RU45462U1

RU45462U1 - ADJUSTABLE INPUT GUIDE COMPRESSOR

Info

Publication number: RU45462U1
Application number: RU2005101929/22U
Authority: RU
Inventors: Л.Н. Юрзинов; Е.И. Андреева; Ю.В. Фадеев; Б.Ф. Кузьминов
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2005-05-10

Abstract

Полезная модель относится к конструкции узлов газотурбинных двигателей, служащих для направления газового потока, а именно, к входным направляющим аппаратам компрессора. Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя содержит наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца с возможностью поворота. Со стороны проточной части компрессора на цапфах стоек образованы полки, установленные в ответных пазах, выполненных на внутреннем кольце и наружном корпусе. Полки в поперечном сечении представляют собой фигуру, наружный контур которой включает две параллельные прямые, сопряженные между собой двумя полуокружностями. Форма ответных пазов на внутреннем кольце и наружном корпусе соответствует форме полок стоек. Технический результат данной полезной модели - повышение технологичности при изготовлении и сборке направляющего аппарата при одновременном обеспечении высоких прочностных характеристик и долговечности работы направляющего аппарата.The utility model relates to the design of gas turbine engine assemblies serving to direct the gas flow, namely, to compressor inlet guide vanes. The adjustable inlet guide vane of the gas turbine engine compressor comprises an outer casing, an inner ring, between which guide vanes are installed, including fixed racks with cylindrical pins and flaps with cylindrical pins mounted rotatably in the openings of the outer casing and inner ring. On the side of the compressor running part, racks are formed on the trunnion racks installed in mating grooves made on the inner ring and the outer case. The shelves in cross section are a figure, the outer contour of which includes two parallel straight lines, interconnected by two semicircles. The shape of the mating grooves on the inner ring and the outer casing corresponds to the shape of the shelves of the racks. The technical result of this utility model is an increase in manufacturability in the manufacture and assembly of the guide apparatus while ensuring high strength characteristics and durability of the guide apparatus.

Description

Полезная модель относится к конструкции узлов газотурбинных двигателей, служащих для направления газового потока, а именно, к входным направляющим аппаратам компрессора.The utility model relates to the design of gas turbine engine assemblies serving to direct the gas flow, namely, to compressor inlet guide vanes.

Известен регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца с возможностью поворота, со стороны проточной части компрессора на цапфах стоек образованы прямоугольные полки, установленные в ответных пазах, выполненных на внутреннем кольце и наружном корпусе. [1].Known adjustable input guide vane of a compressor of a gas turbine engine, comprising an outer casing, an inner ring, between which guide vanes are installed, including fixed racks with cylindrical trunnions and flaps with cylindrical trunnions installed in the openings of the outer casing and the inner ring with the possibility of rotation, from the flow part The compressor on the trunnion trunnions formed rectangular shelves installed in mating grooves made on the inner ring and the outer orpuse. [1].

Недостаток известного регулируемого входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя заключается в низкой технологичности его изготовления и сборки. В первую очередь это определяется прямоугольной формой полок, образованных на цапфах стоек со стороны проточной части компрессора. Указанные полки при сборке входного направляющего аппарата устанавливаются в ответных пазах на внутреннем кольце и наружном корпусе, также имеющих прямоугольную форму, соответствующую форме полок. Особенно сложными с технологической точки зрения являются выполнение пазов прямоугольной формы и операции по взаимной подгонке пазов и полок.A disadvantage of the known adjustable inlet guide vane of a compressor of a gas turbine engine is the low adaptability of its manufacture and assembly. This is primarily determined by the rectangular shape of the shelves formed on the trunnion pins of the racks from the side of the compressor flow path. These shelves when assembling the input guide vane are installed in the mating grooves on the inner ring and the outer casing, also having a rectangular shape corresponding to the shape of the shelves. Especially difficult from a technological point of view are the execution of grooves of a rectangular shape and the operation of mutual fitting of the grooves and shelves.

При работе входного направляющего аппарата на неподвижные стойки действуют значительные моменты сил, стремящиеся повернуть стойки в цилиндрических цапфах. При ослаблении в процессе эксплуатации фиксации During the operation of the input guide vane, the stationary racks are affected by significant moments of force tending to rotate the racks in cylindrical trunnions. When loosening during operation

стоек в наружном корпусе гайками указанные моменты сил оказываются, по меньшей мере, частично приложенными к прямоугольным полкам. Полки, преимущественно, своими угловыми участками взаимодействуют с внутренними гранями пазов. При длительной эксплуатации и жестких режимах работы приводит к деформации или даже разрушению углов полок. Тем самым снижается долговечность и надежность всего узла.the racks in the outer casing with nuts, the indicated moments of forces are at least partially applied to the rectangular shelves. The shelves, mainly with their angular sections interact with the inner faces of the grooves. With prolonged use and harsh operating conditions leads to deformation or even destruction of the corners of the shelves. This reduces the durability and reliability of the entire site.

Кроме того, в силу наличия технологических допусков на изготовление и сборку конструктивных пар «полка - ответный паз», в готовом изделии либо полка может выступать в проточную часть компрессора, либо участок проточной части компрессора, примыкающий к пазу, может возвышаться над полкой. И в том и в другом случае прямоугольная форма полок и ответных пазов обеспечивает наихудшие условия обтекания потоком этих элементов, находящихся в проточной части компрессора. Это приводит к ухудшению аэродинамических характеристик регулируемого входного направляющего аппарата и, в конечном счете, негативно влияет на характеристики компрессора газотурбинного двигателя в целом.In addition, due to the availability of technological tolerances for the manufacture and assembly of structural pairs “shelf - reciprocal groove”, in the finished product either the shelf can protrude into the flow part of the compressor, or the portion of the flow part of the compressor adjacent to the groove may rise above the shelf. In both cases, the rectangular shape of the shelves and reciprocal grooves provides the worst conditions for the flow around these elements located in the flow part of the compressor. This leads to a deterioration in the aerodynamic characteristics of the adjustable input guide vane and, ultimately, negatively affects the characteristics of the compressor of a gas turbine engine as a whole.

Технический результат полезной модели - повышение технологичности при изготовлении и сборке направляющего аппарата при одновременном обеспечении высоких прочностных характеристик и долговечности работы направляющего аппарата.The technical result of the utility model is an increase in manufacturability in the manufacture and assembly of the guide apparatus while providing high strength characteristics and durability of the guide apparatus.

Указанный результат достигается тем, что в регулируемом входном направляющем аппарате компрессора газотурбинного двигателя, содержащем наружный корпус, внутреннее кольцо, между которыми установлены направляющие лопатки, включающие неподвижные стойки с цилиндрическими цапфами и закрылки с цилиндрическими цапфами, установленными в отверстиях наружного корпуса и внутреннего кольца с возможностью поворота, со стороны проточной части компрессора на цапфах стоек образованы полки, установленные в ответных пазах, выполненных на внутреннем кольце и наружном корпусе, при этом полки в поперечном сечении представляют собой фигуру, наружный контур которой включает This result is achieved by the fact that in the adjustable inlet guide vane of the compressor of the gas turbine engine containing the outer casing, the inner ring, between which guide vanes are installed, including fixed racks with cylindrical trunnions and flaps with cylindrical trunnions installed in the holes of the outer casing and inner ring with the possibility rotation, from the side of the compressor flow part, racks are formed on the trunnion racks installed in mating grooves made on the inside m ring and the outer casing, while the shelves in cross section are a figure whose outer contour includes

две параллельные прямые, сопряженные между собой двумя полуокружностями, а форма ответных пазов на внутреннем кольце и наружном корпусе соответствует форме полок стоек. Внутреннее кольцо представляет собой сборный узел, состоящий из трех конструктивных деталей.two parallel straight lines, interconnected by two semicircles, and the shape of the mating grooves on the inner ring and the outer casing corresponds to the shape of the shelves of the racks. The inner ring is an assembly made up of three structural parts.

В предложенном техническом решении полки в 'поперечном сечении представляют собой фигуру, образованную двумя параллельными прямыми, сопряженными между собой двумя полуокружностями. Такие «скругленные» полки и ответные пазы значительно более технологичны при изготовлении и при взаимной подгонке в процессе сборки по сравнению с прямоугольными. У полок отсутствуют подверженные деформированию и разрушению углы, что обеспечивает более высокую долговечность и надежность регулируемого входного направляющего аппарата компрессора в целом. Улучшенные условия обтекания потоком пограничных зон на стыке скругленных полок и пазов улучшают аэродинамические характеристики регулируемого входного направляющего аппарата компрессора.In the proposed technical solution, the shelves in a 'cross-section are a figure formed by two parallel straight lines, interconnected by two semicircles. Such "rounded" shelves and reciprocal grooves are much more technologically advanced in manufacturing and with mutual adjustment in the assembly process compared to rectangular ones. The shelves lack angles subject to deformation and destruction, which ensures higher durability and reliability of the adjustable inlet guide vane of the compressor as a whole. Improved flow conditions around the boundary zones at the junction of rounded shelves and grooves improve the aerodynamic characteristics of the adjustable inlet guide vane of the compressor.

Выполнение формы ответных пазов на внутреннем кольце и наружном корпусе, соответствующей форме полок стоек, обеспечивают также надежную фиксацию стойки, поскольку в противном случае возрастает влияние зазоров на точность установки, что отрицательно скажется на прочностных качествах конструкции направляющего аппарата в целом.The execution of the shape of the mating grooves on the inner ring and the outer casing, corresponding to the shape of the shelves of the racks, also provides reliable fixation of the rack, since otherwise the influence of the gaps on the installation accuracy increases, which will negatively affect the strength properties of the design of the guide apparatus as a whole.

На фиг.1 показан продольный разрез регулируемого входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя.Figure 1 shows a longitudinal section of an adjustable inlet guide vane of a compressor of a gas turbine engine.

На фиг.2 показан поперечный разрез А-А (развертка).Figure 2 shows a cross-section aa (scan).

На фиг.3 показано поперечное сечение В-В полок, установленных в наружном корпусе.Figure 3 shows a cross-section BB of shelves installed in the outer casing.

На фиг.4 показано поперечное сечение С-С полок, установленных во внутреннем кольце.Figure 4 shows a cross section CC of the shelves installed in the inner ring.

Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя состоит из наружного корпуса 1, внутреннего The adjustable inlet guide vane of a gas turbine engine compressor consists of an outer casing 1, an inner

кольца 2, направляющих лопаток, каждая из которых состоит из неподвижной стойки 3 с цилиндрическими цапфами 4, 5 и поворотного закрылка 6 с цилиндрическими цапфами 7, 8, установленными в отверстии 9 наружного корпуса 1 и отверстии 10 внутреннего кольца 2 соответственно. Неподвижная стойка 4 снабжена полками 11 и 12, устанавливаемые в ответных пазах 13 наружного корпуса 1 и пазах 14 внутреннего кольца 2. Цапфы 4, 5 стоек 4 размещены соответственно в дополнительных отверстиях 15 наружного корпуса 1 и отверстиях 16 внутреннего кольца 2 и зафиксированы гайками 17 на наружной поверхности корпуса 1.rings 2, guide vanes, each of which consists of a fixed stand 3 with cylindrical pins 4, 5 and a rotary flap 6 with cylindrical pins 7, 8 installed in the hole 9 of the outer casing 1 and the hole 10 of the inner ring 2, respectively. The fixed rack 4 is provided with shelves 11 and 12, which are installed in the mating grooves 13 of the outer casing 1 and the grooves 14 of the inner ring 2. The pins 4, 5 of the racks 4 are respectively located in the additional holes 15 of the outer casing 1 and the holes 16 of the inner ring 2 and are fixed with nuts 17 on the outer surface of the housing 1.

Внутреннее кольцо 2 представляет собой узел, состоящий из трех конструктивных частей 18, 19 и 20 и выполнено с двумя вертикальными разъемами 21 и 22 в плоскости, проходящей по оси стоек 4 и плоскости, проходящей по оси закрылков 6. Части 18, 19 внутреннего кольца 2 соединены крепежными элементами 23, части 19, 20 внутреннего кольца 2 также соединены крепежными элементами (на чертеже не показано). Наружная цапфа 7 закрылка 6 фиксируется втулкой 24, винтом 25, регулировочным кольцом 26 и рычагом 27.The inner ring 2 is a node consisting of three structural parts 18, 19 and 20 and is made with two vertical connectors 21 and 22 in a plane passing along the axis of the uprights 4 and a plane passing along the axis of the flaps 6. Parts 18, 19 of the inner ring 2 connected by fasteners 23, parts 19, 20 of the inner ring 2 are also connected by fasteners (not shown in the drawing). The outer pin 7 of the flap 6 is fixed by a sleeve 24, a screw 25, an adjusting ring 26 and a lever 27.

Полки 11 и 12 в поперечном сечении представляют собой фигуру 28 (фиг.3, 4), наружный контур которой включает две параллельные прямые, сопряженные между собой двумя полуокружностями.The shelves 11 and 12 in cross section are figure 28 (figures 3, 4), the outer contour of which includes two parallel straight lines, interconnected by two semicircles.

Форма ответных пазов 13 наружного корпуса 1 и пазов 14 внутреннего кольца 2 соответствует форме полок 11 и 12 стоек 3 соответственно.The shape of the mating grooves 13 of the outer casing 1 and the grooves 14 of the inner ring 2 corresponds to the shape of the shelves 11 and 12 of the racks 3, respectively.

Регулируемый входной направляющий аппарат компрессора работает следующим образом. Воздух из воздухозаборного устройства поступает во входной направляющий аппарат компрессора. Неподвижные стойки 3 образуют с поворотными закрылками 6 единый аэродинамический профиль. Поворотные закрылки б устанавливаются в расчетное положение с помощью поворотного механизма. Воздушный поток, проходя входной направляющий аппарат, попадает на решетку первой ступени и последующих ступеней компрессора.Adjustable input guide apparatus of the compressor operates as follows. Air from the intake device enters the inlet guide apparatus of the compressor. Fixed racks 3 form with rotary flaps 6 a single aerodynamic profile. Rotary flaps b are installed in the calculated position using the rotary mechanism. The air flow passing through the inlet guide apparatus enters the grate of the first stage and subsequent stages of the compressor.

При сборке узла регулируемого входного направляющего аппарата неподвижные стойки 3 вставляются цапфами 4, 5 соответственно в отверстия наружного корпуса 1 и внутреннего кольца 2 и фиксируются гайками 17. Полки 11, 12 вставляются в ответные пазы 13 и 14, выполненные соответственно в наружном корпус 1 и внутреннем кольце 2, осуществляя таким образом фиксацию как в окружном, так и в осевом направлениях. Затем на цапфы 5 надвигаются части 18 и 19 внутреннего кольца 2 и соединяются друг с другом крепежным элементом 23. Далее в отверстия 9 наружного корпуса 1 вставляются цапфы 7 закрылков 6, после чего цапфы фиксируются втулкой 24, винтом 25 и рычагом 27. Затем на цапфы 8 закрылков 6 надвигается часть 20 внутреннего кольца 2 и соединяется с частью 19 внутреннего кольца 2 крепежным элементом (на чертеже не показано). Регулировочное кольцо 26 обеспечивает подвижность закрылка при повороте. Внутреннее кольцо 2 выполняется сборным, состоящим из трех конструктивных частей 18, 19 и 20 для обеспечения возможности установки неподвижных стоек 3 и поворотных закрылков 6.When assembling the adjustable input guide vane assembly, the fixed racks 3 are inserted with pins 4, 5, respectively, into the holes of the outer casing 1 and the inner ring 2 and fixed with nuts 17. The shelves 11, 12 are inserted into the response grooves 13 and 14, made respectively in the outer casing 1 and inner ring 2, thus performing fixation in both circumferential and axial directions. Then parts 18 and 19 of the inner ring 2 are pushed onto the trunnions 5 and connected to each other by a fastener 23. Next, the trunnions 7 of the flaps 6 are inserted into the holes 9 of the outer casing 1, after which the trunnions are fixed by a sleeve 24, a screw 25 and a lever 27. Then on the trunnions 8 of the flaps 6, the part 20 of the inner ring 2 is pushed and connected to the part 19 of the inner ring 2 by a fastening element (not shown in the drawing). The adjusting ring 26 provides flap mobility during rotation. The inner ring 2 is prefabricated, consisting of three structural parts 18, 19 and 20 to enable the installation of fixed racks 3 and rotary flaps 6.

Выполнение регулируемого входного направляющего аппарата компрессора газотурбинного двигателя с заявленными формами полок и ответных пазов позволяет достичь указанного технического результата - повышение технологичности при изготовлении и сборке направляющего аппарата при одновременном обеспечении высоких прочностных характеристик и долговечности работы направляющего аппарата.The implementation of an adjustable inlet guide vane of a gas turbine engine compressor with the declared forms of shelves and reciprocal grooves allows achieving the specified technical result - improving manufacturability in the manufacture and assembly of the vane while ensuring high strength characteristics and durability of the vane.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент РФ №2199670, опубл. 27.02.2003, F 01 D 17/12 - прототип.1. RF patent No. 2199670, publ. 02/27/2003, F 01 D 17/12 - prototype.

Claims

1. An adjustable inlet guide vane of a gas turbine engine compressor, comprising an outer casing, an inner ring, between which guide vanes are mounted, including fixed racks with cylindrical pins and flaps with cylindrical pins mounted rotatably in the openings of the outer casing and inner ring, from the flow-through side the compressor parts on the trunnion trunks are formed by shelves installed in mating grooves made on the inner ring and the outer casing, characterized it that the shelves in the cross section represent the figure, the outer contour of which comprises two parallel lines, coupled together by two semicircles and response shape grooves on the inner ring and the outer housing corresponds to the shape of rack shelves.

2. An adjustable inlet guide vane of a gas turbine engine compressor according to claim 1, characterized in that the inner ring is an assembly made up of three structural parts.