Ротор двухступенчатой турбины

 

(19) RU (11)

{51) 5 F01 D5 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Ь>

CO

CO

ЬЭ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4841791/06 (22) 18.06.90 (46) 15.10.93 Бюд Na 37-38 (71) Акционерное общество открытого типа

"Авиадвигатель" (72) Кузнецов ВЛ (73) Акционерное общество открытого типа

"Авиадвигатель" (54) РОТОР ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ТУРБИНЫ (57) Использование: в авиадвигателестроении.

Сущность изобретения: ротор двухступенчатой турбины содержит вал с радиальным буртиком, на котором установлены диски рабочих колес, между которыми размещены дефлекторные диски. Диски рабочих колес снабжены фланцами, попарно размещенными один напротив другого, и радиальными штифтами. Первая пара фланцев контактирует с дефлекторными дисками. Во второй паре фланцев один из них выполнен випкообразным, а другой — с ответным выступом, размещенным в кольцевом пазу первого фланца и зафиксированным штифтами.

Радиальный буртик вала размещен за диском второй ступени. 4 ил.

2001288

Изобретение относится к авиадвигателестроению.

Для улучшения параметров авиационных газотурбинных двигателей необходимо увеличивать температуру газа перед турбиной и частоту вращения ротора. Это приводит к увеличению размеров дисков рабочих колес турбины, особенно ширины ступицы диска, что уменъш,9ет расстояние между торцами ступиц. Поэтому все более затруднительно выполнять соединение дисков ротора между собой и с валом ротора, Известен ротор двухступенчатой турбины, у которого диски рабочих колес установлены на радиальном буртике вала, расположенном в зазоре между ступицами дисков при помощи фланцев, выполненных за одно целое с дисками (1), Диск рабочего колеса первой ступени установлен на периферии радиального буртика вала и закреплен призонными болтами. Диск рабочего колеса второй ступени установлен на том же буртике и закреплен стяжной гайкой, навинченной на резьбу вала. Ступицы дисковдефлекторов в осевом направлении зафиксированы фланцами, закрепленными болтами на том же радиальном буртике вала ротора.

Однако в таком роторе при высокой температуре газа и высокой частоте вращения ступицы дисков становятся такими широкими, что в зазоре между ними нельзя разместить радиальный буртик вала для крепления дисков рабочих колес. Недостаточно охлаждается диск второй ступени изза больших гидравлических потерь охлаждающего воздуха при проходе его через периферийные отверстия в дисках-дефлекторах. Это снижает надежность ротора. Оба диска установлены на одном радиальном буртике вала. Поэтому ввиду различной температуры дисков возможна потеря посадки дисков на буртике вала, что ухудшает надежность, Конструкция осевой фиксации дисковдефлекторов сложная, с использованием болтового соединения фланцев к радиальному буртику вала.

Известен также ротор двухступенчатой турбины, передний диск которого закреплен болтовым соединением на фланце переднего вала. а задний диск — на фланце заднего вала, Между собой диска соединены также при помощи болтового соединения, дефлектором и проставкой.

Положительным свойством данного ротора является то, что между ступицами дисков нет радиального буртика для крепления дисков, Однако имеются существенные недостатки, уменьшающие его надежность: наличие в дисках отверстий для крепежных болтов, которые ослабляют диски, так как являются концентратами напряжений; диски с деталями соединены болтами по окружности большого диаметра, что приводит к дополнительной нагрузке дисков центробежной силой от болтов, проходящих через отверстия в дисках; диски ротора являются частью силовой схемы ротора, поэтому они нагружены дополнительно крутящим моментом и осевой силой, действующими на ротор.

Целью изобретения является повышение надежности ротора и упрощение конструкции, Это достигнуто тем, что ротор турбины, содержащий вал с радиальным буртиком, на котором установлены диски рабочих колес, снабжены попарно размещенными один напротив другого фланцами, из которых первая пара контактирует с дефлекторными дисками, установленными между дисками рабочих колес, а во второй паре фланцев один из фланцев выполнен вилкообразным, а другой — с ответным выступом, размещенным в кольцевом пазу первого фланца, Радиальный буртик вала размещен эа диском второй ступени.

На фиг.1 изображен ротор турбины, продольный разрез; на фиг.2 — узел 1 на фиг.1; на фиг.3 — то же, но радиальный штифт выполнен с наружной резьбой; на

35 фиг,4 — сечение А-А на фиг.2.

Ротор двухступенчатой турбины содержит вал 1 с радиальным буртиком, диски 2 и

3 рабочих колес, между которыми размещены дефлекторн ые диски 4 и 5. Рабочие диски

40 2 и 3 снабжены попарно размещенными один напротив другой фланцами 2а и За, 26 и 36, а также радиальными штифтами 6. Первая пара фланцев 2а и За контактирует с дефлекторными дисками 4 и 5. Во второй

45 паре фланцев 26 и 36 один из фланцев, например 26, выполнен вилкообразным, а другой — с ответным выступом, размещенным в кольцевом пазу первого фланца 26. Фланцы

26 и 36 зафиксированы радиальными штиф50 тами 6. Буртик вала 1 размещен эа диском 2 второй ступени турбинц. Диск 2 центрируется фланцем 2а в проточке фланца и закреплен приэонными болтами 7.

Фланцы 26 и 36 имеют центрирующие поверхности В и Г, по которым диск 3 центрируется относительно диска 2. При работе турбины радиальные штифты будерживают. ся .центробежной силой, действующей на них, а в нерабочем состоянии — за счет посадки штифгов в отверстиях фланцев с на2001288

30 тягом. Для удобства сборки и разборки штифты 6 имеют головку с резьбой.

На периферии дисков 2 и 3 установлены рабочие лопатки 8 и 9. Между ободами дисков 2 и 3 образована сплошная перемычка иэ ободов промежуточных дисков-дефлекторов 4 и 5, которая надежно герметизирует проточную часть турбины от междисковой полости, предотвращая утечку газа из проточной части. На периферии дисков 4 и 5 выполнены отверстия 10 и 11 для прохода охлаждающего воздуха. Ступицы дисковдефлекторов 4 и 5 зафиксированы в осевом направлении торцами фланцев 2а и За, выполненными за одно целое с дисками 2 и 3.

На диске 2 установлен дефлектор 12 системы охлаждения, а на диске 3 — дефлектор 13. Для герметизации тракта подвода охлаждающего воздуха между фланцем втулки 14 и дефлектором 12 установлены разрезные пружинные кольца 15.

При сборке турбины диск 3 центрируется относительно диска 2 по поверхности Г.

В рабочем состоянии температура диска 3 существенно выше температуры диска 2.

Поэтому вследствие большего расширения диска 3 по сравнению с диском 2 диск 3

Формула изобретения

poTop pBYxcTYflEHNAToA TYpEivIHbI, содержащий вал с радиальным буртиком, диски рабочих колес и размещенные между ними дефлекторные диски, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, диски снабжены попарно размещенными друг напротив друга фланцами и радиальными штифтами, причем первая пара фланцев центрируется по поверхности В. Для этого фланец 2б и выполнен вилкообраэным, с двумя центрирующими поверхностями В и

Г. Таким образом, диск 3 относительно дис5 ка 2 центрируется или по поверхности Г, или по поверхности В.

При работе турбины крутящий момент и осевая сила от диска 3 передаются через радиальные штифты 6 на диск 2, а от диска

10 2 — на вал 1 через призонные болты 7 и радиальный буртик 1а.

Охлаждающий воздух поступает в полость 16, иэ которой он идет непосредственно по трем направлениям: в полости 17, 18

15 и 19. Отсутствие радиального бурта Ia в зазоре между ступицами дисков 2 и 3 позволило подавать охлаждающий воздух в полости 18 и 19 через отверстия во фланцах 2а и

26. Это существенно уменьшает гидравли20 ческие потери воздушного потока, что улучшает охлаждение диска 2 и, соответственно, повышает надежность ротора. (56) Авторское свидетельство СССР

25 М 1130008, кл. F 01 0 5/18, 1985.

Патент США N 363222, кл. F 01 0 5/18.

НКИ 415-115, опублик. 1972. выполнена контактирующей с дефлекторными дисками, а во второй паре фланцев один иэ них выполнен вилкообраэным, а

35 другой - с ответным выступом, размещенным в кольцевом пазу первого фланца и зафиксированным штифтом, а буртик вала размещен за диском второй ступени.

2001288

Зб 2б A

Составитель О.Ташкинова

Техред М.Моргентал Корректор С,Лисина

Редактор Л.Волкова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

Заказ 3121

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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