UA72516C2

UA72516C2 - Внутрішня оболонка статора

Info

Publication number: UA72516C2
Application number: UA2001118179A
Authority: UA
Inventors: П'єр Дебене; Філіпп Гуерут; Олівьє Юпп; Гій Лепретр; Олівьє Луезіль; Т'єрі Нікло
Original assignee: Снекма Моторс
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2005-03-15
Also published as: DE60117947D1; JP4012723B2; EP1211387A1; CA2363201C; EP1211387B1; US6679679B1; FR2817285A1; CA2363201A1; DE60117947T2; JP2002188409A; RU2282729C2; FR2817285B1

Abstract

Внутрішня оболонка статора складена з елементів (2) оболонки, послідовність яких утворює кільця, які притиснуті одне до одного і які збираються окремо від єдиного картера, що їх оточує. Складання кілець здійснюється за допомогою одного вузла (7) кріплення на кожний елемент (2) оболонки, який доповнений опорним вузлом (21), який має можливість ковзання по колу. У результаті досягається більша податливість збірки елементів (2) оболонки і більш рівномірна деформація, що дозволяє краще керувати зазорами між оболонкою і лопатками ротора, який вона оточує.

Description

Заявлений винахід стосується внутрішньої оболонки статора.

Контроль над температурним розширюванням стає основним у сфері турбореактивних двигунів у зв'язку з потребою забезпечити достатньо високий коефіцієнт корисної дії шляхом регулювання зазорів між статором і кінцями рухливих лопаток двигуна. Досить поширеною є подвійна конструкція статора, яка складається з картера, що оточує внутрішню оболонку, котра контактує з газом, що створює тягу машини. Звичайно, зовнішній картер виконується як одне ціле для того, щоб він мав достатній механічний опір і можливість охолоджуватися шляхом вентиляції з гарною регулярністю, якій сприяє її безперервність. Внутрішню оболонку ж при цьому роблять складовою, утвореною послідовністю кілець, складених з елементів у формі кругових секторів. Завдяки такому розташуванню, напруги, що могли б виникати в оболонці внаслідок монтажу в більш жорсткий картер і контакту зі струменем гарячого газу, залишаються помірними, і різні кільця можуть обдуватися з різною інтенсивністю для незалежного регулювання їхнього діаметра. Рівень техніки включає декілька концепцій подвійних статорів, розкритих у французьких патентах МоМе2683851 і 2695164, виданих заявникові.

Одна з цих концепцій ілюстрована на Фіг.1, де зовнішній картер позначений позицією 1, елементи внутрішньої оболонки - позицією 2, а ротор - позицією 3; елементи 2 оболонки зібрані з прилеглих елементів, розташованих на сусідніх кільцях, за допомогою збірок, що складаються з шипа 5 на одному з елементів 2 і паза 6, у який входить шип 5, на іншому елементі 2. Вузли кріплення 7, які ясніше зображені на Ффіг.2, об'єднують елементи 2 оболонки і картера 1. Вони включають у себе, головним чином, болт 8, уведений через приплив 9 картера 1 і фланець 10, виконаний у вигляді опорного бурту картера 1, розташований на кінці фланця 11, виконаного у вигляді нервюри оболонки. Болти 8 мають, як правило, похиле положення для того, щоб забезпечити осьову і радіальну фіксацію напрямних лопаток (елементів 2 оболонки). За кільцями елементів 2 оболонки розташовані пружні кругові прокладки, які включають у себе голівку 13, затиснену між фланцем 10, виконаним у вигляді опорного бурту, і запліччям 14 картера 1, а також ущільнювальну крайку 15, кінець якої спирається на плоску ущільнювальну поверхню позаду елементів 2 оболонки. Таким чином, індивідуальні камери 17 ізольовані між картером 1 і кожним із кілець елементів 2 оболонки.

В такій конструкції поставлена ціль - забезпечити гарне регулювання діаметрів кілець оболонки - повною мірою не досягається, оскільки тут легко виникають зміни діаметра і хвилястість кілець.

У даному випадку відповідальними за ці недоліки є вузли 7 кріплення, які поводять себе як нерегулярності структури в елементах 2 оболонки. Аналізуючи цю обставину, автори даного винаходу дійшли висновку, що наявність множини вузлів 7 кріплення є шкідливим чинником, і пропонують використовувати на один елемент 2 оболонки лише один вузол.

Але оскільки один вузол кріплення не дозволяє сам забезпечити задовільне утримання елемента 2 оболонки, передбачається, крім цього, замість відкинутих вузлів кріплення використовувати єдиний на елементі 2 оболонки опорний вузол. Цей опорний вузол включає у себе шип, закріплений на елементі оболонки і такий, що входить у паз фланця, який приєднується і закріплений на картері Елементи оболонки мають можливість трохи переміщатися в осьовому й окружному напрямках машини в опорному вузлі завдяки спроможності шипів ковзати у пазах, не побоюючись при цьому надлишкових переміщень, які обмежуються досягненням стану упору. У результаті вдалося поєднати належне кріплення елементів оболонки до картера і м'якість монтажу, який не допускає їхнього нерівномірного деформування.

Інші особливості і переваги даного винаходу висвітлюються нижче з поясненнями на доданих кресленнях, де: на фіг.1 зображений складений статор; на фіг.2 показане місце кріплення елемента внутрішньої оболонки до картера; на Фіг.3-6 ілюстровані кращі варіанти здійснення даного винаходу: Фіг.3 - перший кращий варіант здійснення;

Фіг.4 - елемент внутрішньої оболонки відповідно до цього варіанта; і Фіг.5 і 6 - основні деталі у двох інших кращих варіантах здійснення.

У даному винаході використовуються численні елементи з відомих технічних рішень, які вже згадувались при розгляді Фіг.1 і 2. Мова тут йде, зокрема, про конструкцію вузлів 7 кріплення і наявність елементів з'єднання 4 між кільцями оболонки пружними прокладками 12 для гасіння вібрацій. Відмітною ознакою винаходу є те, що кожний елемент 2 оболонки об'єднаний тільки з одним вузлом 7 кріплення, розташованим біля бічного кінця 20 (недалеко від осьового краю елемента 2 оболонки). Опорний вузол 21 також розташований на кожному елементі 2 оболонки симетрично вузлу 7 кріплення біля того ж бічного кінця і недалеко від протилежного бічного кінця 22. На Фіг.3 добре видно ту перевагу, що елементи 2 оболонки розміщені в шаховому порядку, тобто їхні кінці 20 або 22 є продовженням середніх ліній елементів 2 оболонки прилеглих кілець. При такому розташуванні оболонка має взаємозв'язану конструкцію, незважаючи на малу кількість вузлів 7 кріплення й опорних вузлів 21 цих елементів.

Це можна пояснити тим, що у цій конструкції кожний елемент оболонки (наприклад, елемент, позначений поз. 20) оточений двома елементами, що належать прилеглим кільцям і мають вузли кріплення (позначені як 7о), розташовані приблизно посередині довжини елемента 20. Вузли 70 кріплення обмежують також радіальні деформації елемента 20 завдяки зв'язку шипа 5 з пазом 6 між кільцями елементів оболонки 2. Ця перевага стає ще більш очевидною, якщо вузли 7 кріплення й опорні вузли 21 розташовані на кінцях елементів 2 оболонки, де вони мають можливість взаємодії один з одним, оскільки вузли 7о кріплення прилеглих елементів знаходяться точно посередині довжини елемента 20, тобто у тому місці, де без них підтримка його була 6 мінімальною.

Якщо в радіальному напрямку ця конструкція є достатньо жорсткою, то в осьовому й в окружному напрямках вона, навпаки, має гарну податливість завдяки можливості ковзати в опорних вузлах 21, котрі допускають в певних межах переміщення у цих напрямках. Отже, вдалося знайти компромісне рішення, яке дозволяє з одного боку надати оболонці можливість деформуватися під дією тепла, а з іншого - зберегти її кругову форму з діаметром, що мало змінюється.

На Фіг.4 видно, що опорний вузол 21 включає у себе шип 23, розміщений на кінці коліна 24, що піднімається над елементом 2 оболонки. Шип 23 знаходиться на нижній поверхні паза 25, скріпленого з картером 1. Таким чином, коли у цьому варіанті здійснення вузол 7 кріплення й опорний вузол 21 наближені до бічних сторін 20 і 22 елементів 2 оболонки, вони прилягають до бічних сторін сусідніх елементів 2 оболонки таким чином, що паз 25 може бути в даному випадку виконаний у фланці 11, у вигляді нервюри, вузла кріплення сусіднього елемента 2 оболонки. Шип 23 проходить в окружному напрямку відносно машини, виступаючи із елемента 2 оболонки, до якої він належить, над наступним елементом. Цілком зрозуміло, що не виключаються також інші різноманітні конфігурації, але в усіх випадках опорні вузли 21 допускають помірні взаємні осьові й кругові переміщення сусідніх елементів 2 оболонки.

Тут, як і в інших кращих варіантах здійснення, вузли 7 кріплення сконструйовані з двома паралельними болтами 8, що нічого не змінює в одиничності вузла 7 кріплення, тому що болти 8 розташовані поруч. Пара болтів 8 дозволяє забезпечити більш надійне кріплення й у деяких випадках виключити згинальні моменти, що виникають внаслідок дії аеродинамічних сил на елементи 2 оболонки: якщо результуюча Е цих сил або її проекція на радіальний напрямок проходить між болтами 8, то її дія виражається їхнім добутком, а самі елементи 2 оболонки не будуть зазнавати помітного згинання.

У варіанті виконання, показаному на Фіг.5, шип вузла кріплення, позначений поз. 26, має більш складну форму. Він входить у паз 27, виконаний між місцями встановлення болтів 8, і отже після коліна 24 має пластинку 28, що входить під фланець 10, виконаний у вигляді опорного бурту, вузла 7 кріплення, і більш масивне, а точніше, більш широке, закінчення, що виступає в осьовому напрямку і поміщається між двома частинами фланця 10, виконаного у вигляді опорного бурту, у пазу 27, виконаному у фланці 11, у вигляді нервюри. Тут основна частина шипа 26 має скоріше осьову протяжність, ніж тангенціальну, що нічого не змінює в умовах спирання.

В інших кращих варіантах здійснення фланці, в яких зроблені пази, належать не вузлам 7 кріплення, а окремим деталям. Це показано на Фіг.б, де вузли 7 кріплення, що містять лише один болт 8, але залишаються розташованими біля бічних кінців 20, не мають більше ні пазів 25, ні пазів 27: фланець 30, що складається з накладки 31, з'єднаної з картером 1 засобом кріплення 32 у вигляді болта, подібного і рівнобіжного болту 8, і з виїмкою під паз 33, розміщений поблизу вузла 7 кріплення таким чином, що фланець 10 у вигляді опорного бурту нависає над кінцем накладки 31 і закриває паз 33. Опорний вузол 21 елемента 2 оболонки містить також шип 34 із закінченням 35, що виступає в осьовому напрямку над пазом 33 для утворення потрібного з'єднання. Закінчення з'єднане з основним тілом елемента 2 оболонки, сусіднім із тим, що несе вузол 7 кріплення, за допомогою коліна 36, що прилягає до бічного кінця 22 елемента 2 оболонки і спрямоване радіально.

У всіх вищерозглянутих кращих варіантах здійснення даного винаходу характерним є те, що опорні вузли 21 і вузли 7 кріплення, що належать елементам 2 оболонки, розташованим послідовно на одному колі, взаємодіють між собою, тобто що вузли 7 кріплення надають, щонайменше, одну поверхню упора або опори для шипа опорного вузла 21: у варіанті виконання відповідно до Фіг.4 шип 23 спирається радіально на поверхню паза 25 і упирається тангенціальне у фланець 10 у вигляді опорного бурту або фланець 11 у вигляді нервюри вузла 7 кріплення; у варіанті здійснення відповідно до Фіг.5 шип 26 упирається тангенціально у фланець 10, виконаний у вигляді опорного бурту, що його оточує, і спирається радіально на поверхню паза 27; і у варіанті виконання відповідно до Фіг.б6 шип 35 упирається тангенціальне у фланець 10 у вигляді опорного бурту і накладку 31 і спирається радіально на дно паза 33. Ця взаємодія вузлів 7 кріплення й опорних вузлів 21 спрощує конструкцію, дозволяючи не вдаватися до використання фланців складної форми для забезпечення ковзання шипів опорних вузлів, обмежуючи його при цьому.

Близькість розташування вузлів 7 кріплення й опорних вузлів 21 прилеглих елементів 2 оболонки дозволяє в разі потреби утримувати опорний вузол 21 у бажаному положенні в радіальному напрямку, не використовуючи додаткових деталей, як у випадку, поданому на Фіг.4, де шип 23 опорного вузла 21 радіально спирається на поверхню паза 25, що прилягає до вузла 7 кріплення, виконаного в сусідньому елементі 2 оболонки. 1 7. пре уннннонюв в -1

ПО ох поети ДА

Ки а сі ФІ» | ве ше й чи ! ! Кк я и яти пе рт РЕМ і Що ТО докт

З ск Ба шо ЧЕ / ра Шк Я ра вн в з

Фіг. 1 еВ т і -7 / й «0. и ше ДЕ д-іЗ р

СОЯ ;

УКВ і

БІБ ДДІЕАВЯ

ДІД ІІІ

: или КЕ СО Шош-Я Я рн СКК СК - Ї

Кн Й й . ї й Ме зв 7 дян ра РА шо : й Ор '

ПЕД КК

7 1 у й і І Ух / Н і 1 8 15 вових

Фіг. 2 я й тва Й і АН; ше ж МИ й ж хНех з ше ден ка щу а ак !

Ше в НН кан х сах Зоо ви мн

ЦЕ я я- ай деки уп, ж и и о КЕ

Де и син Ах і ех МУ жені Пе й ямі и и Ше Ши меті

ЕД. , ях

Ти у й и Кк й М п у, Яд г

Як ї ни 7 ий У

У ї й Ж. М Ж ря я Я з КЕ мн Не А г рн осо не АНЯ

ДК ке а А а

КІ Шкодидитини ре й й

Кор НИ он нЙ ра я

Се т щи 4

З птючятнх Кая іч х са ох й У савняй

Поамамттвюют

Фіг. З ери

Ж ки позна реп о Й її ра на в ИНА

Ср и а В і ша ке дао з І вда М 7 х у днк ща понині По: Те. в Ку ! МКМ ет р я ее 2 реа ви Ге /й ем, гм Ей ШЕ, у , іа |і 41 5

Фіг. 4 ре ! 210 ї Ві

Ша і с вв--оетхуи х. Й отв ра сви ос п-7 ле люду,

ОКО вв слу ОО

М ди п и Щ я рай рама о А ванні сеї д- «я с

С до ярияа ТІ ро шив и ИЙ і ЩО Гртня с ше:

Н ан т В й род ! ! Гей рада : паші ді ДА

Я не не лі -а -е й ден ЩО дн дО

БОЖЕ ти

Пи ; Но

НИ ше нан ра: гивинни сс Й

Фіг. 5 а зі 3 85

М и м схов ЧИ ШИ УДОД лона нн ен не ни !

З МК 4

Кш, х Шк и Кк г Ше ЧІ іще пря, у шу и Шк їй Ж зо а в ДНІ ви по ана т и Дт

А В я ї- 81 12 У уж ма М - гч ОК ецити Синай і 830 т Кт ши дня і ЕМ оавкс ни йо а А й а ред ЛК

Вб Ка шк Х ш орви рей ща Зедуюту Я юн ота рев о вуаля ся ща Пе а нні т оо я рен

Еш і и Ж

Кк Же Мас сн ---- 80 жов -88

В де пк г / 27

Фіг. 6

Claims

1. Внутрішня оболонка статора, яка складається з елементів (2) оболонки у формі секторів кола, які з'єднані послідовно по колу й утворюють збірку із зовнішнім картером (1) за допомогою одного вузла кріплення на елементі оболонки й одного опорного вузла (21) на елементі оболонки, який містить шип (23, 26, 34), закріплений на елементі оболонки, який входить в паз (25, 27, 33) фланця, що приєднується, закріпленого на картері, яка відрізняється тим, що вузли кріплення розташовані на кінцях елементів оболонки, а опорні вузли, по одному на елемент оболонки, розташовані на других кінцях (22) елементів (2) оболонки, протилежних першим елементам (20) оболонки.

2. Оболонка за п. 1, яка відрізняється тим, що фланці (10, 11) виконані для кожного із шипів у вузлах кріплення одного елемента оболонки, що прилягає до елемента оболонки з шипом.

3. Оболонка за п. 1, яка відрізняється тим, що фланці (30) є автономними і зібрані з зовнішнім картером за допомогою засобів кріплення (32).

4. Оболонка за п. 3, яка відрізняється тим, що вузли (7) кріплення розташовані з можливістю закривання одного кінця пазів (33).

5. Оболонка за п. 3, яка відрізняється тим, що вузли кріплення виконані у вигляді пари паралельних болтів (8) кріплення зовнішнього картера і елемента оболонки, при цьому пази (27) розташовані між болтами (8) пари.

б. Оболонка за будь-яким з пп. 3 - 5, яка відрізняється тим, що кожний елемент оболонки має вузол кріплення, виконаний таким чином, що результуюча (Е) аеродинамічних сил, які діють на елемент оболонки, проходить між болтами вузла кріплення.

7. Оболонка за будь-яким з пп. 1 - б, яка відрізняється тим, що елементи оболонки одного кільця зібрані з елементами оболонки наступного кільця в шаховому порядку.