact that in the known air-air heat exchanger containing several cooled sections installed in the flow part of the turbomachine and mounted on the housing by means of bolted connections, with two flanges interconnected by a network of tubes and provided with holes for bolt connection and collars, having a cylindrical landing surface of large radius, forming a gap with the housing, which is selected during assembly, according to the invention, each flange is mounted on a flat plane housing dashboard and provided with at least one persistent protrusion made in the area of the bolted connection and preventing loss of the functional properties of the flange during installation of the section, and forming a gap with the housing made with the possibility of its selection after sampling the gap between the flange and the housing, ensuring the tightness of the flange connection with the platform of the case.
Выполнение контактирующей поверхности буртов цилиндрической, большого радиуса позволяет работать им как пружинам в процессе затяжки крепежных болтов. В результате выбирается зазор между буртами и площадкой корпуса, а выполнение площадки плоской обеспечивает подпружиненный контакт по плоскости и достаточную герметичность в процессе работы турбомашины. При этом сохраняется зазор между упорным выступом (выступами) и площадкой корпуса, а его величина определяет предельное усилие затяжки болтов, после которого во фланце могут возникнуть пластические деформации или при дальнейшей затяжке произойти разрушение фланца (появление трещин), что нарушит герметичность соединения. То есть после выборки зазора между корпусом и упорным выступом последний будет воспринимать чрезмерное усилие затяжки, препятствуя разрушению фланца и тем самым повышая надежность. Такая конструкция соединения позволяет затягивать болты предельным моментом затяжки, обеспечивая максимально возможную герметичность без потери работоспособности.The implementation of the contact surface of the collars of a cylindrical, large radius allows them to work as springs in the process of tightening the mounting bolts. As a result, the gap between the shoulders and the casing platform is selected, and the implementation of the flat platform provides spring-loaded plane contact and sufficient tightness during operation of the turbomachine. At the same time, a gap remains between the thrust protrusion (s) and the casing platform, and its value determines the ultimate tightening torque of the bolts, after which plastic deformations can occur in the flange or further flange failure (cracking) will occur, which will damage the joint tightness. That is, after sampling the gap between the housing and the thrust protrusion, the latter will perceive excessive tightening force, preventing the destruction of the flange and thereby increasing reliability. This connection design allows you to tighten the bolts with the ultimate tightening torque, ensuring the highest possible tightness without loss of performance.
На фигуре 1 представлена принципиальная схема секции воздухо-воздушного теплообменника. На фигуре 2 представлено увеличенное место соединения фланца с корпусом (разрез Α-A на фиг. 1).The figure 1 presents a schematic diagram of a section of an air-air heat exchanger. Figure 2 shows an enlarged junction of the flange with the housing (section Α-A in Fig. 1).
Секционный воздухо-воздушный теплообменник системы охлаждения турбины турбомашины, состоящий из нескольких секций, каждая из которых содержит по два фланца 1, устанавливаемые на плоские площадки корпуса 2, соединенные между собой сетью трубок 3 и снабженные отверстиями 4 под болты 5 и буртами 6, имеющих цилиндрическую посадочную поверхность большого радиуса, образующую с корпусом 2 зазор 7, выбирающийся при сборке, при этом каждый фланец 1 снабжен по крайней мере одним упорным выступом 8, выполненным в области болтового соединения и препятствующим потере функциональных свойств фланца 1 при установке секции, и образующим с корпусом 2 зазор 9, выполненный с возможностью его выборки после выборки зазора 7 между фланцами 1 и корпусом 2, с обеспечением герметичности соединения фланцев 1 с плоскими площадками корпуса 2.Sectional air-air heat exchanger of a turbomachine turbine cooling system, consisting of several sections, each of which contains two flanges 1, mounted on a flat platform 2, interconnected by a network of tubes 3 and provided with holes 4 for bolts 5 and collars 6 having a cylindrical a large radius landing surface, forming a gap 7 with the housing 2, which is selected during assembly, with each flange 1 provided with at least one thrust protrusion 8 made in the area of the bolted connection and obstacle uyuschim loss of functional properties of the flange 1 during installation section and forming with the housing 2 a gap 9 adapted to its sampling after sampling the gap 7 between the flanges 1 and the housing 2, in a leaktight flanges compound 1 with flat pads housing 2.
При установке секций воздухо-воздушного теплообменника на корпус 2 фланцы 1 притягивают болтами 5 с определенным усилием затяжки, при этом выбирается зазор 7 между корпусом 2 и буртами 6 фланцев 1. Цилиндрическая поверхность большого радиуса буртов 6 начинает работать как пружина и контактирует с площадкой корпуса 2 по плоскости, обеспечивая требуемую герметичность соединения фланцев 1 с плоскими площадками корпуса 2. При случайном преувеличении усилия затяжки болтов 5 происходит выборка зазора 9 между упорным выступом 8 и корпусом 2, после чего излишнее усилие затяжки перестает восприниматься буртами 6 фланцев 1, а воспринимается упорным выступом 8, предотвращая тем самым потерю функциональных свойств фланца 1.When installing the sections of the air-air heat exchanger on the housing 2, the flanges 1 are attracted by bolts 5 with a certain tightening force, while the gap 7 is selected between the housing 2 and the collars 6 of the flanges 1. The cylindrical surface of the large radius of the collars 6 begins to work like a spring and contacts the platform 2 along the plane, providing the required tightness of the connection of the flanges 1 with the flat platforms of the housing 2. In case of accidental exaggeration of the tightening torque of the bolts 5, the clearance 9 is selected between the stop tab 8 and the housing 2, after four of excessive tightening force ceases to be perceived piles 1 6 of the flanges, and is perceived by a lip 8, thereby preventing loss of the functional properties of the flange 1.
В процессе работы турбомашины для каждой секции воздухо-воздушного теплообменника, установленной в проточной части наружного контура, в полость (на входе в теплообменник), образованную между фланцем 1 и корпусом 2, подают горячий воздух из внутреннего контура. Проходя по трубкам 3, он охлаждается воздухом наружного контура. После чего охлажденный воздух отводится из аналогичной полости (на выходе из теплообменника) для охлаждения турбины турбомашины. При этом соединение фланцев 1 с площадками корпуса 2 минимизируют потери охлаждающего воздуха за счет своей герметичности.During the operation of the turbomachine, for each section of the air-air heat exchanger installed in the flow part of the external circuit, hot air is supplied from the internal circuit into the cavity (at the inlet of the heat exchanger) formed between the flange 1 and the housing 2. Passing through the tubes 3, it is cooled by the air of the external circuit. After that, the cooled air is removed from a similar cavity (at the outlet of the heat exchanger) to cool the turbomachine turbine. Moreover, the connection of the flanges 1 with the pads of the housing 2 minimize the loss of cooling air due to its tightness.
