Статоры компрессоров

Статор компрессора служит для образования совместно с ротором проточной части осевого компрессора. Основными конструктивными элементами статора являются корпус компрессора, входной направляю­щий и спрямляющий аппараты.

Корпус компрессора служит для крепления направляющих и спрямляющих аппаратов и входит в силовую схему двигателя. С внешней стороны на корпусе устанавливают узлы крепления двигателя к самолету и крепят агрегаты, топливные, масляные, воздушные и дру­гие трубопроводы, противопомпажные устройства, а также электропроводку и другое оборудование.

Корпус компрессора представляет собой полый цилиндр или усеченный конус. Его форма определяется способом профилирования

проточной части. Он может быть выполнен цельным и разъемным с разъемом в плоскости оси ротора или перпендикулярно к ней. Неразъемные корпусы применяют в сочетании с разъемными роторами компрессоров. Наличие двух плоскостей разъема облегчает не только сборку, но и технологию изготовления литого корпуса большого диаметра.

На корпусах компрессоров делают специальные окна для перепуска воздуха в атмосферу при работе на пониженных режи­мах с применением ленты или клапанов перепуска воздуха, а также отверстия для отбора воздуха в противообледенительную систему дви­гателя и самолета, на охлаждение деталей турбины и реактивного сопла, для обогрева пассажирских кабин.

Входные направляющие и спрямляющие аппараты образуются кольцевым набором неподвижных лопаток и несущими их элемен­тами. Они бывают:

с консольным и двусторонним креплением лопаток;

разъемными и неразъемными в осевой плоскости компрессора;

разборными и неразборными;

с поворотными и неподвижными лопатками.

Входной направляющий аппарат устанавливают перед первой ступенью компрессора для создания предварительной закрутки воздуха на входе в РК в сторону вращения, при этом с увеличением ра­диуса растет закрутка. Создание предварительной закрутки позволяет увеличить окружную скорость и напорность компрессора.

Входной направляющий аппарат может выполняться в виде отдель­ного узла, состоящего из наружного разрезного кольца (переднего 3 и заднего 5, рис.22) и внутреннего цельного кольца 11, между кото­рыми закреплены лопатки 10. По всей высоте передней кромки лопат­ки фрезеруется продольная канавка 1, которая затем заваривается по передней кромке и верхнему торцу лопатки, образуя продольный канал, в который из кольцевой полости 6 через отверстие 9 подается горячий воздух для обогрева.

Лопатка имеет наружную и внутреннюю 13 цапфы. Внутренняя цапфа имеет срез под кольцевой бурт на втулке лабиринтов 12, при помощи которого все лопатки ВНА фиксируются на заданный угол.

Поворотные лопатки ВНА (рис.23) и СА дают возможность при­менять одновальные компрессоры с большой степенью повышения дав­ления и хорошими эксплуатационными качествами. Одновременный поворот лопаток 3 на один угол относительно своих осей осуществ­ляется при помощи стального поворотного кольца 1, расположенного снаружи корпуса и своими вырезами соединенного с рычагами 2, закрепленными на цапфах лопаток. Управление поворотом лопаток осуществляется силовыми цилиндрами.

Рис. 22. Направляющий аппарат двигателя: канавка; 2- фиксирующий штифт; 3- переднее наружное кольцо; 4 - верхняя цапфа; 5 - заднее наружное кольцо; 6- кольцевая полость подвода воздуха в ло­патки ВНА; 7- регулировочное кольцо; 8- рабочее кольцо; 9- отверстие подвода горячего воздуха; 10-лопатка ВНА; 11- внутреннее цельное кольцо; 12 - втул­ка лабиринтов; 13 — нижняя цапфа

Рис. 23. Поворотные лопатки ВНА

Спрямляющие аппараты служат для выпрямления воздушного потока за РК на заданный угол с сохранением предварительной за­крутки для последующих ступеней, и частичного преобразования ки­нетической энергии воздуха, приобретенной им в РК, в давление.

Лопатки СА изготовляют точной штамповкой, точным литьем или из катаной профилированной ленты. Профильную часть без предва­рительной механической обработки полируют и подвергают антикор­розионной обработке.

Рабочие поверхности наружных и внутренних ко­лец тщательно обрабатывают, так как они образуют проточную часть компрес­сора. Лабиринтное кольцо приварено к внутреннему и вместе с гребешками на роторе компрессора образует лабиринт­ное уплотнение.

. На внутреннюю поверхность рабочих колец наносят слой легкоприрабатывающегося материала, благодаря которому зазор между рабочими лопатками и кольцом близок к нулю.

Осевые и радиальные зазоры в проточной части компрессора слу­жат для предупреждения возможности касания частей ротора о непо­движные детали статора компрессора при самых неблагоприятных ре­жимах работы двигателя, когда вследствие упругих и температурных деформаций корпуса и ротора зазоры, установленные в холодном со­стоянии, уменьшаются.

Радиальные зазоры между рабочими лопатками и корпусом имеют особенно большое значение, так как существенно влияют на к. п. д. компрессора не только из-за перетекания воздуха по зазорам, но и

из-за ухудшения обтекания концевых профилей лопаток.

В некоторых компрессорах для уменьшения радиальных зазоров при­меняют утонение концов рабочих ло­паток, обеспечивающее их приработ­ку при задевании о корпус. При этом достигается зазор = 0, 1 - 0, 25 мм, а радиальный зазор = 0, 75 - 2, 0 мм.

Осевые зазоры между рабочими лопатками и лопатками СА для уменьшения длины компрессора желательно иметь наименьшими. Од­нако при слишком малых зазорах возможна неустойчивая работа сту­пени и сильные вибрации лопаток. На среднем радиусе зазор сос­тавляет 0, 15—0, 25 величины хорды рабочей лопатки на этом же ра­диусе.

Рис. 24. Зазоры в компрессоре: 1-корпус; 2 - рабочая лопатка; 3 -лопатка СА; 4- внутреннее кольцо; 5- слой покрытия

Уплотнение воздушного тракта компрессора обеспечивается при помощи лабиринтных уплотнений. Эти уплотнения предназначены для уменьшения перетекания воздуха (газа) из области с повышенным дав­лением в область с пониженным давлением. Их действие основано на многократном дросселировании газа, протекающего через каналы с резко меняющимися проходными сечениями. При прохождении возду­ха через щель его давление падает, а скорость возрастает. В камере 5 (рис. 25) за щелью скорость резко уменьшается, а давление возрастает, но в результате гидравлических сопротивлений, вызванных вихреобразным течением в камере, оно становится меньше давления . В каж­дой последующей камере давление воздуха оказывается меньше, чем в предыдущей. Для разделения двух соседних полостей (например, мас­ляной и газовой) к уплотнению подводят воздух по каналу 4 с давле­нием .

Эффективность работы лабиринтного уплотнения зависит от числа гребешков, их конфигурации, перепада давлений между уплотнительными полостями и от величины зазоров.

Чем больше гребешков в уплотнении и чем меньше перепад давле­ния воздуха на одном гребешке, тем меньше расход воздуха через лабиринт при прочих равных усло­виях. Если длина лабиринта ограни­чена, то для увеличения числа гре­бешков выполняют двух- и трехъярус­ные уплотнения (рис.26).

Рис.25. Лабиринтное уплотнение: 1-втулка с гребешками; 2 -мягкое покрытие; уплотнение: 3- втулка; 4-канал подвода уплотняющего воздуха; 5— камера; 6 -изменение давления

воздуха по длине уплотнения

Рис.26. Трехъярусное лабиринтное1-гребешки; 2 – лабиринтная втулка.

Для увеличения гидравлического сопротивления лабиринта кромки гре­бешков наклоняют против потока и увеличивают путь движения газа в камере между гребешками.

Расход газа через лабиринт за­висит также от площади щели F, для уменьшения которой на втулку 3 (см.рис.25) наносят талькографитовое покрытие 2, в котором гребешки в процессе работы прорезают дорожки, обеспечивающие минималь­ный зазор. Для лучшего сцепления покрытий с лабиринтной втул­кой на последней нарезается резьба с насечкой.

Нарушение нормальной работы лабиринтных уплотнений можно обнаружить по дымлению газа через суфлирующие патрубки, появле­нию запаха в кабине, повышению температуры и расхода масла.

Глава III