RU2117826C1

RU2117826C1 - Gas-turbine engine compressor stator

Info

Publication number: RU2117826C1
Application number: RU95104191A
Authority: RU
Inventors: И.Е. Уваров; В.А. Куликов; А.П. Иванов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "А.Люлька-Сатурн"
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1998-08-20
Also published as: RU95104191A

Abstract

FIELD: variable-speed gas-turbine engines for flying vehicles. SUBSTANCE: during stator assembly, turning blades are installed in each half of frame and levers are secured on them. Drive rings are pulled onto the latter in each half of stator. Levers are attached to rings by means of radial pins and the latter are locked in position. Two halves of frame are joined together by means of fastenings. Then two removable inserts are inserted and pulled onto levers. Inserts are joined with halves of drive ring by means of fastenings. After this procedure, drive ring has equal I-section throughout entire circumference and equal size. Then fuel mechanism is installed on each half of frame and control rack is fixed in specified position. Blades are set in specified position. Angle levers of fuel mechanism are joined with drive rings through dogs and tenders. Cylinder is installed on stator in specified position and joined to fuel mechanism through common adjusting screw. EFFECT: improved reliability, simplified assembly procedure of horizontally split stator, facilitated adjustment of guide blades during assembly and in service. 4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к регулируемым направляющим аппаратам компрессоров многорежимных авиационных газотурбинных двигателей. The invention relates to adjustable guide vanes for compressors of multi-mode aircraft gas turbine engines.

Известен статор компрессора, содержащий корпус с горизонтальным разъемом, поворотные лопатки направляющих аппаратов, установленные в корпусе и связанные рычагами при помощи радиальных штифтов с кольцами привода, подсоединенными через тендеры и механизм, включающий угловые рычаги, один из которых ведущий, и рейку, к силовому цилиндру. При этом система угловых рычагов и рейка на каждой половине корпуса образует параллелограмм, а кольцо привода имеет поперечное сечение типа "прямоугольник", в передней стенке которого выполнены пазы для размещения рычагов поворотных лопаток. Две половины кольца привода соединены по горизонтальному разъему двумя поводками, за которые вращают кольцо [1]. A compressor stator is known, comprising a housing with a horizontal connector, rotary vanes of the guide vanes mounted in the housing and connected by levers using radial pins with drive rings connected through tenders and a mechanism including angular levers, one of which is a lead, and a rail to the power cylinder . Moreover, the system of angular levers and a rail on each half of the housing forms a parallelogram, and the drive ring has a cross-section of the "rectangle" type, in the front wall of which grooves are made to accommodate the levers of the rotary blades. Two halves of the drive ring are connected through a horizontal connector by two leads, for which they rotate the ring [1].

К недостаткам устройства следует отнести то, что пазы кольца привода для рычагов поворотных лопаток расположены не по центру прямоугольника, где непосредственно осуществлено крепление рычага лопатки к кольцу привода радиальным штифтом, а в его передней стенке, что при больших углах поворота лопаток, например при запуске двигателя, и сильных наклонах рычага требует большой ширины паза, последнее приводит к большим зазорам между концом рычага лопатки и боковыми поверхностями паза. В случае аварийного выпадения радиального штифта, с помощью которого осуществлено крепление рычага лопатки к кольцу привода, рычаг будет колебаться в пазу на величину указанного зазора. Это приведет к большой выработке боковых стенок рычага, еще большему увеличению зазора и, в конечном счете, к поломке лопатки направляющего аппарата из-за ее нерасчетного положения. Это означает, что дублирующий привод рычага лопатки является и то, что две половины кольца привода у горизонтального разъема соединяются в единое целое двумя поводками, причем каждый поводок окончательно закреплен на одной половине кольца привода и не снимается с нее при сборке и разборке статора, так как иначе нарушается регулировка привода на каждой половине корпуса. Это затрудняет доступ к болтам горизонтального стыка корпуса. Поэтому это устройство находит применение только для передних ступеней компрессора с малым количеством лопаток и не годится для средних и задних ступеней, у которых малые окружные шаги между поворотными лопатками направляющих аппаратов и большое количество болтов на горизонтальном стыке корпуса. Поперечное сечение кольца привода типа "прямоугольник" или "швеллер" делает сложным крепление таких вкладышей к кольцу привода, а привязка поводков к горизонтальному разъему не дает возможности их оптимального расположения в окружном направлении. Еще одним недостатком устройства является то, что при большом числе регулируемых направляющих аппаратов и неточностях в изготовлении отдельных элементов возникают трудности при монтаже угловых рычагов к рейке. Из-за разности положений по высоте посадочных мест на рычагах (из-за разбега допусков) они образуют изломанную линию и подсоединение рейки к рычагам сопряжено с ее деформацией и подгрузкой шарниров соединения, что приводит к усиленному износу шарниров. The disadvantages of the device include the fact that the grooves of the drive ring for the levers of the rotary blades are located not in the center of the rectangle where the blade lever is directly mounted to the drive ring with a radial pin, but in its front wall, which at large angles of rotation of the blades, for example, when starting the engine , and strong slopes of the lever requires a large groove width, the latter leads to large gaps between the end of the shoulder blade and the side surfaces of the groove. In the event of an emergency loss of the radial pin, by means of which the blade lever is fastened to the drive ring, the lever will oscillate in the groove by the amount of the specified gap. This will lead to a large development of the side walls of the lever, an even greater increase in the gap and, ultimately, to the breakdown of the vanes of the guide apparatus due to its off-design position. This means that the backup drive of the blade lever is also the fact that the two halves of the drive ring at the horizontal connector are connected together by two leads, and each lead is finally fixed on one half of the drive ring and is not removed from it during assembly and disassembly of the stator, since otherwise, drive adjustment on each half of the housing is disrupted. This makes it difficult to access the bolts of the horizontal joint of the housing. Therefore, this device is used only for the front stages of the compressor with a small number of blades and is not suitable for middle and rear stages, in which small circumferential steps between the rotary blades of the guide vanes and a large number of bolts at the horizontal joint of the casing. The cross section of a rectangle or channel type drive ring makes it difficult to attach such liners to the drive ring, and the binding of the leads to the horizontal connector does not allow them to be optimally positioned in the circumferential direction. Another disadvantage of the device is that with a large number of adjustable guide vanes and inaccuracies in the manufacture of individual elements, difficulties arise in the installation of angular levers to the rail. Due to the difference in positions along the height of the seats on the levers (due to the tolerance run), they form a broken line and connecting the rail to the levers is associated with its deformation and loading of the joint hinges, which leads to increased wear of the hinges.

Следующим недостатком устройства является отсутствие элемента общей подрегулировки системы, и поэтому изменение диапазонов перекладки лопаток всей группы ступеней необходимо регулировать тендерами колец привода каждой отдельной ступени. Another disadvantage of the device is the lack of an element of the overall adjustment of the system, and therefore the change in the ranges of the blades for the entire group of stages must be regulated by tenders of the drive rings of each individual stage.

Задача изобретения - повышение надежности работы устройства, при упрощении сборки статора с горизонтальным разъемом, упрощении регулировки поворотных лопаток направляющих аппаратов при сборке и в эксплуатации. The objective of the invention is to increase the reliability of the device, while simplifying the assembly of the stator with a horizontal connector, simplifying the adjustment of the rotary blades of the guide vanes during assembly and operation.

Для достижения поставленной задачи в статоре компрессора газотурбинного двигателя, содержащем корпус с горизонтальным разъемом, поворотные лопатки направляющих аппаратов, установленные в корпусе и связанные рычагами с кольцами привода, подсоединенными через механизм, включающий угловые рычаги и рейку, к силовому цилиндру, поперечное сечение кольца привода выполнено двутавровым, а в центральной стенке выполнены пазы, в которых размещены концы рычагов поворотных лопаток, причем между наружной поверхностью конца рычага и боковой поверхностью паза выполнен аварийный зазор. В районе горизонтального разъема на кольце привода выполнено по два Z-образных паза, в которых установлены два съемных ответных вкладыша двутаврового поперечного сечения, причем каждый вкладыш прижат к торцевой поверхности Z-образного паза кольца в районе центральной стенки двутаврового сечения и соединен с кольцом крепежными элементами, расположенными вдоль оси компрессора. Рейка выполнена из отдельных звеньев. Между механизмом и силовым цилиндром установлен регулировочный винт. To achieve the task, in the compressor stator of a gas turbine engine containing a housing with a horizontal connector, rotary blades of guide vanes installed in the housing and connected by levers with drive rings connected via a mechanism including angular levers and a rail to the power cylinder, the cross section of the drive ring is made I-beams, and in the central wall grooves are made in which the ends of the levers of the rotary blades are located, and between the outer surface of the end of the lever and the lateral rotation NOSTA groove formed emergency gap. Two Z-shaped grooves are made in the region of the horizontal connector on the drive ring, in which two detachable double-tee mating liners are installed, each liner pressed against the end surface of the Z-shaped groove of the ring in the region of the central wall of the I-beam and connected to the ring by fasteners located along the axis of the compressor. The rail is made of individual links. An adjustment screw is installed between the mechanism and the power cylinder.

Новым здесь является то, что поперечное сечение кольца привода выполнено двутавровым, а в центральной стенке выполнены пазы, в которых размещены концы рычагов поворотных лопаток, причем между наружной поверхностью конца рычага и боковой поверхностью паза выполнен аварийный зазор. What is new here is that the cross section of the drive ring is I-shaped, and grooves are made in the central wall in which the ends of the arms of the rotary blades are placed, and an emergency clearance is made between the outer surface of the lever end and the side surface of the groove.

В районе горизонтального разъема привода выполнено по два Z-образных паза, в которых установлены два съемных ответных вкладыша двутаврового поперечного сечения, причем каждый вкладыш прижат к торцевой поверхности Z-образного паза кольца в районе центральной стенки двутаврового сечения и соединен с кольцом крепежными элементами, расположенными вдоль оси компрессора. Расположение поводков кольца привода при этом произвольное - из условия оптимальной компоновки компрессора. Рейка выполнена из отдельных звеньев. Между механизмом и силовым цилиндром установлен регулировочный винт. Two Z-shaped grooves are made in the region of the horizontal drive connector, in which two detachable double-tee mating liners are installed, each liner pressed against the end surface of the Z-groove of the ring in the region of the central wall of the I-beam and connected to the ring by fasteners located along the axis of the compressor. The location of the drive ring leads is arbitrary - from the condition of an optimal compressor layout. The rail is made of individual links. An adjustment screw is installed between the mechanism and the power cylinder.

Выполнение поперечного сечения кольца привода двутавровым с пазами в центральной стенке, в которых размещены концы рычагов поворотных лопаток, причем между наружной поверхностью конца рычага и боковой поверхностью паза выполнен аварийный зазор, позволяет: при сохранении жесткости сечения и малого веса конструкции создать надежный и простой в изготовлении "дублирующий привод" рычага поворотной лопатки направляющего аппарата с минимально допустимыми "аварийным" зазором непосредственно в зоне крепления рычага к кольцу привода радиальным штифтом. Это значит, что направляющая лопатка даже в случае выпадения радиального штифта всегда будет занимать расчетное положение и ее поломка по этой причине исключается. Performing a cross-section of the drive ring with I-grooves with grooves in the central wall, in which the ends of the levers of the rotary blades are located, and an emergency clearance is made between the outer surface of the lever end and the side surface of the groove, which allows: while maintaining the rigidity of the cross section and low weight of the structure, it is reliable and easy to manufacture "duplicate drive" of the lever of the rotary blade of the guide vane with the minimum allowable "emergency" clearance directly in the zone of attachment of the lever to the drive ring radially threaded pin. This means that the guide vane, even in the event of the loss of the radial pin, will always occupy the design position and its breakdown is therefore excluded.

Наличие в районе горизонтального разъема на кольце привода по два Z-образных паза, в которых установлены два съемных ответных вкладыша двутаврового поперечного сечения, обеспечивает свободный доступ к болтам горизонтального стыка корпуса и дает возможность осуществлять простую и быструю сборку и разборку компрессора, не расстыковывая поводки кольца привода с механизмами и не нарушая регулировки привода поворотных лопаток направляющего аппарата компрессора на каждой половине корпуса. The presence of two Z-grooves in the area of the horizontal connector on the drive ring, in which two detachable double-tee mating liners are installed, provides easy access to the bolts of the horizontal joint of the casing and makes it possible to carry out simple and quick assembly and disassembly of the compressor without disconnecting the ring leads drive with mechanisms and without violating the adjustment of the drive of the rotary blades of the compressor guide vanes on each half of the housing.

Наличие крепежных элементов крепления вкладышей, расположенных вдоль оси компрессора дает возможность съема вкладышей с рычагов в том же направлении при неизменных габаритах кольца привода в зоне горизонтального разъема. Наше устройство упрощает и удешевляет сборку и разборку статора даже в эксплуатации. The presence of fasteners for fastening the liners located along the axis of the compressor makes it possible to remove the liners from the levers in the same direction with the same dimensions of the drive ring in the area of the horizontal connector. Our device simplifies and reduces the cost of assembly and disassembly of the stator, even in operation.

Наличие рейки, выполненной из отдельных звеньев, уменьшает износ в шарнирах, что делает устройство более надежным. The presence of a rail made of individual links reduces wear in the hinges, which makes the device more reliable.

Общий регулировочный винт между механизмом и силовым цилиндром позволяет в процессе доводки компрессора передвигать диапазон поворота лопаток сразу для всей группы ступеней. Кроме того, для двухконтурного двигателя общий регулировочный винт обеспечивает подстройку контуров после сдаточных испытаний, что обеспечивает надежное получение заявленных параметров компрессора и двигателя в целом. The common adjusting screw between the mechanism and the power cylinder allows, during the compressor refinement, to move the range of rotation of the blades immediately for the entire group of stages. In addition, for a dual-circuit engine, a common adjusting screw provides fine tuning of the circuits after acceptance tests, which ensures reliable receipt of the declared parameters of the compressor and the engine as a whole.

На фиг. 1 показан продольный разрез статора; на фиг. 2 - элемент E продольного разреза; на фиг. 3 - разрез кольца привода по дублирующему приводу рычагов лопаток; на фиг. 4 - сечение В-В в месте стыка кольца привода с вкладышем в районе горизонтального разъема; на фиг. 5 - вид А сверху на статор в районе горизонтального разъема; на фиг. 6 - вид Б справа на статор; на фиг. 7 - вид Д на механизм; на фиг. 8 - вид Б на кольцо привода. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a stator; in FIG. 2 - element E of a longitudinal section; in FIG. 3 - section of the drive ring on the backup drive levers of the blades; in FIG. 4 - section BB at the junction of the drive ring with the liner in the region of the horizontal connector; in FIG. 5 is a top view of A on the stator in the region of the horizontal connector; in FIG. 6 - view B on the right of the stator; in FIG. 7 - view D of the mechanism; in FIG. 8 - view B of the drive ring.

Статор компрессора содержит корпус 1, с горизонтальным разъемом 2, поворотные лопатки 3, установленные в корпусе 1 и связанные рычагами 4 с кольцами привода 5 при помощи радиальных штифтов 6. Радиальные штифты 6 законтрены на кольце привода 5 контровкой 7, кольца привода 5 подсоединены к механизму 8, состоящему из угловых рычагов 9 и реек 10, через поводки 11 и тендеры 12. Рейки состоят из звеньев 13, соединенных шарнирами 14. Каждый механизм 8 подсоединен через общий регулировочный винт 15 к силовому цилиндру 16. Кольцо привода 5 имеет двутавровое поперечное сечение 17 с центральной стенкой 18. В центральной стенке 18 выполнены пазы 19, в которых размещены концы 20 рычагов лопаток 3. При этом между наружной поверхностью 21 конца 20 рычага 4 и боковой поверхностью 22 паза 19 выполнен аварийный зазор 23. Паз 19 является дублирующим приводом 24 рычага 4 поворотной лопатки 3 в случае выпадения штифта 6. В районе горизонтального разъема 2 на кольце привода 5 установлены два съемных Z-образного вкладыша 25 с поперечным сечением двутавра 17. Каждый вкладыш 25 размещен в Z-образном пазу 25 кольца привода 5 и прижат к торцевой поверхности 27 кольца привода 5 в районе центральной стенки 18 и соединен с кольцом привода 5 крепежными элементами 28, расположенными вдоль оси компрессора. Две половины корпуса 1 соединены по горизонтальному стыку 2 крепежом 29. The compressor stator contains a housing 1, with a horizontal connector 2, rotary blades 3 mounted in the housing 1 and connected by levers 4 to the drive rings 5 using radial pins 6. The radial pins 6 are locked on the drive ring 5 by a counter 7, the drive rings 5 are connected to the mechanism 8, consisting of angular levers 9 and racks 10, through leashes 11 and tenders 12. The rails consist of links 13 connected by hinges 14. Each mechanism 8 is connected via a common adjusting screw 15 to the power cylinder 16. The drive ring 5 has a two-T-section section 17 with the central wall 18. In the central wall 18, grooves 19 are made, in which the ends 20 of the levers of the blades 3 are placed. In this case, an emergency clearance 23 is made between the outer surface 21 of the end 20 of the lever 4 and the side surface 22 of the groove 19. The groove 19 is duplicate with the drive 24 of the lever 4 of the rotary blade 3 in the event of a pin 6. In the region of the horizontal connector 2, two removable Z-shaped inserts 25 with a cross-section of the I-beam 17 are installed on the drive ring 5. Each insert 25 is placed in the Z-shaped groove 25 of the drive ring 5 and pressed to the ends the surface 27 of the drive ring 5 in the region of the central wall 18 and is connected to the drive ring 5 by fasteners 28 located along the axis of the compressor. Two halves of the housing 1 are connected at a horizontal joint 2 by fasteners 29.

При сборке статора устанавливают в каждую половину корпуса 1 поворотные лопатки 3, крепят на них рычаги 4, надвигают на рычаги 4 в каждой половине статора кольца привода 5, крепят рычаги 4 к кольцу привода 5 радиальными штифтами 6 и контрят последние контровкой 7. Соединяют две половины корпуса 1 крепежом 29. После чего ставят на место два съемных вкладыша 25, надвигая их на рычаги 4 в направлении стрелки M. Соединяют вкладыши 25 с половинами кольца привода 5 крепежными элементами 28. После чего кольцо привода 5 по всей окружности имеет одно и то же двутавровое сечение и одинаковый габарит. Таким образом, постановка крепежа 29 корпуса 1 не вызывает никаких затруднений. Далее ставят на каждую половину корпуса 1 по механизму 8. Закрепляют рейку 10 в неподвижном расчетном положении. Устанавливают лопатки 3 в расчетное положение. Соединяют угловые рычаги 9 механизма 8 через поводки 11 и тендеры 12 с кольцами привода 5. Устанавливают на статор в расчетное положение цилиндр 16 и соединяют его через общий регулировочный винт 15 с механизмом 8. When assembling the stator, rotary blades 3 are installed in each half of the housing 1, levers 4 are mounted on them, pushed on the levers 4 in each half of the stator of the actuator ring 5, levers 4 are attached to the actuator ring 5 with radial pins 6 and the latter are counter-locked 7. Connect the two halves case 1 fasteners 29. Then put in place two removable liners 25, pushing them on the levers 4 in the direction of arrow M. Connect the liners 25 with the halves of the drive ring 5 fasteners 28. After that, the drive ring 5 around the entire circumference has the same dvuta Cross section and the same size. Thus, the installation of the fasteners 29 of the housing 1 does not cause any difficulties. Next, put on each half of the housing 1 by the mechanism 8. Fasten the rail 10 in a stationary design position. Install the blades 3 in the design position. Connect the angular levers 9 of the mechanism 8 through leashes 11 and tenders 12 with the rings of the drive 5. Install the cylinder 16 on the stator in the design position and connect it through a common adjusting screw 15 with the mechanism 8.

Во время работы поршень силового цилиндра 16 двигается от одного до другого упора. Его движение передается через винт 15, рейку 10, угловые рычаги 9, тендеры 12, поводки 11, кольца привода 5, рычаги 4 поворотным лопаткам 3. По мере надобности можно сместить границы поворота всей группы лопаток 3 регулировочными винтами 15. При этом в случае аварийного выпадения радиального штифта 6, например из-за поломки его контровки, устройство будет работать положенное время. При этом в районе дублирующего привода, а именно по поверхностям 21, хотя и будет наблюдаться некоторая выработка металла, но аварии при этом не будет. Более того, лопатки 3 будут все время находиться в расчетном положении. During operation, the piston of the power cylinder 16 moves from one to the other stop. Its movement is transmitted through screw 15, rail 10, angular levers 9, tenders 12, leashes 11, drive rings 5, levers 4 to rotary blades 3. If necessary, you can shift the rotation boundaries of the entire group of blades 3 with adjusting screws 15. In this case, in case of emergency loss of the radial pin 6, for example, due to a break in its lock, the device will work as expected. Moreover, in the area of the backup drive, namely along surfaces 21, although some metal production will be observed, there will be no accident. Moreover, the blades 3 will always be in the calculated position.

Claims

1. The stator of the compressor of a gas turbine engine, comprising a housing with a horizontal connector, rotary vanes of the guide apparatus installed in the housing and connected by levers with drive rings connected via a mechanism including angular levers and a rail to a power cylinder, characterized in that the cross section of the drive ring made by an I-beam, and grooves are made in the central wall of the I-beam, in which the ends of the levers of the rotary blades are located, and between the outer surface of the end of the lever and the side surface In the first groove, emergency clearance has been completed.

2. The stator according to claim 1, characterized in that in the region of the horizontal connector on the drive ring there are two Z-shaped grooves, in which two removable mating inserts of the I-beam cross section are installed, each insert being pressed against the end surface of the Z-shaped groove of the ring in the area of the central wall of the I-section and is connected to the ring by fasteners located along the axis of the compressor.

3. The stator according to claim 1, characterized in that the rail is made of individual links.

4. The stator according to claim 1, characterized in that an adjusting screw is installed between the mechanism and the power cylinder.