Сопло переменного сечения для турбомашины и опора рычага управления подвижной заслонки такого сопла
Изобретение относится к области сопел переменного сечения для турбомашин. Предложено сопло (10) переменного сечения для турбомашины, содержащее множество подвижных заслонок (12, 13), установленных на нижнем по потоку конце кольцевого корпуса (14) турбомашины, систему управления подвижными заслонками, содержащую рычаги 16 управления, каждый из которых связан с соответствующей подвижной заслонкой (12), и, по меньшей мере, один исполнительный механизм (18) для приведения в действие рычагов (16) управления, и множество пар плеч, каждая из которых образует опору (22) рычага управления, причем плечи (22а, 22b) каждой опоры (22) прикреплены как к корпусу (14), так и к рычагу (16) управления, при этом каждая пара плеч, образующая опору (22) рычага управления, выполнена за одно целое. Изобретение обеспечивает уменьшение деформации при сборке сопла, в частности для плечей, образующих опоры рычагов управления. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится в основном к области сопел переменного сечения для турбомашин, и более конкретно, оно относится к соплам, состоящим из множества подвижных заслонок, образующих кольцо.
Обычная конструкция сопла переменного сечения турбомашины показана частично на фиг.4. В конструкции такого типа сопло 100, в частности, содержит множество подвижных заслонок 102, 102', установленных на нижнем по потоку конце кольцевого корпуса 104 турбомашины. Таким образом подвижные заслонки образуют кольцо.
Подвижные заслонки 102, 102' приводятся в действие системой управления, чтобы изменять профиль основного потока из турбомашины (т.е. сечение его рабочего потока). Система управления содержит рычаги 106, 106' управления, каждый из которых связан с соответствующей подвижной заслонкой 102, 102', и, по меньшей мере, один исполнительный механизм 108 для приведения в действие рычага управления. Поворотные вильчатые соединительные элементы 110 соединяют между собой рычаги 106, 106' управления, чтобы синхронизировать перемещение подвижных заслонок 102, 102'.
Сопло 100 также имеет множество пар плечей (или шплинтов), каждая из которых образует опору 112, 112' для соответствующего рычага 106, 106' управления. Два плеча 112а, 112b и 112'a и 112'b каждой опоры 112, 112' прикреплены к корпусу 104, а их нижние по потоку концы прикреплены к соответствующему рычагу управления цилиндра 114, 114'.
Цилиндр 114, 114' каждой опоры 112, 112' рычага управления установлен между двумя плечами определенной опоры, на ее нижних по потоку концах. Такой цилиндр шарнирно установлен вокруг вала, закрепленного винтами между двумя плечами, чтобы регулировать переменное сечение сопла.
При сборке сопла переменного сечения такой конструкции различные составные части сопла должны собираться в определенном порядке для обеспечения абсолютной непрерывности (герметичности) основного потока при работе сопла, вне зависимости от сечения его отверстия.
В зависимости от точности и порядка, в котором собираются составные части сопла, при работе, в большей или меньшей степени, может появиться деформация, в результате чего возникают значительные различия в степени, до которой отклоняются различные подвижные заслонки, т.е. различия в угле между каждой заслонкой и осью турбомашины.
Эта точность при сборке особенно важна для плечей (или шплинтов), образующих опоры рычагов управления. Как показано в фиг.5, при установке этих частей может появиться осевое смещение 116 между двумя прилегающими опорами 112, 112' рычагов управления. Осевое смещение 118 между двумя плечами 112'а и 112'b одной опоры 112' рычага управления может также привести к неточности сборки сопла (опора тогда образует непрямоугольный параллелограмм). При работе такие смещения 116, 118 могут привести к утечке вблизи цилиндра 114, 114' рычага управления.
Настоящее изобретение направлено, в частности, на уменьшение упомянутых недостатков, предлагая сопло переменного сечения, которое является более простым в сборке, что обеспечивает при работе абсолютную непрерывность потока.
Согласно изобретению эти цели достигнуты посредством создания сопла переменного сечения для турбомашины, содержащего множество подвижных заслонок, установленных на нижнем по потоку конце кольцевого корпуса турбомашины, систему управления подвижными заслонками, содержащую рычаги управления, каждый из которых связан с соответствующей подвижной заслонкой, и, по меньшей мере, один исполнительный механизм для приведения в действие рычагов управления, и множество пар плеч, каждая из которых образует опору рычага управления, причем плечи каждой опоры прикреплены как к корпусу, так и к рычагу управления, и характеризующегося тем, что каждая пара плеч, образующая опору рычага управления, выполнена за одно целое.
В результате весь риск неточности при сборке сопла устраняется. Кроме того, сборка подвижных заслонок сопла с корпусом становится проще. Использование единой детали (детали, выполненной за одно целое) для опор рычага управления уменьшает степень допусков, возможных при сборке, что способствует устранению риска утечки между различными подвижными заслонками сопла. Другим результатом выполнения опоры рычага управления в виде единой конструкции является уменьшение стоимости сборки и стоимости изготовления опор.
Согласно особой характеристике каждая опора рычага управления дополнительно содержит расположенную верхнюю по потоку распорную деталь, закрепленную между верхними по потоку концами каждого плеча.
При таких обстоятельствах расположенная выше по потоку распорная деталь каждой опоры рычага управления предпочтительно выполнена за одно целое с плечами опоры.
Исполнительный механизм (механизмы) может быть установлен на корпусе посредством одной из опор рычагов управления.
Согласно настоящему изобретению также создана опора рычага управления для подвижной заслонки сопла переменного сечения турбомашины, как указано выше.
Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут ясными после прочтения последующего описания, приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые показывают пример реализации, не ограничивающий сути изобретения. На чертежах:
Фиг.1 - частичный вид в перспективе сопла переменного сечения согласно изобретению;
Фиг.2 и 3 - виды в перспективе опор рычага управления для сопла с фиг.1;
Фиг.4 (описанная выше) - частичный вид в перспективе сопла переменного сечения согласно предшествующему уровню техники; и
Фиг.5 (описанная выше) - вид в плане опоры рычага управления сопла с фиг.4.
На фиг.1 показана часть сопла 10 переменного сечения турбомашины согласно настоящему изобретению.
Сопло 10 по оси Х-Х содержит, в частности, множество управляемых подвижных заслонок 12 и следящих подвижных заслонок 13, установленных на нижнем по потоку конце кольцевого корпуса 14 турбомашины, который центрируется на оси Х-Х. Управляемые и следящие заслонки 12 и 13 таким образом образуют кольцо.
Управляемые подвижные заслонки 12 приводятся в действие непосредственно средствами управления таким образом, чтобы изменять профиль основного потока, выходящего из турбомашины (т.е. сечение рабочего потока).
Средства управления для управляемых заслонок 12 содержат рычаги управления 16, каждый из которых связан с соответствующей подвижной заслонкой 12, и, по меньшей мере, один исполнительный механизм 18 для приведения в действие рычагов управления. Кадый рычаг прикреплен к подвижной заслонке 12, которой он управляет.
Как показано на фиг.1, нужен только один исполнительный механизм 18 для одновременного приведения в действие двух рычагов управления 16. Также могут быть предусмотрены и другие конфигурации (например, один исполнительный механизм на рычаг управления).
Поворотные вильчатые соединительные элементы 20 соединяют между собой рычаги управления 16 для синхронизации перемещения подвижных заслонок 12. В частности, когда один исполнительный механизм 18 приводит в действие два рычага управления 16 одновременно, соединительные элементы 20 способствуют передаче движения от рычага, приведенного в действие, следящему рычагу.
Следящие заслонки 13 расположены в радиальном направлении внутри управляемых заслонок 12 и упираются в прилегающие управляемые заслонки. Таким образом они служат для обеспечения герметичного непрерывного уплотнения для основного потока при работе сопла, причем вне зависимости от сечения его отверстия.
Сопло 10 также имеет множество пар плечей 22 (или шплинтов), каждая из которых образует опору для рычага 16 управления. Каждая опора 22 рычага управления содержит два по существу параллельных плеча 22а, 22b, расположенных вдоль оси Х-Х сопла.
Верхние по потоку концы двух плечей 22а, 22b каждой опоры 22 прикреплены к корпусу 14 сопла 10 посредством винтов (не показаны), которые вставлены в радиальном направлении в отверстия 24.
Кроме того, в верхнем по потоку конце каждого плеча 22а, 22b опоры 22 выполнены лапки 26. Такие лапки вставлены в расположенную по периферии канавку 28 корпуса 14, чтобы удерживать опору 22 по оси относительно корпуса.
В своих нижних по потоку концах плечи 22а, 22b каждой опоры 22 образуют соответствующие L-образные профили и соединяются с одним из рычагов 16 управления посредством цилиндра 30. Цилиндр 30 закреплен между нижними по потоку концами двух плечей 22а, 22b опор 22 системами типа винт-гайка (не показаны).
Согласно изобретению каждая пара плечей 22, образующая опору рычага управления, выполнена за одно целое. Как показано на фиг.2 и 3, опоры 22 рычага управления образуют единые детали. Они могут быть получены, например, литьем или сваркой двух плечей или могут быть выточены на станке из монолитной заготовки.
Плечи 22а, 22b опоры 22 соединены между собой поперек на своих нижних по потоку концах нижней по потоку распорной деталью 32, выполненной за одно целое с плечами опор (см. фиг.2 и 3).
Более конкретно, нижняя по потоку распорная деталь образована рейкой 32, проходящей в радиальном направлении внутрь корпуса и содержащей множество отверстий 34. Таким образом, рейка предназначена для установки в расположенной по периферии канавке (не показана на фиг.1), выполненной в корпусе, при этом отверстия 34 предназначены для обеспечения прохождения крепежных систем для крепления опоры 22 к корпусу.
На фиг.2 показан вариант воплощения опоры 22 рычага управления для взаимодействия с рычагом управления, который не приводится в действие непосредственно исполнительным механизмом.
Как показано в фиг.2, такая опора 22 рычага управления преимущественно включает в себя верхнюю по потоку распорную деталь 36, расположенную между верхними по потоку концами каждого из плеч 22а, 22b, образующих опору. Такая верхняя по потоку распорная деталь 36 служит для придания жесткости опоре 22 рычага управления. В примере, показанном на этом чертеже, верхняя по потоку распорная деталь 36 проходит в поперечном направлении между крепежными отверстиями 24 для крепления плечей 22а, 22b к корпусу.
На фиг.3 показан другой вариант воплощения опоры 22 рычага управления. Эта опора предназначена, более конкретно, для взаимодействия с рычагом управления, который приводится в действие непосредственно исполнительным механизмом.
В этом варианте воплощения изобретения опора 22 также имеет верхнюю по потоку распорную деталь 36' для обеспечения придания жесткости в целом. Однако эта верхняя по потоку распорная деталь 36' меньше в сечении, чем распорная деталь в варианте воплощения с фиг.2
Учитывая, что опора 22 предназначена для взаимодействия с рычагом управления, который приводится в действие непосредственно исполнительным механизмом, она обладает меньшей жесткостью, чем опора согласно фиг.2, которая не имеет исполнительного механизма для обеспечения ее поджатия в одном направлении к исполнительному механизму.
Вне зависимости от формы верхней по потоку распорной детали, соединяющей между собой поперек верхние по потоку концы плечей в каждой опоре рычага управления, распорная деталь, естественно, предпочтительно выполняется за одно целое с плечами и нижней по потоку распорной деталью опоры.
Со ссылкой на фиг.1 следует отметить, что исполнительные механизмы 18 рычагов 16 управления установлены на корпусе 14 между двумя плечами 22а и 22b единой опоры 22 рычага управления.
1. Сопло (10) переменного сечения для турбомашины, содержащее множество подвижных заслонок (12, 13), установленных на нижнем по потоку конце кольцевого корпуса (14) турбомашины, систему управления подвижными заслонками, содержащую рычаги (16) управления, каждый из которых связан с соответствующей подвижной заслонкой (12), и, по меньшей мере, один исполнительный механизм (18) для приведения в действие рычагов (16) управления, и множество пар плеч, каждая из которых образует опору (22) рычага управления, причем плечи (22а, 22b) каждой опоры (22) прикреплены как к корпусу (14), так и к рычагу (16) управления, отличающееся тем, что каждая пара плеч, образующая опору (22) рычага управления, выполнена за одно целое.
2. Сопло по п.1, отличающееся тем, что каждая опора (22) рычага управления дополнительно содержит верхнюю по потоку распорную деталь (36, 36'), закрепленную между верхними по потоку концами каждого плеча (22а, 22b) опоры.
3. Сопло по п.2, отличающееся тем, что верхняя по потоку распорная деталь (36, 36') каждой опоры (22) рычага управления выполнена за одно целое с плечами (22а, 22b) указанной опоры.
4. Сопло по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что указанный, по меньшей мере, один исполнительный механизм (18) установлен на корпусе (14) посредством одной из опор (22) рычага управления.
5. Опора (22) для рычага (16) управления подвижной заслонки (12) сопла (10) переменного сечения турбомашины по п.1.
