Металлокерамический ротор турбины
Использование: в турбостроении, в частности в конструкциях металлокёрамических роторов газовой турбины. Сущность изобретения: ротор содержит металлический диск (МД) 1, включающий бандаж 2 с буртом 3, внутренний керамический бандаж (КБ) 4, образованный сегментами 5 с пазами 6, и закрепленные в них (6) торцами 7 керамические рабочие лопатки (КРЛ) 8. Снаружи КРЛ 8 установлены КБ 9, образованный сегментами 10, металлическое гофрированное опорное кольцо 13 и выполненный в виде сплошного металлического кольца бандаж 12. Сегменты 5 сцеплены с МД 1 шпонками 15. Кольцо 13 с обеих сторон снабжено экранами (обтекателями) КРЛ 8 на нижнем торце снабжены осевым упорным шипом. 4 з.п. ф-лы, 5 ил. Х7 12 to Ё
СОК)З СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕ1+ЮЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857286/06 (22) 07.08.90 (46) 15,04.93. Бюл. М 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения (72) А.В.Сударев, В.Х.Дуберш1ейн, И.И.Кириллов, В.А.Рассохин, Ю.И.Лебедев и
А.А. Коха н (56) Заявка Японии N. 63-129103, кл. F 01 0
5/18, опубл. 1990.
Заявка Великобритании М 2065237, кл.
F 01 0 5/18. опубл. 1989, Патент США Nã 4314799, кл, F 01 D5/18, опубл. 1982. (54) МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ РОТОР
ТУРБИНЫ.!Ж» 1809128 А1 (57) Использование: в турбостроении. в частности в конструкциях металлокерамических роторов газовой турбины. Сущность изобретения: ротор содержит металлический диск (МД) 1, включающий бандаж 2 с буртом 3, внутренний керамический бандаж (КБ) 4, образованный сегментами 5 с пазами
6, и закрепленные в них (6) торцами 7 керамические рабочие лопатки (КРЛ) 8. Снаружи
КРЛ 8 установлены КБ 9, образованный сегментами 10, металлическое гофрированное опорное кольцо 13 и выполненный в виде сплошного металлического кольца бандаж
12. Сегменты 5 сцеплены с МД 1 шпонками
15, Кольцб 13 с обеих сторон снабжено экранами (обтекателями) КРЛ 8 на нижнем торце снабжены осевым упорным шипом,.4 з.п. ф-лы, 5 ил.
1Р
1809128
Изобретение относится к турбостроению, в частности к конструкциям металлокерамических роторов газовых турбин, Цель изобретения — повышение надеж.ности металлокерамического ротора турбины.
Металлический бандаж ротора выполнен в виде сплошного наружного кольца, Керамические лопатки снабжены верхним составным из сегментов керамическим бандажом, имеющем на внутренней поверхности профилированные пазы для крепления торцев лопаток.
В кольцевом зазоре, образованном наружным металлическим кольцом и верхним керамическим бандажем, предусмотрено опорное кольцо, выполненное в виде тонкостенного упругого в радиальном направлении элемента, Металлический диск ротора турбины соединен с нижним керамическим бандажом посредством шпоночного соединения.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены: рис, 1 — общий вид крепежа керамических лопаток в рабочем колесе турбины; рис. 2 и 3 — взаимное расположение керамических лопаток и бандажей колеса турбины; рис. 4 — устройство лопатки с центральным шипом; рис, 5 — сечение экструзионной керамической лопатки, Рабочее колесо содержит металлический диск 1 с бандажем 2, включающем опорные бурты 3, прилегающий к нему (2) внутренний керамический бандаж 4, образованный сегментами 5, снабженными фигурными по торцу лопатки пазами (углублениями) 6, в которых закреплены нижние торцы 7 рабочих керамических лопаток 8, наружный керамический бандаж 9, включающий сегменты 10, прилегающие к ним снаружи монтажные ленты 11, а также расположенное между наружным опорным металлическим бандажем 12 и керамическим бандажем 9 опорное металлическое гофрированное кольцо 13. Между сегментами 5 по линии осевого разъема 14 установлена шпонка 15 квадратного сечения, сопряженная с сегментами 5. Керамический бандаж 9 на выходе лопатки со стороны полости пониженного давления А снабжен упорным буртом 16, а гофрированное кольцо 13 со стороны полостей повышенного Б и пониженного А давлений снабжено обтекателями (экранами) 17 и 18. которые с корпусом 19 турбины образуют радиальные зазоры 20. Керамические лопатки 8 на нижнем торце могут быть снабжены центральным осевым упорным шипом 21, закрепленным в предусмотренном отверстии сегмента 5, Экструзионная лопатка 22 содержит сплошные боковые стенки 23 пера лопатки и внутренние перегородки 24. образующие воздушные полости 25 сотовой кон5 струкции, Монтаж колеса турбины осуществляют следующим образом. На цилиндрическую поверхность металлического бандажа 2 диска турбины между буртами 3 устанавлива10 ют сегменты 5 внутреннего керамического бандажа 4 и металлические шпонки 15, 3атем в пазах 6 сегментов 5 кромками 7 устанавливают рабочие лопатки 8 и наружный керамический бандаж 9 иэ сегментов 10.
После них (10) стяжки лентами 11 заводят обтекатель 18 и напрессовывают гофрированное кольцо 13 с наружным металлическим бандажем 12. Затем крепят обтекатель
17 и тем самым завершают монтаж металло20 керамического ротора газовой турбины.
Рабочее колесо турбины работает следующим образом. До вращения и нагрева. турбины под воздействием сжатого гофрированного кольца 13, работающего как радиальная пружина, рабочие лопатки 8 отжимаются к оси диска и прижимаются торцами 7 к основанию пазов 6 сегментов 5 керамического бандажа 4, При вращении турбины после подачи рабочего газа на ее элементы воздействуют центробежные силы, температурные напряжения и осевые усилия от перепада давления в полостях Б и
А. Под воздействием последнего экран 17 прижимает бандаж 12 с кольцом 13 к бурту
16 бандажа 9 и "холодный" воздух по радиальным зазорам перетекает из полости.,Б в полость А, охлаждая бандаж 12 и кольцо 13.
При вращении турбины и температурных расширениях ее элементов торцы лопаток 8 не выходят иэ пазов 6 и обеспечивается упор лопаток в сегменты 5 и упор последних в бурт 3 диска, а также зацепление сегментов 5 через шпонки 15 с диском турбины..
Выполнение в лопатках 8 осевых шипов 21 повышает надежность упора лопаток в сегменты, особенно если они тонкостенные.
Выполнение лопаток экструзионной конструкции при сохранении прочностных характеристик снижает массу лопаток и центробежные силы, воздействующие на бандажи 9, 12 и кольцо 13.
Предложенная конструкция повышает надежность металлокерамического ротора турбины, Формула изобретения
1. Металлокерамический ротор турбины, содержащий металлический диск с пазом, размещенный в последнем нижний керамический бандаж, состоящий из сег1809128 ментов и имеющий на внешней поверхности профилированные пазы, установленные в пазах керамические лопатки и охватывающих их верхний металлический бандаж, о тл и ч а ю шийся тем. что, с целью повышения надежности, ротор снабжен промежуточным опорным кольцом, шпоночным соединением и верхним керамическим бандажом, имеющим на внутренней поверхности профилированные пазы, состоящим из сегментов и установленным на лопатках с образованием зазора между ними и металлическим бандажом, причем металлический диск соединен с нижним керамическим бандажом посредством шпоночного соединения, металлический бандаж выполнен в виде сплошного кольца, а опорное кольцо— в виде тонкостенного упругого в радиальном направлении элемента и установлено в зазоре.
2, Ротор поп.1,отличающийся тем, что верхний керамический бандаж со стороны выходных кромок лопаток снабжен торцовыми упорными буртами, контактиру5 ющими с торцом опорного кольца.
3. Ротор, по и. 1, отличающийся тем, что лопатки снабжены упорными шипами, расположенными по оси в нижнем торце, а в нижнем керамическом ободе
10 выполнены соответствующие им сквозные отверстия, 4, Ротор по и, 1, отличающийся тем, что лопатки выполнены полыми и снабжены перегородками. установленными с об15 разованием между ними и стенками лопатки сквозных осевых каналов для подвода охлаждающего воздуха.
5. Ротор по и. 1, от л и ч а ю шийся тем, что опорное кольцо выполнено гофри20 рованным.
1809128
Составитель А.Кохан
Техред M.Ìîðråíòàë
Корректор Л,Ливринец
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 1271 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., 4/5
