RU2742013C2 - Фланцевый компонент для газотурбинного двигателя - Google Patents

Фланцевый компонент для газотурбинного двигателя Download PDF

Info

Publication number
RU2742013C2
RU2742013C2 RU2019114791A RU2019114791A RU2742013C2 RU 2742013 C2 RU2742013 C2 RU 2742013C2 RU 2019114791 A RU2019114791 A RU 2019114791A RU 2019114791 A RU2019114791 A RU 2019114791A RU 2742013 C2 RU2742013 C2 RU 2742013C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flange
component
threaded
mating surface
rim
Prior art date
Application number
RU2019114791A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019114791A3 (ru
RU2019114791A (ru
Inventor
Бруно Э. СТРАК
Original Assignee
Соулар Тёрбинз Инкорпорейтед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Соулар Тёрбинз Инкорпорейтед filed Critical Соулар Тёрбинз Инкорпорейтед
Publication of RU2019114791A publication Critical patent/RU2019114791A/ru
Publication of RU2019114791A3 publication Critical patent/RU2019114791A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2742013C2 publication Critical patent/RU2742013C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/076—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end by clamping together two faces perpendicular to the axis of rotation, e.g. with bolted flanges
    • 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
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • 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
    • F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • 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
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • 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
    • F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/20—Mounting or supporting of plant; Accommodating heat expansion or creep
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/23—Three-dimensional prismatic
    • F05D2250/232—Three-dimensional prismatic conical

Abstract

Настоящее изобретение в целом относится к фланцевому компоненту для газотурбинного двигателя и относится к фланцевому компоненту с резьбовыми отверстиями со сниженным напряжением для узла сопряжения фланцевых компонентов. Фланцевый компонент (70) для газотурбинного двигателя (100) содержит корпус (79) фланца с сопрягаемой поверхностью (71) фланца и множеством резьбовых компонентов. Каждый резьбовой компонент (72) содержит резьбовую часть (73) и разгрузочную часть (74). Резьбовая часть (73) имеет витки (84) резьбы и проходит в корпус (79) фланца от сопрягаемой поверхности (71) фланца. Разгрузочная часть (74) проходит в корпус (79) фланца от сопрягаемой поверхности (71) фланца, расположенной снаружи от резьбовой части (73), образующей ободковую часть (78) между ними. Ободковая часть (78) содержит верхнюю ободковую поверхность (63), имеющую кольцевую форму. Разгрузочная часть (74) содержит внутреннюю поверхность (75), проходящую от ободка и сужающуюся наружу от верхней ободковой поверхности (63). Технический результат – снижение напряжения во фланцевом компоненте. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к фланцевому компоненту для газотурбинного двигателя и относится к фланцевому компоненту с резьбовыми отверстиями со сниженным напряжением для узла сопряжения фланцевых компонентов.
Уровень техники
Газотурбинные двигатели содержат следующие секции: компрессор, отсек сгорания и турбину. Несколько фланцевых компонентов в газотурбинном двигателе во вращающихся и неподвижных секциях компрессора и турбины могут быть соединены болтами. На некоторых фланцах могут быть использованы резьбовые отверстия для болтов. На болтовой резьбе могут возникать концентрации напряжения, такие как на первом находящемся в зацеплении витке резьбы узла сопряжения или вблизи него.
В патенте США № 8371785, выданном на имя Babej и соавт., описана заклепка-гайка с базовой частью и цилиндрической заклепочной частью, при этом базовая часть имеет центральный резьбовой цилиндр, кольцевую контактную поверхность, которая имеет общую ось с резьбовым цилиндром в плоскости, перпендикулярной продольной оси резьбового цилиндра, и которая имеет выровненный по оси кольцевой паз, при этом указанный паз расположен радиально внутри кольцевой контактной поверхности и радиально снаружи цилиндрической заклепочной части, и при этом указанный паз на радиально внутренней стороне сливается с внешней поверхностью цилиндрической заклепочной части, и в области кольцевого паза предусмотрены ребра, предотвращающие вращение. Изобретение отличается тем, что кольцевой паз, если смотреть в осевой плоскости поперечного сечения, имеет U-образное поперечное сечение с радиально наружной боковой стенкой, которая относительно крутая и которая в самой крутой точке имеет наклон к центральной продольной оси заклепки-гайки в диапазоне от приблизительно 45 градусов до приблизительно -20 градусов, предпочтительно от приблизительно 30 градусов до приблизительно 0 градусов. Объем кольцевого паза выбирают таким образом, что по целому диапазону толщины листа, приспособленной к соответствующему размеру резьбы, имеется пространство для объема соответствующего загнутого участка заклепочной части внутри кольцевого углубления (80), который выполняют литьем части листа в кольцевой паз элемента, и что он не выступает за пределы стороны отлитого листа, обращенного в сторону от кольцевой контактной поверхности.
Настоящее изобретение направлено на преодоление одной или нескольких проблем, выявленных авторами изобретения, или известных из уровня техники.
Сущность настоящего изобретения
В данном документе раскрыт фланцевый компонент для газотурбинного двигателя. Фланцевый компонент содержит корпус фланца и множество резьбовых компонентов. Корпус фланца содержит сопрягаемую поверхность фланца, которая сопрягается со второй сопрягаемой поверхностью второго фланцевого компонента. Каждый резьбовой компонент содержит резьбовую часть и разгрузочную часть. Резьбовая часть имеет витки резьбы для вмещения резьбовой крепежной детали и проходит в корпус фланца от сопрягаемой поверхности фланца вдоль оси компонента. Разгрузочная часть проходит в корпус фланца от сопрягаемой поверхности фланца, расположенной снаружи от резьбовой части относительно оси компонента, образующей ободковую часть между ними. Ободковая часть содержит верхнюю ободковую поверхность, имеющую кольцевую форму параллельно сопрягаемой поверхности фланца. Разгрузочная часть содержит внутреннюю поверхность на ободковой части, которая проходит от верхней ободковой поверхности и в сторону от сопрягаемой поверхности фланца. Внутренняя поверхность имеет форму усеченного конуса, который сужается наружу от верхней ободковой поверхности.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 представлено схематическое изображение иллюстративного газотурбинного двигателя.
На фиг. 2 представлен вид в перспективе иллюстративного узла сопряжения фланцевых компонентов.
На фиг. 3 представлен вид в перспективе альтернативного варианта осуществления узла сопряжения фланцевых компонентов.
На фиг. 4 представлен вид в разобранном состоянии иллюстративного узла сопряжения, показанного на фиг. 2.
На фиг. 5 представлен вид в поперечном разрезе иллюстративного узла сопряжения, показанного на фиг. 2, взятый вдоль линии V-V на фиг. 2.
На фиг. 6 представлен вид в поперечном разрезе части фланцевого компонента, показанного на фиг. 2-4, взятый вдоль линии VI-VI на фиг. 4.
На фиг. 7 представлен вид в перспективе уплотнения турбины, показанного на фиг. 1.
На фиг. 8 представлен вид в поперечном разрезе части уплотнения турбины, взятый вдоль линии VIII-VIII на фиг. 7.
Подробное описание
Системы и способы, описанные в данном документе, включают фланцевый компонент для узла сопряжения фланцевых компонентов в газотурбинном двигателе. В вариантах осуществления фланцевый компонент содержит резьбовой компонент с резьбовой частью и разгрузочной частью. Резьбовая часть содержит витки резьбы и может проходить через фланцевый компонент. Разгрузочная часть может представлять собой кольцевой паз, проходящий во фланцевый компонент, прилегающий к находящемуся в зацеплении витку резьбы, и может быть расположен снаружи от резьбовой части. Разгрузочная часть может снижать напряжения, такие как напряжение на первом находящемся в зацеплении витке резьбы крепежной детали и фланцевом компоненте, что может увеличить срок службы крепежной детали и фланцевого компонента. В вариантах осуществления ободковая часть может быть образована между резьбовой частью и разгрузочной частью. Ободковая часть может быть утоплена во фланцевый компонент, что может дополнительно снижать напряжение во фланцевом компоненте.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение иллюстративного газотурбинного двигателя 100. Некоторые поверхности были опущены или преувеличены (на этой и на других фигурах) для ясности и простоты объяснения. Кроме этого настоящее раскрытие может ссылаться на переднее и заднее направление. В целом все ссылки на «передний» и «задний» связаны с направлением потока первичного воздуха (т.е. воздуха, используемого в процессе сгорания), если не указано иное. Например, передний является «расположенным выше по потоку» по отношению к потоку первичного воздуха, и задний является «расположенным ниже по потоку» по отношению к потоку первичного воздуха.
Кроме того, описание может в целом ссылаться на центральную ось 95 вращения газотурбинного двигателя, которая может в целом быть определена продольной осью его вала 120 (удерживаемого несколькими блоками 150 подшипников). Центральная ось 95 может быть общей или совместной с различными другими концентричными компонентами двигателя. Все ссылки на радиальное, осевое и окружное направления и измерения относятся к центральной оси 95, если не указано иное, и такие термины, как «внутренний» и «наружный», в целом указывают на меньшую или большую удаленность от центральной оси 95 в радиальном направлении, при этом радиус 96 может проходить в любом направлении, перпендикулярном центральной оси 95 и отходящем наружу от нее.
Газотурбинный двигатель 100 содержит впуск 110, вал 120, компрессор 200, отсек 300 сгорания, турбину 400, выпуск 500 и муфту 50 для передачи выходной мощности. Газотурбинный двигатель 100 может быть в конфигурации с одним валом или с двумя валами.
Компрессор 200 содержит ротор компрессора в сборе 210, неподвижные лопатки 250 компрессора («статоры») и входные направляющие лопатки 255. Ротор компрессора в сборе 210 механически соединен с валом 120. Как показано, ротор компрессора в сборе 210 представляет собой ротор осевого потока в сборе. Ротор компрессора в сборе 210 содержит один или несколько дисков компрессора в сборе 220. Каждый диск компрессора в сборе 220 содержит диск ротора компрессора, который по окружности заполнен лопастями ротора компрессора. Статоры 250 в осевом направлении следуют за каждым из дисков компрессора в сборе 220. Каждый диск компрессора в сборе 220, спаренный со смежными статорами 250, которые следуют за диском компрессора в сборе 220, считается ступенью компрессора. Компрессор 200 содержит множество ступеней компрессора. Входные направляющие лопатки 255 в осевом направлении предшествуют ступеням компрессора.
Отсек 300 сгорания содержит камеру 390 сгорания и один или несколько топливных инжекторов 310. Топливные инжекторы 310 расположены выше по потоку относительно камеры 390 сгорания и могут быть расположены кольцеобразно вокруг центральной оси 95.
Турбина 400 содержит ротор турбины в сборе 410 и сопла 450 турбины. Ротор турбины в сборе 410 механически соединен с валом 120. В показанном варианте осуществления ротор турбины в сборе 410 представляет собой ротор осевого потока в сборе. Ротор турбины в сборе 410 содержит один или несколько дисков турбины в сборе 420. Каждый диск турбины в сборе 420 содержит диск турбины, который по окружности заполнен лопатками турбины. Сопла 450 турбины в осевом направлении предшествуют каждому из дисков турбины в сборе 420. Каждый диск турбины в сборе 420, спаренный со смежным соплом 450 турбины, которое предшествует диску турбины в сборе 420, считается ступенью турбины. Турбина 400 содержит несколько ступеней турбины.
Выпуск 500 для отработавших газов содержит диффузор 510 отработавших газов и коллектор 520 отработавших газов. Муфта 600 для передачи выходной мощности может быть расположена на конце вала 120.
Различные компоненты газотурбинного двигателя 100 могут содержать фланцы. Несколько фланцевых компонентов могут быть закреплены вместе. Центральная ось 95 может также быть осью для фланцевых компонентов. Например, ротор турбины в сборе 410 может содержать задний фланцевый компонент 480 турбины, который может составлять единое целое с диском турбины, и уплотнение 470 турбины, прикрепленное к заднему фланцевому компоненту 480 турбины. Уплотнение 470 турбины может предотвратить попадание нежелательного воздуха из отсека 300 сгорания в турбину 400.
На фиг. 2 представлен вид в перспективе иллюстративного узла сопряжения фланцевых компонентов. На фиг. 4 представлен вид в разобранном состоянии иллюстративного узла сопряжения, показанного на фиг. 2. Как показано на фиг. 2 и 4, первый фланцевый компонент 70, такой как уплотнение 470 турбины на фиг. 1, может примыкать и быть прикреплен ко второму фланцевому компоненту 80, такому как задний фланцевый компонент 480 турбины, при помощи крепежных деталей 85, таких как болты или винты.
На фиг. 3 представлен вид в перспективе альтернативного варианта осуществления узла сопряжения фланцевых компонентов. Как показано на фиг. 3, несколько фланцевых компонентов со сквозными отверстиями могут быть прикреплены к первому фланцевому компоненту 70. В показанном варианте осуществления узел сопряжения также содержит третий фланцевый компонент 60. Третий фланцевый компонент 60 может примыкать ко второму фланцевому компоненту 70. Третий фланцевый компонент 60 может также содержать сквозные отверстия 62, в которые вставляют крепежные детали 85. Крепежные детали 85 могут проходить через третий фланцевый компонент 60, затем второй фланцевый компонент 80 и затем могут быть прикреплены к первому фланцевому компоненту 70. Третий фланцевый компонент 60 может содержать все компоненты второго фланцевого компонента 80, описанные в данном документе.
На фиг. 5 представлен вид в поперечном разрезе иллюстративного узла сопряжения, показанного на фиг. 2, взятый вдоль линии V-V на фиг. 2. Как показано на фиг. 4 и 5, первый фланцевый компонент 70 может содержать корпус 79 фланца и резьбовые компоненты 72, и второй фланцевый компонент 80 может содержать отверстия 82 для крепежных деталей и вторую сопрягаемую поверхность 81. Корпус 79 фланца может иметь дисковую или кольцевую форму. Отверстия 82 для крепежных деталей могут представлять собой сквозные отверстия, которые могут не быть резьбовыми. Тела 87 крепежных деталей могут проходить через отверстия 82 для крепежных деталей и могут быть ввинчены в резьбовые компоненты 72, при этом головки 86 крепежных деталей упираются во второй фланцевый компонент 80. Вторая сопрягаемая поверхность 81 может примыкать к сопрягаемой поверхности 71 фланца. В других вариантах осуществления головки 86 крепежных деталей могут быть завинчены так, что они упираются в самый крайний фланцевый компонент, такой как третий фланцевый компонент 80 на фиг. 3.
На фиг. 6 представлен вид в поперечном разрезе части первого фланцевого компонента 70, показанного на фиг. 2 и 4-5, взятый вдоль линии VI-VI на фиг. 4. Как показано на фиг. 5 и 6, первый фланцевый компонент 70 содержит сопрягаемую поверхность 71 фланца, которая представляет собой поверхность, примыкающую к и находящуюся в контакте со вторым фланцевым компонентом 80. Как показано на фиг. 5, каждый резьбовой компонент 72 может содержать резьбовую часть 73, разгрузочную часть 74 и ободковую часть 78. Резьбовая часть 73 представляет собой резьбовое отверстие, проходящее в корпус 79 фланца от сопрягаемой поверхности 71 фланца. Резьбовая часть 73 может представлять собой сквозное отверстие, проходящее через корпус 79 фланца, или может представлять собой глухое отверстие, проходящее частично в корпус 79 фланца от сопрягаемой поверхности 71 фланца. Резьбовая часть 73 содержит витки 84 резьбы с первым находящимся в зацеплении витком 89 резьбы. Первый находящийся в зацеплении виток 89 резьбы может представлять собой виток 84 резьбы или вершину 68 резьбы, ближайшую к сопрягаемой поверхности 71 фланца и ближайшую к головке 86 крепежной детали. Резьбовая часть 73 имеет шаг 64 резьбы, который состоит из расстояния между смежными вершинами 68 резьбы резьбовой части 73. Резьбовая часть 73 может содержать ось 67 компонента и проходить вдоль нее. Ось 67 компонента может быть расположена под прямым углом к сопрягаемой поверхности 71 фланца.
Разгрузочная часть 74 расположена снаружи от резьбовой части 73, например, радиально снаружи относительно оси 67 компонента. Разгрузочная часть 74 проходит в корпус 79 фланца от сопрягаемой поверхности 71 фланца и может проходить в осевом направлении оси 67 компонента. В некоторых вариантах осуществления разгрузочная часть 74 может проходить в корпус 79 фланца от сопрягаемой поверхности 71 фланца на глубину 69 от 2 до 3 раз большую, чем шаг 64 резьбы резьбовой части 73. В других вариантах осуществления разгрузочная часть 74 проходит в корпус 79 фланца от 2 до 3 раз больше, чем шаг 64 резьбы, от первого находящегося в зацеплении витка 89 резьбы.
Разгрузочная часть 74 может иметь кольцевую форму. Разгрузочная часть 74 может содержать внутреннюю поверхность 75, внешнюю поверхность 76 и основание 77 углубления. Внутренняя поверхность 75 проходит в корпус 79 фланца в сторону от сопрягаемой поверхности 71 фланца. Внутренняя поверхность 75 может сужаться наружу по мере того, как внутренняя поверхность 75 проходит от сопрягаемой поверхности 71 фланца, и может иметь форму усеченного конуса. Внутренняя поверхность 75 может сужаться под углом 65 относительно сопрягаемой поверхности 71 фланца от 60 градусов до 85 градусов, и может сужаться под углом 66 относительно оси 67 компонента от 5 градусов до 30 градусов.
Внешняя поверхность 76 может проходить в корпус 79 фланца от сопрягаемой поверхности 71 фланца. Внешняя поверхность 76 смещена от внутренней поверхности 75. Внешняя поверхность 76 может иметь форму прямого кругового цилиндра. Основание 77 углубления может определять глубину 69 разгрузочной части 74 и может образовывать переход между внешней поверхностью 76 и внутренней поверхностью 75. В показанном варианте осуществления основание 77 углубления закругленное и имеет кольцевую форму.
Ободковая часть 78 расположена между резьбовой частью 73 и разгрузочной частью 74 и может быть образована между ними. Ободковая часть 78 может иметь кольцевую форму. Ободковая часть 78 может содержать верхнюю ободковую поверхность 63, которая может представлять собой кольцевую поверхность, которая параллельна сопрягаемой поверхности 71 фланца. Верхняя ободковая поверхность 63 должна быть утоплена в сопрягаемую поверхность 71 фланца или может быть утоплена в корпус 79 фланца относительно сопрягаемой поверхности 71 фланца. В некоторых вариантах осуществления верхняя ободковая поверхность 63 не находится в контакте со второй сопрягаемой поверхностью 81, пока не будут затянуты крепежные детали 85. В других вариантах осуществления верхняя ободковая поверхность 63 смещена в такой степени, что верхняя ободковая поверхность 63 не находится в контакте со второй сопрягаемой поверхностью 81 после того, как затянуты крепежные детали 85.
На фиг. 7 представлен вид в перспективе уплотнения 470 турбины, показанного на фиг. 1. На фиг. 8 представлен вид в поперечном разрезе части уплотнения 470 турбины, взятый вдоль линии VIII-VIII на фиг. 7. Как показано на фиг. 7 и 8, уплотнение 470 турбины может содержать уплотнительную часть 462, уплотнительный элемент 461, корпус 479 фланца уплотнения и резьбовые компоненты 472 уплотнения. Уплотнительная часть 462 может иметь кольцевую форму. Уплотнительный элемент 461 проходит из уплотнительной части 462 с образованием всего уплотнения, такого как лабиринтное уплотнение, или его части. Уплотнительный элемент 461 может проходить радиально в направлении, противоположном корпусу 479 фланца уплотнения, таком как радиально наружу или радиально внутрь относительно центральной оси 95. В некоторых вариантах осуществления уплотнительный элемент 461 может проходить в осевом направлении относительно центральной оси 95. В показанном варианте осуществления уплотнительный элемент 461 образован зубцами уплотнения, которые выступают радиально с уплотнением фланцев с кольцевой формой.
Корпус 479 фланца уплотнения может проходить радиально наружу или радиально внутрь из уплотнительной части 462 и может иметь кольцевую форму. Корпус 479 фланца уплотнения может содержать любой из компонентов, показанных или описанных в отношении корпуса 79 фланца на фиг. 2-5, таких как поверхность 471 уплотнения. Корпус 479 фланца уплотнения может содержать отверстие 489 фланца. Отверстие 489 фланца может быть расположено смежно с уплотнительной частью 462 или напротив нее.
Каждый резьбовой компонент 472 уплотнения может содержать любой из компонентов и элементов, показанных или описанных в отношении резьбового компонента 72 из фиг. 2-5, таких как резьбовая часть 473 уплотнения, разгрузочная часть 474 уплотнения, утопленная часть 478 уплотнения и утопленная поверхность 463 уплотнения.
Один или несколько из вышеуказанных компонентов (или их составляющих) может быть выполнен из нержавеющей стали и/или долговечных высокотемпературных материалов, известных как «суперсплавы». Суперсплав или сплав с высокими прочностными характеристиками представляет собой сплав, который характеризуется очень высокой механической прочностью и сопротивлением ползучести при высоких температурах, надлежащей стабильностью поверхности и стойкостью к коррозии и окислению. Суперсплавы могут включать такие материалы, как HASTELLOY, сплав X, INCONEL, WASPALOY, сплавы RENE, сплавы HAYNES, сплав 188, сплав 230, INCOLOY, MP98T, сплавы TMS и монокристаллические сплавы CMSX.
Промышленная применимость
Газотурбинные двигатели могут подходить для различных промышленных применений, например, различных аспектов нефтегазовой отрасли (включающих передачу, сбор, хранение, извлечение и подъем нефти и природного газа), энергетической промышленности, отрасли производства электрической и тепловой энергии, аэрокосмической отрасли и других транспортных отраслей.
Как показано на фиг. 1, газ (как правило, воздух 10) поступает на впуск 110 как «рабочее вещество» и сжимается компрессором 200. В компрессоре 200 рабочее вещество сжимается по пути 115 кольцевого потока посредством ряда дисков компрессора в сборе 220. В частности, воздух 10 нагнетается в пронумерованных «ступенях», при этом ступени связаны с каждым диском компрессора в сборе 220. Например, «воздух 4-й ступени» может быть связан с 4-м диском компрессора в сборе 220 в расположенном ниже по потоку или «заднем» направлении, проходящем от впуска 110 к выпуску 500 для отработавших газов. Подобным образом, каждый диск турбины в сборе 420 может быть связан с пронумерованной ступенью.
После сжатия воздух 10 покидает компрессор 200 и поступает в отсек 300 сгорания, где он распыляется и добавляется топливо. Воздух 10 и топливо впрыскиваются в камеру 390 сгорания и сжигаются. Смесь воздуха и топлива подают посредством топливного инжектора 310. Энергию получают от реакции сгорания через турбину 400 посредством каждой ступени ряда дисков турбины в сборе 420. Эта энергия может быть использована для приведения в действие насосов, генераторных установок и тому подобных посредством муфты 50 для передачи выходной мощности. Отработавшие газы 90 затем можно распылять в диффузоре 510 отработавших газов, собирать и перенаправлять. Отработавшие газы 90 покидают систему через коллектор 520 отработавших газов и могут быть дополнительно обработаны (например, чтобы снизить выбросы вредных веществ и/или чтобы рекуперировать тепло от отработавших газов 90).
Компоненты газотурбинного двигателя могут подвергаться тяжелым условиям эксплуатации, включая, помимо прочего, высокую температуру, крутящие моменты, напряжения и деформации. Срок службы фланцевых компонентов, объединенных в узлах сопряжения, таких как узел, изображенный на фиг. 2-4, может быть ограничен этими условиями эксплуатации, в частности в узлах сопряжения вращающихся фланцевых компонентов.
Разгрузочная часть 74 резьбового компонента 72 может допускать упругое смещение витков 84 резьбы и может распределять усилие зажима среди нескольких витков 84 резьбы, что может снизить напряжение на первом находящемся в зацеплении витке 89 резьбы и может увеличить усталостный ресурс болтового соединения.
В некоторых вариантах осуществления верхняя ободковая поверхность 63 ободковой части 78 утоплена относительно сопрягаемой поверхности 71 фланца, что может обеспечить осевое смещение первого находящегося в зацеплении витка 89 резьбы и может дополнительно снизить напряжение на первом находящемся в зацеплении витке 89 резьбы.
Предыдущее подробное описание является лишь иллюстративным по своей природе и не предназначено для ограничения настоящего изобретения или заявки и способов применения настоящего изобретения. Описанные варианты осуществления не ограничены применением в сочетании с конкретным типом газотурбинного двигателя или конкретным узлом сопряжения газотурбинного двигателя. Следовательно, хотя в настоящем изобретении для удобства пояснения изображены и описаны конкретные варианты осуществления узла сопряжения, следует понимать, что узел сопряжения согласно настоящему изобретению может быть реализован в различных других конфигурациях, может быть применен с различными другими типами узлов сопряжения и газотурбинных двигателей и может быть применен в других типах машин. Любое пояснение применительно к одному варианту осуществления применимо к аналогичным компонентам других вариантов осуществления, и элементы нескольких вариантов осуществления можно объединять для формирования других вариантов осуществления. Более того, нет намерения привязываться к какой-либо теории, представленной в предыдущем уровне техники или подробном описании. Также следует понимать, что изображения могут иметь преувеличенные размеры для лучшей наглядности показываемых ссылочных элементов и не являются ограничивающими, если явно не будет указано так.

Claims (19)

1. Фланцевый компонент (70) для газотурбинного двигателя (100), при этом фланцевый компонент (70) содержит:
корпус (79) фланца, содержащий сопрягаемую поверхность (71) фланца;
резьбовой компонент (72), содержащий
резьбовую часть (73) с витками (84) резьбы для вмещения резьбовой крепежной детали (85), при этом резьбовая часть (73) проходит в корпус (79) фланца от сопрягаемой поверхности (71) фланца вдоль оси (67) компонента, и
разгрузочную часть (74), проходящую в корпус (79) фланца от сопрягаемой поверхности (71) фланца, расположенной снаружи от резьбовой части (73) относительно оси (67) компонента с образованием ободковой части (78) между ними, при этом ободковая часть (78) содержит верхнюю ободковую поверхность (63), имеющую кольцевую форму параллельно сопрягаемой поверхности (71) фланца, и при этом разгрузочная часть (74) содержит внутреннюю поверхность (75) на ободковой части (78), проходящую от верхней ободковой поверхности (63) и в сторону от сопрягаемой поверхности (71) фланца, при этом внутренняя поверхность (75) имеет форму усеченного конуса, который сужается наружу от верхней ободковой поверхности (63).
2. Фланцевый компонент (70) по п. 1, отличающийся тем, что верхняя ободковая поверхность (63) утоплена в корпус (79) фланца относительно сопрягаемой поверхности (71) фланца.
3. Фланцевый компонент (70) по п. 1, отличающийся тем, что разгрузочная часть (74) проходит в корпус (79) фланца на глубину от 2 до 3 раз большую, чем шаг (64) витков (84) резьбы, от сопрягаемой поверхности (71) фланца.
4. Фланцевый компонент (70) по п. 1, отличающийся тем, что разгрузочная часть (74) проходит в корпус (79) фланца на глубину от 2 до 3 раз большую, чем шаг (64) витков (84) резьбы, от первого находящегося в зацеплении витка (89) резьбы, который является витком (84) резьбы, ближайшим к сопрягаемой поверхности (71) фланца.
5. Фланцевый компонент (70) по п. 3, отличающийся тем, что резьбовая часть (73) проходит через корпус (79) фланца.
6. Фланцевый компонент (70) по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
уплотнительную часть (462);
уплотнительный элемент (461), проходящий от уплотнительной части (462); и
при этом корпус (79) фланца проходит радиально от уплотнительной части (462) и уплотнительный элемент (461) проходит в направлении, противоположном корпусу (79) фланца.
7. Фланцевый компонент (70) по п. 6, отличающийся тем, что фланцевый компонент (70) представляет собой уплотнение (470) турбины и уплотнительный элемент (461) образован из радиально выступающих кольцевых фланцев, проходящих радиально снаружи от уплотнительной части (462).
8. Фланцевый компонент (70) по п. 1, отличающийся тем, что разгрузочная часть (74) дополнительно содержит внешнюю поверхность (76), расположенную радиально снаружи от внутренней поверхности (75) и проходящую в корпус (79) фланца от сопрягаемой поверхности (71) фланца, при этом внешняя поверхность (76) имеет форму прямого кругового цилиндра.
9. Фланцевый компонент (70) по п. 8, отличающийся тем, что внутренняя поверхность (75) и внешняя поверхность (76) проходят в основание (77) углубления, которое закруглено между внутренней поверхностью (75) и внешней поверхностью (76).
10. Узел сопряжения газотурбинного двигателя (100), содержащий фланцевый компонент (70) по любому из предыдущих пунктов, при этом узел сопряжения дополнительно содержит:
второй фланцевый компонент (80), содержащий вторую сопрягаемую поверхность (81), примыкающую к сопрягаемой поверхности (71) фланца, и второе сквозное отверстие (82) фланца; и
крепежную деталь (85), содержащую головку (86) крепежной детали и тело (87) крепежной детали, проходящее через второй фланец через отверстие (82) и ввинченное в резьбовую часть (73) резьбового компонента (72).
RU2019114791A 2016-11-04 2017-10-31 Фланцевый компонент для газотурбинного двигателя RU2742013C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/344,129 2016-11-04
US15/344,129 US10190641B2 (en) 2016-11-04 2016-11-04 Flanged component for a gas turbine engine
PCT/US2017/059176 WO2018085219A1 (en) 2016-11-04 2017-10-31 Flanged component for a gas turbine engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019114791A RU2019114791A (ru) 2020-11-16
RU2019114791A3 RU2019114791A3 (ru) 2021-01-12
RU2742013C2 true RU2742013C2 (ru) 2021-02-01

Family

ID=62065470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019114791A RU2742013C2 (ru) 2016-11-04 2017-10-31 Фланцевый компонент для газотурбинного двигателя

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10190641B2 (ru)
CN (1) CN109937287A (ru)
MX (1) MX2019004853A (ru)
RU (1) RU2742013C2 (ru)
WO (1) WO2018085219A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2772615C1 (ru) * 2021-06-07 2022-05-23 Солошенко Николай Григорьевич Способ изготовления фланца газоотводов газотурбинных двигателей газоперекачивающих агрегатов из коррозионно-стойкой стали аустенитного класса 12х18н9тл диаметром 500-2500 мм

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO20210178A1 (en) * 2018-08-30 2021-02-11 Dril Quip Inc Methods for decreasing stress in flange bolting
GB202210143D0 (en) * 2022-07-11 2022-08-24 Rolls Royce Plc Combustor casing component for a gas turbine engine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2057949C1 (ru) * 1992-08-06 1996-04-10 Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" Соединение деталей турбомашины
US20050053419A1 (en) * 2003-09-09 2005-03-10 Mcmillan Alison J. Joint arrangement
EP1777377B1 (en) * 2005-10-18 2012-05-16 General Electric Company Flange assembly and corresponding gas turbine engine
US20140014792A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-16 General Electric Company Fastener assembly for a gas turbine
US20140260321A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 United Technologies Corporation Gas turbine engine static structure joint with undercuts
RU2568698C2 (ru) * 2012-11-15 2015-11-20 Текспейс Аеро С.А. Осевой газотурбинный двигатель и корпус осевого газотурбинного двигателя

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3491630A (en) 1968-07-08 1970-01-27 Lloyd L Mielke Bolt,nut and washer combination
US4339217A (en) 1980-07-07 1982-07-13 Drillco Devices Limited Expanding anchor bolt assembly
US6176663B1 (en) 1998-12-18 2001-01-23 Cooper Cameron Corporation Apparatus for reducing fastener bending stress in flanged connections
US7213999B2 (en) * 2004-01-30 2007-05-08 Torque-Traction Technologies, Llc. Fastener with opposite hand threads for securing two components together
US20090101328A1 (en) 2004-09-28 2009-04-23 Advanced Composite Products & Technology, Inc. Composite drill pipe and method of forming same
DE202006008721U1 (de) * 2006-06-01 2007-10-11 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Nietmutter und Kombination einer Nietmutter mit einem Blechteil
FR2907497B1 (fr) * 2006-10-24 2009-01-23 Snecma Sa Systeme d'equilibrage pour rotor de turbomachine
US8033579B2 (en) 2007-10-05 2011-10-11 Ckd Corporation Fluid device connecting structure
CN201309014Y (zh) 2008-12-17 2009-09-16 桂林创源金刚石有限公司 具有夹持结构的孔类快速装卸与定心零件
CN202231518U (zh) * 2011-10-27 2012-05-23 山东齐鲁电机制造有限公司 新型汽轮发电机导风轮固定装置
US9169728B2 (en) 2011-12-08 2015-10-27 General Electric Company Dynamic load reduction system
US9708912B2 (en) * 2014-10-30 2017-07-18 Siemens Energy, Inc. Turbine rotor nut and bolt arrangement with improved fatigue resistance under centrifugal load
CN205663463U (zh) * 2016-06-14 2016-10-26 中国船舶重工集团公司第七�三研究所 一种高背压汽轮机预冷却可倾瓦轴承结构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2057949C1 (ru) * 1992-08-06 1996-04-10 Акционерное общество открытого типа "Авиадвигатель" Соединение деталей турбомашины
US20050053419A1 (en) * 2003-09-09 2005-03-10 Mcmillan Alison J. Joint arrangement
EP1777377B1 (en) * 2005-10-18 2012-05-16 General Electric Company Flange assembly and corresponding gas turbine engine
US20140014792A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-16 General Electric Company Fastener assembly for a gas turbine
RU2568698C2 (ru) * 2012-11-15 2015-11-20 Текспейс Аеро С.А. Осевой газотурбинный двигатель и корпус осевого газотурбинного двигателя
US20140260321A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 United Technologies Corporation Gas turbine engine static structure joint with undercuts

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2772615C1 (ru) * 2021-06-07 2022-05-23 Солошенко Николай Григорьевич Способ изготовления фланца газоотводов газотурбинных двигателей газоперекачивающих агрегатов из коррозионно-стойкой стали аустенитного класса 12х18н9тл диаметром 500-2500 мм

Also Published As

Publication number Publication date
RU2019114791A3 (ru) 2021-01-12
US20180128321A1 (en) 2018-05-10
US10190641B2 (en) 2019-01-29
RU2019114791A (ru) 2020-11-16
MX2019004853A (es) 2019-08-05
WO2018085219A1 (en) 2018-05-11
CN109937287A (zh) 2019-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9366190B2 (en) Tapered gas turbine engine liquid gallery
US20090034896A1 (en) Bearing retainer
US9714582B2 (en) Thermocouple with a vortex reducing probe
US20160116168A1 (en) Robust insulated fuel injector for a gas turbine engine
US20160102556A1 (en) Shaft arrangement
US20160265553A1 (en) Housing assembly for a turbocharger
US9347378B2 (en) Outer premix barrel vent air sweep
US10001029B2 (en) Bearing locking assemblies and methods of assembling the same
RU2742013C2 (ru) Фланцевый компонент для газотурбинного двигателя
US9677423B2 (en) Compressor aft hub sealing system
US20160115874A1 (en) Liner grommet assembly
US9611760B2 (en) Cutback aft clamp ring
US9938841B2 (en) Diaphragm assembly with a preswirler
US10274016B2 (en) Turbine engine bearing assembly and method for assembling the same
US9476324B2 (en) Exhaust collector with curved side panel
US9890660B2 (en) Diaphragm assembly bolted joint stress reduction
US11773751B1 (en) Ceramic matrix composite blade track segment with pin-locating threaded insert
US20210277782A1 (en) Pressure capture canister
EP4219912A1 (en) Long-arm flange design for connecting and supporting thin-walled parts subject to high bending and thermal loads