RU2639444C1 - Packing assembly of gas turbine - Google Patents
Packing assembly of gas turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2639444C1 RU2639444C1 RU2017108344A RU2017108344A RU2639444C1 RU 2639444 C1 RU2639444 C1 RU 2639444C1 RU 2017108344 A RU2017108344 A RU 2017108344A RU 2017108344 A RU2017108344 A RU 2017108344A RU 2639444 C1 RU2639444 C1 RU 2639444C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- segments
- annular
- insert
- seal assembly
- rotor insert
- Prior art date
Links
- 238000012856 packing Methods 0.000 title abstract 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиадвигателестроению и может быть использовано в конструкциях узла уплотнения турбин авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установках наземного применения.The invention relates to aircraft engine building and can be used in the construction of a sealing assembly for turbines of aircraft gas turbine engines (GTE) and gas turbine installations for ground use.
Из уровня техники известен узел уплотнения газовой турбины, содержащий кольцевой корпус с закрепленными в нем надроторными вставками, изготовленными из керамического композиционного материала (см. патент GB 2390402 В, МПК F01D 11/08, 23.11.2005). С внутренней стороны надроторной вставки нанесен слой керамического покрытия. Надроторная вставка выполнена с двумя кольцевыми выступами на внешней поверхности обода, расположенными по разные стороны от ее серединной линии и формирующими между собой на ободе полость надроторной вставки. Между кольцевым корпусом и надроторными вставками расположена упругая пружина пластинчатого типа.A gas turbine seal assembly is known from the prior art, comprising an annular body with nadrotor inserts fixed therein made of ceramic composite material (see GB Patent 2,390,402 V, IPC F01D 11/08, 11/23/2005). A layer of ceramic coating is applied on the inside of the nadrotron insert. The nadrotorny insert is made with two annular protrusions on the outer surface of the rim located on different sides of its midline and forming a cavity of the nadrotorny insert on each other on the rim. Between the annular body and nadrotorny inserts is an elastic leaf spring type.
Недостатками предложенной конструкции узла уплотнения газовой турбины являются его низкая эксплуатационная надежность из-за недостаточной фиксации вставок в окружном и осевом направлениях, значительные нагрузки на внешние выступы вставки, вероятность отслаивания или полного истирания керамического покрытия с внутренней стороны вставки и отсутствие системы охлаждения деталей узла уплотнения.The disadvantages of the proposed design of the gas turbine seal assembly are its low operational reliability due to insufficient fixation of the inserts in the circumferential and axial directions, significant loads on the external protrusions of the insert, the likelihood of peeling or complete abrasion of the ceramic coating on the inside of the insert, and the absence of a cooling system for the parts of the seal assembly.
Известен выбранный в качестве прототипа узел уплотнения газовой турбины, содержащий кольцевой корпус с установленной в нем надроторной вставкой, выполненной состоящей из сегментов (см. патент US 4676715 А, МПК F01D 11/12, F01D 25/24, 30.06.1987). Сегменты надроторной вставки закреплены на кольцевом корпусе. Сегменты надроторной вставки выполнены из керамического материала. Над сегментами надроторной вставки расположен составной экран, установленный с возможностью перекрытия зазоров между сегментами надроторной вставки и образующий с кольцевым корпусом полость, сообщенную с проточной частью каналами. В зазорах между сегментами установлены уплотнительные элементы.Known as a prototype is a gas turbine seal assembly comprising an annular housing with a nadrotor insert installed in it made of segments (see US patent 4676715 A, IPC F01D 11/12, F01D 25/24, 06/30/1987). The nadrotor insert segments are mounted on an annular body. The nadrotor insert segments are made of ceramic material. A composite screen is located above the segments of the nadrotor insert, installed with the possibility of overlapping gaps between the segments of the nadrotor insert and forming a cavity in communication with the channel through the channels with the annular body. Sealing elements are installed in the gaps between the segments.
Недостатками данного узла уплотнения газовой турбины являются недостаточная фиксация керамических сегментов в окружном и осевом направлениях, сложность изготовления кольцевого элемента с опорными пальцами как единой детали, низкая ремонтопригодность из-за сложной сборки конструкции, несовершенная система охлаждения. Опорные пальцы и отверстия для подачи охлаждающего воздуха во внутреннюю полость расположены вблизи горячей проточной части, что негативно сказывается на механической прочности нагруженных деталей узла уплотнения.The disadvantages of this gas turbine seal assembly are the insufficient fixation of ceramic segments in the circumferential and axial directions, the complexity of manufacturing an annular element with supporting fingers as a single part, low maintainability due to the complex assembly of the structure, and an imperfect cooling system. The supporting fingers and the holes for supplying cooling air to the internal cavity are located near the hot flow part, which negatively affects the mechanical strength of the loaded parts of the seal assembly.
Задачей изобретения является обеспечение высокой эксплуатационной надежности узла уплотнения газовой турбины с керамическими композиционными или керамическими вставками за счет надежной фиксации сегментов надроторной вставки на кольцевом корпусе, а также повышения эффективности охлаждения узла уплотнения.The objective of the invention is to ensure high operational reliability of the gas turbine seal assembly with ceramic composite or ceramic inserts due to the reliable fixation of the rotor insert segments on the ring casing, as well as to increase the cooling efficiency of the seal assembly.
Поставленная задача решается тем, что узел уплотнения газовой турбины, содержащий закрепленный на статоре турбины кольцевой корпус со сквозными отверстиями и установленной в нем надроторной вставкой, выполненной сегментарно, устройство для фиксации сегментов надроторной вставки, составной экран, расположенный над сегментами надроторной вставки и установленный с возможностью перекрытия зазоров между сегментами и образующий с кольцевым корпусом полость, сообщенную с проточной частью каналами, а в зазорах между сегментами установлены уплотнительные элементы, согласно изобретению снабжен штифтом, внутри которого выполнена полость с горизонтальными отверстиями для подвода охлаждающего воздуха, установленным на кольцевом корпусе, устройство для фиксации сегментов в кольцевом корпусе выполнено в виде винтов, установленных с возможностью крепления в одной из стенок кольцевого корпуса, расположенных в распорных втулках, замков с отверстием для распорной втулки, нижняя часть которых установлена в сегменте надроторной вставки посредством соединения «ласточкин хвост» и имеет кольцевой вырез в расширяющейся части, при этом на составном экране выполнены вырезы под замки.The problem is solved in that the gas turbine seal assembly comprising an annular body fixed to the turbine stator with through holes and a rotary insert installed therein, made segmental, a device for fixing segments of the rotor insert, a composite screen located above the segments of the rotor insert and installed with the possibility overlapping the gaps between the segments and forming a cavity with an annular body connected to the flowing part of the channels, and in the gaps between the segments are installed the sealing elements, according to the invention, is equipped with a pin, inside which a cavity is made with horizontal openings for supplying cooling air mounted on an annular housing, a device for fixing segments in an annular housing is made in the form of screws mounted with the possibility of fastening in one of the walls of the annular housing located in spacer sleeves, locks with a hole for the spacer sleeve, the lower part of which is installed in the segment of the supra-rotor insert by means of the dovetail connection It has an annular recess in the expanding portion, with the screen on the composite formed by cutouts locks.
Кроме того, сегменты надроторной вставки выполнены из керамического материала или из керамического композиционного материала.In addition, the segments of the nadrotor insert are made of ceramic material or of ceramic composite material.
Распорные втулки снабжены буртом, выполненным на ее торце, прижатом головкой винта к внешней части задней стенки кольцевого корпуса, при этом другим торцом распорные втулки прижаты к внутренней части передней стенки кольцевого корпуса.The spacer sleeves are provided with a shoulder made on its end face, pressed by the screw head to the outer part of the rear wall of the annular housing, while the other end spacers are pressed against the inner part of the front wall of the annular housing.
При этом замок крепится к кольцевому корпусу по меньшей мере двумя винтами.In this case, the lock is attached to the annular housing with at least two screws.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings:
Фиг. 1 - узел уплотнения турбины, вид спереди;FIG. 1 - turbine seal assembly, front view;
Фиг. 2 - узел уплотнения турбины, вид сзади;FIG. 2 - turbine seal assembly, rear view;
Фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1;FIG. 3 is a section AA in FIG. one;
Фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1;FIG. 4 is a section BB in FIG. one;
Фиг. 5 - сегментированный экран, вид сверху;FIG. 5 - segmented screen, top view;
Фиг. 6 - сегментированный экран, вид спереди;FIG. 6 - segmented screen, front view;
Фиг. 7 - схема охлаждения узла уплотнения газовой турбины.FIG. 7 is a cooling diagram of a gas turbine seal assembly.
Узел уплотнения газовой турбины содержит кольцевой корпус 1 со сквозными отверстиями (фиг. 1), закрепленный на статоре турбины (не показан на чертежах). Узел уплотнения крепится к корпусу статора турбины при помощи кольцевого выступа 2 (фиг. 3), расположенного в верхней части кольцевого корпуса 1, и штифта 3, предназначенного для подвода охлаждающего воздуха в узел уплотнения. Штифт 3 установлен в отверстии 4, выполненном в верхней части кольцевого корпуса 1. Внутри штифта 3 выполнена полость 5. В нижней части полости 5 выполнены горизонтальные отверстия 6 для подвода охлаждающего воздуха и равномерного его распределения.The gas turbine seal assembly comprises an
На кольцевом корпусе 1 установлена надроторная вставка 7 (фиг. 2), выполнена сегментарно, из керамического композиционного или керамического материала. Сегменты 8 надроторной вставки 7 образуют кольцо вокруг лопаток ротора турбины.A
В зазорах 9 между сегментами 8 установлены уплотнительные элементы 10. Они расположены в вырезах 11, выполненных на торцах сегментов 8 надроторной вставки 7. Уплотнительные элементы 10 выполнены из жаропрочного материала и препятствуют чрезмерному нагреву элементов узла уплотнения от газового потока.In the
В передней 12 и задней 13 стенках кольцевого корпуса 1 выполнены под углом к оси турбины каналы 14 для выхода охлаждающего воздуха.In the
Сегменты 8 надроторной вставки 7 крепятся к кольцевому корпусу 1 при помощи устройства для фиксации. Устройство для фиксации сегментов выполнено в виде винтов 15, проходящих через сквозное отверстие в задней 13 стенке кольцевого корпуса 1. Каждый сегмент 8 надроторной вставки 7 закреплен по меньшей мере двумя винтами. Винты 15 закреплены в отверстиях в передней стенке 12 кольцевого корпуса 1, в которых выполнена резьба. Винты 15 контрятся попарно.The
Винты 15 расположены в распорной втулке 16 с буртом 17, выполненным на одном из ее торцов (фиг. 4). Распорная втулка 16 проходит через отверстие в задней стенке 13 кольцевого корпуса 1. При этом буртом 17 распорные втулки 16 прижаты к внешней части задней стенки 13 кольцевого корпуса 1, а вторым торцом упираются во внутреннюю часть передней стенки 12 кольцевого корпуса 1. Втулка 16 фиксирует расстояние между стенками кольцевого корпуса 1, исключая их сближение из-за стягивания винтом 15.The
Кроме того, устройство для надежной фиксации сегментов 8 надроторной вставки 7 на кольцевом корпусе выполнено в виде замков 18. В верхней части замка 18 выполнено по меньшей мере два отверстия для установленных в них распорных втулок 16 с расположенными в них винтами 15. При этом нижняя часть замков 18 установлена в продольном вырезе 19 сегментов 8 надроторной вставки 7 посредством соединения «ласточкин хвост». В расширяющейся нижней части замка выполнен кольцевой вырез 20, снижающий напряжение на вставку 8 при температурном расширении, во избежание давления на стенки продольного выреза 20 сегмента 8.In addition, a device for reliably
Кроме того, сегменты 8 зафиксированы в кольцевом корпусе выступами 21, расположенными в задней части сегментов 8, которые входят в пазы 22, выполненные на задней стенке 13 кольцевого корпуса 1, фиксируя сегменты 8 от смещения относительно кольцевого корпуса 1 в окружном направлении.In addition, the
С наружной стороны над сегментами расположен составной экран 23 (фиг. 5, 6). Он установлен с возможностью перекрытия зазоров между сегментами, для предотвращения утечек охлаждающего воздуха в проточную часть турбины. Составной экран 23 представляет собой сегментированное уплотнительное кольцо с прямоугольными вырезами 24 под замки 18. Составной экран 23 также препятствует смещению замка 18 относительно кольцевого корпуса 1 в осевом направлении. Составной экран 23 образует с кольцевым корпусом 1 полость 25, сообщенную с проточной частью каналами 14.On the outside above the segments is a composite screen 23 (Fig. 5, 6). It is installed with the possibility of overlapping gaps between the segments, to prevent leakage of cooling air into the flow part of the turbine. The
Устройство работает следующим образом. При работе турбины охлаждающий воздух подается из компрессора через штифты 3 (фиг. 7). Через горизонтальные отверстия 6 в нижней части его полости воздух равномерно поступает в полость 25 между стенками кольцевого корпуса 1 для эффективного охлаждения. Через наклонные отверстия 14, выполненные в передней 12 и задней 13 стенках кольцевого корпуса 1, выходит охлаждающий воздух и омывает нагретые поверхности сегментов 8. Составной экран 23 предотвращает утечки охлаждающего воздуха в проточную часть.The device operates as follows. During operation of the turbine, cooling air is supplied from the compressor via pins 3 (Fig. 7). Through
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108344A RU2639444C1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Packing assembly of gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108344A RU2639444C1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Packing assembly of gas turbine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2639444C1 true RU2639444C1 (en) | 2017-12-21 |
Family
ID=63857323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017108344A RU2639444C1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Packing assembly of gas turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2639444C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU184419U1 (en) * | 2018-05-18 | 2018-10-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Nudotor insert gas turbine engine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4676715A (en) * | 1985-01-30 | 1987-06-30 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation | Turbine rings of gas turbine plant |
RU2166101C2 (en) * | 1999-06-01 | 2001-04-27 | Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод" | Connection unit for steam turbine stator parts |
GB2390402A (en) * | 2002-07-02 | 2004-01-07 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | Gas turbine shroud structure |
RU101087U1 (en) * | 2010-08-20 | 2011-01-10 | Открытое акционерное общество "Климов" | GAS TURBINE STATOR |
-
2017
- 2017-03-14 RU RU2017108344A patent/RU2639444C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4676715A (en) * | 1985-01-30 | 1987-06-30 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation | Turbine rings of gas turbine plant |
RU2166101C2 (en) * | 1999-06-01 | 2001-04-27 | Акционерное общество открытого типа "Ленинградский Металлический завод" | Connection unit for steam turbine stator parts |
GB2390402A (en) * | 2002-07-02 | 2004-01-07 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | Gas turbine shroud structure |
RU101087U1 (en) * | 2010-08-20 | 2011-01-10 | Открытое акционерное общество "Климов" | GAS TURBINE STATOR |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU184419U1 (en) * | 2018-05-18 | 2018-10-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Nudotor insert gas turbine engine |
RU184419U9 (en) * | 2018-05-18 | 2018-11-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Gas turbine engine rotor insert |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8251652B2 (en) | Gas turbine vane platform element | |
US7082771B2 (en) | Combustion chamber | |
RU2558731C2 (en) | Mounting structure of nozzle guide vanes at inlet channel of radial gas turbine of engine | |
US10662795B2 (en) | Rotary assembly for a turbomachine | |
RU2714792C2 (en) | Blade unit of compressor of axial turbomachine, compressor of axial turbomachine and axial turbomachine | |
KR20150054671A (en) | Methods and systems for sealing a rotary machine using a segmented seal ring | |
RU2499890C2 (en) | Gas turbine equipped with safety plate between root of blade and disc | |
JP2015510984A (en) | Gas turbine arrangement and corresponding gas turbine to reduce stress in turbine disc | |
US6655911B2 (en) | Stator vane for an axial flow turbine | |
KR101985109B1 (en) | First stage turbine vane support structure and gas turbine including the same | |
RU2639444C1 (en) | Packing assembly of gas turbine | |
US8632075B2 (en) | Seal assembly and method for flowing hot gas in a turbine | |
US20180119567A1 (en) | Ellipsoidal inner central blade storage space | |
RU2640974C1 (en) | Gas turbine sealing assembly | |
JP2015113835A (en) | Steam turbine and methods of assembling the same | |
US20180066523A1 (en) | Two pressure cooling of turbine airfoils | |
CN110906364B (en) | Metal insulating brick for a combustion chamber of a gas turbine | |
EP3379150A1 (en) | Gas turbine | |
JP6329565B2 (en) | Inner casing of a steam turbine engine | |
RU2538985C1 (en) | High-temperature turbine stator | |
RU2794021C2 (en) | Metal heat insulating tiles for gas turbine combustion chamber | |
KR20190103761A (en) | Seal plate of turbine, turbine and gas turbine comprising it | |
US9771817B2 (en) | Methods and system for fluidic sealing in gas turbine engines | |
US10837300B2 (en) | Seal pressurization in box shroud | |
CN113006876A (en) | Improved rotor blade sealing structure |