RU2439380C1

RU2439380C1 - Axial flow compressor stage guide vanes

Info

Publication number: RU2439380C1
Application number: RU2010125370/06A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Тункин (RU); Анатолий Иванович Тункин; Алла Олеговна Утробина (RU); Алла Олеговна Утробина; Олег Григорьевич Миллер (RU); Олег Григорьевич Миллер
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-01-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: axial-flow compressor stage guide vanes incorporates horizontal joint with rotary vanes. Spherical sleeve are fitted on rotary vane lower journals. Note here that sectors covered by semi-rings are fitted with elastic fit on shoulders of said spherical sleeves.

EFFECT: higher stability of operation.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к конструкции поворотного направляющего аппарата осевого компрессора газотурбинного двигателя.The invention relates to aircraft engine manufacturing, and in particular to the design of a rotary guide apparatus of an axial compressor of a gas turbine engine.

Известна конструкция поворотного входного направляющего аппарата осевого компрессора газотурбинного двигателя, в котором поворотные лопатки закреплены верхними цапфами в наружном корпусе, а внутренними цапфами через сферические и цилиндрические втулки в разъемном внутреннем кольце («Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 III серии», техническое описание, 1986 г., стр.45, рис.2.10).The design of the rotary inlet guide vane of the axial compressor of a gas turbine engine is known, in which the rotary blades are fixed with upper trunnions in the outer casing and internal trunnions through spherical and cylindrical bushings in a detachable inner ring ("D-30 III Series Bypass Turbojet Engine", technical description, 1986, p. 45, fig. 2.10).

Недостатком известной конструкции является воздействие вибрационных нагрузок и попадание абразивных частиц и грязи вместе с воздухом из проточной части двигателя в монтажный зазор, что приводит к износу сферических и цилиндрических втулок, а также цапф поворотных лопаток. По мере наработки двигателя износ этих элементов внутренней опоры прогрессирует, что приводит к нарушению устойчивой работы компрессора, т.е. к ухудшению его параметров из-за увеличения утечек воздуха через зазоры и изменению угла установки поворотных лопаток.A disadvantage of the known design is the impact of vibrational loads and the ingress of abrasive particles and dirt together with air from the engine flow part into the mounting gap, which leads to wear of spherical and cylindrical bushings, as well as pivots of rotary blades. As the engine runs, the wear of these elements of the internal support progresses, which leads to a violation of the stable operation of the compressor, i.e. to the deterioration of its parameters due to increased air leaks through the gaps and a change in the angle of installation of the rotary blades.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция поворотного аппарата, в котором втулки на внутренней цапфе выполнены разрезными (патент RU №2157925).Closest to the claimed is the design of the rotary apparatus, in which the bushings on the inner pin are split (patent RU No. 2157925).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является наличие винтов, находящихся рядом с проточной частью, что повышает вероятность обрыва винтов, и по мере износа втулок появляются зазоры, что приводит к изменению угла поворота лопаток и к утечкам через зазоры.A disadvantage of the known design adopted for the prototype is the presence of screws located near the flow part, which increases the likelihood of breakage of the screws, and as the bushings wear, gaps appear, which leads to a change in the angle of rotation of the blades and leaks through the gaps.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности компрессора за счет повышения его устойчивой работы путем уменьшения зазоров упругим поджатием (без винтов) втулок, находящихся на нижних цапфах.The technical problem solved by the invention is to increase the reliability of the compressor by increasing its stable operation by reducing the gaps by elastic pressing (without screws) of the bushings located on the lower trunnions.

Сущность технического решения заключается в том, что в направляющем аппарате осевого компрессора с корпусом, имеющим горизонтальный разъем с поворотными лопатками, на нижних цапфах которых установлены сферические втулки, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ на сферические втулки установлены сектора, охваченные полукольцами с упругим натягом по заплечикам. Сектора, расположенные на сферических втулках, выполнены из материала (например, алюминия), имеющего коэффициент линейного расширения больший, чем у полуколец (например, из титана). Стыки полуколец смещены относительно разъема корпуса с поворотными лопатками на L=3…10 мм. Взаимная фиксация в окружном направлении полуколец с секторами выполнена при помощи подпружиненных штифтов.The essence of the technical solution lies in the fact that in the guide apparatus of an axial compressor with a casing having a horizontal connector with rotary blades, on the lower trunnions of which spherical bushings are installed, according to the INVENTION, sectors covered by half rings with elastic interference over the shoulders are installed on the spherical bushings. Sectors located on spherical bushes are made of a material (for example, aluminum) having a linear expansion coefficient greater than that of half rings (for example, of titanium). The joints of the half rings are offset relative to the housing connector with rotary blades by L = 3 ... 10 mm. Mutual fixation in the circumferential direction of the half rings with sectors is performed using spring-loaded pins.

Установка на сферические втулки секторов, охваченных полукольцами с упругим натягом по заплечикам, позволяет обойтись без винтов крепления полуколец между собой, что повышает устойчивость работы компрессора путем уменьшения зазоров упругим поджатием втулок.The installation on spherical bushings of sectors covered by half rings with an elastic tightness on the shoulders allows dispensing with the mounting screws of the half rings to each other, which increases the stability of the compressor by reducing gaps by elastic pressing of the bushings.

Выполнение секторов, расположенных на сферических втулках, из материала (например, алюминия), имеющего коэффициент линейного расширения больший, чем из полуколец (например, из титана), повышает надежность компрессора за счет увеличения торцевого натяга при работе двигателя.The execution of the sectors located on the spherical bushings of a material (e.g. aluminum) having a linear expansion coefficient greater than half rings (e.g., titanium) increases the reliability of the compressor by increasing the end interference during engine operation.

Смещение стыков полуколец относительно разъема корпуса с поворотными лопатками на L=3…10 мм устраняет взаимное перемещение полуколец в радиальном направлении, что также повышает надежность компрессора.The offset of the joints of the half rings relative to the housing connector with the rotary blades by L = 3 ... 10 mm eliminates the mutual movement of the half rings in the radial direction, which also increases the reliability of the compressor.

Выполнение взаимной фиксации в окружном направлении полуколец с секторами при помощи подпружиненных штифтов позволяет обеспечить удобную сборку и разборку.The mutual fixation in the circumferential direction of the half rings with sectors with the help of spring-loaded pins allows for convenient assembly and disassembly.

На фиг.1 изображен продольный разрез осевого компрессора с направляющим аппаратом.Figure 1 shows a longitudinal section of an axial compressor with a guide apparatus.

На фиг.2 - элемент А на фиг.1 (сферическая втулка выполнена из композиционного материала, секторы из алюминия, полукольца из титана).In Fig.2 - element A in Fig.1 (a spherical sleeve made of composite material, sectors of aluminum, half rings of titanium).

На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.Figure 3 is a section bB in figure 2.

На фиг.4 - сечение В-В на фиг.3 (до стыковки двух полуколец с секторами в месте двух разъемов).In Fig.4 - section bb in Fig.3 (before the docking of two half rings with sectors in place of two connectors).

Направляющий аппарат 1 осевого компрессора содержит поворотные лопатки 2 с нижними цапфами 3, на которые установлены сферические втулки 4 (например, композиционные). На сферические втулки спереди и сзади установлены сектора 5 (например, четвертинки), которые охвачены полукольцами 6 в окружном направлении по заплечикам 7 со смещением от разъема корпуса на L=3…10 мм. Взаимная фиксация в окружном направлении полуколец 6 с секторами 5 выполнена при помощи подпружиненных штифтов 8. Сектора 5 выполнены из материала (например, алюминия), имеющего коэффициент линейного расширения больший, чем у полуколец 6 (например, из титана).The guide apparatus 1 of the axial compressor contains rotary blades 2 with lower trunnions 3, on which spherical bushings 4 are mounted (for example, composite ones). Sectors 5 (for example, quarters) are mounted on spherical bushings in front and behind, which are covered by half rings 6 in the circumferential direction along the shoulders 7 with an offset from the housing connector by L = 3 ... 10 mm. Mutual fixation in the circumferential direction of the half rings 6 with sectors 5 is made using spring-loaded pins 8. Sectors 5 are made of material (for example, aluminum) having a coefficient of linear expansion larger than that of half rings 6 (for example, titanium).

При работе двигателя поворотные лопатки 2 поворачиваются вокруг своей оси по нижним цапфам 3, установленным в полукольцах 6. Упругая форма полуколец 6 с монтажным натягом по заплечикам 7 позволяет обойтись без винтов крепления полуколец между собой. Смещение полуколец 6 по окружности позволяет обеспечить взаимную фиксацию в разъемах полуколец в радиальном и осевом направлениях без применения штифтов.When the engine is running, the rotary blades 2 rotate around their axis along the lower trunnions 3 installed in the half rings 6. The elastic shape of the half rings 6 with the mounting interference fit on the shoulders 7 allows you to do without the screws that secure the half rings together. The offset of the half rings 6 around the circumference allows for mutual fixation in the connectors of the half rings in the radial and axial directions without the use of pins.

Claims

1. The directing device of an axial compressor with a housing having a horizontal connector with rotary blades, on the lower trunnions of which spherical bushings are installed, characterized in that sectors covered by half rings with elastic interference over the shoulders are mounted on the spherical bushings.

2. The axial compressor guide apparatus according to claim 1, characterized in that the sectors located on the spherical bushings are made of a material (for example, aluminum) having a linear expansion coefficient greater than that of half rings (for example, of titanium).

3. The guide apparatus of the axial compressor according to claim 1, characterized in that the joints of the half rings are offset relative to the housing connector with rotary blades by L = 3 ... 10 mm.

4. The guiding apparatus of the axial compressor according to claim 1, characterized in that the mutual fixation in the circumferential direction of the half rings with sectors is performed using spring-loaded pins.