Сварной барабанный ротор турбомашины

 

Изобретение относится к трубостроению, может быть использовано в конструкциях роторов паровых и газовых турбин, трубокомпрессоров и позволяет повысить надежность ротора путем преобразования растягивающих осевых напряжений от центробежных сил в корне сварных швов в сжимающие. Сварной барабанный ротор содержит соединенные между собой сварными швами 5 по сварным перемычкам в барабанные части 1 с участками а, имеющие диски 2 или пазы 3 для крепления рабочих лопаток 4, и межлопаточными перемычками б. Внутренняя расточка участков в и соседних с ними участков а выполнена диаметром, большим диаметра внутренней расточки межлопаточных перемычек б, например, за счет выполнения кольцевых выступов 6 на участках б или за счет внутренней подрезки 7 на участках а и в. При вращении ротора выступы 6 "придерживают" изнутри участки а в радиальном направлении только с одной стороны. За счет разности радиальных перемещений участки а, например, с дисками 2 поворачиваются в плоскости оси вращения ротора, изгибая сварную перемычку в выпуклостью от оси вращения ротора, преобразуя растягивающие усилия в корне 8 сварных швов 5 в сжимающие. 2 ил.

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано в конструкциях сварных роторов паровых и газовых турбин, турбокомпрессоров.

Целью изобретения является повышение надежности ротора путем преобразования растягивающих осевых напряжений от центробежных сил в корне сварных швов в сжимающие напряжения.

На фиг. 1 представлен фрагмент (3-7-я ступени) сварного барабанного ротора турбомашины, продольный разрез; на фиг.2 фрагмент ротора, поясняющий его работу.

Сварной барабанный ротор содержит барабанные части 1 с внутренней расточкой, имеющие участки а с дисками 2 или пазами 3 крепления рабочих лопаток 4 и межлопаточные перемычки б. Барабанные части 1 соединены между собой сварными швами 5 по сварным перемычкам в. Внутренняя расточка участков в и а выполнена большим диаметром, чем расточка участков б, т.е. d₁ и d₂ > d₃. При этом диаметр d₂ может быть равным, большим или меньшим d₁. Конструктивно увеличение диаметров d₁ и d₂ внутренней расточки участков в и а относительно d₃ участка б может быть достигнута за счет кольцевых выступов 6 на внутренней расточке участка б или за счет кольцевой подрезки 7 внутренней расточки на участках а и в. Возможно также комбинированное выполнение: с кольцевой подрезкой 7 на участке а и в и выступами 6 на участке б.

Величину разности диаметров d₁, d₂ и d₃ участков в, а и б выбирают расчетным путем (например, методом конечных элементов) такой, чтобы в корне 8 сварного шва 5 при вращении ротора возникали сжимающие напряжения заданной величины, а именно результирующие напряжения от весовых нагрузок и центробежных сил должны быть отрицательными, т.е. сжимать корень 8 сварного шва с заданным усилием.

Ротор работает следующим образом.

При вращении ротора, например, с дисками 2 вокруг оси Z от центробежных сил рабочих лопаток 4 и дисков 2 из-за различных по величине радиальных перемещений U_r^A и U_r^B сторон А и Б (фиг.2) возникают изгибающие моменты М в плоскости оси вращения ротора. Разность радиальных перемещений U_r^A и U_r^Б обусловлена тем, что сторона А как бы придерживается выступом 6, а сторона Б свободна в радиальном направлении. Под действием моментов А диски 2 поворачиваются, изгибая участок в со сварным швом выпуклостью от оси вращения ротора. При этом растягивающие осевые напряжения в корне 8 сварных швов 5 преобразуются в сжимающие осевые напряжения, благодаря чему повышается надежность ротора.

Формула изобретения

СВАРНОЙ БАРАБАННЫЙ РОТОР ТУРБОМАШИНЫ, содержащий барабанные части с участками крепления лопаток и межлопаточными перемычками, соединненные между собой сварными швами по сварным перемычкам, диаметр внутренней расточки которых больше диаметра внутренней расточки межлопаточных перемычек, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем преобразования растягивающих осевых напряжений в сжимающие напряжения в корне сварных швов от цетробежных сил, внутренняя расточка соседних к сварному шву участков крепления лопаток выполнена диаметром, большим диаметра внутренней расточки межлопаточных перемычек.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2