Крепление стабилизаторов пламени форсажной камеры авиационного газотурбинного двигателя

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к форсажным камерам со стабилизацией пламени с помощью плохообтекаемых тел (СПОТ), и может быть использована в форсажных камерах авиационных газотурбинных двигателей при креплении стабилизаторов пламени. Крепление стабилизаторов пламени форсажной камеры авиационного газотурбинного двигателя содержит деталь в форме желоба с продольным выступом, при этом, содержит металлическую деталь со средствами крепления к ней стабилизаторов, с внутренним, открытым, по меньшей мере с одного торца, продольным пазом, соединенную с деталью в форме желоба с выступом при помощи соединения выступ-впадина, причем выступы выполнены на стенках паза, а впадины - на стенках выступа детали в форме желоба, при этом деталь в форме желоба с выступом выполнена из композиционного материала и зафиксирована от выпадения из паза в продольном направлении при помощи, по меньшей мере, одного средства крепления, которым снабжена металлическая деталь. 2 з.п.ф., 3 илл.

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к форсажным камерам со стабилизацией пламени с помощью плохообтекаемых тел (СПОТ), и может быть использована в форсажных камерах авиационных газотурбинных двигателей при креплении стабилизаторов пламени.

Известно крепление кольцевых стабилизаторов пламени форсажной камеры авиационного газотурбинного двигателя, содержащее расположенную между кольцевыми стабилизаторами опорную металлическую деталь, выполняющую функцию радиального стабилизатора, в форме желоба и с выступом, снабженным двумя проушинами, к каждой из которых крепят один кольцевой стабилизатор (см. Технология эксплуатации, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей: Учеб. пособие/ Ю.С. Елисеев и др. - М.: Высш. Шк., 2002. - 355 с (с. 131-132)).

Под креплением понимается приспособление, служащее для скрепления, укрепления чего-либо (см. Большой толковый словарь русского языка. /Сост. и гл. ред. С.А. Кузнецов. - СПб.: «Норинт», 2000. - 1536 с. (с. 469)).

Недостатки известного крепления - значительная масса, ограниченный рабочий температурный диапазон из-за использования материала, имеющего допустимые рабочие температуры 9001000°C, необходимость в охлаждении металлических элементов форсажной камеры, в том числе и опорной детали крепления, для обеспечения работоспособности двигателя при температурах свыше 1100°C со стороны фронта пламени.

Технический результат заявленной полезной модели - уменьшение массы, повышение рабочих температур и увеличение срока эксплуатации форсажной камеры.

Указанный технический результат достигается тем, крепление стабилизаторов пламени форсажной камеры авиационного газотурбинного двигателя, содержащее деталь в форме желоба с продольным выступом, согласно полезной модели, содержит металлическую деталь со средствами крепления к ней стабилизаторов, с внутренним, открытым, по меньшей мере с одного торца, продольным пазом, соединенную с деталью в форме желоба с выступом при помощи соединения выступ-впадина, причем выступы выполнены на стенках паза, а впадины - на стенках выступа детали в форме желоба, при этом деталь в форме желоба с выступом выполнена из композиционного материала и зафиксирована от выпадения из паза в продольном направлении при помощи, по меньшей мере, одного средства крепления, которым снабжена металлическая деталь.

Указанная совокупность признаков является существенной, так как позволяет обеспечить выигрыш в массе и повысить жаропрочность крепления. Выполнение одной детали крепления из композиционного материала обусловлено тем, что именно деталь в форме желоба, выполняющая функцию радиальных стабилизаторов пламени, находится в «горячей» зоне (температура более 1100°C). Деталь, выполняющая силовую функцию, выполнена из металла, так как она расположена в «холодной» зоне (температура около 600°C), и материал выдерживает необходимые рабочие температуры; выполнять данную деталь из композиционного материала нецелесообразно, так как такие материалы не обладают достаточной прочностью для выполнения силовой функции. Кроме того, отсутствие отверстий в дели из композиционного материала, являющихся концентраторами напряжений, позволяет повысить прочность крепления.

Средство крепления может быть выполнено в виде, по меньшей мере одного, отверстия, на, по меньшей мере одной стенке паза металлической детали, и расположенного в отверстии крепежного элемента, причем крепежный элемент расположен за выступом детали в форме желоба, что позволяет упростить сборку и разборку крепления. Кроме того, данное средство крепления достаточно просто по конструкции и технологии изготовления по сравнению, например, со средством крепления, выполненным в виде приваренного к стенкам паза ограничителя.

Между выступом детали в форме желоба и стенками паза металлической детали может быть размещена, по меньшей мере, одна изогнутая пластина, что позволяет дополнительно уменьшить вибрации и температурные расширения.

На фиг. 1 - изображена форсажная камера с системой стабилизации пламени;

на фиг. 2 - крепление стабилизаторов (аксонометрия);

на фиг. 3 - крепление стабилизаторов (поперечный разрез).

Крепление содержит деталь 1 в форме желоба с продольным внутренним выступом 2. При этом и деталь 1, и выступ 2 выполнены из композиционного материала, например, УККМ C/SiBCO. Выступ 2 выполнен с впадинами 3. Также крепление содержит металлическую деталь 4 со средствами крепления, например, выполненными в виде проушин 5, к ней, например, кольцевых, стабилизаторов 6 и 7, при этом, диаметр стабилизатора 6 (малый стабилизатор) меньше диаметра стабилизатора 7 (большой стабилизатор). В металлической детали 4 выполнен внутренний, продольный паз 8 с выступами 9 на стенках паза. Паз 8 открыт с одного торца, а с другого торца выполнен глухим. Выступ 2 и паз 8 выполнены с учетом условий собираемости и действующих температур, что позволяет соединить деталь 1 и металлическую деталь 4 соединением выступ - паз, являющимся одним из вариантов выполнения замкового соединения, и обеспечить, тем самым, предотвращение выпадения «вниз» детали 1 из продольного паза 8. Для предотвращения смещения деталей 1 и 4 друг относительно друга и выпадения в продольном направлении предусмотрено средство крепления. Как вариант выполнения, средство крепления выполнено в виде сквозного отверстия на одной боковой стенке детали 4 и крепежного элемента 10, например, винт, ось, заклепка, расположенного за выступом 2 детали 1. Как еще один вариант: отверстия сквозные и выполнены на двух стенках (не показано). При этом, если продольный паз 8 выполнен открытым с обоих торцов, то средств крепления два - со стороны каждого открытого торца.

Размеры пазов 3, 8 и выступов 2, 9, форму, геометрические размеры отверстий для средства крепления, выбирают для каждого конкретного случая в зависимости от рабочих температур, метода сборки, с учетом обеспечения необходимых зазоров - монтажного и компенсирующего температурные расширения, с учетом обеспечения минимального смещения соединяемых деталей друг относительно друга от эксплуатационных нагрузок, с учетом обеспечения свободы линейных температурных расширений металла и неметалла. По табличным данным выбирают монтажный зазор и рассчитывают коэффициенты температурных линейных расширений.

Средства крепления могут быть выполнены иными, например, в виде приваренной к стенкам паза детали или детали в форме, например, скобы с внутренним пазом, соединяющейся с деталью 4 с внешней стороны, например с помощью сварки, болтовым соединением, заклепками и т.п.

Между выступом 2 детали 1 в форме желоба и металлической деталью 4 может быть размещена, по меньшей мере, одна изогнутая пластина (не показана).

Использование крепления рассмотрено на примере закрепления кольцевых стабилизаторов 6 и 7 в форсажной камере 11 с форкамерой 12 авиационного газотурбинного двигателя, прикрепленной тягами 13 к корпусу форсажной камеры 11.

Крепление собирают следующим образом.

Вначале выполненную из композиционного материала деталь 1 выступом 2 размещают в продольном пазу 8 металлической детали 4 через открытый торец, образуя соединение выступ-впадина, после чего размещают и закрепляют крепежный элемент 10 в сквозном отверстии на боковой стенке детали 4, тем самым, фиксируя и предотвращая смещение деталей 1 и 4 друг относительно друга и выпадение детали 1. Затем каждый стабилизатор 6 (7) закрепляют на фокамере 12 известным способом с помощью известных средств: путем размещения крепежных элементов, например, винт-гайка, заклепка, в проушинах 5 и проушинах, выполненных на каждом стабилизаторе 6 и 7. После этого форкамеру 12 крепят к корпусу форсажной камеры 11 известными средствами, например при помощи тяг 13.

При отсутствии форкамеры 12 или при ее расположении не между стабилизаторами, а в другом месте, и при выполнении стабилизаторов не кольцевыми, что обусловлено конструктивными особенностями двигателя, стабилизаторы 6 и 7 закрепляют между собой предложенным креплением. Закрепленные между собой стабилизаторы 6 и 7 также крепят к корпусу форсажной камеры известным способом и с помощью известных средств, например при помощи тяг (см, например, А.А. Иноземцев, В.Л. Сандрацкий. Газотурбинные двигатели. ОАО «Авиадвигатель», Пермь, 2006. - 1204 с. (с. 354, рис. 7.4.1_4, с. 355, рис. 7.4.1_5).

При работе двигателя, данное крепление стабилизаторов пламени позволяет выдержать температуру свыше 1100°C со стороны фронта пламени, что позволяет обеспечить повышение тяги двигателя, необходимые, требуемые силовые нагрузки и при этом избежать поломок из-за температурных расширений соединяемых деталей, выполненных из материалов с различными коэффициентами температурного расширения.

1. Крепление стабилизаторов пламени форсажной камеры авиационного газотурбинного двигателя, содержащее деталь в форме желоба с продольным выступом, отличающееся тем, что содержит металлическую деталь со средствами крепления к ней стабилизаторов, с внутренним, открытым, по меньшей мере с одного торца, продольным пазом, соединенную с деталью в форме желоба с выступом при помощи соединения выступ-впадина, причем выступы выполнены на стенках паза, а впадины - на стенках выступа детали в форме желоба, при этом деталь в форме желоба с выступом выполнена из композиционного материала и зафиксирована от выпадения из паза в продольном направлении при помощи, по меньшей мере, одного средства крепления, которым снабжена металлическая деталь.

2. Крепление стабилизаторов пламени по п. 1, отличающееся тем, что средство крепления выполнено в виде по меньшей мере одного отверстия на по меньшей мере одной стенке паза металлической детали и расположенного в отверстии крепежного элемента, причем крепежный элемент расположен за выступом детали в форме желоба.

3. Крепление стабилизаторов пламени по п. 1, отличающееся тем, что между выступом детали в форме желоба и стенками паза металлической детали размещена по меньшей мере одна изогнутая пластина.



 

Похожие патенты:
Наверх