Ротор турбины турбореактивного двигателя



Ротор турбины турбореактивного двигателя
Ротор турбины турбореактивного двигателя
Ротор турбины турбореактивного двигателя

 


Владельцы патента RU 2493371:

Открытое акционерное общество "АВИАДВИГАТЕЛЬ" (RU)

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 роторам турбин турбореактивных двигателей авиационного и наземного применения.

Известен ротор турбины турбореактивного двигателя, в котором рабочие лопатки зафиксированы в осевом направлении промежуточными кольцами, установленными на ободе диска с помощью болтовых соединений (RU 2263809, F02C 7/28, 2005).

Недостатком такой конструкции является ее малый ресурс при высокой температуре газа перед турбиной из-за низкой надежности болтовых соединений.

Наиболее близким к заявляемому является ротор турбины турбореактивного двигателя, в котором рабочие лопатки зафиксированы от осевого перемещения со стороны входной кромки дефлектором диска, а со стороны выходной кромки - уплотнительным кольцом, установленным на ободе диска с помощью байонетного соединения (US 2005 / 0201857, F01D 5/14, 2005).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за недостаточной надежности дефлектора диска, а также возможности поворота уплотнительного кольца в окружном направлении относительно диска.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности ротора турбины турбореактивного двигателя путем фиксации уплотнительного кольца в окружном направлении и исключения осевого перемещения рабочей лопатки относительно диска под действием газовых сил.

Сущность изобретения заключается в том, что в роторе турбины турбореактивного двигателя, содержащем диск турбины с размещенными на нем рабочими лопатками и уплотнительным кольцом, установленным на ободе диска с помощью байонетного соединения, согласно изобретению между радиальными выступами диска установлен по меньшей мере один балансировочный грузик, осевой выступ С-образной внутренней части которого контактирует с боковыми стенками канала подвода охлаждающего воздуха на рабочую лопатку, при этом внешняя часть выполнена U-образной и охватывает его внутреннюю часть, а со стороны выходной кромки на внутренней поверхности хвостовика лопатки выполнен радиальный выступ, контактирующий в осевом направлении с ответным радиальным выступом в пазу диска.

Установка на роторе турбины между радиальными выступами диска по меньшей мере одного балансировочного грузика обеспечивает надежную фиксацию уплотнительного диска в окружном направлении. Если дисбаланса ротора нет, то устанавливают два балансировочных грузика диаметрально противоположно друг другу.

Фиксация уплотнительного кольца в окружном направлении осуществляется за счет того, что внешняя часть балансировочного грузика выполнена U-образной и охватывает С-образную внутреннюю часть, обеспечивая контакт осевого выступа С-образной внутренней части грузика с боковыми стенками канала подвода охлаждающего воздуха на рабочую лопатку.

Выполнение радиального выступа, контактирующего в осевом направлении с ответным радиальным выступом в пазу диска со стороны выходной кромки на внутренней поверхности хвостовика лопатки, исключает осевое перемещение рабочей лопатки относительно диска под действием газовых сил по направлению потока газа в проточной части, повышая надежность ротора турбины.

Изобретение проиллюстрировано следующим образом.

На фиг.1 показан продольный разрез ротора турбины турбореактивного двигателя, на фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде. На фиг.3 показан вид А на фиг.2.

Ротор турбины турбореактивного двигателя 1 состоит из диска 2 с установленными на нем рабочими лопатками 3 с входной 4 и выходной 5 кромками.

На ободе 6 диска 2 со стороны входной кромки 4 лопатки 3 с помощью байонетного соединения 7 установлено уплотнительное кольцо 8 с каналами 9 подвода воздуха 10 на охлаждение рабочих лопаток 3.

С боковыми стенками 11 и 12 канала 9 контактирует осевой выступ 13 С-образной внутренней части 14 балансировочного грузика 15, который расположен между радиальными выступами 16 диска 2. Внешняя U-образная часть 17 грузика 15 охватывает С-образную внутреннюю часть 14, фиксируя таким образом ее в осевом направлении. Обе части 14 и 17 грузика 15 установлены на выступе 18 полотна 19 диска 2 и зафиксированы в окружном направлении заклепочным соединением 20.

Для исключения перемещения рабочей лопатки 3 в осевом направлении под действием газового потока 21 на внутренней поверхности 22 хвостовика 23 лопатки 3 выполнен радиальный выступ 24, контактирующий в осевом направлении с радиальным выступом 25, выполненным в пазу 26 диска 2.

Работает данное устройство следующим образом.

При балансировке ротора турбины 1 балансировочные грузики 15 своей внутренней частью 14 фиксируют уплотнительное кольцо 8 в окружном направлении относительно радиальных выступов 16 диска 2. Загромождение каналов 9 подвода воздуха 10 при этом минимально. Радиальный выступ 24 хвостовика 23 лопатки 3, контактирующий в осевом направлении с радиальным выступом 25 диска 2, надежно уплотняет паз 26 от паразитных утечек охлаждающего воздуха 10.

Ротор турбины турбореактивного двигателя, содержащий диск турбины с размещенными на нем рабочими лопатками и уплотнительным кольцом, установленным на ободе диска с помощью байонетного соединения, отличающийся тем, что между радиальными выступами диска установлен по меньшей мере один балансировочный грузик, осевой выступ С-образной внутренней части которого контактирует с боковыми стенками канала подвода охлаждающего воздуха на рабочую лопатку, при этом внешняя часть выполнена U-образной и охватывает его внутреннюю часть, а со стороны выходной кромки на внутренней поверхности хвостовика лопатки выполнен радиальный выступ, контактирующий в осевом направлении с ответным радиальным выступом в пазу диска.



 

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 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.

Рабочее колесо турбины содержит диск и множество лопаток, установленных по его периферии. Каждая лопатка имеет полку, перо и установленный в пазу диска крепежный элемент, проходящий в направлении внутрь от полки и аксиально по всему расстоянию между боковыми поверхностями диска. Пазы диска отделены друг от друга зубьями диска. Лопатки зафиксированы аксиально на одной из боковых поверхностей диска фиксирующей пластиной, имеющей зубья на периферии. Зубья пластины давят сбоку на крепежные элементы лопаток, без контакта с боковой поверхностью диска. Фиксирующая пластина имеет такой радиальный размер, что зубья прикладывают давление только к нижним участкам крепежных элементов лопаток. Лопатки зафиксированы аксиально на другой из боковых поверхностей диска рельефными участками, радиально выступающими от зубьев диска и давящими на рельефные участки, образованные под полками лопаток в местах, находящихся позади относительно боковых поверхностей крепежных элементов лопаток, расположенных на указанной другой из боковых поверхностей диска. Другое изобретение группы относится к турбомашине, содержащей указанное выше рабочее колесо. Группа изобретений позволяет снизить габаритные размеры устройства аксиальной фиксации лопаток рабочего колеса турбины. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Платформа рабочего колеса газотурбинного двигателя, включающего барабан и лопатки, основание которых удерживается в кольцевой канавке барабана, содержит два ребра жесткости с боковыми опорными поверхностями. Боковые опорные поверхности ребер жесткости выполнены с возможностью осевого удержания платформы на барабане и уменьшения рециркуляции воздуха. На каждом из кольцевых краев платформа содержит межплатформную опорную поверхность, опирающуюся на межплатформную опорную поверхность соседней платформы. Платформа занимает кольцевой сектор и содержит отверстия, разнесенные в кольцевом направлении. Каждое из отверстий выполнено с возможностью принимать основание лопатки, благодаря чему платформа образует многолопаточную платформу в виде детали, отдельной от лопаток. Группа изобретений также включает лопатку, устанавливаемую с помощью указанной выше платформы на барабан и содержащую лопасть и основание, между которыми образована платформа лопатки. Еще одно изобретение группы относится к рабочему колесу, содержащему лопатки, барабан с кольцевой канавкой для удержания основания лопаток и множество указанных выше платформ, каждая из которых удерживает множество лопаток в барабане. Другие изобретения группы относятся к компрессору и газотурбинному двигателю, содержащим указанное выше рабочее колесо. Группа изобретений позволяет упростить сборку и разборку рабочего колеса газотурбинного двигателя. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

Блокировочное устройство для лопаток, снабженных ножкой Т-образного типа, на ободе диска компрессора турбомашины содержит средство стопорения лопаток, кронштейн и средство фиксации. Обод диска содержит периферийную канавку на внешней стороне, предназначенную для установки в ней ножек лопаток, и два буртика, обрамляющие канавку. Стороны буртиков образуют опорные части удерживания лопаток. Обод диска включает вырез, выполненный в одном из буртиков, для обеспечения введения ножек лопаток в канавку. Средство стопорения перемещения лопаток выполнено с возможностью размещения в канавке между двумя следующими одна за другой лопатками и удержания при перемещении в упомянутой канавке. Средство стопорения удерживается в канавке посредством кронштейна, к которому оно присоединено при помощи средства фиксации. Кронштейн устроен таким образом, чтобы интегрироваться в вырез и опираться по окружности на одну взаимодействующую поверхность упомянутого буртика. Другие изобретения группы относятся к диску компрессора для турбомашины и вариантам компрессора турбомашины, содержащим указанное выше блокировочное устройство. Группа изобретений позволяет упростить блокировочное устройство, а также обеспечить возможность использования одинаковых лопаток на диске компрессора. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх