Ротор турбины низкого давления газотурбинного двигателя



Ротор турбины низкого давления газотурбинного двигателя
Ротор турбины низкого давления газотурбинного двигателя
Ротор турбины низкого давления газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2506426:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Изобретение относится к роторам турбин низкого давления газотурбинных двигателей авиационного применения. Ротор турбины низкого давления газотурбинного двигателя включает рабочие колеса с дисками, рабочими лопатками и внешними лабиринтами. Каждый из внешних лабиринтов с помощью болтового соединения установлен на выносном фланце соответствующего обода диска со стороны входной кромки рабочей лопатки. Также каждый лабиринт содержит фланец, выполненный с возможностью примыкания к радиальным выступам замкового соединения диска. Фланец имеет в поперечном сечении L-образную форму. Замковое соединение каждого диска выполнено с осевыми выступами, направленными в сторону входной кромки рабочей лопатки. Осевые выступы расположены таким образом, что отношение величины внутренних диаметров осевых выступов к величине радиального зазора между осевыми выступами и L-образным фланцем внешнего лабиринта составляет 300…8000. Изобретение позволяет повысить надежность ротора турбины низкого давления за счет снижения температуры обода диска и исключения повышенных вибронапряжений консольной части внешнего лабиринта. 3 ил.

 

Изобретение относится к роторам турбин низкого давления газотурбинных двигателей авиационного применения.

Известен ротор турбины низкого давления, внешние лабиринты которого закреплены болтовым соединением на ободе рабочего колеса (патент РФ №2263790, F01D 3/00, F01D 5/08, 10.11.2005 г.).

Недостатком такой конструкции является ее повышенный вес, так как внешние лабиринты соединены между собой телескопически и для передачи крутящего момента между дисками выполнены дополнительные фланцы с осевыми штифтами.

Наиболее близким к заявляемому является ротор турбины низкого давления газотурбинного двигателя, в котором каждый из внешних лабиринтов установлен болтовым соединением на выносном фланце обода диска со стороны входной кромки рабочей лопатки и примыкает к выступам замкового соединения на ободе диска (патент США №6763654, F02K 3/072, 20.07.2004 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенных вибронапряжений и износа консольной части лабиринта, примыкающего к выступам замкового соединения на ободе диска.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности ротора турбины низкого давления за счет снижения температуры обода диска и исключения повышенных вибронапряжений консольной части внешнего лабиринта.

Указанный технический результат достигается тем, что ротор турбины низкого давления газотурбинного двигателя, включающий рабочие колеса с дисками, рабочими лопатками и внешними лабиринтами, каждый из которых с помощью болтового соединения установлен на выносном фланце соответствующего обода диска со стороны входной кромки рабочей лопатки и содержит фланец, выполненный с возможностью примыкания к радиальным выступам замкового соединения диска, причем фланец каждого внешнего лабиринта имеет в поперечном сечении L-образную форму, а замковое соединение каждого диска выполнено с осевыми выступами, направленными в сторону входной кромки рабочей лопатки и расположенными таким образом, что выполняется условие

, где:

D - внутренние диаметры осевых выступов;

h - радиальный зазор между осевыми выступами и L-образным фланцем внешнего лабиринта.

Выполнение фланца каждого внешнего лабиринта L-образным в поперечном сечении повышает осевую и радиальную жесткость фланца, увеличивает его вибростойкость, что повышает надежность ротора турбины.

Выполнение на замковом соединении каждого диска осевых выступов, направленных в сторону входной кромки рабочей лопатки, позволяет обеспечить на рабочих режимах ротора контакт в радиальном направлении между L-образным фланцем лабиринта и осевым выступом, что снижает вибронапряжения за счет сил трения в L-образном фланце лабиринта.

Выбор соотношения обусловлен тем, что при снижается надежность ротора турбины низкого давления из-за отсутствия радиального контакта между L-образным фланцем и осевым выступом на рабочих режимах. При снижается надежность ротора турбины из-за повышенных напряжений и пластической деформации L-образного фланца лабиринта и осевого выступа.

На фиг.1 показан продольный разрез ротора турбины низкого давления;

на фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде;

на фиг.3 представлено сечение А-А на фиг.2.

Ротор 1 турбины низкого давления газотурбинного двигателя содержит рабочие колеса 2 и 3, каждое из которых состоит соответственно из дисков 4 и 5, рабочих лопаток 6 и 7, а также внешних лабиринтов 8 и 9, которые служат для уменьшения паразитных утечек газового потока 10 и для исключения контакта высокотемпературного потока 10 с дисками 4 и 5.

Внешние лабиринты 8 и 9 своими внутренними хвостовиками 11 и 12 соответственно закреплены болтовыми соединениями 13 и 14 на выносных фланцах 15 и 16 дисков 4 и 5.

Далее выполнение конструктивных элементов рабочих колес 2 и 3 показано на примере выполнения одного из них (рабочего колеса 2).

Фланец 17 внешнего лабиринта 8, примыкающий к ободу 18 диска 4 со стороны входной кромки 19 рабочей лопатки 6, выполнен L-образным в поперечном сечении. На радиальных выступах 20 замкового соединения 21 диска 4 выполнены осевые выступы 22, направленные в сторону входной кромки 19 рабочей лопатки 6 и размещенные на расстоянии h в радиальном направлении от внешней поверхности 23 осевой части L-образного в поперечном сечении фланца 17 внешнего лабиринта 8 (радиальный зазор h). Радиальная часть 24 L-образного фланца 19 закрывает осевые выступы 22 диска 4 от непосредственного контакта с газовым потоком 10.

Осевые выступы 22 расположены таким образом, что выполняется условие , где D - внутренние диаметры осевых выступов 22; h - радиальный зазор между осевыми выступами 22 и L-образным фланцем 19 внешнего лабиринта 8.

Конструктивные элементы рабочего колеса 3 выполнены аналогичным образом с конструктивными элементами рабочего колеса 2.

Работает заявленное устройство следующим образом (показано на примере работы рабочего колеса 2).

При сборке ротор 1 турбины низкого давления собирается с зазором h между осевыми выступами 22 диска 4 и с L-образным в поперечном сечении фланцем 19 лабиринтов 8.

При работе ротора 1 внешний лабиринт 8, контактирующий с паразитными утечками высокотемпературного газового потока 10, нагревается до более высокой температуры, чем обод 18 диска 4. Это приводит к большей термической деформации L-образного фланца 17 лабиринта 8 по сравнению с деформацией, возникающей до контакта фланца 17 лабиринта 8 по поверхности 23 с осевыми выступами 22 диска 4. Таким образом, существенно снижается вибронапряжение во фланце 19 и повышается надежность ротора 1 турбины низкого давления.

Ротор турбины низкого давления газотурбинного двигателя, включающий рабочие колеса с дисками, рабочими лопатками и внешними лабиринтами, каждый из которых с помощью болтового соединения установлен на выносном фланце соответствующего обода диска со стороны входной кромки рабочей лопатки и содержит фланец, выполненный с возможностью примыкания к радиальным выступам замкового соединения диска, отличающийся тем, что фланец каждого внешнего лабиринта имеет в поперечном сечении L-образную форму, а замковое соединение каждого диска выполнено с осевыми выступами, направленными в сторону входной кромки рабочей лопатки и расположенными таким образом, что выполняется условие , где:
D - внутренние диаметры осевых выступов;
h - радиальный зазор между осевыми выступами и L-образным фланцем внешнего лабиринта.



 

Похожие патенты:

Ротор паровой турбины содержит одну опорную часть и секцию парового тракта. Опорная часть содержит роторную часть и вставляемую часть, проходящую из роторной части и содержащую радиально внешнюю поверхность.

Изобретение относится к газотурбинным силовым установкам легких и беспилотных летательных аппаратов, а именно к конструкции газогенераторов газотурбинных двигателей (ГТД).

Изобретение относится к усовершенствованию прокладки удлиненной формы, которая располагается между хвостовиком лопатки и дном паза. .
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к деталям рабочего колеса, которые используются в изделиях топливной системы жидкостных ракетных 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 области турбостроения. .

Изобретение относится к роторам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбины газотурбинного двигателя включает конический фланец диска, конический фланец вала и кольцевые фланцы лабиринтов, фиксируемые между собой при помощи болтовых соединений. Кольцевые фланцы лабиринтов содержат одинаковые выемки. Выемки выполнены таким образом, что болтовые соединения, фиксирующие конический фланец диска, конический фланец вала и кольцевые фланцы лабиринтов, чередуются с болтовыми соединениями, фиксирующими конический фланец диска и конический фланец вала. Конический фланец диска снабжен внешним и внутренним осевыми кольцевыми ребрами, охватывающими ответное кольцевое ребро конического фланца вала. Гайки всех болтовых соединений расположены со стороны установки конического фланца диска. Изобретение позволяет повысить надежность и снизить вес ротора турбины газотурбинного двигателя за счет увеличения радиальной и осевой жесткости болтового соединения диск-вал и исключения дополнительных конструктивных элементов для крепления фланцев лабиринтов на роторе. 5 ил.

Вентилятор для газотурбинного двигателя летательного аппарата содержит входной конус газотурбинного двигателя, диск вентилятора, а также лопатки вентилятора, установленные на упомянутом диске, с которым они вращаются относительно оси вращения вентилятора. Конус имеет наружную поверхность, предназначенную быть продолженной трактом газотурбинного двигателя. Также вентилятор содержит балансировочную систему, связанную с возможностью вращения с диском вентилятора относительно упомянутой оси вращения. Балансировочная система оборудована множеством отверстий для размещения грузов, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности, и также содержит по меньшей мере один балансировочный груз, установленный в одном из упомянутых отверстий для размещения. Балансировочная система включает в себя крепежные средства, оказывающие нажим, прижимая упомянутый балансировочный груз к нижней части его отверстия для размещения груза. Отверстие выполнено глухим во входном конусе, с тем чтобы быть открытым внутрь последнего. Изобретение позволяет оптимизировать аэродинамический профиль наружной поверхности вентилятора. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Ротор с компенсатором дисбаланса содержит рабочее колесо ступени турбомашины и компенсатор дисбаланса колеса в виде балансировочного груза, выполненного в форме сегмента с круговыми внешней и внутренней поверхностями и стопорным элементом. Ротор имеет, по меньшей мере, с одной стороны в теле колеса выемку с кольцевыми внешним и внутренним поднутрениями. Снаружи по торцу колеса напротив внешнего поднутрения выполнен кольцевой выступ с пазами, а напротив внутреннего поднутрения - наружный бурт. Сегмент внешней конической и внутренней поверхностями установлен в поднутрениях выемки колеса и зафиксирован отгибом стопорного элемента в паз выступа. Ось паза расположена в плоскости продольной оси колеса под углом к последней. При работе турбомашины балансировочный груз своей конической поверхностью контактирует со скольжением с конической поверхностью внешнего поднутрения выемки диска и надежно поджимается центробежными силами своей торцевой поверхностью к торцевой поверхности колеса. Изобретение позволяет упростить балансировку ротора, например рабочего колеса ступени турбомашины, за счет исключения его снятия со станка при балансировке, уменьшить нагрузки на подшипники ротора и увеличить быстроходность турбомашины за счет повышения точности и стабильности балансировки колеса, повысить надежность крепления балансировочного груза в колесе и срока службы колеса турбомашины. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбомашины включает диск турбины, установленный на валу задним фланцем. Диск турбины зафиксирован установленной на валу гайкой, выполненной с радиальным фланцем, размещенным с передней стороны ступицы диска. На радиальном фланце гайки зафиксированы радиальным ребром с помощью болтового соединения лабиринт и сотовый фланец. Лабиринт зафиксирован с помощью осевого выступа в окружном направлении относительно установленной в радиальном отверстии вала втулки. Между радиальным фланцем и резьбовым хвостовиком гайки выполнены наклонные к оси ротора перемычки с образованием перед хвостовиком гайки увеличенных в окружном направлении выступов. Выступы перемычек образуют между собой прямоугольные, радиальные, расположенные на равных между собой расстояниях пазы. Изобретение позволяет повысить ремонтопригодность ротора турбомашины при снижении его веса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Механизм содержит пару воздушных винтов противоположного вращения, турбину привода, соединенный с ней вал, неподвижный кожух, служащий опорой турбине посредством вала и двух подшипников, а также трансмиссию и втулку. Трансмиссия содержит планетарную зубчатую передачу, включающую центральное планетарное зубчатое колесо, приводимое в движение турбиной, планетарное водило, оснащенное зубчатыми колесами-сателлитами, входящими в зацепление с планетарным зубчатым колесом, и внешний венец, входящий в зацепление с зубчатыми колесами-сателлитами. Планетарное водило приводит в движение один из воздушных винтов, а внешний венец - другой воздушный винт. Втулка соединена с турбиной и с планетарным зубчатым колесом для его привода и окружена валом, причем между втулкой и валом имеется зазор. Втулка выполнена более гибкой при изгибе, чем вал, так что она изгибается, когда к планетарному зубчатому колесу в радиальном направлении прикладываются неуравновешенные силы. Расстояние между одним из подшипников и планетарным зубчатым колесом меньше, чем расстояние между двумя подшипниками. Изобретение позволяет снизить механические напряжения в зубчатой передаче, а также повысить ее надежность. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Ротор турбины высокого давления включает диск, установленный фланцем, расположенным со стороны выходной кромки рабочей лопатки, на размещенной на валу втулке. На противоположной от диска стороне втулки выступами радиального ребра установлен лабиринт с уплотнительными гребешками. Фланец диска совместно с выступами, выполненными на радиальном ребре лабиринта, зафиксирован на втулке шпильками с расположенными по краям шпилек передней и задней гайками. Между выступами радиального ребра выполнены открытые к периферии выборки с размещенными в них задними гайками крепления шпилек с установленными под гайками шайбами или балансировочными грузиками. Все шпильки выполнены одинаковой длины, а на каждом выступе и в каждой выборке расположена только одна задняя гайка. Толщина шайбы под гайкой, осевая толщина выступа радиального ребра лабиринта и толщина установочного фланца балансировочного грузика выполнены одинаковыми. Изобретение позволяет повысить надежность ротора турбины высокого давления, а также уменьшить его вес и осевые габариты. 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, а именно, к изготовлению сектора газотурбинного двигателя. Способ изготовления сектора колеса газотурбинного двигателя (11), содержащего лопатки (9), установленные в полках (7, 8) лопаток включает изготовление лопаток (9) отдельно от полок (7, 8) лопаток; приготовление смеси металлического порошка с термопластическим связующим материалом; впрыскивание смеси в литейную форму для получения заготовок полок (7, 8) лопаток; удаление связующего материала из заготовок полок (7, 8) лопаток; соединение лопаток (9) с заготовками полок (7, 8) лопаток путем установки лопаток (9) между внутренней (8) и внешней (7) полками лопаток. Концы лопаток (9) устанавливают в ложементы, выполненные в полках (7, 8) лопаток; спекание с получением сектора колеса газотурбинного двигателя (11) соединенного сектора (11). Обеспечивается качественное соединение лопаток с полками лопаток колеса газотурбинного двигателя. 3 ил.

Изобретение относится к турбинам турбореактивных двигателей повышенной степени двухконтурности. Турбина турбореактивного двигателя включает статор, роторы высокого и низкого давлений с размещенным между ними межвальным уплотнением, содержащим установленный на валу ротора высокого давления фланец и ответный ему лабиринт на валу ротора низкого давления. Фланец выполнен S-образным в поперечном сечении и расположен с внутренней стороны роторного лабиринта, установленного на хвостовике вала ротора высокого давления и фиксирующего в осевом направлении посредством резьбового хвостовика внутреннее кольцо роликоподшипника ротора высокого давления. Фланец зафиксирован в радиальном направлении цилиндрической внутренней поверхностью роторного лабиринта, а в осевом направлении - торцевой поверхностью хвостовика вала ротора высокого давления, с одной стороны, и расположенным на роторном лабиринте стопорным разжимным кольцом, с другой стороны. Передний и задний по потоку газа хвостовики фланца посредством шлицов соединены соответственно с валом ротора высокого давления и роторным лабиринтом. Ответный фланцу лабиринт на валу ротора низкого давления выполнен с цилиндрическим осевым кольцевым ребром, пластически деформированным и установленным с упором в выемки вала ротора низкого давления. Изобретение позволяет повысить надежность и ремонтопригодность турбины турбореактивного двигателя. 3 ил.

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбомашины включает диск турбины, соединенный с валом компрессора болтовым соединением, и втулку, расположенную с внутренней стороны ступицы диска. Втулка состоит из подвижной и неподвижной частей. Хвостовик неподвижной части выполнен с кольцевым ребром и кольцевой канавкой. Подвижная часть расположена со стороны болтового соединения и выполненной с возможностью осевого сдвига. Передний хвостовик подвижной части втулки выполнен с уплотнительными кольцами и зафиксирован в радиальном направлении компрессорной втулкой. Задний хвостовик подвижной части втулки выполнен с осевыми пазами и радиальными выступами. Задний хвостовик подвижной части втулки зафиксирован в радиальном направлении кольцевым ребром неподвижной части втулки. В окружном направлении задний хвостовик подвижной части втулки зафиксирован радиальными ребрами хвостовика неподвижной части втулки, входящими в осевые пазы хвостовика подвижной части втулки. В осевом направлении задний хвостовик подвижной части втулки зафиксирован радиальными выступами, входящими во внутреннюю кольцевую канавку хвостовика неподвижной части втулки. Изобретение позволяет повысить надежность и технологичность конструкции ротора турбомашины. 5 ил.

Турбинная установка содержит роторную машину (12, 14, 24) и балансировочный груз (78). Роторная машина содержит вращающийся компонент (62) с канавкой (76), имеющей основание (84) и пару наклонных сторон (86), сходящихся друг к другу в первом направлении (66) от основания (84) с образованием проема (92). Балансировочный груз (78) расположен в указанной канавке (76) и имеет корпус, первую пару наклонных сторон (94), сходящихся друг к другу в первом направлении и разделенных первым расстоянием (98), и вторую пару наклонных сторон (100), сходящихся друг к другу в указанном первом направлении (66) и разделенных вторым расстоянием (101), которое больше первого расстояния (98). Каждая сторона первой пары наклонных сторон балансировочного груза содержит плоский участок (96), обеспечивающий уменьшение расстояния (98) между сторонами (94). Балансировочный груз выполнен с возможностью прохождения через указанный проем в канавку (76) и поворота с обеспечением взаимодействия указанных наклонных сторон (86) канавки со второй парой наклонных сторон (100) балансировочного груза. Достигается упрощение конструкции канавки и установки балансировочного груза в канавке и его закрепления поворотом. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх