Осевой компрессор турбомашины
Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей турбомашин преимущественно наземного применения. Техническая задача заключается в повышении надежности и к.п.д. компрессора за счет снижения погрешности установки углов поворотных направляющих лопаток на всех режимах работы турбомашины. Конструкция осевого компрессора содержит корпус, внутри которого размещены направляющие лопаточные аппараты, по меньшей мере, один из которых выполнен поворотным. На хвостовиках направляющих лопаток зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами, а на корпусе диаметрально противоположно установлены два приводных вала с параллельными осями, связанные при помощи рычагов с силовым механизмом привода направляющего лопаточного аппарата. Оси приводных валов выполнены скрещивающимися с осью компрессора. Поворотный направляющий аппарат снабжен устройством для регулирования положения поворотных направляющих лопаток, который включает электрический датчик, через передающие элементы связанный с силовым механизмом привода и системой автоматического регулирования турбомашины и размещенный на корпусе компрессора. Ось ротора электрического датчика выполнена параллельной осям приводных валов. 4 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к компрессорам газотурбинных двигателей турбомашин преимущественно наземного применения.
Известна конструкция осевого компрессора газотурбинного двигателя, предназначенного для создания высокого давления воздуха в двухконтурных турбореактивных двигателях, где регулирование углов установки и интервалов углов поворота лопаток направляющих аппаратов осуществляют от силовых механизмов привода. Угловое положение лопаток направляющего аппарата определяют датчиками углов положений лопаток, установленными внутри наружного контура двигателя. Каждый из датчиков соединен с одним механизмом привода, который осуществляет перемещение поворотного кольца и направляющих лопаток на всех режимах работы компрессора [1].
Недостатком известной конструкции является то, что механизмы привода и датчики углов положения лопаток размещены внутри наружного контура, что отрицательно сказывается на их работоспособности и затрудняет проведение работ с ними в процессе эксплуатации двигателя.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является осевой компрессор авиационного двухконтурного двигателя Д-30КУ, в котором устройство для регулирования положения поворотных направляющих лопаток включает два концевых выключателя, фиксирующих крайние положения механизма привода.
На хвостовиках направляющих лопаток зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами. На корпусе двигателя диаметрально противоположно установлены два приводных вала с параллельными осями, связанные при помощи рычагов с силовым механизмом привода направляющего лопаточного аппарата. Оси приводных валов выполнены скрещивающимися с осью компрессора [2].
В известной конструкции турбомашины регулирование положения поворотных лопаток осуществляется с использованием гидравлической связи между агрегатами управления и исполнительными механизмами, обеспечивая два концевых положения регулирования, что не позволяет осуществлять необходимую точность регулирования положения направляющих лопаток во всем диапазоне регулирования, что является причиной снижения газодинамической устойчивости и, следовательно, низкой надежности и к.п.д. осевого компрессора и двигателя в целом.
Техническая задача заключается в повышении надежности и к.п.д. компрессора за счет снижения погрешности установки углов поворотных направляющих лопаток на всех режимах работы турбомашины.
Поставленную задачу решает предложенная конструкция осевого компрессора турбомашины. Она содержит корпус, внутри которого размещены направляющие лопаточные аппараты, по меньшей мере один из которых выполнен поворотным. На хвостовиках направляющих лопаток зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами, а на корпусе диаметрально противоположно установлены два приводных вала с параллельными осями, связанные при помощи рычагов с силовым механизмом привода направляющего лопаточного аппарата, причем оси приводных валов выполнены скрещивающимися с осью компрессора. При этом поворотный направляющий аппарат снабжен устройством для регулирования положения поворотных направляющих лопаток, который включает электрический датчик, через передающие элементы связанный с силовым механизмом привода и системой автоматического регулирования турбомашины и размещенный на корпусе компрессора. При этом ось ротора электрического датчика выполнена параллельной осям приводных валов.
В заявляемой конструкции осевого компрессора имеется устройство для регулирования положения поворотных направляющих лопаток с электрическим датчиком, который через передающие элементы связан с силовым механизмом привода и системой автоматического регулирования турбомашины, что обеспечивает электрическую связь параметров работы турбомашины с углом установки направляющих лопаток. Точность регулирования повышается благодаря непосредственному замеру углового положения поворотного рычага на приводном валу, шарнирно связанного с синхронизирующим кольцом и через рычаги - с поворотными лопатками. При этом приводные валы с рычагами и синхронизирующим кольцом выполняют также функцию обратной связи.
Размещение датчика на корпусе компрессора упрощает доступ к нему. Выполнение оси ротора электрического датчика параллельной осям приводных валов позволяет свести до минимума количество передаточных элементов и тем самым снизить погрешности углов установки лопаток до минимума.
Изобретение проиллюстрировано чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез осевого компрессора заявляемой конструкции. На фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1 в увеличенном виде. На фиг.3 показан вид В на фиг.2 в увеличенном виде, где представлен механизм привода электрического датчика. Фиг.4 - вид С на фиг.2 в увеличенном виде, где показан механизм привода лопаток направляющего аппарата на корпусе компрессора.
На корпусе 1 осевого компрессора турбомашины размещены направляющие лопаточные аппараты 2, 3, 4 с поворотными лопатками 5, на хвостовиках которых закреплены рычаги 6, которые шарнирно связаны с синхронизирующими кольцами 7, тягами 8 и деталями привода силового механизма 9 и привода поворотных лопаток 5. Каждый из поворотных валов 10 выполнен из двух половин, соединенных механическим путем. Каждая половина вала 10 имеет свой рычаг. Наружная половина вала 10 своим рычагом 11 соединена с силовым механизмом. Внутренняя половина вала своим рычагом 12 с помощью тяг 13 двуплечего рычага 14 и тяги 8 соединена с синхронизирующим кольцом 7. Приводные валы 10 жестко скреплены с кронштейнами 15 и 16 корпуса 1 и его наиболее массивной части 17 и имеют возможность поворота вокруг своих осей. Рычаг 18, соединенный с рычагом 11 механическим путем, через тягу 19, рычаг 20, ось 21, поводок 22 связан с ротором датчика 23.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Датчик 23, выполненный в виде двухканального бесконтактного синусно-косинусного трансформатора ДБСКТ-650-1Ш, установлен на наиболее массивной части 17 корпуса 1 компрессора турбомашины. На переходных режимах работы двигателя датчик 23 фиксирует отклонение угла установки поворотных лопаток 5 (αна), электрический сигнал с которого поступает на управляющий электронный блок (не показан). Совместно с аналоговыми и формирующими блоками (не показаны) электронный блок формирует сигнал о величине поправки частоты вращения ротора двигателя, соответствующего изменению поправки к величине αна, поступающий на передающий элемент механизма привода поворотных лопаток 5.
По поступающему сигналу механизмы привода 9 через рычаги 11 и 12 валов ведущих 10, тяги 13, рычаги 14, тяги 8, синхронизирующие кольца 7 и рычаги 6 осуществляют поворот направляющих лопаток 5. При этом угловое перемещение рычага 18 идентично воспринимается тягой 19, край которой шарнирно соединен с рычагом 20. Вибрации и перегрузки тяги 19 передаются только на рычаги 20 и кронштейн 16 и не передаются на электрический датчик 23.
Угловое перемещение рычага 20 идентично передается поводку 22, закрепленному на роторе датчика 23.
Источники информации
1. Патент РФ №2098670, F 04 D 29/56, F 01 D 9/02, 1997 г.
2. Авиационные двухконтурные двигатели Д-30КУ и Д-30КП. - М.: Машиностроение, 1988, стр.44, рис.4.19, стр.4.6, рис.4.22.
Осевой компрессор турбомашины, содержащий корпус, внутри которого размещены направляющие лопаточные аппараты, по меньшей мере один из которых выполнен поворотным, на хвостовиках направляющих лопаток зафиксированы поворотные рычаги, шарнирно связанные с синхронизирующими кольцами, а на корпусе диаметрально противоположно установлены два приводных вала с параллельными осями, связанные при помощи рычагов с силовым механизмом привода направляющего лопаточного аппарата, причем оси приводных валов выполнены скрещивающимися с осью компрессора, отличающийся тем, что поворотный направляющий аппарат снабжен устройством для регулирования положения поворотных направляющих лопаток, включающим электрический датчик, который через передающие элементы связан с силовым механизмом привода и системой автоматического регулирования турбомашины и размещен на корпусе компрессора, при этом ось ротора электрического датчика выполнена параллельной осям приводных валов.
