Рабочее колесо турбомашины
Владельцы патента RU 2403456:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а более конкретно к рабочим колесам турбомашин газотурбинных двигателей. Рабочее колесо турбомашины включает диски и рабочие лопатки, выполненные из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала. Рабочие лопатки оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами, выполненными в виде штифтов, проходящих через лопатки и соединяющих диски между собой. Концы штифтов образуют пространство относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность рабочего колеса, за счет повышения его прочности и износостойкости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а более конкретно к рабочим колесам турбомашин газотурбинных двигателей.
Известно рабочее колесо турбомащины, содержащее диск, рабочие лопатки и бандажные платформы, размещенные между лопатками (Полезная модель к патенту RU №57370, F02C 1/02, опубл. 10.10.2006, Бюл. №28).
Недостатком данного устройства является неудобство и сложность сборки, ненадежная работа лопаток в условиях вибрации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рабочее колесо турбомашины, включающее диски и рабочие лопатки, выполненные из полимерного антифрикционного композиционного материала, причем рабочие лопатки оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами (RU №11277 U1, МПК F04D 29/28, 1999).
Однако данное устройство сложно в изготовлении, ненадежно в работе при высоких температурах и центробежных нагрузках, не всегда экономически оправдывает себя.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы и экономичности изготовления.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предлагаемом рабочем колесе турбомашины, включающем диски и рабочие лопатки, выполненные из полимерного антифрикционного композиционного материала, причем рабочие лопатки оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами, согласно изобретению диски и рабочие лопатки выполнены из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала, крепежно-фиксирующие элементы выполнены в виде штифтов, проходящих через лопатки и соединяющих диски между собой, причем концы штифтов образуют пространство относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом. Кроме того, штифты установлены по краям лопаток и образуют наружный и внутренний пояса на дисках.
Изготовление дисков и рабочих лопаток из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала и оборудование лопаток дополнительными крепежно-фиксирующими элементами, выполненными в виде штифтов, которые проходят через лопатки и соединяют диски между собой, повышает надежность и долговечность работы устройства за счет увеличения его прочности, износостойкости, повышения технологичности.
Установка штифтов по краям лопаток с образованием наружного и внутреннего поясов на дисках, а также выполнение концов штифтов с образованием пространства относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом, улучшает условия работы колеса и повышает долговечность и износостойкость конструкции турбомашины.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид сбоку рабочего колеса турбомашины; на фиг.2 - общий вид спереди; на фиг.3 - разрез на фиг.2 (вид крепления лопатки штифтами).
Рабочее колесо турбомашины включает диски 1, 2, рабочие лопатки 3, установленные по контактным поверхностям с натягом относительно друг друга. При этом диски 1, 2 и рабочие лопатки 3 выполнены из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала (например, стеклоткани с пропиткой эпоксидной смолой с графитом и фторопластом). Лопатки 3 оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами в виде штифтов 4, которые проходят через лопатки и соединяют диск 1 с диском 2 между собой. Штифты 4 установлены по краям лопаток (по одному с каждого конца) и образуют наружный и внутренний пояса на дисках 1, 2. Концы штифтов 4 имеют пространство относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом 5.
Рабочее колесо турбомашины насаживают на вал с натягом и, кроме того, крепят шпонкой. Устройство в сборе подвергают динамической балансировке.
Рабочее колесо турбомашины работает следующим образом.
При вращении рабочего колеса лопатки 3 воздействуют на перекачиваемую жидкость или газ, в результате чего происходит приращение давления, необходимого для их движения. У входа в рабочее колесо создается разрежение, а на выходе - давление. Наличие штифтов 4 позволяет увеличивать скорость вращения дисков 1, 2 за счет повышенной прочности конструкции и тем самым увеличивает производительность турбомашины. Пространство между штифтами 4 и поверхностями с самосмазывающимся материалом обеспечивает безаварийную работу колеса и повышает стабильность балансировки устройства.
Таким образом, предлагаемая конструкция рабочего колеса турбомашины позволяет повысить надежность и долговечность в работе за счет исключения разрушения дисков и лопаток. Кроме того, снижается себестоимость изготовления и эксплуатации за счет уменьшения затрат на техническое обслуживание и ремонт турбомашины.
1. Рабочее колесо турбомашины, включающее диски и рабочие лопатки, выполненные из полимерного антифрикционного композиционного материала, причем рабочие лопатки оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами, отличающееся тем, что диски и рабочие лопатки выполнены из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала, крепежно-фиксирующие элементы выполнены в виде штифтов, проходящих через лопатки и соединяющих диски между собой, причем концы штифтов образуют пространство относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом.
2. Рабочее колесо турбомашины по п.1, отличающееся тем, что штифты установлены по краям лопаток и образуют наружный и внутренний пояса на дисках.
