RU91112U1

RU91112U1 - GAS GENERATOR CONNECTION ASSEMBLY WITH A FREE GAS TURBINE ENGINE TURBINE

Info

Publication number: RU91112U1
Application number: RU2009120431/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Караваев; Станислав Федорович Ширяев; Владимир Валерьевич Лазюк; Рамиль Хамитович Султанов; Роман Мансурович Галеев
Original assignee: ЗАО "Эверест-Турбосервис"
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2010-01-27

Abstract

Узел соединения газогенератора со свободной турбиной газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что он выполнен в виде диффузора, содержащего наружный корпус, выполненный в виде усеченного конуса, состоящего из двух частей разной длины, сваренных между собой, и трех наружных фланцев, переднего и заднего, расположенных по краям малого и большого оснований усеченного конуса, среднего фланца, расположенного на наружной поверхности стыка усеченных конусов, при этом усеченный конус большей длины имеет шесть продольных пазов, расположенных под углом 5-45° относительно продольной оси наружного корпуса, а средний и задний фланцы имеют диаметрально расположенные отверстия для стыковки, внутренний корпус, выполненный в виде цилиндра, состоящего из двух частей разной длины, сваренных между собой, и трех внутренних фланцев, переднего и заднего, расположенных по краям цилиндра, и среднего фланца, расположенного на внутренней поверхности стыка цилиндров, при этом цилиндр большей длины имеет шесть продольных пазов, расположенных под углом 5-45° относительно продольной оси внутреннего корпуса, а средний и задней фланцы имеют диаметрально расположенные отверстия для стыковки, шесть стоек, каждая из которых выполнена в виде обтекаемой лопатки, имеющей с одного конца фланец прямоугольной формы с двумя отверстиями для соединения с помощью болтов с наружным кольцом, а с другого конца - опору прямоугольной формы с центральным пазом для уменьшения массы конструкции и с боковыми отверстиями для стыковки с помощью штифтов и болтов с внутренним кольцом, при этом наружное кольцо имеет цилиндрическую форму с одинаковыми колThe connection node of the gas generator with a free turbine of a gas turbine engine, characterized in that it is made in the form of a diffuser containing an outer casing made in the form of a truncated cone, consisting of two parts of different lengths, welded together, and three outer flanges, front and rear, located along the edges of the small and large bases of the truncated cone, the middle flange located on the outer surface of the junction of the truncated cones, while the truncated cone of greater length has six longitudinal grooves, located at an angle of 5-45 ° relative to the longitudinal axis of the outer casing, and the middle and rear flanges have diametrically located holes for joining, the inner casing is made in the form of a cylinder consisting of two parts of different lengths, welded together, and three inner flanges, front and the rear, located at the edges of the cylinder, and the middle flange located on the inner surface of the junction of the cylinders, while the longer cylinder has six longitudinal grooves located at an angle of 5-45 ° relative to the longitudinal axis inside the lower casing, and the middle and rear flanges have diametrically located holes for joining, six racks, each of which is made in the form of a streamlined blade with a rectangular flange with two holes at one end for connection with bolts to the outer ring, and at the other end - a rectangular support with a central groove to reduce the weight of the structure and with side holes for joining with pins and bolts with an inner ring, while the outer ring has a cylindrical shape with the same number of

Description

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению и может быть использована в газотурбинных двигателях.The utility model relates to power engineering and can be used in gas turbine engines.

Основными элементами газотурбинного двигателя являются газогенератор и свободная турбина. Применение свободной турбины без существенных доработок возможно лишь в составе газотурбинного двигателя, для которого она была спроектирована, и это обеспечивает стыковку с газогенератором и ее надежную работу, и работу газотурбинного двигателя в целом.The main elements of a gas turbine engine are a gas generator and a free turbine. The use of a free turbine without significant modifications is possible only as part of the gas turbine engine for which it was designed, and this ensures docking with the gas generator and its reliable operation, and the operation of the gas turbine engine as a whole.

Известен газотурбинный двигатель НК-37 содержащий газогенератор, состыкованный со свободной турбинной (см. свидетельство на полезную модель №31818, МКП F02C 3/00, опубликованное 27.08.2003, фиг.1).Known gas turbine engine NK-37 containing a gas generator docked with a free turbine (see utility model certificate No. 31818, MKP F02C 3/00, published August 27, 2003, figure 1).

В настоящее время в сложившейся экономической ситуации в России, возникла необходимость создания узла соединения со свободной турбиной - основного элемента газотурбинного двигателя промышленного применения, способного стыковаться и обеспечивать надежную работу с газогенераторами различных типов и исполнений.Currently, in the current economic situation in Russia, the need has arisen to create a connection unit with a free turbine - the main element of a gas turbine engine for industrial use, capable of docking and ensuring reliable operation with gas generators of various types and designs.

Задачей полезной модели является создание такого узла соединения свободной турбины способного не только стыковаться и работать с газогенераторами различных типов и исполнений, но и повысить КПД газотурбинного двигателя.The objective of the utility model is to create such a connection unit of a free turbine capable of not only docking and working with gas generators of various types and designs, but also increase the efficiency of a gas turbine engine.

Указанная задача решается выполнением узла соединения в виде диффузора, содержащего наружный корпус, выполненный в виде усеченного конуса, состоящего из двух частей разной длины, сваренных между собой и трех наружных фланцев, переднего и заднего, расположенных по краям малого и большого оснований усеченного конуса, среднего фланца, расположенного на наружной поверхности стыка усеченных конусов, при этом усеченный конус большей длины имеет шесть продольных пазов, расположенных под углом 5-45° относительно продольной оси наружного корпуса, а средний и задний фланцы имеют диаметрально расположенные отверстия для стыковки, внутренний корпус, выполненный в виде цилиндра, состоящего из двух частей разной длины, сваренных между собой и трех внутренних фланцев, переднего и заднего, расположенных по краям цилиндра и среднего фланца, расположенного на внутренней поверхности стыка цилиндров, при этом цилиндр большей длины имеет шесть продольных пазов, расположенных под углом 5-45° относительно продольной оси внутреннего корпуса, а средний и задний фланцы имеют диаметрально расположенные отверстия для стыковки, шесть стоек, каждая из которых выполнена в виде обтекаемой лопатки, имеющей с одного конца фланец прямоугольной формы с двумя отверстиями для соединения с помощью болтов с наружным кольцом, а с другого конца - опору прямоугольной формы с центральным пазом для уменьшения массы конструкции и с боковыми отверстиями для стыковки с помощью штифтов и болтов с внутренним кольцом, при этом наружное кольцо имеет цилиндрическую форму с одинаковыми кольцевыми фланцами, передним и задним, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, а в цилиндрической части наружного кольца выполнены парные отверстия для крепления стоек, при этом внутреннее кольцо имеет цилиндрическую форму с одинаковыми фланцами, передним и задним, для соединения с опорой с помощью штифтов и болтов, переднюю стенку, представляющую собой усеченный конус с двумя фланцами, передним и задним, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, переднего фланца передней стенки с средним фланцем внутреннего корпуса и заднего фланца передней стенки с передним фланцем внутреннего кольца, с помощью болтов, цилиндрическую заглушку, установленную встык с помощью болтов с задним фланцем передней стенки для устранения перетекания газа от газогенератора во внутреннюю полость свободной турбины, заднюю стенку, представляющую собой усеченный конус с двумя фланцами, передним и задним, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, переднего фланца задней стенки с задним фланцем внутреннего кольца и заднего фланца задней стенки с задним фланцем внутреннего корпуса, с помощью болтов, опорное кольцо, выполненное в виде цилиндра с внутренним сферическим посадочным пояском с одного конца, для телескопического соединения внутреннего корпуса диффузора и внутреннего корпуса соплового аппарата свободной турбины, а с другого конца, имеющего фланец, выполненный в виде усеченного конуса с отверстиями для стыковки с задним фланцем задней стенки и задним фланцем внутреннего корпуса, с помощью болтов, кольцо, выполненное в виде усеченного конуса с кольцевыми цилиндрическими фланцами на концах, передним и задним, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, среднего фланца наружного корпуса с задним фланцем кольца, с помощью болтов, две одинаковые стенки, расположенные напротив друг друга относительно наружного кольца, каждая из которых выполнена в виде усеченного конуса с цилиндрическими кольцевыми фланцами, передним и задним, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, переднего фланца задней стенки с задним фланцем наружного кольца, и переднего фланца кольца с задним фланцем стенки, с помощью болтов, первую проставку, представляющую собой цилиндрическую оболочку, с расположенными по ее краям кольцевыми фланцами, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки с помощью болтов, а на цилиндрической части первой проставки с ее внутренней стороны закреплены с помощью двух, расположенных напротив друг друга колец, теплоизоляционный мат для снижения температуры проставки, причем кольца закреплены на первой проставке с помощью заклепок, при этом наружная сторона цилиндрической части оболочки снабжена двумя фланцами, расположенными напротив друг друга параллельно горизонтальной оси, и в которые установлены цапфы для передачи усилий от веса свободной турбины и от воздействия газодинамических сил на раму, свободной турбины, причем фланцы закреплены на поверхности цилиндрической оболочки с помощью заклепок, а проставка соединена с задним фланцем стенки с помощью болтов, вторую проставку для установки хомута, выполненную цилиндрической формы с кольцевыми сотовыми вставками для уплотнения хомута и кольцевым фланцем с отверстиями для соединения второй проставки с задним фланцем второй стенки и фланца первой проставки с помощью болтов, третью проставку, представляющую собой усеченный конус с фланцами, передним и задним, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, с передним фланцем стенки и задним фланцем стенки с фланцем первой проставки, с помощью болтов, фланец цилиндрической формы, имеющий с одной стороны кольцевой фланец с диаметрально расположенными отверстиями для стыковки и прямоугольный паз, а с другой стороны - паз, выполненный в виде кольцевой проточки, в который вставлен передний фланец наружного корпуса, плавающее кольцо цилиндрической формы, на наружной поверхности которого выполнены три ребра жесткости, а плавающее кольцо кольцевым выступом установлено в прямоугольный паз, прижимное кольцо, имеющее диаметрально расположенные отверстия для стыковки, с фланцем фланца кольцевой формы и с передним фланцем третьей проставки, с помощью болтов, а стыковка диффузора выполнена по внутреннему корпусу соплового аппарата свободной турбины с помощью фланца цилиндрической формы, имеющего паз, в который вставлено кольцевым выступом плавающее кольцо, и с помощью прижимного кольца, имеющего диаметрально расположенные отверстия для стыковки с помощью болтов, а плавающее кольцо обеспечивает телескопическое соединение с посадочным пояском опорного кольца диффузора, по наружному корпусу соплового аппарата свободной турбины с помощью фланца, который состыкован с задним фланцем наружного корпуса диффузора (соединение жесткое болтовое), путем соединения оболочки свободной турбины с помощью хомута, состоящего из двух полухомутов, представляющих собой ленты прямоугольного сечения со стяжными сегментами по краям, а полухомуты установлены на сотовые вставки для закрытия наружной полости свободной турбины путем стягивания по горизонтальной оси винтами попарно с двух сторон хомута, а стыковка диффузора с газогенератором может быть выполнена с помощью цилиндрической кольцевой проставки, имеющей фланец, который состыкован с фланцем оболочки турбины газогенератора с помощью болтового соединения посадочного пояска и плавающего кольца диффузора (телескопическое соединение), или с помощью цилиндрической проставки, имеющей фланцы, передний и задний, с диаметрально расположенными отверстиями для соединения с помощью болтов фланца оболочки турбины газогенератора с задней цилиндрической проставкой и фланцем кольцевой формы диффузора (соединение жесткое болтовое).This problem is solved by making the connection node in the form of a diffuser containing an outer casing made in the form of a truncated cone, consisting of two parts of different lengths, welded together and three outer flanges, front and rear, located at the edges of the small and large bases of the truncated cone, middle a flange located on the outer surface of the junction of the truncated cones, while the truncated cone of greater length has six longitudinal grooves located at an angle of 5-45 ° relative to the longitudinal axis of the outer casing and the middle and rear flanges have diametrically located openings for joining, the inner case, made in the form of a cylinder, consisting of two parts of different lengths, welded together and three inner flanges, front and rear, located at the edges of the cylinder and the middle flange located on the inner surface of the junction of the cylinders, while the longer cylinder has six longitudinal grooves located at an angle of 5-45 ° relative to the longitudinal axis of the inner casing, and the middle and rear flanges are diametrically positioned bored holes for joining, six racks, each of which is made in the form of a streamlined blade with a rectangular flange at one end with two holes for connecting with bolts to the outer ring, and at the other end, a rectangular support with a central groove to reduce weight design and with side holes for docking using pins and bolts with an inner ring, while the outer ring has a cylindrical shape with the same ring flanges, front and rear, having a diametrically split the female holes for joining, and in the cylindrical part of the outer ring there are paired holes for fastening the uprights, while the inner ring has a cylindrical shape with the same flanges, front and rear, for connecting to the support with pins and bolts, the front wall, which is a truncated cone with two flanges, front and rear, having diametrically located holes for joining, the front flange of the front wall with the middle flange of the inner case and the rear flange of the front wall with the front flange cement of the inner ring, with bolts, a cylindrical plug installed end-to-end with bolts with a rear flange of the front wall to prevent gas from flowing from the gas generator into the internal cavity of the free turbine, the rear wall, which is a truncated cone with two flanges, front and rear, having diametrically located holes for docking, the front flange of the rear wall with the rear flange of the inner ring and the rear flange of the rear wall with the rear flange of the inner housing, using bolts, supporting to a ring made in the form of a cylinder with an inner spherical landing belt at one end for telescoping the inner case of the diffuser and the inner case of the nozzle apparatus of the free turbine, and at the other end having a flange made in the form of a truncated cone with holes for docking with the rear rear flange wall and the rear flange of the inner case, using bolts, a ring made in the form of a truncated cone with annular cylindrical flanges at the ends, front and rear, having diametrically p adjacent holes for joining, the middle flange of the outer casing with the rear flange of the ring, with bolts, two identical walls located opposite each other relative to the outer ring, each of which is made in the form of a truncated cone with cylindrical ring flanges, front and rear, having diametrically located holes for mating, the front flange of the rear wall with the rear flange of the outer ring, and the front flange of the ring with the rear flange of the wall, using bolts, the first spacer representing a cylindrical shell, with annular flanges located along its edges, having diametrically located holes for joining with bolts, and on the cylindrical part of the first spacer from its inner side are fixed with two opposite rings, a heat-insulating mat to reduce the temperature of the spacer, moreover, the rings are fixed on the first spacer with rivets, while the outer side of the cylindrical part of the shell is provided with two flanges located opposite each other horizontal axis, and in which trunnions are installed to transfer forces from the weight of the free turbine and from the influence of gas-dynamic forces on the frame, of the free turbine, the flanges being fixed to the surface of the cylindrical shell with rivets, and the spacer connected to the rear wall flange using bolts, the second a spacer for mounting a clamp made of a cylindrical shape with annular honeycomb inserts for sealing the clamp and an annular flange with holes for connecting the second spacer to the rear flange of the second wall and the flange of the first spacer with bolts, the third spacer, which is a truncated cone with flanges, front and rear, having diametrically located holes for joining, with the front flange of the wall and the rear flange of the wall with the flange of the first spacer, using bolts, a cylindrical flange, having, on the one hand, an annular flange with diametrically located holes for docking and a rectangular groove, and on the other hand, a groove made in the form of an annular groove into which the front flange of the outer housing, a cylindrical-shaped floating ring, on the outer surface of which three stiffening ribs are made, and a floating ring with an annular protrusion installed in a rectangular groove, a clamping ring having diametrically located holes for joining, with a ring-shaped flange flange and with a third spacer front flange, using bolts, and the diffuser is docked along the inner casing of the nozzle apparatus of the free turbine using a cylindrical flange having a groove into which an annular protrusion of the melt is inserted ring, and with a clamping ring having diametrically located holes for joining with bolts, and a floating ring provides telescopic connection with the seat belt of the support ring of the diffuser, on the outer casing of the nozzle apparatus of the free turbine using a flange that is joined to the rear flange of the outer casing diffuser (rigid bolt connection), by connecting the shell of a free turbine with a clamp, consisting of two half-clamps, which are tapes of rectangular cross-section with clamping segments along the edges, and half-clamps are installed on honeycomb inserts to close the outer cavity of the free turbine by tightening along the horizontal axis with screws in pairs on two sides of the clamp, and the diffuser can be mated to the gas generator using a cylindrical ring spacer having a flange that is joined with the flange of the turbine shell of the gas generator using a bolted connection of the landing belt and the floating ring of the diffuser (telescopic connection), or using a cylindrical spacer and having flanges, front and rear, with diametrically located holes for connecting with the bolts of the flange of the shell of the turbine of the gas generator with a rear cylindrical spacer and a flange of the annular shape of the diffuser (rigid bolt connection).

Предлагаемый узел соединения газогенератора со свободной турбиной газотурбинного двигателя иллюстрируется чертежами представленными на фиг.1-9.The proposed connection node of the gas generator with a free turbine of a gas turbine engine is illustrated by the drawings shown in figures 1-9.

На фиг.1 изображен узел соединения газогенератора со свободной турбиной, продольный разрез;Figure 1 shows the connection node of the gas generator with a free turbine, a longitudinal section;

на фиг.2 - узел соединения, (диффузор) аксонометрия;figure 2 - connection node, (diffuser) axonometry;

на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1;figure 3 is a section aa in figure 1;

на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3;figure 4 is a section bB in figure 3;

на фиг.5 - узел В на фиг.1;figure 5 - node In figure 1;

на фиг.6 - узел Г на фиг.1;in Fig.6 - node G in Fig.1;

на фиг.7 - узел Д на фиг.1;in Fig.7 - node D in Fig.1;

на фиг.8 - узел Е на фиг.1, телескопическое соединение;in Fig.8 - node E in Fig.1, a telescopic connection;

на фиг.9 - узел Е на фиг.1, жесткое болтовое соединение.figure 9 - node E in figure 1, a rigid bolt connection.

Узел соединения газогенератора 1 со свободной турбиной 2 (фиг.1) выполнен в виде диффузора, содержащего наружный корпус 3, выполненный в виде усеченного конуса, состоящего из двух частей, разной длины сваренных между собой и трех наружных фланцев, переднего фланца 4 и заднего фланца 5, расположенных по краям малого и большого оснований усеченного конуса, среднего фланца 6, расположенного на наружной поверхности стыка усеченных конусов, при этом усеченный конус большей длины имеет шесть продольных пазов 7, (фиг.1, 3), расположенных под углом 5-45° относительно продольной оси наружного корпуса 3, а средний и задний фланцы 6, 5 имеют диаметрально расположенные отверстия для стыковки, внутренний корпус 8, выполненный в виде цилиндра, состоящего из двух частей разной длины, сваренных между собой и трех внутренних фланцев переднего фланца 9 и заднего фланца 10, расположенных по краям цилиндра и среднего фланца 11, расположенного на внутренней поверхности стыка цилиндров, при этом цилиндр большей длины имеют шесть продольных пазов 12 (фиг.1, 4), расположенных под углом 5-45° относительно продольной оси внутреннего корпуса 8, а передний фланец 11 и задний фланец 10 имеют диаметрально расположенные отверстия для стыковки, шесть стоек 13, каждая из которых выполнена в виде обтекаемой лопатки, имеющей с одного конца фланец 14 прямоугольной формы с двумя отверстиями для соединения с помощью болтов с наружным кольцом 15, а с другого конца - опору 16 прямоугольной формы с центральным пазом 17 для уменьшения массы конструкции и с боковыми отверстиями для стыковки с помощью штифтов 18 и болтов 19 с внутренним кольцом 20. Наружное кольцо 15 имеет цилиндрическую форму с одинаковыми кольцевыми фланцами, передним фланцем 21 и задним фланцем 22, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, а в цилиндрической части наружного кольца 15 выполнены парные отверстия для крепления стоек 13. Внутреннее кольцо 20 имеет цилиндрическую форму с одинаковыми фланцами, передним фланцем 23 и задним фланцем 24 для соединения с опорой 16 с помощью штифтов 18 и болтов 19. Диффузор содержит переднюю стенку 25, представляющую собой усеченный конус с двумя фланцами, передним фланцем 26 и задним фланцем 27, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, переднего фланца 26 передней стенки 25 с средним фланцем 11 внутреннего корпуса 8 и заднего фланца 27 передней стенки 25 с передним фланцем 23 внутреннего кольца 20, с помощью болтов, цилиндрическую заглушку 28, установленную встык с помощью болтов с задним фланцем 27 передней стенки 25 для устранения перетекания газа от газогенератора 1 во внутреннюю полость свободной турбины 2. Диффузор содержит заднюю стенку 29, представляющую собой усеченный конус с двумя фланцами, передним фланцем 30 и задним фланцем 31, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки переднего фланца 30 задней стенки 29 с задним фланцем 24 внутреннего кольца 20 и заднего фланца 31 с задним фланцем 10 внутреннего корпуса 8, с помощью болтов, опорное кольцо 32, выполненное в виде цилиндра с внутренним сферическим посадочным пояском 33 с одного конца, для телескопического соединения внутреннего корпуса 8 и внутреннего корпуса 34 соплового аппарата свободной турбины 2, а с другого конца, имеющего фланец 35 выполненный в виде усеченного конуса с отверстиями для стыковки с задним фланцем 31 задней стенки 29 и задним фланцем 10 внутреннего корпуса 8, с помощью болтов. Кольцо 36, выполненное в виде усеченного конуса с кольцевыми цилиндрическими фланцами на концах, передним фланцем 37 и задним фланцем 38, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, среднего фланца 6 наружного корпуса 3 с задним фланцем 38 кольца 36, с помощью болтов, две одинаковые стенки 39, расположенные напротив друг друга относительно наружного кольца 15, каждая стенка 39 выполнена в виде усеченного конуса с цилиндрическими кольцевыми фланцами, передним фланцем 40 и задним фланцем 41, имеющим диаметрально расположенные отверстия для стыковки, переднего фланца 40 задней стенки 39 с задним фланцем 22 наружного кольца 15 и переднего фланца 37 кольца 36 с задним фланцем 41 задней стенки 39, с помощью болтов.The connection node of the gas generator 1 with a free turbine 2 (Fig. 1) is made in the form of a diffuser containing an outer casing 3, made in the form of a truncated cone, consisting of two parts of different lengths welded together and three outer flanges, the front flange 4 and the rear flange 5, located at the edges of the small and large bases of the truncated cone, the middle flange 6, located on the outer surface of the junction of the truncated cones, while the truncated cone of greater length has six longitudinal grooves 7, (1, 3), located at an angle of 5-45 ° from relative to the longitudinal axis of the outer casing 3, and the middle and rear flanges 6, 5 have diametrically located holes for joining, the inner casing 8, made in the form of a cylinder consisting of two parts of different lengths, welded together and three inner flanges of the front flange 9 and the rear the flange 10 located at the edges of the cylinder and the middle flange 11 located on the inner surface of the junction of the cylinders, while the cylinder of greater length have six longitudinal grooves 12 (Fig.1, 4), located at an angle of 5-45 ° relative to the longitudinal si of the inner casing 8, and the front flange 11 and the rear flange 10 have diametrically located holes for joining, six racks 13, each of which is made in the form of a streamlined blade having a rectangular flange 14 with two holes at one end for connection using bolts with the outer ring 15, and from the other end - the support 16 is rectangular in shape with a central groove 17 to reduce the mass of the structure and with side holes for joining with pins 18 and bolts 19 with the inner ring 20. The outer ring 15 has a cylindrical a shape with identical annular flanges, a front flange 21 and a rear flange 22 having diametrically arranged holes for joining, and in the cylindrical part of the outer ring 15 there are paired holes for fastening the struts 13. The inner ring 20 has a cylindrical shape with the same flanges, the front flange 23 and a rear flange 24 for connecting to the support 16 by means of pins 18 and bolts 19. The diffuser comprises a front wall 25, which is a truncated cone with two flanges, a front flange 26 and a rear flange 27 having diametrically located holes for docking, the front flange 26 of the front wall 25 with the middle flange 11 of the inner housing 8 and the rear flange 27 of the front wall 25 with the front flange 23 of the inner ring 20, using bolts, a cylindrical plug 28 installed end-to-end using bolts with a rear flange 27 of the front wall 25 to eliminate the flow of gas from the gas generator 1 into the internal cavity of the free turbine 2. The diffuser contains a rear wall 29, which is a truncated cone with two flanges, the front flange 30 and the rear fl Anzem 31, having diametrically located holes for joining the front flange 30 of the rear wall 29 with the rear flange 24 of the inner ring 20 and the rear flange 31 with the rear flange 10 of the inner housing 8, using bolts, the support ring 32, made in the form of a cylinder with an inner spherical landing a belt 33 from one end, for telescoping the inner case 8 and the inner case 34 of the nozzle apparatus of the free turbine 2, and from the other end having a flange 35 made in the form of a truncated cone with holes for the butt ki with a rear flange 31 of the rear wall 29 and the rear flange 10 of the inner housing 8 by means of bolts. The ring 36, made in the form of a truncated cone with annular cylindrical flanges at the ends, the front flange 37 and the rear flange 38, having diametrically located holes for joining, the middle flange 6 of the outer casing 3 with the rear flange 38 of the ring 36, using bolts, two identical walls 39, located opposite each other relative to the outer ring 15, each wall 39 is made in the form of a truncated cone with cylindrical annular flanges, a front flange 40 and a rear flange 41 having diametrically located holes I for docking, the front flange 40 of the rear wall 39 with a rear flange 22 of the outer ring 15 and front flange 37 of the ring 36 with the rear flange 41 of the rear wall 39 by means of bolts.

Диффузор содержит первую проставку 42, которая представляет собой цилиндрическую оболочку, с расположенными по ее краям кольцевыми фланцами 43 и 44, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки с помощью болтов, а на цилиндрической части первой проставки 42 с ее внутренней стороны закреплен с помощью двух, расположенных на против друг друга, колец 45, теплоизоляционный мат 46 для снижения температуры проставки 42, причем кольца 45 закреплены на проставке 42 с помощью заклепок, а наружная сторона цилиндрической части оболочки снабжена двумя фланцами 47, расположенными напротив друг друга параллельно горизонтальной оси, и в которые установлены две цапфы 48 для передачи усилий от веса свободной турбины 2 и от воздействия газодинамических сил на раму свободной турбины 2, при чем фланцы 47 закреплены с помощью заклепок, а проставка 42 соединена с заднем фланцем 41 задней стенки 39 с помощью болтов, вторую проставку 49 для установки хомута 50, выполненную цилиндрической формы с кольцевыми сотовыми вставками 51 для уплотнения хомута 50 и кольцевым фланцем 52 с отверстиями для соединения второй проставки 49 с задним фланцем 41 второй стенки 39 и фланца 44 первой проставки 42 с помощью болтов, третью проставку 53, представляющую собой усеченный конус с фланцами, передним фланцем 54 и задним фланцем 55, имеющими диаметрально расположенные отверстия для стыковки, с передним фланцем 40 задней стенки 39 с фланцем 43 первой проставки 42, с помощью болтов. Диффузор содержит (фиг.1, 2, 7, 8) фланец 56 цилиндрической формы, имеющий с одной стороны кольцевой фланец 57 с диаметрально расположенными отверстиями для стыковки и прямоугольный паз 58, с другой стороны - паз 59, выполненный в виде кольцевой проточки, в который вставлен передний фланец 4 наружного корпуса 3, плавающее кольцо 60 цилиндрической формы, на наружной поверхности которого выполнены три ребра жесткости 61, а плавающее кольцо 60 установленно кольцевым выступом 62 в прямоугольный паз 58, прижимное кольцо 63, имеющее диаметрально расположенные отверстия для стыковки, с фланцем 56 фланца кольцевой формы 57 и с передним фланцем 54 третьей проставки 53, с помощью болтов, а стыковка диффузора выполнена по внутреннему корпусу 34 соплового аппарата свободной турбины 2 с помощью фланца 64 цилиндрической формы, имеющего паз 65, в который вставлено кольцевым выступом 66 плавающее кольцо 67 и с помощью прижимного кольца 68, имеющего диаметрально расположенные отверстия для стыковки с помощью болтов, а плавающее кольцо 67 обеспечивает телескопическое соединение с посадочным пояском 33 опорного кольца 32 диффузора, по наружному корпусу 69 соплового аппарата свободной турбины 2 с помощью фланца 70, который состыкован с задним наружным корпусом 3 диффузора фланцем 5 (соединение жесткое болтовое), путем соединения оболочки 71 свободной турбины 2 с помощью хомута 50, состоящего из двух полухомутов 72 и 73, представляющих собой ленты прямоугольного сечения со стяжными сегментами 74 по кроям, а полухомуты 72 и 72 установлены на сотовые вставки 51 и 75 для закрытия наружной плоскости свободной турбины 2 путем стягивания по горизонтальной оси винтами 76 попарно с двух сторон хомута 50, а стыковка диффузора с газогенератором 1 (фиг.2, 8) может быть выполнена с помощью цилиндрической кольцевой проставки 77 газогенератора 1, имеющей фланец 78, который состыкован с фланцем 79 цилиндрической формы оболочки турбины 80 газогенератора 1 с помощью болтового соединения, посадочного пояска 81 и плавающего кольца 60 диффузора (телескопическое соединение), или (фиг.9) с помощью цилиндрической проставки 82, имеющей фланцы, передней фланец 83 и задней фланец 84 с диаметрально расположенными отверстиями для соединения с помощью болтов фланца 79 оболочки турбины 80 газогенератора 1 и заднего фланца 84 цилиндрической проставки 82 и фланца 57 кольцевой формы диффузора (соединение жесткое болтовое).The diffuser contains a first spacer 42, which is a cylindrical shell, with annular flanges 43 and 44 located at its edges, having diametrically located holes for joining with bolts, and on the cylindrical part of the first spacer 42 from its inner side is fixed with two, located against each other, rings 45, a heat-insulating mat 46 to reduce the temperature of the spacer 42, and the rings 45 are fixed to the spacer 42 with rivets, and the outer side of the cylindrical part of the shell is provided with on two flanges 47, located opposite each other parallel to the horizontal axis, and in which two trunnions 48 are installed to transmit forces from the weight of the free turbine 2 and from the influence of gas-dynamic forces on the frame of the free turbine 2, the flanges 47 being fixed with rivets, and the spacer 42 is connected to the rear flange 41 of the rear wall 39 by means of bolts, a second spacer 49 for installing the clamp 50, made of a cylindrical shape with annular honeycomb inserts 51 for sealing the clamp 50 and an annular flange 52 with holes for connecting a second spacer 49 with a rear flange 41 of the second wall 39 and a flange 44 of the first spacer 42 with bolts, a third spacer 53, which is a truncated cone with flanges, a front flange 54 and a rear flange 55 having diametrically located holes for docking with the front flange 40 of the rear wall 39 with the flange 43 of the first spacer 42, using bolts. The diffuser contains (Figs. 1, 2, 7, 8) a cylindrical flange 56 having, on one side, an annular flange 57 with diametrically arranged holes for joining and a rectangular groove 58, on the other hand, a groove 59 made in the form of an annular groove, which inserted the front flange 4 of the outer casing 3, a floating ring 60 of cylindrical shape, on the outer surface of which three stiffening ribs 61 are made, and a floating ring 60 is installed by an annular protrusion 62 in a rectangular groove 58, a pressure ring 63 having diametrically located the mating hole with the flange 56 of the ring-shaped flange 57 and with the front flange 54 of the third spacer 53, using bolts, and the diffuser is joined along the inner case 34 of the nozzle apparatus of the free turbine 2 with the help of a cylindrical flange 64 having a groove 65 into which a floating ring 67 is inserted by an annular protrusion 66 and by means of a clamping ring 68 having diametrically arranged holes for joining with bolts, and the floating ring 67 provides telescopic connection with the landing ring 33 of the support ring 32 of the diffuser, on the outer casing 69 of the nozzle apparatus of the free turbine 2 by means of a flange 70, which is joined to the rear outer casing 3 of the diffuser by the flange 5 (rigid bolt connection), by connecting the shell 71 of the free turbine 2 using a clamp 50 consisting of two half clamps 72 and 73, which are rectangular tapes with tie segments 74 along the edges, and half clamps 72 and 72 are mounted on honeycomb inserts 51 and 75 to close the outer plane of the free turbine 2 by tightening along the horizontal axis with screws 76 in pairs about on both sides of the clamp 50, and the coupling of the diffuser with the gas generator 1 (Fig.2, 8) can be performed using a cylindrical ring spacer 77 of the gas generator 1, having a flange 78, which is joined with the flange 79 of the cylindrical shape of the shell of the turbine 80 of the gas generator 1 using a bolted connection, a seat belt 81 and a floating diffuser ring 60 (telescopic connection), or (Fig. 9) using a cylindrical spacer 82 having flanges, a front flange 83 and a rear flange 84 with diametrically arranged openings for connecting to the bolts of the flange 79 of the shell of the turbine 80 of the gas generator 1 and the rear flange 84 of the cylindrical spacer 82 and the flange 57 of the annular shape of the diffuser (rigid bolt connection).

Узел соединения (диффузор) собирают следующим образом. Фланец 6 наружного корпуса 3 стыкуют с задним фланцем 38 кольца 36, затем проводят монтаж шести стоек 13, которые вставляют фланцем 14 в паз 12 внутреннего корпуса 8 и паз 7 наружного корпуса 3, внутренним кольцом 20 передним фланцем 23 и передним фланцем 30 стягивают опоры 16 шести стоек 13 и фиксируют их штифтами 18. К переднему фланцу 23 внутреннего кольца 20 с помощью болтов 19 стыкуют задний фланец 27 передней стенки 25, далее ее передний фланец 26 с помощью болтов стыкуют с передним фланцем 11 внутреннего корпуса 8. С другой стороны к заднему фланцу 24 внутреннего кольца 20 с помощью болтов 19 закрепляют передний фланец 30 задней стенки 29, которую стыкуют задним фланцем 31 с задним фланцем 10 внутреннего корпуса 8 и с фланцем 35 опорного кольца 32 с помощью болтов. Далее передний фланец 40 стенки 39 стыкуют с передним фланцем 37 кольца 36, затем устанавливают задний фланец 22 наружного кольца 15 и стыкуют с помощью болтов с передним фланцем 40 стенки 39 и с передним фланцем 37 кольца 36. Далее устанавливают первую проставку 42, которую собирают с помощью болтов с задним фланцем 41 стенки 39, а с другой стороны в этот же стык устанавливают фланцем 52 вторую проставку 49. Затем устанавливают третью проставку 53, которую стыкуют задним фланцем 55 с передним фланцем 21 наружного кольца 15. Стык завершает стенкой 39, которую монтируют передним фланцем 40 с помощью болтового соединения с задним фланцем 55 третьей проставки 53 и передним фланцем 21 наружного кольца 15. Другим задним фланцем 41 стенку 39 с помощью болтового соединения стыкуют с фланцем 43 первой проставки 42. Сборку диффузора завершают стыковкой кольцевого фланца 57 фланца 56 с передним фланцев 54 проставки 53. В паз 59 фланца 56 устанавливают передний фланец 4 наружнего корпуса 3, а в прямоугольный паз 58 устанавливают плавающее кольцо 62 и фиксируют с помощью установки прижимного кольца 63 в стыке с кольцевым фланцем 57 и передним фланцем 54 третей проставки 53. При монтаже модуля свободной турбины 2 с установленным узлом соединения (диффузором), проставку 77 газогенератора 1 вставляют в плавающее кольцо 60, тем самым обеспечивают телескопическое соединение.The connection node (diffuser) is assembled as follows. The flange 6 of the outer casing 3 is joined with the rear flange 38 of the ring 36, then six columns 13 are mounted, which are inserted by the flange 14 into the groove 12 of the inner casing 8 and the groove 7 of the outer casing 3, the inner ring 20 of the front flange 23 and the front flange 30 tighten the supports 16 six racks 13 and fix them with pins 18. To the front flange 23 of the inner ring 20, with the help of bolts 19, the rear flange 27 of the front wall 25 is joined, then its front flange 26 is bolted to the front flange 11 of the inner case 8. On the other hand, to the back flange 24 internally its rings 20 with bolts 19 fix the front flange 30 of the rear wall 29, which is joined by the rear flange 31 with the rear flange 10 of the inner housing 8 and with the flange 35 of the support ring 32 with bolts. Next, the front flange 40 of the wall 39 is joined to the front flange 37 of the ring 36, then the rear flange 22 of the outer ring 15 is mounted and bolted to the front flange 40 of the wall 39 and the front flange 37 of the ring 36. Next, install the first spacer 42, which is assembled with using bolts with the rear flange 41 of the wall 39, and on the other hand in the same joint install the second spacer 49 with the flange 52. Then install the third spacer 53, which is joined by the rear flange 55 with the front flange 21 of the outer ring 15. The joint terminates with the wall 39, which mon The front flange 40 is bolted to the rear flange 55 of the third spacer 53 and the front flange 21 of the outer ring 15. The other rear flange 41 is joined by a bolt joint 39 to the flange 43 of the first spacer 42. Diffuser assembly is completed by joining the annular flange 57 of the flange 56 with the front flanges 54 of the spacer 53. In the groove 59 of the flange 56, the front flange 4 of the outer casing 3 is installed, and the floating ring 62 is installed in the rectangular groove 58 and fixed by installing the clamping ring 63 in contact with the ring flange 57 and the front flange 54 of the third spacer 53. When mounting the free turbine module 2 with the connection unit (diffuser) installed, the spacer 77 of the gas generator 1 is inserted into the floating ring 60, thereby providing a telescopic connection.

Стыковка узла соединения газогенератора 1 со свободной турбиной 2 может выполняться при помощи жесткого болтового соединения, тогда установку плавающего кольца 60 и прижимного кольца 63 не производят и проставку 53 не устанавливают. При жестком болтовом соединении в стык с кольцевым фланцем 57 и передним фланцем 54 устанавливают проставку 82, которая связывает узел соединения с оболочкой турбины газогенератора 80.The connection of the connection node of the gas generator 1 with the free turbine 2 can be performed using a rigid bolted connection, then the installation of the floating ring 60 and the pressure ring 63 is not performed and the spacer 53 is not installed. With a rigid bolt joint, a spacer 82 is installed in the joint with the annular flange 57 and the front flange 54, which connects the connection node to the turbine shell of the gas generator 80.

Для обеспечения монтажа узла соединения (диффузора) с модулем свободной турбины 2 плавающее кольцо 67 кольцевым выступом 66 устанавливают в цилиндрический паз 65 фланца 64 внутреннего корпуса 34 соплового аппарата свободной турбины 2, которое фиксируют прижимным кольцом 68 стянутым при помощи болтового соединения с фланцем 64. Опорное кольцо 32 сферическим посадочным пояском 33 входит в плавающее кольцо 67, обеспечивая телескопическое соединение по внутренним корпусам. По наружным корпусам стыковка производится при помощи болтового соединения, стягивая задний фланец 5 наружного корпуса 3 узла соединения (диффузора) с фланцем 70 наружного корпуса 69 соплового аппарата свободной турбины 2. Наружную полость свободной турбины 2 закрывают хомутом 50, установленным на кольцевые сотовые вставки 51 и 75 расположенные на второй проставке 49 и оболочке 71 свободной турбины 2. Хомут 50 собирают из двух полухомутов 72 и 73 стянутых в районе горизонтальной оси с помощью стяжных сегментов 74 и винтов 76.To ensure the installation of the connection unit (diffuser) with the module of the free turbine 2, the floating ring 67 with the annular protrusion 66 is installed in the cylindrical groove 65 of the flange 64 of the inner housing 34 of the nozzle apparatus of the free turbine 2, which is fixed by the clamping ring 68 tightened by means of a bolt connection to the flange 64. Support the ring 32 spherical landing belt 33 is included in the floating ring 67, providing a telescopic connection along the inner bodies. On the outer casings, the docking is carried out by means of a bolted connection, tightening the rear flange 5 of the outer casing 3 of the connection unit (diffuser) with the flange 70 of the outer casing 69 of the nozzle apparatus of the free turbine 2. The outer cavity of the free turbine 2 is closed with a clamp 50 mounted on the ring honeycomb inserts 51 and 75 located on the second spacer 49 and the shell 71 of the free turbine 2. The clamp 50 is assembled from two half-clamps 72 and 73 tightened in the region of the horizontal axis using the clamping segments 74 and screws 76.

От газогенератора 1 рабочее тело (газ) поступает на вход узла соединения (диффузора) со свободной турбиной 2 проходит через стойки 13, выполненные в виде лопаток, установленных под углом α=5°…45°, которые обеспечивают необходимую закрутку потока, тем самым создают безотрывное течение потока перед диффузором, образованным наружным корпусом 69 и внутренним корпусом 34 соплового аппарата свободной турбины 2, что позволяет повысить надежность и КПД свободной турбины и улучшить ее рабочие параметры, а, следовательно, и газотурбинного двигателя. В настоящее время изготовлен промышленный образец узла соединения (диффузора), который позволяет легко стыковаться с газогенераторами и свободными турбинами различных типов и исполнений, повышает мощность, КПД и рабочие параметры газотурбинного двигателя.From the gas generator 1, the working fluid (gas) enters the inlet of the connection unit (diffuser) with a free turbine 2 passes through racks 13 made in the form of blades installed at an angle α = 5 ° ... 45 °, which provide the necessary flow swirl, thereby creating an uninterrupted flow in front of the diffuser formed by the outer casing 69 and the inner casing 34 of the nozzle apparatus of the free turbine 2, which improves the reliability and efficiency of the free turbine and improves its operating parameters, and, consequently, of the gas turbine engine. At present, an industrial design of the connection unit (diffuser) has been made, which makes it easy to dock with gas generators and free turbines of various types and designs, and increases the power, efficiency and operating parameters of a gas turbine engine.

Во второй половине 2009 г. планируется серийный выпуск диффузоров, работающих в составе двигателей промышленного применения, устанавливаемых не только на раме, но и имеющих возможность установки их с помощью ленточных подвесов.In the second half of 2009, serial production of diffusers operating as part of industrial engines installed not only on the frame, but also having the ability to install them using tape suspensions is planned.

Claims

The connection node of the gas generator with a free turbine of a gas turbine engine, characterized in that it is made in the form of a diffuser containing an outer casing, made in the form of a truncated cone, consisting of two parts of different lengths, welded together, and three outer flanges, front and rear, located along the edges of the small and large bases of the truncated cone, the middle flange located on the outer surface of the junction of the truncated cones, while the truncated cone of greater length has six longitudinal grooves, located at an angle of 5-45 ° relative to the longitudinal axis of the outer casing, and the middle and rear flanges have diametrically located holes for joining, the inner casing is made in the form of a cylinder consisting of two parts of different lengths, welded together, and three inner flanges, the front and the rear, located at the edges of the cylinder, and the middle flange located on the inner surface of the junction of the cylinders, while the longer cylinder has six longitudinal grooves located at an angle of 5-45 ° relative to the longitudinal axis inside the lower casing, and the middle and rear flanges have diametrically located holes for joining, six racks, each of which is made in the form of a streamlined blade with a rectangular flange with two holes at one end for connection with bolts to the outer ring, and at the other end - a rectangular support with a central groove to reduce the weight of the structure and with side holes for joining with pins and bolts with an inner ring, while the outer ring has a cylindrical shape with the same number ring flanges, front and rear, with diametrically located holes for joining, and in the cylindrical part of the outer ring there are paired holes for mounting the struts, while the inner ring has a cylindrical shape with the same flanges, front and rear, for connecting to the support using pins and bolts, the front wall, which is a truncated cone with two flanges, front and rear, having diametrically located holes for joining the front flange of the front wall with the middle flange inside of the front housing and the rear flange of the front wall with the front flange of the inner ring using bolts, a cylindrical plug installed in the joint with bolts with the rear flange of the front wall to eliminate the flow of gas from the gas generator into the internal cavity of the free turbine, the rear wall, which is a truncated cone with two flanges, front and rear, having diametrically located holes for joining the front flange of the rear wall with the rear flange of the inner ring and the rear flange of the rear wall with the rear flange of the inner casing with bolts, a support ring made in the form of a cylinder with an inner spherical landing belt at one end for telescoping the inner casing of the diffuser and the inner casing of the nozzle apparatus of the free turbine, and at the other end having a flange made in the form of a truncated cone with holes for docking with the rear flange of the rear wall and the rear flange of the inner case with bolts, a ring made in the form of a truncated cone with a cylindrical ring and flanges at the ends, front and rear, having diametrically located holes for joining the middle flange of the outer casing with the rear flange of the ring using bolts, two identical walls located opposite each other relative to the outer ring, each of which is made in the form of a truncated cone with a cylindrical ring front and rear flanges having diametrically located openings for joining the front flange of the rear wall with the rear flange of the outer ring and the front flange of the ring with the rear flange we eat the rear wall with bolts, the first spacer, which is a cylindrical shell with annular flanges located at its edges, having diametrically located holes for joining with bolts, and is fixed on the cylindrical part of the first spacer from its inner side with two opposite to each other rings a heat-insulating mat to reduce the temperature of the spacer, and the rings are fixed to the first spacer with rivets, while the outer side of the cylindrical part of the shell with fitted with two flanges opposite each other parallel to the horizontal axis, and in which trunnions are mounted to transfer forces from the weight of the free turbine and from the influence of gas-dynamic forces on the frame of the free turbine, the flanges being fixed to the surface of the cylindrical shell with rivets, and the spacer is connected to the rear rear wall flange with bolts, a second spacer for mounting the clamp, made of a cylindrical shape with annular honeycomb inserts for sealing the clamp and an annular flange with holes holes for connecting the second spacer to the rear flange of the second wall and the flange of the first spacer using bolts, the third spacer, which is a truncated cone with flanges, front and rear, having diametrically located holes for docking with the front flange of the rear wall and the rear flange of the rear wall with the flange the first spacer with bolts, a cylindrical flange having on one side an annular flange with diametrically arranged holes for docking and a rectangular groove, and on the other hand, a groove, made in the form of an annular groove, into which the front flange of the outer casing is inserted, a floating ring of cylindrical shape, on the outer surface of which three stiffening ribs are made, and the floating ring is installed with an annular protrusion in a rectangular groove, a pressure ring having diametrically located holes for docking with the flange flange ring-shaped and with the front flange of the third spacer using bolts, and the diffuser is docked along the inner casing of the nozzle apparatus of the free turbine using the flange A cylindrical shape with a groove in which a floating ring is inserted with an annular protrusion, and with a clamping ring having diametrically located holes for joining with bolts, and the floating ring provides telescopic connection with the seat belt of the diffuser support ring, along the outer casing of the nozzle apparatus free the turbine with a flange that is docked with the rear flange of the outer case of the diffuser (rigid bolt connection), by connecting the shell of a free turbine with a coupling consisting of two half-clamps, which are rectangular tapes with tightening segments along the edges, and half-clamps are mounted on honeycomb inserts to close the outer cavity of the free turbine by tightening along the horizontal axis with screws in pairs on two sides of the clamp, and the diffuser can be mated to the gas generator using a cylindrical annular spacer having a flange that is joined to the flange of the shell of the turbine of the gas generator by means of a bolt joint, landing belt and floating sealing rings diffuser (telescopic joint) or by a cylindrical spacer having flanges, front and rear, with diametrically arranged holes for connection with a flange of the gas generator turbine casing bolts to the rear flange of the cylindrical spacer and the flange of the diffuser ring mold (Compound rigid bolted).