Компрессор высокого давления

Назначение и устройство

Компрессор высокого давления предназначен для сжатия воздуха, поступающего из компрессора низкого давления и подачи его через задний корпус в камepy сгорания.

Компрессор высокого давления (рис. 15) - девятиступенчатыи, состоит из переходника 1, корпуса компрессора 2, корпуса силового 3, аппарата спрямляющего 4, корпуса заднего 5, ротора турбокомпрессора высокого давления (ТКВД) 6.

Основные элементы КВД

3.2.2.1. Переходникпредназначен для плавного подвода воздуха из компрес­сора низкого давления в компрессор высокого давления.

В переходнике (рис. 16) размещены: опора задняя 2 ротора КНД, опора передняя 18 ротора ТКВД, аппарат направляющий 14, два датчика частоты вращения 15.

Переходник состоит из наружной 8 и внутренней 6 стенок, соединенных между собой рядом спрямляющих лопаток 7.

В наружной стенке устанавливается аппарат направляющий 14 (на входе в КВД) с консольными лопатками.

К внутренней стенке 6 переходника крепится корпус силовой 3, внутренняя полость которого - масляная полость.

Между рядом спрямляющих лопаток и лопаток входного направляющего аппарата установлено пять патрубков, из которых четыре сообщены с масляной полостью, а один - с разгрузочной полостью КНД, которая ограничена со стороны переходника крышкой 5, стенкой корпуса 3 и лабиринтной крышкой 1.

На патрубке подвода масла 4 крепится фланец 13, предназначенный для фиксации верхних концов трубы 9 подвода масла, теплостойкого бесконтактного датчика 15 для замера частоты вращения ТКВД и установки масляного фильтра 10. Нижние концы трубы и датчика фиксируются в кронштейне 16. Масло через фильтр по трубе поступает в канал Б, сообщенный с каналом А кольцевой раздачи масла, из которого осуществляется подвод масла на масляный демпфер задней опоры КНД и подвод масла через три жиклера на смазку задней опоры КНД.

Подвод масла к передней опоре ТКВД осуществляется через трубку 17 пе­рекидки масла.

Для устранения выбивания масла из масляной полости установлены уплотнительные прокладки 12.

Для обеспечения заданного зазора между датчиком и индуктором преду­смотрено кольцо регулировочное 11.

К корпусу 6 переходника (рис. 17) крепится стенка 7 задней опоры КНД, в которой размещается корпус 8 задней опоры КНД с маслораздаточным кольцом 9. Для демпфирования задней опоры КНД между втулкой 4 и корпусом 8 организован кольцевой зазор Б. Количество масла, проходящее через масляный демпфер, определяется величиной торцевого зазора В, регулируемого кольцом 10. Для уплотнения масляной полости со стороны КНД установлены крышка лабиринтная 5, которая в паре с лабиринтом задней цапфы ротора КНД образует лабиринтное уплотнение и крышка 1, которая в паре с графитовым кольцом 11 образует контактное уплотнение.

К силовому корпусу 4 (рис. 18) крепится корпус 3 передней опоры ТКВД. Для обеспечения радиальной податливости наружная часть корпуса выполнена в виде обода «беличье колесо». Передача колебаний от передней цапфы ротора демпфируется маслом, которое нагнетается в зазор между корпусом опоры 3 с маслоуплотнительными кольцами 8 и ограничительной крышкой 5 по каналу А.

Уплотнение масляной полости со стороны КВД осуществляется с помощью контактного уплотнения, образованного крышкой 9 и графитовым кольцом 10, и лабиринтного уплотнения, образованного лабиринтной крышкой 6 и лабиринтом экрана 11 ротора ТКВ Д.

Лабиринтная крышка 6 выполняет роль теплоизолирующего кожуха для уменьшения температуры масляной полости.

В корпусе 3 передней опоры установлен подшипник передней опоры ТКВД 7, смазка которого осуществляется через маслораздаточное кольцо 2, а для обеспечения внутреннего подвода масла предназначена форсунка 1, подающая по ка­налам Б масло к подшипнику.

В переходнике (рис. 19) находятся: патрубок 1 - для датчика замера частоты вращения ТКВД, патрубок 3-для осуществления подвода масла и датчика замера частоты вращения ТКВД, патрубок 7 - для ключа ручной прокрутки ротора ТКВД, патрубок 17 - для слива масла, патрубок 11 стравливания из разгрузочной полости КНД, на котором размещены: кран стравливания 13 и фланец 12 с трубкой замера давления в разгрузочной полости.

На наружной стенке переходника размещены: форсунки промывочные 14, штуцеры 10 для замера полных параметров, бобышки отбора воздуха в ОВ ТНД 8, бобышка отбора воздуха в ЗК КВД 9, штуцер отбора воздуха 6 в механизм поворотных аппаратов КНД, штуцер 2 замера статического давления, 15 отбор воздуха на РПД.

Для обеспечения необходимого давления в разгрузочной полости КНД предназначен кран стравливания 13.

3.2.2.2 Корпус КВД - один из основных силовых узлов двигателя. В нем устанавливаются спрямляющие аппараты.

Корпус КВД 1 (рис.20) представляет собой обечайку, имеющую горизонтальный разъем. К среднему фланцу корпуса крепится силовой корпус, к заднему задний корпус.

Спрямляющие аппараты предназначены для поступенчатого сжатия воздуха и направления его на рабочие лопатки ротора под определенным углом.

Спрямляющий аппарат КВД состоит из спрямляющих лопаток 3, наружного кольца 2 и внутреннего кольца 4, на котором крепятся уплотнительные сектора 5.

В наружных кольцах 2 выполнены пазы типа «ласточкин хвост» по количеству спрямляющих лопаток 3 в аппарате, во внутренних кольцах 4 выполнено то же количество профильных просечек.

Уплотнительные сектора 5 в сочетании с лабиринтами на барабане ротора, образуют уплотнение, препятствующее перетеканию воздуха между ступенями компрессора.

Перед пятым спрямляющим аппаратом в корпусе 1 сделана кольцевая проточка, через которую осуществляется отбор воздуха по каналу А на охлаждение ТНД и кольца, регулирующего величину радиального зазора над рабочими лопатками ТВД.

3.2.2.3. Корпус силовой предназначен для усиления конструкции в самом горячем месте двигателя, а также крепления на нем жаровых труб, топливного коллектора и коммуникаций заднего корпуса.

На силовом корпусе (рис. 21) находятся трубы стравливания воздуха из по­лости глубокого стравливания 1 заднего корпуса КВД в проточную часть перед СА пятой ступени, заглушенные бобышки отбора воздуха из-за КВД 3, труба 4 подвода масла к задней опоре КВД, три бобышки отбора воздуха из-за пятой сту­пени КВД на охлаждение ТНД 5, штуцер отбора воздуха в механизм поворота аппаратов КНД 6, штуцер замера статического давления за КВД 7, труба подвода воздуха из переходника в задний корпус КВД 8, труба слива масла из заднего корпуса КВД 9.

На трубах отбора воздуха из-за пятой ступени КВД установлены клапан перепуска воздуха (нормально открытого типа).

Клапан перепуска воздуха (рис. 22) закреплен в стакане 4 и при помощи тройника 1 соединен с трубой отбора воздуха. Клапан предназначен для стравливания воздуха из полости компрессора под кожух ГТД с целью улучшения работы двигателя на запуске.

Клапан перепуска воздуха состоит из корпуса 5, поршня 7, пружины 10, тарелки клапана 2.

При запуске двигателя полость воздушная А над поршнем 7 сообщается с проточной частью. В ходе запуска давление в проточной части растёт и давит на тарелку клапана 2, в это время происходит переключение электромагнита системы управления и полость над поршнем А соединяется с атмосферой. Давление воздуха в проточной части пересиливает силу сопротивления пружины и закрывает клапан перепуска воздуха.

3.2.2.4. На выходе из корпуса компрессора установлен спрямляющий аппарат 4 (рис. 15), предназначенный для частичного снижения скорости потока воздуха и обеспечения его осевого выхода в диффузор.

Спрямляющий аппарат состоит из двух рядов консольных спрямляющих лопаток, закрепленных в пазах наружного кольца аппарата при помощи штифтов.

3.2.2.5. Задний корпус 5 представляет собой кольцевой диффузор, в котором происходит снижение скорости потока и повышение его давления перед входом в камеру сгорания и предназначен для размещения задней опоры ТКВД, а также для отбора воздуха с входа в диффузор на охлаждение лопаток соплового аппарата ТВД.

Отбор воздуха происходит через стойки 5 (рис.23). Несколько лабиринтных крышек 1, 2, 3, 6, 7 образуют полости:

-разгрузочную полость Б для обеспечения требуемого усилия на упорный подшипник. Для стабилизации осевых усилий, действующих на подшипник, разгрузочная полость Б соединена трубами с полостью К перед диском ТВД;

-полость стравливания А - для обеспечения разгрузки осевого усилия KB Д. Воздух из полости стравливания А через стойки 2 и желоба 4 (рис.24) отводится в проточную часть ГТД (в район ТНД).

Смазка и охлаждение подшипника 6 задней опоры ТКВД осуществляется через кольцо маслоподводящее 1 и жиклеры втулки 7, масло к которым подводится по каналам А. Для демпфирования задней опоры ТКВД между втулкой 7 и втулкой задней опоры КВД 5 имеется кольцевой зазор Б. Количество масла, проходящего через демпфер, определяется величиной торцевого зазора Б, регулируемого кольцом 8.

Масло к задней опоре ТКВД подается через фильтр 4 (рис.25), установленный в трубе подвода масла 10, стойку подвода масла 11 и трубку перекидки масла 12. Для компенсации температурных расширений в конструкции трубы предусмотрен сильфон 1, закрепленный одним концом на теплоизолирующей трубе 9, а другим концом во фланце 2, который крепится к силовому корпусу. Регулировка сильфона осуществляется регулировочным кольцом 6.

Верхний конец маслоподводящей трубы фиксируется стопором 5. Слив масла из масляной полости заднего корпуса (рис. 26) производится через трубу слива масла 3, которая имеет теплоизолирующий кожух 4 с сильфоном 1 для компенсации температурных расширений. Труба стопорится планками 2. Для предотвращения протекания масла установлена прокладка 5.

Для обеспечения температурного режима в масляной полости и нормальной работы контактных уплотнений в заднем корпусе организован подвод воздуха из проточной части переходника.

Подвод воздуха осуществляется через трубу 3 (рис. 27), имеющую теплоизолирующий кожух 4 и сильфон 1 для компенсации температурных расширений Входной конец трубы стопорится планками 2. Далее через стойку 6 подвода воз­духа и каналы А воздух попадает в круговые полости Б и В. Соединение стойки и трубы уплотнено прокладкой 5.

3.2.2.6. Ротор турбокомпрессора высокого давления предназначен для преобразования механической энергии, полученной от ТВД, в кинетическую энергию воздушного потока, проходящего по тракту компрессора. Конструктивно ротор ТКВД объединяет роторы КВД и ТВД.

Передача крутящего момента от ротора ТВД к ротору КВД осуществляется через шлицевое соединение, образуемое шлицами деталей цапфы задней 18 и ротора ТВД 26 (рис.28). Ротор ТВД 26 описан в разделе 3.4. «Турбина высокого давления».

Ротор КВД (рис. 28) - девятиступенчатый, барабанно-дисковой конструкции состоит из двух барабанов: первой-третьей ступеней, четвертой-седьмой ступеней, двух дисков VIII и IX ступеней, цапфы передней 11, цапфы задней 18.

Лопатки рабочие 9 установлены в пазы дисков замковой частью типа «ласточкин хвост». Осевая фиксация лопаток осуществляется пластинчатыми замками, концы которых отгибаются на торцы хвостовиков лопаток.

Во внутренней полости ротора трубами 12, 14, 15 организована перекидка воздуха из-за четвертой ступени к ступице диска ТВД. На передней цапфе ротора установлена шестерня 1 для бесконтактного замера частоты вращения и ручной прокрутки ротора.

Шестерня 1 выполнена заодно с кольцедержателем под межвальное контактное уплотнение, препятствующее проникновению в масляную полость переходника горячих газов от турбин.

На задней цапфе установлен диск, на котором из сегментов набран лабиринт 20, ограничивающий поступление воздуха в заднюю разгрузочную полость КВД.

Для разделения масляных и воздушных полостей предусмотрены комбинированные контактно-лабиринтные уплотнения.

Контактное уплотнение состоит из втулки 5, уплотнительного графитового кольца 7.

Камера сгорания