5.5.1. Крепление сопловых лопаток

СА стремятся осуществить двухопорное крепление лопаток в кольцевых деталях корпуса для обеспечения изгибной жесткости и прочности. Однако жесткое крепление лопаток может быть приме­нено только для СА с короткими лопатками, в которых термические напряжения и коробления деталей СА незначительны. Возможно также жесткое соединение лопаток СА, если внутренний корпус об­ладает малой жесткостью или имеет термокомпенсирующие элемен­ты (рис.5.19)

Неодинаковый нагрев отдельных деталей СА требует обеспече­ния свободы термических расширений силовых колец и лопаток, что достигается либо плавающей посадкой лопаток, либо их закрепле­нием в одном из колец (рис.5.19).

а б

Рис.5.19.Схсмы крепления лопаток СА: а - плавающая; б – фиксация во внешнем

кольце; 1 – кольцо внешнее; 2 – кольцо внутреннее

СА выполняются разборными и неразборными. СА первых ступеней обычно разборные, а последующих ступеней разборные или могут быть неразборными (см. рис. 5.20) (если условия работы обеспечивают требуемый ресурс без замены).

Конструкция СА с плавающими лопатками и силовыми башмаками приведена на рис.5.20,а. Лопатки 1 располагаются в профильных пазах, образованных башмаками 2, соединенных с корпусом 4 и кольцом 5 крепежными винтами. Свобода температурных расширений лопаток обеспечивается зазорами между торцами лопаток и корпусом.

СА с односторонним креплением лопаток приведены на рис.5.20, в. СА разборный с радиальной фиксацией лопаток 1 во внутреннем кольце 5 кольцевым стопорным замком 6 (рис5..20, б). Лопатка 1 входит с зазорами в просечки трактового кольца 8 и корпуса турбины 4. Профильные манжеты 7 фиксируют внутренние концы лопаток от осевых и окружных перемещений относительно внутренне­го кольца 5. Герметичность по внешнему корпусу обеспечивается кольцом 9, устанавливаемым на корпусе 4. Неразборный СА (рис.5.20, в) состоит из лопаток 1, вставленных в просечки корпуса 4 и приваренных к нему. Внутренние концы лопаток свободно входят в коль­цо 5, к которому, крепится кольцо 9, препятствующее утечке газов и кольцо лабиринтного уплотнения. Усилие от лопаток воспринима­ется корпусом.

Рис.5.20. Конструкции сопловых аппаратов: а - СА с плавающими лопат­ками и силовыми башмаками; б - разборный СА с лопатками, зафиксиро­ванными на внутреннем кольце; в - неразборный СА с фиксацией лопаток во внешнем кольце; 1 – лопатка; 2 – башмаки; 3 – обтекатель силовой стойки; 4 – корпус внешний; 5 – внутреннее силовое кольцо; 6 – замок; 7 – манжета; 8 – кольцо трактовое; 9 – герметизирующее кольцо

Наибольшее применение нашли разборные СА с креплением со­пловых лопаток во внешнем кольце (бандаже) и свободной установ­кой во внутреннем. Некоторые конструктивные решения таких кре­плений приведены на рис.5.21.

Рис.5.21. Конструкции крепления лопаток: а, б - при помощи цапф, в, г, д, е – при помощи полок; 1- лопатка СА; 2 – полка наружная; 3 – полка внутренняя; 4 – пояски цилиндрические; 5 – выступы кольцевые; 6 – фиксатор; 7 – пазы; 8, 9 – кольца; 10, 12, 23 – болты; 11 – корпус СА; 13 – эксцентрик; 14 – дефлектор; 15 – стержень силовой; 16, 22 – кольцо внутреннее; 17 – отверстие; 20 – корпус турбины; 21 – цапфа; 24 – штифт

Лопатка 1 внешней полкой 2 по цилиндрическим пояскам уста­новлена в корпусе 20 и жестко закреплена от осевых и окружных перемещений болтами (винтами) 23 (рис.5.21, а), радиальными штиф­тами 24 (рис.5.21, б, в, г) или специальным фиксирующим штифтом 6 (рис.5.21, д). Штифты 24 контрятся от перемещений обжатием краев отверстий (рис.5.21, в). Внутренние полки сопловых лопаток выпол­нены с цилиндрическими цапфами 21, которыми они установлены во внутреннем бандажном кольце 22 (рис.5.21, а, 6). Цапфы 21 вы­полняют роль радиально-расположенных штифтов и обеспечивают соосность корпуса 20 бандажного кольца 22 и элементов лабиринт­ных уплотнений 3, 8.

Лопатка 2 может быть установлена в профильных пазах внут­реннего бандажного кольца 22, обеспечивая его соосность корпусу 20 и элементам лабиринтных уплотнений 8 (рис.5.21,в). Для исклю­чения утечек газа из проточной части через профильные пазы бан­дажного кольца с его внутренней стороны установлено герметизи­рующее кольцо 9.

Во внутреннем бандажном кольце лопатка может быть установ­лена по цилиндрическим пояскам с фиксацией от окружных и осе­вых смещений выступами 7 (рис.5.21, г, д).

На рис.5.21, е приведен пример конструктивного выполнения пус­тотелой сопловой лопатки, внутренняя полость которой используется для размещения силовой связи внешнего 20 и внутреннего 16 корпусов. Каждая лопатка винтом 12 закрепляется в корпусе СА 11 и имеет возможность расширения в сторону внутреннего корпуса 16.

Эксцентрик 13 позволяет, в небольших пределах, регулировать угол установки лопатки при сборке.

Внутри дефлектора 14 установ­лены силовые стержни 15, закрепленные винтами 10, чем обеспечи­вается силовая связь и соосность корпусных деталей 11 и 16 с коль­цом лабиринтного уплотнения. Через отверстия 17 в лопатку пода­ется воздух для охлаждения лопатки и стержней.