способ контроля люфта внутренних колец направляющих аппаратов компрессора турбовентиляторного двигателя

Формула изобретения

Способ контроля люфта внутренних колец направляющих аппаратов компрессора турбовентиляторного двигателя, включающий снятие капота компрессора, удаление заглушек из лючков для осмотра лопаток, установку измерительного стержня с переходной втулкой в лючки и измерение люфта индикатором или датчиком перемещений, отличающийся тем, что ограничивают люфт внутренних колец для крепления внутренних цапф лопаток направляющих аппаратов компрессора в направлении вдоль оси вращения его ротора не более 0,133 от величины осевого зазора между расположенным выше по потоку торцом диска ротора компрессора и торцом внутреннего кольца и не более 0,999 от величины максимального радиального зазора по периферии лопаток роторного диска, а при превышении люфта внутреннего кольца по меньшей мере в соответствии с одним вышеуказанным соотношением двигатель от эксплуатации отстраняют.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области диагностики и контроля турбовентиляторных авиационных двигателей в эксплуатации, а именно к контролю технического состояния компрессора высокого давления.

Известен способ диагностики деталей авиационного двигателя без разборки, включающий установку через специальные лючки бароскопа (эндоскопа) с гибким или жестким элементом (световодом) и визуальный осмотр лопаток трактовых стенок [1].

Недостатком известного способа является невозможность определения технического состояния поворотных направляющих аппаратов компрессора высокого давления турбовентиляторного двигателя для определения степени износа внутренних цапф поворотных направляющих лопаток кольцевых ступеней, увеличения радиальных зазоров по периферии роторных лопаток компрессора, достижения критического износа шарнирных узлов, выхода цапф из шарнирных узлов, что может привести к поломке лопаток и разрушению компрессора в эксплуатации.

Известен способ эксплуатации двухконтурного турбореактивного двигателя по его техническому состоянию путем определения отклонения параметров двигателя от исходных значений и определения по ним сроков технического обслуживания. При длительной эксплуатации двигателя периодически выводят двигатель на частоту вращения ротора низкого давления, близкую к полученной в начале эксплуатации, создают на турбине перепад давления, близкий к перепаду в начале эксплуатации на этой частоте вращения, измеряют частоту вращения ротора высокого давления, сравнивают ее со значением, полученным в начале эксплуатации, и при увеличении измеренного значения частоты вращения от значения в начале эксплуатации более чем на 1,5% промывают газовый тракт двигателя до уменьшения этого отклонения на 1,5-2,0% от полученного значения. Кроме того, для двигателей с поворотными направляющими аппаратами компрессора дополнительно измеряют значения углов поворота направляющих аппаратов компрессора в начале эксплуатации, а при длительной эксплуатации перед измерением частоты вращения ротора высокого давления устанавливают углы поворота направляющих аппаратов, близкими к их значению в начале эксплуатации.

Недостатком известного способа является то, что вследствие взаимного перемещения и вибраций, а также попадания абразивных частиц и пыли в компрессор происходит износ деталей в подвижных соединениях, что приводит к увеличенным люфтам и к нарушению расположения поворотных лопаток, к выходу цапфы из шарнирного узла, к поломке лопаток и к разрушению компрессора. Также недостатком является невозможность определения люфта внутренних колец для крепления внутренних цапф лопаток направляющих аппаратов компрессора, а также радиальных зазоров по периферии роторных лопаток, увеличение которых приводит к снижению тяги двигателя, увеличению расхода топлива, к помпажу компрессора и к повышенным вибрациям в эксплуатации.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ контроля люфта внутренних колец направляющих аппаратов компрессора турбовентиляторного двигателя, включающий снятие капота компрессора, удаление заглушек из лючков для контроля лопаток, установку измерительного стержня с переходной втулкой в лючки и измерение люфта индикатором [3].

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является неполное использование возможностей ограничения люфта от величины осевого зазора между расположенным выше по потоку торцом роторного диска компрессора и торцом этого внутреннего кольца или ограничения люфта от величины максимального радиального зазора по периферии роторных лопаток роторного диска, при превышении которых двигатель от эксплуатации отстраняют.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении безопасной эксплуатации двигателя и в возможности восстановления характеристик компрессора до тех показателей, какими они были в начале эксплуатации, путем ограничения люфта внутренних колец для крепления внутренних цапф лопаток направляющих аппаратов свыше определенных соотношений от величины осевого зазора между расположенным выше по потоку торцом роторного диска компрессора и торцом внутреннего кольца и от величины максимального радиального зазора по периферии роторных лопаток роторного диска до определенных соотношений, при достижении которых двигатель от эксплуатации отстраняют и отправляют на капитальный ремонт. Также технической задачей является уменьшение процента досрочно снятых с эксплуатации двигателей путем ограничения люфта внутренних колец направляющих аппаратов по меньшей мере от одного из вышеуказанных параметров - величины максимального радиального зазора по периферии роторных лопаток компрессора.

Сущность технического решения заключается в том, что в способе контроля люфта внутренних колец направляющих аппаратов компрессора турбовентиляторного двигателя, включающем снятие капота компрессора, удаление заглушек из лючков для осмотра лопаток и трактовых стенок, установку измерительного стержня с переходной втулкой в лючки и измерение люфта индикатором или датчиком перемещений, согласно изобретению ограничивают люфт внутренних колец для крепления внутренних цапф лопаток направляющих аппаратов компрессора в направлении вдоль оси вращения его ротора не более 0,133 величины осевого зазора между расположенным выше по потоку торцом роторного диска компрессора и торцом внутреннего кольца и не более 0,999 величины максимального радиального зазора по периферии лопаток роторного диска, а при превышении люфта внутреннего кольца по меньшей мере с одним вышеуказанным соотношением двигатель от эксплуатации отстраняют.

Выполнение способа контроля люфта внутренних колец направляющих аппаратов компрессора таким образом, что ограничивают люфт внутренних колец для крепления внутренних цапф лопаток направляющих аппаратов компрессора в направлении вдоль оси вращения его ротора не более 0,133 величины осевого зазора между расположенным выше по потоку торцом роторного диска компрессора и торцом внутреннего кольца и не более 0,999 величины максимального радиального зазора по периферии лопаток роторного диска, а при превышении люфта внутреннего кольца по меньшей мере с одним вышеуказанным соотношением двигатель от эксплуатации отстраняют, обеспечивает возможность безопасной эксплуатации турбовентиляторных двигателей по техническому состоянию по меньшей мере до 8000 ч путем более точной установки углов поворота направляющих аппаратов близкими к значению в начале эксплуатации. Это обеспечивает также достаточно точное и своевременное прогнозирование ранних стадий помпажа компрессора и повышенного уровня вибраций двигателя вследствие увеличивающегося в эксплуатации люфта внутренних колец направляющих аппаратов компрессора, а также уменьшает процент досрочно снятых с эксплуатации двигателей.

На фиг.1 изображен двигатель в мотогондоле.

На фиг.2 - элемент I на фиг.1.

На фиг.3 - устройство для контроля люфта внутренних колец направляющих аппаратов компрессора.

На фиг.4 – элемент II на фиг.3.

Устройство 1 для контроля люфта внутренних колец направляющих аппаратов компрессора турбовентиляторного авиационного двигателя установлено в расположенном снаружи корпуса 2 компрессора специальном лючке 3 между лопатками 4 или 5 направляющих (поворотных) аппаратов 6, 7, имеющих заглушку 8, и предназначено для осмотра роторных лопаток 9, 10, 11, 12. Устройство 1 содержит поворотную втулку 13 и скрепленный с ней кронштейн 14 с измерительным микрометрическим индикатором 15, переходную втулку 16. Поворотная втулка 13 снабжена цанговым зажимом 17 и измерительным стержнем 18 с коромыслом 19. Поворотная втулка 13 и переходная втулка 16 скреплены между собой осями 20, а измерительный стержень 18 и коромысло 19 скреплены между собой штифтом 21 и попарно образуют между собой плоские шарнирные соединения, расположенные в одной плоскости. Коромысло 19 выполнено с выступами 22, 23, фиксирующими его относительно внутреннего кольца 24 или 25 в направлении вдоль оси 26 вращения его ротора с лопатками 9, 10, 11, 12. Тяга 27 предназначена для разворота коромысла 19 и захвата его выступов 22, 23 за внутреннее кольцо 24 или 25. Стрелками 28 показано направление знакопеременных усилий для проверки люфта 29 внутренних колец 24, 25. Кроме того, поз.30 - входной направляющий аппарат компрессора; поз.31 - неповоротные статорные лопатки компрессора; поз.32, 33 - осевой зазор между расположенными выше по потоку 34 торцами диска 35, 36 ротора компрессора и торцами внутреннего кольца 37 и 38; поз.39 - радиальный зазор по периферии лопаток 9, 10 роторного диска 35, 36.

Способ контроля люфта внутренних колец направляющих аппаратов компрессора турбовентиляторного двигателя осуществляется следующим образом. Ограничивают люфт 29 внутренних колец 24, 25 компрессора в направлении вдоль оси вращения 26 его ротора с лопатками 9, 10, 11, 12 не более 0,133 величины осевого зазора 32 или 33 между расположенным выше по потоку 34 торцом 35 или 36 диска ротора компрессора и торцом 37 или 38 внутреннего кольца 24 или 25 и не более 0,999 величины максимального радиального зазора 39, например, на дуге в 17 лопаток по периферии лопаток 9 или 10 роторного диска 35, 36. При превышении люфта 29 внутреннего кольца 24 или 25 по меньшей мере в соответствии с одним вышеуказанным соотношением двигатель от эксплуатации отстраняют.

Источники информации:

1. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. - М.: Машиностроение, 1981, с.27.

2. RU 2168163 С1, G 01 M 15/00, 16.12.1999.

3. Патент РФ №2193175, МКИ G 01 M 13/00, F 01 D 25/00 - прототип.