Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя


 


Владельцы патента RU 2491450:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") (RU)

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя содержит цапфу компрессора, вал турбины и контровочную трубу, зафиксированную в осевом и окружном направлениях. Цапфа компрессора и вал турбины соединены в осевом направлении посредством промежуточного вала, стяжной втулки и регулировочного элемента, выполненного в виде резьбовой втулки, а в окружном направлении шлицевыми соединениями через промежуточный вал. Стяжная втулка зафиксирована в окружном направлении шлицевым соединением относительно контровочной трубы. В осевом направлении цапфа ротора компрессора соединена с промежуточным валом стяжным болтом, а вал турбины соединен с промежуточным валом стяжной втулкой. Резьбовая втулка установлена в резьбовом отверстии вала турбины и зафиксирована в промежуточном валу от выворачивания. На резьбовой втулке и стяжной втулке образованы выступы с контактирующими друг с другом торцевыми посадочными поверхностями, ограничивающими осевое смещение резьбовой втулки и стяжной втулки относительно друг друга. Стяжной болт зафиксирован в окружном направлении посредством шлицевого соединения с контровочной трубой. Изобретение позволяет обеспечить соосность валов компрессора и турбины, а также повысить технологичность их сборки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) авиационного и наземного применения, а именно к конструкции узла соединения роторов компрессора и турбины.

Известен ГТД с узлом соединения роторов компрессора и турбины, содержащий содержащий цапфу ротора компрессора и вал турбины, соединенные между собой в осевом направлении через регулировочный элемент и стяжную втулку, а в окружном направлении - через шлицевое соединение, отличающийся тем, что он снабжен промежуточным валом, на внутренней поверхности которого выполнены шлицы, контактирующие со шлицами на поверхностях цапфы ротора компрессора и вала турбины, а регулировочный элемент выполнен в виде резьбовой втулки, установленной в резьбовом отверстии промежуточного вала напротив торца цапфы ротора компрессора и зафиксированной в нем от выворачивания (патент RU 2282758, опубл. 27.08.2006).

Вышеприведенное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Известному техническому решению присущи следующие недостатки. Соединение вала компрессора с валом турбины в осевом направлении осуществляется через промежуточный вал с установленной в нем резьбовой втулкой посредством стяжной втулки. Контактирование торцовой поверхности вала турбины и резьбовой втулки, торцевая поверхность которой выставляется по резьбе, при обязательном наличие торцовых биений поверхностей приводит к угловому смещению вала турбины относительно цапфы компрессора. Это приводит к дополнительному нагружению радиальной нагрузкой опор двигателя, при этом увеличивается момент сопротивления качению в подшипниках, появляется дополнительное тепловыделение в опорах двигателя.

Также при замене ротора компрессора необходимо обеспечить осевое удержание ротора турбины, т.е. технологически зафиксировать его в опоре турбины. Для этого дополнительно нужно будет разобрать опору турбины. Это нарушает модульность двигателя и снижает технологичность сборки.

Техническим результатом, достигаемым заявленной конструкцией является является повышение соосности валов компрессора и турбины, а также технологичности сборки двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, содержит цапфу компрессора и вал турбины, соединенные между собой в осевом направлении с помощью промежуточного вала, стяжной втулки, регулировочного элемента, выполненного в виде резьбовой втулки, а в окружном направлении посредством шлицевых соединений через промежуточный вал, контровочную трубу, зафиксированную в осевом и окружном направлениях, причем стяжная втулка зафиксирована в окружном направлении шлицевым соединением относительно контровочной трубы, при этом в осевом направлении цапфа ротора компрессора соединена с промежуточным валом стяжным болтом, а вал турбины соединен с промежуточным валом стяжной втулкой, причем резьбовая втулка установлена в резьбовом отверстии вала турбины и зафиксирована в промежуточном валу от выворачивания, при этом на резьбовой втулке и стяжной втулке образованы выступы с контактирующими друг с другом торцевыми посадочными поверхностями, ограничивающими осевое смещение резьбовой втулки и стяжной втулки относительно друг друга, кроме того, стяжной болт зафиксирован в окружном направлении посредством шлицевого соединения с контровочной трубой.

Такое выполнение устройства обеспечивает уменьшение перекоса валов компрессора и турбины при установленной стяжной втулке. Так как стяжная втулка служит только для осевого удержания вала турбины. Здесь реализуются преимущества шарнирного соединения. Это способствует уменьшению дополнительных радиальных нагрузок на подшипники качения, снижению тепловыделения, и, следовательно, повышению долговечности подшипников.

Введение стяжного болта позволяет исключить из стяжного пакета цапфы компрессора и промежуточного вала вал турбины. Поэтому при замене ротора компрессора ротор турбины зафиксирован в осевом направлении стяжной втулкой. Это улучшает технологичность и модульность двигателя.

Регулировочный элемент через резьбу определяет осевое положение ротора турбины. Стяжная втулка через торец упирается в регулировочный элемент для того, чтобы резьбовые соединения были затянуты, и на них не было знакопеременных нагрузок. При этом ротор турбины свободен в осевом направлении и его осевое положение ограничено гарантированным зазором между стяжной втулкой и стяжным болтом, т.е. реализуется преимущества шарнирного соединения при затянутых резьбах.

В частных случаях реализации заявленного узла:

Резьбовая втулка зафиксирована в промежуточном валу от выворачивания посредством шлицевого соединения. Шлицевое соединение на регулировочном элементе и промежуточном валу не позволяет выворачиваться регулировочному элементу и нарушать осевое положение турбины. При этом шлицы технологичны в изготовлении и совпадают при малых угловых смещениях. Это позволяет точнее назначать осевое положение ротора турбины.

Контактирующие торцевые поверхности стяжной втулки и промежуточного вала выполнены сферическими. Это позволяет при обязательных угловых смещениях вала турбины относительно промежуточного вала сохранять максимальную поверхность контакта торцов. Тем самым минимизировать изгибные напряжения в стяжной втулке.

На внутренней поверхности резьбовой втулки выполнен, по меньшей мере, один паз. Это необходимо для осевого выставления резьбовой втулки в валу турбины, т.е. для удобства регулирования.

Заявленная конструкция поясняется фиг.1, на которой показан продольный разрез узла соединения роторов компрессора и турбины ГТД.

Узел соединения роторов компрессора 1 и турбины 2 газотурбинного двигателя содержит цапфу 3 компрессора и вал 4 турбины, соединенные между собой в осевом направлении с помощью промежуточного вала 5, стяжной втулки 6, регулировочного элемента 7, выполненного в виде резьбовой втулки, а в окружном направлении посредством шлицевых соединений 8 и 9 через промежуточный вал. Контровочная труба 10 зафиксирована в осевом и окружном направлениях, причем стяжная втулка 6 зафиксирована в окружном направлении шлицевым соединением 11 относительно контровочной трубы 10. В осевом направлении цапфа ротора компрессора соединена с промежуточным валом стяжным болтом 12, а вал турбины соединен с промежуточным валом стяжной втулкой 6, причем резьбовая втулка 7 установлена в резьбовом отверстии 13 вала турбины и зафиксирована в промежуточном валу от выворачивания. При этом на резьбовой втулке 7 и стяжной втулке 6 образованы выступы 14 и 15 с контактирующими друг с другом торцевыми поверхностями, ограничивающими осевое смещение резьбовой втулки и стяжной втулки относительно друг друга. Стяжной болт зафиксирован в окружном направлении посредством шлицевого соединения 16 с контровочной трубой 10.

Резьбовая втулка 7 зафиксирована в промежуточном валу от выворачивания посредством шлицевого соединения 17.

Контактирующие торцевые поверхности 18 и 19 стяжной втулки и промежуточного вала могут быть выполнены сферическими.

Также на внутренней поверхности резьбовой втулки выполнен, по меньшей мере, один паз 20.

Сборка узла осуществляется следующим образом.

В резьбовом отверстии вала турбины 4 устанавливается регулировочный элемент 7 с осевым положением, необходимым осевому положению ротора турбины. Заводится ротор турбины в промежуточный вал 5. Далее ввинчивается стяжная втулка 6 до требуемого усилия обжатия резьб, при этом происходит шлицевое соединение 8. Устанавливается ротор 1 компрессора в промежуточный вал 5 по шлицевому соединению 9 и стягивается с ним стяжным болтом 12. Стяжной болт 12 и стяжная втулка 6 фиксируются в окружном направлении контровочной трубой 10 по шлицевым соединениям 11 и 16, которая фиксируется в роторе компрессора.

Во время работы двигателя крутящий момент от ротора турбины 2 через шлицевое соединение 8 передается на промежуточный вал 5 и далее через шлицевое соединение 9 на ротор компрессора 1. В осевом направлении ротор турбины удерживается стяжной втулкой 6, а ротор компрессора стяжным болтом 12. При этом однозначное положение ротора турбины задано регулировочным элементом 7. Суммарная осевая нагрузка роторов компрессора 1 и турбины 2 передается на промежуточный вал 5.

В связи с вышеизложенным, специалисту на основании уровня техники должно быть очевидно, что, заявленный узел соединения роторов компрессора и турбины ГТД позволяет обеспечивать уменьшение перекоса валов компрессора и турбины при установленной стяжной втулке. Так как стяжная втулка служит только для осевого удержания вала турбины. Здесь реализуются преимущества шарнирного соединения. Это способствует уменьшению дополнительных радиальных нагрузок на подшипники качения, снижению тепловыделения, и, следовательно, повышению долговечности подшипников. Введение стяжного болта позволяет исключить из стяжного пакета цапфы компрессора и промежуточного вала вал турбины. Поэтому при замене ротора компрессора ротор турбины зафиксирован в осевом направлении стяжной втулкой. Это улучшает технологичность и модульность двигателя.

1. Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, содержащий цапфу компрессора и вал турбины, соединенные между собой в осевом направлении с помощью промежуточного вала, стяжной втулки, регулировочного элемента, выполненного в виде резьбовой втулки, а в окружном направлении посредством шлицевых соединений через промежуточный вал, контровочную трубу, зафиксированную в осевом и окружном направлениях, причем стяжная втулка зафиксирована в окружном направлении шлицевым соединением относительно контровочной трубы, отличающийся тем, что в осевом направлении цапфа ротора компрессора соединена с промежуточным валом стяжным болтом, а вал турбины соединен с промежуточным валом стяжной втулкой, причем резьбовая втулка установлена в резьбовом отверстии вала турбины и зафиксирована в промежуточном валу от выворачивания, при этом на резьбовой втулке и стяжной втулке образованы выступы с контактирующими друг с другом торцевыми посадочными поверхностями, ограничивающими осевое смещение резьбовой втулки и стяжной втулки относительно друг друга, кроме того, стяжной болт зафиксирован в окружном направлении посредством шлицевого соединения с контровочной трубой.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что резьбовая втулка зафиксирована в промежуточном валу от выворачивания посредством шлицевого соединения.

3. Узел по п.1, отличающийся тем, что контактирующие торцевые поверхности стяжной втулки и промежуточного вала выполнены сферическими.

4. Узел по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности резьбовой втулки выполнен, по меньшей мере, один паз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к патрубку типа улитка для вентиляторов, имеющему признаки, указанные в ограничительной части основного п.1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к электрическому погружному насосу типа ESP, обычно используемого в нефтяной промышленности для обеспечения механизированного подъема в скважинах, которые не имеют достаточного давления для подачи нефти на поверхность.

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе гидросистем изделий авиационной и ракетной техники. .

Изобретение относится к холодильному аппарату с вентиляционным агрегатом, который содержит вентиляционный элемент с приводящим крыльчатку двигателем и рамку. .

Изобретение относится к насосам, используемым для добычи нефти и других жидкостей из скважин. .

Изобретение относится к области общего машиностроения и может быть использовано при проектировании опорных устройств, преимущественно для компрессорного оборудования.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к компрессорной технике в части создания компрессорного колеса из отдельных составных частей способом комбинированного соединения.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для включения и выключения вентилятора охлаждающей системы двигателей внутреннего сгорания.

Создано техническое оснащение для прокачки текучей среды для работы под водой, такой, как для прокачки с созданием подпора. Автономный насосный модуль имеет насос и двигатель, установленные на раме модуля. Автономный насосный модуль также включает в себя электрические разъемы для подачи электропитания на двигатель и гидравлические соединения для соединения соответствующих гидравлических линий с входным отверстием и выпуском насоса. Автономность, присущая насосному модулю, обеспечивает простое развертывание на морском дне в различных вариантах практического применения. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Выпускная головка содержит плиту для крепления двигателя, устанавливаемую на двигателе; опорную плиту, устанавливаемую на насосном узле; коленчатый переход, установленный на опорной плите с обеспечением выпуска из насосного узла; трубу для размещения уплотнения, соединенную с коленчатым переходом, предназначенную для установки в нее механического или набивного уплотнения и выполненную с обеспечением доступа к соединительной муфте и гнезду уплотнения в диапазоне 360°. Головка также содержит четыре опорные трубы, расположенные между плитой для крепления двигателя и опорной плитой; и четыре ребра, выполненные с обеспечением соединения соответствующих четырех опорных труб с трубой для размещения уплотнения и предназначенные для предотвращения бокового и торсионного смещения, включая смещение, обусловленное гидравлическими силами реакции у нагнетательного патрубка насоса и инерцией приводного средства. Выпускная головка, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, ускоряет и облегчает соединение вала насоса и вала двигателя, обеспечивает доступ к уплотнению, облегчая его установку и замену, например в вертикальных турбинных шламовых насосах. 10 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области насосостроения. Способ центровки ротора насоса относительно корпуса при проведении среднего ремонта магистрального насосного агрегата, при котором осуществляют замену торцевого уплотнения, заключается в том, что устанавливают на место торцевых уплотнений калиброванные приспособления в виде втулки, которую изготавливают с внутренним диаметром для посадки на вал ротора в месте установки торцового уплотнения и наружным диаметром, обеспечивающим гарантированный зазор с внутренним посадочным диаметром камеры торцевого уплотнения, осуществляют сборку подшипников скольжения и пакета радиально-упорных подшипников, замеряют зазор по диаметру приспособлений с обеих сторон и устраняют несоосность, регулируя положение вала относительно оси камеры перемещением переднего и заднего подшипников скольжения с помощью отжимных болтов, после чего осуществляют затыловку лопаток рабочего колеса. Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить соблюдение требований по необходимой соосности. 2 ил.

Изобретение относится к садовому насосу, в частности насосу для резервуаров с дождевой водой. Насос снабжен жестким на изгиб, составленным из нескольких отрезков трубы выходным трубопроводом. Трубопровод содержит соединенный с выходным патрубком отрезок трубы и концевой отрезок, на котором происходит изменение направления потока воды более чем на 90о. Для отрезков трубы выходного трубопровода в положении хранения на корпусе предусмотрены базирующие элементы. Концевой отрезок трубы выполнен в виде ручки, имеющей частично окружающую эту трубу в области захвата для руки пользователя оболочку из неметаллического материала. Изобретение направлено на облегчение обращения с садовым насосом. 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области добычи углеводородов и предназначено для перекачки жидкости погружными электроцентробежными и электровинтовыми насосами различных типов с погружным электродвигателем в герметичном кожухе или в других компоновках. Сущность изобретения: способ обеспечивает герметичное соединение кожуха погружного электродвигателя с входным модулем погружных насосов, который выполняют без смещения оси относительно элементов кожуха, с фланцами для соединения с насосом и погружным электродвигателем. Согласно изобретению герметичный кожух соединяют с входным модулем при помощи разрезной гайки, расположенной в углублении входного модуля, при этом кожух при сборке и разборке перемещается по шпоночному пазу, либо соединение герметичного кожуха с входным модулем выполняют при помощи промежуточного соединительного элемента с направляющими шпонками или с правой и левой резьбой, что исключает взаимное вращение герметичного кожуха и входного модуля, скручивание силового кабеля в кожухе и его повреждение. 8 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для монтажа ротора в разъемный по осевой плоскости статор центробежного компрессора. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для сборки статора с ротором, содержащем основание с ложементом для базирования нижней полуобоймы статора, и две регулируемые по высоте призматические опоры для базирования и плавного опускания ротора, корпус каждой из призматических опор выполнен в виде двух параллельных, расположенных одна под другой планок, торцы которых соединены вертикально расположенными параллельно друг другу плоскими пружинами, и снабжен винтовым механизмом, обеспечивающим смещение в горизонтальной плоскости верхних планок относительно нижних и их фиксацию при установке ротора в требуемом осевом положении относительно статора. Таким образом, использование изобретения позволяет обеспечить коррекцию осевого положения ротора относительно статора непосредственно в процессе установки, что исключает повреждение поверхностей ротора под уплотнения. 6 ил.

Изобретение относится к области добычи углеводородов и предназначено для перекачки жидкости погружными насосами. Входной модуль погружного насоса с герметичными соединениями состоит из корпуса, выполненного без смещения оси относительно элементов кожуха, с фланцами для соединения с насосом и погружным электродвигателем. Модуль имеет сквозной канал для вала насосной установки, каналы для прохождения жидкости. В корпусе модуля выполнен отдельный канал для размещения герметичной двухсторонней муфты электрического соединения погружного электродвигателя с кабельным удлинителем, отверстия для заполнения электроизоляционной жидкостью и для опрессовки соединения электрической линии. Модуль соединен с герметичным кожухом при помощи разрезной гайки с резьбой, расположенной в углублении входного модуля, направляющей шпонки и уплотнительных кольцевых элементов для герметизации соединения с герметичным кожухом электродвигателя. Кожух выполнен с возможностью перемещения при сборке и разборке по шпоночному пазу, что исключает взаимное вращение герметичного кожуха и входного модуля, скручивание силового кабеля в кожухе и его повреждение. Изобретение направлено на расширение сферы применения входного модуля в установках с погружными насосами, повышение ее защищенности и надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области добычи углеводородов насосами различных типов с погружным электродвигателем. Cпособ обеспечивает герметичное разъемное соединение во входном модуле электрической линии погружного электродвигателя. Входной модуль насоса состоит из корпуса, выполненного без смещения оси относительно элементов кожуха, с фланцами для соединения с насосом и электродвигателем. Корпус модуля снабжен каналами для вала, для прохождения жидкости и отдельным каналом для размещения герметичной двухсторонней соединительной муфты электрического соединения электродвигателя, отверстиями для заполнения электроизоляционной жидкостью и для опрессовки соединения электрической линии. Герметичность соединения обеспечивают кольцевыми уплотнительными элементами и пробками с кольцевыми уплотнительными элементами или свинцовыми и медными прокладками или выполняют открытую полость для герметизации канала компаундом. Соединение электрической линии выполняют при помощи соединительной муфты ответными герметичными муфтами. Изобретение направлено на расширение сферы применения модуля, создание надежной конструкции герметичного соединения электрической линии, повышение ее защищенности. 1 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к соединению без сварки дисков в роторе компрессора. Ротор (1) компрессора газотурбинного двигателя включает вал (8) со стяжной гайкой (10) перед передним рабочим колесом (6) и конусную обечайку (7) за ротором, соединенную с валом (8). Вал (8) выполнен цельным от стяжной гайки (10) до стыка с фланцем (11) ротора турбины и зацело с конусной обечайкой (7). За передним рабочим колесом (6) расположен промежуточный диск (12), выполненный в виде единого целого с передним рабочим колесом (6) или приваренным к переднему рабочему колесу (6). Путем исключения болтового соединения вала ротора с конусной обечайкой, а также за счет выполнения промежуточного диска зацело или приваренным к переднему рабочему колесу повышается надежность ротора компрессора и уменьшается трудоемкость при его изготовлении. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к расходным уплотнениям для использования в промышленности, угольной индустрии, обработке минералов и может быть использована в гидроциклонах и насосах для суспензий. Энергорассеивающее уплотнительное кольцо (872) включает расходуемую несущую матрицу (872А), содержащую полимер, эластомер или их комбинацию, а также некоторое количество упакованных вставок (872В), взвешенных в матрице (872). Матрица (872) служит средством помещения вставок (872В) в одну или несколько заглубленных частей (833, 841). Вставки (872В) содержат твердый материал и образуют износостойкие тела, уменьшающие и рассеивающие кинетическую энергию вырывающейся суспензии за счет формирования труднопроходимых траекторий. Несущая матрица (872А) со временем разрушается, и между вставками (872В) образуется группа пустот (872С). Вырывающаяся суспензия (852) замедляется по мере прохождения трехмерных серпантинных траекторий, сформированных этими пустотами (872С), что снижает ее возможности износа окружающих компонентов. Раскрыты также способы изготовления энергорассеивающего уплотнительного кольца (872) и рассеяния энергии суспензии (850). Изобретения направлены на совершенствование износостойкого уплотнения мест соединения элементов гидроциклонов и насосов для суспензий. 7 н. и 9 з.п. ф-лы, 19 ил.
Наверх