RU2614456C1

RU2614456C1 - Adjustable guide device of axial compressor of turbomachine

Info

Publication number: RU2614456C1
Application number: RU2016115095A
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Гусенко; Александр Степанович Набокин; Антон Герольдович Терешко
Original assignee: Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ПАО "УМПО"
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2017-03-28

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: adjustable guide device of an axial compressor of a turbomachine is comprising doubly rotary blade 1 with internal pins 4, placed between the outer shell 2 and a detachable ring 3 and the PTFE sleeve 6, each of which is in contact with the surface of the inner spigot four rotary blades and return radial opening split ring 3. The wetted surfaces of the inner pins 4 and PTFE bushings 6 are spherical. Each sleeve 6 has the slits 7. Depending on the material and thickness of the slits 7 bushing depth is not more than 2/3 of the length of the sleeve, and the number of slots is at least two.

EFFECT: invention improves the wear resistance of PTFE sleeve and reduce the wear of the lower trunnion rotary blades.

2 dwg

Description

Изобретение относится к конструированию узлов компрессора с регулируемым направляющим аппаратом (НА), преимущественно для газотурбинного двигателя (ГТД).The invention relates to the design of compressor assemblies with an adjustable guide apparatus (ON), mainly for a gas turbine engine (GTE).

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран регулируемый направляющий аппарат осевого компрессора турбомашины, содержащий двухопорные поворотные лопатки с внутренними цапфами, размещенными между наружным корпусом и разъемным кольцом, и фторопластовые втулки, каждая из которых контактирует с поверхностью внутренней цапфы поворотной лопатки и ответным радиальным отверстием разъемного кольца.As the closest analogue (prototype), an adjustable guiding apparatus of the axial compressor of the turbomachine was selected, containing double-support rotary blades with inner trunnions located between the outer casing and the split ring, and fluoroplastic bushings, each of which is in contact with the surface of the inner trunnion trunnion and the reciprocal radial hole split ring.

/RU 38861 U, F04D 29/56, 10.07.2004/ - прототип./ RU 38861 U, F04D 29/56, 07/10/2004 / - prototype.

Основными недостатками такого технического решения являются значительные монтажные напряжения во фторопластовой втулке после сборки, возникающие в результате отклонений формы деталей направляющего аппарата и приводящие к ее повышенному износу в процессе работы газотурбинного двигателя.The main disadvantages of this technical solution are significant mounting stresses in the fluoroplastic sleeve after assembly, resulting from deviations in the shape of the parts of the guide apparatus and leading to its increased wear during operation of the gas turbine engine.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение ресурса и надежности узла соединения каждой поворотной лопатки с внутренним кольцом и регулируемого направляющего аппарата в целом.The objective of the invention is to increase the resource and reliability of the connection node of each rotary blade with the inner ring and an adjustable guide apparatus as a whole.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного устройства, является повышение износостойкости фторопластовой втулки, уменьшение изнашивания нижней цапфы поворотной лопатки и, как следствие, увеличение ресурса и надежности узла соединения каждой поворотной лопатки с внутренним кольцом и регулируемого НА в целом.The technical result achieved by using the claimed device is to increase the wear resistance of the fluoroplastic sleeve, reduce wear of the lower pin of the rotary blade and, as a result, increase the resource and reliability of the connection node of each rotary blade with the inner ring and adjustable AS as a whole.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что регулируемый направляющий аппарат осевого компрессора турбомашины содержит двухопорные поворотные лопатки с внутренними цапфами, размещенными между наружным корпусом и разъемным кольцом, и фторопластовые втулки, каждая из которых контактирует с поверхностью внутренней цапфы поворотной лопатки и ответным радиальным отверстием разъемного кольца, по предложению контактирующие поверхности внутренних цапф и фторопластовых втулок выполнены сферическими, на каждой втулке выполнены прорези, при этом в зависимости от материала и толщины втулки глубина прорези составляет не более 2/3 длины втулки, а количество прорезей составляет, по меньшей мере, 2.The expected technical result is achieved by the fact that the adjustable guide apparatus of the axial compressor of the turbomachine contains double-support rotary blades with inner trunnions located between the outer casing and the split ring, and fluoroplastic bushings, each of which is in contact with the surface of the inner trunnion trunnion and the reciprocal radial hole of the split ring, according to the proposal, the contacting surfaces of the inner trunnions and fluoroplastic bushings are made spherical, cuts, while depending on the material and thickness of the sleeve, the depth of the slot is not more than 2/3 of the length of the sleeve, and the number of slots is at least 2.

Наличие сферической пары трения позволяет исключить монтажные напряжения во фторопластовой втулке от изгибающего момента, возникающего в случае отклонения оси поворотной лопатки НА или оси радиального отверстия внутреннего кольца от радиального направления осевого компрессора при отклонении геометрии деталей в производстве, что приводит к повышению износостойкости фторопластовой втулки и, как следствие, увеличению ресурса и надежности узла соединения каждой поворотной лопатки с внутренним кольцом и регулируемого НА в целом.The presence of a spherical friction pair eliminates mounting stresses in the fluoroplastic sleeve from the bending moment that occurs when the axis of the rotary blade of the HA or the axis of the radial hole of the inner ring deviate from the radial direction of the axial compressor when the geometry of the parts in the production deviates, which increases the wear resistance of the fluoroplastic sleeve and, as a result, an increase in the resource and reliability of the connection node of each rotary blade with the inner ring and adjustable ND as a whole.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами 1, 2. На фиг. 1 представлен продольный разрез регулируемого направляющего аппарата осевого компрессора турбомашины. На фиг. 2 представлен поперечный разрез фторопластовой втулки, изображенной на фиг. 1.The essence of the present invention is illustrated by figures 1, 2. In FIG. 1 is a longitudinal section through an adjustable guide apparatus of an axial compressor of a turbomachine. In FIG. 2 is a cross-sectional view of the fluoroplastic sleeve depicted in FIG. one.

Регулируемый направляющий аппарат осевого компрессора турбомашины содержит двухопорные поворотные лопатки 1, размещенные между наружным корпусом 2 и внутренним разъемным кольцом 3, внутренние сферические цапфы 4 двухопорных поворотных лопаток 1, размещенные в ответных радиальных отверстиях 5 во внутреннем разъемном кольце 3, и фторопластовые втулки 6. Фторопластовые втулки 6 установлены по наружному диаметру каждой из нижних сферических цапф 4 двухопорных поворотных лопаток 1. На фторопластовых втулках 6 выполнены прорези 7 и расположенные между ними лапки 8.The adjustable guide apparatus of the axial compressor of the turbomachine contains double-support rotary blades 1, located between the outer casing 2 and the internal split ring 3, internal spherical trunnions 4 of the double rotary blades 1, located in the mating radial holes 5 in the internal split ring 3, and fluoroplastic bushings 6. Fluoroplastic bushings 6 are installed on the outer diameter of each of the lower spherical trunnions 4 of the double-rotary blades 1. Slots 7 are made on the fluoroplastic bushings 6 and are located e between the legs 8.

Сборка узла осуществляется следующим образом: на внутренние сферические цапфы 4 поворотных направляющих лопаток 1, установленных в наружном корпусе 2, надевают фторопластовые втулки 6 путем приложения к последним усилия, в результате действия которого лапки 8 расходятся, охватывают внутренние сферические цапфы 4. При этом фторопластовые втулки 6 удерживаются на них за счет упругих сил, возникающих в лапках 8, обеспечивающих совместность их перемещений. После чего собираются в единое целое части внутреннего разъемного кольца 3, которое охватывает фторопластовые втулки 6 соответствующими радиальными отверстиями 5.The assembly of the unit is as follows: on the inner spherical trunnions 4 of the rotary guide vanes 1 installed in the outer casing 2, put on the fluoroplastic bushings 6 by applying forces to the latter, as a result of which the tabs 8 diverge, cover the inner spherical trunnions 4. In this case, the fluoroplastic bushings 6 are held on them due to the elastic forces arising in the legs 8, ensuring the compatibility of their movements. Then they are assembled into a single unit of the internal split ring 3, which covers the fluoroplastic bushings 6 with the corresponding radial holes 5.

Сферические пары трения в соединении между внутренними сферическими цапфами 4 и фторопластовыми втулками 6 позволяют исключить монтажные изгибные нагрузки, возникающие из-за отклонений соосности двухопорных поворотных лопаток 1 с ответными радиальными отверстиями 5 при изготовлении.Spherical friction pairs in the connection between the inner spherical trunnions 4 and the fluoroplastic bushings 6 make it possible to exclude mounting bending loads arising due to alignment deviations of the two-bearing rotary blades 1 with the mating radial holes 5 during manufacture.

В процессе эксплуатации поворотная направляющая лопатка 1 поворачивается в зависимости от режима работы турбомашины на тот или иной угол. В наружной опоре поворотные направляющие лопатки 1 закреплены с фиксированным зазором, необходимым для ее поворота без заедания. Между близлежащими торцами поворотных направляющих лопаток 1 и фторопластовых втулок 6 имеется технический зазор. Он необходим для компенсации набегания допусков и взаимных температурных расширений и перемещений деталей при эксплуатации. Соединение поворотной направляющей лопатки 1 с фторопластовой втулкой 6, по существу, выполнено в виде сферического подшипника скольжения сухого трения, работающего в запыленной среде и при больших температурах. Также фторопластовая втулка 6 может смещаться вдоль своей оси внутри радиального отверстия 5 совместно с внутренней сферической цапфой 4. Данные соединения подвержены влиянию нагрузок с поворотной направляющей лопатки 1, возникающих от воздействия на нее горячего пульсирующего воздуха. Пульсация и влияние внутренних сферических цапф 4 при их повороте на более мягкие фторопластовые втулки 6 вызывает износ последних. Разрушение фторопластовых втулок 6 может привести к последующему износу других деталей описанного соединения. Реализация в нем сферического подшипника практически исключает монтажные нагрузки на фторопластовую втулку 6 при сборке внутреннего разъемного кольца 3, что снижает нагрузки со стороны внутренней сферической цапфы 4 на последнюю и в процессе работы. Добиваясь меньшего износа фторопластовой втулки 6, мы увеличиваем ресурс работы данного соединения, от качества работы которого зависит точность поворота поворотных направляющих лопаток 1, кпд осевого компрессора и ресурс всего узла в целом.During operation, the rotary guide vane 1 is rotated depending on the mode of operation of the turbomachine at one or another angle. In the outer support, the rotary guide vanes 1 are fixed with a fixed clearance necessary for its rotation without jamming. Between the adjacent ends of the rotary guide vanes 1 and fluoroplastic bushings 6 there is a technical gap. It is necessary to compensate for the build-up of tolerances and mutual thermal expansions and movements of parts during operation. The connection of the rotary guide vane 1 with the fluoroplastic sleeve 6 is essentially made in the form of a spherical dry friction sliding bearing operating in a dusty environment and at high temperatures. Also, the fluoroplastic sleeve 6 can be displaced along its axis inside the radial hole 5 together with the internal spherical pin 4. These connections are subject to the effects of loads from the rotary guide vanes 1 arising from exposure to hot pulsating air. The pulsation and the effect of internal spherical trunnions 4 when they are rotated on softer PTFE bushings 6 causes wear of the latter. The destruction of the fluoroplastic sleeves 6 can lead to subsequent wear of other parts of the described connection. The implementation of a spherical bearing in it virtually eliminates mounting loads on the fluoroplastic sleeve 6 when assembling the internal split ring 3, which reduces the loads from the side of the inner spherical pin 4 to the latter during operation. Achieving less wear of the fluoroplastic sleeve 6, we increase the service life of this compound, the accuracy of rotation of the rotary guide vanes 1, the efficiency of the axial compressor and the resource of the entire assembly as a whole depend on the quality of the connection.

Claims

An adjustable guiding apparatus of an axial compressor of a turbomachine, comprising double-support rotary blades with inner trunnions located between the outer casing and the split ring, and fluoroplastic bushings, each of which is in contact with the surface of the inner trunnion trunnion and the radial counterpart of the split ring, characterized in that the contacting surfaces inner trunnions and fluoroplastic bushings are made spherical, slots are made on each bush, while depending on the material and the thickness of the sleeve, the depth of the slot is not more than 2/3 of the length of the sleeve, and the number of slots is at least 2.