RU2235908C2 - Компрессор газотурбинного двигателя - Google Patents
Компрессор газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235908C2 RU2235908C2 RU2002130409/06A RU2002130409A RU2235908C2 RU 2235908 C2 RU2235908 C2 RU 2235908C2 RU 2002130409/06 A RU2002130409/06 A RU 2002130409/06A RU 2002130409 A RU2002130409 A RU 2002130409A RU 2235908 C2 RU2235908 C2 RU 2235908C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- holes
- diameter
- bypass
- guide
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении экономичности и надежности компрессора за счет использования системы перепуска воздуха для регулирования радиальными зазорами между статором и ротором. Сущность изобретения заключается в том, что в компрессоре газотурбинного двигателя с клапанами перепуска воздуха, включающем наружный корпус и внутренний корпус с отверстиями перепуска воздуха из последовательно расположенных направляющих аппаратов и фланцы, разделяющие воздушную полость между наружным и внутренним корпусами, при этом средний фланец установлен телескопически относительно внутреннего корпуса и выполнен с зигзагообразной радиальной стенкой, согласно изобретению, зигзагообразная радиальная стенка последовательно отделяет отверстия с клапанами перепуска друг от друга в наружном корпусе, причем h/d=0,5...2; h1/d1=1...2,5; F/Fотв=1,1...2; F1/Fотв1=1,1...2, где h - минимальная высота воздушной полости между средним фланцем и внутренним корпусом; h1 - минимальная высота воздушной полости между средним фланцем и наружным корпусом; d - диаметр отверстий перепуска воздуха во внутреннем корпусе в первом по потоку воздуха направляющем аппарате; d1 - диаметр отверстий перепуска воздуха во внутреннем корпусе во втором по потоку воздуха направляющем аппарате; Fотв - суммарная площадь отверстий диаметром d; Fотв1 - суммарная площадь отверстий диаметром d1; F - суммарная площадь клапанов перепуска воздуха первого по потоку направляющего аппарата; F1 - суммарная площадь клапанов перепуска воздуха второго по потоку направляющего аппарата. 3 ил.
Description
Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.
Известен компрессор газотурбинного двигателя между наружным силовым и внутренним корпусами которого образована кольцевая камера, на входе соединенная через жиклерные отверстия с проточной частью компрессора, а на выходе через патрубки с заслонками - с наружным контуром двигателя [1].
Недостатком такой конструкции является низкая надежность из-за возможного помпажа компрессора, так как жиклерные отверстия не могут пропустить необходимое для предотвращения срывных явлений и помпажа компрессора количество воздуха.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому является компрессор газотурбинного двигателя, содержащий систему перепуска воздуха, включающую наружный и внутренний корпус с отверстиями перепуска воздуха из последовательно расположенных направляющих аппаратов, а также три фланца, образующие между наружным и внутренним корпусами переднюю и заднюю полости перепуска воздуха, причем средний фланец выполнен с зигзагообразной радиальной стенкой и установлен телескопически относительно внутреннего корпуса [2].
Недостатком такой конструкции является низкая надежность и КПД компрессора газотурбинного двигателя из-за отсутствия системы управления радиальными зазорами между статором и ротором, а также из-за неоптимального соотношения площадей отверстий перепуска воздуха во внутреннем корпусе и площадей клапанов перепуска.
В современных высоконапорных компрессорах утечки через радиальные зазоры между торцами рабочих лопаток и статором, а также между торцами направляющих лопаток и ротором приводят к существенному ухудшению параметров компрессора, и для повышения его КПД применяются системы управления радиальными зазорами, например путем охлаждения статора или подогрева ротора. Такие системы позволяют уменьшать радиальные зазоры между статором и ротором на основных режимах работы двигателя и увеличивать зазоры на переходных режимах работы, однако установить такую систему в месте размещения клапанов перепуска не представляется возможным из-за нехватки места.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении экономичности и надежности компрессора за счет использования системы перепуска воздуха для регулирования радиальными зазорами между статором и ротором.
Сущность изобретения заключается в том, что в компрессоре газотурбинного двигателя с клапанами перепуска воздуха, включающем наружный корпус и внутренний корпус с отверстиями перепуска воздуха из последовательно расположенных направляющих аппаратов и фланцы, разделяющие воздушную полость между наружным и внутренним корпусами, при этом средний фланец установлен телескопически относительно внутреннего корпуса и выполнен с зигзагообразной радиальной стенкой, согласно изобретению, зигзагообразная радиальная стенка последовательно отделяет отверстия с клапанами перепуска друг от друга в наружном корпусе, причем
h/d=0,5...2; h1/d1=1...2,5; F/Fотв=1,1...2; F1/Fотв1=1,1...2,
где h - минимальная высота воздушной полости между средним фланцем и внутренним корпусом;
h1 - минимальная высота воздушной полости между средним фланцем и наружным корпусом;
d - диаметр отверстий перепуска воздуха во внутреннем корпусе в первом по потоку воздуха направляющем аппарате;
d1 - диаметр отверстий перепуска воздуха во внутреннем корпусе во втором по потоку воздуха направляющем аппарате;
Fотв - суммарная площадь отверстий диаметром d;
Fотв1 - суммарная площадь отверстий диаметром d1;
F - суммарная площадь клапанов перепуска воздуха первого по потоку направляющего аппарата;
F1 - суммарная площадь клапанов перепуска воздуха второго по потоку направляющего аппарата.
Известно, что овализация наружного корпуса через передний и задний фланцы влияет на овализацию внутреннего корпуса, поэтому для сохранения минимальных радиальных зазоров между рабочими лопатками и статором, а также между спрямляющими лопатками и ротором, зигзагообразная радиальная стенка среднего фланца должна последовательно охватывать отверстия с клапанами перепуска в наружном корпусе, другими словами - каждое отверстие клапанов перепуска должно быть отделено от соседнего загзагообразной радиальной стенкой среднего фланца.
В этом случае овализация наружного корпуса из-за разницы давлений над внутренним корпусом и в полости между наружным корпусом и средним фланцем будет минимальна, что позволит минимизировать радиальные зазоры между статором и ротором.
Поскольку срывные явления возникают в компрессоре на переходных режимах работы, клапаны перепуска с целью исключения срыва потока воздуха и помпажа открываются только на переходных режимах работы, например, на режимах, близких к малому газу. В этом случае давление воздуха в полости над внутренним корпусом уменьшается при сохранении давления в проточной части компрессора, и поэтому радиальные размеры внутреннего корпуса за счет увеличенного перепада давления возрастают. Это приводит к увеличению радиальных зазоров между рабочими лопатками и статором, а также между направляющими лопатками и ротором, и, следовательно, исключает задевание рабочих лопаток о статор, а направляющих - о ротор. При переходе на основные режимы работы газотурбинного двигателя клапаны перепуска закрываются, давление в полости над внутренним корпусом увеличивается, что приводит к уменьшению его радиальных размеров и уменьшению радиальных зазоров между статором и ротором.
При h/d<0,5 возрастает гидравлическое сопротивление при перепуске воздуха из первого по потоку направляющего аппарата, что ведет к помпажу и поломке компрессора, а при h/d>2 будут излишне возрастать радиальные габариты и вес компрессора газотурбинного двигателя.
При h1/d1<1 возрастает гидравлическое сопротивление при перепуске воздуха из второго по потоку направляющего аппарата, что ведет к помпажу и поломке компрессора. При таком условии клапан перепуска воздуха невозможно разместить.
В случае, когда h1/d1>2,5, возрастают радиальные габариты и вес компрессора газотурбинного двигателя.
При F/Fотв<1,1 снижается коэффициент полезного действия из-за увеличенных радиальных зазоров для предотвращения касаний рабочими лопатками статора и направляющими лопатками ротора на основных режимах работы двигателя, а при F/Fотв>2 снижается надежность компрессора из-за резкого ударного снижения давления в полости над внутренним корпусом, повышенных напряжений во внутреннем корпусе компрессора, его растрескивания и поломки.
При F/Fотв<1,1 снижается надежность компрессора из-за срывных явлений на лопатках, помпажа и поломки лопаток, а если F/Fотв>2, то снижается надежность компрессора из-за резкого ударного изменения давления в воздушной полости между наружным корпусом компрессора и средним фланцем, растрескивания и поломки наружного корпуса.
На фиг.1 показан продольный разрез компрессора с клапанами перепуска; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 представлено сечение Б-Б на фиг.2.
Компрессор 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2 и ротора 3 с проточной частью 4, в которой от входа 5 к выходу 6 движется поток воздуха 7. Статор 2 компрессора 1 состоит из наружного корпуса 8 и внутреннего корпуса 9, связанных между собой передним 10 и задним 11 фланцами с помощью крепежных элементов 12 и 13. Между наружным 8 и внутренним 9 корпусами установлен также средний фланец 14 с зигзагообразной радиальной стенкой 15, соединенный с внутренним корпусом 9 с помощью телескопического соединения16. Средним фланцем 14 полость17 между наружным 8 и внутренним 9 корпусами разделена на переднюю 18 с минимальной радиальной высотой h и заднюю 19 с минимальной радиальной высотой h1, причем передняя полость 18 на входе соединена с проточной частью 4 с помощью отверстий 20 диаметром d в первом по потоку воздуха 7 направляющем аппарате 21, а на выходе с помощью клапанов перепуска 22 - с наружным контуром 23 газотурбинного двигателя или с атмосферой. Задняя полость 19 на входе соединена с проточной частью 4 с помощью отверстий 24 диаметром d1 во втором по потоку воздуха направляющем аппарате 25, а на выходе с помощью клапанов перепуска 26 - с наружным контуром 23 или с атмосферой.
Клапаны перепуска 22 выполнены с выходной площадью F, а клапаны перепуска 26 выполнены с выходной площадью F1. Между внутренним корпусом 9 и торцами рабочих лопаток 27 установлен радиальный зазор δ, а между ротором 3 и торцами направляющих лопаток 28 установлен радиальный зазор δ1.
Работает данное устройство следующим образом.
При работе на переходных режимах в проточной части 4 компрессора 1 возникают срывные явления, и для предотвращения помпажа и поломки компрессора открываются клапаны перепуска 22 и 26, перепускающие часть воздуха через отверстия 20 и 24 в направляющих аппаратах 21, 25 из проточной части 4 в наружный контур 23 или в атмосферу. Так как соотношение суммарной площади клапанов F и F1 и отверстий Fотв и Fотв.1 выбрано оптимальным, уменьшение давления в полостях 17, 19 происходит постепенно, плавно, безударно, т.е. со скоростью, достаточной для предотвращения помпажа, но изменение температуры наружного корпуса 8, при этом не приводит к появлению излишних термических напряжений и его поломке, а увеличение перепада давления на внутреннем корпусе 9 не приводит к его поломке газостатическими силами.
Из-за увеличенного перепада давления на внутреннем корпусе 9 его радиальные размеры увеличиваются, что приводит к увеличению радиальных зазоров δ и δ1 между статором и ротором, предотвращая таким образом задевание ротора о статор и поломку направляющих 28 и рабочих 27 лопаток компрессора 1.
При переходе на основные режимы работы компрессора 1 срывные явления в проточной части 4 устраняются и опасность помпажа компрессора исчезает, поэтому клапаны перепуска 22, 26 закрываются, что приводит к увеличению давления в полости 17 над внутренним корпусом 9, уменьшению размеров этого корпуса и радиальных зазоров δ и δ1 между статором и ротором, что приводит к повышению КПД компрессора.
Источники информации
1. Патент РФ № 2033563, F 04 D 17/00, 1992 г.
2. Патент РФ № 2175405, F 04 С 18/00, 2001 г.
Claims (1)
- Компрессор газотурбинного двигателя с клапанами перепуска воздуха, включающий наружный корпус и внутренний корпус с отверстиями перепуска воздуха из последовательно расположенных направляющих аппаратов и фланцами, разделяющими воздушную полость между наружным и внутренним корпусами, при этом средний фланец установлен телескопически относительно внутреннего корпуса и выполнен с зигзагообразной радиальной стенкой, отличающийся тем, что зигзагообразная радиальная стенка последовательно отделяет отверстия с клапанами перепуска друг от друга в наружном корпусе, причемh/d=0,5...2; h1/d1=1...2,5; F/Fотв=1,1...2; F1/Fотв1=1,1...2,где h - минимальная высота воздушной полости между средним фланцем и внутренним корпусом;h1 - минимальная высота воздушной полости между средним фланцем и наружным корпусом;d - диаметр отверстий перепуска воздуха во внутреннем корпусе в первом по потоку воздуха направляющем аппарате;d1 - диаметр отверстий перепуска воздуха во внутреннем корпусе во втором по потоку воздуха направляющем аппарате;Fотв - суммарная площадь отверстий диаметром d;Fотв1 - суммарная площадь отверстий диаметром d1;F - суммарная площадь клапанов перепуска воздуха первого по потоку направляющего аппарата;F1 - суммарная площадь клапанов перепуска воздуха второго по потоку направляющего аппарата.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002130409/06A RU2235908C2 (ru) | 2002-11-12 | 2002-11-12 | Компрессор газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002130409/06A RU2235908C2 (ru) | 2002-11-12 | 2002-11-12 | Компрессор газотурбинного двигателя |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002130409A RU2002130409A (ru) | 2004-05-20 |
| RU2235908C2 true RU2235908C2 (ru) | 2004-09-10 |
Family
ID=33433163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002130409/06A RU2235908C2 (ru) | 2002-11-12 | 2002-11-12 | Компрессор газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2235908C2 (ru) |
-
2002
- 2002-11-12 RU RU2002130409/06A patent/RU2235908C2/ru active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10927763B2 (en) | Conditioned low pressure compressor compartment for gas turbine engine | |
| EP3181868B1 (en) | Control cooling air by heat exchanger bypass | |
| US7200999B2 (en) | Arrangement for bleeding the boundary layer from an aircraft engine | |
| US10739002B2 (en) | Fluidic nozzle assembly for a turbine engine | |
| US5203162A (en) | Compressor bleed manifold for a gas turbine engine | |
| EP1252424B1 (en) | Method of operating a variable cycle gas turbine engine | |
| EP0563054B1 (en) | Gas turbine engine clearance control | |
| JP5306638B2 (ja) | 流量調節ファンを備えたタービンエンジンとその動作方法 | |
| US8517663B2 (en) | Method and apparatus for gas turbine engine temperature management | |
| US6701716B2 (en) | Bleed valve assembly | |
| CN107120146B (zh) | 主动hpc间隙控制 | |
| EP0790390A2 (en) | Turbomachine rotor blade tip sealing | |
| US8192148B2 (en) | Fluid return in the splitter of turbomachines with bypass-flow configuration | |
| EP2431577B1 (en) | Axial flow compressor, gas turbine system having the axial flow compressor and method of modifying the axial flow compressor | |
| RU2316662C1 (ru) | Газотурбинный двигатель | |
| EP3231997A1 (en) | Gas turbine engine airfoil bleed | |
| EP1988260A2 (en) | Method and system for regulating a cooling fluid within a turbomachine in real time | |
| RU2235908C2 (ru) | Компрессор газотурбинного двигателя | |
| US6537027B2 (en) | Turbine no-load speed limiter | |
| RU2635163C1 (ru) | Устройство для запуска газотурбинного двигателя | |
| US20180266361A1 (en) | Aircraft gas turbine having a variable outlet nozzle of a bypass flow channel | |
| RU2305789C2 (ru) | Газотурбинная установка | |
| RU2246045C1 (ru) | Способ регулирования расхода воздуха центробежного компрессора и устройство для его осуществления | |
| RU2317447C2 (ru) | Высоконапорный многоступенчатый компрессор газотурбинного двигателя | |
| US10519869B2 (en) | Electrical and mechanical connections through firewall |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20101007 |
|
| QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20101007 Effective date: 20110826 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |