Ступень осевого компрессора газотурбинного двигателя

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано в элементах конструкции роторов компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД), а именно в узлах крепления лопаток, и повышает надежность конструкции замка. Сущность изобретения: 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, при этом внутреннее металлическое кольцо имеет шлицы для крепления в них хвостовиков концевого сечения лопаток посредством полок, снабженных ответными шлицами. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к турбомашинам, например к осевым компрессорам газотурбинных двигателей (ГТД) с широкохордными лопатками или лопатками с большой круткой.

На современных ГТД используются широкохордные лопатки, а также лопатки, имеющие большие углы крутки, в которых помимо напряжений от центробежных сил возникают значительные напряжения на кручение и изгиб. В этих условиях необходимо предотвратить их от скручивания и деформаций вдоль хорды по всей длине лопатки, обеспечить хорошие аэродинамические характеристики и предотвратить резонансные колебания.

Известна ступень осевого компрессора ГТД, описанная в патенте на изобретение №2211381, кл. F 04 D 29/34, опубликованный 27.08.2003 г., бюл. №24, принятый за прототип, имеющая лопаточные венцы рабочего колеса и кольцевой бандаж, причем последний выполнен в виде внешнего опорного силового кольца для хвостовиков концевого сечения лопаток, которые крепятся в нем посредством трапециевидного замка типа «ласточкин хвост», для чего внутренняя поверхность опорного силового кольца выполнена металлической и имеет пазы.

Недостатком такой конструкции является то, что крепление широкохордных лопаток или лопаток с большой круткой в замках типа «ласточкин хвост» невозможно, замки имеют большую массу и малую площадь контакта с силовым кольцом.

Кроме того, при обрыве лопатки на внешнее силовое кольцо будет действовать центробежная сила, близкая к сосредоточенной из-за малой площади и большой массы замка.

Технической задачей изобретения является повышение надежности конструкции замка, крепление широкохордных лопаток или лопаток с большой круткой, уменьшение толщины и массы кольца.

Решение технической задачи заключается в том, что в ступени осевого компрессора ГТД, содержащей лопаточные венцы рабочего колеса и кольцевой бандаж, причем последний выполнен в виде внешнего опорного силового кольца для хвостовиков концевого сечения лопаток, для крепления хвостовиков концевого сечения лопатки на внутренней поверхности металлического кольца выполнены по меньшей мере два шлица, а на самом хвостовике концевого сечения лопатки закреплена полка, которая снабжена ответными шлицами.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в том, что усовершенствование прототипа позволит устанавливать в конструкцию широкохордные лопатки и лопатки с большой круткой. Это позволит уменьшить толщину силового кольца и соответственно массу, равномерно распределить нагрузку на него при работе конструкции и в случае обрыва лопатки, уменьшить нагрузки на замок от кручения лопатки за счет увеличения плеча, закрепить шлицевым соединением концевую часть лопатки всем профилем посредством полки, закрепленной на хвостовике концевого сечения лопатки.

Существенными отличительными признаками заявляемого изобретения являются следующие элементы устройства:

- шлицы, выполненные на металлической поверхности опорного силового кольца для крепления хвостовиков концевого сечения лопаток;

- полка с ответными шлицами, закрепленная на хвостовике концевого сечения лопатки;

На фиг.1 приведен чертеж общего вида ступени осевого компрессора ГТД, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Описание устройства.

Ступень осевого компрессора ГТД состоит из диска 1, на котором крепятся корневые хвостовики 2 пера лопаток 3 с помощью трапециевидного замка. В периферийной части рабочего колеса имеется кольцевой бандаж в виде внешнего опорного силового кольца, наружная часть 4 которого выполнена из композиционного материала, а внутренняя - 5 - металлическая, снабжена шлицами 6. Для крепления хвостовиков 9 концевого сечения лопаток 3 хвостовики снабжены полками 7 с ответными шлицами 8.

При работе компрессора шлицы на внутренней металлической части внешнего опорного силового кольца, находящиеся в соединении с ответными шлицами на полке хвостовика концевого сечения лопатки, обеспечивают надежность крепления широкохордных лопаток или лопаток с большой круткой, жесткость конструкции, равномерное распределение нагрузки на кольцо, уменьшение уровня вибронапряжений в лопатках, а следовательно, увеличение их ресурса, уменьшение толщины кольца и его массы.

Источники информации

1. Патент на изобретение №2211381, кл. F 04 D 29/34, опубликованный 27.08.2003 г., бюл. №24 (прототип).

Ступень осевого компрессора газотурбинного двигателя, содержащая лопаточные венцы рабочего колеса и кольцевой бандаж, причем последний выполнен в виде внешнего опорного силового кольца для крепления хвостовиков концевого сечения лопаток, которые крепятся в нем, для чего внутренняя поверхность опорного силового кольца выполнена металлической, отличающаяся тем, что для крепления хвостовиков концевого сечения лопатки на внутренней металлической поверхности силового кольца выполнены шлицы, а на самом хвостовике концевого сечения лопатки закреплена полка, которая снабжена ответными шлицами.