Ступень осевого компрессора газотурбинного двигателя

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструктивных элементах роторов компрессоров газотурбинных двигателей для газов, а именно в креплении лопастей. Ступень осевого компрессора ГТД имеет лопаточные венцы рабочего колеса и кольцевой бандаж, выполненный в виде опорного силового кольца, наружная часть которого изготовлена из композиционного материала, а внутренняя - из металла, причем внутреннее металлическое кольцо имеет пазы для крепления в них хвостовиков концевой части лопатки. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к турбомашинам, например к осевым компрессорам газотурбинных двигателей (ГТД).

В современных ГТД при скорости вращения ротора двигателя более 10000 об/мин на лопатки рабочего колеса действует целый ряд сил и наиболее существенной из них является сила растяжения от центробежных сил при вращении ротора двигателя. Очевидно, что при попадании в компрессор посторонних предметов (птиц, камней, болтов, гаек, осколков от средств поражения и т.д.) лопатки подвергаются большим ударным воздействиям, которые приводят к их разрушению. Известно, что в 14-24% случаев выход из строя дорогостоящих двигателей происходит именно по этой причине. При этом опасен обрыв лопатки осевого компрессора, части которой могут пробить корпус двигателя, топливные и масляные баки, систему управления и другие жизненно важные элементы самолета. Оборванная лопатка, двигаясь по компрессору, может разрушить лопатки последующих ступеней компрессора.

В этих условиях необходимо повысить ударостойкость лопаточных венцов и свести к минимуму вероятность обрыва лопатки, т.е. обеспечить высокую надежность и живучесть осевого компрессора.

Известна ступень турбомашины, описанная в А.С. СССР 274300, кл. F 04 D 29/34, опубл. 24.06.70 г., бюл. 21, принятая за прототип, содержащая лопаточные венцы рабочего колеса и кольцевой бандаж.

Недостатком такой конструкции турбомашины является низкая надежность при больших нагрузках и плохая ремонтопригодность (технологичность).

Технической задачей изобретения является повышение надежности, ударной стойкости и ремонтопригодности рабочего колеса осевого компрессора.

Сущность изобретения заключается в том, что в ступени осевого компрессора ГТД, содержащей лопаточные венцы рабочего колеса и кольцевой бандаж, последний представляет собой внешнее силовое кольцо рабочего колеса, причем его наружная часть выполнена из композиционного материала, а внутренняя - из металла с пазами, в которых посредством замков, например трапециевидных, крепятся концы пера лопатки.

Такая конструкция кольцевого бандажа позволяет повысить жесткость лопаточных венцов и в случае обрыва лопатки исключить выход обломка из зоны рабочего колеса, избежать его дисбаланса, а также обеспечить хорошую ремонтопригодность за счет простоты процесса замены лопатки, что обеспечивает технический результат изобретения.

Существенным отличительным признаком изобретения является конструкция бандажа в виде внешнего опорного силового кольца, выполненного из композиционного материала и металла, причем для крепления лопаток на внутренней металлической части кольца имеются пазы.

На чертеже приведена ступень турбокомпрессора ГТД.

Описание устройства и его работы.

Ступень осевого компрессора ГТД состоит из диска 1, на котором крепятся корневые хвостовики 2 пера лопаток 3 с помощью трапециевидного замка 4. В периферийной части рабочего колеса имеется кольцевой бандаж в виде внешнего силового кольца 5, наружная часть которого выполнена из композиционного материала, а внутренняя из металла с пазами 6 для крепления в них хвостовиков 7 концевых сечений лопаток.

Внешняя часть диска и внутренняя часть опорного кольца образуют проточную часть осевого компрессора, где отсутствует радиальный зазор, что позволит увеличить коэффициент полезного действия, а значит и напорность ступени компрессора.

Во время работы осевого компрессора, в случае разрушения пера лопатки, части последней останутся в пазах трапециевидных замков, что исключит накопление ущерба и выход компрессора из строя.

Применение композиционных материалов в опорном кольце обеспечивает прочность при высоких скоростях вращения рабочего колеса.

Источники информации: 1. Аверичкин П.А. Композиционные материалы в авиационных силовых установках. - Ярославль: Изд. ЯГТУ, 1997, с. 93 и 94.

Формула изобретения

Ступень осевого компрессора газотурбинного двигателя, содержащая лопаточные венцы рабочего колеса и кольцевой бандаж, отличающаяся тем, что кольцевой бандаж представляет собой внешнее силовое кольцо рабочего колеса, причем его наружная часть выполнена из композиционного материала, а внутренняя - из металла с пазами, в которых посредством замков, например трапециевидных, крепятся концы пера лопатки.

РИСУНКИ

Рисунок 1