Опора турбіни відноситься до галузі авіаційного двигунобудування і служить для забезпечення більш-менш рівній затяжки спиць при складанні опори турбіни шляхом застосування полого кільця з кронштейнами, що володіють більш стабільними пружними властивостями, а також за рахунок того, що натяг спиць можна надійно контролювати, наприклад, з допомогою виміру витяжки спиць при затягуванні регулювальної гайки. Опора турбіни газотурбінного двигуна містить внутрішній корпус з підшипником, радіальні спиці, закріплені на внутрішньому корпусі і проходять через внутрішні порожнини соплових лопаток турбіни, пружні елементи і зовнішню опору, виконані у вигляді єдиного блоку з замкнутого полого кільця з жорстко закріпленими на ньому вздовж поздовжньої осі турбіни кронштейнами, розміщеного над корпусом турбіни, при цьому кронштейни шарнірно з'єднані зі спицями регулювальними елементами. 1 з.п. ф-ли, 1 мул.
Малюнки до патенту РФ 2375596
Винахід відноситься до галузі авіаційного двигунобудування, а саме до пристроїв опор турбін газотурбінних двигунів, переважно стаціонарного типу.
Недоліком такого винаходу є те, що на кожну спицю надягають пружні прорізні елементи, які забезпечують постійний натяг спиць на розрахункову величину. Ці елементи в принципі можуть знаходиться як всередині, так і зовні зовнішнього корпусу. Ці елементи (тарілчасті пружини) досить трудомісткі і мають значний розкид по осьовій податливості, що вимагає певного підбору їх податливості в залежності від розташування по колу. Крім того, ці прорізні пружини мають досить вузькі щілини, що визначає високий рівень напруги в місці закінчення цих щілин. Через різної податливості цих пружин натяг спиць буде різним і навантаження на зовнішній корпус турбіни буде передаватися також нерівномірно по колу. Якісь спиці будуть недовантажені а якісь перевантажені. Причому об'єктивно оцінити, як затягнута при складанні кожна конкретна спиця, практично неможливо.
Крім того, при переході з одного режиму турбіни на інший температура зовнішнього корпусу турбіни змінюється, через що можуть виникати радіальні деформації спиць, які при їх жорсткому кріпленні до внутрішнього та зовнішнього корпусам турбіни призводять до появи температурних напружень, що приводять згодом до руйнування як самих спиць, так і пружин і, тим самим, знижувати надійність роботи опори в цілому.
Завданням винаходу є забезпечення більш-менш рівній затяжки спиць при складанні опори турбіни шляхом застосування полого кільця з кронштейнами, що володіють більш стабільними пружними властивостями, а також за рахунок того, що натяг спиць можна надійно контролювати, наприклад, за допомогою виміру витяжки спиць при затягуванні регулювальної гайки. При цьому за рахунок рівномірного натягу спиць в опорі вони однаково завантажені, що дозволяє збільшити ресурс роботи опори.
Додатковою задачею винаходу є зменшення впливу зміни температури елементів опори турбіни на різних режимах роботи турбіни на роботу спиць.
Зазначені завдання досягаються тим, що в опорі турбіни газотурбінного двигуна, що містить внутрішній корпус з підшипником, радіальні спиці, закріплені на внутрішньому корпусі і проходять через внутрішні порожнини соплових лопаток турбіни, пружні елементи і зовнішню опору, в ній пружні елементи і зовнішня опора виконані у вигляді єдиного блоку з замкнутого полого кільця з жорстко закріпленими на ньому вздовж поздовжньої осі турбіни кронштейнами, розміщеного над корпусом турбіни, при цьому кронштейни шарнірно з'єднані зі спицями регулюються овочнимі елементами.
Зовнішній кінець кожної спиці може бути виконаний різьбовим а регулювальний елемент - у вигляді гайки, встановленої на спиці на кронштейні.
Новим у винаході є те, що пружні елементи і зовнішня опора виконані у вигляді єдиного блоку з замкнутого полого кільця з жорстко закріпленими на ньому вздовж поздовжньої осі турбіни кронштейнами, розміщеного над корпусом турбіни, при цьому кронштейни шарнірно з'єднані зі спицями регулювальними елементами.
Зовнішній кінець кожної спиці може бути виконаний різьбовим а регулювальний елемент - у вигляді гайки, встановленої на спиці на кронштейні.
Виконання пружних елементів і зовнішньої опори у вигляді єдиного блоку з замкнутого полого кільця з жорстко закріпленими на ньому вздовж поздовжньої осі турбіни кронштейнами, розміщеного над корпусом турбіни дозволяє забезпечити більш-менш рівне натяг спиць і зняти теплову зв'язок між зовнішнім корпусом турбіни і спицями, що в свою чергу знімає температурні напруги в спиці при переході з одного режиму турбіни на інший. Крім того, розташування полого кільця над зовнішнім корпусом турбіни полегшує технологію збирання вузла та заміну вийшли з ладу спиць при ремонті без розбирання всієї опори турбіни. Шарнірне з'єднання кронштейна зі спицями дозволяє компенсувати похибки при складанні і повороті кронштейна навколо осі полого кільця при затягуванні спиць.
Виконання регулювального елемента у вигляді гайки, встановленої на різьбовому ділянці спиці, дозволяє найбільш просто регулювати натяг спиць.
Податливість пружних елементів і зовнішньої опори можна підбирати як за рахунок діаметра і товщини полого кільця, так і за рахунок вильоту кронштейна.
На кресленні зображений загальний вид опори турбіни газотурбінного двигуна.
Опора турбіни газотурбінного двигуна містить внутрішній корпус 1 з підшипником 2, радіальні спиці 3, закріплені на внутрішньому корпусі 1 за допомогою самоконтрящейся гайок 4 і проходять через внутрішні порожнини соплових лопаток 5 турбіни, і зовнішній корпус 6 турбіни. Пружні елементи і зовнішня опора виконані у вигляді єдиного блоку з замкнутого полого кільця 7 з жорстко закріпленими на ньому вздовж поздовжньої осі турбіни кронштейнами 8. Порожнисте кільце 7 з кронштейнами 8 розміщено над зовнішнім корпусом 6 турбіни, при цьому кронштейни 8 за допомогою шарнірів 9 з'єднані з зовнішніми кінцями спиць 3 регулювальними елементами у вигляді гайок 10 навернених на різьбовій ділянку 11 спиць 3.
Регулювання натягу кожної спиці 3 здійснюється гайкою 10, нагвинчується на спиці з нульовим осьовим натягом з подальшим натягом всіх спиць поворотом гайки на однаковий кут або за допомогою витяжки кожної спиці на однакову величину.
Робота опори двигуна здійснюється наступним чином.
В процесі роботи турбіни відбувається зміна температурного стану внутрішнього корпусу 1 і полого кільця 7. Через різницю температур відбувається їх взаємне радіальний зсув, яке в більшій частині компенсується за рахунок пружної закрутки полого кільця 7.
Натяг спиць 3 в конструкції вибирається таким чином, щоб будь-який температурний градієнт між внутрішнім корпусом 1 і порожнистим кільцем 7 не приводив до розслаблення стику спиць 3 з кронштейнами 8.
Винахід дозволяє краще контролювати натяг спиць, при цьому розташування полого кільця з жорстко закріпленими на ньому вздовж поздовжньої осі турбіни кронштейнами, розміщеного над корпусом турбіни, покращує збирання і ремонтопридатність опори, в тому числі заміну спиць без повного розбирання опори. При цьому робоча температура полого кільця з жорстко закріпленими на ньому вздовж поздовжньої осі турбіни кронштейнами, розміщеного над корпусом турбіни, дозволяє використовувати для його виготовлення більш широке коло матеріалів.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Опора турбіни газотурбінного двигуна, що містить внутрішній корпус з підшипником, радіальні спиці, закріплені на внутрішньому корпусі і проходять через внутрішні порожнини соплових лопаток турбіни, пружні елементи і зовнішню опору, яка відрізняється тим, що пружні елементи і зовнішня опора виконані у вигляді єдиного блоку з замкнутого полого кільця з жорстко закріпленими на ньому вздовж поздовжньої осі турбіни кронштейнами, розміщеного над корпусом турбіни, при цьому кронштейни шарнірно з'єднані зі спицями регулювальними елементами.
2. Опора турбіни газотурбінного двигуна по п.1, що відрізняється тим, що зовнішній кінець кожної спиці виконано нарізним, а регулювальний елемент - у вигляді гайки, встановленої на спиці на кронштейні.