RU2193699C2

RU2193699C2 - Stator of gas turbine engine compressor

Info

Publication number: RU2193699C2
Application number: RU2001103471/06A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Крючков; А.И. Тункин; Н.М. Ошканов; В.А. Кузнецов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2002-11-27

Abstract

FIELD: aviation industry; gas turbine engines of aircraft and ground application. SUBSTANCE: according to invention, in stator of compressor of gas turbine engine provided with turnable vanes of guide vane assemblies and turnable vanes angular position pickups, each connected with drive mechanism through system of levers with driving and additional tie-rods interconnected by pin, pin is made eccentricity, with ratio of length of driving lever to pin eccentricity being 20- 100. Ring multifaces rib is made on border between elbows of pin. Projections of lock holding pin relative to driving lever in angular position are found on tops and faces of rib. EFFECT: improved reliability of compressor stator owing to provision of agreement between vane turning range of guide vane assembly and range of turnable vane angular position pickup rotor. 5 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинным двигателям наземного и авиационного применений. The invention relates to gas turbine engines of ground and aviation applications.

Известен статор компрессора газотурбинного двигателя с поворотными направляющими лопатками входного направляющего аппарата двигателя Д-30, соединенными между собой поворотным кольцом, которое в свою очередь соединено с силовым механизмом привода [1]. Known stator of a compressor of a gas turbine engine with rotary guide vanes of the input guide apparatus of the D-30 engine, interconnected by a rotary ring, which in turn is connected to the power drive mechanism [1].

Однако известный статор компрессора не обеспечивает необходимую точность регулирования из-за неточности замера регулируемого параметра вследствие передачи вибрации от направляющего аппарата к измерительному элементу датчика. However, the known compressor stator does not provide the necessary control accuracy due to inaccuracy in the measurement of the adjustable parameter due to the transmission of vibration from the guide apparatus to the measuring element of the sensor.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является статор компрессора газотурбинного двигателя, содержащий поворотные лопатки направляющих аппаратов, а также датчики углов положения поворотных лопаток, каждый из которых соединен с одним механизмом привода через пару двухзвенных рычагов [2]. Closest to the technical nature of the claimed is the stator of the compressor of a gas turbine engine containing rotary blades of guide vanes, as well as angle sensors of the position of the rotary blades, each of which is connected to one drive mechanism through a pair of two-link levers [2].

В современных высоконапорных компрессорах для исключения помпажа и обеспечения устойчивой работы во всем диапазоне режимов работы двигателя, лопата поворотных направляющих аппаратов, особенно лопатки входного направляющего аппарата компрессора, выполняются с большим диапазоном углов поворота. Например, для лопаток входного направляющего аппарата двигателя ПС-90А этот диапазон составляет 45^o. Для обеспечения необходимой точности замера диапазон углов поворота ротора датчика углов положения лопаток типа ДБС КГ-650 1 Ш состаляет 90^o.In modern high-pressure compressors, to prevent surging and ensure stable operation in the entire range of engine operating modes, the shovel of rotary guide vanes, especially the blades of the compressor inlet guide vanes, are made with a wide range of rotation angles. For example, for the blades of the input guide vane of the PS-90A engine, this range is 45 ^o . To ensure the necessary measurement accuracy, the range of angles of rotation of the rotor of the angle sensor of the blades of the type DBS KG-650 1 W is 90 ^o .

В известной конструкции статора компрессора между поворотной лопаткой и датчиком углов поворота этой лопатки выполнена длинная кинематическая цепочка, каждый элемент которой выполнен с допусками на длину. Возможно такое сочетание допусков, при котором диапазон углов поворота лопаток не соответствует диапазону углов поворота ротора датчика углов положения лопаток, что может привести к неправильному замеру этого регулируемого параметра и, в конечном счете, - к помпажу и поломке компрессора. In the known design of the compressor stator between the rotary blade and the angle sensor of this blade, a long kinematic chain is made, each element of which is made with length tolerances. A combination of tolerances is possible in which the range of rotation angles of the blades does not correspond to the range of rotation angles of the rotor of the blade angle sensor, which can lead to incorrect measurement of this adjustable parameter and, ultimately, to surging and damage to the compressor.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в повышении надежности статора компрессора за счет обеспечения согласования диапазонов поворота лопаток входного направляющего аппарата и ротора датчика углов положения поворотных лопаток. The technical problem to which this invention is directed is to increase the reliability of the compressor stator by ensuring coordination of the rotation ranges of the blades of the input guide vane and the rotor of the angle sensor of the position of the rotary blades.

Сущность изобретения заключается в том, что в статоре компрессора газотурбинного двигателя, содержащем поворотные лопатки направляющих аппаратов, а также датчики углов положения поворотных лопаток, каждый из которых соединен с механизмом привода через систему рычагов с ведущей и дополнительной тягами, соединенными между собой с помощью пальца, согласно изобретению палец выполнен эксцентриковым, отношение длины ведущего рычага к эксцентриситету пальца составляет 20...100, на границе между коленами пальца выполнено кольцевое многогранное ребро, на вершинах и гранях которого установлены выступы контровочного замка, фиксирующего палец относительно ведущего рычага в угловом положении. The essence of the invention lies in the fact that in the compressor stator of a gas turbine engine containing rotary blades of guide vanes, as well as angle sensors for the position of the rotary blades, each of which is connected to the drive mechanism through a lever system with a drive and additional rods connected to each other by a finger, according to the invention, the finger is made eccentric, the ratio of the length of the driving lever to the eccentricity of the finger is 20 ... 100, at the boundary between the knees of the finger there is a ring multifaceted a rib on the vertices and faces of the retaining projections which are installed lock, the locking finger relative to the master arm in an angular position.

Выполнение пальца эксцентриковым с кольцевым многогранным ребром на границе между коленами пальца позволяет увеличить или уменьшить амплитуду перемещения ведущего рычага и ведомого рычага и соответственно обеспечить согласование диапазонов поворота лопаток входного направляющего аппарата и ротора датчика углов положения поворотных лопаток. Performing a finger with an eccentric ring with a multifaceted rib on the border between the knees of the finger allows you to increase or decrease the amplitude of movement of the driving lever and the driven lever and, accordingly, ensure matching the rotation ranges of the blades of the input guide vane and the rotor of the angle sensor of the position of the rotary blades.

Контровочный замок с выступом позволяет фиксировать эксцентриковый палец относительно ведущего рычага в угловом положении, тем самым обеспечивается 12 различных положений пальца. The locking lock with a protrusion allows you to fix the eccentric finger relative to the drive lever in an angular position, thereby providing 12 different positions of the finger.

Надежность конструкции обеспечивается лишь в том случае, если отношение длины L ведущего рычага к эксцентриситету e пальца составляет 20...100. Reliability of the design is ensured only if the ratio of the length L of the driving lever to the eccentricity e of the finger is 20 ... 100.

При L/e<20 недостаточна точность регулирования для согласования диапазонов поворота лопаток входного направляющего аппарата и ротора датчика углов положения поворотных лопаток. When L / e <20, the control accuracy is insufficient to coordinate the rotation ranges of the blades of the input guide vane and the rotor of the angle sensor of the position of the rotary blades.

Соотнoшение L/e>100 не обеспечивает диапазон регулирования. An L / e ratio> 100 does not provide a control range.

В обоих случаях возможны помпаж и поломка компрессора. In both cases, surging and compressor failure are possible.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан продольный разрез статора компрессора газотурбинного двигателя; на фиг. 2 представлен вид А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - вид В на фиг.3; на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.4. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a stator of a compressor of a gas turbine engine; in FIG. 2 is a view A of FIG. 1; figure 3 is a section bB in figure 2; figure 4 is a view In figure 3; figure 5 is a cross section GG in figure 4.

Статор компресора 1 газотурбинного двигателя состоит из корпуса 2, в котором установлены лопатки 3 входного направляющего аппарата 4, а также поворотные лопатки 5 и 6 поворотных направляющих аппаратов 7, 8 первой и второй ступеней компрессора, которые поворачиваются с помощью рычагов 9, 10, 11 и ведущих поворотных колец 12, 13 и 14 соответственно. The stator of the compressor 1 of the gas turbine engine consists of a housing 2, in which blades 3 of the input guide apparatus 4 are installed, as well as rotary blades 5 and 6 of the rotary guide apparatus 7, 8 of the first and second compressor stages, which are rotated by levers 9, 10, 11 and leading rotary rings 12, 13 and 14, respectively.

Поворотное кольцо 12 входного направляющего аппарата 4 приводится во вращение с помощью ведомой тяги 15, соединенной шарнирно с ведомым рычагом 16, жестко установленным на валике 17 совместно с ведущим рычагом 18. Рычаг 18 имеет длину L и шарнирным соединением 19 с помощью пальца 20 прикреплен к ведущей тяге 21, соединенной в свою очередь с исполнительным механизмом привода (не показан). Шарнирное соединение 19 ведущей тяги 21 и ведущего рычага 18 выполнено со сферическим пальцем 22 и затянуто гайкой 23, законтренной шплинтом 24. The rotary ring 12 of the input guide vane 4 is driven by a driven rod 15, pivotally connected to the driven lever 16, rigidly mounted on the roller 17 together with the driving lever 18. The lever 18 has a length L and is pivoted by a finger 20 to the master traction 21, connected in turn with the actuator actuator (not shown). The swivel connection 19 of the drive rod 21 and the drive lever 18 is made with a spherical pin 22 and tightened by a nut 23, locked cotter pin 24.

Палец 20 выполнен с основным стержнем 25, входящим в шарнирное соединение 10 ведущей тяги 21 и рычага 18, а также с эксцентриковым по отношению к нему дополнительным стержнем 26, на котором через сферическое кольцо 27 установлена дополнительная тяга 28, через рычаг 29 шарнирно соединенная с ротором 30 датчика 31 контроля положения поворотных лопаток 3 входного направляющего аппарата 4. На пальце 20 тяга 28 зафиксирована с помощью гайки 32, законтренной шплинтом 33. The finger 20 is made with the main rod 25 included in the hinge joint 10 of the driving rod 21 and the lever 18, as well as with an additional rod 26 eccentric with respect to it, on which an additional rod 28 is mounted through a spherical ring 27, pivotally connected to the rotor through the lever 29 30 of the sensor 31 for controlling the position of the rotary blades 3 of the input guide vane 4. On the finger 20, the rod 28 is fixed with the help of a nut 32 locked by a cotter pin 33.

На границе между коленами пальца, т.е. основным 25 и дополнительным 26 стержнями, выполнено кольцевое многогранное ребро 34, на вершинах 35 и гранях 36 установлены выступы 37 контровочного замка 38. Выступами 39 замок 38 фиксируется относительно боковых поверхностей 40 ведущего рычага 18 от проворота вокруг своей оси. On the border between the knees of the finger, i.e. the main 25 and additional 26 rods, an annular multifaceted rib 34 is made, on the tops 35 and sides 36, the protrusions 37 of the lock lock 38 are installed. The protrusions 39 lock 38 is fixed relative to the side surfaces 40 of the drive lever 18 from turning around its axis.

Ведущие поворотные кольца 13, 14 поворотных направляющих аппаратов 7, 8 первой и второй ступеней также соединены своими ведомыми тягами и рычагами (не показаны) с валиком 17, поворачиваясь таким образом синхронно с поворотным ведущим кольцом 12 входного направляющего аппарата 4. The leading rotary rings 13, 14 of the rotary guide devices 7, 8 of the first and second stages are also connected by their driven rods and levers (not shown) to the roller 17, thus turning synchronously with the rotary drive ring 12 of the input guide apparatus 4.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При работе двигателя угол поворота ротора 30 датчика 31 контроля углов поворота лопаток фиксируется управляющим электронным блоком (не показан), который корректирует углы поворота лопаток 3, 5 и 6 поворотных направляющих аппаратов 4, 7 и 8, установленных в статоре компрессора 1, в зависимости от режима работы двигателя с помощью исполнительного механизма привода (не показан). При этом поворот ведущего рычага 18 вызывает через дополнительную тягу 28 поворот рычага 29 и ротора 30 датчика 31 контроля углов поворота лопаток. Палец 20 устанавливается в нужное угловое положение, затем фиксируется в этом положении с помощью контровочного замка 38. С помощью пальца 20 тяга 28 переводится в положение 41, при котором увеличиваются длина L рычага 18 и амплитуда перемещения рычага 29 в месте его соединения с тягой 28. При этом увеличивается и угол поворота ротора 30 датчика 31. И наоборот. Так как контровочный замок 38 может фиксировать выступ 34 пальца 20 по граням 36 и вершинам 35 многогранного ребра 34, то количество положений пальца 20 в данном исполнении равно 12. When the engine is running, the angle of rotation of the rotor 30 of the sensor 31 for controlling the angles of rotation of the blades is fixed by a control electronic unit (not shown), which corrects the angles of rotation of the blades 3, 5 and 6 of the rotary guide vanes 4, 7 and 8 installed in the compressor stator 1, depending on engine operating mode using an actuator actuator (not shown). In this case, the rotation of the driving lever 18 causes, through the additional thrust 28, the rotation of the lever 29 and the rotor 30 of the sensor 31 for controlling the rotation angles of the blades. The finger 20 is installed in the desired angular position, then fixed in this position using the lock 38. Using the finger 20, the rod 28 is moved to position 41, which increases the length L of the lever 18 and the amplitude of movement of the lever 29 in the place of its connection with the rod 28. This increases the angle of rotation of the rotor 30 of the sensor 31. And vice versa. Since the lock lock 38 can fix the protrusion 34 of the finger 20 along the faces 36 and the vertices 35 of the polyhedral rib 34, the number of positions of the finger 20 in this design is 12.

Источники информации
1. Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30. Техническое описание. М.: Машиностроение, 1971, с. 19, рис.6.Sources of information
1. Aircraft dual-circuit turbojet engine D-30. Technical description. M .: Engineering, 1971, p. 19, Fig. 6.

2. Патент РФ 2098670, F 04 D 29/56, F 01 D 9/02, 1997 г. 2. RF patent 2098670, F 04 D 29/56, F 01 D 9/02, 1997

Claims

The stator of the compressor of a gas turbine engine containing rotary blades of the guide vanes, as well as angle sensors for the position of the rotary blades, each of which is connected to the drive mechanism through a lever system with drive and additional rods connected by a finger, characterized in that the finger is made eccentric, the ratio of the length of the drive lever to the eccentricity of the finger is 20.. . 100, an annular multifaceted rib is made on the border between the knees of the finger, on the tops and faces of which are protrusions of a lock lock, which fixes the finger relative to the drive lever in an angular position.