RU2580249C1

RU2580249C1 - Gas turbine engine compressor stator

Info

Publication number: RU2580249C1
Application number: RU2015109393/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Крючков; Николай Иванович Рокка; Леонид Григорьевич Красинский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: engines.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft gas turbine engine compressor stator and rotors with rotating blades. Gas turbine engine compressor stator includes rotating guide blades installed external pins in detachable outer housing and internal-in detachable inner rings. Semi-ring internal rings in the plane of axial connector are interconnected by lock joint dovetail type, the middle part of z-shaped ledges along the length of locking compounds are removed. Length of not remote parts locking compounds does not exceed the value of allowable during assembly the engine axial shift of the outer case and not less than 1…2 mm less than the length of remote parts of z-shaped ledges locking compounds.

EFFECT: higher reliability and service life of compressor stator, due to exclusion of opening and displacement of joints semi-rings internal rings of rotating guide blades.

1 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции статора компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) авиационного и наземного применения с поворотными лопатками.The invention relates to the construction of a compressor stator for a gas turbine engine (GTE) for aviation and ground applications with rotary blades.

Известен поворотный входной направляющий аппарат (ВНА) осевого компрессора ГТД, в котором поворотные лопатки установлены наружными цапфами в наружном корпусе, а внутренними цапфами через втулки - в разъемном внутреннем кольце. («Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 III серии», техническое описание, Пермь, 1986 г., стр. 45, рис. 2.10 на вклейке).Known rotary input guide vane (VNA) of the axial compressor of the gas turbine engine, in which the rotary blades are installed with external pins in the outer casing, and internal pins through the bushings in a detachable inner ring. (“Aircraft dual-circuit turbojet engine D-30 III series”, technical description, Perm, 1986, p. 45, Fig. 2.10 on the insert).

Недостатком известной конструкции является интенсивный износ сопрягаемых поверхностей цапф поворотных лопаток и втулок, установленных во внутреннем кольце, в связи с линейным контактом этих деталей.A disadvantage of the known design is the intensive wear of the mating surfaces of the pins of the rotary blades and bushings installed in the inner ring, due to the linear contact of these parts.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция разъемного корпуса статора компрессора ГТД с направляющими аппаратами I, II, III ступеней, имеющая двухстороннее крепление поворотных лопаток, в которой внутренние кольца (бандажи) поворотных лопаток образованы полукольцами, имеющими осевой разъем, а внутренние цапфы поворотных лопаток посредством цилиндрических и сферических втулок установлены в гнезда, образованные полукольцами бандажей («Авиационный двигатель ПС-90А», А.А. Иноземцев, Е.А. Коняев, В.В. Медведев, А.В. Нерадько, А.Е. Ряссов, Москва, Либра-К, 2007 г., стр. 54).Closest to the claimed is the design of the detachable housing of the stator of the GTE compressor with guide vanes of I, II, III stages, having double-sided mounting of the rotary blades, in which the inner rings (bandages) of the rotary blades are formed by half rings having an axial connector, and the inner trunnions of the rotary blades by means of cylindrical and spherical bushings are installed in nests formed by half rings of bandages (“PS-90A Aircraft Engine”, AA Inozemtsev, EA Konyaev, VV Medvedev, AV Neradko, AE Ryassov, M skva, Libra-K, 2007, p. 54).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является раскрытие и смещение стыков полуколец бандажей внутренних цапф лопаток, происходящее при работе двигателя вследствие воздействия на перо лопаток газовых сил, что в условиях вибрации перьев направляющих лопаток и расположенных на их нижних цапфах деталей приводит к повышенному и не равномерному по окружности расположения лопаток износу сопрягаемых поверхностей нижних цапф лопаток, втулок и гнезд под втулки на полукольцах бандажей.A disadvantage of the known design adopted for the prototype is the opening and offset of the joints of the half rings of the bandages of the inner trunnions of the blades, which occurs during engine operation due to the impact of gas forces on the feather of the blades, which under vibration of the feathers of the guide blades and parts located on their lower trunnions leads to increased and not the wear of the mating surfaces of the lower trunnions of the blades, bushings and sockets for bushings on the half rings of the bandages, uniform around the circumference of the blades.

Отсутствие соединения между собой полуколец бандажей внутренних цапф поворотных лопаток приводит также к неравномерной нагрузке на внутренние цапфы и перья поворотных лопаток, что приводит к различиям в прогибе перьев по окружности расположения направляющих лопаток, искажению расчетных полей давления воздуха на входе в следующую ступень компрессора, и, в конечном итоге, к снижению параметров компрессора.The absence of a connection between the half rings of the bandages of the inner pins of the rotary blades also leads to an uneven load on the inner trunnions and feathers of the rotary blades, which leads to differences in the deflection of the feathers around the circumference of the location of the guide vanes, distortion of the calculated air pressure fields at the entrance to the next compressor stage, and, ultimately, to a decrease in compressor parameters.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности и ресурса статора компрессора, а также в улучшении параметров компрессора газотурбинного двигателя путем исключения раскрытия и смещения стыков полуколец внутренних колец поворотных направляющих лопаток.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability and resource of the compressor stator, as well as to improve the parameters of the compressor of a gas turbine engine by eliminating the disclosure and displacement of the joints of the half rings of the inner rings of the rotary guide vanes.

Указанный технический результат достигается тем, что в статоре компрессора газотурбинного двигателя, включающем поворотные направляющие лопатки, установленные наружными цапфами в разъемном наружном корпусе, а внутренними - в разъемных внутренних кольцах, согласно изобретению полукольца внутренних колец в плоскости осевого разъема соединены между собой замковым соединением типа «ласточкин хвост», при этом средние части Ρ z-образных выступов по длине замковых соединений удалены, а длина любой из не удаленных частей С замковых соединений не превышает величины У (У1, У2) допустимой при сборке двигателя осевой сдвижки наружного корпуса и не менее чем на 1…2 мм меньше длины удаленных частей Ρ z-образных выступов замковых соединений.The specified technical result is achieved by the fact that in the stator of the compressor of the gas turbine engine, including rotary guide vanes installed by the outer pins in the detachable outer casing, and the internal in the detachable inner rings, according to the invention, the half rings of the inner rings in the plane of the axial connector are interconnected by a lock connection of the type " dovetail ”, while the middle parts of the Ρ z-shaped protrusions along the length of the castle joints are removed, and the length of any of the not removed parts C of the castle joints nd not exceed the value Y (Y1, Y2) allowable at the assembly of the engine axial shift of the outer shell and not less than 1 ... 2 mm shorter than the outermost parts Ρ z-shaped projections interlocks.

Соединение полуколец внутренних колец между собой в плоскости осевого разъема замковым соединением типа «ласточкин хвост» с удалением средних частей Ρ z-образных выступов по длине замковых соединений позволяет при сборке установить на двигатель сначала одну из половин разъемного наружного корпуса, собранного с лопатками направляющего аппарата и полукольцами внутренних бандажей, а затем с осевой сдвижкой, позволяющей z-образным выступам полуколец второй половины разъемного наружного корпуса войти в вырезы z-образных выступов ранее установленных внутренних полуколец, установить вторую из половин наружного корпуса. Сборку завершает осевая сдвижка второй из половин наружного корпуса для обеспечения ее положения симметрично первой, ранее установленной половине наружного корпуса, при этом z-образные выступы полуколец внутреннего бандажа сомкнутся, обеспечив соединение полуколец, что исключает раскрытие и смещение стыков полуколец внутренних колец поворотных направляющих лопаток, повышая надежность и ресурс статора компрессора.The connection of the half rings of the inner rings to each other in the plane of the axial connector by a dovetail lock connection with the removal of the middle parts of the Ρ z-shaped protrusions along the length of the lock joints allows, during assembly, to install on the engine first one of the halves of the detachable outer casing assembled with the vanes of the guide apparatus and half rings of internal bandages, and then with an axial shift, allowing z-shaped protrusions of the half rings of the second half of the detachable outer case to enter the cutouts of the z-shaped protrusions earlier anovlennyh internal half-rings, the second set of outer casing halves. The assembly is completed by axial displacement of the second half of the outer casing to ensure its position symmetrically to the first previously installed half of the outer casing, while the z-shaped protrusions of the half rings of the inner brace are closed, ensuring the connection of the half rings, which eliminates the opening and displacement of the joints of the half rings of the inner rings of the rotary guide vanes, increasing the reliability and resource of the compressor stator.

Выполнение длины любой из не удаленных частей С замковых соединений, не превышающей величины У (У1, У2) допустимой при сборке двигателя осевой сдвижки наружного корпуса и не менее чем на 1...2 мм меньше длины удаленных частей Ρ z-образных выступов замковых соединений, обеспечивает собираемость половин разъемного наружного корпуса при сборке двигателя.The execution of the length of any of the non-remote parts C of the locking joints, not exceeding the value of Y (U1, U2) permissible during assembly of the axial sliding motor of the outer casing and not less than 1 ... 2 mm less than the length of the removed parts of the Ρ z-shaped protrusions of the locking joints , ensures the collection of the halves of the detachable outer casing during engine assembly.

На фиг. 1 изображен продольный разрез компрессора газотурбинного двигателя.In FIG. 1 shows a longitudinal section through a compressor of a gas turbine engine.

На фиг. 2 - вид А на фиг. 1.In FIG. 2 is a view A in FIG. one.

На фиг. 3 - элемент Б на фиг. 2 в увеличенном виде.In FIG. 3 - element B in FIG. 2 enlarged view.

На фиг. 4 - элемент В на фиг. 2 в увеличенном виде.In FIG. 4 - element B in FIG. 2 enlarged view.

На фиг. 5 - вид А на фиг. 1 на нижнюю половину разъемного статора компрессора газотурбинного двигателя.In FIG. 5 is a view A in FIG. 1 to the lower half of the detachable stator of a gas turbine engine compressor.

На фиг. 6 - вид Г на фиг. 5.In FIG. 6 is a view D in FIG. 5.

На фиг. 7 - элемент Д на фиг. 6 в увеличенном виде.In FIG. 7 - element D in FIG. 6 enlarged view.

На фиг. 8 - вид А на фиг. 1 на верхнюю половину разъемного статора компрессора газотурбинного двигателя.In FIG. 8 is a view A in FIG. 1 to the upper half of the split stator of a gas turbine engine compressor.

На фиг. 9 - вид Ε на фиг. 8.In FIG. 9 is a view Ε in FIG. 8.

На фиг. 10 - элемент Ж на фиг. 9 в увеличенном виде.In FIG. 10 - element G in FIG. 9 enlarged view.

Статор компрессора газотурбинного двигателя состоит из наружного корпуса 1 с горизонтальным разъемом с установленными в нем своими наружными цапфами с помощью втулок 2 и 3 поворотными направляющими лопатками 4 и 5. Поворот лопаток осуществляется рычагами 6 и 7, управляемыми поворотными тяговыми кольцами и приводом (не показано). На внутренних цапфах направляющих лопаток 4 и 5 через сферические втулки 8 и 9 и цилиндрические втулки 10 и 11 установлены полукольца 12 и 13 внутреннего бандажа 14 поворотных лопаток 4 и полукольца 15 и 16 (не показано) внутреннего бандажа 17 поворотных лопаток 5. Осевые разъемы полуколец 12, 13 и 15, 16 представляют собой симметрично расположенные z-образные соединения (фиг. 3 и 4), образующие на поверхностях «е», «ж», «к» и «л», «м», «н» полуколец внутренних бандажей 14 и 17 замковые соединения 18 и 19 типа «ласточкин хвост». Вырезы средней части z-образных выступов 20 и 21 по длине замковых соединений сопрягаемых полуколец 12(15) и 13(16) представлены на фиг. 7 и 10. Для обеспечения собираемости половин разъемного наружного корпуса при сборке двигателя длина удаленной части z-образных выступов (размер «р») не менее чем на 1…2 мм больше длины любой из оставшихся не удаленными частей замкового соединения (размеры «с»), а длина оставшихся не удаленными частей замкового соединения (размеры «с») не превышает при этом величины допустимой при сборке двигателя осевой сдвижки наружного корпуса, например размеров «у», или «y₁», или «у₂» (фиг. 1).The compressor turbine stator of the gas turbine engine consists of an outer casing 1 with a horizontal connector with its outer pins installed in it using sleeves 2 and 3 of rotary guide vanes 4 and 5. The blades are rotated by levers 6 and 7, controlled by rotary traction rings and a drive (not shown) . On the inner trunnions of the guide vanes 4 and 5, through the spherical bushings 8 and 9 and the cylindrical bushings 10 and 11, the half rings 12 and 13 of the inner band 14 of the rotary blades 4 and the half rings 15 and 16 (not shown) of the inner band 17 of the rotary blades are installed 5. Axial connectors of the half rings 12, 13 and 15, 16 are symmetrically located z-shaped compounds (Fig. 3 and 4), forming on the surfaces "e", "g", "k" and "l", "m", "n" of the half rings internal bandages 14 and 17 castle connections 18 and 19 of the dovetail type. Cutouts of the middle part of the z-shaped protrusions 20 and 21 along the length of the castle joints of the mating half rings 12 (15) and 13 (16) are shown in FIG. 7 and 10. To ensure the collectability of the halves of the detachable outer casing when assembling the engine, the length of the remote part of the z-shaped protrusions (size "p") is not less than 1 ... 2 mm longer than the length of any of the remaining not removed parts of the lock connection (dimensions "c" ), and the length of the parts of the lock connection that have not been removed (dimensions “c”) does not exceed the value of the axial shift of the outer casing that is permissible when assembling the engine, for example, dimensions “y”, or “y ₁ ”, or “y ₂ ” (Fig. one).

При работе двигателя поворотные лопатки 4 и 5 прогибаются под действием газовых сил, увлекая за собой подвешенные на нижних цапфах полукольца 12 и 13, 15 и 16 внутренних бандажей 14 и 17 и создавая при этом контактные давления на сопрягаемых поверхностях сферических 8 и 9 и цилиндрических 10 и 11 втулок и гнездах под втулки в полукольцах бандажей 14 и 17. Наличие замкового соединения типа «ласточкин хвост» на осевых стыках полуколец внутренних бандажей 14 и 17 значительно повышает жесткость внутренних бандажей поворотных лопаток за счет исключения раскрытия и смещения осевых стыков полуколец 12, 13 и 15, 16, уменьшая износ от воздействия вибрации сопрягаемых поверхностей сферических 8 и 9 и цилиндрических 10 и 11 втулок и гнезд под втулки в полукольцах бандажей 14 и 17, увеличивая надежность и ресурс статора компрессора. Наличие соединения между собой полуколец бандажей 14 и 17 внутренних цапф поворотных лопаток 4 и 5 сохраняет равномерность нагрузки на внутренние цапфы и перья поворотных лопаток, что исключает разброс в прогибе перьев по окружности расположения направляющих лопаток и искажение расчетных полей давления воздуха на входе в следующую ступень компрессора, повышая таким образом параметры компрессора.When the engine is running, the rotary blades 4 and 5 bend under the action of gas forces, dragging along the half rings 12 and 13, 15 and 16 of the inner braces 14 and 17 suspended on the lower trunnions and creating contact pressure on the mating surfaces of spherical 8 and 9 and cylindrical 10 and 11 bushings and bushings in the half rings of the bands 14 and 17. The presence of a dovetail lock joint at the axial joints of the half rings of the inner bands 14 and 17 significantly increases the stiffness of the inner bandages of the rotary blades by eliminating ytiya and axial displacement joints half-rings 12, 13 and 15, 16, reducing wear by vibration of spherical mating surfaces 8 and 9 and the cylindrical sleeves 10 and 11 and sockets in the sleeve under the half-rings 14 and the shrouds 17, increasing the reliability and life of the compressor stator. The presence of a connection between the half rings of the bandages 14 and 17 of the inner trunnions of the rotary blades 4 and 5 maintains a uniform load on the inner trunnions and feathers of the rotary blades, which eliminates the spread in the deflection of the feathers around the circumference of the location of the guide vanes and the distortion of the calculated air pressure fields at the entrance to the next compressor stage thus increasing compressor parameters.

Claims

The stator of the compressor of a gas turbine engine, including rotary guide vanes installed by external pins in a detachable outer casing, and internal in detachable inner rings, characterized in that the half rings of the inner rings in the plane of the axial connector are interconnected by a dovetail lock connection, the middle parts P of the z-shaped protrusions along the length of the castle joints are removed, and the length of any of the not removed parts C of the castle joints does not exceed the value U (U ₁ , U ₂ ) permissible during assembly motor axial shift of the outer casing and not less than 1 ... 2 mm less than the length of the remote parts P z-shaped protrusions of the castle joints.