UA76424C2 - Пристрій для кріплення секторів направляючого апарата, що тримають лопатки, уздовж дуги кола - Google Patents

Abstract

Сектори (25) направляючого апарата, на яких закріплені лопатки, розташовані поруч із корпусом (31) за допомогою ущільнювальних секторів (32), що чергуються зі згаданими секторами в осьовому напрямку, і забезпечені опорними поверхнями (37, 39), що чинять опір силам, і за допомогою цих поверхонь сили, що прикладаються до секторів направляючого апарата, передаються на корпус. Внутрішня поверхня корпуса (31) виконана більш гладкою і не оснащена ніякими гаками, завдяки чому цей корпус (31) є менш складним у виготовленні і зазнає менших механічних напруг при кріпленні секторів направляючого апарата, так що ці сектори можна встановлювати за допомогою тільки осьового руху.

Description

Опис винаходу

Даний винахід стосується пристрою для кріплення секторів направляючого апарата уздовж дуги окружності. 2 Направляючі апарати, що розглядаються у даному описі, використовуються в турбомашинах і обладнані лопатками, що закріплюються на статорі і виконують функцію випрямляння потоків газів. Сектори направляючого апарата встановлюють усередині корпуса статора за допомогою блокувальних гаків, забезпечуючи їх розташування на опорних поверхнях, причому деякі з них повинні чинити опір силам, що прикладаються до лопаток направляючого апарата. У конкретному варіанті здійснення відомого пристрою, зображеного на Фіг.1, де 70 сектори позначені позицією 71, а корпус статора - позицією 2, зовнішнє кільце З секторів 1 направляючого апарата містить розташовану вище за потоком лапку 4 і розташовану нижче за потоком лапку 5, обидві у формі гака, а корпус 2 містить розташовані вище за потоком лапки б і розташовані нижче за потоком лапки 7, також виконані у формі гака і по парах зв'язані з певним направляючим апаратом. На верхньому за потоком боці лапка 4 сектора 1 введена у зачеплення навколо лапки 6 корпуса 2, а на нижньому за потоком боці лапка 7 корпуса 2 72 введена в зачеплення навколо лапки 5 сектора 1. Така конструкція грунтується на тому припущенні, що сили Е, що прикладаються до направляючого апарата, спрямовані практично вниз за потоком і передаються на корпус 2 частково у формі моменту, зумовленого доцентровою радіальною силою Кі на верхньому за потоком боці і відцдентровою силою Ко на нижньому за потоком боці. Отже, лапки 4 і 5 секторів 1 спираються на лапки 6 і 7 корпуса 2 на поверхнях 8 і 9 контакту, що є поверхнями, які чинять опір цим силам. Осьова складова сил ЕЕ також передається на корпус 2 у формі осьової сили Х, що прикладається до розташованої нижче за потоком лапки 5 на вигнутому гакоподібному кінці 10 лапки 7. Отже поверхнею контакту між лапкою 5 і кінцем 10 є поверхня 11, що чинить опір осьовій силі.

Але одним з недоліків цієї конструкції є те, що лапки б і 7 корпуса 2 перебувають під великим навантаженням, що створює певні проблеми і, зокрема, в тому, що їх гакоподібна форма робить їх слабкими, а с такожв тому, що під час експлуатації вони нагріваються, оскільки виступають у потік газу, внаслідок чого Ге) межа власної тривкості матеріалу, із якого вони виготовлені, може знижуватися. Крім того, маса корпуса збільшується через те, що лапки доводиться робити суцільними, а їх виготовлення утруднюється через ускладнену форму, внаслідок чого на практиці виготовляти їх доводиться з досить дорогого матеріалу, що не оправдовується силами, яким він повинний чинити опір на ділянках, віддалених від лапок. М

Інший недолік цієї конструкції виявляє себе під час її складання. При цьому оскільки лапка 5 на нижньому с за потоком боці секторів 1 проходить нижче криволінійного гакоподібного кінця 10, доводиться розташовувати сектори 1 під гострим кутом, а потім обертати після введення їх у зачеплення за вигнутий криволінійний кінець З 10, забезпечуючи введення в контакт із розташованою нижче за потоком поверхнею 9, що чинить опір силам. Ге)

Відхилення 71 і 22 ілюструють цей нахил і наступне вирівнювальне переміщення секторів 1 під час складання. 39 Можна зауважити, що при цьому доводиться допускати значний зазор між внутрішнім кільцем 12 секторів 1 |і в внутрішнім кільцем 13 ступенів лопаток 14 ротора 15, внаслідок чого непроникність щодо витікання в цьому місці може виявитися незадовільною.

Коли сектори направляючого апарата встановлені на місце, на нижньому за потоком боці можна « встановлювати ущільнювальні сектори 16, котрі містять у собі кільце 17 із матеріалу, що стирається, яке З взаємодіє із манжетними ущільненнями 18 рухомих лопаток 14, створюючи лабіринтові ущільнення, і котрі с містять у собі також опорне кільце 19, кінцям якого надана конфігурація, що забезпечує встановлення їх на

Із» лапки 6 і 7 корпуса 2. Ця система кріплення є аналогічною системі кріплення для секторів 1 направляючого апарата, оскільки кільце 19 спирається на боці вище за потоком на радіальну зовнішню поверхню однієї з лапок (7) корпуса 2, а на боці нижче за потоком - на радіальну внутрішню поверхню іншої лапки (6). І наприкінці слід відзначити, що сектори 1 направляючого апарата й ущільнювальні сектори 16, що чергуються в машині в і осьовому напрямку, зібрані воєдино за рахунок того, що зовнішнє кільце З секторів 1 направляючого апарата на

Ге»! боці вище за потоком має лапку 20, що вводиться в зачеплення з розташованим нижче за потоком кінцем сусідніх ущільнювальних секторів 16, а ущільнювальні сектори 16 також мають розташовану вище за потоком шк лапку 21, що вводиться в зачеплення під розташовану нижче за потоком лапку 5 сусіднього кільця З ка 20 направляючого апарата 1. Лапки 20 і 21 утримують сектори 1 і 16 на своїх місцях.

У документі 5 4529355-А описаний пристрій, у якому корпус служить опорою ущільнювальним секторам і

Т» секторам направляючого апарата за допомогою укручуваних у нього прокладок. Завдяки цьому сам корпус є гладким, але на прокладках наявними є важкі і громіздкі гаки. Через них ця відома конструкція є ще менш привабливою. 29 Даний винахід стосується пристрою для кріплення різноманітних типів секторів направляючого апарата, а

ГФ) його основне призначення полягає в тому, щоб уникнути використання гакоподібних лапок, що належать юю корпусу, для спрощення конструкції корпуса і більшої зручності складання направляючого апарата. Головна ідея, покладена в основу даного винаходу, полягає в тому, що поверхні, котрі чинять опір силам в осьовому напрямку і радіальному напрямку назовні, тепер знаходяться на ущільнювальних секторах, а корпус забезпечує практично 60 лише опорні поверхні, що чинять навантаженню малий опір або взагалі не чинять його, так що сили, котрим корпусу усе ж доведеться чинити опір, будуть набагато меншими.

Один важливий варіант здійснення винаходу відрізняється тим, що сектори направляючого апарата й ущільнювальні сектори містять лапки з двома кінцями, протилежними в осьовому напрямку, причому лапки секторів направляючого апарата затиснені між лапками ущільнювальних секторів і корпусом, а ущільнювальні бо сектори прикріплені до корпуса середньою частиною.

У деяких конкретних варіантах здійснення винаходу робляться спроби зменшити сили, що передаються на корпус ущільнювальними секторами і, зокрема, зменшити момент, створюваний силами, що виникають на різних опорних поверхнях.

Нижче всі аспекти даного винаходу розглядаються у порівнянні з відомим пристроєм і поясненнями на доданих кресленнях, де: на Фіг.1, як зазначено вище, зображений відомий пристрій для кріплення сектора направляючого апарата; на Фіг.2 зображений пристрій відповідно до даного винаходу в кращому варіанті його здійснення.

Загальна форма секторів направляючого апарата, які усі разом позначені позицією 25, не зазнала значних 7/о Змін, і вони, як і раніше, містять зовнішнє кільце 26 з лапкою 27 на вищому за потоком боці і з лапкою 28 на нижньому за потоком боці. Лапки 27 і 28 своїми зовнішніми поверхнями спираються на радіальні поверхні 29 і

ЗО, повернуті усередину корпуса, що тепер позначений позицією 31. Ущільнювальні сектори тепер позначені позицією 32, як і раніше розташовані по черзі із секторами 25 направляючого апарата, а на додаток до кільця 33, що стирається, вони містять також зовнішнє кільце 34, нижній за потоком кінець 35 якого і верхній за /5 потоком кінець З6 якого затискають між собою лапки 27 і 28, утримуючи їх між опорними поверхнями відповідно 29 і 30 корпуса 31. Більш докладно, нижній за потоком кінець 35 спирається на радіальну опорну поверхню 37, повернену назовні, до якої прикладається доцентрова радіальна сила К 4, а верхній за потоком кінець 36 спирається на радіальну опорну поверхню 38, повернену назовні, і осьову опорну поверхню 39, що чинить опір осьовій силі Х. Зовнішні кільця 34 з'єднані з корпусом 31 середньою частиною, на котрій для точного регулювання положення ущільнювальних секторів 32 зроблене ребро (або виступ) 40, що вводиться у додатково сформовану канавку (або порожнину) 41 на корпусі 31. Через виступ 40 у корпус 31 укручені гвинти 42 для закріплення ущільнювальних секторів 32 на корпусі. Гвинти 42 кріпляться до корпуса гайкою 46. Ту ж функцію можна забезпечити також за допомогою інших кріпильних засобів, наприклад, пальця на пресовій або тугій посадці. сч

Більшості сил, що прикладаються до секторів 25 направляючого апарата, чинять опір ущільнювальні сектори 32. Отже, ці ущільнювальні сектори повинні бути відповідним чином сконструйовані, але вони усе ж будуть і) менше навантаженими, ніж гакоподібні лапки корпуса 2 відповідно до конкретного варіанта здійснення відомого пристрою.

Слабкі елементи ускладненої форми, подібні секторам 32, фактично виключені з корпуса 31. Опорні поверхні «г зо 291 30 корпуса 31 складаються із суцільних і тому міцних частин. Радіальна сила Ко і осьова сила Х, що прикладаються з боку лапки 28 на нижній за потоком стороні, виявляються прикладеними до різних частин с корпуса, що дозволяє розвантажити ці дві частини. «Е

Крім того, сили К. і Х зумовлюють прикладання протилежно спрямованих моментів К..І і Х.1 до зовнішнього кільця 34 навколо точки кріплення гвинта 42 до корпуса 31, так що утворюючі важіль плечі І і 1 сил К. і Х можна о з5 Відповідним чином регулювати, роблячи обгрунтований вибір положення гвинта 42 так, щоб моменти згаданих че сил мали порівнянні величини і щоб унаслідок цього дуже значно зменшувався вигин, утворюваний у гвинті 42.

Крім того, слід зауважити, що сектори 25 направляючого апарата можна встановлювати за допомогою чисто осьових рухів, а потім установлювати за ними ущільнювальні сектори 32, що є більш зручним і дає більше свободи у визначенні схеми машини. Можна додатково встановити підвісні деталі 43, що закріплюються до «

Корпуса 31 пальцями 44, щоб забезпечити поверхню 45 осьового упора для секторів 25 направляючого апарата. шщ с Крім того, розглянутий типовий осьовий вузол являє собою засіб зменшення осьових зазорів між лопатками й статора (внутрішнє кільце 12 секторів 1 на Фіг.1) і лопатками ротора (внутрішнє кільце 13 лопаток 15 ротора «» на Фіг.1). Отже, це зменшує ділянки 47 витікання між ротором і статором, роблячи вузол лопаток більш ефективним.

Хоча поданий на Фіг.2 вигляд запропонованого пристрою не є таким докладним, як на Фіг.1, цілком зрозуміло -і те, що винахід можна поширити на групу ступенів секторів 25 направляючого апарата й ущільнювальних секторів 32 і зокрема те, що один ступінь секторів 25 направляючого апарата спирається своїми двома кінцями на два

Фо послідовні ступені ущільнювальних секторів 32 вищеописаним чином. Основна увага при цьому була ї» зосереджена на тому, щоб показати ущільнювальні сектори 32, оскільки сектори 25 направляючого апарата є юю 5р практично такими ж, як сектори направляючого апарата, показані на Фіг.1.

Т»

Claims (5)

1. Формула винаходу 5Б 1. Пристрій для кріплення секторів (25) направляючого апарата, що тримають лопатки, на корпусі (31) статора уздовж дуги окружності, який містить опорні поверхні (29, 30, 37, 38, 39) секторів, що проходять у (Ф) радіальному і осьовому напрямках, розподілені на корпусі, і незалежні кріпильні частини, включаючи ка щонайменше одну поверхню (37), повернену в радіальному напрямку назовні, і одну поверхню (39), повернену в радіальному напрямку, причому обидві ці поверхні чинять опір силам, що прикладаються до лопаток у секторах, вра на корпусі закріплені ущільнювальні сектори (32), що чергуються із секторами направляючого апарата в осьовому напрямку, який відрізняється тим, що згадані поверхні, що чинять опір силам, і які повернені в радіальному напрямку назовні і в осьовому напрямку, розташовані на ущільнювальних секторах.
2. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що сектори направляючого апарата й ущільнювальні сектори містять лапки на двох протилежних осьових кінцях, причому лапки (27, 28) секторів направляючого апарата 65 затиснені між лапками (35, 36) ущільнювальних секторів (32) і корпуса (31), а ущільнювальні сектори закріплені на корпусі в середньому положенні.
3. З. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що ущільнювальні сектори закріплені на корпусі елементом (42), що проходить крізь цей корпус і містить засоби для розташування на корпусі.
4. 4. Пристрій за будь-яким з пп. 2 або 3, який відрізняється тим, що орієнтована в осьовому напрямку поверхня (39), що чинить опір силам, розміщена уздовж осі на верхньому за потоком боці ущільнювальних секторів, а орієнтована в радіальному напрямку поверхня (37), яка повернена назовні і чинить опір силам, розміщена уздовж осі на нижньому за потоком боці ущільнювальних секторів.
5. 5. Пристрій за пп. З або 4, який відрізняється тим, що ущільнювальні сектори виконані таким чином, що сили, яким чинять опір поверхні, що чинять опір силам, викликають прикладання протилежно спрямованих моментів ( у ВАС х.1), що мають приблизно однакові величини, до елементів, що проходять Через корпус. с щі 6) « с « (Се) і -

   - . и? -і (о) щ» іме) с» іме) 60 б5