Элемент газотурбинного двигателя, способ изготовления этого элемента и газотурбинный двигатель, содержащий этот элемент

Авторы патента:

ДЕРКЛЕ Ален (BE)

ЛЕБРЭН Родольф (BE)

F01D11/12 - с использованием эластичной прокладки, например разрушающейся, деформируемой или эластичной части

Владельцы патента RU 2485326:

ТЕКСПЕЙС АЭРО (BE)

Элемент газотурбинного двигателя содержит внешнюю обечайку, включающую входную часть с расположенной внутри дорожкой из истираемого материала, непосредственно контактирующей с внутренней поверхностью обечайки, и выходную часть, с которой соединены статорные лопатки. Статорные лопатки снабжены платформами, отделенными от внешней обечайки. Выходной край дорожки из истираемого материала находится рядом с комплексом входных краев упомянутых платформ статорных лопаток. При изготовлении указанного элемента газотурбинного двигателя статорные лопатки соединяют с обечайкой с образованием практически непрерывной кольцевой области внутри упомянутой внешней обечайки. Затем наносят истираемый материал внутри части обечайки с использованием области для образования края упомянутой дорожки из истираемого материала. Еще одно изобретение группы относится к газотурбинному двигателю, включающему указанный выше элемент. Изобретения позволяют упростить конструкцию обечайки, а также обеспечить гашение вибраций конструкции. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к способу изготовления элемента газотурбинного двигателя и, в частности, к узлу, содержащему внешнюю обечайку, несущую ступень статорных лопаток и кольцевую дорожку из истираемого материала, по которой перемещаются края подвижных лопаток роторной ступени. Изобретение относится, в частности, к усовершенствованию, позволяющему одновременно упростить образование дорожки из истираемого материала и уменьшить аксиальный размер и вес элемента в его совокупности.

В качестве ближайшего уровня техники выбрано устройство по патенту US 4875828.

Ступень газотурбинного двигателя, например, компрессионная ступень в компрессоре, установлена между коаксиальными внешней обечайкой и внутренней обечайкой. Неподвижные статорные лопатки размещены между двумя обечайками. Подвижные лопатки приводятся во вращение внутри внешней обечайки таким образом, что края этих лопаток перемещаются по дорожке из истираемого материала, расположенной на внутренней поверхности внешней обечайки на входе статорных лопаток.

Далее в описании термины «вход» и «выход» позволяют расположить структурные элементы относительно друг друга, приняв за критерий направление потока среды в струе, то есть внутри внешней обечайки.

На Фиг.1 изображен известный узел, образованный внешней обечайкой 11, статорными лопатками 13 и дорожкой 15 из истираемого материала. В соответствии с такой конструкцией внешняя обечайка 11 содержит внутреннюю нервюру 17, которая отделяет входную часть 19, где находится дорожка 15 из истираемого материала, от выходной части 21, где установлены статорные лопатки 13. Каждая лопатка содержит платформу 23, жестко закрепленную в кольцевой канавке 25 внешней обечайки. Нервюра 17 образует входной край этой канавки. В представленном примере неподвижные лопатки 13 соединены с внешней обечайкой 11 болтами 27. Окончательная форма внешней обечайки с внутренней стороны обычно получается в результате обработки. Обечайка является обычно металлической, например, из сплава алюминия, титана или стали. Истираемым материалом часто является смесь алюминия и полимера, нанесенная в горячем (плазменном) или холодном состоянии, или силикон "RTV".

Одной из задач изобретения является упрощение конструкции внешней обечайки 11 и, в частности, исключение нервюры 17.

Задача решается благодаря использованию платформ статорных лопаток для образования ограничивающих средств, позволяющих осуществить нанесение истираемого материала на внутреннюю поверхность обечайки.

В частности, изобретение относится к способу изготовления элемента газотурбинного двигателя, содержащего внешнюю обечайку, включающую первую часть, внутри которой размещена дорожка из истираемого материала, и вторую часть, с которой соединены статорные лопатки, снабженные платформами, при этом способ отличается тем, что статорные лопатки соединяют с обечайкой таким образом, что упомянутые платформы ограничивают практически непрерывную кольцевую область внутри упомянутой внешней обечайки, а также тем, что истираемый материал наносят внутри упомянутой первой части с использованием этой области для ограничения края упомянутой дорожки из истираемого материала.

В примере осуществления упомянутая первая часть находится на входе, а упомянутая вторая часть находится на выходе.

Можно также уменьшить длину внешней обечайки, так как нервюра 17 исключена. Изобретение позволяет также изготавливать внешнюю обечайку из композитного материала на основе углеродных или стеклянных волокон, так как можно получить покрытие практически постоянной толщины на наибольшей части длины обечайки.

В соответствии с предпочтительной характеристикой истираемый материал наносится точно по размеру, до конечных границ. Такой тип нанесения сам по себе известен и позволяет исключить финишную обработку.

Например, истираемый материал может являться композитным материалом на основе силикона.

Предпочтительно наносить композитный материал с помощью плазмы.

При этом материал может контактировать с краями платформ статорных лопаток. Нет необходимости предусматривать зазор между дорожкой из истираемого материала и платформами. Напротив, силикон может гасить вибрации.

Изобретение не исключает нанесения другого типа истираемого материала (горячее плазменное нанесение), а именно материала на основе силикона не точно по размеру, то есть с несоблюдением границ, с последующей финишной обработкой.

Изобретение касается также элемента газотурбинного двигателя, содержащего внешнюю обечайку, включающую входную часть, снабженную изнутри дорожкой из истираемого материала, и выходную часть, с которой соединены статорные лопатки, снабженные платформами, и в котором выходной край упомянутой дорожки из истираемого материала находится рядом с входными краями упомянутых платформ статорных лопаток.

Предпочтительно, чтобы упомянутый истираемый материал являлся составом на основе силикона.

Предпочтительно также, чтобы упомянутый истираемый материал находился в контакте с комплексом входных краев упомянутых платформ.

Внешняя обечайка может быть, предпочтительно, выполнена из композитного материала на основе углеродных или стеклянных волокон.

Изобретение относится также к любой турбомашине, содержащей, по меньшей мере, один ранее описанный элемент. Оно используется, в частности, в компрессоре низкого давления газотурбинного двигателя.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг.1 изображает вид в частичном аксиальном разрезе элемента газотурбинного двигателя в соответствии с известным уровнем техники;

- фиг.2 изображает подобный элемент газотурбинного двигателя в соответствии с изобретением и, в частности, показывает одну фазу способа в соответствии с изобретением; и

- фиг.3 изображает вид, аналогичный фиг.2, иллюстрирующий изготовленный элемент газотурбинного двигателя.

Элемент газотурбинного двигателя, изображенный на фиг.2, образует часть компрессорной ступени компрессора. Он состоит из внешней обечайки 11, содержащей входную часть 19, снабженную внутри дорожкой 15 из истираемого материала, и выходную часть 21, в которой жестко закреплены статорные лопатки 13.

В противовес известному устройству по фиг.1, платформы 23 статорных лопаток позиционированы путем контактирования только с одной стороны внутри обечайки 11, вдоль только одной выходной поверхности 31 позиционирования. Действительно, средняя нервюра исключена. Позиционирование, таким образом, является более легким. Статорные лопатки 13 установлены встык благодаря болтам 27. Они образуют на входе, таким образом, практически непрерывную кольцевую область 33. Наличие этой области используется для нанесения истираемого материала на внутреннюю поверхность входной части 19 обечайки при использовании этой области для ограничения выходного края дорожки 15 из истираемого материала. Это изображено на фиг.2, где видно, что кольцевая область 33, образованная платформами 23, является стенкой пресс-формы 37, позволяющей вводить истираемый материал. В этом примере истираемый материал является композицией на основе силикона. Инжекция силикона осуществляется до конечных границ для исключения последующей обработки. Отвод пресс-формы 37 после введения истираемого материала приводит к конфигурации по фиг.3. Элемент газотурбинного двигателя изготовлен и может быть установлен в компрессор, при этом подвижные лопатки, установленные на роторе (не представленные на чертеже), входят в соприкосновение с истираемым материалом 15.

Более того, как упомянуто выше, внешняя обечайка 11, форма которой является гораздо более простой при практически постоянной толщине стенки на наибольшей части ее длины, может быть легко изготовлена не из металлического материала, а например, из композитного материала на основе углеродных или стеклянных волокон. Использование истираемого материала на основе силикона улучшает виброгасящие свойства платформ.

Описанный выше способ может также быть использован, даже если истираемый материал нанесен с несоблюдением границ, что вызывает необходимость использования финишной обработки.

Способ можно также осуществить с использованием плазменного нанесения истираемого материала, что обычно вызывает осаждение с несоблюдением границ.

1. Способ изготовления элемента газотурбинного двигателя, содержащего внешнюю обечайку (11), включающую первую часть (19), снабженную изнутри дорожкой (15) из истираемого материала, и вторую часть (21), в которой укреплены статорные лопатки, снабженные платформами, отличающийся тем, что статорные лопатки соединены с обечайкой таким образом, чтобы упомянутые платформы образовывали практически непрерывную кольцевую область (33) внутри упомянутой внешней обечайки, причем истираемый материал наносят внутри упомянутой первой части с использованием упомянутой области для образования края упомянутой дорожки из истираемого материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый истираемый материал наносят до конечных границ для исключения финишной обработки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый истираемый материал наносят с несоблюдением границ, что вызывает необходимость использования финишной обработки.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутый истираемый материал является композитным материалом на основе силикона.

5. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что упомянутый истираемый материал наносят с помощью плазмы.

6. Элемент газотурбинного двигателя, содержащий внешнюю обечайку (11), включающую входную часть (19) с расположенной внутри дорожкой (15) из истираемого материала, непосредственно контактирующей с внутренней поверхностью обечайки, и выходную часть (21), с которой соединены статорные лопатки, снабженные платформами, отделенными от внешней обечайки, отличающийся тем, что выходной край упомянутой дорожки из истираемого материала находится рядом с комплексом входных краев упомянутых платформ статорных лопаток (23).

7. Элемент газотурбинного двигателя по п.6, отличающийся тем, что упомянутый истираемый материал является составом на основе силикона.

8. Элемент газотурбинного двигателя по п.7, отличающийся тем, что упомянутый истираемый материал находится в контакте с комплексом входных краев упомянутых платформ (23).

9. Элемент газотурбинного двигателя по одному из пп.6-8, отличающийся тем, что упомянутая внешняя обечайка (11) выполнена из композитного материала на основе углеродных или стеклянных волокон.

10. Газотурбинный двигатель, отличающийся тем, что он содержит элемент по одному из пп.6-9.

Способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбомашины // 2478454

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с многослойной оболочкой // 2461449

Способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбины со столбчатой структурой // 2461448

Способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбины с ориентированной структурой // 2457071

Вставка сотового надбандажного уплотнения паровой турбины и способ установки вставок сотового надбандажного уплотнения // 2447294

Устройство фиксации секторов кольца вокруг вала турбины турбомашины, турбомашина, сектор кольца и турбина турбомашины // 2403405

Турбина, содержащая сменные носители истираемого уплотнения для создания уплотнения между вращающимся и стационарным компонентами турбины // 2392449

Устройство для измерения зазоров на различных глубинах абразивного износа // 2231751

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения зазора между верхними кромками подвижных лопаток лопаточного венца и внутренней стенкой картера.

Устройство для радиального уплотнения венцов рабочих турбинных лопаток // 140809

Статор турбомашины // 2490478

Изобретение относится к турбомашиностроению, а именно, к устройствам для предотвращения утечек рабочего тела, и может быть использовано в авиационных газотурбинных двигателях (ГТД)

Сотовое уплотнение и способ его изготовления // 2515869

Изобретение относится к сотовому уплотнению, используемому для снижения до минимума утечек газа внутри двигателя, в частности, между статором и ротором турбин. Уплотнение для отделения вращающейся части от статора в реактивном двигателе или газотурбинном двигателе содержит сотовый элемент и опорную пластину, выполненные в виде одной целой детали, при этом сотовый элемент образован из основы с использованием электроэрозионной обработки, а также механически обработанной основы, которая имеет покрытие, содержащее железо (Fe), хром (Cr), алюминий (Al) и/или иттрий (Y). Основа уплотнения выполнена из стали или нержавеющей стали. При изготовлении предложенного уплотнения механически обработанную основу, образующую одно целое с сотовыми ячейками, покрывают железом (Fe), хромом (Cr), алюминием (Al) и/или иттрием (Y) путем осаждения из паровой фазы. Изобретение обеспечивает повышение коррозионной стойкости уплотнения в реактивном двигателе или газотурбинном двигателе при повышенных температурах, а выполнение сотовой ячейки за одно целое с основой устраняет необходимость использования пайки при изготовлении уплотнения. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 14 ил., 6 пр.

Внешний кожух компрессора осевой турбомашины // 2540524

Кожух компрессора осевой турбомашины и способ изготовления кожуха. Кожух содержит опору (34) в целом цилиндрической формы, изготовленную из композиционного материала, металлическое кольцо (36), прилегающее при помощи сцепления к внутрилежащей поверхности опоры (34), и слой истираемого материала (22), прилегающий при помощи плазменного напыления к внутрилежащей поверхности металлического кольца (36). Металлическое кольцо (36) предпочтительно изготовлено из нержавеющей стали и предпочтительно перфорировано. Перфорация дает возможность лучшего сцепления адгезива и позволяет осуществлять его дегазацию. Наружная поверхность металлического кольца (36) предпочтительно подвергнута пескоструйной обработке до сцепления. Ее внутрилежащая поверхность также предпочтительно подвергнута пескоструйной обработке до плазменного напыления истираемого материала. Достигается простота и эффективность изготовления такого кожуха, предоставляющая возможность снижения массы компрессора. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Установка с истираемыми выступами уплотнений и способ нанесения истираемого материала // 2556092

Группа изобретений относится к устройствам и способам для создания истираемых выступов в установке, содержащей вращающуюся и неподвижную части. Неподвижная часть (48) имеет участок с гладкой поверхностью. Вращающаяся часть (32) выполнена с возможностью вращения относительно неподвижной части (48) и обращена непосредственно к указанному участку неподвижной части (48). На указанном участке неподвижной части (48), обращенном непосредственно к вращающейся части (32), образованы выступы (72), выполненные из истираемого материала, который не обладает рабочими свойствами при температурах выше 1000°C. По меньшей мере один из выступов (72) является криволинейным. Изобретения направлены на создание устройств и способов для создания истираемого материала на установках, не работающих в условиях высоких температур и не требующих редких дорогостоящих материалов. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

Истираемое уплотнение для внутреннего кожуха статора // 2581328

Изобретение относится к герметичному уплотнению статора турбомашины. Герметичное уплотнение (7) имеет первую истираемую поверхность, расположенную напротив роторной части турбомашины, и вторую поверхность, находящуюся в соприкосновении с внутренним кожухом статора. Причем первая истираемая поверхность уплотнения имеет ступенчатую форму и включает в себя группу секций (10), каждая из которых содержит окружную ступеньку (9), образующую препятствие в окружном направлении внутреннего кожуха, и осевую ступеньку (8), образующую препятствие в осевом направлении турбомашины. Изобретение обеспечивает более значительную потерю напора и способствует повышению герметизации. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Вентилятор или компрессор турбомашины // 2585154

Ступень турбомашины, содержащая подвижное колесо, несущее множество лопаток, окруженных снаружи кожухом, снабженным на его внутренней поверхности слоем истираемого материала напротив свободных концов лопаток. На внутренней поверхности кожуха размещен, по меньшей мере, один плоский датчик измерения зазора в вершинах лопаток, покрытый слоем истираемого материала. Технический результат изобретения - повышение эффективности работы ступени турбомашины.2 н. и 8 з.п. ф-лы,4 ил.

Разблокируемое устройство для стопорения в осевом направлении уплотнительного кольца, с которым рабочее колесо ротора модуля турбомашины летательного аппарата осуществляет контакт // 2604475

Изобретение относится к энергетике. Устройство для стопорения в осевом направлении уплотнительного кольца, выполненного из истираемого материала и находящегося в контакте с периферией ротора модуля турбомашины летательного аппарата. Устройство содержит опору с опорным отверстием, осевую стопорную часть, причём конструкция устройства обеспечивает возможность вращения стопорной части вокруг оси между осевым стопорным положением для уплотнительного кольца и между положением для извлечения этого кольца через проход для извлечения. Также представлены модуль турбомашины летательного аппарата и турбомашина летательного аппарата, содержащие устройство для стопорения. Изобретение позволяет обеспечить выполнение невыпадающего устройства стопорения уплотнительного кольца первой ступени модуля турбомашины. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Сотовый сальник и способ его изготовления // 2608664

Сальник для турбомашины содержит множество сотовых ячеек, по меньшей мере одну круговую канавку внутри множества сотовых ячеек и по меньшей мере одно средство уменьшения завихрений, расположенное в указанной по меньшей мере одной канавке. Технический результат изобретения – улучшение уплотнения, улучшение стабилизации ротора, уменьшение перекрестной связи и повышение к.п.д. турбомашины.3 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Ступень (варианты ) и турбина газотурбинного двигателя // 2614893

Изобретение относится к энергетике. Предложена ступень газотурбинного двигателя. Упомянутая ступень может включать лопасть, кожух, обращенный к упомянутой лопасти, и криволинейное сотовое уплотнение на упомянутом кожухе. Криволинейное сотовое уплотнение может включать первую ступеньку и вторую ступеньку, имеющую криволинейную форму. Также представлены турбина газотурбинного двигателя и вариант ступени газотурбинного двигателя. Изобретение позволяет повысить КПД как турбины, так и установленного за ней по направлению потока диффузора, а также обеспечивает повышение общей выходной мощности. 3 н. и 17 з. п. ф-лы, 12 ил.

Внешняя сегментированная оболочка, выполненная с возможностью корректирования смещения ротора по отношению к статору // 2620883

Изобретение относится к корпусу, покрывающему концы ряда лопаток ротора компрессора осевой турбомашины, при этом корпус снабжен уплотнительным устройством между венцами лопаток и корпусом. Уплотнительное устройство содержит оболочку 22, сегментированную по своей окружности, где каждый сегмент закреплен к корпусу 12 при помощи серии эластомерных элементов 30 в выемку 32 в форме канального выреза на внутренней поверхности корпуса. Таким образом, в случае смещения ротора относительно статора, лопатки 24 ротора, приходящие в контакт с секциями оболочки, смогут смещаться для того, чтобы компенсировать это смещение, уменьшая при этом силы трения полученные в результате контакта между лопатками и оболочкой. Упругие средства 30 содержат несколько упругих элементов, каждый из которых имеет первый конец, прикрепленный посредством адгезии к стенке, и второй конец, прикрепленный посредством адгезии к сегменту оболочки. В случае восстановления центрирования, сегменты оболочки приходят в исходное положение благодаря упругой природе элементов 30. Достигается простота конструкции. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.