Статор осевой турбомашины и турбомашина, содержащая статор

Статор осевой турбомашины содержит кольцевой ряд лопаток статора, внутренний бандаж и лопаточный корпус. Кольцевой ряд лопаток статора включает опорные лопатки, неотделимые от внутренних платформ, и соединяющие лопатки. Внутренний бандаж образован внутренними платформами опорных лопаток и внутренними сегментами бандажа, которые прикреплены к соединяющим лопаткам. Внутренние платформы опорных лопаток и внутренние сегменты имеют одинаковую осевую длину. Лопаточный корпус содержит несколько опорных лопаток и одну из внутренних платформ, которая является общей для каждой из опорных лопаток лопаточного корпуса, и наружную платформу, которая является общей для каждой из опорных лопаток лопаточного корпуса. Указанная одна из внутренних платформ содержит четыре контактные поверхности, которые перпендикулярны оси вращения турбомашины и которые соприкасаются по оси с двумя внутренними сегментами. Каждый из двух внутренних сегментов соприкасается с двумя из четырех контактных поверхностей указанной одной из внутренних платформ. Указанная одна из внутренних платформ содержит внутренний U-образный паз, который открыт внутрь в радиальном направлении. Каждый из двух сегментов содержит часть меньшего радиуса и осевой толщины, которая вставлена во внутренний U-образный паз. Другое изобретение относится к турбомашине, содержащей указанный выше статор, который является статором компрессора низкого давления. Группа изобретений позволяет повысить надежность статора осевой турбомашины за счет ограничения осевых колебаний сегмента бандажа. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

[0001] Область настоящего изобретения относится к турбомашинам, в частности, к турбореактивному двигателю для летательного аппарата. Конкретнее, изобретение относится к конструкции статора осевой турбомашины.

Уровень техники

[0002] Как правило, турбомашина имеет несколько кольцевых рядов лопаток статора с различными конструкциями. Эти ряды отличаются методами фиксации лопаток друг с другом или даже типом соединения с наружным корпусом, который поддерживает каждую лопатку. Чтобы направлять первичный поток и обеспечивать уплотнение в отношении ротора, ряд, как правило, поддерживает внутренний бандаж, который зафиксирован с внутренними концами лопаток статора. Эти бандажи подвергаются значительным осевым усилиям, в контексте компрессора низкого давления они подвергаются явлению помпажа или случаям попадания посторонних предметов.

[0003] Из документа ЕР 2339120 А1 известна конструкция направляющего аппарата компрессора низкого давления осевой турбомашины. Направляющий аппарат имеет комбинированную конструкцию, поскольку в этот же кольцевом ряду лопаток есть структурные лопатки и аэродинамические лопатки. Аэродинамические лопатки подсоединены к внутренним кожухам, которые сами по себе прикреплены к структурным лопаткам. Внутренние композитные бандажи крепятся к металлическим структурным лопаткам с помощью стержней, что составляет жесткую конструкцию, которая не генерирует никаких явлений аэродинамического возмущения. Однако жесткость узла остается ограниченной.

Изложение сущности изобретения

Техническая проблема

[0004] Целью изобретения является решение по меньшей мере одной из проблем, существующих в уровне техники. Точнее, целью изобретения является повышение жесткости статора осевой турбомашины, содержащего кольцевой ряд лопаток. Целью изобретения также является улучшение осевой фиксации внутренних кожухов, которые установлены между структурными лопатками турбины статора осевой турбомашины.

Техническое решение

[0005] Следует иметь в виду, что изобретение обеспечивает осевую блокировку между опорной лопаткой и сегментом внутреннего бандажа в результате граней, которые ориентированы в направлении вверх по потоку и/или в направлении вниз по потоку, грани находятся на одной или каждой границе соприкосновения между опорной лопаткой и сегментом бандажа.

[0006] Изобретение относится к статору осевой турбомашины, в частности к компрессору, при этом статор содержит: кольцевой ряд лопаток статора, который включает неотделимые опорные лопатки с внутренними платформами и соединяющие лопатки; внутренний бандаж, образованный внутренними платформами опорных лопаток и внутренние сегменты бандажа, которые прикреплены к соединяющим лопаткам; отмечающийся тем, что внутренняя платформа опорной лопатки содержит по меньшей мере одну контактную поверхность, которая, как правило, перпендикулярна оси вращения турбомашины и которая соприкасается по оси с внутренним сегментом для того, чтобы блокировать его.

[0007] Контактная поверхность обеспечивает блокировку внутреннего сегмента бандажа в том смысле, что она образует осевой упор для сегмента.

[0008] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения статор содержит по меньшей мере один неотделимый корпус, который содержит несколько опорных лопаток, и внутреннюю платформу, которая является общей для каждой из его опорных лопаток, корпус факультативно содержит наружную платформу, которая является общей для каждой из его опорных лопаток.

[0009] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один или каждый корпус содержит несколько, предпочтительно три, опорные лопатки, которые описывают угловую часть кольцевого ряда лопаток, средний наклон хорды каждой опорной лопатки корпуса относительно оси вращения факультативно более 5°, предпочтительно более 10°, более предпочтительно более 20°.

[0010] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждая опорная лопатка имеет вогнутую вовнутрь поверхность, которая предпочтительно изогнута вовнутрь в области ее соединения с ее внутренней платформой.

[0011] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна или каждая внутренняя платформа опорной лопатки содержит по меньшей мере две контактные поверхности, которые обычно перпендикулярны оси вращения турбомашины и которые соприкасаются с тем же внутренним сегментом, предпочтительно по меньшей мере одна или каждая внутренняя платформа опорной лопатки содержит по меньшей мере четыре контактные поверхности, которые как правило перпендикулярны оси вращения турбомашины, и которые соприкасаются с двумя отдельными внутренними сегментами.

[0012] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения статор содержит несколько контактных поверхностей, которые образованы на внутренних платформах, при этом контактные поверхности обычно параллельны друг относительно друга и описывают по меньшей мере один, предпочтительно, по меньшей мере два круговых ряда (рядов).

[0013] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна платформа содержит пару контактных поверхностей, которые соприкасаются с тем же сегментом и которые ориентированы по оси в противоположных направлениях, факультативно контактные поверхности обращены друг к другу.

[0014] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждый внутренний сегмент регулируется механически к каждой внутренней платформе с которой он соприкасается с тем, чтобы обеспечить удерживание путем сцепления, предпочтительно каждая пара контактных поверхностей, которая взаимодействует с тем же внутренним сегментом, регулируется механически с сегментом, с тем чтобы обеспечить радиальное удерживание путем сцепления.

[0015] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения внутренние сегменты расположены между внутренними платформами опорных лопаток, факультативно сегменты и платформы образуют чередующееся расположение, которое, как правило, постоянно.

[0016] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения внутренние сегменты бандажа содержат отверстия или полости, в которых зафиксированы соединяющие лопатки, по меньшей мере одно или каждое фиксирование между сегментом и соединяющей лопаткой в отверстие или полость содержит пластину и/или уплотняющий материал и/или эластомерный шов, например, на основе силикона.

[0017] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения все опорные лопатки и соединяющие лопатки содержат лопасть, проходящую радиально относительно первичного потока турбомашины, лопасти имеют одинаковые максимальные толщины, предпочтительно лопасти являются идентичными.

[0018] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждая контактная поверхность внутренней платформы выполнена с возможностью вставки в радиальном направлении внутреннего сегмента с внутренней стороны.

[0019] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна или каждая внутренняя платформа профилирована и представляет собой профиль, который имеет осевую часть, которая проходит, главным образом, в осевом направлении и две радиальные части, которые проходят, главным образом, в радиальном направлении к внутренней стороне от осевой части, каждая радиальная часть расположена на одном из верхних и нижних концов осевой части, при этом каждая контактная поверхность образована на одной из радиальный частей.

[0020] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна или каждая опорная лопатка является неотделимой, предпочтительно посредством технологии аддитивного наращивания на основе порошка, факультативно на основе металлического порошка, такого как порошок титана.

[0021] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один или каждый неотделимый сегмент изготавливается из композитного материала, в частности, из волокон и органической матрицы, такой как полиэфиримид или полиэстер.

[0022] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения статор содержит уплотнительные швы между внутренними платформами и внутренними сегментами, предпочтительно уплотнительные швы являются эластомерными швами.

[0023] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения статор содержит два внутренних сегмента, которые соприкасаются с той же внутренней платформой, внутренняя платформа и сегменты вместе образуют элемент, который факультативно открыт по направлению к внутренней стороне.

[0024] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один или каждый сегмент содержит по меньшей мере одну, предпочтительно несколько соответствующих контактных поверхностей, которые предназначены для перемещения в соприкосновение с каждой контактной поверхностью соответствующей платформы, во время их сборки.

[0025] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна или каждая внутренняя платформа содержит внутренний паз, который открыт внутрь в радиальном направлении, сегмент содержит часть меньшего радиуса и/или осевой толщины, которая вставляется во внутренний паз соответствующей опорной лопатки.

[0026] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения статор содержит наружный корпус, который образован двумя полуоболочками, каждая из которых обеспечена полукруговой стенкой и осевыми фиксирующими фланцами для соединения полуоболочек, при этом внутренняя платформа опорной лопатки выровнена по окружности с каждым осевым фланцем.

[0027] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения две внутренние платформы двух опорных лопаток или двух различных корпусов расположены на одной стороне, а другая из границ соприкосновения между осевыми фланцами, которые зафиксированы вместе, факультативно внутренние платформы находятся в контакте.

[0028] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждая внутренняя платформа имеет две противоположных кромки по окружности ряда лопаток, опорная лопатка, соответствующая каждой платформе, имеет один или более фиксирующих стержней, которые расположены на расстоянии от краев, предпочтительно на расстоянии от каждого осевого фланца полуоболочки.

[0029] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждая лопасть ограничена в радиальном направлении каждым бандажом статора.

[0030] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна или каждая контактная поверхность, которая соприкасается по оси с сегментом, образует осевой упор для сегмента.

[0031] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждая опорная лопатка корпуса содержит направление укладки, при этом направление укладки опорных лопаток корпуса симметрично наклонено относительно друг друга.

[0032] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения каждая полуоболочка изготавливается из композитного материала содержащего органическую матрицу, предпочтительно каждая полуоболочка цельная.

[0033] Изобретение относится также к турбомашине, содержащей статор, отмечающееся тем, что статор в соответствии с изобретением, факультативно является статором компрессора низкого давления.

Предусмотренные преимущества

[0034] Контактная поверхность, которая ориентирована в направлении вверх по потоку позволяет блокировать перемещения сегмента бандажа в направлении вниз по потоку, и наоборот. В частности, поверхность, которая ориентирована в направлении вниз по потоку ограничивает перемещение сегмента в направлении вверх по потоку в случае помпажа в компрессоре. Комбинация двух контактных поверхностей, которые ориентированы в направлении вверх и вниз по потоку ограничивает осевые колебания сегмента бандажа. Таким образом, изобретение обеспечивает укрепление статора путем образования осевых упоров вследствие контактных поверхностей.

[0035] Неотделимый вид опорных лопаток повышает жесткость статора, поскольку исключается зазор между лопастью опорной лопатки и соответствующей внутренней платформой. Метод аддитивного наращивания позволяет изготавливать более сложные формы, которые изогнуты внутрь в большей степени, с большим количеством вариаций толщины. Корпус с множеством лопаток, изготовленных таким образом, будет более устойчивым и более жестким, что позволит увеличить общую жесткость соответственного статора. Корпус и каждая опорная лопатка образуют усиление, прочное положение в статоре. Вопросы касаемо массы, затрат, механической прочности и ремонта также оптимизируются, где заодно применимо.

Краткое описание графических материалов

[0036] На фиг. 1 изображена осевая турбомашина в соответствии с изобретением.

[0037] На фиг. 2 изображена схема компрессора турбомашины в соответствии с изобретением.

[0038] На фиг. 3 изображен ряд лопаток статора в соответствии с изобретением.

[0039] На фиг. 4 изображена часть статора в соответствии с настоящим изобретением.

[0040] На фиг. 5 изображено соединение между полуоболочками статора в соответствии с изобретением.

[0041] На фиг. 6 изображена опорная лопатка статора в соответствии с изобретением.

[0042] На фиг. 7 изображена часть сегмента внутреннего бандажа статора в соответствии с изобретением.

Описание вариантов осуществления изобретения

[0043] В следующем описании термины "внутренний" или "расположенный внутри" или "внешний" или "наружный" относятся к положению относительно оси вращения осевой турбомашины. Осевое направление соответствует направлению вдоль оси вращения турбомашины.

[0044] На фиг. 1 упрощенным образом показана осевая турбомашина. В данном конкретном случае это двухконтурный турбореактивный двигатель. Турбореактивный двигатель 2 содержит первую ступень сжатия, так называемый компрессор 4 низкого давления, вторую ступень сжатия, так называемый компрессор 6 высокого давления, камеру 8 сгорания и одну или несколько ступеней 10 турбины. Во время работы механическая энергия турбины 10 передается через центральный вал по мере того, как ротор 12 приводит в движение два компрессора 4 и 6. Они содержат несколько рядов лопаток ротора, соединенных с рядами лопаток статора. Таким образом, вращение ротора вокруг его оси 14 вращения обеспечивает создание потока воздуха и постепенное сжатие до его входа в камеру 8 сгорания. Понижающая передача может повышать частоту вращения, сообщаемую компрессорам.

[0045] Приточный вентилятор, как правило, называемый вентилятором или нагнетателем 16, соединен с ротором 12 и создает поток воздуха, который разделяется на первичный поток 18, проходящий через разные вышеупомянутые ступени турбомашины, и вторичный поток 20, проходящий через кольцевой канал (показан частично) по длине машины, чтобы затем снова соединиться с первичным потоком на выходе турбины. Вторичный поток можно ускорить, чтобы вызвать проталкивающую реакцию. Первичный поток 18 и вторичный поток 20 представляют собой кольцевые потоки. Они направляются корпусом турбомашины. С этой целью в корпусе предусмотрены круглые стенки или бандажи, которые могут быть внутренними и наружными.

[0046] На фиг. 2 показан вид в разрезе компрессора осевой турбомашины 2, такой как показана на фиг. 1. Компрессор может быть компрессором 4 низкого давления. Есть возможность увидеть в нем часть вентилятора 16 и разделительное сопло 22 первичного потока 18 и вторичного потока 20. Ротор 12 содержит несколько кольцевых рядов лопаток 24 ротора, в данном случае три.

[0047] Компрессор 4 низкого давления содержит статор с наружным корпусом 28. Он может механически поддерживаться несколькими выпрямительными устройствами, в данном случае четырьмя, каждое из которых содержит кольцевой ряд лопаток 26 статора. Выпрямительные устройства соединены с вентилятором 16 или рядом роторных лопаток, чтобы выпрямлять поток воздуха с целью преобразования скорости потока в статическое давление. Статорные лопатки 26 по существу проходят радиально от наружного корпуса 28 и могут быть зафиксированы с помощью стержней 30.

[0048] Статор компрессора 4 дополнительно содержит внутренние бандажи 32, каждый из которых соединен с внутренними концами лопаток 26 статора, при этом наружные концы могут быть соединены с наружными бандажами 34. Факультативно, некоторые лопатки соединены по отдельности с наружным корпусом через отдельную фиксирующую платформу. Внутренние бандажи 32 могут быть покрыты с внутренней стороны лентами истираемого материала, чтобы образовать уплотнительный шов, который взаимодействует с лабиринтными уплотнениями, которые образованы на наружной поверхности ротора 12.

[0049] На фиг. 3 изображена часть статора компрессора, такого как показано на фиг. 2. Есть возможность увидеть в нем кольцевой ряд лопаток, наружный бандаж 34 и внутренний бандаж 32. Статор видно вдоль оси 14 вращения турбомашины, который может совпадать с осью симметрии статора или рядом лопаток.

[0050] Кольцевой ряд лопаток статора содержит несколько типов лопаток статора, а именно опорные лопатки 36 и соединяющие лопатки 38. Лопатки статора (36; 38) обозначены с помощью линий, которые показывают их передние кромки. Случайным образом опорные лопатки 36 показаны с использованием более толстой линии, чем у соединяющих лопаток 38, но на практике лопатки ряда имеют одинаковую толщину, например, одинаковую максимальную толщину и одинаковую геометрию для того, чтобы исключить случаи формирования неоднородности в кольцевом потоке. Преимущественно, лопатки подобного ряда идентичны.

[0051] Лопатки (36; 38) ряда расположены на одинаковом расстоянии друг от друга и занимают одинаковое угловое положение относительно потока. Они могут быть отклонены равномерно относительно друг друга. Несмотря на то, что показано семьдесят две лопатки (36; 38) статора, ряд может содержать более, например, более ста лопаток. Альтернативно, ряд может содержать меньшее количество лопаток, например, менее чем пятьдесят.

[0052] Соединяющие лопатки 38 распределены на несколько непрерывных групп, в данном случае шесть групп из восьми соединяющих лопаток 38. Опорные лопатки 36 могут быть скомбинированы в лопаточных корпусах 40, которые могут быть изготовлены неотделимо путем сварки отдельных частей. Таким образом, они образуют жесткое и долговечное механическое соединение между наружным корпусом и внутренним бандажом 32. Они выступают в качестве опор между наружным корпусом и внутренним бандажом 32.

[0053] Каждый корпус 40 может содержать одну или, предпочтительно, несколько опорных лопаток 38, в данном случае три опорные лопатки 36. Такое число, в размере трех опорных лопаток 40, позволяет оптимизировать жесткость корпуса и массу статора, в результате радиального наклона лопаток, их геометрии, а также использования различных материалов, таких как те, которые изложены подробно ниже.

[0054] Каждый корпус 40 может содержать внутреннюю платформу 42 и наружную платформу 44. Эти платформы (42; 44) являются в целом дугообразными или изогнутыми, чтобы придерживаться круговой формы соответствующего бандажа (32; 34). В дополнение, статор может содержать внутренние сегменты 46 бандажа, чтобы дополнять внутреннюю кольцевую поверхность, которая ограничивает и направляет внутренний поток турбомашины. Под предложенным термином сегмент 46 бандажа подразумевается угловой сектора круга. Подобным образом, статор может содержать наружные сегменты 48 бандажа между наружными платформами 44.

[0055] Внутренние сегменты 46 преимущественно изготавливают из композитных материалов на основе стекловолокна или углеродного волокна и PEI смолы. Внутренние платформы 42 корпуса 40 расположены между внутренними сегментами 46; они формируют чередующееся расположение. Чередующееся расположение может быть главным образом постоянным. Статор может иметь нижнюю часть и верхнюю часть, при этом чередующееся расположение постоянно в каждой нижней и верхней части.

[0056] На фиг. 4 показан вид в изометрии части статора при рассмотрении из внутренней стороны статора. Можно увидеть часть кольцевого ряда лопаток (36; 38), наружный бандаж 34, внутренний бандаж 32 и наружный корпус 28.

[0057] Внутренняя платформа 42 корпуса 40 позволяет соединить два внутренних сегмента 46. Швы 50 расположены на границах соприкосновения между внутренними платформами и внутренними сегментами бандажа. Эти швы 50 обеспечивают уплотнение и предоставляют возможность относительного расширения, поскольку внутренняя платформа 42 и сегменты могут быть изготовлены из различных материалов.

[0058] В пределах внутренней платформы 42, концы внутренних сегментов граничат с элементом 52. Это образует зазор, чем предоставляет возможность относительного расширения, позволяя концам двигаться вместе по окружности.

[0059] Наружные сегменты 48 прижаты при помощи внутренней поверхности наружного корпуса 28. Они могут быть зафиксированы на месте за счет сквозных стержней (не показаны); в связи с этим, наружные сегменты 48 имеют крепежные отверстия 54. Любые расширительные швы 56 могут быть расположены на стыках между наружными платформами 44 и наружными сегментами 48.

[0060] На фиг. 5 изображена часть статора компрессора такого, как описан на фиг. 2. На ней есть возможность увидеть опорные лопатки 36 корпуса 40, соединяющие лопатки 36, наружные платформы 44, наружные сегменты 48 и часть наружного корпуса 28.

[0061] Наружный корпус может быть наружным корпусом компрессора, например, компрессора низкого давления. Этот корпус может быть образован из двух полуоболочек 58, которые разделены вдоль осевой плоскости 60; другими словами, которые проходят через ось вращения тубомашины, которая соответствует главной оси симметрии тороидальной формы статора. Осевая плоскость 60 показана вертикально, на практике она может быть горизонтальной по отношению к нормальному направлению сборки турбомашины. Каждая полуоболочка 58 включает полукруговую стенку 62, которая, в целом, образовывает полутрубу или полудугообразную поверхность. Стенки 62 оканчиваются по окружности осевыми фиксирующими фланцами 64. Эти фланцы 64 проходят в радиальном направлении наружу стенки 62, со стороны, противоположной кольцевому потоку. Преимущественно, каждая полуоболочка 58 изготавливается из композитного материала, чтобы сделать ее легче, при этом сохраняя ее жесткость. Каждая полуоболочка 58 может быть цельной для того, чтобы увеличить ее срок службы, жесткость и соответственно уплотнение.

[0062] По меньшей мере один или каждый корпус 40 зафиксирован к стене 62 полуоболочки 58 с использованием стержня 30, например, с использованием зажимного болта. Эта ось 60 отдалена по окружности, от смежных осевых фланцев 64, которые дают возможность использовать фиксирующие элементы зажимных болтов. По меньшей мере один или каждый стержень 30 может быть в центре связанной наружной платформы 44 между ее кромками по окружности.

[0063] На фиг. 6 изображен разрез статора в области стыка между внутренней платформой 42 и внутренним сегментом 46. На разрезе видно в частности опорную лопатку 36 корпуса 40; она также может быть отделимой опорной лопаткой 36. Ось 14 вращения обозначена для пространственной ориентации.

[0064] Опорная лопатка 36 и/или корпус 40 с множеством опорных лопаток (только одна показана в данном случае) может быть неотделимой, и может быть изготовлена посредством технологии аддитивного наращивания, на основе порошка, например, титанового порошка, для улучшения жесткости. Эта технология дает большую степень свободы в отношении форм, которые могут быть произведены. Однако этот аспект изобретения не является необходимым, так как можно использовать литье.

[0065] Наружная платформа 44 может иметь в целом плоский профиль. Она может включать фиксирующий стержень 30, как изложено выше. Стержень 30 проходит в радиальном направлении в сторону, противоположную лопасти лопатки 36. Это может быть изогнутый аэродинамический профиль 66 (показан в данном случае в виде сверху) с вогнутой вовнутрь поверхностью. В частности, радиальные концы лопасти, которые соединены к платформам (42; 44) изогнуты внутрь. Главная хорда лопатки 36 наклонена по отношению к оси 14 вращения. Средний угол между хордой и осью вращения или угол установки, более 5°, предпочтительно более 15°. Этот угол измеряется в плоскости, параллельной оси 14 вращения. Он может быть измерен на профиле на радиальной середине высоты лопасти опорной лопатки 36.

[0066] Эта геометрия улучшает жесткость соединения между лопастью и ее платформами (42; 44), которое в дальнейшем способствует укреплению корпуса 40, к которой он принадлежит. Термин "лопасть" следует понимать, как часть лопатки, которая проходит в радиальном направлении в потоке 18, лопасть может быть ограничена в радиальном направлении бандажами и/или платформами.

[0067] Внутренняя платформа 42 может иметь общий профиль, который может поворачиваться вокруг оси вращения, чтобы генерировать внутреннюю платформу 42. Профиль может иметь осевую часть 68, которая проходит по существу в осевом направлении. Профиль может заканчиваться по оси радиальными частями 70, которые граничат с осевой частью 68, и которые проходят по существу в радиальном направлении. Радиальные участи 70 могут проходить перпендикулярно к оси 14 вращения. Осевая часть 68, как правило, образует трубчатую часть. Радиальные части 70 образуют радиальные фланцы.

[0068] Внутренняя платформа 68 содержит по меньшей мере одну, предпочтительно две контактные поверхности 72 или грани 72 соприкосновения, которые, как правило, проходят радиально и по окружности статора. Контактные поверхности 72 могут быть перпендикулярны оси 14 вращения и, факультативно, параллельны друг другу. Эти контактные поверхности 72 образуют первую группу контактных поверхностей 72, которые расположены на одном конце или стороне платформы 42 по окружности. Внутренняя платформа 42 может иметь другую группу аналогичных контактных поверхностей 72, при этом группа размещена на противоположном конце платформы 42 по окружности. Каждая пара контактных поверхностей 72 позволяет блокировать в осевом направлении сборочную часть 74 сегмента бандажа, который находится между ними.

[0069] Внутренняя платформа 42, с помощью осевой части 68 и радиальных частей 70, может ограничивать паз между контактными поверхностями 72 в ней. Паз может образовывать угловую часть кольцевого паза, который открыт в радиальном направлении по отношению к внутренней стороне. Паз вмещает по меньшей мере одну или две сборочные части 74 внутренних сегментов 46. Каждая сборочная часть содержит соответствующие контактные поверхности 76, которые находятся в контакте с контактными поверхностями внутренней платформы 42. Каждая внешняя поверхность 76 сборочной части 74 сегмента соответствует внутренней поверхности паза внутренней платформы. Поверхности (76; 78) могут быть отрегулированы механически, чтобы обеспечить установку или сцепление. Платформа 42 действует как рукав, который жестко соединяет два сегмента 46 бандажа. Этот результат достигается путем уменьшения допусков и осуществляя посадку с натягом; то есть, путем приложения силы больше, чем 10 Н, предпочтительно больше, чем 100 Н, так чтобы сегмент вставлялся в платформу.

[0070] Контактные поверхности 72 находятся друг напротив друга, внутри платформы 42 с профилем в виде перевернутой буквы "U". В соответствии с вариантом осуществления изобретения, они могут быть ориентированы во взаимно противоположных направлениях, например, образованы на том же центральном радиальном фланце. Профиль платформы может быть выполнен в форме буквы "Т". В этом варианте, сегмент бандажа имеет вилкообразную форму, которая захватывает центральный радиальный фланец.

[0071] На фиг. 7 изображена внутренняя часть компрессора такого, как описан на фиг. 2. Есть возможность увидеть ряды соединяющих лопаток 38 и внутренний сегмент 46.

[0072] Сборочная часть 74 образует зону меньшей радиальной толщины и/или ширины меньшей в осевом направлении. Эта часть 74 имеет уменьшенное сечение по отношению к остальной части сегмента 46 и относительно внутренней платформы, в которой он предназначен размещаться. Таким образом, обеспечивается непрерывность поверхности.

[0073] Один или каждый внутренний сегмент 46 имеет пару соответствующих контактных поверхностей 76 с обоих концов, концы которых проходят по окружности. Пары, таким образом, позволяют сегменту 46 быть установленным между двумя опорными лопатками или двумя корпусами, в частности, с помощью своих внутренних платформ. Таким образом, последовательность соединений между внутренними платформами и сегментами 46 образует жесткую арку или круг, в результате неоднократных сцепляющих действий.

[0074] Внутренние сегменты 46 содержат отверстия 80 или полости 80 для установки внутренних концов соединяющих лопаток 38 в них. Они зафиксированы в отверстиях или полостях с использованием удерживающих элементов, таких как пластина или штифт, которые устанавливают в прорезь на конце соединяющей лопатки 38. Фиксация также может быть осуществлена с использованием герметизирующего материала, который заполняет полость 80 или заграждает отверстие 80. Может быть использован эластомерный шов, например, на основе силикона.

[0075] В приведенном выше описании, любой изложенный признак для корпуса может применяться к отдельной опорной лопатке и наоборот.

1. Статор осевой турбомашины (2), содержащий:

кольцевой ряд лопаток статора, который содержит опорные лопатки (36), неотделимые от внутренних платформ (42), и соединяющие лопатки (38);

внутренний бандаж (32), образованный внутренними платформами (42) опорных лопаток (36) и внутренними сегментами (46) бандажа, которые прикреплены к соединяющим лопаткам (38), при этом внутренние платформы (42) опорных лопаток (36) и внутренние сегменты (46) имеют одинаковую осевую длину;

по меньшей мере один лопаточный корпус (40), который содержит несколько опорных лопаток (36) и одну из внутренних платформ (42), которая является общей для каждой из опорных лопаток (36) лопаточного корпуса (40), и наружную платформу (44), которая является общей для каждой из опорных лопаток (36) лопаточного корпуса (40);

причем

указанная одна из внутренних платформ (42) содержит четыре контактные поверхности (72), которые перпендикулярны оси (14) вращения турбомашины (2) и которые соприкасаются по оси с двумя внутренними сегментами (46), каждый из двух внутренних сегментов (46) соприкасается с двумя из четырех контактных поверхностей (72) указанной одной из внутренних платформ (42), при этом указанная одна из внутренних платформ (42) содержит внутренний U-образный паз, который открыт внутрь в радиальном направлении, при этом каждый из указанных двух сегментов (46) содержит часть меньшего радиуса и осевой толщины, которая вставлена во внутренний U-образный паз.

2. Статор по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один или каждый корпус (40) содержит три опорные лопатки (36), которые описывают угловую часть кольцевого ряда лопаток.

3. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждая опорная лопатка (36) имеет вогнутую вовнутрь поверхность, которая изогнута вовнутрь в области ее соединения с ее внутренней платформой (42).

4. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит несколько контактных поверхностей (72), которые образованы на внутренних платформах (42), при этом контактные поверхности (72) параллельны друг относительно друга и описывают по меньшей мере один круговой ряд.

5. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что две из четырех поверхностей образуют пару контактных поверхностей (72), которые соприкасаются с одним и тем же сегментом (46) и которые ориентированы по оси в противоположных направлениях.

6. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый внутренний сегмент (46) плотно прилегает к каждой внутренней платформе (42), с которой он соприкасается.

7. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что внутренние сегменты (46) расположены между внутренними платформами (42) опорных лопаток (36), и сегменты и платформы образуют чередующееся расположение, которое постоянно.

8. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что внутренние сегменты (46) бандажа содержат отверстия (80) или полости (80), в которых зафиксированы соединяющие лопатки (38), по меньшей мере одно или каждое фиксирование между сегментом и соединяющей лопаткой (38) в отверстии (80) или полости (80) содержит пластину, и/или уплотняющий материал, и/или эластомерный шов.

9. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что все опорные лопатки (36) и соединяющие лопатки (38) содержат лопасть, которая предназначена проходить радиально относительно первичного потока (18) турбомашины (2), при этом лопасти имеют одинаковые максимальные толщины.

10. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждая контактная поверхность (72) внутренней платформы (42) выполнена с возможностью вставки в радиальном направлении внутреннего сегмента (46) с внутренней стороны.

11. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна или каждая опорная лопатка (36) изготовлена посредством технологии аддитивного наращивания на основе порошка.

12. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один или каждый внутренний сегмент (46) изготовлен из композитного материала.

13. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он содержит уплотнительные швы (50) между внутренними платформами (42) и внутренними сегментами (46), уплотнительные швы являются эластомерными швами.

14. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит наружный корпус (28), который образован двумя полуоболочками, каждая из которых обеспечена полукруговой стенкой и осевыми фиксирующими фланцами (64) для соединения полуоболочек, при этом внутренняя платформа (42) опорной лопатки (36) выровнена по окружности с каждым осевым фланцем (64).

15. Статор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждая внутренняя платформа (42) имеет две противоположные кромки по окружности ряда лопаток, при этом опорная лопатка (36), соответствующая каждой платформе (42), имеет по меньшей мере один или более фиксирующих стержней (30), которые расположены на расстоянии от кромок, на расстоянии от каждого осевого фланца (64) полуоболочки.

16. Турбомашина (2), содержащая статор, отличающаяся тем, что статор по любому из пп. 1-15 является статором компрессора (4) низкого давления.



 

Похожие патенты:

Узел спрямления воздушного потока содержит пилон подвески газотурбинного двигателя на крыле летательного аппарата, спрямляющую решетку и конструктивную стойку. Спрямляющая решетка содержит лопатку, имеющую переднюю кромку и заднюю кромку, причем лопатка и стойка распложены радиально вокруг оси газотурбинного двигателя.

Лопаточный узел компрессора осевой турбомашины включает стенку, ограничивающую кольцевой поток турбомашины в радиальном направлении и содержащую скрепляющее гнездо, лопатку и скрепляющий слой.

Способ изготовления неподвижного элемента газотурбинного двигателя, содержащего опорную кольцевую стенку для крепления истираемого уплотнения, включает этап крепления пайкой истираемого уплотнения на кольцевой стенке.

Узел спрямления воздушного потока газотурбинного двигателя содержит конструктивную стойку и спрямляющую лопатку, находящуюся со стороны корытца конструктивной стойки и содержащую переднюю кромку, заднюю кромку и среднюю линию, проходящую между передней кромкой и задней кромкой.

Сопловой аппарат турбины содержит лопатки статора турбины и уплотнительный элемент. Каждая лопатка содержит аэродинамический участок, загнутый участок и бандажный участок, соединенный с аэродинамическим участком через загнутый участок, и образована путем соединения керамического материала с волокнистой тканью.

Узел турбины газотурбинного двигателя летательного аппарата содержит расположенные последовательно первый лопаточный ротор, лопаточный статор и второй лопаточный ротор.

Изобретение относится к турбостроению, в частности к газотурбинным двигателям (ГТД) наземного и авиационного применения. В узле промежуточного корпуса газотурбинного двигателя, расположенного между компрессором и турбиной, содержащего два кольцевых канала для подвода воздуха от компрессора к выносной камере сгорания и от выносной камеры сгорания к турбине через соответствующие патрубки, в отличие от известного кольцевой канал подвода воздуха от компрессора к выносной камере сгорания расположен внутри кольцевого канала подвода газа от выносной камеры сгорания к турбине и снабжен наклонной торцевой стенкой, а в диффузоре канала расположены разделитель потока и направляющие пластины.

Осевая турбомашина содержит компрессор со статором, включающий стенку, а также круглый или полукруглый ряд лопаток статора. Стенка выполнена круглой или в виде дуги окружности и содержит направляющую поверхность, предназначенную для направления потока турбомашины.

Угловой сектор статора с лопатками газотурбинного двигателя с осевым компрессором содержит сектор наружного кольца, предназначенный для установки на кожухе газотурбинного двигателя, сектор внутреннего кольца и венец лопаток статора.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Сопловый аппарат ТНД двигателя содержит сопловые блоки, смонтированные между наружным и внутренним силовыми кольцами, соединенными полыми силовыми спицами.

Узел спрямления воздушного потока содержит пилон подвески газотурбинного двигателя на крыле летательного аппарата, спрямляющую решетку и конструктивную стойку. Спрямляющая решетка содержит лопатку, имеющую переднюю кромку и заднюю кромку, причем лопатка и стойка распложены радиально вокруг оси газотурбинного двигателя.

Узел спрямления воздушного потока содержит пилон подвески газотурбинного двигателя на крыле летательного аппарата, спрямляющую решетку и конструктивную стойку. Спрямляющая решетка содержит лопатку, имеющую переднюю кромку и заднюю кромку, причем лопатка и стойка распложены радиально вокруг оси газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к сектору (22) сопла для турбинного двигателя. Сектор (22) сопла для турбины (2) турбомашины (1) содержит радиально-наружную опорную полку (24) для лопаток, радиально-внутреннюю опорную полку (26) для лопаток, первую концевую лопатку (81), вторую концевую лопатку (84) и по меньшей мере одну первую центральную лопатку (82, 83) между концевыми лопатками (81, 84) вдоль окружного направления (Z-Z) полок и средства (37, 50, 44, 46, 54, 56) охлаждения для охлаждения лопаток.

Лопаточный узел компрессора осевой турбомашины включает стенку, ограничивающую кольцевой поток турбомашины в радиальном направлении и содержащую скрепляющее гнездо, лопатку и скрепляющий слой.

Лопаточный узел компрессора осевой турбомашины включает стенку, ограничивающую кольцевой поток турбомашины в радиальном направлении и содержащую скрепляющее гнездо, лопатку и скрепляющий слой.

Способ изготовления неподвижного элемента газотурбинного двигателя, содержащего опорную кольцевую стенку для крепления истираемого уплотнения, включает этап крепления пайкой истираемого уплотнения на кольцевой стенке.

Способ изготовления неподвижного элемента газотурбинного двигателя, содержащего опорную кольцевую стенку для крепления истираемого уплотнения, включает этап крепления пайкой истираемого уплотнения на кольцевой стенке.

Узел спрямления воздушного потока газотурбинного двигателя содержит конструктивную стойку и спрямляющую лопатку, находящуюся со стороны корытца конструктивной стойки и содержащую переднюю кромку, заднюю кромку и среднюю линию, проходящую между передней кромкой и задней кромкой.

Узел спрямления воздушного потока газотурбинного двигателя содержит конструктивную стойку и спрямляющую лопатку, находящуюся со стороны корытца конструктивной стойки и содержащую переднюю кромку, заднюю кромку и среднюю линию, проходящую между передней кромкой и задней кромкой.

Сопловой аппарат турбины содержит лопатки статора турбины и уплотнительный элемент. Каждая лопатка содержит аэродинамический участок, загнутый участок и бандажный участок, соединенный с аэродинамическим участком через загнутый участок, и образована путем соединения керамического материала с волокнистой тканью.

Турбинный двигатель содержит компрессор и промежуточный корпус, установленный ниже по потоку от компрессора. Компрессор содержит внутренний и внешний роторы, подшипник качения и трансмиссию между роторами.

Статор осевой турбомашины содержит кольцевой ряд лопаток статора, внутренний бандаж и лопаточный корпус. Кольцевой ряд лопаток статора включает опорные лопатки, неотделимые от внутренних платформ, и соединяющие лопатки. Внутренний бандаж образован внутренними платформами опорных лопаток и внутренними сегментами бандажа, которые прикреплены к соединяющим лопаткам. Внутренние платформы опорных лопаток и внутренние сегменты имеют одинаковую осевую длину. Лопаточный корпус содержит несколько опорных лопаток и одну из внутренних платформ, которая является общей для каждой из опорных лопаток лопаточного корпуса, и наружную платформу, которая является общей для каждой из опорных лопаток лопаточного корпуса. Указанная одна из внутренних платформ содержит четыре контактные поверхности, которые перпендикулярны оси вращения турбомашины и которые соприкасаются по оси с двумя внутренними сегментами. Каждый из двух внутренних сегментов соприкасается с двумя из четырех контактных поверхностей указанной одной из внутренних платформ. Указанная одна из внутренних платформ содержит внутренний U-образный паз, который открыт внутрь в радиальном направлении. Каждый из двух сегментов содержит часть меньшего радиуса и осевой толщины, которая вставлена во внутренний U-образный паз. Другое изобретение относится к турбомашине, содержащей указанный выше статор, который является статором компрессора низкого давления. Группа изобретений позволяет повысить надежность статора осевой турбомашины за счет ограничения осевых колебаний сегмента бандажа. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх