RU87213U1 - RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN THE FLOW OF THE TURBO MACHINE - Google Patents
RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN THE FLOW OF THE TURBO MACHINE Download PDFInfo
- Publication number
- RU87213U1 RU87213U1 RU2009116824/22U RU2009116824U RU87213U1 RU 87213 U1 RU87213 U1 RU 87213U1 RU 2009116824/22 U RU2009116824/22 U RU 2009116824/22U RU 2009116824 U RU2009116824 U RU 2009116824U RU 87213 U1 RU87213 U1 RU 87213U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- movable element
- turbomachine
- cavity
- conical movable
- housing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области регулирования энергетических установок и может быть использована для регулирования радиальных зазоров в проточных частях турбомашины. Предложенная система регулирования радиального зазора в проточной части турбомашины, содержит коническое подвижный элемент, размещенный в корпусе статора, и образующее с корпусом полость наддува, причем полость наддува образована установленным в корпусе статора сильфоном, герметично соединенным с корпусом и коническим подвижным элементом, при этом в полости конического подвижного элемента выполнены отверстия, сообщающиеся с проточной частью турбомашины, а отверстия в коническом подвижном элементе выполнены равномерно в пределах от 30-60 градусов по всему торцу проточной частитурбомашины. Технический результат, создаваемый полезной моделью, состоит в обеспечении надежности и упрощении конструкции, точности регулирования РЗ с обратной связью на любом режиме. The utility model relates to the field of regulation of power plants and can be used to regulate radial clearances in flowing parts of a turbomachine. The proposed system for regulating the radial clearance in the flow part of the turbomachine contains a conical movable element located in the stator housing and forming a boost cavity with the housing, the boost cavity being formed by a bellows installed in the stator housing, hermetically connected to the housing and the conical movable element, while in the cavity of the conical movable element, holes are made that communicate with the flow part of the turbomachine, and the holes in the conical movable element are made uniformly in the range of 30-60 degrees across the end of the flowing part of the turbomachine. The technical result created by the utility model is to ensure reliability and simplify the design, the accuracy of the regulation of RE with feedback in any mode.
Description
Полезная модель относится к области регулирования энергетических установок и может быть использована для регулирования радиальных зазоров в проточных частях турбомашины.The utility model relates to the field of regulation of power plants and can be used to regulate radial clearances in flowing parts of a turbomachine.
Под радиальным зазором (РЗ) понимается зазор между ротором и статором турбомашины. РЗ в газотурбинном двигателе (ГТД) является необходимым элементом, его величина влияет на удельные параметры ГТД. Регулирование РЗ в необходимых пределах является значительным резервом повышения коэффициента полезного действия турбины, уменьшения удельного расхода топлива. Кроме того, в высокоперепадных турбинах уменьшение перетекания газа в РЗ над рабочими лопатками способствует охлаждению верхних сечений лопатки.Radial clearance (RE) refers to the clearance between the rotor and stator of the turbomachine. RE in a gas turbine engine (GTE) is a necessary element, its value affects the specific parameters of the GTE. Regulation of the RE within the required limits is a significant reserve for increasing the efficiency of the turbine, reducing the specific fuel consumption. In addition, in high-pressure turbines, a decrease in gas flow in the RE above the working blades helps to cool the upper sections of the blades.
В обзоре «Эффективность регулирования радиальных зазоров в ГТД», (ЦИАМ, 1983 г., №161) рассмотрены различные устройства регулирования РЗ в ГТД (пневматические, механические, тепловые). Показано, что наиболее рациональным является тепловое регулирование, при котором РЗ обеспечивается соответствующим тепловым состоянием силовой части корпуса на рассматриваемых режимах, т.е. его термическим расширением. Устройства регулирования РЗ такого типа очень сложны по конструкции.In the review “Efficiency of regulation of radial clearances in gas-turbine engines”, (TsIAM, 1983, No. 161), various devices for regulating RE in gas-turbine engines (pneumatic, mechanical, thermal) are considered. It is shown that the most rational is thermal regulation, in which the RE is provided by the corresponding thermal state of the power part of the body in the considered modes, i.e. its thermal expansion. RP control devices of this type are very complex in design.
Наибольшую точность обеспечения минимально допустимого РЗ на каждом режиме работы двигателя дают системы регулирования с обратной связью. Примером теплового регулирования РЗ с обратной связью может служить устройство по авторскому свидетельству 1476992 от 24.08.1987 г., в котором расход охлаждающего воздуха регулируется сервоприводом, сигнал на который поступает от датчика, выполненного в виде струйного элемента.The highest accuracy of ensuring the minimum permissible RE at each engine operation mode is provided by feedback control systems. An example of the thermal regulation of RE with feedback is the device according to copyright certificate 1476992 of 08.24.1987, in which the flow of cooling air is controlled by a servo drive, the signal to which comes from a sensor made in the form of an inkjet element.
Известны также устройства регулирования РЗ с обратной связью, у которых каждая надроторная вставка связана с силовым элементом, установленным на корпусе турбины и обеспечивающим необходимое радиальное положение вставки в зависимости от показания датчика, измеряющего зазор.(а.с. 1334817 от 27.08.2005 г.).Also known are RP feedback control devices in which each rotor insert is connected to a power element mounted on the turbine casing and providing the necessary radial position of the insert depending on the reading of the sensor measuring the gap (A.S. 1334817 from 08.28.2005 )
В качестве прототипа рассматривается устройство регулирования РЗ (а.с. 1064693 от 14.05.82 г.) в котором в результате наддува и последующей деформации корпуса, выполненного в виде мембранной полости, расход воздуха регулируется струйным датчиком. Недостатком такого устройства является относительная громоздкость и низкая чувствительность.As a prototype, a device for regulating RE is considered (as.with. 1064693 from 05/14/82) in which, as a result of pressurization and subsequent deformation of the housing, made in the form of a membrane cavity, the air flow is regulated by a jet sensor. The disadvantage of this device is the relative bulkiness and low sensitivity.
Технический результат, создаваемый полезной моделью, состоит в обеспечении надежности и упрощении конструкции, точности регулирования РЗ с обратной связью на любом режиме.The technical result created by the utility model is to ensure reliability and simplify the design, the accuracy of the regulation of RE with feedback in any mode.
Указанный результат достигается тем, что в системе регулирования радиального зазора в проточной части турбомашины, содержащей коническое подвижное кольцо, размещенное в корпусе над гребнями лабиринтного уплотнения, и образующее с корпусом полость наддува, причем полость наддува образована установленным сильфоном, герметично соединенным с корпусом и коническим подвижным кольцом, при этом в полости подвижного кольца выполнены отверстия, сообщающиеся с проточной частью, а отверстия в подвижном кольце выполнены равномерно в пределах от 30-60 градусов по всему торцу.This result is achieved by the fact that in the radial clearance control system in the flow part of the turbomachine containing a conical movable ring located in the housing above the ridges of the labyrinth seal and forming a boost cavity with the housing, the boost cavity being formed by an installed bellows hermetically connected to the housing and the conical movable ring, while in the cavity of the movable ring, holes are made that communicate with the flow part, and the holes in the movable ring are made uniformly in the range of 30-60 degrees all over.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом.The essence of the claimed utility model is illustrated in the drawing.
На фигуре 1 приведен фрагмент конструкции узла турбины, с нерегулируемыми радиальными зазорами: D - между концом пера рабочей лопатки ротора и корпусом турбины и d1. d2 - между гребешками (на роторе) и полкой лабиринтного уплотнения (на статоре)The figure 1 shows a fragment of the design of the turbine assembly, with unregulated radial clearances: D - between the end of the pen of the rotor blade and the turbine body and d1. d2 - between the scallops (on the rotor) and the shelf of the labyrinth seal (on the stator)
На фигуре 2 схематично показана конструкция предлагаемого устройства, где P1 - давление перед РЗ, Р2 - давление за РЗ, δлу и δрл - соответствующие зазоры в лабиринтном уплотнении и конца пера роторной рабочей лопатки.Figure 2 schematically shows the design of the proposed device, where P 1 is the pressure in front of the RE, P 2 is the pressure behind the RE, δ lu and δ rl are the corresponding gaps in the labyrinth seal and the end of the pen of the rotor blades.
На фигуре 3 схематично показано перемещение (Δх) подвижного элемента системы регулирования РЗ и связанное с этим изменение зазора (δ) для конца пера рабочей лопатки.Figure 3 schematically shows the movement (Δx) of the movable element of the RE control system and the associated change in the gap (δ) for the end of the pen of the working blade.
На фигуре 4 схематично показан случай нарушения равновесного состояния - например, диск с лопатками охладился и его радиальные размеры уменьшились на величину ΔR, при этом РЗ увеличился до величины δw..Figure 4 schematically shows a case of imbalance - for example, the disk with blades has cooled and its radial dimensions have decreased by ΔR, while the RE has increased to δ w. .
На фигуре 5 приведена схема восстановления радиального зазора - под действием возросшего давления в сильфонной полости конический подвижный элемент 1 движется вправо в направлении ротора 5 (на величину ΔХ) и РЗ восстанавливается до величины δ+Δδ. Также восстанавливается зазор и между концами перед рабочей лопаткой и надроторной вставки.The figure 5 shows a diagram of the restoration of the radial clearance - under the influence of increased pressure in the bellows cavity, the conical movable element 1 moves to the right in the direction of the rotor 5 (by the value ΔX) and the RE is restored to the value δ + Δδ. Also, the gap between the ends in front of the working blade and the rotor insert is also restored.
На фиг.6 приведен чертеж в изометрии узла соединения конического подвижного элемента 2 или 1 с сильфоном 3 в лабиринтном уплотнении, а также между концом пера рабочей лопатки.Figure 6 is a drawing in isometric view of the connection node of a conical movable element 2 or 1 with a bellows 3 in the labyrinth seal, and also between the end of the pen of the working blade.
Система регулирования, см. фиг.2, состоит из подвижного элемента 1 с конической внутренней поверхностью со стороны лабиринтного уплотнения или 2 со стороны конца пера рабочей лопатки, снабженной отверстием 4 для забора и прохода воздуха за РЗ. Отверстия 4 выполнены равномерно по всему торцу через 30-60°. Со сдвигом от торца со стороны полости выполнен наружный буртик с которым герметично соединен сильфон 3, который открытой частью герметично соединен со статором.The control system, see figure 2, consists of a movable element 1 with a conical inner surface on the labyrinth side of the seal or 2 on the side of the end of the pen of the working blade, equipped with an opening 4 for intake and passage of air behind the RE. The holes 4 are made evenly over the entire end through 30-60 °. With a shift from the end from the side of the cavity, an outer flange is made with which a bellows 3 is hermetically connected, which, with an open part, is hermetically connected to the stator.
Система работает следующим образом. Положение конического подвижного элемента зависит от:The system operates as follows. The position of the conical movable element depends on:
- давления газа в промежутке между коническим подвижным элементом и концом пера рабочей лопатки;- gas pressure in the gap between the conical movable element and the end of the pen of the working blade;
- давления газа в сильфонной полости;- gas pressure in the bellows cavity;
- деформации сильфона.- bellows deformation.
Соответствующий подбор вышеуказанных факторов обеспечивает равновесие сил, действующих на конический подвижный элемент 2 и заданную величину РЗ. При отклонении РЗ от заданной величины изменяется давление за радиальным зазором и посредством каналов 4 (см. фиг.2), прошедший воздух изменяет давление в сильфонной полости. Под действием изменившегося давления в сильфонной полости конический подвижный элемент 2 системы переместится вправо - при увеличении зазора (и соответственно давления в сильфонной полости), или влево - при уменьшении зазора (и соответственно давления в сильфонной полости), т.е. в сторону, направленную на восстановление изменившегося РЗ.An appropriate selection of the above factors ensures the balance of forces acting on the conical movable element 2 and a given value of RE. When the RE deviates from the set value, the pressure changes beyond the radial clearance and through channels 4 (see FIG. 2), the transmitted air changes the pressure in the bellows cavity. Under the action of the changed pressure in the bellows cavity, the conical movable element 2 of the system will move to the right - with an increase in the gap (and accordingly the pressure in the bellows cavity), or to the left - with a decrease in the gap (and accordingly the pressure in the bellows cavity), i.e. in the direction aimed at restoring the changed RE.
При этом обратная связь выражается в том, что при изменении (увеличения или уменьшения) радиального зазора давление за коническим подвижным элементом и в сильфонной полости также изменяется, вызывая перемещение конического подвижного элемента в сторону восстановления заданной величины радиального зазора.In this case, the feedback is expressed in that when the radial clearance changes (increases or decreases), the pressure behind the conical movable element and in the bellows cavity also changes, causing the conical mobile element to move toward the restoration of the specified radial clearance value.
При запуске холодной турбомашины конические подвижные элементы 2 и 1 занимают крайнее левое положение, которое обеспечивается жесткостью сильфона и радиальный зазор при этом максимальный. С увеличением частоты вращения давление в сильфонной полости растет и конические подвижные элементы движутся вправо, преодолевая жесткость сильфона. Радиальный зазор уменьшается до определенной величины, так как при дальнейшем уменьшении РЗ давление в сильфонной полости также уменьшается и конические подвижные элементы занимают положение определяемое равновесием действующих на них сил. В дальнейшем при различных возмущающих факторах (например, изменении температурного состояния ротора или статора), влияющих на величину РЗ, последний поддерживается в определенных пределах за счет наличия обратной связи.When starting a cold turbomachine, the conical movable elements 2 and 1 occupy the extreme left position, which is ensured by the stiffness of the bellows and the maximum radial clearance. With an increase in the rotational speed, the pressure in the bellows cavity rises and the conical moving elements move to the right, overcoming the rigidity of the bellows. The radial clearance decreases to a certain value, since with a further decrease in RE, the pressure in the bellows cavity also decreases and the conical moving elements occupy a position determined by the equilibrium of the forces acting on them. Subsequently, with various disturbing factors (for example, a change in the temperature state of the rotor or stator) that affect the RE value, the latter is maintained within certain limits due to the presence of feedback.
Преимуществом заявляемого устройства является простота конструкции и небольшие габариты, что позволяет его использовать в том числе для регулирования РЗ в лабиринтных уплотнениях. Кроме того устройство экономично, так как не требует дополнительного расхода рабочего газа или воздуха.The advantage of the claimed device is the simplicity of design and small dimensions, which allows it to be used, including for regulating RE in labyrinth seals. In addition, the device is economical, since it does not require additional consumption of working gas or air.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009116824/22U RU87213U1 (en) | 2009-05-05 | 2009-05-05 | RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN THE FLOW OF THE TURBO MACHINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009116824/22U RU87213U1 (en) | 2009-05-05 | 2009-05-05 | RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN THE FLOW OF THE TURBO MACHINE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU87213U1 true RU87213U1 (en) | 2009-09-27 |
Family
ID=41169908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009116824/22U RU87213U1 (en) | 2009-05-05 | 2009-05-05 | RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN THE FLOW OF THE TURBO MACHINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU87213U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2495256C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-10 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine turbine |
| RU2499891C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-11-27 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine turbine |
| RU2506436C2 (en) * | 2012-02-06 | 2014-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Device for optimisation of radial clearances of aircraft gas turbine engine multistage axial-flow compressor |
| US9169741B2 (en) | 2011-05-24 | 2015-10-27 | Alstom Technology Ltd | Turbomachine clearance control configuration using a shape memory alloy or a bimetal |
| RU192393U1 (en) * | 2019-06-20 | 2019-09-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Device for adjusting radial clearance |
-
2009
- 2009-05-05 RU RU2009116824/22U patent/RU87213U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9169741B2 (en) | 2011-05-24 | 2015-10-27 | Alstom Technology Ltd | Turbomachine clearance control configuration using a shape memory alloy or a bimetal |
| RU2506436C2 (en) * | 2012-02-06 | 2014-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Device for optimisation of radial clearances of aircraft gas turbine engine multistage axial-flow compressor |
| RU2495256C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-10-10 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine turbine |
| RU2499891C1 (en) * | 2012-04-12 | 2013-11-27 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine turbine |
| RU192393U1 (en) * | 2019-06-20 | 2019-09-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Device for adjusting radial clearance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8240986B1 (en) | Turbine inter-stage seal control | |
| JP4750791B2 (en) | Exhaust gas turbocharger for internal combustion engines | |
| RU87213U1 (en) | RADIAL GAP REGULATION SYSTEM IN THE FLOW OF THE TURBO MACHINE | |
| US5601402A (en) | Turbo machine shroud-to-rotor blade dynamic clearance control | |
| RU2710458C2 (en) | Compressor outer housing of axial turbomachine with seal | |
| JP6220191B2 (en) | Seal design structure for turbomachine and active clearance control method | |
| US10605109B2 (en) | Movable air seal for gas turbine engine | |
| US8152450B1 (en) | Floating air seal for a turbine | |
| CA2087690A1 (en) | Tip clearance control apparatus for a turbo-machine blade | |
| US8534996B1 (en) | Vane segment tip clearance control | |
| JPH0220804B2 (en) | ||
| JP2006233970A (en) | Inner casing of turbo machine equipped with thermal shelter | |
| GB2050524A (en) | Turbine stator shroud assembly | |
| JP2014173596A (en) | Systems and methods for providing flow of purge air and adjustable flow of cooling air in gas turbine application | |
| US11105201B2 (en) | Steam turbine | |
| US6779967B2 (en) | Device for air mass flow control | |
| US9488065B2 (en) | Variable geometry turbine | |
| US11434779B2 (en) | Vane and shroud arrangements for a turbo-machine | |
| CA2953407C (en) | Turbomachine with an outer sealing and use of the turbomachine | |
| CN110939517B (en) | Cladding active clearance control structure | |
| JP2018150860A (en) | Axial flow turbine | |
| CN104454039B (en) | The method of clearance control system and control gap for rotary machine | |
| US20230417148A1 (en) | Seal assemblies for turbine engines and related methods | |
| EP3396114A1 (en) | Turbomachinery and corresponding method of operating | |
| GB2523855A (en) | Turbomachine arrangement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110506 |