Компрессор для увеличения мощности газотурбинного двигателя с низкой стоимостью установки и ремонта
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к конструкции рабочих лопаток газовых турбин, осевых компрессоров, а также лопаток других роторных машин, применяемых в авиационной и наземной техники. Сущность полезной модели: компрессор газотурбинного двигателя включает статор с направляющим аппаратом, в полости которого размещен ротор с закрепленными на нем двухсоставными рабочими лопатками, при этом хвостовые части лопаток выполнены из материала с коэффициентом теплового расширения большим, чем коэффициент теплового расширения материала, из которых изготовлены перья лопаток. Целесообразно перья лопаток выполнять из стали, а хвостовые части лопаток - из сплавов металлов. Устройство позволяет: повысить КПД компрессора газотурбинного двигателя за счет обеспечения регулирования радиального зазора между лопатками компрессора и внутренней стенкой корпуса на рабочих режимах работы двигателя, компенсировать эрозийный износ лопатки, а также снизить затраты на эксплуатацию газотурбинной установки за счет сокращения расхода топлива. 2 з.п. ф-лы, 2 илл.
Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкции рабочих лопаток газовых турбин, осевых компрессоров, а также лопаток других роторных машин, применяемых в авиационной и наземной техники.
Известен компрессор газотурбинного двигателя, статор которого состоит из наружного и внутреннего корпусов, соединенных между собой конусными упругими фланцами с образованием кольцевой наклонной щели отбора воздуха, соединенной на входе с проточной частью компрессора, а на выходе - с диффузорной полостью отбора (RU 2173796, 2000). Регулировка радиального зазора обеспечивается охлаждением внутреннего корпуса путем обдува его воздухом.
Недостатком указанного способа является использование для охлаждения корпуса статора воздуха, отбираемого от двигателя, что приводит к снижению КПД двигателя.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является компрессор газотурбинного двигателя, содержащий ротор с рабочими лопатками и статор с наружным и внутренним корпусами, соединенными между собой конусным фланцем, а также с полостью обдува и с перфорированным дефлектором, радиальный стык конусного фланца с внутренним корпусом расположен между входной и выходной кромками первой рабочей лопатки по потоку от кольцевой щели, расположенной между полостью отбора воздуха и проточной частью компрессора, а в сторону этой лопатки направлено выполненное с отбортовками сопло в дефлекторе (RU 2396471, 2009).
Недостатком указанной конструкции является необходимость отбора воздуха на охлаждение из специальной полости, усложняющей конструктивное исполнение компрессора. Указанный недостаток приводит к снижению КПД компрессора газотурбинного двигателя.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности работы компрессора газотурбинного двигателя.
Поставленная задача достигается тем, что компрессор газотурбинного двигателя включает статор с направляющим аппаратом, в полости которого размещен ротор с закрепленными на нем двухсоставными рабочими лопатками, при этом хвостовые части лопаток выполнены из материала с коэффициентом теплового расширения большим, чем коэффициент теплового расширения материала, из которых изготовлены перья лопаток.
Целесообразно перья лопаток выполнять из стали, а хвостовые части лопаток - из сплавов металлов.
Достигаемый технический результат заключается в повышении КПД компрессора газотурбинного двигателя за счет обеспечения регулирования радиального зазора между лопатками компрессора и внутренней стенкой корпуса на рабочих режимах работы двигателя, компенсировании эрозийного износа лопатки, а также в снижении затрат на эксплуатацию газотурбинной установки за счет сокращения расхода топлива.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная схема устройства, на фиг.2 показано сечение по А-А.
Устройство состоит из ротора 1, двухсоставной рабочей лопатки, состоящей из пера лопатки 2 и хвостовой части 3, и корпуса статора 4. Причем хвостовая часть 3 выполнена из материала с большим коэффициентом линейного расширения материала, из которого выполнено перо лопатки 2. Позицией 5 обозначен зазор между хвостовой частью лопатки 3 и корпусом статора 4.
Хвостовая часть 3 может быть выполнена из сплавов металлов, например, из следующих материалов: латунь, иттербий, дюралюминий, манганин и т.д.
Перо лопатки 2 выполняют из стали.
Устройство работает следующим образом.
Предварительно определяют значение увеличения радиального зазора между статором и лопатками ротора компрессора на рабочих режимах работы двигателя за счет температурного расширения статора компрессора. Рассчитывается необходимая длина периферийной (хвостовой) части 3 лопатки компрессора, позволяющая обеспечить сохранение оптимального зазора 5 за счет удлинения лопатки. Соотношение длин хвостовой части 3 лопатки и пера 2 на последних ступенях компрессора будет составлять 
При нагреве лопаток ротора хвостовая часть 3 лопатки будет иметь большее удлинение 
2 по сравнению с удлинением 1 пера 2 лопатки, что позволяет компенсировать отклонения от проектного зазора между корпусом статора 4 и лопаткой.
Такое выполнение периферийной (хвостовой) части лопатки компрессора обеспечивает сохранение минимального радиального зазора между статором и лопатками ротора компрессора на рабочих режимах работы двигателя, что позволяет компенсировать потери КПД турбомашины.
1. Компрессор газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что он включает статор с направляющим аппаратом, в полости которого размещен ротор с закрепленными на нем двухсоставными рабочими лопатками, при этом хвостовые части лопаток выполнены из материала с коэффициентом теплового расширения большим, чем коэффициент теплового расширения материала, из которых изготовлены перья лопаток.
2. Компрессор газотурбинного двигателя, отличающийся тем, что перья лопаток выполнены из стали.
3. Компрессор газотурбинного двигателя, отличающийся тем, что хвостовые части лопаток выполнены из сплавов металлов.
