Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины



Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины
Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины
Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины
Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины
Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины
Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины
Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины
Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины
Секция ротора для ротора турбомашины, рабочая лопатка для турбомашины

 


Владельцы патента RU 2486348:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Секция ротора для ротора турбомашины содержит предусмотренные на наружном периметре распространяющиеся в осевом направлении ротора крепежные пазы для рабочих лопаток. В каждом из крепежных пазов установлена одна рабочая лопатка ножкой лопатки, соответствующей крепежному пазу для рабочей лопатки. Секция ротора для ротора турбомашины включает в себя предусмотренные на рабочих лопатках обращенные радиально внутрь контактные поверхности. Для пропускания охлаждающего средства по торцевой поверхности ротора пластинчатые уплотнительные элементы под действием центробежной силы прилегают к контактной поверхности. Для фиксации уплотнительных элементов от смещения в окружном направлении, по меньшей мере, один из уплотнительных элементов снабжен предусмотренным в этом уплотнительном элементе отверстием, служащим для помещения блокировочного элемента. Также предусмотрено соосное отверстию гнездо и установленный в гнезде и в отверстии с зафиксированным положением блокировочный элемент. Гнездо расположено в ножке лопатки. Отверстие выполнено подобно замочной скважине. Блокировочный элемент выполнен в виде пальца с расположенным на его наружном периметре кулачком, который может ввертываться между ножкой лопатки и уплотнительным элементом. Изобретение направлено на облегчение монтажа и демонтажа уплотнительных элементов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение касается секции ротора согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Изобретение касается также рабочей лопатки согласно ограничительной части пункта 11 формулы изобретения.

Такого рода осевая секция ротора для турбины или, соответственно, ротора турбины известна, например, из выкладного описания изобретения DE 1963364. Секция ротора, включающая в себя диск ротора, по своему наружному периметру снабжена несколькими проходящими в осевом направлении крепежными пазами для рабочих лопаток турбины. С торцевой стороны на диске ротора предусмотрен при этом бесконечный окружной приемный паз для уплотнительных пластинок. На одной боковой стенке приемного паза предусмотрены несколько равномерно распределенных в окружном направлении выступов, которые частично перекрывают дно приемного паза. В приемном пазу установлены плоские уплотнительные пластинки, которые на своей внутренней кромке, расположенной в радиальном направлении изнутри, снабжены двухсторонним утолщением, ширина которого приблизительно соответствует ширине приемного паза. При этом утолщение, если смотреть в окружном направлении, на отдельных участках прерывается выемками, которые выполнены с шириной, соответствующей выступам приемного паза. Благодаря этому уплотнительная пластинка может вставляться в приемный паз снаружи чисто радиальным движением, и после смещения в окружном направлении, которое примерно соответствует ширине выступа, сцепляться с ним. Утолщение уплотнительной пластинки захватывает тогда выступы приемного паза, так что уплотнительная пластинка не может двигаться наружу. Для монтажа всех уплотнительных пластинок эти пластинки должны быть последовательно вставлены в приемный паз и только затем совместно смещены- в окружном направлении. Благодаря этому отпадает необходимость в замке для уплотнительной пластинки. После вставления уплотнительных пластинок и рабочих лопаток наружные кромки уплотнительных пластинок вдвигаются в обращенные к платформе пазы рабочих лопаток, так чтобы последние были зафиксированы от осевого смещения. Для завершения монтажа уплотнительные пластинки посредством винта фиксируются в их поднятом положении. Каждое расширение тогда прилегает к выступу. Посредством этого расположения конструктивных элементов первое пространство, которое находится между уплотнительной пластинкой и торцевой стороной диска ротора, отделяется и уплотняется от второго пространства, находящегося с другой стороны от уплотнительной пластинки, служащего для пропускания различных сред. Для достижения особенно хорошего уплотнения уплотнительная пластинка своим расширением прилегает в той боковой стенке приемного паза, на которой не предусмотрен выступ. Кроме того, внутренняя, конусообразно проходящая кромка выступа служит для того, чтобы уплотнительная пластинка под действием центробежной силы прижималась к боковой стенке приемного паза, не имеющей выступов.

Недостатком известной системы является затратная конструкция боковых поверхностей диска ротора и уплотнительной пластинки с выступами и выемками. Другим недостатком является применение винта для фиксации уплотнительных пластинок от смещения в окружном направлении. Из-за термической переменной нагрузки, возникающей между эксплуатацией и остановом, и из-за протекающего через турбину горячего газа могут возникнуть проблемы коррозии и прочности в винтовом соединении. При определенных обстоятельствах оно не может быть разъединено надлежащим образом. В этом случае винт высверливается, причем этот процесс, как правило, осуществляется на роторе, находящемся еще в нижней половине корпуса газовой турбины. При этом может случиться, что в нижнюю половину корпуса попадут стружки, которые при последующей эксплуатации могут привести к нежелательным загрязнениям.

Кроме того, из документа FR 2524933 известна фиксация от осевого смещения рабочих лопаток, которые удерживаются посредством пластинки, смещаемой в окружном направлении. Показанная в этом документе система, однако, не пригодна для того, чтобы уплотнять пространство, расположенное вблизи диска, от пространства, находящегося по другую сторону пластинки.

Кроме того, из выкладного описания к изобретению DE 3033768 A1 известен конструктивный узел ротора турбины, который снабжен цельным кольцевым уплотнением, служащим для осевой фиксации рабочих лопаток. Цельное кольцевое уплотнение, описанное в документе DE 3033768 A1, сцепляется с диском турбины подобно байонетному замку. Для этого как на диске турбины, так и на кольцевом уплотнении расположены поочередно распределенные по периметру выступы и выемки. Для монтажа кольцевое уплотнение устанавливается на диск ротора, при этом выемки и выступы располагаются напротив друг друга. Затем путем небольшого вращения двух этих частей относительно друг друга они могут быть сцеплены друг с другом. Однако из-за цельной конструкции кольцевого уплотнения оно может применяться только в газовых турбинах самолетов, так как сборка их турбин в осевом направлении осуществляется посредством группирования. Сборка стационарных газовых турбин, напротив, осуществляется из двух половин корпуса, которые охватывают полностью смонтированный ротор.

Поэтому задачей изобретения является предложить осевую секцию ротора для стационарной газовой турбины и предложить рабочую лопатку турбины, еще более улучшенную в отношении монтажа и демонтажа уплотнительных элементов.

Задача, направленная на секцию ротора, решается с помощью такого рода секции ротора с признаками пункта 1 формулы изобретения. Кроме того, задача, направленная на рабочую лопатку, решается по пункту 11 формулы изобретения.

Изобретение исходит из того известного факта, что особенно надежная фиксация уплотнительных элементов, в частности, возможна тогда, когда то место, в котором эти уплотнительные элементы опираются на ротор под действием центробежной силы, и то место, в котором отдельные уплотнительные элементы зафиксированы от смещения в окружном направлении, расположены как можно ближе друг к другу. Другими словами, имеющееся в радиальном направлении ротора расстояние между той поверхностью ротора, к которой прилегает уплотнительный элемент под действием центробежной силы, и местом фиксации уплотнительного элемента от окружного смещения должно быть как можно меньше. Это означает, что опирающиеся на контактную поверхность рабочей лопатки уплотнительные элементы в их наружной области должны быть точно так же зафиксированы от смещения в окружном направлении. Чтобы при этом указать для окружной фиксации как можно более простую конструкцию, предусмотрен блокировочный элемент в форме пальца. Этот блокировочный элемент, с одной стороны, установлен в отверстии, которое предусмотрено в уплотнительном элементе. С другой стороны, этот блокировочный элемент установлен в соосном отверстию гнезде, которое расположено в торцевой поверхности ножки рабочей лопатки. При этом отверстие в уплотнительном элементе расположено сравнительно близко к той кромке уплотнительного элемента, которая прилегает к контактной поверхности ротора. Контактная поверхность предпочтительно может являться частью нижней стороны платформы рабочей лопатки. Из-за уплотнительного элемента, прочно прилегающего к контактной поверхности под действием центробежной силы, между уплотнительным элементом и ножкой рабочей лопатки возникают, если вообще возникают, только небольшие относительные перемещения. Поэтому фиксация уплотнительного элемента в окружном направлении осуществляется на том компоненте, на который уплотнительный элемент опирается при эксплуатации и который, таким образом, одновременно определяет положение и движение уплотнительного элемента. С помощью такой схемы можно надежно избежать износа на контактной поверхности, на уплотнительном элементе и на блокировочном элементе.

Радиальное позиционирование блокировочного элемента относительно ротора было, следовательно, выбрано так, чтобы относительно рабочей лопатки он располагался в нейтральной в отношении движения области, так чтобы компенсация движений, обусловленных эксплуатацией, в точке фиксации блокировочного элемента не требовалась. Благодаря применению блокировочного элемента, выполненного в виде пальца, может быть предотвращена податливость фиксации.

Между уплотнительным элементом и торцевой стороной диска ротора в секции ротора пропускается охлаждающее средство, которое предусмотрено для охлаждения диска ротора и рабочей лопатки. Предлагаемая изобретением система приводит к сокращению до минимума утечек охлаждающего средства, так как благодаря применению круглого отверстия в уплотнительном элементе и вставленного в него без зазора блокировочного пальца получается сравнительно короткий участок утечки или, соответственно, поверхность утечки малого размера. Благодаря уменьшению количества охлаждающего средства, теряемого в виде утечки, может быть, в принципе, достигнуто повышение коэффициента полезного действия турбины.

На предлагаемой изобретением рабочей лопатке, которая включает в себя по меньшей мере одну елкообразную или молоткообразную ножку лопатки, одну платформу и одну изогнутую рабочую часть лопатки, имеется выступ, выдающийся за ножку лопатки, при этом на нижней стороне выступа, обращенной к ножке лопатки, предусмотрена обращенная к ножке лопатки контактная поверхность для пластинчатого уплотнительного элемента. Чтобы получить сравнительно малое расстояние между контактной поверхностью для уплотнительного элемента и устройством блокировки уплотнительного элемента от движения в окружном направлении, предусмотрено глухое отверстие, предназначенное для помещения блокировочного элемента, в торцевой стороне ножки лопатки, которое располагается непосредственно рядом с выступом. Тем самым возможно достижение аналогичных преимуществ в отношении секции ротора.

Отверстие в уплотнительном элементе выполнено подобно замочной скважине, а блокировочный элемент - в виде пальца с расположенным на его наружном периметре кулачком. Благодаря подобному замочной скважине отверстию палец вместе с кулачком может вставляться сквозь отверстие уплотнительного элемента, после чего блокировочный элемент поворачивается вокруг своей продольной оси, чтобы без зазора ввернуть кулачок в зазор между ножкой лопатки и уплотнительным элементом.

Чтобы получить крепление уплотнительного элемента без зазора, выполненный в виде пальца блокировочный элемент на своем наружном периметре снабжен кулачком. Кулачок установлен без зазора между расположенными непосредственно напротив друг друга боковыми стенками уплотнительного элемента и ножки рабочей лопатки. Благодаря этому можно избежать износа в виде выбоин на наружном крае уплотнительного элемента.

Предпочтительные варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Предпочтительно гнездо расположено сравнительно близко, т.е. если смотреть в радиальном направлении, непосредственно под контактной поверхностью. Соответственно этому, отверстие уплотнительного элемента, в котором также установлен палец для блокировки, тоже расположено сравнительно близко к тому краю уплотнительного элемента, который прилегает к контактной поверхности рабочей лопатки.

В частности, благодаря этому обеспечивается позиционирование выполненного в виде пальца блокировочного элемента в области, нейтральной в отношении движения рабочей лопатки.

Чтобы зафиксировать сам блокировочный элемент от вращения и вместе с тем от выпадения из секции ротора, этот элемент с торцевой стороны снабжен зубцом, который может загибаться в отверстие под бородку ключа отверстия, подобного замочной скважине. Благодаря этому обеспечивается геометрическое замыкание между зубцом и отверстием под бородку ключа, которое после загибания зубца надежно фиксирует блокировочный элемент от нежелательного вращения внутри гнезда и внутри отверстия. Тем самым можно избежать непреднамеренного выпадения блокировочного элемента.

Предпочтительно зубец является частью торцевого венца блокировочного элемента, благодаря чему он может изготавливаться сравнительно просто и с оптимальными затратами. Для окончательного изготовления зубца в окружном венце предусмотрены два шлица, между которыми расположен зубец.

В одном из альтернативных вариантов осуществления изобретения блокировочный элемент может фиксироваться от выпадения посредством Z-образной фиксирующей пластины (полосы листового металла). Для этого блокировочный элемент уплощен вдоль своей продольной протяженности. Полоса листового металла, до монтажа имеющая еще L-образную форму, для этого вставляется через отверстие и своей отогнутой полкой располагается между уплотнительным элементом и ножкой рабочей лопатки, после чего имеющий форму пальца уплощенный блокировочный элемент вставляется, таким образом, в отверстие и глухое отверстие. Затем полосе листового металла, имевшей до этого L-образную форму, путем сгибания придается ее Z-образная форма, причем тогда эта полоса фиксирует блокировочный элемент от выпадения.

Особенно простой демонтаж блокировочного элемента обеспечивается в том случае, если после того, как фиксация от выпадения блокировочного элемента была удалена, в последнем имеется торцевое отверстие, служащее для демонтажа. В отверстии может быть, например, предусмотрена резьба, в которую может ввертываться средство для извлечения блокировочного элемента из отверстия и гнезда. Этот признак позволяет осуществлять особенно простой и быстрый демонтаж блокировочного элемента.

Предпочтительно все уплотнительные элементы, прилегая друг к другу в окружном направлении, образуют кольцевое уплотнение так, что между кольцевым уплотнением и торцевой стороной ножки лопатки или, соответственно, торцевой стороной диска ротора практически без потерь может протекать охлаждающее средство. При этом уплотнительные элементы могут также несколько перекрываться.

Благодаря этому может быть обеспечена возможность особенно эффективного пропускания охлаждающего средства по торцевой стороне ножки лопатки, т.е. диска ротора.

Если гнездо выполнено в виде глухого отверстия, оно может изготавливаться сравнительно просто.

По другому варианту осуществления контактная поверхность с нижней стороны выступа рабочей лопатки по меньшей мере частично выполнена в виде дна паза, открытого в направлении ножки лопатки. Это препятствует проскальзыванию уплотнительного элемента в осевом направлении ротора турбины.

В целом изобретением предлагается несложная и простая в расчете конструкция для окружной фиксации уплотнительных элементов, при этом предпочтительно каждый уплотнительный элемент соответственно зафиксирован блокировочным элементом. Блокировочный элемент, снабженный соответственно изготовленным кулачком, может, как ключ, вставляться в соответствующее отверстие в уплотнительном элементе и по достижении осевого конечного положения поворачиваться на 180°, так чтобы кулачок обеспечивал осевую фиксацию блокировочного элемента (принцип ключа). При этом блокировочный элемент своим соответствующим концом вдается в гнездо соответствующего размера в соответствующей ножке рабочей лопатки, так чтобы смещение уплотнительного элемента в окружном направлении было предотвращено. Фиксация блокировочного пальца от нежелательного вращения и выпадения из отверстия и глухого отверстия осуществляется путем соответствующей деформации зубца, расположенного на пальце с торцевой стороны, и введения в необходимое для кулачка отверстие под бородку ключа этого отверстия, так что вращение фиксирующего пальца может быть исключено. Для демонтажа зубец должен быть поддет с использованием подходящего инструмента и извлечен из отверстия под бородку ключа. Затем блокировочный элемент может быть повернут на 180° и извлечен.

Описанная изобретением, конструкция обладает при этом высокой прочностью, так как она может быть выполнена так, чтобы даже с консервативным учетом краевых условий могли надежно передаваться полные окружные усилия уплотнительных элементов. Податливость фиксации не требуется. К тому же отсутствует потребность в изготавливаемых с высокими затратами пазах/карманах, предназначенных для помещения согнутой фиксирующей пластинки, благодаря чему эта система является сравнительно недорогой.

Другие преимущества и другие признаки содержатся в последующем описании чертежей. Показано:

Фиг.1 представляет частично в перспективе вид сечения секции ротора;

Фиг.2 - фрагмент А, показанный на фиг.1, в деталях;

Фиг.3 - расположенное в уплотнительном элементе отверстие, служащее для помещения блокировочного элемента;

Фиг.4, 5 - блокировочный элемент на видах в перспективе;

Фиг.6 - вид в перспективе части рабочей лопатки для турбомашины;

Фиг.7 - вид сверху системы ротора по одному из альтернативных вариантов осуществления;

Фиг.8 - альтернативный вариант осуществления фиксации блокировочного элемента от осевого смещения и

Фиг.9 - другой блокировочный элемент, изображенный в перспективе.

На.Фиг.1 показана частично в перспективе, частично в сечении секция 10 ротора для ротора не изображенной в остальном турбомашины, которая может быть выполнена в виде газовой турбины. В основном секция ротора включает в себя, с одной стороны, первый диск 12 ротора, а также расположенный рядом другой диск 14 ротора. Диски 12, 14 ротора посредством не показанного торцового зубчатого зацепления, предназначенного для передачи моментов вращения, с геометрическим замыканием соединены друг с другом, и посредством не изображенного в остальном стяжного анкера стянуты друг с другом. Секция 10 ротора могла бы быть выполнена также альтернативно показанному изображению из одной единственной детали в виде моноблока или из одного единственного диска ротора. На наружном периметре секции 10 ротора предусмотрено несколько распространяющихся соответственно по меньшей мере частично в осевом направлении ротора крепежных пазов 16 для рабочих лопаток, из которых только один изображен в сечении. Крепежный паз 16 для рабочей лопатки имеет контур, напоминающий елку. В крепежные пазы 16 для рабочих лопаток вставлена каждая из рабочих лопаток 18, из которых на сечении видна изображенная на фиг.1 дальше всего справа. Рабочая лопатка 18 включает в себя ножку 20 лопатки, которая выполнена по меньшей мере частично в соответствии с контуром крепежного паза 16 для рабочей лопатки, чтобы удерживаться им в радиальном направлении с геометрическим замыканием. Рабочая лопатка 18 включает в себя платформу 22, на которой расположена не изображенная в остальном рабочая часть лопатки. Платформа 22 в соответствии с сечением, показанным на фиг.1, имеет изогнутый внутрь наружный контур, на конце которого предусмотрена выступающая наружу уплотнительная вершина 24. Поэтому изображенная на фиг.1 платформа 22 также образует форму выступающей за торцевую сторону 26 ножки 20 лопатки уплотнительной лопасти, которая в уровне техники известна также как «крыло ангела».

Торцевая сторона 26 ножки 20 лопатки находится на одной линии с торцевой стороной 28 диска 12 ротора. Для каждой из рабочих лопаток с торцевой стороны на диске 12 ротора соответственно предусмотрен уплотнительный элемент 30. Уплотнительные элементы 30 прилегают под действием центробежной силы своим наружным краем 32 к контактной поверхности 34, которая расположена с нижней стороны платформы 22 или, соответственно, выступа, выдающегося за ножку 20 лопатки с торцевой стороны. Соответственно этому контактная поверхность 34 обращена внутрь. Альтернативно контактная поверхность 34 могла бы быть также выполнена в виде дна паза, расположенного с нижней стороны платформы. Уплотнительные элементы 30 выполнены пластинчатыми или, соответственно, плоскими и включают в себя также внутренний край 36, который установлен в открытом наружу кольцевом пазу 38. Уплотнительные элементы 30 снабжены при этом в своей наружной трети на поверхности, обращенной к диску 12 ротора, направленным внутрь крючком 40, который не изображенным образом находится в зацеплении с крючком, расположенным на диске 12 ротора с торцевой стороны 28. Благодаря сцеплению уплотнительных элементов 30 с диском 12 ротора надежно предотвращается смещение рабочих лопаток 18 вдоль крепежного паза 16 для рабочих лопаток, так что уплотнительные элементы 30 осуществляют осевую фиксацию каждой соответствующей рабочей лопатки 18. Также уплотнительные элементы 30 служат для пропускания охлаждающего средства, предпочтительно охлаждающего воздуха, по торцевой стороне 28 диска 12 ротора и торцевой стороне 26 ножки 20 лопатки.

Чтобы предотвратить смещение уплотнительных элементов 30 в окружном направлении, в области наружного края 32 каждого из уплотнительных элементов 30 предусмотрено отверстие 44. Отверстие 44, установленный в нем блокировочный элемент 46, а также часть ножки 20 лопатки изображены в деталях на Фиг.2. На Фиг.3 показано отверстие 44 на виде в перспективе. Отверстие 44 выполнено подобно замочной скважине с круглой частью отверстия, к которой примыкает на Фиг.3 направленное вниз сравнительно короткое и сравнительно широкое отверстие 47 под бородку ключа.

Изображенный на Фиг.4 и 5 в перспективе блокировочный элемент 46 снабжен на своем наружном периметре кулачком 50. Кулачок 50 предусмотрен скорее со стороны конца, т.е. на торцевом первом конце 48 блокировочного элемента 46, и распространяется по периметру на угловую длину, равную приблизительно 20°. Угловая длина кулачка 50 соответствует при этом ширине отверстия 47 под бородку ключа, так что блокировочный элемент 46 через отверстие 44 может вставляться в уплотнительный элемент 30. Блокировочный элемент 46 включает в себя к тому же на своем втором торцевом конце венец 52, в котором предусмотрены два шлица 54, так что часть венца 52 выполнена в виде зубца 56 или зуба. Шлицы 54 при этом расположены на той части периметра, которая находится напротив концов кулачка 50. Поэтому, зубец 56 и кулачок имеют по меньшей мере приблизительно одинаковую ширину. При этом свободный конец зубца 56 выполнен острым для упрощения демонтажа.

Блокировочный элемент 46 показан на Фиг.2 в своем окончательном положении. Для монтажа блокировочного элемента 46 в отверстии 44 первый должен быть ориентирован так, чтобы кулачок 50 мог вставляться через отверстие 47 под бородку ключа. После вставления блокировочного элемента 46 в отверстие 44 он поворачивается вокруг своей продольной оси на 180°, пока расположенный на его втором конце зубец 56 не окажется в области отверстия 47 под бородку ключа. С помощью надлежащего инструмента зубец 56 может загибаться в отверстие 47 под бородку ключа, так чтобы при этом блокировочный элемент 46 был зафиксирован от вращения. После вставления блокировочного элемента 46 его предусмотренный на кулачке 50 конец 48 вдается в гнездо 58, которое расположено на торцевой стороне 26 ножки 20 лопатки. Гнездо 58 при этом выполнено в виде глухого отверстия, в котором установлен с зазором конец 48 блокировочного элемента 46.

Кулачок 50 входит в сопряженное зацепление в осевой зазор, который имеется между торцевой стороной 26 ножки 20 лопатки и уплотнительным элементом 30. Для этого в области отверстия 44 уплотнительный элемент 30 выполнен в виде втулки.

Для демонтажа рабочей лопатки 18 необходимо загнуть зубец 56, благодаря чему разъединяется геометрическое замыкание с отверстием 47 под бородку ключа. После этого блокировочный элемент 46 может быть повернут на 180°, так чтобы кулачок 50 оказался в области отверстия 47 под бородку ключа. Затем с помощью надлежащего инструмента блокировочный элемент 46 может быть вынут из отверстия 44, после чего затем уплотнительный элемент 30 может быть смещен в окружном направлении. При смещении уплотнительного элемента 30 в окружном направлении может быть разъединено сцепление уплотнительного элемента с диском ротора, следовательно, этот элемент может быть вынут из секции 10 ротора. Затем рабочая лопатка 18 путем осевого смещения вдоль крепежного паза 16 может быть вынута из секции 10 ротора.

Расположенное в ножке 20 рабочей лопатки гнездо 58, выполненное в виде глухого отверстия, расположено при этом сравнительно близко к контактной поверхности 34.

На Фиг.6 показана лопатка 18 турбины, изображенная в. перспективе, при этом, однако, рабочая часть 60 лопатки 18 турбины изображена только вблизи платформы. Из Фиг.6 ясно следует, что глухое отверстие расположено сравнительно близко, т.е. непосредственно рядом с контактной поверхностью 34. Соответственно этому контактная поверхность 34 для уплотнительного элемента 30 и средства, служащие для предотвращения его движения в окружном направлении, расположены сравнительно близко друг к другу. За счет близости расположения двух функциональных средств может быть обеспечена особенно прочная и надежная фиксация от смещения, которая, к тому же, обладает особенно малым износом, так как относительных движений трения практически не возникает.

На Фиг.7 показаны расположенные в окружном направлении рядом друг с другом уплотнительные элементы 30, которые до их фиксации с помощью блокировочного элемента обладают подвижностью относительно друг друга, обеспечивающей возможность монтажа собственно замкнутого кольцевого уплотнения. Для этого толщина каждой кромки уплотнительных элементов, которая обращена к соседнему уплотнительному элементу, составляет только половину от толщины материала стенки уплотнительного элемента, так что уплотнительные элементы в этих областях выполнены перекрывающимися. Вместо простого перекрытия может быть также предусмотрено пазово-шпоночное перекрытие.

Показанный на Фиг.7 альтернативный вариант осуществления окружной фиксации отличается от изображенного на Фиг.1-6 другим блокировочным элементом 62 и его фиксацией от выпадения из отверстия 44 и из гнезда 58. Изображенный на Фиг.7 другой блокировочный элемент 62 представлен в перспективе на Фиг.9. Другой блокировочный элемент 62 по альтернативному варианту осуществления также выполнен в виде пальца с двумя различными диаметрами. Однако вдоль своей продольной протяженности блокировочный элемент 62 выполнен уплощенно, так что к уплощению 64 может прилегать фиксирующая пластинка. Фиксация блокировочного элемента 62 изображена на Фиг.8, при этом на Фиг.8 показан тот же фрагмент, что и фрагмент А, изображенный на Фиг.2. Здесь также идентичные конструктивные элементы снабжены теми же самыми номерами позиций. После монтажа рабочей лопатки 18 в крепежном пазу 16 и последующего монтажа уплотнительного элемента 30 в отверстие 44 вставляется первоначально L-образная фиксирующая пластинка 66а, короткая полка которой входит в зацепление в зазор между торцевой стороной 26 ножки 20 лопатки и уплотнительным элементом 30. Затем блокировочный элемент 62 своим уплощением 64 укладывается на фиксирующую пластинку 66. После этого блокировочный элемент 62 вдвигается в отверстие 44 до тех пор, пока он своим концом 48 не войдет в зацепление в гнездо 58 в виде глухого отверстия. Таким образом, с помощью надлежащего средства до тех пор L-образная, если смотреть в поперечном сечении, фиксирующая пластинка 66а может быть согнута, так чтобы ее поперечное сечение приобрело Z-образную форму. За счет Z-образной формы фиксирующей пластинки 66 эта пластинка блокирует осевое смещение блокировочного элемента 62. Благодаря этому невозможно непреднамеренное разъединение блокировки уплотнительного элемента 30 в окружном направлении.

В целом изобретение касается секции 10 ротора для ротора газовой турбины, рабочей лопатки 18 и блокировочного элемента 46, 62. Секция 10 ротора включает в себя диск 12 ротора с вставленными на нем в крепежные пазы 16 рабочими лопатками 18, которые посредством расположенного с торцевой стороны уплотнительного элемента 30 зафиксированы от смещения вдоль крепежных пазов 16. Чтобы указать надежную, несложную и простую в расчете конструкцию для окружной фиксации уплотнительных элементов 30 изобретением предлагается, чтобы каждый уплотнительный элемент 30 был зафиксирован соответственно одним блокировочным элементом 46, 62, который при этом входит в зацепление в гнездо 58, расположенное в ножке 20 рабочей лопатки с торцевой стороны.

1. Секция (10) ротора для ротора турбомашины, на наружном периметре которой предусмотрены распространяющиеся в осевом направлении ротора крепежные пазы (16) для рабочих лопаток, в каждом из которых установлена одна рабочая лопатка (18) ножкой (20) лопатки, соответствующей крепежному пазу (16) для рабочей лопатки,
включающая в себя предусмотренные на рабочих лопатках (18) обращенные радиально внутрь контактные поверхности (34),
причем для пропускания охлаждающего средства по торцевой поверхности (28) ротора пластинчатые уплотнительные элементы (30) под действием центробежной силы прилегают к контактной поверхности (34), и причем для фиксации уплотнительных элементов (30) от смещения в окружном направлении по меньшей мере один из уплотнительных элементов (30) снабжен предусмотренным в этом уплотнительном элементе (30) отверстием (44), служащим для помещения блокировочного элемента (46, 62), и
причем предусмотрено соосное с отверстием (44) гнездо (58) и установленный в гнезде (58) и в отверстии (44) с зафиксированным положением блокировочный элемент (46, 62),
отличающаяся тем,
что гнездо (58) расположено в ножке (20) лопатки и что отверстие (44) выполнено подобно замочной скважине, а блокировочный элемент (46) выполнен в виде пальца с расположенным на его наружном периметре кулачком (50), который может ввертываться между ножкой (20) лопатки и уплотнительным элементом (30).

2. Секция (10) ротора по п.1, у которой каждое гнездо (58) расположено ближе к обращенной радиально внутрь контактной поверхности (34), а отверстие (44) расположено ближе к тому краю (32) уплотнительного элемента (30), который прилегает к контактной поверхности (34) рабочей лопатки (18), чем к внутреннему краю (36) уплотнительного элемента (30).

3. Секция (10) ротора по п.1 или 2, у которой блокировочный элемент (46) с торцевой стороны снабжен зубцом (56), который может загибаться в отверстие (47) под бородку ключа отверстия (44), подобного замочной скважине.

4. Секция (10) ротора по п.3, у которой зубец (56) является частью торцевого венца (52) блокировочного элемента(46).

5. Секция (10) ротора по п.1, у которой блокировочный элемент (62) зафиксирован от выпадения посредством Z-образной фиксирующей пластинки (66), первый конец которой прилегает между уплотнительным элементом (30) и торцевой стороной (26) ножки (20) лопатки.

6. Секция (10) ротора по одному из пп.1, 2, 4 или 5, у которой блокировочный элемент (46, 62) снабжен торцевым отверстием, служащим для демонтажа.

7. Секция (10) ротора по п.3, у которой блокировочный элемент (46, 62) снабжен торцевым отверстием, служащим для демонтажа.

8. Секция (10) ротора по одному из пп.1, 2, 4, 5 или 7, у которой уплотнительные элементы (30), в окружном направлении, прилегая друг к другу, образуют кольцевое уплотнение, установленное в кольцевом пазу (38), который предусмотрен на окружной поверхности, расположенной на торцевой боковой поверхности ротора.

9. Секция (10) ротора по п.3, у которой уплотнительные элементы (30), в окружном направлении прилегая друг к другу, образуют кольцевое уплотнение, установленное в кольцевом пазу (38), который предусмотрен на окружной поверхности, расположенной на торцевой боковой поверхности ротора.

10. Секция (10) ротора по п.6, у которой уплотнительные элементы (30), в окружном направлении прилегая друг к другу, образуют кольцевое уплотнение, установленное в кольцевом пазу (38), который предусмотрен на окружной поверхности, расположенной на торцевой боковой поверхности ротора.

11. Рабочая лопатка (18) для турбомашины, включающая в себя елкообразную или молоткообразную ножку (20) лопатки, к которой примыкает платформа (22), а к ней аэродинамически изогнутая рабочая часть (60) лопатки, и снабженная выдающимся за ножку (20) лопатки выступом, при этом на обращенной к ножке (20) лопатки нижней стороне выступа предусмотрена обращенная к ножке (20) лопатки контактная поверхность (34) для пластинчатого уплотнительного элемента (30), отличающаяся тем, что
непосредственно рядом с выступом предусмотрено выполненное в виде глухого отверстия гнездо (58) в торцевой стороне (26) ножки (20) лопатки, предназначенное для помещения блокировочного элемента (46, 62).

12. Рабочая лопатка (18) по п.11, у которой гнездо (58) расположено ближе к выступу, чем к нижней стороне ножки (20) лопатки.

13. Рабочая лопатка (18) по п.11 или 12, у которой контактная поверхность (34) по меньшей мере частично выполнена в виде дна паза, открытого в направлении ножки (20) лопатки.

14. Рабочая лопатка (18) по п.11 или 12, у которой выступ выполнен в виде части платформы (22) или части отстоящей сбоку уплотнительной лопасти.

15. Рабочая лопатка (18) по п.13, у которой выступ выполнен в виде части платформы (22) или части отстоящей сбоку уплотнительной лопасти.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области двигателестроения, точнее к осевым турбинам и компрессорам газотурбинных двигателей, а конкретно к способу изготовления биметаллических блисков с охлаждаемыми лопатками, в том числе высокотемпературных газотурбинных двигателей большого ресурса.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности, применимо в области компрессоростроения и может быть использовано в рабочих колесах осевых компрессоров газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к компрессору, в частности вентилятору турбореактивного двигателя, содержащему ступицу (36) и множество лопаток, каждая из которых жестко закреплена своим основанием (16) на ступице.

Изобретение относится к устройству для аксиального удержания лопаток, установленных на роторном диске газотурбинного двигателя. .

Изобретение относится к поворотной лопасти и ротору паровой турбины и, в частности, к креплению лопасти паровой турбины к ротору, позволяющему свести к минимуму местные и средние напряжения.

Изобретение относится к роторной лопатке и к роторному диску для газотурбинного двигателя. .

Ротор турбины турбореактивного двигателя содержит диск турбины с размещенными на нем рабочими лопатками и уплотнительным кольцом, установленным на ободе диска с помощью байонетного соединения. Между радиальными выступами диска установлен балансировочный грузик, осевой выступ С-образной внутренней части которого контактирует с боковыми стенками канала подвода охлаждающего воздуха на рабочую лопатку. Внешняя часть балансировочного грузика выполнена U-образной и охватывает его внутреннюю часть. Со стороны выходной кромки на внутренней поверхности хвостовика лопатки выполнен радиальный выступ, контактирующий в осевом направлении с ответным радиальным выступом в пазу диска. Изобретение позволяет повысить надежность ротора турбины турбореактивного двигателя. 3 ил.

Изобретение относится к области лопаточных машин, в частности к конструкции композиционных лопаток осевых вентиляторов и компрессоров авиадвигателей. Лопатка лопаточной машины содержит профилированное перо, комлевую часть, а также хвостовик типа «ласточкин хвост» и выполнена из ориентированных слоев композиционного материала, соединенных между собой связующим материалом. Хвостовик изготовлен с боковыми контактными поверхностями, вогнутыми с каждой стороны в тело лопатки. Боковые контактные поверхности хвостовика выполнены криволинейными как части наружной или внутренней поверхности тора и ограничены расположенной внизу хвостовика выпуклой поверхностью в виде части поверхности тора. В верхней части боковые контактные поверхности хвостовика соединены через боковые поверхности комлевой части с профилированными поверхностями пера. Изобретение позволяет уменьшить напряженность лопатки в зоне перехода пера в хвостовик, повысить прочность лопатки и снизить сдвиговые напряжения в хвостовике лопатки. 4 ил.

Изобретение может быть использовано при изготовлении моноблочного лопаточного диска (блиска), преимущественно, для ротора газотурбинного двигателя. Получают лопатку с выступом, параметры которого обеспечивают присоединение к диску посредством линейной сварки трением. На лопатке выполняют припуск для удержания ее в оснастке в процессе сварки. Предварительно осуществляют моделирование геометрии припуска для выполнения условия удержания лопатки в процессе линейной сварки трением без пластических деформаций этого припуска. Опорные поверхности припуска, по которым осуществляют удержание лопатки в процессе линейной сварки трением, в направлении хорды лопатки выполняют с наклоном относительно вертикальной оси лопатки и расширением в сторону свариваемого сечения. Лопатку устанавливают с зазором в оснастку сварочной машины. Посадочные поверхности оснастки имеют такой же наклон относительно се вертикальной оси, как и опорные поверхности припуска лопатки. Фиксируют лопатку в оснастке сварочной машины в направлении ее осцилляции для осуществления линейной сварки трением. Изобретение обеспечивает высокое качество сварки за счет устранения перекосов сварочного шва, достигаемого полнотой контакта свариваемых поверхностей лопатки и диска. 3 ил.

Ротор газотурбинного двигателя содержит диск с осевыми гнездами, выполненными на ободе диска для индивидуального крепления лопаток. На одной стороне обода устанавливают кольцо. В кольце в осевом продолжении гнезд выполняют отверстия, содержащие заглушку. Заглушка состоит из первой половины из первого износостойкого материала и из второй половины из второго материала. Одна половина заглушки опирается на одну сторону кольца, а другая - на другую сторону кольца, причем половины заглушки соединены друг с другом через отверстие. Другое изобретение группы относится к турбореактивному двигателю, содержащему передний вентилятор и барабан компрессора наддува на выходе вентилятора, образующие указанный выше ротор. Кольцо неподвижно соединено с барабаном компрессора, а диск вентилятора прикреплен к барабану болтовым соединением, выполненным на кольце. Еще одно изобретение относится к заглушке для указанного выше ротора газотурбинного двигателя, содержащей первую половину из первого износостойкого материала, и вторую половину из второго материала, идентичного или отличного от первого. Изобретения позволяют обеспечить равномерный износ ножки лопатки вентилятора в месте ее контакта с ротором компрессора. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Ротор газовой турбины включает расположенные на диске турбины охлаждаемые рабочие лопатки, каждая из которых имеет ножку лопатки, расположенную в осевом пазу для ее фиксации. Между ножкой лопатки и дном паза расположена предохранительная пластина для защиты рабочих лопаток от смещения вдоль паза, зафиксированная на диске турбины посредством отогнутых кромок. Для подвода охлаждающего средства подводящий канал впадает в дно пазов для фиксации рабочих лопаток, причем каждая из предохранительных пластин снабжена отверстиями, предназначенными для пропускания охлаждающего средства. Каждая ножка лопатки снабжена двумя проходящими азимутально относительно оси турбины пазами, а каждая из предохранительных пластин снабжена двумя шпонками, расположенными таким образом, что для уплотнения они соединяются с пазами ножки лопатки с геометрическим замыканием. Другое изобретение группы относится к газопаровой турбинной установке, снабженной указанным выше ротором турбины. Изобретение позволяет упростить конструкцию ротора турбины и снизить его вес. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Лопатка турбины охлаждается внутренним потоком охлаждающей текучей среды, поступающей через отверстия, расположенные внизу хвостовой части лопатки. Лопатка включает в себя регулирующую пластину, снабженную отверстиями, расположенными в соответствии с отверстиями внизу хвостовой части лопатки. Регулирующая пластина выполнена из материала, имеющего коэффициент расширения, отличающийся от коэффициента расширения материала, из которого выполнена хвостовая часть лопатки. Регулирующая пластина установлена внизу хвостовой части лопатки с продольным направлением и закреплена с сохранением возможности относительного перемещения между отверстиями в регулирующей пластине и отверстиями в хвостовой части лопатки так, что сечение потока текучей среды увеличивается вместе с температурой. Изобретение направлено на уменьшение расхода охлаждающего воздуха во время полета на крейсерском режиме посредством пассивного регулирования расхода. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство амортизации вибраций для лопатки газовой лопаточной машины, например газотурбинного двигателя, оборудованного вентилятором, или высокооборотного винтового двигателя. Лопатка содержит ножку (6) лопатки, выполненную с возможностью захождения в гнездо (2) диска (1), на котором выполнено лопаточное колесо. Упомянутое устройство выполнено с возможностью позиционирования между ножкой лопатки и удерживающей стенкой (14а, 14b) упомянутого гнезда. Упомянутое устройство содержит, по меньшей мере, одну прокладку (7), выполненную путем соединения слоев (8, 10) из жестких материалов и слоев (9) из вязкоупругих материалов. Прокладка содержит две части, каждая из которых образует боковую ветвь (7а, 7b), выполненную с возможностью захождения вдоль одной из двух удерживающих стенок (14а, 14b). Обе боковые ветви соединены друг с другом, образуя единую деталь, при помощи третьей части, образующей дно (7с) прокладки из жесткого материала. Дно прокладки позиционируют относительно боковых ветвей (7а, 7b) таким образом, чтобы после монтажа оно оказалось на переднем или заднем конце ножки (6) лопатки. По меньшей мере, один слой (9) из вязкоупругого материала располагают между двумя слоями (8, 10) из жестких материалов. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Рабочее колесо турбины содержит диск, устройство аксиальной фиксации и множество лопаток, включающих перо, полку и крепежный элемент. Лопатки установлены по периферии диска, причем крепежный элемент каждой лопатки смонтирован в пазу, простирающемся аксиально между поверхностями диска. По меньшей мере, одна из лопаток плотно примыкает к первому стопорному элементу диска для ее блокирования относительно диска в первом аксиальном направлении. Полка лопатки содержит аксиальный выступ, включающий второй стопорный элемент. Аксиальный выступ, второй стопорный элемент и поверхность диска образуют обращенную к оси канавку для приема устройства аксиальной фиксации. В собранном положении устройство аксиальной фиксации примыкает ко второму стопорному элементу в первом аксиальном направлении и к лицевой поверхности диска во втором аксиальном направлении, противоположном первому. Другое изобретение группы относится к турбомашине, включающей указанное выше рабочее колесо. Изобретения позволяют снизить вибрацию лопаток рабочего колеса. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх