Опора турбины газотурбинного двигателя

 

Изобретение относится к устройствам опор турбин газотурбинных двигателей. Опора турбины газотурбинного двигателя содержит внутренний корпус турбины с корпусом подшипника, соединенный с наружним ободом корпуса турбины посредством проходящих внутри лопаток соплового аппарата полых спиц с установленными на них упругими элементами. Изобретение позволяет при различной температуре на наружном и внутреннем корпусах турбины значительно уменьшить температурные напряжения на элементах опоры, что повышает надежность работы опоры. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к устройствам опор турбин газотурбинных двигателей, преимущественно двигателей стационарного типа.

Известна опора турбины газотурбинного двигателя по патенту США 5160251, МКИ F 01 D 25/16, НКИ 415/142, 1992 г., содержащая внутренний корпус турбины с корпусом подшипника, связанный спицами с наружним ободом корпуса турбины.

В известном устройстве посредством длинных силовых спиц осуществлена жесткая силовая связь между внутренним корпусом турбины и наружним корпусом турбины, являющимся также кольцом крепления соплового аппарата.

Недостатком известного устройства является то, что при переходе с одного режима работы двигателя на другой температура элементов наружнего и внутреннего корпусов турбины различна, в связи с чем возникают радиальные деформации этих элементов, которые при их жестком креплении друг с другом приводят к появлению температурных напряжений, приводящих в последствии к разрушению как самих спиц, так и элементов их крепления к корпусам турбины.

Техническим результатом, на получение которого направлено предлагаемое изобретение, является устранение температурных напряжений, возникающих в элементах опоры турбины газотурбинного двигателя на переходных режимах работы двигателя за счет компенсации радиальных деформаций.

Для достижения указанного технического результата опора турбины газотурбинного двигателя, содержащая внутренний корпус турбины с корпусом подшипника, соединенный посредством спиц с наружним ободом корпуса турбины, снабжена установленными на спицах упругими элементами.

Отличительными признаками предлагаемой опоры от известной вышеуказанной является наличие упругих элементов, установленных на спицах.

Наличие этих элементов в конструкции опоры позволяет при различной температуре нагрева наружного и внутреннего корпусов турбины в пределах длины упругих элементов компенсировать смещения одного корпуса турбины относительно другого.

На чертеже изображен общий вид опоры турбины газотурбинного двигателя.

Опора содержит наружный корпус 1 турбины, внутренний корпус 2 турбины с корпусом подшипника и спицы 3, соединяющие корпуса 1 и 2 и проходящие через лопатки соплового аппарата 4. На спицах 3, например, между гайкой 5, закрепляющей спицу 3 на внутреннем корпусе 2, и обечайкой внутреннего корпуса 2 установлен набор упругих элементов 6. Упругие элементы также могут быть установлены на спицах 3 и со стороны наружного корпуса 1 турбины.

Работа опоры осуществляется следующим образом.

В процессе работы двигателя при наборе и сбросе оборотов вращения его ротора происходит изменение температурного состояния соответственно наружного и внутреннего корпусов 1 и 2 турбины. Из-за разницы температур на элементах корпусов 1 и 2 турбины происходит их взаимное радиальное смещение, которое в большей части компенсируется изменением длины упругих элементов 6.

Рассмотрим пример, в котором наружный корпус 1 будет более нагретым по сравнению с внутренним корпусом 2. В этом случае диаметр наружного корпуса 1 будет увеличиваться быстрее, чем диаметр внутреннего корпуса 2, и спица 3, связывающая эти два корпуса, будет тянуться за корпусом 1, увлекая за собой корпус 2. При этом корпус 2 будет препятствовать данному процессу, в результате чего спица 3 через гайку 5 начнет воздействовать на упругие элементы 6, которые начнут сжиматься, компенсируя тем самым радиальные деформации корпусов 1 и 2. Сама спица 3 также начнет в некоторой степени вытягиваться, однако, величина напряжений, возникающих при этом в ней, останется в пределах допустимых.

В случае, когда внутренний контур 2 более нагрет по сравнению с корпусом 1, корпус 2 начнет расширяться, стараясь при этом уменьшить натяжение спиц 3 между корпусами 1 и 2. Упругие элементы 6, растягиваясь, препятствуют этому процессу и позволяют спице 3 находиться в расчетном состоянии.

Наличие в конструкции упругих элементов 6 позволяет также компенсировать и осевые перемещения наружного и внутреннего корпусов 1 и 2 относительно друг друга. Это возможно из-за того, что спицы 3 в месте установки на них упругих элементов 6 жестко не зафиксированы на корпусе 2.

Натяжение спиц 3 в конструкции выбирается таким образом, чтобы любой температурный градиент между внутренним и внешним корпусами 1 и 2 не приводил к расслаблению стыка спиц 3 с этими корпусами.

Изобретение позволяет при различной температуре на корпусах турбины не создавать температурные напряжения на элементах опоры, что повышает надежность работы опоры.

Формула изобретения

Опора турбины газотурбинного двигателя, содержащая внутренний корпус турбины с корпусом подшипника, соединенный посредством спиц с наружным ободом корпуса турбины, отличающаяся тем, что она снабжена установленными на спицах упругими элементами.

РИСУНКИ

Рисунок 1