Dnes je letectvo takmer 100% tvorené strojmi, ktoré využívajú elektráreň typu s plynovou turbínou. Inými slovami, motory s plynovou turbínou. Avšak napriek rastúcej popularite leteckej dopravy v súčasnosti málokto vie, ako funguje ten hučiaci a pískajúci kontajner, ktorý visí pod krídlom toho či onoho dopravného lietadla.

Princíp činnosti motor s plynovou turbínou.

Motor s plynovou turbínou, podobne ako piestový motor v akomkoľvek aute, je motor s vnútorným spaľovaním. Obidve premieňajú chemickú energiu paliva na tepelnú energiu spaľovaním a potom na užitočnú mechanickú energiu. Spôsob, akým sa to deje, je však trochu odlišný. V oboch motoroch prebiehajú 4 hlavné procesy: nasávanie, kompresia, expanzia, výfuk. Tie. v každom prípade vzduch (z atmosféry) a palivo (z nádrží) najskôr vstúpi do motora, potom sa vzduch stlačí a vstrekne sa do neho palivo, potom sa zmes zapáli, vďaka čomu sa výrazne roztiahne a nakoniec sa uvoľní do atmosféry. Zo všetkých týchto činností iba expanzia produkuje energiu, všetky ostatné sú potrebné na zabezpečenie tejto činnosti.

Aký je v tom rozdiel? V motoroch s plynovou turbínou sa všetky tieto procesy vyskytujú neustále a súčasne, ale v rôznych častiach motora a v piestových motoroch - na jednom mieste, ale v rôznych časoch a postupne. Navyše, čím viac je vzduch stlačený, tým viac energie možno získať pri spaľovaní a dnes už kompresný pomer motorov s plynovou turbínou dosiahol 35-40:1, t.j. Keď vzduch prechádza motorom, jeho objem sa zmenšuje a podľa toho sa zvyšuje jeho tlak 35-40 krát. Pre porovnanie, v piestových motoroch toto číslo nepresahuje 8-9:1, v najmodernejších a najmodernejších modeloch. V súlade s tým je motor s plynovou turbínou pri rovnakej hmotnosti a rozmeroch oveľa výkonnejší a jeho účinnosť je vyššia. To je presne dôvod pre rozšírené používanie motorov s plynovou turbínou v súčasnosti v letectve.

A teraz viac o dizajne. Štyri vyššie uvedené procesy prebiehajú v motore, ktorý je znázornený v zjednodušenom diagrame pod číslami:

• prívod vzduchu – 1 (nasávanie vzduchu)
• kompresia – 2 (kompresor)
• miešanie a zapaľovanie – 3 (spaľovacia komora)
• výfuk – 5 (výfuková tryska)
• Tajomný úsek číslo 4 sa nazýva turbína. Ten je neoddeliteľnou súčasťou každého motora s plynovou turbínou, jeho účelom je získavať energiu z plynov, ktoré vychádzajú zo spaľovacej komory obrovskými rýchlosťami a je umiestnený na jednom hriadeli s kompresorom (2), ktorý ho poháňa do činnosti.

To vytvára uzavretý cyklus. Vzduch vstupuje do motora, je stlačený, zmiešaný s palivom, zapálený, nasmerovaný na lopatky turbíny, ktoré odoberú až 80% výkonu plynov na roztočenie kompresora, všetko čo zostáva určuje konečný výkon motora, ktorý je možné využiť rôznymi spôsobmi.

V závislosti od spôsobu ďalšieho využitia tejto energie sa motory s plynovou turbínou delia na:

• prúdové motory
• turbovrtuľový
• turboventilátor
• turbohriadeľ

Motor zobrazený na obrázku vyššie je prúdové motory. Dá sa povedať „čistá“ plynová turbína, pretože plyny po prechode turbínou, ktorá roztáča kompresor, veľkou rýchlosťou vychádzajú z motora cez výfukovú dýzu a tlačia tak lietadlo dopredu. Takéto motory sa dnes používajú hlavne na vysokorýchlostných bojových lietadlách.

Turbovrtuľový motory sa líšia od prúdových motorov tým, že majú dodatočnú turbínovú časť, nazývanú aj nízkotlaková turbína, pozostávajúcu z jedného alebo viacerých radov lopatiek, ktoré odoberajú energiu zostávajúcu po kompresorovej turbíne z plynov a tým roztáčajú vrtuľu, ktorá môže byť umiestnené buď pred alebo za motorom. Po druhej sekcii turbíny výfukové plyny vlastne odchádzajú gravitáciou, pričom nemajú prakticky žiadnu energiu, takže sa na ich odvod používajú jednoducho výfukové potrubia. Podobné motory sa používajú na lietadlách s nízkou rýchlosťou a nízkou výškou.

Turboventilátor motory majú podobnú konštrukciu ako turbovrtuľové motory, len druhá sekcia turbíny neodoberá všetku energiu z výfukových plynov, preto majú takéto motory aj výfukovú dýzu. Hlavný rozdiel je však v tom, že nízkotlaková turbína poháňa ventilátor, ktorý je uzavretý v skrini. Preto sa takýto motor nazýva aj dvojokruhový, pretože vzduch prechádza vnútorným okruhom (samotným motorom) a vonkajším, ktorý je potrebný len na usmernenie prúdu vzduchu, ktorý tlačí motor dopredu. Preto majú skôr „kyprý“ tvar. Práve tieto motory sa používajú na väčšine moderných dopravných lietadiel, keďže sú najhospodárnejšie pri rýchlostiach blížiacich sa rýchlosti zvuku a účinné pri lietaní vo výškach nad 7000-8000m a do 12000-13000m.

Turbohriadeľ Motory sú svojou konštrukciou takmer totožné s turbovrtuľovými, až na to, že hriadeľ, ktorý je spojený s nízkotlakovou turbínou, vychádza z motora a dokáže poháňať úplne čokoľvek. Takéto motory sa používajú vo vrtuľníkoch, kde dva alebo tri motory poháňajú jeden hlavný rotor a vyrovnávaciu chvostovú vrtuľu. Dokonca aj tanky ako T-80 a americký Abrams majú teraz podobné elektrárne.

Motory s plynovou turbínou sa klasifikujú aj podľa iných znaky:

• podľa typu vstupného zariadenia (nastaviteľné, neregulované)
• podľa typu kompresora (axiálny, odstredivý, axiálny odstredivý)
• podľa typu cesty vzduch-plyn (priamy prúd, slučka)
• podľa typu turbíny (počet stupňov, počet rotorov atď.)
• podľa typu dýzy (nastaviteľná, neregulovaná) atď.

Prúdový motor s axiálnym kompresorom má široké využitie. Keď motor beží, prebieha nepretržitý proces. Vzduch prechádza cez difúzor, je spomalený a vstupuje do kompresora. Potom vstupuje do spaľovacej komory. Palivo sa tiež dodáva do komory cez dýzy, zmes sa spaľuje a produkty spaľovania sa pohybujú cez turbínu. Splodiny horenia v lopatkách turbíny expandujú a spôsobujú jej rotáciu. Ďalej plyny z turbíny so zníženým tlakom vstupujú do prúdovej dýzy a vytekajú veľkou rýchlosťou, čím vytvárajú ťah. Maximálna teplota sa vyskytuje aj vo vode spaľovacej komory.

Kompresor a turbína sú umiestnené na rovnakom hriadeli. Na chladenie produktov spaľovania sa privádza studený vzduch. V moderných prúdových motoroch môže prevádzková teplota prekročiť bod tavenia zliatin listov rotora približne o 1000 °C. Chladiaci systém častí turbíny a výber žiaruvzdorných a žiaruvzdorných častí motora sú jedným z hlavných problémov pri konštrukcii prúdových motorov všetkých typov, vrátane prúdových.

Zvláštnosťou prúdových motorov s odstredivým kompresorom je konštrukcia kompresorov. Princíp činnosti takýchto motorov je podobný motorom s axiálnym kompresorom.

Motor s plynovou turbínou. Video.

Užitočné články na túto tému.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

1. Popis dizajnu

výkon turbínového motora

1.1 AL-31F

AL-31F je dvojokruhový dvojhriadeľový prúdový motor so zmiešavaním prúdov vnútorného a vonkajšieho okruhu za turbínou, komorou prídavného spaľovania spoločnou pre oba okruhy a nastaviteľnou nadzvukovou všerežimovou prúdovou dýzou. Nízkotlakový axiálny 3-stupňový kompresor s nastaviteľnou vstupnou vodiacou lopatkou (IVA), vysokotlakový axiálny 7-stupňový kompresor s nastaviteľnou IVA a vodiacimi lopatkami prvých dvoch stupňov. Vysokotlakové a nízkotlakové turbíny - jednostupňové axiálne; lopatky turbíny a dýzové zariadenia sú chladené. Hlavná spaľovacia komora je prstencová. Pri konštrukcii motorov sa široko používajú zliatiny titánu (až 35 % hmotnosti) a žiaruvzdorné ocele.

1.2 Turbína

Všeobecné charakteristiky

Turbína motora je axiálna, prúdová, dvojstupňová, dvojhriadeľová. Prvým stupňom je vysokotlaková turbína. Druhým stupňom je nízky tlak. Všetky lopatky a kotúče turbíny sú chladené.

Hlavné parametre (H=0, M=0, režim „Maximum“) a materiály častí turbíny sú uvedené v tabuľkách 1.1 a 1.2.

Tabuľka 1.1

Parameter
Stupeň zníženia celkového tlaku plynu
Účinnosť turbíny na základe parametrov inhibovaného prietoku
Obvodová rýchlosť na okraji lopatiek, m/s
Otáčky rotora, ot./min
Pomer puzdier
Teplota plynu na vstupe do turbíny
Spotreba plynu, kg/sec
Záťažový parameter, m/s

Tabuľka 1.2

Konštrukcia vysokotlakovej turbíny

Vysokotlaková turbína je určená na pohon vysokotlakového kompresora, ako aj pohonných a leteckých jednotiek inštalovaných na hnacích skriniach. Turbína sa konštrukčne skladá z rotora a statora.

Vysokotlakový rotor turbíny

Rotor turbíny sa skladá z lopatiek rotora, disku a čapu.

Pracovná čepeľ je odliata, dutá s poloslučkovým prúdením chladiaceho vzduchu.

Vo vnútornej dutine sú na organizovanie prúdenia chladiaceho vzduchu umiestnené rebrá, priečky a turbulátory.

V ďalších sériách je lopatka s poloslučkovým chladiacim okruhom nahradená lopatkou s cyklónovo-vírovým chladiacim okruhom.

Vo vnútornej dutine pozdĺž prednej hrany je kanál, v ktorom sa podobne ako v cyklóne vytvára vírivý prúd vzduchu. K víreniu vzduchu dochádza v dôsledku jeho tangenciálneho prívodu do kanála cez otvory priečky.

Z kanála je vzduch vypudzovaný cez otvory (perforácie) steny čepele na zadnú časť čepele. Tento vzduch vytvára na povrchu ochranný film.

V strednej časti čepele sú na vnútorných plochách vytvorené kanály, ktorých osi sa pretínajú. V kanáloch sa vytvára turbulentný prúd vzduchu. Turbulizácia prúdu vzduchu a zväčšenie kontaktnej plochy poskytujú zvýšenie účinnosti prenosu tepla.

V oblasti výstupnej hrany sú turbulátory (prepojky) rôznych tvarov. Tieto turbulátory zintenzívňujú prenos tepla a zvyšujú pevnosť čepele.

Profilová časť čepele je od zámku oddelená poličkou a predĺženou nohou. Príruby lopatiek po spojení tvoria kužeľovitý plášť, ktorý chráni uzamykaciu časť čepele pred prehriatím.

Predĺžená noha, ktorá zabezpečuje vzdialenosť vysokoteplotného prúdu plynu od zámku a disku, vedie k zníženiu množstva tepla prenášaného z profilovej časti na zámok a disk. Okrem toho predĺžená noha, ktorá má relatívne nízku tuhosť v ohybe, znižuje úroveň vibračného namáhania v profilovej časti čepele.

Trojramenný zámok s rybou kosťou zaisťuje prenos radiálneho zaťaženia z lopatiek na kotúč.

Zub vytvorený v ľavej časti zámku zaisťuje pohyb čepele pozdĺž toku a drážka spolu s upevňovacími prvkami zaisťuje, že čepeľ sa nepohybuje proti prúdu.

Na obvodovú časť lopatky, aby sa uľahčil zábeh pri dotyku statora a následne aby sa zabránilo zničeniu lopatky, bola na jej konci zhotovená vzorka

Na zníženie úrovne vibračného namáhania pracovných lopatiek sú medzi nimi pod policami umiestnené tlmiče, ktoré majú krabicovú štruktúru. Keď sa rotor otáča pôsobením odstredivých síl, tlmiče sú pritlačené k vnútorným plochám prírub vibračných lopatiek. V dôsledku trenia v miestach styku dvoch susedných prírub s jedným tlmičom dôjde k rozptýleniu vibračnej energie lopatiek, čo zaisťuje zníženie úrovne vibračného namáhania lopatiek.

Disk turbíny je vyrazený, po ktorom nasleduje opracovanie. V obvodovej časti kotúča sú drážky rybej kosti pre upevnenie 90 pracovných nožov, drážky pre umiestnenie doskových zámkov pre axiálnu fixáciu nožov a šikmé otvory pre prívod vzduchu chladiaceho pracovné lopatky.

Vzduch sa odoberá z prijímača tvoreného dvoma ramenami, ľavým bočným povrchom disku a vírivým zariadením. Vyvažovacie závažia sú umiestnené pod spodnou prírubou. Na pravej rovine kotúča sa nachádza osadenie labyrintového tesnenia a osadenie používané pri demontáži kotúča. Na stupňovitej časti kotúča sú valcové otvory pre dosadacie skrutky spájajúce hriadeľ, kotúč a os rotora turbíny.

Axiálna fixácia pracovnej čepele sa vykonáva zubom s doštičkovým zámkom. Do drážok nožov na troch miestach na kotúči, kde sú vytvorené výrezy, je vložený doštičkový zámok (jeden pre dve čepele) a zrýchľuje po celom obvode okraja čepele. Doskové zámky, inštalované v mieste výrezov na disku, majú špeciálny tvar. Tieto zámky sú namontované v zdeformovanom stave a po narovnaní zapadajú do drážok lopatiek. Pri narovnávaní zámku dosky sú čepele podopreté na opačných koncoch.

Rotor je vyvážený závažiami zaistenými v drážke ramena kotúča a upevnenými v zámku. Chvost zámku je ohnutý na vyvažovacie závažie. Miesto ohybu sa kontroluje na neprítomnosť trhlín kontrolou cez lupu. Rotor môže byť vyvážený preskupením lopatiek a je povolené orezávanie koncov bremien. Zvyšková nerovnováha nie je väčšia ako 25 gcm.

Disk s čapom a HPC hriadeľom sú spojené tesne doliehajúcimi skrutkami. Hlavy skrutiek sú zaistené proti otáčaniu platničkami, ktoré sú zahnuté na úkosy hláv. Skrutkám bránia v pozdĺžnom pohybe vyčnievajúce časti hláv, ktoré zapadajú do prstencovej drážky hriadeľa.

Náprava zabezpečuje, že rotor spočíva na valčekovom ložisku (medzirotorové ložisko).

Príruba vycentruje čap a spája ho s kotúčom turbíny. Na vonkajších valcových drážkach nápravy sú umiestnené manžety labyrintového tesnenia. Axiálna a obvodová fixácia labyrintov sa vykonáva pomocou radiálnych čapov. Aby kolíky vplyvom odstredivých síl nevypadli, po ich zatlačení sa otvory v puzdrách rozšíria.

Na vonkajšej časti drieku čapu pod labyrintmi je kontaktné tesnenie zaistené hradovou maticou. Matica je zaistená tanierovým zámkom.

Vo vnútri čapu sú puzdrá kontaktného a labyrintového tesnenia sústredené vo valcových pásoch. Puzdrá sú držané na mieste pomocou zámkovej matice zaskrutkovanej do závitov čapu. Matica je zaistená ohnutím antén korunky do koncových drážok osi.

V pravej strane vnútornej dutiny čapu sa nachádza vonkajší krúžok valčekového ložiska, ktorý je držaný hradovou maticou zaskrutkovanou do závitu čapu, ktorý je aretovaný podobným spôsobom.

Kontaktné tesnenie je pár pozostávajúci z oceľových puzdier a grafitových krúžkov. Na zabezpečenie párového kontaktu sú medzi grafitové krúžky umiestnené ploché pružiny. Medzi oceľovými puzdrami je umiestnená dištančná vložka, ktorá zabraňuje zovretiu mechanického kontaktného tesnenia.

Vysokotlakový stator turbíny

Stator vysokotlakovej turbíny pozostáva z vonkajšieho prstenca, blokov lopatiek dýzy, vnútorného prstenca, spriadacieho zariadenia a tesnenia s HPT vložkami.

Vonkajší krúžok je valcový plášť s prírubou. Krúžok sa nachádza medzi skriňou spaľovacej komory a skriňou LPT.

V strednej časti vonkajšieho prstenca je drážka, pozdĺž ktorej je centrovaná deliaca priečka výmenníka tepla.

V ľavej časti vonkajšieho prstenca je skrutkami pripevnený horný prstenec, ktorý podopiera plameňovú rúru spaľovacej komory a zabezpečuje prívod chladiaceho vzduchu na prefukovanie vonkajších prírub lopatiek dýzového zariadenia.

Na pravej strane vonkajšieho krúžku je nainštalované tesnenie. Tesnenie pozostáva z prstencovej rozpery so sitkami, 36 sektorových HPT vložiek a sektorov na pripevnenie HPT vložiek na rozperu.

Na vnútornom priemere HPT doštičiek je prstencový výrez na zmenšenie plochy pri dotyku s pracovnými lopatkami HPT, aby sa zabránilo prehriatiu obvodovej časti pracovných nožov.

Tesnenie je pripevnené k vonkajšiemu krúžku pomocou vŕtaných kolíkov. Prostredníctvom týchto vrtov sa k HPT vložkám privádza chladiaci vzduch.

Cez otvory vo vložkách je chladiaci vzduch vypúšťaný do radiálnej medzery medzi vložkami a pracovnými čepeľami.

Na zníženie prietoku horúceho plynu sú medzi vložky inštalované dosky.

Pri montáži tesnenia sú HPT vložky pripevnené k dištančnej vložke v sektoroch pomocou čapov. Toto upevnenie umožňuje HPT vložkám pohybovať sa voči sebe navzájom a medzi dištančnou vložkou pri zahrievaní počas prevádzky.

Čepele dýzového zariadenia sú spojené do 14 trojlopatkových blokov. Bloky čepele sú liate, s vloženými deflektormi a prispájkovanými na dvoch miestach s priletovaným spodným krytom s čapom. Odlievaná konštrukcia blokov s vysokou tuhosťou zaisťuje stabilitu uhlov lopatiek, znižuje úniky vzduchu a následne zvyšuje účinnosť turbíny, navyše je táto konštrukcia technologicky vyspelejšia.

Vnútorná dutina lopatky je rozdelená na dve oddelenia prepážkou. Každá priehradka obsahuje deflektory s otvormi, ktoré zabezpečujú prúdenie chladiaceho vzduchu na vnútorné steny čepele. Vstupné hrany lopatiek sú perforované.

V hornej poličke bloku je 6 závitových otvorov, do ktorých sú zaskrutkované skrutky na upevnenie blokov dýzových prístrojov k vonkajšiemu krúžku.

Spodná príruba každého lopatkového bloku má čap, pozdĺž ktorého je vnútorný krúžok vycentrovaný cez puzdro.

Profil ohrádky s priľahlými plochami políc je pohliníkovaný. Hrúbka povlaku 0,02-0,08 mm.

Na zníženie prietoku plynu medzi blokmi sú ich spoje utesnené doskami vloženými do štrbín na koncoch blokov. Drážky na koncoch blokov sú vyrobené metódou elektroerózie.

Vnútorný krúžok je vyrobený vo forme plášťa s priechodkami a prírubami, ku ktorému je privarená kužeľová membrána.

Na ľavej prírube vnútorného krúžku je skrutkami pripevnený krúžok, o ktorý sa opiera plameňová trubica a cez ktorý je zabezpečený prívod vzduchu, ktorý fúka vnútorné príruby lopatiek dýzového zariadenia.

K pravej prírube je pomocou skrutiek pripevnený uťahovací prístroj, ktorý je zváranou škrupinovou konštrukciou. Vírivé zariadenie je určené na privádzanie a chladenie vzduchu prúdiaceho k lopatkám rotora v dôsledku zrýchlenia a vírenia v smere otáčania turbíny. Pre zvýšenie tuhosti vnútorného plášťa sú k nemu privarené tri výstužné profily.

V zužujúcej sa časti vírivého zariadenia dochádza k zrýchleniu a víreniu chladiaceho vzduchu.

Zrýchlenie vzduchu zabezpečuje zníženie teploty vzduchu používaného na chladenie lopatiek rotora.

Vírenie vzduchu zabezpečuje vyrovnanie obvodovej zložky rýchlosti vzduchu a obvodovej rýchlosti disku.

Konštrukcia nízkotlakovej turbíny

Nízkotlaková turbína (LPT) je určená na pohon nízkotlakového kompresora (LPC). Konštrukčne sa skladá z LPT rotora, LPT statora a LPT podpery.

Nízkotlakový rotor turbíny

Rotor nízkotlakovej turbíny pozostáva z kotúča nízkotlakovej turbíny s pracovnými lopatkami uloženými na kotúči, prítlačného kotúča, čapu a hriadeľa.

Pracovná čepeľ je odliata, chladená radiálnym prúdom chladiaceho vzduchu.

Vo vnútornej dutine je 11 radov po 5 kusov valcových kolíkov - turbulátorov spájajúcich chrbát a žľab čepele.

Obvodový plášť znižuje radiálnu vôľu, čo vedie k zvýšeniu účinnosti turbíny.

V dôsledku trenia styčných plôch prírub plášťa susedných lopatiek rotora klesá úroveň vibračných napätí.

Profilová časť čepele je oddelená od uzamykacej časti poličkou, ktorá tvorí hranicu prúdenia plynu a chráni kotúč pred prehriatím.

Čepeľ má rybí zámok.

Odlievanie čepele prebieha pomocou modelov zo strateného vosku s povrchovou úpravou hlinitanom kobaltnatým, ktorý zlepšuje štruktúru materiálu obrúsením zŕn v dôsledku tvorby kryštalizačných centier na povrchu čepele.

Aby sa zvýšila tepelná odolnosť, vonkajšie povrchy peria, bandáže a uzamykacích prírub sú podrobené klznej aluminosikulácii s hrúbkou povlaku 0,02-0,04.

Aby sa lopatky axiálne zafixovali proti pohybu proti prúdu, je na nej zub, ktorý sa opiera o okraj disku.

Na axiálne zaistenie čepele proti pohybu pozdĺž toku je v aretačnej časti čepele v oblasti príruby vytvorená drážka, do ktorej zapadá delený krúžok so zámkom, držaný proti axiálnemu pohybu osadením disku. Počas inštalácie je krúžok v dôsledku prítomnosti výrezu zvlnený a vložený do drážok lopatiek a rameno disku zapadá do drážky krúžku.

Delený krúžok je zaistený v prevádzkovom stave pomocou zámku so svorkami, ktoré sú ohnuté na zámku a prechádzajú cez otvory v zámku a štrbiny v ramene disku.

Disk turbíny je vyrazený, po ktorom nasleduje opracovanie. V obvodovej zóne pre umiestnenie lopatiek sú drážky typu rybej kosti a šikmé otvory pre prívod chladiaceho vzduchu.

Povrch disku má prstencové guličky, na ktorých sú umiestnené labyrintové kryty a tlakový labyrintový disk. Tieto časti sú zaistené kolíkmi. Aby sa zabránilo vypadnutiu kolíkov, otvory sú rozšírené.

Na stlačenie vzduchu privádzaného na chladenie lopatiek turbíny je potrebný tlakový kotúč s lopatkami. Na vyváženie rotora sú vyvažovacie závažia pripevnené k prítlačnému kotúču pomocou doskových svoriek.

Náboj disku má tiež prstencové objímky. Na ľavom ramene sú nainštalované labyrintové uzávery a na pravom ramene je nainštalovaný čap.

Čap je navrhnutý tak, aby podopieral nízkotlakový rotor na valčekovom ložisku a prenášal krútiaci moment z disku na hriadeľ.

Na pripojenie disku k náprave je na jeho obvodovej časti vytvorená vidlicová príruba, pozdĺž ktorej sa vykonáva centrovanie. Okrem toho dochádza k centrovaniu a prenosu zaťaženia prostredníctvom radiálnych kolíkov, ktoré labyrint chráni pred vypadnutím.

K osi LPT je tiež pripevnený labyrintový tesniaci krúžok.

Na obvodovej valcovej časti čapu je vpravo čelné kontaktné tesnenie a vľavo puzdro radiálneho koncového kontaktného tesnenia. Puzdro je centrované pozdĺž valcovej časti čapu a je upevnené v axiálnom smere ohnutím hrebeňa.

Na ľavej strane nápravy sú na valcovej ploche puzdrá na prívod oleja do ložiska, vnútorný krúžok ložiska a tesniace časti. Balenie týchto dielov je utiahnuté hradovou maticou zaistenou tanierovým zámkom. Na vnútornej ploche čapu sú drážky, ktoré zabezpečujú prenos krútiaceho momentu z čapu na hriadeľ. Telo nápravy má otvory na prívod oleja do ložísk.

Na pravej strane nápravy, na vonkajšej drážke, je vnútorný krúžok valčekového ložiska podpery turbíny zaistený maticou. Hradná matica je zaistená tanierovým zámkom.

Hriadeľ nízkotlakovej turbíny pozostáva z 3 častí spojených navzájom radiálnymi čapmi. Pravá časť hriadeľa so svojimi drážkami zapadá do zodpovedajúcich drážok nápravy a prijíma z nej krútiaci moment.

Axiálne sily z čapu na hriadeľ sú prenášané maticou naskrutkovanou na závitový driek hriadeľa. Matica je zaistená proti odskrutkovaniu drážkovaným puzdrom. Koncové drážky puzdra zapadajú do koncových drážok hriadeľa a drážky na valcovej časti puzdra zapadajú do pozdĺžnych drážok matice. V axiálnom smere je drážkované puzdro upevnené nastavovacími a deliacimi krúžkami.

Na vonkajšom povrchu pravej strany hriadeľa je pomocou radiálnych kolíkov pripevnený labyrint. Na vnútornej ploche hriadeľa je radiálnymi čapmi pripevnené drážkované puzdro pre pohon čerpadla na čerpanie oleja z podpery turbíny.

Na ľavej strane hriadeľa sú drážky, ktoré prenášajú krútiaci moment na pružinu a následne na rotor nízkotlakového kompresora. Na vnútornej ploche ľavej strany hriadeľa je závit, do ktorého je zaskrutkovaná matica, zaistená axiálnym čapom. Do matice je zaskrutkovaná skrutka, ktorá uťahuje rotor nízkotlakového kompresora a rotor nízkotlakovej turbíny.

Na vonkajšom povrchu ľavej časti hriadeľa je radiálne koncové kontaktné tesnenie, dištančné puzdro a valčekové ložisko s kužeľovým ozubením. Všetky tieto časti sú dotiahnuté hradovou maticou.

Kompozitná konštrukcia shaftu umožňuje zvýšiť jeho tuhosť vďaka zväčšenému priemeru strednej časti, ako aj znížiť hmotnosť - stredná časť shaftu je vyrobená z titánovej zliatiny.

Nízkotlakový stator turbíny

Stator pozostáva z vonkajšieho puzdra, blokov lopatiek dýzy a vnútorného puzdra.

Vonkajší plášť je zváraná konštrukcia pozostávajúca z kužeľového plášťa a prírub, pozdĺž ktorých je plášť spojený so skriňou vysokotlakovej turbíny a nosnou skriňou. Na vonkajšej strane krytu je privarená clona, ​​ktorá tvorí kanál na prívod chladiaceho vzduchu. Vo vnútri sú guľôčky, pozdĺž ktorých je vycentrovaný tryskový prístroj.

V oblasti pravej príruby je objímka, na ktorej sú nainštalované LPT vložky s voštinou a upevnené radiálnymi čapmi.

Čepele dýzového zariadenia za účelom zvýšenia tuhosti v jedenástich trojlopatkových blokoch.

Každá čepeľ je odliata, dutá, chladená vnútornými deflektormi. Perie, vonkajšie a vnútorné police tvoria prietokovú časť. Vonkajšie príruby čepele majú príruby, s ktorými sú centrované pozdĺž drážok vonkajšieho plášťa.

Axiálna fixácia blokov lopatiek dýzy sa vykonáva pomocou deleného krúžku. Obvodová fixácia lopatiek je zabezpečená telesovými výstupkami, ktoré zapadajú do štrbín vytvorených vo vonkajších policiach.

Vonkajší povrch políc a profilová časť lopatiek je pohliníkovaný za účelom zvýšenia tepelnej odolnosti. Hrúbka ochrannej vrstvy je 0,02-0,08 mm.

Na zníženie prietoku plynu medzi blokmi lopatiek sú v štrbinách inštalované tesniace dosky.

Vnútorné príruby lopatiek končia guľovými osami, pozdĺž ktorých je vycentrovaný vnútorný plášť, ktorý predstavuje zváranú konštrukciu.

Rebrá vnútorného puzdra majú drážky, ktoré s radiálnou vôľou zapadajú do vrúbkov vnútorných prírub lopatiek dýzy. Táto radiálna vôľa umožňuje lopatkám voľne sa tepelne rozťahovať.

Podpora LP turbíny

Podpera turbíny pozostáva z podpernej skrine a ložiskové puzdrá.

Nosné teleso je zváraná konštrukcia pozostávajúca z plášťov spojených stĺpikmi. Regály a plášte sú chránené pred prúdením plynu nitovanými sitami. Kužeľové membrány podopierajúce puzdro ložiska sú pripevnené k prírubám vnútorného plášťa podpery. Na týchto prírubách je vľavo pripevnená manžeta labyrintového tesnenia a vpravo je pripevnená clona, ​​ktorá chráni podperu pred prúdením plynu.

Na prírubách puzdra ložiska je na ľavej strane pripevnená objímka kontaktného tesnenia. Vpravo je kryt olejovej dutiny a tepelný štít zaistené skrutkami.

Vo vnútornom otvore puzdra je umiestnené valčekové ložisko. Medzi puzdrom a vonkajším krúžkom ložiska je pružný krúžok a puzdrá. Krúžok má radiálne otvory, cez ktoré sa čerpá olej pri kmitaní rotorov, čím sa rozptýli energia.

Axiálna fixácia krúžkov sa vykonáva krytom pripevneným k podpere ložiska skrutkami. V dutine pod tepelným štítom je olejové čerpadlo a olejové trysky s potrubím. Ložiskové puzdro má otvory, ktoré privádzajú olej do tlmiča a trysiek.

Chladenie turbíny

Chladiaci systém turbíny je vzduchový, otvorený, nastaviteľný diskrétnou zmenou prietoku vzduchu cez výmenník tepla vzduch-vzduch.

Vstupné hrany lopatiek dýzového zariadenia vysokotlakovej turbíny majú konvekčné filmové chladenie sekundárnym vzduchom. Police tohto dýzového zariadenia sú chladené sekundárnym vzduchom.

Zadné pásy lopatiek SA, kotúčové a pracovné lopatky LPT, skrine turbíny, lopatky SA turbíny ventilátora a jej kotúč na ľavej strane sú chladené vzduchom prechádzajúcim cez výmenník tepla vzduch-vzduch ( AHE).

Sekundárny vzduch vstupuje do výmenníka tepla cez otvory v plášti spaľovacej komory, kde sa ochladí na -150-220 K a prechádza ventilovým zariadením na chladenie častí turbíny.

Vzduch zo sekundárneho okruhu je privádzaný cez nosné vzpery a otvory k prítlačnému kotúču, ktorý zvýšením tlaku zabezpečuje jeho prívod k pracovným lopatkám LPT.

Skriňa turbíny je chladená zvonku vzduchom zo sekundárneho okruhu, zvnútra vzduchom z VVT.

Turbína je chladená vo všetkých prevádzkových režimoch motora. Schéma chladenia turbíny je znázornená na obr. 1.1.

Energia prúdi v turbíne

Zotrvačné sily od listov rotora cez zámky rybej kosti sa prenášajú na disk a zaťažujú ho. Nevyvážené zotrvačné sily kotúčov s lopatkami sa prenášajú cez lícované skrutky na vysokotlakovom rotore a cez centrovacie príruby a radiálne čapy na vysokotlakovom rotore na hriadeľ a nápravy podopreté ložiskami. Z ložísk sa radiálne zaťaženia prenášajú na časti statora.

Axiálne zložky síl plynu vznikajúce na pracovných lopatkách vysokotlakového motora sa prenášajú na kotúč v dôsledku trecích síl pozdĺž kontaktných plôch v zámku a „zubového“ dorazu lopatky do kotúča. Na kotúči sú tieto sily sčítané s axiálnymi silami vznikajúcimi v dôsledku poklesu tlaku na ňom a sú prenášané na hriadeľ prostredníctvom tesne priliehajúcich skrutiek. Pevne dotiahnuté skrutky pracujú v napätí v dôsledku tejto sily. K axiálnej sile sa pripočítava axiálna sila rotora turbíny.

Vonkajší obrys

Vonkajší okruh je navrhnutý tak, aby obchádzal časť prúdu vzduchu stlačeného v LPC za LPC.

Štrukturálne sa vonkajší obrys skladá z dvoch (predných a zadných) profilovaných krytov, ktoré sú vonkajším plášťom produktu a používajú sa aj na upevnenie komunikácií a jednotiek. Vonkajšie plášte sú vyrobené zo zliatiny titánu. Teleso je zahrnuté v silovom obvode výrobku, vníma krútiaci moment rotorov a čiastočne hmotnosť vnútorného obvodu, ako aj preťaženie sily počas vývoja objektu.

Predná skriňa vonkajšieho okruhu má horizontálny konektor, ktorý poskytuje prístup k tlakovému čerpadlu, komore kompresora a turbíne.

Profilovanie prietokovej časti vonkajšieho obrysu je zabezpečené zabudovaním vonkajšieho obrysu vnútorného sita do predného krytu, s ktorým sú spojené radiálne výstuhy, ktoré sú zároveň výstužnými rebrami predného krytu.

Zadný plášť vonkajšieho obrysu je valcový plášť ohraničený prednou a zadnou prírubou. Výstužné výstuhy sú umiestnené na vonkajšej strane zadnej korby. Na vonkajších plášťoch sú umiestnené nasledujúce príruby:

· Odsávať vzduch z vnútorného okruhu produktu za 4. a 7. stupňom nárastu tlaku, ako aj z kanála vonkajšieho okruhu pre potreby zariadenia;

· Pre zapaľovacie zariadenia KS;

· Pre kontrolné okienka lopatiek HPC, kontrolné okienka CS a kontrolné okienka turbíny;

· Pre komunikáciu na privádzanie a vypúšťanie oleja do podpery turbíny, odvetrávanie vzduchovej a olejovej dutiny zadnej podpery;

· Nasávanie vzduchu do pneumatických valcov dýzy (RS);

· Na upevnenie spätnej páky riadiaceho systému na vysokotlakovom čerpadle;

· Pre komunikáciu pre prívod paliva do kompresorovej stanice, ako aj pre komunikáciu pre odvod vzduchu za nárastom tlaku do palivového systému produktu.

Vonkajší obrysový kryt má tiež výstupky na upevnenie:

· Rozdeľovač paliva; výmenníky tepla palivový olej olejovej nádrže;

· Palivový filter;

· automatická prevodovka KND;

· Vypúšťacia nádrž;

· Zapaľovacia jednotka, komunikácia štartovacích systémov FC;

· Rámy s upevňovacími bodmi pre dýzu a regulátor prídavného spaľovania (RSF).

V prietokovej časti vonkajšieho okruhu sú inštalované dvojkĺbové komunikačné prvky produktového systému, kompenzujúce teplotnú rozťažnosť v axiálnom smere puzdier vonkajšieho a vnútorného okruhu pri prevádzke produktu. Roztiahnutie puzdier v radiálnom smere je kompenzované pohybom dvojitých kĺbových prvkov, konštrukčne vyrobených podľa schémy „piest-valec“.

2. Výpočet pevnosti kotúča obežného kolesa turbíny

2.1 Schéma návrhu a počiatočné údaje

Grafické znázornenie kotúča obežného kolesa HPT a výpočtový model kotúča sú na obr. 2.1. Geometrické rozmery sú uvedené v tabuľke 2.1. Podrobné výpočty sú uvedené v prílohe 1.

Tabuľka 2.1

Oddiel i

n - počet otáčok disku v konštrukčnom režime je 12430 ot./min. Disk je vyrobený z materiálu EP742-ID. Teplota pozdĺž polomeru disku nie je konštantná. - lopatkové (obrysové) zaťaženie, simulujúce pôsobenie na kotúč odstredivých síl lopatiek a ich uzamykacích spojov (stopky lopatiek a výstupky kotúča) v konštrukčnom režime.

Charakteristika materiálu kotúča (hustota, modul pružnosti, Poissonov koeficient, koeficient lineárnej rozťažnosti, dlhodobá pevnosť). Pri zadávaní materiálových charakteristík sa odporúča použiť hotové údaje z archívu materiálov zahrnutého v programe.

Zaťaženie obrysu sa vypočíta podľa vzorca:

Súčet odstredivých síl peria čepele,

súčet odstredivých síl uzamykacích kĺbov (stopky lopatiek a výstupkov disku),

Oblasť obvodového valcového povrchu disku, cez ktorú sa odstredivé sily prenášajú na disk a:

Sily sa vypočítavajú pomocou vzorcov

z - počet lopatiek,

Oblasť koreňovej časti peria čepele,

Napätie v koreňovej časti profilu lopatky spôsobené odstredivými silami. Toto napätie bolo vypočítané v časti 2.

Hmotnosť krúžku tvoreného uzamykacími spojeniami lopatiek s kotúčom je

Polomer zotrvačnosti krúžku uzamykacích spojov,

u - uhlová rýchlosť otáčania disku v konštrukčnom režime, vypočítaná pomocou otáčok takto: ,

Hmotnosť a polomer prstenca sa vypočítajú pomocou vzorcov:

Plocha obvodového valcového povrchu disku sa vypočíta podľa vzorca 4.2.

Nahradením počiatočných údajov do vzorca pre vyššie uvedené parametre dostaneme:

Výpočet pevnosti disku sa vykonáva pomocou programu DI.EXE, ktorý je k dispozícii na počítačovej triede 203 katedry.

Treba mať na pamäti, že geometrické rozmery disku (polomery a hrúbka) sa zadávajú do programu DI.EXE v centimetroch a zaťaženie obrysu - v (preklad).

2.2 Výsledky výpočtu

Výsledky výpočtu sú uvedené v tabuľke 2.2.

Tabuľka 2.2

Prvé stĺpce tabuľky 2.2 predstavujú počiatočné údaje o geometrii disku a rozložení teploty pozdĺž polomeru disku. V stĺpcoch 5-9 sú uvedené výsledky výpočtu: radiálne (rad.) a obvodové (env.) napätia, rezervy pre ekvivalentné napätie (napr.) a deštruktívne otáčky (valcový rez), ako aj predĺženie kotúča vplyvom odstredivých síl a teploty expanzie pri rôznych polomeroch.

Najmenšia bezpečnostná rezerva pre ekvivalentné napätie bola získaná na základni disku. Prípustná hodnota. Podmienka pevnosti je splnená.

Najmenšia bezpečnostná rezerva pre deštruktívne otáčky bola tiež dosiahnutá na základni disku. Povolená hodnota. Podmienka pevnosti je splnená.

Ryža. 2.2 Rozloženie napätia (rad. a okolitého) pozdĺž polomeru disku

Ryža. 2.3 Rozloženie bezpečnostnej rezervy (ekvivalentných napätí) pozdĺž polomeru disku

Ryža. 2.4 Rozdelenie bezpečnostného faktora podľa deštruktívnych otáčok

Ryža. 2.5 Rozloženie teploty, napätia (rad. a okolia) pozdĺž polomeru disku

Literatúra

1. Khronin D.V., Vyunov S.A. a iné „Konštrukcia a konštrukcia leteckých plynových turbínových motorov“. - M, Strojárstvo, 1989.

2. „Motory s plynovou turbínou“, A.A. Inozemtsev, V.L. Sandratsky, Aviadvigatel OJSC, Perm, 2006.

3. Lebedev S.G. Projekt kurzu v disciplíne "Teória a výpočet lopatkových strojov", - M, MAI, 2009.

4. Perel L.Ya., Filatov A.A. Valivé ložiská. Adresár. - M, Strojárstvo, 1992.

5. Program DISK-MAI, vyvinutý na oddelení 203 MAI, 1993.

6. Inozemtsev A.A., Nikhamkin M.A., Sandratsky V.L. „Motory s plynovou turbínou. Dynamika a sila leteckých motorov a elektrární.“ - M, Strojárstvo, 2007.

7. GOST 2.105 - 95.

Uverejnené na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

Termogasdynamický výpočet motora, výber a zdôvodnenie parametrov. Koordinácia parametrov kompresora a turbíny. Plynodynamický výpočet turbíny a profilovanie lopatiek turbíny prvého stupňa turbíny na počítači. Výpočet pevnosti lopatiek turbíny.

práca, pridané 3.12.2012


Termogasdynamický výpočet motora. Koordinácia prevádzky kompresora a turbíny. Plynovo-dynamický výpočet axiálnej turbíny na počítači. Profilovanie lopatiek vysokotlakovej turbíny. Popis konštrukcie motora, výpočet pevnosti kotúča turbíny.

práca, pridané 22.01.2012


Termoplynodynamický výpočet motora, profilovanie lopatiek obežných kolies turbín prvého stupňa. Plynovo-dynamický výpočet turbíny turboventilačného motora a vývoj jeho konštrukcie. Vypracovanie plánu obrábania kužeľových ozubených kolies. Analýza účinnosti motora.

práca, pridané 22.01.2012


Návrh prietokovej časti leteckého plynového turbínového motora. Výpočet pevnosti pracovnej lopatky, kotúča turbíny, montážnej jednotky a spaľovacej komory. Technologický postup výroby príruby, popis a výpočet režimov spracovania pre operácie.

práca, pridané 22.01.2012


Popis konštrukcie motora. Termogasdynamický výpočet prúdového obtokového motora. Výpočet pevnosti a stability disku kompresora, skríň spaľovacej komory a uzáveru lopatiek prvého stupňa vysokotlakového kompresora.

kurzová práca, pridané 03.08.2011


Výpočet dlhodobej statickej pevnosti prvkov leteckého prúdového motora R-95Sh. Výpočet pracovnej lopatky a disku prvého stupňa nízkotlakového kompresora na pevnosť. Zdôvodnenie návrhu založené na patentovom výskume.

kurzová práca, pridané 08.07.2013


Návrh pracovného procesu motorov s plynovou turbínou a vlastnosti plynodynamického výpočtu komponentov: kompresor a turbína. Prvky termogasdynamického výpočtu dvojhriadeľového termoprúdového motora. Vysokotlakové a nízkotlakové kompresory.

test, pridaný 24.12.2010


Výpočet pevnosti prvkov prvého stupňa vysokotlakového kompresora prúdového dvojokruhového zmiešavacieho motora pre bojovú stíhačku. Výpočet prídavkov na obrábanie pre vonkajšie, vnútorné a koncové plochy otáčania.

práca, pridané 07.06.2012


Koordinácia parametrov kompresora a turbíny a jej plynodynamický výpočet na počítači. Profilovanie lopatky obežného kolesa a výpočet jej sily. Diagram procesu, vykonávanie operácií sústruženia, frézovania a vŕtania, analýza účinnosti motora.

práca, pridané 03.08.2011


Stanovenie dilatačných prác (dostupný tepelný spád v turbíne). Výpočet procesu v tryskovej aparatúre, relatívna rýchlosť na vstupe do radaru. Výpočet pevnosti stopky, ohybu zuba. Opis turbínového motora s plynovou turbínou, výber materiálu na diely.

V roku 2006 vedenie strojárskeho komplexu Perm a Územná výrobná spoločnosť OJSC č. 9 (pobočka Perm) podpísalo zmluvu na výrobu a dodávku plynovej turbínovej elektrárne GTES-16PA na báze GTE-16PA s PS. -90EU-16A motor.

Požiadali sme Daniila SULIMOVA, zástupcu generálneho dizajnéra a hlavného konštruktéra agregátov a elektrární s plynovou turbínou v Aviadvigatel OJSC, aby nám povedal o hlavných rozdieloch medzi novým motorom a existujúcim PS-90AGP-2.

Hlavným rozdielom medzi inštaláciou GTE-16PA a existujúcou GTU-16PER je použitie výkonovej turbíny s rýchlosťou otáčania 3000 ot./min (namiesto 5300 ot./min.). Zníženie rýchlosti otáčania umožňuje upustiť od drahej prevodovky a zvýšiť spoľahlivosť jednotky plynovej turbíny ako celku.

Technické vlastnosti motorov GTU-16PER a GTE-16PA (podľa podmienok ISO)

Optimalizácia hlavných parametrov výkonovej turbíny

Základné parametre voľnej turbíny (ST): priemer, dráha prúdenia, počet stupňov, aerodynamická účinnosť – sú optimalizované tak, aby minimalizovali priame prevádzkové náklady.

Prevádzkové náklady zahŕňajú náklady na obstaranie zariadenia a náklady na určité obdobie prevádzky (prijateľné pre zákazníka ako doba návratnosti). Voľba doby návratnosti, ktorá bola pre zákazníka celkom predvídateľná (nie viac ako 3 roky), umožnila realizovať ekonomicky zdravý dizajn.

Výber optimálneho variantu voľnej turbíny pre konkrétnu aplikáciu v rámci GTE-16PA bol vykonaný v systéme motora ako celku na základe porovnania priamych prevádzkových nákladov pre každý variant.

Pomocou jednorozmerného modelovania ST na základe stredného priemeru bola stanovená dosiahnuteľná úroveň aerodynamickej účinnosti ST pre diskrétne špecifikovaný počet stupňov. Pre túto možnosť bola vybraná optimálna prietoková časť. Počet lopatiek, berúc do úvahy ich významný vplyv na cenu, bol vybraný z podmienky zabezpečenia koeficientu aerodynamického zaťaženia Zweifel rovný jednej.

Na základe zvolenej dráhy toku sa odhadla hmotnosť CT a výrobné náklady. Možnosti turbín v systéme motora sa potom porovnali na základe priamych prevádzkových nákladov.

Pri voľbe počtu stupňov pre ST sa berú do úvahy zmeny účinnosti, obstarávacích a prevádzkových nákladov (nákladov na palivo).

Obstarávacie náklady sa zvyšujú rovnomerne so zvyšujúcimi sa nákladmi so zvyšujúcim sa počtom etáp. Rovnakým spôsobom sa zvyšuje realizovaná účinnosť – v dôsledku zníženia aerodynamického zaťaženia javiska. Prevádzkové náklady (zložka paliva) klesajú so zvyšujúcou sa účinnosťou. Celkové náklady však majú jasné minimum so štyrmi stupňami v výkonovej turbíne.

Pri výpočtoch boli zohľadnené tak skúsenosti z vlastného vývoja, ako aj skúsenosti iných firiem (realizované v konkrétnych návrhoch), čo umožnilo zabezpečiť objektivitu posudkov.

Vo finálnom návrhu sa zvýšením zaťaženia javiska a znížením účinnosti ST z maximálnej dosiahnuteľnej hodnoty o cca 1% podarilo znížiť celkové náklady zákazníka takmer o 20%. Dosiahlo sa to znížením nákladov a ceny turbíny o 26 % v porovnaní s možnosťou s maximálnou účinnosťou.

Aerodynamický dizajn ST

Vysoká aerodynamická účinnosť nového ST pri dostatočne vysokom zaťažení bola dosiahnutá využitím skúseností Aviadvigatel OJSC pri vývoji nízkotlakových turbín a výkonových turbín, ako aj využitím viacstupňových priestorových aerodynamických modelov s využitím tzv. Eulerove rovnice (bez zohľadnenia viskozity) a Navier-Stokesove rovnice (s prihliadnutím na viskozitu).

Porovnanie parametrov výkonových turbín GTE-16PA a Rolls-Royce TND

Porovnanie parametrov GTE-16PA ST a najmodernejšieho Rolls-Royce LPT rodiny Trent (Smith diagram) ukazuje, že z hľadiska uhla natočenia toku v lopatkách (cca 1050) je nový ST na úroveň turbín Rolls-Royce. Absencia prísnych hmotnostných obmedzení, ktoré sú vlastné konštrukciám lietadiel, umožnila mierne znížiť koeficient zaťaženia dH/U2 zväčšením priemeru a obvodovej rýchlosti. Veľkosť výstupnej rýchlosti (typická pre pozemné stavby) umožnila znížiť relatívnu axiálnu rýchlosť. Vo všeobecnosti je potenciál navrhnutého ST na realizáciu efektívnosti na úrovni charakteristickej pre stupne rodiny Trent.

Znakom aerodynamiky navrhovaného ST je aj zabezpečenie optimálnej hodnoty účinnosti turbíny v čiastočných výkonových režimoch, charakteristických pre prevádzku v základnom režime.

Pri zachovaní rýchlosti otáčania vedie zmena (zníženie) zaťaženia rotora k zvýšeniu uhla nábehu (odchýlka smeru prúdenia plynu na vstupe do lopatiek od vypočítanej hodnoty) na vstupe do rotora. ráfiky čepelí. Objavujú sa negatívne uhly nábehu, najvýraznejšie v posledných fázach turbíny.

Konštrukcia ráfikov čepele ST s vysokou odolnosťou voči zmenám uhlov nábehu je zabezpečená špeciálnou profiláciou ráfikov s dodatočným overením stability aerodynamických strát (podľa aerodynamických modelov 2D/3D Navier-Stokes) pri veľkých uhloch vstupného prúdenia.

Analytické charakteristiky nového ST vo výsledku ukázali značnú odolnosť voči negatívnym uhlom nábehu, ako aj možnosť použitia ST na pohon generátorov produkujúcich prúd s frekvenciou 60 Hz (s rýchlosťou otáčania 3600 ot./min. ), to znamená možnosť zvýšenia rýchlosti otáčania o 20 % bez výraznej straty účinnosti. V tomto prípade sú však straty účinnosti v režimoch s nízkou spotrebou energie takmer nevyhnutné (čo vedie k dodatočnému zvýšeniu negatívnych uhlov nábehu).
Dizajnové prvky ST
Na zníženie spotreby materiálu a hmotnosti ST boli použité osvedčené letecké prístupy ku konštrukcii turbíny. V dôsledku toho sa hmotnosť rotora, napriek zvýšeniu priemeru a počtu stupňov, ukázala ako rovnaká ako hmotnosť rotora výkonovej turbíny GTU-16PER. Tým sa zabezpečilo výrazné zjednotenie prevodoviek, zjednotený bol aj systém tlakovania podpier a chladenie ST.
Zvýšilo sa množstvo vzduchu používaného na natlakovanie podpier ložísk prevodovky a zlepšila sa kvalita vzduchu vrátane jeho čistenia a chladenia. Kvalita mazania prevodových ložísk sa zlepšila aj použitím filtračných prvkov s jemnosťou filtrácie až 6 mikrónov.
Za účelom zvýšenia prevádzkovej atraktivity nového agregátu s plynovou turbínou bol zavedený špeciálne vyvinutý riadiaci systém, ktorý umožňuje zákazníkovi použiť typy turboexpandéra (vzduchové a plynové) a hydraulického spúšťania.
Hmotnostné a rozmerové charakteristiky motora umožňujú na jeho umiestnenie použiť sériové prevedenia blokovej elektrárne GTES-16P.
Hlukovo a tepelne izolačný plášť (pri umiestnení v stálych priestoroch) zabezpečuje akustické vlastnosti paroplynovej elektrárne na úrovni požadovaných hygienickými normami.
Prvý motor v súčasnosti prechádza sériou špeciálnych testov. Motorový plynový generátor už prešiel prvou etapou ekvivalentného cyklického testovania a po revízii technického stavu, ktorá bude ukončená na jar 2007, začala druhá etapa.

Výkonová turbína ako súčasť motora v plnej veľkosti prešla prvým špeciálnym testom, počas ktorého boli odobraté ukazovatele pre 7 charakteristík škrtiacej klapky a ďalšie experimentálne údaje.
Na základe výsledkov testov bol urobený záver o výkone CT a jeho zhode s deklarovanými parametrami.
Okrem toho sa na základe výsledkov skúšok vykonali niektoré úpravy konštrukcie ST, vrátane zmeny systému chladenia skrine, aby sa znížila tvorba tepla v priestoroch stanice a zabezpečila sa požiarna bezpečnosť, ako aj optimalizácia radiálnych vzdialeností na zvýšenie účinnosti a prispôsobenie axiálna sila.
Ďalší test turbíny je naplánovaný na leto 2007.

Agregát plynovej turbíny GTE-16PA
v predvečer špeciálnych testov

Úžitkový model umožňuje zvýšiť efektivitu prevádzky turbodúchadlového motora (turboetového motora) zabezpečením zaručeného chladenia posledného stupňa turbíny pri maximálnych podmienkach (napríklad vzletový režim) a zvýšením účinnosti pri cestovných prevádzkových režimoch. Chladiaci systém posledného stupňa nízkotlakovej axiálnej turbíny turbodúchadlového motora obsahuje prívod vzduchu z vonkajšieho okruhu motora a prídavný prívod vzduchu za jedným z medzistupňov kompresora. Chladiaci systém je vybavený zariadením na reguláciu prívodu vzduchu do dutiny priľahlej k zadnej ploche kotúča turbíny posledného stupňa. Ovládacie zariadenie obsahuje otočný krúžok s pohonom. Rotačný krúžok je v kontakte s koncovou stenou podpery turbíny. V koncovej stene podpery sú dva otvory. Jeden otvor je spojený s prstencovou dutinou podpery turbíny posledného stupňa a druhý je spojený s dutinou zberača vzduchu umiestneného v prstencovej dutine podpery turbíny. Otočný prstenec riadiaceho zariadenia je vybavený priechodným otvorom v tvare elipsy, umiestneným s možnosťou striedavého spojenia s jedným z dvoch priechodných otvorov v koncovej stene podpery turbíny.

Úžitkový vzor sa týka chladiacich systémov prvkov leteckých motorov, presnejšie chladiaceho systému nízkotlakovej turbíny (LPT) prúdového motora (turboet engine).

Chladiaci vzduch sa používa na chladenie horúcich konštrukčných komponentov prúdových motorov.

Je známy chladiaci systém pre turbínu prúdového motora, v ktorom sa na chladenie lopatiek turbíny používa vzduch odoberaný z medzistupňa alebo posledného stupňa vysokotlakového kompresora (HPC) (pozri napr. prúdové turbodúchadlo,“ Vydavateľstvo MAI, 1996, str. 27-28). Chladiaci vzduch odoberaný z HPC má dostatočne vysoký tlak (v porovnaní s miestom, kde sa vypúšťa do dráhy prúdenia turbíny), čo zabezpečuje jeho garantovaný prívod na všetky chladiace plochy. V tomto ohľade je prevádzková účinnosť takéhoto chladiaceho systému veľmi vysoká.

Nevýhodou použitia takéhoto chladiaceho systému je, že znižuje špecifický ťah pri maximálnych prevádzkových podmienkach a znižuje účinnosť pri cestovných prevádzkových podmienkach. K tomuto poklesu dochádza v dôsledku toho, že časť výkonu vysokotlakovej turbíny, ktorá ide stláčať chladiaci LPT vzduch, sa stráca a nie je využitá ani na otáčanie vysokotlakového kompresora (HPC), ani na vytváranie ťahu motora. . Napríklad, keď rýchlosť prietoku vzduchu chladiaceho lopatky LPT je ~ 5 % rýchlosti prietoku vzduchu na vstupe HPC a vzduch sa odoberá z posledného stupňa, strata výkonu môže byť ~ 5 %, čo je ekvivalentné poklesu. v účinnosti turbíny o rovnakú hodnotu.

Najbližšie k nárokovanému technickému riešeniu je chladiaci systém turbíny prúdového obtokového motora, v ktorom sa na chladenie lopatiek nízkotlakovej turbíny využíva vzduch odoberaný z kanála vonkajšieho okruhu (pozri napr. „Obtokový motor Turbojet s prídavné spaľovanie AL-31F“ Výcviková príručka, vydavateľstvo VVIA pomenované po N.E. Žukovského, 1987, s. 128-130). Turbína je chladená vo všetkých prevádzkových režimoch motora. Pri tejto možnosti odsávania chladiaceho vzduchu sa nespotrebováva dodatočný výkon turbíny na jeho stlačenie v HPC, preto je možné väčšie množstvo potenciálnej energie prúdu plynu za turbínou premeniť v dýze na kinetickú energiu výfukových plynov. prúdom, čo následne povedie k zvýšeniu ťahu motora a jeho účinnosti.

Nevýhodou použitia takéhoto chladiaceho systému je, že účinnosť chladenia je znížená v dôsledku nedostatočného tlaku vzduchu odoberaného z kanála vonkajšieho okruhu chladiaceho vzduchu pri prevádzkových podmienkach motora blízkych maximu (napríklad režim vzletu). Pri uvedených prevádzkových režimoch sa tlakový pomer v kanáli vonkajšieho okruhu a na výstupe z nízkotlakovej turbíny, ktorý je optimálny pre prevádzkovú účinnosť motora (maximálny špecifický ťah motora), blíži k jednote. Tento tlakový rozdiel, berúc do úvahy straty v prívodných kanáloch a potrubiach, nestačí na účinné chladenie pracovnej lopatky nízkotlakového motora v týchto režimoch.

Známe technické riešenia majú obmedzené možnosti, pretože vedú k zníženiu účinnosti motora.

Úžitkový model je založený na úlohe zvýšiť prevádzkovú účinnosť turbodúchadlového motora zaručením chladenia posledného stupňa turbíny pri maximálnych režimoch (napríklad vzlet) a zvýšením účinnosti pri cestovných prevádzkových režimoch.

Technickým výsledkom je zvýšenie účinnosti turbodúchadlového motora.

Problém je vyriešený tým, že chladiaci systém posledného stupňa axiálnej nízkotlakovej turbíny dvojokruhového prúdového motora obsahuje nasávanie vzduchu z vonkajšieho okruhu motora. Prívod vzduchu komunikuje cez dutiny vzpier a prstencovú dutinu podpery turbíny posledného stupňa, vybavenú prednou koncovou stenou, s dutinou priliehajúcou k zadnej ploche kotúča turbíny a cez tlakový kotúč s vnútornými dutinami. čepelí. Koncová stena podpery turbíny má priechodné otvory a vonkajší povrch skrine turbíny posledného stupňa je vytvorený vo forme časti vnútorného povrchu kanála vonkajšieho okruhu motora.

Novinkou v úžitkovom vzore je, že chladiaci systém je na vstupe navyše vybavený prívodom vzduchu za jedným z medzistupňov kompresora, napojeným potrubím na dutý zberač vzduchu na výstupe. Chladiaci systém je vybavený zariadením na reguláciu prívodu vzduchu do dutiny priľahlej k zadnej ploche turbíny posledného stupňa. Ovládacie zariadenie obsahuje otočný krúžok s pohonom. Rotačný krúžok je v kontakte s koncovou stenou podpery turbíny. V koncovej stene podpery sú dva otvory. Jeden otvor je spojený s prstencovou dutinou podpery turbíny posledného stupňa a druhý je spojený s dutinou zberača vzduchu umiestneného v prstencovej dutine podpery turbíny. Otočný prstenec riadiaceho zariadenia je vybavený priechodným otvorom v tvare elipsy, umiestneným s možnosťou striedavého spojenia s jedným z dvoch priechodných otvorov v koncovej stene podpery turbíny.

Realizácia chladiaceho systému posledného stupňa axiálnej nízkotlakovej turbíny prúdového dvojokruhového motora v súlade s deklarovaným úžitkovým vzorom zabezpečuje:

Dodatočné napájanie chladiaceho systému na vstupe s nasávaním vzduchu za jedným z medzistupňov kompresora, spojeného potrubím s dutým zberačom vzduchu na výstupe, komunikujúcim s dutinou, zadnou plochou disku posledného stupeň turbíny, zabezpečuje zaručené chladenie pri maximálnych režimoch vrátane režimu vzletu;

Vybavenie chladiaceho systému zariadením na reguláciu prívodu vzduchu do dutiny priľahlej k zadnej ploche kotúča posledného stupňa turbíny z medzistupňa kompresora alebo z vonkajšieho okruhu zabezpečuje efektívne chladenie LPT lopatky v všetky prevádzkové režimy motora. Riadiace zariadenie umožňuje kombinovať pozitívne vlastnosti oboch chladiacich systémov, to znamená, že postupným prepojením rôznych prívodných kanálov chladiaceho vzduchu je najracionálnejšie zabezpečiť prevádzkyschopnosť a účinnosť chladiaceho systému turbíny v celom rozsahu prevádzky motora. a tým zlepšiť trakčné, ekonomické a zdrojové vlastnosti motora. V režime odberu je teda riadiace zariadenie zapojené tak, že zabezpečuje prívod chladiaceho vzduchu z medzistupňa kompresora s tlakom dostatočným na efektívne chladenie posledného stupňa turbíny. To umožňuje buď pri pevnom prietoku chladiaceho vzduchu zvýšiť životnosť turbíny a celého motora ako celku, alebo znížiť prietok chladiaceho vzduchu a tým zvýšiť trakčné charakteristiky motora. Vzduch v potrubí vonkajšieho okruhu nemá pretlak potrebný na efektívne chladenie. V cestovnom režime regulátor zabezpečuje prívod chladiaceho vzduchu z kanála vonkajšieho okruhu, pričom kanál prívodu vzduchu od kompresora je uzavretý (poloha prstenca je spínaná signálom v závislosti od otáčok hriadeľa nízkotlakovej turbíny motora n nd a stagnačná teplota vzduchu na vstupe motora T * N). Tým, že chladiaci vzduch neprechádza kompresiou v kompresore, klesá potrebný výkon HPC a zvyšuje sa voľná energia pracovnej tekutiny za turbínou; to vedie k zvýšeniu ťahu motora a účinnosti. Okrem toho má vzduch z kanála vonkajšieho okruhu veľký zdroj chladenia, ktorý buď pri pevnom prietoku chladiaceho vzduchu zvýši životnosť turbíny a celého motora ako celku, alebo zníži prietok chladiaceho vzduchu a čím sa ešte zvýši účinnosť motora.

Úloha úžitkového vzoru je teda vyriešená - zvýšenie prevádzkovej účinnosti turbodúchadlového motora zabezpečením zaručeného chladenia posledného stupňa turbíny pri maximálnych podmienkach (napríklad vzlet) a zvýšenie účinnosti pri cestovných prevádzkových podmienkach v porovnaní so známymi analógmi.

Tento úžitkový vzor je ilustrovaný nasledujúcim podrobným opisom chladiaceho systému a jeho činnosti s odkazom na výkresy uvedené na obr

Obrázok 1 schematicky znázorňuje pozdĺžny rez posledným stupňom axiálnej nízkotlakovej turbíny prúdového obtokového motora a jeho chladiaceho systému;

obrázok 2 - pohľad A na obrázku 1;

Obr.3 - rez BB na Obr.2.

Chladiaci systém posledného stupňa nízkotlakovej axiálnej turbíny dvojokruhového prúdového motora obsahuje (pozri obr. 1) prívod vzduchu 1 z vonkajšieho okruhu 2 motora. Vstup vzduchu 1 je prepojený s dutinou 3 priľahlou k zadnému povrchu kotúča 4 turbíny cez dutiny 5 stojanov 6 a prstencovú dutinu 7 podpery turbíny posledného stupňa, vybavenú prednou koncovou stenou 8 s priechodnými otvormi 9. (pozri obr. 2, 3) turbíny a pozdĺž kanálov 10 v kotúči 4 s vnútornými dutinami lopatiek 11.

Chladiaci systém posledného stupňa axiálnej nízkotlakovej turbíny prúdového dvojokruhového motora navyše obsahuje na vstupe nasávanie vzduchu za jedným z medzistupňov kompresora (na obr. 1 nasávanie vzduchu a medzistupne kompresora nie sú zobrazené). Tento prívod vzduchu je spojený potrubím 12 s dutým zberačom vzduchu 13 na výstupe priľahlom ku koncovej stene 8 podpery turbíny s priechodnými otvormi 14 (pozri obr. 2, 3).

Okrem toho je chladiaci systém vybavený zariadením na reguláciu prívodu vzduchu do dutiny 3 priľahlej k zadnej ploche kotúča 4 turbíny posledného stupňa. Riadiace zariadenie je vyrobené vo forme otočného prstenca 15 (pozri obr. 1-3) s pohonom (nie je znázornený) v kontakte s koncovou stenou 8 podpery turbíny, kde otvor 9 zabezpečuje spojenie medzi dutinou 3 a prstencová dutina 7 a otvor 14 poskytujú spojenie medzi dutinou 3 a dutinou 16 vzduchového kolektora 13 umiestnenom v prstencovej dutine 7 podpery turbíny. Pohon otočného prstenca 15 môže byť vytvorený napríklad vo forme pneumatického motora alebo podobného typu pohonu. Otočný prstenec 15 ovládacieho zariadenia má priechodný otvor 17 v tvare elipsy, ktorý poskytuje možnosť striedavého spojenia s priechodnými otvormi 9, 14 v koncovej stene 8 podpery turbíny.

Navrhovaný chladiaci systém obsahuje prívod vzduchu a (na obr. 1 nie je prívod vzduchu znázornený) za jedným z medzistupňov kompresora, prívod vzduchu 1b z kanála 2 vonkajšieho okruhu. Činnosť prívodu chladiaceho vzduchu systém je popísaný nižšie.

Chladiaci systém posledného stupňa nízkotlakovej axiálnej turbíny dvojokruhového prúdového motora pracuje nasledovne. Prsteň 15 môže byť v dvoch polohách. Keď je krúžok 15 otočený do polohy I (pozri obr. 2) (vzletový režim chodu motora), vzduch a prúdi potrubím 12 pod vplyvom tlakového rozdielu cez zberač vzduchu 13, otvor 14 v stene 8 a otvor 17 v krúžku 15 do dutiny 3, priľahlej k zadnej ploche kotúča 4. V tomto prípade je priechod vzduchu b do dutiny 3 blokovaný krúžkom 15. Keď sa krúžok 15 otočí do polohy II (nezobrazené ) (cestovný režim) sa otvor 17 otočí tak, že otvor 14 je zablokovaný krúžkom 15 a vzduch b vstupuje do dutiny 3 cez otvor 9 a otvor 17 v krúžku 15. V tomto prípade vzduch a, odoberaný z medzistupňa kompresora, nevstupuje do dutiny 3.

Prepnutie krúžku 15 do polohy I alebo II sa uskutočňuje signálom v závislosti od rýchlosti otáčania n nízkotlakového turbínového hriadeľa motora a stagnačnej teploty vzduchu na vstupe motora T* H. Pri vysokých hodnotách ​parametra (vzletový prevádzkový režim motora), krúžok 15 je v polohe I, pri nízkych hodnotách parametrov (cestovný režim) - v polohe II.

Realizácia chladiaceho systému v súlade s uvedeným technickým riešením umožňuje zabezpečiť potrebné chladenie posledného stupňa nízkotlakovej turbíny vo všetkých prevádzkových režimoch motora pri súčasnom zvýšení účinnosti a hospodárnosti jeho prevádzky.

Chladiaci systém posledného stupňa axiálnej nízkotlakovej turbíny prúdového obtokového motora, obsahujúci prívod vzduchu z vonkajšieho okruhu motora, komunikujúci cez dutiny vzpier a prstencovú dutinu podpery turbíny posledného stupňa, vybavený s prednou koncovou stenou, s dutinou priliehajúcou k zadnej ploche kotúča turbíny a prostredníctvom tlaku kotúč s vnútornými dutinami lopatiek, kde čelná stena podpery turbíny má priechodné otvory, vyznačujúci sa tým, že chladiaci systém je na vstupe navyše vybavená prívodom vzduchu za jedným z medzistupňov kompresora, prepojeným potrubím s dutým zberačom vzduchu na výstupe a zariadením na reguláciu prívodu vzduchu do dutiny priľahlej k zadnej ploche turbíny posledného stupňa, kde je ovládacie zariadenie vytvorené vo forme rotačného prstenca s pohonom v kontakte s čelnou stenou podpery turbíny, v čelnej stene podpery sú vytvorené dva otvory, kde je jeden otvor spojený; do prstencovej dutiny podpery turbíny posledného stupňa a druhej do dutiny zberača vzduchu umiestneného v prstencovej dutine podpery turbíny je otočný krúžok ovládacieho zariadenia vybavený priechodným otvorom v tvare elipsy, umiestneným s možnosť striedavej komunikácie s jedným z dvoch priechodných otvorov koncovej steny podpery turbíny.

[0001] Vynález sa týka nízkotlakových turbín motorov s plynovou turbínou na použitie v letectve. Nízkotlaková turbína motora s plynovou turbínou obsahuje rotor, stator so zadnou podperou, labyrintové tesnenie s vnútornými a vonkajšími prírubami na zadnej podpere statora. Labyrintové tesnenie turbíny je vyrobené z dvoch vrstiev. Vnútornú vrstvu tvoria dva tesniace hrebene labyrintu smerujúce k osi turbíny a pracovná plocha vnútornej príruby labyrintového tesnenia smerujúca k prietokovej časti turbíny. Vonkajšiu vrstvu tvoria tesniace hrebene labyrintu smerujúce k prietokovej časti turbíny a pracovná plocha vonkajšej príruby labyrintového tesnenia smerujúca k osi turbíny. Tesniace hrebene labyrintu vnútorného radu labyrintového tesnenia sú vyrobené s rovnobežnými vnútornými stenami, medzi ktorými je inštalovaný tlmiaci krúžok. Vonkajšia príruba labyrintového tesnenia je vyrobená s vonkajšou uzavretou prstencovou vzduchovou dutinou. Medzi prietokovou časťou turbíny a vonkajšou prírubou labyrintového tesnenia je na zadnej podpere statora inštalovaná prstencová bariérová stena. Pracovná plocha vnútornej príruby labyrintovej upchávky je umiestnená tak, že pomer vnútorného priemeru na výstupe z dráhy prúdenia turbíny k priemeru pracovnej plochy vnútornej príruby labyrintovej upchávky je 1,05 1,5 . Vynález zlepšuje spoľahlivosť nízkotlakovej turbíny motora s plynovou turbínou. 3 chorý.

Výkresy pre RF patent 2507401

[0001] Vynález sa týka nízkotlakových turbín motorov s plynovou turbínou na použitie v letectve.

Známa je nízkotlaková turbína motora s plynovou turbínou so zadnou podperou, u ktorej je labyrintové tesnenie oddeľujúce zadnú výtlačnú dutinu turbíny od prietokovej dráhy na výstupe turbíny vytvorené ako jednovrstvové. (S.A. Vyunov, „Konštrukcia a inžinierstvo leteckých plynových turbínových motorov“, Moskva, „Strojová stavba“, 1981, s. 209).

Nevýhodou známej konštrukcie je nízka stabilita tlaku vo výtlačnej dutine turbíny v dôsledku nestabilnej hodnoty radiálnych vôlí v labyrintovom tesnení, najmä pri premenlivých prevádzkových podmienkach motora.

Konštrukcia najbližšie k nárokovanej konštrukcii je nízkotlaková turbína motora s plynovou turbínou, vrátane rotora, statora so zadnou podperou, labyrintového tesnenia s vnútornými a vonkajšími labyrintovými prírubami inštalovanými na zadnej podpere statora (US patent č. 7905083, F02K 3.2., 15.3.2011).

Nevýhodou známej konštrukcie, prijatej ako prototyp, je zvýšená veľkosť axiálnej sily rotora turbíny, čo znižuje spoľahlivosť turbíny a motora ako celku v dôsledku nízkej spoľahlivosti ložiska s kosouhlým stykom, ktoré absorbuje zvýšenú axiálnu silu rotora turbíny.

Technickým výsledkom nárokovaného vynálezu je zvýšenie spoľahlivosti nízkotlakovej turbíny motora s plynovou turbínou znížením axiálnej sily rotora turbíny a zabezpečením stability axiálnej sily pri prevádzke v prechodových režimoch.

Uvedený technický výsledok je dosiahnutý tým, že v nízkotlakovej turbíne motora s plynovou turbínou, vrátane rotora, je stator so zadnou podperou, labyrintové tesnenie vyrobené s vnútornými a vonkajšími prírubami inštalované na zadnej podpere statora. labyrintové tesnenie turbíny je dvojvrstvové, pričom vnútornú vrstvu labyrintového tesnenia tvoria dva tesniace hrebene labyrintu smerujúce k osi turbíny a pracovná plocha vnútornej príruby labyrintového tesnenia smerujúca k prietoková časť turbíny a vonkajšiu vrstvu labyrintového tesnenia tvoria tesniace hrebene labyrintu smerujúce k prietokovej časti turbíny a pracovná plocha vonkajšej príruby labyrintovej upchávky smerujúca k osi turbíny a tesniace hrebene labyrintu vnútorného radu labyrintového tesnenia sú vyrobené s rovnobežnými vnútornými stenami, medzi ktorými je inštalovaný tlmiaci krúžok, a vonkajšia príruba labyrintového tesnenia je vyrobená s vonkajšou uzavretou prstencovou vzduchovou dutinou, pričom prstencový je umiestnený medzi prietokovou časťou turbíny a vonkajšou prírubou labyrintového tesnenia, bariérovou stenou inštalovanou na zadnej podpere statora a pracovná plocha vnútornej príruby labyrintového tesnenia je umiestnená tak, aby podmienka je splnená:

kde D je vnútorný priemer na výstupe z prietokovej dráhy turbíny,

Zhotovenie dvojvrstvového labyrintového tesnenia na výstupe z nízkotlakovej turbíny, usporiadanie vrstiev tesnenia tak, že vnútornú vrstvu tvoria dva labyrintové tesniace hrebene smerujúce k osi turbíny a pracovná plocha vnútornej príruby labyrintové tesnenie smeruje k prietokovej časti turbíny a vonkajšiu vrstvu tvoria tie, ktoré smerujú k prietokovej časti turbínové tesniace hrebene labyrintu a pracovné plochy vonkajšej príruby labyrintového tesnenia smerujúce k osi turbíny, umožňujú spoľahlivá činnosť labyrintovej upchávky pri prechodných prevádzkových stavoch turbíny, čo zabezpečuje stabilitu axiálnej sily pôsobiacej na rotor turbíny a zvyšuje jej spoľahlivosť.

Vyhotovenie tesniacich hrebeňov labyrintu vnútorného radu tesnenia s rovnobežnými vnútornými stenami, medzi ktorými je inštalovaný tlmiaci krúžok, znižuje vibračné namáhanie v labyrinte a znižuje radiálne vôle medzi hrebeňmi labyrintu a prírubami labyrintu. tuleň.

Vyhotovenie vonkajšej príruby labyrintového tesnenia s vonkajšou uzavretou vzduchovou dutinou, ako aj umiestnenie prstencovej bariérovej steny inštalovanej na zadnej podpere statora medzi prietokovou časťou turbíny a vonkajšou prírubou labyrintového tesnenia, umožňuje výrazne znížiť rýchlosť ohrevu a ochladzovania vonkajšej príruby labyrintového tesnenia v prechodových režimoch, čím sa priblíži rýchlosti ohrevu a chladenia vonkajšej vrstvy labyrintového tesnenia, čo zaisťuje stabilitu radiálnych vôlí medzi statora a rotora v tesnení a zvyšuje spoľahlivosť nízkotlakovej turbíny udržiavaním stabilného tlaku v dutine po vykládke turbíny.

Voľba pomeru D/d=1,05 1,5 je spôsobená tým, že pri D/d<1,05 снижается надежность работы лабиринтного уплотнения из-за воздействия на уплотнение высокотемпературного газа, выходящего из турбины низкого давления.

Keď D/d>1,5, spoľahlivosť motora s plynovou turbínou klesá v dôsledku poklesu axiálnej odľahčovacej sily pôsobiacej na rotor nízkotlakovej turbíny.

Obrázok 1 znázorňuje pozdĺžny rez nízkotlakovou turbínou motora s plynovou turbínou.

Obrázok 2 zobrazuje prvok I na obrázku 1 vo zväčšenom pohľade.

Obrázok 3 zobrazuje prvok II na obrázku 2 vo zväčšenom pohľade.

Nízkotlaková turbína 1 motora s plynovou turbínou pozostáva z rotora 2 a statora 3 so zadnou podperou 4. Na zníženie axiálnych síl od síl plynu pôsobiacich na rotor 2 na jeho výstupe je vytvorená vysokotlaková vyprázdňovacia dutina 6 je vytvorený medzi kotúčom posledného stupňa 5 rotora 2 a zadnou podperou 4, ktorá je nafúknutá vzduchom vďaka medzistupňu kompresora (nezobrazené) a je oddelená od prietokovej časti 7 turbíny. 1 dvojvrstvovým labyrintovým tesnením a labyrint tesnenia 8 je upevnený závitovým spojom 9 na kotúči posledného stupňa 5 rotora 2 a vnútorná príruba 10 a vonkajšia príruba 11 labyrintové tesnenia sú pripevnené k zadná podpera 4 statora 3. Vnútornú vrstvu labyrintového tesnenia tvorí pracovná plocha 12 vnútornej príruby 10 smerujúca (smerovaná) k prietokovej časti 7 turbíny 1 a dva tesniace hrebene 13, 14 labyrint 8, smerujúci k osi 15 turbíny 1. Vnútorné steny 16, 17 vrúbľov 13, 14 sú vyhotovené navzájom rovnobežne. Medzi vnútornými stenami 16 a 17 je nainštalovaný tlmiaci krúžok 18, ktorý pomáha znižovať vibračné namáhanie v labyrinte 8 a znižuje radiálne vôle 19 a 20 medzi labyrintom 8 rotora 2 a prírubami 10, 11. vonkajšiu vrstvu labyrintového tesnenia tvorí pracovná plocha 21 vonkajšej príruby 11 smerujúca (smerovaná) k osi 15 turbíny 1 a tesniace hrebene 22 labyrintu 8 smerujúce k prietokovej časti 7 turbína 1. Vonkajšia príruba 11 labyrintového tesnenia je vyrobená s vonkajšou uzavretou prstencovou vzduchovou dutinou 23, ohraničenou na vonkajšej strane stenou 24 vonkajšej príruby 11. Medzi stenou 24 vonkajšej príruby 11 labyrintového tesnenia a v prietokovej časti 7 turbíny 1 je na zadnej podpere 4 statora 3 inštalovaná prstencová bariérová stena 25, ktorá chráni vonkajšiu prírubu 11 pred prúdom 26 vysokoteplotného plynu prúdiaceho v prietokovej časti 7 turbíny 1.

Pracovná plocha 12 vnútornej príruby 10 labyrintového tesnenia je umiestnená tak, aby bola splnená podmienka:

kde D je vnútorný priemer prietokovej časti 7 turbíny 1 (na výstupe z prietokovej časti 7);

d je priemer pracovnej plochy 12 vnútornej príruby 10 labyrintového tesnenia.

Zariadenie funguje nasledovne.

Pri prevádzke nízkotlakovej turbíny 1 môže byť teplotný stav vonkajšej príruby 11 labyrintového tesnenia ovplyvnený zmenou teploty prúdu 26 plynu v prietokovej časti 7 turbíny 1, ktorá sa môže výrazne zmeniť. radiálna vôľa 19 a axiálna sila pôsobiaca na rotor 2 v dôsledku zmien tlaku vzduchu vo výtlačnej dutine 6. To sa však nestane, pretože vnútorná príruba 10 vnútorného radu labyrintového tesnenia nie je vystavená prúdenie plynu 26, čo prispieva k stabilite radiálnej medzery 20 medzi vnútornou prírubou 10 a labyrintovými vrúbkami 13, 14, ako aj stabilite tlaku v dutine 6 a stabilite axiálnej sily pôsobiacej na rotor 2 turbíny 1.

NÁROK

Nízkotlaková turbína motora s plynovou turbínou vrátane rotora, statora so zadnou podperou, labyrintového tesnenia s vnútornými a vonkajšími prírubami inštalovaných na zadnej podpere statora, vyznačujúca sa tým, že labyrintové tesnenie turbíny je vyrobené dvoch vrstiev, pričom vnútornú vrstvu labyrintového tesnenia tvoria dva tesniace hrebene labyrintu smerujúce k osi turbíny a pracovná plocha vnútornej príruby labyrintového tesnenia smerujúca k prietokovej časti turbíny a vonkajšiu vrstvu labyrintového tesnenia tvoria tesniace hrebene labyrintu smerujúce k prietokovej časti turbíny a pracovná plocha vonkajšej príruby labyrintového tesnenia smerujúca k osi turbíny a tesnenie Labyrintové hrebene turbíny vnútorná vrstva labyrintového tesnenia je vyrobená s rovnobežnými vnútornými stenami, medzi ktorými je inštalovaný tlmiaci krúžok, a vonkajšia príruba labyrintového tesnenia je vyrobená s vonkajšou uzavretou prstencovou vzduchovou dutinou, pričom medzi prietokovou časťou turbíny a vonkajšou na prírube labyrintového tesnenia je na zadnej podpere statora namontovaná prstencová bariérová stena a pracovná plocha vnútornej príruby labyrintového tesnenia je umiestnená tak, že je splnená podmienka:

D/d = 1,05 ± 1,5, kde

D je vnútorný priemer na výstupe z prietokovej dráhy turbíny,

d je priemer pracovnej plochy vnútornej príruby labyrintového tesnenia.