Ротор турбины

 

Использование: газотурбинные двигатели , содержащие керамические и металлические детали в проточной части. Сущность изобретения: ротор содержит диск с бандажными полками, соединенными между собой бандажной лентой. Бандажная лента выполнена состоящей из керамической матрицы с размещенным в ней слоем высокопрочных волокон. В бандажных полках выполнен спиральный пазе переменной высотой по радиусу с образованием радиального уступа. Высота уступа равна толщине ленты. Начало ленты закреплено на дне пзза с упором в уступ. Лента выполнена шириной , равной ширине паза. Коэффициенты теплового расширения волокон и матрицы равны или близки между собой. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕ С ПУБЛИК (st)5 F 01 0 5/22

ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802250/06 (22) 14.03.90 (46) 07,09.92. Бюл. М 33 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения "Энергомаш" (72) В.Х.Дуберштейн, А.E,Ãèíçáóðã, В.П.Ковалевский и A.Â,Ñóäàðåa (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1539330, кл. F 01 0 5/22, 1987, (54) РОТОР ТУРБИНЫ (57) Использование: газотурбинные двигатели, содержащие керамические и металлические детали в проточной части. Сущность

Изобретение относится к энергетическому и транспортному машиностроению и может быть использовано в газотурбинных двигателях, содержащих керамические и металлические детали в проточной части.

Известен ротор с напряженным бандажом, описанный в патенте Великобритании

N. 2069065, кл, F 01 D 5/00. Ротор содержит установленные на валу рабочие колеса компрессора и керамическое рабочее колесо турбокомпрессора. Колесо состоит из диска с лопатками турбины и компрессорными лопатками, укрепленными на бандаже лопаток. На периферийном бандаже лопаток навиты жгуты из высокопрочных керамических или углеродистых волокон.

Известны роторы с напряженным бандажом, состоящие из диска с установленными в нем керамическими лопатками, содержащими полки с выемками, образующими кольцевой желоб, причем бандаж размещен в кольцевом желобе и представляет собой многослойную намотку жгутов из вы„„ Ы,, 1760134 А1 изобретения: ротор содержит диск с бандажными полками, соединенными между собой бандажной лентой. Бандажная лента выполнена состоящей из керамической матрицы с размещенным s ней слоем высокопрочных волокон. В бандажных полках выполнен спиральный паэ с переменной высотой по радиусу с образованием радиального уступа. Высота уступа равна толщине ленты. Начало ленты закреплено на дне паза с упором в уступ. Лента выполнена шириной, равной ширине паза, Коэффициенты теплового расширения волокон и матрицы равны или близки между собой. 4 ил. сокопрочных керамических или углеродных волокон (патент США М 4518315, кл. F 01 0

5/28) — п рототип.

При получении многослойной намотки невозможно обеспечить постоянство натяжения жгута и постоянство толщины бандажа по ширине желоба из-за нерегулярного проскальзывания жгута в зазоры между вит- (д) ками предыдущего слоя намотки. Это приводит к неравномерному нагружению витков и разрыву при работе ротора наибокиаЪ лее нагруженных из них. Обрыв одного иэ витков приводит к перегрузке соседних и их разрушению и т,д. вплоть до потери работоспособности всего ротора. Кроме того, невозможно получение двух одинаковых бандажей, что априори приводит к их неодинаковой надежности.

Целью изобретения является повышение надежности ротора при выполнении лопаток с бандажными полками.

Цель достигается тем, что в роторе турбины, содержащем диск с лопатками, соеди1760134 ненными между собой бандажной лентой, состоящей из нескольких слоев, неподвиж. но закрепленных относительно друг друга, согласно изобретению бандажная лента выполнена состоящей из керамической матри- 5 цы с размещенным в ней слоем высокопрочных волокон, в бандажных полках выполнен спиральный паз с переменной высотой по радиусу с образованием радиального уступа высотой, равной толщи- 10 не ленты, причем начало ленты закреплено на дне паза с упором в уступ, а лента выполнена шириной, равной ширине паза, при этом коэффициенты теплового расширения волокон и матрицы равны или близки между 15 собой, В известных технических решениях не обнару>кены сходные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа.

Совокупность отличительных призна- 20 ков предложенного решения с признаками прототипа приводит к новому положительному эффекту — повышению надежности ротора за счет распределения равномерной нагрузки между витками ленты, что позво- 25 ляет сделать вывод: предложенное техническое решение соответствует критерию

"существенные отличия".

На фиг.1 показан общий вид ротора; на фиг,2-сечение А — А t"". фиг.1; на фиг,З-узел 80

1 на фиг.2; на фиг,4 — сечение 5 — Б на фиг.3.

Ротор содержит диск 1 на ободе которого имеются продольные пазы 2. В пазах 2 установлены хвостовики керамических лопаток 3. Лопатк.t име;от полки 4 с выемками 35

5, Последние в сборе образуют спиральный

na3, B котором установлен бандаж б, представляющий собой намотку из плоской ленты. содержащей один по. толщине слой высокопрочных волокон 7, покрытых матри- 40 цей 8. Спиральный паз 9 выполнен с переменной высотой по радиусу с образованием радиального уступа 10 высотой, равной толщине ленты. Лента выполнена шириной, равной ширине паза, при этом коэффициенты теплового расширения волокон 7 и матрицы 8 равны или близки между собой.

При сборке начало ленты закрепляют на дне паза 9 с упором в уступ 10. Затем наматывают с постоянным натяжением несколько слоев ленты. Последний слой ленты приклеивается к предыдущему. Отсутствие уступа 10 приводит к намотке второго слоя ленты в связи с хрупкостью керамического волокна к ее излому в месте контакта второго слоя с началом ленты. Спиральная навивка ленты обеспечивает плавное и незначительное изменение радиуса кривизны ленты и низкий уровень соответствующих изгибных напряжений и контактных напряжений по поверхностям соприкосновения слоев ленты.

При работе ротора под действием центробежных сил лопатки 3 прижимаются к бандажу 6 и в них создаются благоприятные для керамики сжимающие напряжения.

Формула изобретения

Ротор турбины, содержащий диск с лопатками, соединенными мвжду собой бандажной лентой, состоящей из нескольких слоев, неподвижно закрепленных друг относительно друга, отличающийся тем, что, с целью псвышения надежности ротора при выполнении лопаток с бандажными полками, бандажная лента выполнена состоящей из керамической матрицы с размещенным в ней слоем высокопрочных волокон, в бандажных полках выполнен спиральный паэ с переменной высотой по радиусу с образованием радиального уступ", с высотой, равной толщине ленты, причем начало ленты закреплено на днв паза с упором в уступ, а лента выполнена шириной, равной ширине паза, при этом коэффициенты теплового расширения волокон и матрицы равны или близки между собой.

1760134

1760134

Составитель А.Кохэн

Техред М.Моргентал Корректор Н.Кулагина

Редактор Н,Кешеля

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3168 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1.13035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5