RU2352790C1 - Multi-stage gas turbine stator - Google Patents

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: multi-stage gas turbine stator comprises an outer casing with radial ribs accommodating outer flanges of nozzle blades locked in the casing along its circumference by mortise joint, while axially they are locked by split ring sectors located downstream. The said sectors are locked axially relative to the casing by bayonet joints. Sectors with bayonet joints are locked along circumference by intermediate sectors of the same split ring. Intermediate sectors have no circular groove to receive bayonet joint and have their front parts located on the casing recesses. The number of sectors with bayonet joints is equal to that of the nozzle vane flanges.

EFFECT: higher reliability and reparability of stator.

3 dwg

Description

Изобретение относится к статорам многоступенчатых газовых турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.The invention relates to stators of multistage gas turbines for gas turbine engines of aviation and ground applications.

Известен статор многоступенчатой газовой турбины, в котором сопловые лопатки и расположенные между ними сектора разрезных колец зафиксированы в корпусе статора радиальными штифтами (патент RU №2151884, F01D 11/24, 25/14).Known stator of a multi-stage gas turbine, in which the nozzle blades and the sectors of the split rings located between them are fixed in the stator housing by radial pins (patent RU No. 2151884, F01D 11/24, 25/14).

Недостатком известной конструкции является ее низкая ремонтопригодность из-за необходимости высверливания радиальных штифтов при замене сопловых лопаток и разрезных колец.A disadvantage of the known design is its low maintainability due to the need to drill radial pins when replacing nozzle blades and split rings.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является статор многоступенчатой газовой турбины, полки сопловых лопаток в котором относительно корпуса фиксируются в окружном направлении осевыми штифтами и соединениями типа «шип-паз», а в осевом направлении - размещенными ниже по потоку секторами разрезного кольца (патент RU №2151886, F01D 11/24, 25/14).Closest to the claimed design is a stator of a multi-stage gas turbine, the nozzle blade shelves in which relative to the housing are fixed in the circumferential direction by axial pins and thorn-groove joints, and in the axial direction by sectors of the split ring placed downstream (patent RU No. 2151886 , F01D 11/24, 25/14).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкие надежность и ремонтопригодность из-за низкого ресурса осевых штифтов, которые воспринимают нагрузки окружных сил, действующих на сопловые лопатки.A disadvantage of the known design adopted for the prototype is its low reliability and maintainability due to the low resource of the axial pins, which absorb the loads of the peripheral forces acting on the nozzle blades.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности и ремонтопригодности статора многоступенчатой газовой турбины путем безштифтовой фиксации сопловых лопаток и секторов разрезного кольца относительно наружного корпуса статора.The technical problem to which the claimed invention is directed is to increase the reliability and maintainability of the stator of a multi-stage gas turbine by means of pinless fixing of nozzle vanes and split ring sectors relative to the outer stator housing.

Сущность технического решения заключается в том, что в статоре многоступенчатой газовой турбины, на радиальных ребрах наружного корпуса которого размещены наружные полки сопловых лопаток, зафиксированные в корпусе в окружном направлении соединениями типа «шип-паз», а в осевом направлении - размещенными ниже по потоку секторами разрезного кольца, согласно изобретению, сектора разрезного кольца зафиксированы относительно корпуса в осевом направлении байонетными с корпусом соединениями, при этом сектора с байонетными соединениями зафиксированы в окружном направлении промежуточными секторами того же разрезного кольца, выполненными без кольцевой канавки под байонетное соединение и размещенными своей передней частью в выемках корпуса, а число секторов с байонетным соединением равно числу полок сопловых лопаток.The essence of the technical solution lies in the fact that in the stator of a multi-stage gas turbine, on the radial ribs of the outer casing of which there are outer shelves of nozzle blades fixed in the casing in the circumferential direction by thorn-groove joints, and in the axial direction by sectors located downstream split ring, according to the invention, the sectors of the split ring are fixed relative to the housing in the axial direction by bayonet connections with the housing, while the sectors with bayonet connections zafi they are circumcised by intermediate sectors of the same split ring, made without an annular groove for a bayonet connection and placed with their front part in the recesses of the housing, and the number of sectors with a bayonet connection is equal to the number of shelves of nozzle vanes.

Фиксация секторов разрезного кольца относительно корпуса в осевом направлении байонетными с корпусом соединениями позволяет передавать значительные осевые газовые силы, действующие на сопловые лопатки, через байонетные соединения секторов на корпус статора, что обеспечивает высокий ресурс статора и высокую его ремонтопригодность, так как его разборка производится путем сдвижки сектора с байнетным соединением до выемки в корпусе, т.е. до рассоединения байонетного соединения с последующей выемкой секторов разрезного кольца и сопловых лопаток.Fixation of sectors of the split ring relative to the housing in the axial direction by bayonet connections to the housing allows the transmission of significant axial gas forces acting on the nozzle vanes through bayonet connection of the sectors to the stator housing, which ensures a high stator life and high maintainability, since it is disassembled by shifting sectors with a bayonet connection to a recess in the housing, i.e. until the bayonet joint is disconnected, followed by the notch of the split ring sectors and nozzle blades.

Фиксация секторов с байонетным соединением в окружном направлении промежуточными секторами того же разрезного кольца, выполненными без кольцевой канавки под байонетное соединение и размещенными своей передней частью в выемках корпуса, позволяет зафиксировать в окружном направлении все сектора разрезного кольца, что повышает надежность конструкции, особенно в случае касания ротора турбины (не показан) о сектора, т.е. промежуточные сектора выполняют кроме основных своих функций роль «запирающего звена».Fixing sectors with a bayonet connection in the circumferential direction by intermediate sectors of the same split ring, made without an annular groove for the bayonet connection and placed with their front part in the recesses of the housing, allows to fix in the circumferential direction all sectors of the split ring, which increases the reliability of the structure, especially in case of touching a turbine rotor (not shown) about a sector, i.e. the intermediate sectors, in addition to their main functions, play the role of a “locking link”.

Выполнение числа секторов с байонетным соединением равным числу полок сопловых лопаток позволяет надежно зафиксировать все сопловые лопатки данной ступени в осевом направлении, причем сопловые лопатки могут быть выполнены блочными, т.е. по несколько лопаток на одной верхней полке.Performing the number of sectors with a bayonet connection equal to the number of shelves of the nozzle blades allows you to reliably fix all nozzle blades of this stage in the axial direction, and the nozzle blades can be made block, i.e. several blades on one upper shelf.

На фиг.1 изображен продольный разрез статора многоступенчатой газовой турбины.Figure 1 shows a longitudinal section of the stator of a multi-stage gas turbine.

На фиг.2 - вид А на фиг.1.In Fig.2 - view A in Fig.1.

На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.Figure 3 is a section bB in figure 2.

Статор многоступенчатой газовой турбины 1 состоит из наружного корпуса 2, на направленных к центру радиальных ребрах 3 которого установлены сопловые лопатки 4 и 5 с размещенными между ними секторами 6 и 7 разрезного кольца 8. Для повышения надежности верхние полки 9 и 10 сопловых лопаток 4 и 5, соответственно, зафиксированы в окружном направлении в корпусе 2 соединениями типа «шип-паз» 11 и 12, а в осевом направлении полка 9 лопатки 4 - размещенным ниже по потоку газа 13 сектором 6, зафиксированным в свою очередь в осевом направлении относительно корпуса 2 байонетным соединением 14, состоящим из кольцевого радиального ребра 15 на корпусе 2 и кольцевой канавки 16 в секторе 6. Для обеспечения постановки секторов в корпусе 2 выполнены осевые выемки 17, разрезающие ребро 15 на отдельные сектора 18. Сектора 7 разрезного кольца 8, размещенные между секторами 6, выполненные без канавок 16 под байонетное соединение 14, размещены своей передней частью в выемках 17 и фиксируются в окружном направлении за счет упора угловой поверхностью 19 в боковую поверхность 20 выемки 17, фиксируя при этом боковыми поверхностями 21 и 22 сектора 6 в окружном направлении.The stator of a multi-stage gas turbine 1 consists of an outer casing 2, nozzle vanes 4 and 5 with sectors 6 and 7 of the split ring 8 located between them are installed on the radial ribs 3 directed to the center. To increase reliability, the upper shelves 9 and 10 of the nozzle vanes 4 and 5 , respectively, are fixed in the circumferential direction in the housing 2 by thorn-groove connections 11 and 12, and in the axial direction of the shelf 9 of the blade 4 — by sector 6 located downstream of the gas flow 13, which is fixed in turn in the axial direction relative to the housing and 2 by a bayonet connection 14, consisting of an annular radial rib 15 on the housing 2 and an annular groove 16 in the sector 6. To ensure the setting of the sectors in the housing 2, axial recesses 17 are made, cutting the rib 15 into separate sectors 18. Sectors 7 of the split ring 8, placed between sectors 6, made without grooves 16 for bayonet connection 14, are placed with their front part in the recesses 17 and are fixed in the circumferential direction due to the stop by the angular surface 19 in the side surface 20 of the recess 17, while fixing the side surfaces 21 and 22 of sector 6 in the circumferential direction.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе газовой турбины на сопловые лопатки 4 действуют значительные газовые силы, которые через верхнюю полку 9 передаются на сектора 6 разрезного кольца 8 и через байонетное соединение 14 - на наружный корпус 3 статора 1. Большие контактные поверхности и высокая прочность байонетного соединения 14 обеспечивают высокую надежность статора многоступенчатой газовой турбины 1.During the operation of the gas turbine, significant gas forces act on the nozzle vanes 4, which are transmitted through the upper shelf 9 to the sectors 6 of the split ring 8 and through the bayonet connection 14 to the outer casing 3 of the stator 1. Large contact surfaces and high strength of the bayonet connection 14 provide high reliability stator of a multi-stage gas turbine 1.

Claims (1)

Статор многоступенчатой газовой турбины, на радиальных ребрах наружного корпуса которого размещены наружные полки сопловых лопаток, зафиксированные в корпусе в окружном направлении соединениями типа «шип-паз», а в осевом направлении - размещенными ниже по потоку секторами разрезного кольца, отличающийся тем, что сектора разрезного кольца зафиксированы относительно корпуса в осевом направлении байонетными с корпусом соединениями, при этом сектора с байонетными соединениями зафиксированы в окружном направлении промежуточными секторами того же разрезного кольца, выполненными без кольцевой канавки под байонетное соединение и размещенными своей передней частью в выемках корпуса, а число секторов с байонетным соединением равно числу полок сопловых лопаток. The stator of a multistage gas turbine, on the radial ribs of the outer casing of which the outer shelves of nozzle vanes are located, fixed in the casing in the circumferential direction by thorn-groove joints, and in the axial direction - downstream sectors of the split ring, characterized in that the sectors of the split rings are fixed relative to the housing in the axial direction by bayonet-type connections with the housing, while sectors with bayonet-type connections are fixed in the circumferential direction by intermediate sectors mi of the same split ring, made without the annular groove for the bayonet connection and arranged with its nose in the housing recesses, and the number of sectors equal to the number of bayonet flanges nozzle vanes.

Images