RU2757245C1 - Nozzle apparatus of a high-pressure turbine of a gas turbine engine - Google Patents

Nozzle apparatus of a high-pressure turbine of a gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2757245C1
RU2757245C1 RU2020124387A RU2020124387A RU2757245C1 RU 2757245 C1 RU2757245 C1 RU 2757245C1 RU 2020124387 A RU2020124387 A RU 2020124387A RU 2020124387 A RU2020124387 A RU 2020124387A RU 2757245 C1 RU2757245 C1 RU 2757245C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
nozzle apparatus
ring
blades
outer ring
Prior art date
Application number
RU2020124387A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Владимирович Кузьмин
Александр Анатольевич Ханин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
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 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") filed Critical Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО")
Priority to RU2020124387A priority Critical patent/RU2757245C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2757245C1 publication Critical patent/RU2757245C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles

Abstract

FIELD: engine building.
SUBSTANCE: nozzle apparatus (NA) of a high-pressure turbine (HPT) of an aviation gas turbine engine (GTE) comprises an outer and an inner rings of the nozzle apparatus connected with an outer and an inner bodies of the combustion chamber, respectively, a nozzle blade crown with external and internal shelves connected with the outer and inner rings of the nozzle apparatus, respectively, wherein a longitudinal cooling channel is made in each vane of the nozzle blades, communicating with the cavity formed by the outer ring of the nozzle apparatus and the outer body of the combustion chamber with air bypass valves, as well as with the cavity for air supply to the twisting apparatus, made in the inner ring of the nozzle apparatus, wherein, according to the present invention, the cooling channel of each of the blades communicates with the cavity formed by the outer ring of the nozzle apparatus and the outer body of the combustion chamber with air bypass valves by means of two sleeves connected telescopically with a possibility of mutual radial displacement, wherein one of the sleeves is installed in a hole of the outer ring of the nozzle apparatus and fixed relative to the outer ring by means of two diametrically opposed protrusions made on the outer surface thereof, passed into the annular grooves of the outer ring of the nozzle apparatus made from the side of the outer diameter of the latter, as well as a lock washer, and the other sleeve is made from the side of the outer surface of the outer shelf of the nozzle blade integrally therewith, wherein the cooling channel of each of the nozzle blades communicates with the cavity for air supply to the twisting apparatus by means of a tubular element fixed in the hole of the internal ring of the nozzle apparatus by means of a hinged connection and a sleeve made from the side of the inner surface of the inner shelf of the nozzle blade integrally therewith and connected with the tubular element by means of a hinged connection, the outer shelves of the nozzle blade crown are also fixed in the outer ring of the nozzle apparatus in the radial direction by means of an L-shaped projection made on the outer surface of each of the outer shelves of the blades from the side of the trailing edge of the vane, inserted by the end section into the annular groove of the outer ring made from the side of the inner diameter of the latter, as well as two U-shaped protrusions made on the outer surface of each of the outer shelves of the blades from the side of the trailing edge of the vane, spaced relative to each other in the circumferential direction, passed into the grooves whereof is the face part of the outer ring, wherein an annular groove is made on the outer diameter of the inner ring of the nozzle apparatus, and a mating groove is made from the side of the inner surface of each of the inner shelves of the nozzle blade crown, installed wherein is an annular elastic element shutting off the air flow from the high-pressure compressor to the flow section of the high pressure turbine.
EFFECT: increased reliability, reduced weight, and simplified design of the NA are achieved.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиадвигателестроению, а именно к конструкциям сопловых аппаратов турбины высокого давления (далее ТВД) и трактам воздушного охлаждения сопловых лопаток авиационных газотурбинных двигателей (далее ГТД).The invention relates to aircraft engine construction, namely to the designs of high-pressure turbine nozzles (hereinafter HPT) and air cooling ducts of nozzle blades of aircraft gas turbine engines (hereinafter GTE).

Известен сопловой аппарат ТВД ГТД, содержащий наружное и внутреннее кольца соплового аппарата, соединенные с наружным и внутренним корпусом камеры сгорания соответственно, венец сопловых лопаток (далее СЛ) с наружными и внутренними полками, соединенными с наружным и внутренним кольцами соплового аппарата соответственно, причем в пере каждой из сопловых лопаток выполнен продольный охлаждающий канал, сообщенный с полостью, образованной наружным кольцом соплового аппарата и наружным корпусом камеры сгорания с клапанами перепуска воздуха, а также с полостью подвода воздуха к аппарату закрутки, образованной во внутреннем кольце соплового аппарата.Known nozzle apparatus for a turbine engine, containing the outer and inner rings of the nozzle apparatus, connected to the outer and inner casing of the combustion chamber, respectively, the crown of nozzle blades (hereinafter SL) with outer and inner shelves connected to the outer and inner rings of the nozzle apparatus, respectively, and in the Each of the nozzle blades has a longitudinal cooling channel communicated with the cavity formed by the outer ring of the nozzle apparatus and the outer casing of the combustion chamber with air bypass valves, as well as with the cavity for supplying air to the swirl apparatus formed in the inner ring of the nozzle apparatus.

(см. чертеж турбины двигателя АЛ-31Ф по ссылке: https://vmasshtabe.ru/wp-content/uploads/2014/12/212321-vms-GOTOVYIY-AL-31F.jpg в сети Интернет).(see the drawing of the turbine of the AL-31F engine at the link: https://vmasshtabe.ru/wp-content/uploads/2014/12/212321-vms-GOTOVYIY-AL-31F.jpg on the Internet).

Известная конструкция выбрана в качестве прототипа.The well-known design was chosen as a prototype.

Недостатки известного соплового аппарата ТВД ГТД:Disadvantages of the well-known nozzle apparatus of the turbine engine turbine engine:

В результате нагрева наружного и внутреннего корпуса камеры сгорания (далее КС) взаимное перемещение стыковочных фланцев этих корпусов в осевом направлении может быть различным. Если в какой-то момент работы изделия осевое перемещение точек фиксации наружных и внутренних полок СЛ будет значительным, то это приведет к разрушению СЛ.As a result of heating the outer and inner bodies of the combustion chamber (hereinafter CC), the mutual movement of the docking flanges of these bodies in the axial direction can be different. If at some point in the operation of the product the axial movement of the fixing points of the outer and inner shelves of the SL is significant, then this will lead to the destruction of the SL.

Наружная полка СЛ крепится к наружному кольцу при помощи винтов ввернутых в приливы расположенные на внешней поверхности полки. При таком способе фиксации СЛ полка под приливами не охлаждается должным образом. В этих местах на поверхности полки образуются трещины, что приведет к выходу из строя СЛ и снизит надежность соплового аппарата в целом.The outer shelf SL is attached to the outer ring with screws screwed into the lugs located on the outer surface of the shelf. With this method of fixing the SL, the shelf under the tides does not cool properly. In these places, cracks form on the surface of the shelf, which will lead to failure of the SL and reduce the reliability of the nozzle apparatus as a whole.

При тепловом расширении коробки внутренней полки СЛ увеличивается ее осевой размер, в результате чего может происходить изгиб крышки внутреннего кольца СВ. После этого возможна потеря герметичности стыка и утечка охлаждающего воздуха, что снижает характеристики турбины.With the thermal expansion of the box of the inner shelf of the SL, its axial size increases, as a result of which the cover of the inner ring CB can bend. After that, loss of tightness of the joint and leakage of cooling air are possible, which reduces the characteristics of the turbine.

Внутренняя полка СЛ представляет собой коробку с окном в передней части. Площадь этого окна ограничена. Охлаждающий воздух вынужден проходить не только сквозь окно с ограниченной площадью, но и при входе в переднюю полость СЛ поворачивать под девяносто градусов. Это приводит к потере давления и отрицательно влияет на охлаждение передней кромки пера СЛ. Все это может привести к затеканию газа в переднюю полость пера и прогару передней стенки СЛ.The SL inner shelf is a box with a window in the front. The area of this window is limited. The cooling air is forced to pass not only through a window with a limited area, but also to turn at ninety degrees when entering the anterior cavity of the SL. This results in a loss of pressure and adversely affects the cooling of the leading edge of the SL pen. All this can lead to gas leakage into the anterior cavity of the feather and burnout of the front wall of the SL.

Внутреннее кольцо СВ слишком металлоемкое, т.к. в его конструкцию входит крышка, закрепленная на внутреннем кольце винтами.The inner ring of the CB is too metal-consuming, because its design includes a cover fixed to the inner ring with screws.

Технические результаты изобретения: повышение надежности СА, снижение веса и упрощение конструкции СА.Technical results of the invention: increasing the reliability of the CA, reducing the weight and simplifying the design of the CA.

Указанные технические результаты достигаются тем, что сопловой аппарат ТВД ГТД, содержит наружное и внутреннее кольца соплового аппарата, соединенные с наружным и внутренним корпусом камеры сгорания соответственно, венец сопловых лопаток с наружными и внутренними полками, соединенными с наружным и внутренним кольцами соплового аппарата соответственно, причем в пере каждой из сопловых лопаток выполнен продольный охлаждающий канал, сообщенный с полостью, образованной наружным кольцом соплового аппарата и наружным корпусом камеры сгорания с клапанами перепуска воздуха, а также с полостью подвода воздуха к аппарату закрутки, выполненной во внутреннем кольце соплового аппарата, при этом, согласно настоящему изобретению, с полостью, образованной наружным кольцом соплового аппарата и наружным корпусом камеры сгорания с клапанами перепуска воздуха, охлаждающий канал каждой из лопаток сообщен посредством двух втулок, соединенных между собой телескопически, с возможностью радиального смещения друг относительно друга, одна из которых установлена в отверстии наружного кольца соплового аппарата и зафиксирована относительно наружного кольца соплового аппарата посредством выполненных на ее наружной поверхности двух диаметрально расположенных выступов, заведенных в кольцевые пазы наружного кольца соплового аппарата, выполненные со стороны наружного диаметра последнего, а также контровочной шайбы, а другая втулка выполнена со стороны наружной поверхности наружной полки сопловой лопатки, за одно целое с ней, при этом с полостью подвода воздуха к аппарату закрутки, выполненной во внутреннем кольце соплового аппарата, охлаждающий канал каждой из сопловых лопаток сообщен посредством трубчатого элемента, закрепленного в отверстии внутреннего кольца соплового аппарата посредством шарнирного соединения и втулки, выполненной со стороны внутренней поверхности внутренней полки сопловой лопатки, за одно целое с ней, и соединенной с трубчатым элементом посредством шарнирного соединения, кроме того наружные полки венца сопловых лопаток зафиксированы в наружном кольце соплового аппарата в радиальном направлении посредством выполненного на наружной поверхности каждой из наружных полок лопаток, со стороны выходной кромки пера, Г-образного выступа, вставленного концевым участком в кольцевой паз наружного кольца, выполненный со стороны внутреннего диаметра последнего, а также выполненных на наружной поверхности каждой из наружных полок лопаток, со стороны входной кромки пера, двух П-образных выступов, разнесенных друг относительно друга в окружном направлении, в пазы которых заведена торцовая часть наружного кольца, а от проворота наружных полок относительно оси втулки, выполненной со стороны наружной поверхности наружной полки сопловой лопатки, в каждой наружной полке установлен штифт, заведенный в осевой паз наружного кольца, при этом на наружном диаметре внутреннего кольца соплового аппарата выполнен кольцевой паз, а со стороны внутренней поверхности каждой из внутренних полок венца сопловых лопаток выполнено по ответному пазу, в которых установлен кольцевой упругий элемент, перекрывающий поток воздуха из компрессора высокого давления в проточную часть турбины высокого давления.These technical results are achieved by the fact that the nozzle apparatus of the high-turbine engine of the gas turbine engine contains the outer and inner rings of the nozzle apparatus, connected to the outer and inner casing of the combustion chamber, respectively, the crown of nozzle blades with outer and inner shelves connected to the outer and inner rings of the nozzle apparatus, respectively, and in the front of each of the nozzle blades, a longitudinal cooling channel is made, communicated with the cavity formed by the outer ring of the nozzle apparatus and the outer casing of the combustion chamber with air bypass valves, as well as with the cavity for supplying air to the swirl apparatus, made in the inner ring of the nozzle apparatus, while, according to the present invention, with the cavity formed by the outer ring of the nozzle apparatus and the outer casing of the combustion chamber with air bypass valves, the cooling channel of each of the blades is communicated by means of two bushings connected to each other telescopically, with the possibility of radial displacement, etc. yr relative to the other, one of which is installed in the hole of the outer ring of the nozzle apparatus and is fixed relative to the outer ring of the nozzle apparatus by means of two diametrically located protrusions made on its outer surface, inserted into the annular grooves of the outer ring of the nozzle apparatus, made on the side of the outer diameter of the latter, as well as a lock washer, and the other bushing is made on the side of the outer surface of the outer shelf of the nozzle blade, in one piece with it, while with the cavity for supplying air to the swirling apparatus made in the inner ring of the nozzle apparatus, the cooling channel of each of the nozzle blades is communicated by means of a tubular element, fixed in the hole of the inner ring of the nozzle apparatus by means of a hinge joint and a bushing made on the side of the inner surface of the inner flange of the nozzle blade, in one piece with it, and connected to the tubular element by means of a hinge joint, except for m th outer flanges of the nozzle blade ring are fixed in the outer ring of the nozzle apparatus in the radial direction by means of an L-shaped protrusion made on the outer surface of each of the outer flanges of the blades, from the side of the trailing edge of the airfoil, inserted by the end section into the annular groove of the outer ring, made from the side of the inner the diameter of the latter, as well as on the outer surface of each of the outer flanges of the blades, from the side of the entrance edge of the feather, two U-shaped protrusions spaced relative to each other in the circumferential direction, into the grooves of which the end part of the outer ring is inserted, and from the rotation of the outer shelves relative to the axis of the sleeve, made on the side of the outer surface of the outer shelf of the nozzle blade, in each outer shelf there is a pin inserted into the axial groove of the outer ring, while an annular groove is made on the outer diameter of the inner ring of the nozzle apparatus, and on the side of the inner surface of each of the inner shelves the crown of the nozzle blades is made along the mating groove, in which an annular elastic element is installed, which closes the air flow from the high-pressure compressor to the flow path of the high-pressure turbine.

Для исключения образования трещин на наружных полках СЛ отсутствуют приливы с резьбовыми гнездами для винтов. Вместо винтового соединения предложен новый способ фиксации СЛ на наружном кольце. В средней части наружной полки расположена цилиндрическая втулка, которая одновременно выполняет две функции. Она не только служит силовым элементом фиксации СЛ в осевом и окружном направлении, но также формирует канал для прохода охлаждающего воздуха сквозь центральную часть пера СЛ и в совокупности с дополнительной втулкой, телескопически соединенной с ней, образует, достаточно герметичный воздушный канал, сообщенный с каналом в теле СЛ. Это исключает трещины и в дальнейшем прогар верхней полки СЛ, что повышает надежность соплового аппарата в целом.To exclude the formation of cracks on the outer shelves of the SL, there are no lugs with threaded sockets for screws. Instead of a screw connection, a new method of fixing the SL on the outer ring is proposed. In the middle part of the outer shelf there is a cylindrical bushing, which simultaneously performs two functions. It not only serves as a power element for fixing the SL in the axial and circumferential direction, but also forms a channel for the passage of cooling air through the central part of the SL pen and, in combination with an additional sleeve telescopically connected to it, forms a sufficiently sealed air channel communicated with the channel in body SL. This excludes cracks and further burnout of the upper flange of the SL, which increases the reliability of the nozzle apparatus as a whole.

При этом фиксация дополнительной втулки относительно наружного кольца соплового аппарата осуществляется посредством выполненных на ее наружной поверхности двух диаметрально расположенных выступов, заведенных в кольцевые пазы наружного кольца соплового аппарата, выполненные со стороны наружного диаметра последнего, а также контровочной шайбы. Это позволяет обеспечить удобную сборку/разборку данного узла.In this case, the fixation of the additional sleeve relative to the outer ring of the nozzle apparatus is carried out by means of two diametrically located protrusions made on its outer surface, inserted into the annular grooves of the outer ring of the nozzle apparatus, made on the side of the outer diameter of the latter, as well as a lock washer. This allows for easy assembly / disassembly of this unit.

Разработанная конструкция СВ отличается от прототипа тем, что силовое воздействие на сопловые лопатки в основном оказывает только поток газа. Это обеспечено за счет установки податливого упругого кольцевого элемента, расположенного между венцом СЛ и внутренним кольцом СВ в соответствующих радиальных пазах. Так как разница взаимных осевых перемещений наружного и внутреннего корпуса КС не слишком велика, то упругий кольцевой элемент принимает форму конуса в пределах упругой деформации и за счет действующего на него значительного перепада давления надежно обеспечивает герметичность стыков на всех режимах работы изделия, что исключает негативное влияние на характеристики турбины в целом. Кроме перечисленных улучшений, применение упругого кольцевого элемента в конструкции СВ позволяет снизить вес изделия и повысить его технологичность (за счет исключения крышки с фланцевым соединением).The developed design of the SV differs from the prototype in that the force effect on the nozzle blades is mainly exerted only by the gas flow. This is ensured by installing a pliable elastic annular element located between the SL crown and the CB inner ring in the corresponding radial grooves. Since the difference in mutual axial displacements of the outer and inner casing of the combustor is not too large, the elastic annular element takes the shape of a cone within the elastic deformation and, due to the significant pressure drop acting on it, reliably ensures the tightness of the joints in all operating modes of the product, which eliminates the negative impact on characteristics of the turbine as a whole. In addition to the improvements listed, the use of an elastic ring element in the CB design allows to reduce the weight of the product and increase its manufacturability (due to the elimination of a cover with a flange connection).

Предложенная конструкция СЛ отличается от прототипа тем, что ее внутренняя полка не имеет коробку, которая препятствует прохождению охлаждающего воздуха напрямую в переднюю полость пера и значительно усложняет конструкцию лопатки. Наличие втулки, выполненной со стороны внутренней поверхности внутренней полки сопловой лопатки, за одно целое с ней позволяет исключить коробку с окном в ее передней стенке. Вновь разработанное конструкторское решение обеспечивает беспрепятственный вход воздуха в переднюю полость пера без потери давления, что приводит к более эффективному охлаждению передней кромки СЛ и повышает надежность СА в целом. Кроме того, отсутствие припаянной к нижней полке СЛ дополнительной нижней крышки снижает вес лопатки и обеспечивает свободный доступ воздуха к полке.The proposed design of the SL differs from the prototype in that its internal shelf does not have a box that prevents the passage of cooling air directly into the anterior cavity of the feather and significantly complicates the design of the blade. The presence of a sleeve made on the side of the inner surface of the inner flange of the nozzle blade, in one piece with it, makes it possible to exclude a box with a window in its front wall. The newly developed design solution provides unobstructed air entry into the anterior cavity of the pen without loss of pressure, which leads to more efficient cooling of the SL leading edge and increases the reliability of the aircraft as a whole. In addition, the absence of an additional lower cover soldered to the lower shelf of the SL reduces the weight of the blade and provides free air access to the shelf.

Втулки на нижней полке С Л не имеют жесткой связи с внутренним кольцом СВ, так как между ними установлены трубчатые элементы, которые за счет сферических наконечников имеют возможность поворачиваться при различном осевом перемещении наружного и внутреннего корпусов КС. Трубчатые элементы не препятствуют различному радиальному перемещению лопаточного венца и внутреннего кольца в процессе работы ГТД. Они служат для подачи проходящего через центральный канал СЛ охлаждающего воздуха непосредственно к аппарату его закрутки. Все это исключает разрушение СА в процессе работы ГТД и повышает его надежность.The bushings on the lower shelf SL do not have a rigid connection with the inner ring CB, since tubular elements are installed between them, which, due to spherical tips, have the ability to rotate with different axial displacements of the outer and inner bodies of the CS. Tubular elements do not interfere with different radial movement of the blade row and inner ring during the operation of the gas turbine engine. They serve to supply cooling air passing through the central channel of the SL directly to the device for its swirling. All this eliminates the destruction of the SA during the operation of the GTE and increases its reliability.

Внутреннее кольцо СВ ТВД более легкое и более технологичное, чем внутреннее кольцо прототипа. Конструкция кольца не предусматривает наличие крышки, зафиксированной на нем винтами. Это обеспечивает герметичность стыка, снижает вес узла и исключает отрицательное влияние головок винтов в полости между ротором и статором из-за торможения протекающего в полости воздуха, что снижает КПД турбины.The inner ring of the SV TVD is lighter and more technologically advanced than the inner ring of the prototype. The design of the ring does not provide for the presence of a cover fixed to it with screws. This ensures the tightness of the joint, reduces the weight of the unit and eliminates the negative effect of the screw heads in the cavity between the rotor and the stator due to the deceleration of the air flowing in the cavity, which reduces the efficiency of the turbine.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами чертежей.The essence of the present invention is illustrated by the figures of the drawings.

На Фигуре 1 изображен продольный разрез соплового аппарата ТРД ГТД.Figure 1 shows a longitudinal section of the nozzle apparatus of the turbojet engine of the GTE.

На Фигуре 2 - увеличенный фрагмент А.Figure 2 is an enlarged detail of A.

На Фигуре 3 - вид Б.Figure 3 - view B.

Сопловой аппарат ТВД ГТД, содержит наружное и внутреннее кольца 1 и 2, соединенные с наружным и внутренним корпусом 3 и 4 камеры сгорания соответственно, венец сопловых лопаток 5 с наружными и внутренними полками 6 и 7, соединенными с наружным и внутренним кольцами 1 и 2 соплового аппарата соответственно.The nozzle apparatus of the HPT GTE, contains the outer and inner rings 1 and 2, connected to the outer and inner casing 3 and 4 of the combustion chamber, respectively, the crown of nozzle blades 5 with outer and inner shelves 6 and 7 connected to the outer and inner rings 1 and 2 of the nozzle apparatus respectively.

В пере каждой из сопловых лопаток 5 выполнен продольный охлаждающий канал 8, сообщенный с полостью 9, образованной наружным кольцом 1 соплового аппарата и наружным корпусом 3 камеры сгорания с клапанами перепуска воздуха 10, а также с полостью подвода воздуха 11 к аппарату закрутки, образованной во внутреннем кольце 2 соплового аппарата.In the nose of each of the nozzle blades 5, a longitudinal cooling channel 8 is made, communicated with the cavity 9 formed by the outer ring 1 of the nozzle apparatus and the outer casing 3 of the combustion chamber with air bypass valves 10, as well as with the cavity for supplying air 11 to the swirl apparatus formed in the inner ring 2 of the nozzle apparatus.

С полостью 9, образованной наружным кольцом 1 соплового аппарата и наружным корпусом 3 камеры сгорания с клапанами перепуска воздуха 10 охлаждающий канал 8 каждой из лопаток 5 сообщен посредством двух втулок 12 и 13, соединенных между собой телескопически (труба в трубе), с возможностью их радиального смещения друг относительно друга, ограниченного длиной посадочного пояска 14, выполненного на концевом участке втулки 13.With the cavity 9 formed by the outer ring 1 of the nozzle apparatus and the outer casing 3 of the combustion chamber with air bypass valves 10, the cooling channel 8 of each of the blades 5 is communicated by means of two bushings 12 and 13, connected to each other telescopically (pipe in pipe), with the possibility of their radial displacement relative to each other, limited by the length of the landing collar 14, made on the end section of the sleeve 13.

Одна из упомянутых втулок 12 установлена в отверстии наружного кольца 1 соплового аппарата и зафиксирована в радиальном направлении относительно наружного кольца 1 соплового аппарата посредством выполненных на ее наружной поверхности двух диаметрально расположенных выступов 15 и 16, заведенных в кольцевые пазы 17 наружного кольца 1 соплового аппарата, выполненные со стороны наружного диаметра последнего, а в окружном направлении посредством контровочных шайб 18, установленных под каждой из втулок 12.One of the mentioned bushings 12 is installed in the hole of the outer ring 1 of the nozzle apparatus and is fixed in the radial direction relative to the outer ring 1 of the nozzle apparatus by means of two diametrically located protrusions 15 and 16 made on its outer surface, inserted into the annular grooves 17 of the outer ring 1 of the nozzle apparatus, made from the side of the outer diameter of the latter, and in the circumferential direction by means of lock washers 18 installed under each of the bushings 12.

Другая из упомянутых втулок 13 выполнена со стороны наружной поверхности наружной полки 6 сопловой лопатки 5, за одно целое с ней.Another of the mentioned bushings 13 is made on the side of the outer surface of the outer shelf 6 of the nozzle blade 5, in one piece with it.

С полостью подвода воздуха 11 к аппарату закрутки, выполненной во внутреннем кольце 2 соплового аппарата, охлаждающий канал 8 каждой из сопловых лопаток 5 сообщен посредством трубчатого элемента 19, закрепленного в отверстии внутреннего кольца 2 соплового аппарата посредством шарнирного соединения 20 (контактные поверхности выполнены сферическими) и втулки 21, выполненной со стороны внутренней поверхности внутренней полки 7 сопловой лопатки 5, за одно целое с ней и соединенной с трубчатым элементом 19 посредством шарнирного соединения 22 (контактные поверхности выполнены сферическими).With the cavity for supplying air 11 to the swirl apparatus, made in the inner ring 2 of the nozzle apparatus, the cooling channel 8 of each of the nozzle blades 5 is communicated by means of a tubular element 19 fixed in the hole of the inner ring 2 of the nozzle apparatus by means of a hinge joint 20 (the contact surfaces are spherical) and bushing 21, made on the side of the inner surface of the inner shelf 7 of the nozzle blade 5, in one piece with it and connected to the tubular element 19 by means of a pivot joint 22 (the contact surfaces are spherical).

Наружные полки 6 венца сопловых лопаток 5 зафиксированы относительно наружного кольца 1 соплового аппарата в радиальном направлении посредством выполненных на одном конце (со стороны выходной кромки пера) наружных поверхностей полок Г-образных выступов 30, концы которых вставлены в кольцевой паз 23 наружного кольца 1, выполненный со стороны внутреннего диаметра последнего, а на другом конце (со стороны входной кромки пера) наружного кольца 1 посредством двух П-образных выступов 28, расположенных на наружной поверхности каждой из полок 6, при этом торцовая часть наружного кольца 1 заведена в пазы 29, образованные выступами 28, а от проворота полок 6 вокруг оси втулки 12 посредством штифтов 24, установленных в наружную полку 6 каждой сопловой лопатки 5 и входящих в соответствующие пазы наружного кольца 1 соплового аппарата. В осевом и окружном направлении наружные полки 6 зафиксированы втулкой 12 вставленной в наружное кольцо 1 и установленной на втулку 13.The outer shelves 6 of the crown of the nozzle blades 5 are fixed relative to the outer ring 1 of the nozzle apparatus in the radial direction by means of the outer surfaces of the shelves of the L-shaped projections 30 made at one end (from the side of the tail edge of the feather), the ends of which are inserted into the annular groove 23 of the outer ring 1, made from the side of the inner diameter of the latter, and at the other end (from the side of the leading edge of the feather) of the outer ring 1 by means of two U-shaped protrusions 28 located on the outer surface of each of the shelves 6, while the end part of the outer ring 1 is inserted into the grooves 29 formed protrusions 28, and from turning the shelves 6 around the axis of the sleeve 12 by means of pins 24 installed in the outer shelf 6 of each nozzle blade 5 and entering the corresponding grooves of the outer ring 1 of the nozzle apparatus. In the axial and circumferential direction, the outer shelves 6 are fixed by a sleeve 12 inserted into the outer ring 1 and mounted on the sleeve 13.

При этом на наружном диаметре внутреннего кольца 2 соплового аппарата выполнен кольцевой паз 25, а со стороны внутренней поверхности каждой из внутренних полок 7 венца сопловых лопаток 5 выполнено по ответному пазу 26, в которых установлен кольцевой упругий элемент 27, перекрывающий поток воздуха из компрессора высокого давления в проточную часть турбины высокого давления. Кольцевой упругий элемент 27 выполнен в виде плоского кольца с утолщениями (сферическими буртиками) на концевых участках его торцов в соответствии с формой пазов 25 и 26.At the same time, an annular groove 25 is made on the outer diameter of the inner ring 2 of the nozzle apparatus, and on the side of the inner surface of each of the inner shelves 7, the rim of nozzle blades 5 is made along the mating groove 26, in which an annular elastic element 27 is installed that blocks the air flow from the high-pressure compressor into the flow path of the high-pressure turbine. The annular elastic element 27 is made in the form of a flat ring with thickenings (spherical beads) at the end portions of its ends in accordance with the shape of the grooves 25 and 26.

Сборка соплового аппарата ТВД ГТД происходит следующим образом. Во внутреннее кольцо 2, с установленным заранее упругим элементом 27, устанавливаются трубчатые элементы 19 (до упора). Далее все СЛ 5 устанавливаются в радиальном направлении на трубчатые элементы 19, при этом упругий элемент 27 входит в пазы 26 внутренних полок 7 каждой СЛ 5. После этого собранный узел задвигается в наружное кольцо 1 до проникновения Г-образных выступов 30 в кольцевой паз 23 и проникновения торцовой части наружного кольца 1 в пазы П-образных выступов 28. При этом штифты 24 входят в паз наружного кольца 1. Далее в кольцевые пазы 17 наружного кольца 1 устанавливаются контровочные шайбы 18 (через единственный паз в заднем Г-образном выступе наружного кольца 1) и втулки 12 (со стыковкой со втулками 13 наружных полок 6 СЛ 5 и проворотом). После этого втулки 12 фиксируются посредством загиба контровочных шайб 18.The assembly of the nozzle apparatus of the turbine engine turbine engine is as follows. In the inner ring 2, with a predetermined elastic element 27, tubular elements 19 are installed (up to the stop). Further, all SL 5 are installed in the radial direction on the tubular elements 19, while the elastic element 27 enters the grooves 26 of the inner shelves 7 of each SL 5. After that, the assembled unit is pushed into the outer ring 1 until the L-shaped protrusions 30 penetrate into the annular groove 23 and penetration of the end part of the outer ring 1 into the grooves of the U-shaped protrusions 28. In this case, the pins 24 enter the groove of the outer ring 1. Further, the lock washers 18 are installed in the annular grooves 17 of the outer ring 1 (through a single groove in the rear L-shaped protrusion of the outer ring 1 ) and bushings 12 (with docking with bushings 13 of the outer shelves 6 SL 5 and turning). After that, the bushings 12 are fixed by bending the lock washers 18.

Claims (1)

Сопловой аппарат турбины высокого давления газотурбинного двигателя, содержащий наружное и внутреннее кольца соплового аппарата, соединенные с наружным и внутренним корпусом камеры сгорания соответственно, венец сопловых лопаток с наружными и внутренними полками, соединенными с наружным и внутренним кольцами соплового аппарата соответственно, причем в пере каждой из сопловых лопаток выполнен продольный охлаждающий канал, сообщенный с полостью, образованной наружным кольцом соплового аппарата и наружным корпусом камеры сгорания с клапанами перепуска воздуха, а также с полостью подвода воздуха к аппарату закрутки, выполненной во внутреннем кольце соплового аппарата, отличающийся тем, что с полостью, образованной наружным кольцом соплового аппарата и наружным корпусом камеры сгорания с клапанами перепуска воздуха, охлаждающий канал каждой из лопаток сообщен посредством двух втулок, соединенных между собой телескопически, с возможностью радиального смещения друг относительно друга, одна из которых установлена в отверстии наружного кольца соплового аппарата и зафиксирована относительно наружного кольца соплового аппарата посредством выполненных на ее наружной поверхности двух диаметрально расположенных выступов, заведенных в кольцевые пазы наружного кольца соплового аппарата, выполненные со стороны наружного диаметра последнего, а также контровочной шайбы, а другая втулка выполнена со стороны наружной поверхности наружной полки сопловой лопатки, за одно целое с ней, при этом с полостью подвода воздуха к аппарату закрутки, выполненной во внутреннем кольце соплового аппарата, охлаждающий канал каждой из сопловых лопаток сообщен посредством трубчатого элемента, закрепленного в отверстии внутреннего кольца соплового аппарата посредством шарнирного соединения и втулки, выполненной со стороны внутренней поверхности внутренней полки сопловой лопатки, за одно целое с ней, и соединенной с трубчатым элементом посредством шарнирного соединения, кроме того, наружные полки венца сопловых лопаток зафиксированы в наружном кольце соплового аппарата в радиальном направлении посредством выполненного на наружной поверхности каждой из наружных полок лопаток, со стороны выходной кромки пера, Г-образного выступа, вставленного концевым участком в кольцевой паз наружного кольца, выполненный со стороны внутреннего диаметра последнего, а также выполненных на наружной поверхности каждой из наружных полок лопаток, со стороны входной кромки пера, двух П-образных выступов, разнесенных друг относительно друга в окружном направлении, в пазы которых заведена торцовая часть наружного кольца, а от проворота наружных полок относительно оси втулки, выполненной со стороны наружной поверхности наружной полки сопловой лопатки, в каждой наружной полке установлен штифт, заведенный в осевой паз наружного кольца, при этом на наружном диаметре внутреннего кольца соплового аппарата выполнен кольцевой паз, а со стороны внутренней поверхности каждой из внутренних полок венца сопловых лопаток выполнено по ответному пазу, в которых установлен кольцевой упругий элемент, перекрывающий поток воздуха из компрессора высокого давления в проточную часть турбины высокого давления.A nozzle apparatus of a high-pressure turbine of a gas turbine engine, containing an outer and an inner ring of a nozzle apparatus, connected to the outer and inner casing of the combustion chamber, respectively, a crown of nozzle blades with outer and inner shelves connected to the outer and inner rings of the nozzle apparatus, respectively, and in front of each of of the nozzle blades, a longitudinal cooling channel is made, communicated with the cavity formed by the outer ring of the nozzle apparatus and the outer casing of the combustion chamber with air bypass valves, as well as with a cavity for supplying air to the swirl apparatus, made in the inner ring of the nozzle apparatus, characterized in that with a cavity, formed by the outer ring of the nozzle apparatus and the outer casing of the combustion chamber with air bypass valves, the cooling channel of each of the blades is communicated by means of two bushings connected to each other telescopically, with the possibility of radial displacement relative to each other, one of which are installed in the hole of the outer ring of the nozzle apparatus and fixed relative to the outer ring of the nozzle apparatus by means of two diametrically located protrusions made on its outer surface, inserted into the annular grooves of the outer ring of the nozzle apparatus, made on the side of the outer diameter of the latter, as well as a lock washer, and the other sleeve is made on the side of the outer surface of the outer shelf of the nozzle blade, in one piece with it, while with the cavity for supplying air to the swirl apparatus, made in the inner ring of the nozzle apparatus, the cooling channel of each of the nozzle blades is communicated by means of a tubular element fixed in the hole of the inner ring of the nozzle apparatus by means of a hinge joint and a sleeve made on the side of the inner surface of the inner shelf of the nozzle blade, in one piece with it, and connected to the tubular element by means of a hinge joint, in addition, the outer shelves of the nozzle ring new blades are fixed in the outer ring of the nozzle apparatus in the radial direction by means of an L-shaped protrusion made on the outer surface of each of the outer flanges of the blades, from the side of the trailing edge of the airfoil, inserted by the end section into the annular groove of the outer ring, made from the side of the inner diameter of the latter, and also made on the outer surface of each of the outer shelves of the blades, from the side of the leading edge of the feather, two U-shaped protrusions spaced relative to each other in the circumferential direction, into the grooves of which the end part of the outer ring is inserted, and from the rotation of the outer shelves relative to the axis of the sleeve made on the side of the outer surface of the outer shelf of the nozzle blade, in each outer shelf there is a pin inserted into the axial groove of the outer ring, while an annular groove is made on the outer diameter of the inner ring of the nozzle apparatus, and on the side of the inner surface of each of the inner shelves of the ring of nozzle blades It is located along the mating groove, in which an annular elastic element is installed, which blocks the air flow from the high-pressure compressor to the flow path of the high-pressure turbine.
RU2020124387A 2020-07-23 2020-07-23 Nozzle apparatus of a high-pressure turbine of a gas turbine engine RU2757245C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124387A RU2757245C1 (en) 2020-07-23 2020-07-23 Nozzle apparatus of a high-pressure turbine of a gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020124387A RU2757245C1 (en) 2020-07-23 2020-07-23 Nozzle apparatus of a high-pressure turbine of a gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2757245C1 true RU2757245C1 (en) 2021-10-12

Family

ID=78286379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020124387A RU2757245C1 (en) 2020-07-23 2020-07-23 Nozzle apparatus of a high-pressure turbine of a gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2757245C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140205447A1 (en) * 2013-01-22 2014-07-24 Harry Patat Purge and cooling air for an exhaust section of a gas turbine assembly
US20160230598A1 (en) * 2015-02-09 2016-08-11 United Technologies Corporation Cooling passages for a mid-turbine frame
RU2658168C1 (en) * 2017-09-11 2018-06-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Turbine adjustable guide vanes and method of the turbine operation
RU2691203C1 (en) * 2018-07-05 2019-06-11 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Nozzle assembly of low-pressure turbine (lpt) of gas turbine engine (gte) (versions) and blade of lpt nozzle assembly (versions)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140205447A1 (en) * 2013-01-22 2014-07-24 Harry Patat Purge and cooling air for an exhaust section of a gas turbine assembly
US20160230598A1 (en) * 2015-02-09 2016-08-11 United Technologies Corporation Cooling passages for a mid-turbine frame
RU2658168C1 (en) * 2017-09-11 2018-06-19 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Turbine adjustable guide vanes and method of the turbine operation
RU2691203C1 (en) * 2018-07-05 2019-06-11 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Nozzle assembly of low-pressure turbine (lpt) of gas turbine engine (gte) (versions) and blade of lpt nozzle assembly (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10221711B2 (en) Integrated strut and vane arrangements
US8403634B2 (en) Seal assembly for use with turbine nozzles
US2457833A (en) Cartridge starter for combustion gas turbines
EP3088670B1 (en) Film cooling system
US11725529B2 (en) Fluid transfer assembly for rotational equipment
US2936999A (en) Tangential bearing supports
CN108006696B (en) Burner assembly and burner
BR102016027905A2 (en) TURBOFAN EXHAUST NOZZLE MACHINE
US11359499B2 (en) Gas turbine
CN107076421A (en) Firm heat-insulated fuel injector for gas-turbine unit
EP3470625B1 (en) Rotor disk assembly for gas turbine
US20190154050A1 (en) Rotor hub seal
RU2757245C1 (en) Nozzle apparatus of a high-pressure turbine of a gas turbine engine
US9546600B2 (en) Nozzle having an orifice plug for a gas turbomachine
US20200149401A1 (en) Airfoil with arced baffle
US20190093484A1 (en) Gas turbine blade
US10968778B2 (en) Gas turbine
RU2792703C1 (en) Low pressure turbine stator for a gas turbine engine
US20120171037A1 (en) Probe assembly for use in turbine engines and method of assembling same
US20190271268A1 (en) Turbine Engine With Rotating Detonation Combustion System
RU2755453C1 (en) Connection assembly of nozzle apparatus of high-pressure turbine with end part of flame tube of combustion chamber of gas turbine engine
JP2019035401A (en) Aerodynamic fixation of turbomachine fuel injector
RU194587U1 (en) FUEL INJECTOR OF A GAS TURBINE ENGINE
KR20190046118A (en) Turbine Blade
US20240141834A1 (en) Air guide for a gas turbine engine