Ротор газотурбинного двигателя



Ротор газотурбинного двигателя
Ротор газотурбинного двигателя
Ротор газотурбинного двигателя
Ротор газотурбинного двигателя
Ротор газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2525985:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях осевых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей и энергетических установок. Ротор газотурбинного двигателя содержит диски, соединенные резьбовыми соединениями, расположенными в их средней части вдоль продольной оси ротора. Периферийный кольцевой участок одного диска с его внутренней стороны снабжен выступами и чередующимися с ними продольными пазами, расположенными по окружности диска. Периферийный кольцевой участок другого диска, контактирующего с предыдущим, снабжен лепестками с выступами и чередующимися с ними продольными пазами по его наружной стороне в количестве, равном числу продольных пазов на дисках. Торцевые поверхности выступов выполнены коническими. Лепестки установлены выступающими по окружности диска за контактную поверхность с возможностью сопряжения поверхностей выступов одного диска с конической поверхностью выступов другого диска. Изобретение позволяет повысить надежность ротора газотурбинного двигателя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях осевых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей и энергетических установок.

Ротор турбомашины является ее силовым элементом и по технологическим причинам состоит из отдельных деталей. Для их соединения используются различные конструктивные элементы, которые должны обеспечивать требуемую жесткость, прочность и надежность соединения при минимальной массе и простоте сборки.

Наиболее близким по назначению и достигаемому техническому результату является известный ротор газотурбинного двигателя, содержащий диски рабочего колеса, соединенные между собой резьбовыми соединениями, расположенными в средней части диска вдоль продольной оси ротора, и контактирующие между собой торцами периферийные кольцевые участки /RU №2211337 МПК F01D 5/06. Опубл. 27.08.2003 г./.

Недостатками устройства являются низкая жесткость, являющаяся следствием расположения резьбового соединения на малом удалении от оси вращения, и наличие зазора в периферийном соединении.

Задачей изобретения является создание ротора газотурбинного двигателя с устройством соединения секций ротора, обеспечивающим требуемую надежность.

Ожидаемый технический результат - повышение жесткости и прочности соединения при минимальной массе и простоте сборки.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что известный ротор газотурбинного двигателя, содержащий диски рабочего колеса, соединенные между собой резьбовыми соединениями, расположенными в их средней части вдоль продольной оси ротора, и контактирующие между собой торцами периферийные кольцевые участки, по предложению периферийный кольцевой участок одного диска с его внутренней стороны снабжен выступами и чередующимися с ними продольными пазами, расположенными по окружности диска, а контактирующий с ним периферийный кольцевой участок другого диска снабжен лепестками с выступами и чередующимися с ними продольными пазами по его наружной стороне в количестве, равном числу продольных пазов на дисках, торцевые поверхности выступов выполнены коническими, а лепестки установлены выступающими по окружности диска за контактную поверхность с возможностью сопряжения поверхностей выступов одного диска с конической поверхностью выступов другого диска. В торце периферийного кольцевого участка диска выше лепестков с выступами может быть выполнен кольцевой паз.

Такая задача может быть решена в устройстве, состоящем из резьбового соединения дисков, расположенного на малом удалении от оси вращения ротора, воспринимающего крутильные нагрузки, и специального замка, расположенного в периферийной (ободной) части ротора. Замок состоит из периферийных элементов особой формы, расположенных на сопрягаемых секциях ротора. На внутренней поверхности периферийной части одной секции ротора имеются выступы с конической контактной поверхностью и продольные пазы, расположенные по окружности диска, а на наружной поверхности смежной секции ротора - лепестки с зубьями, представляющими собой прорезанную в радиальном направлении обечайку с кольцевыми выступами. При вращении ротора за счет изгиба лепестков с зубьями под действием центробежных сил монтажные зазоры устраняются, а на контактных конических поверхностях возникает осевая сила, прижимающая секции ротора по торцам. За счет этого обеспечивается высокая жесткость соединения, необходимая для повышения надежности узла.

Сборка секций производится путем совмещения зубьев одной секции с продольными пазами другой секции, с последующими сдвигом их друг к другу и поворотом секций относительно друг друга, так что зубья сопрягаются с выступами по коническим поверхностям.

Изобретение проиллюстрировано следующим образом:

фиг.1 - схема секций ротора в сборе;

фиг.2 - схема замкового соединения;

фиг.3 - торец внутреннего кольцевого участка диска;

фиг.4 - торец лепесткового участка диска;

фиг.5 - торец лепесткового участка диска по п.2.

Диски 1 секций рабочего колеса жестко соединены между собой резьбовым соединением 2, контактируют торцами 3 их периферийных кольцевых участков. Периферийный кольцевой участок одного диска с его внутренней стороны снабжен выступами 4 и чередующимися с ними продольными пазами 5, расположенными по окружности диска. Контактирующий с ним периферийный кольцевой участок другого диска снабжен лепестками 6 с выступами 7 и чередующимися с ними продольными пазами по его наружной стороне. Лепестки 6 установлены выступающими по окружности диска за контактную поверхность с возможностью сопряжения поверхностей выступов одного диска с конической поверхностью выступов другого диска по контактной поверхности 8. Контактные поверхности 8 выполнены коническими по поверхности, образующей конус с вершиной, смещенной в сторону диска 1 с кольцевым участком с лепестками 6, а количество лепестков равно числу продольных пазов на дисках. Для обеспечения повышенной податливости лепестков 6, необходимой для применения предложения в низкооборотных турбомашинах, в торце периферийного кольцевого участка диска выше лепестков с выступами может быть выполнен кольцевой паз 9, позволяющий увеличить длину лепестков 6 и, как следствие, увеличить их податливость.

В процессе работы ротор турбомашины воспринимает осевые, изгибные и крутильные нагрузки. Причем чем выше обороты ротора, тем больше осевые и изгибные нагрузки, вызванные остаточной неуравновешенностью ротора. Замок предлагаемого устройства механического соединения секций ротора обладает свойством увеличения своей жесткости с ростом оборотов, обеспечивая требуемые эксплуатационные характеристики во всем рабочем диапазоне.

Данные характеристики замка позволяют расположить механическое соединение, воспринимающее только крутильные нагрузки на малом удалении от оси вращения ротора, обеспечивая простоту сборки и малую массу конструкции.

1. Ротор газотурбинного двигателя, содержащий диски рабочего колеса, соединенные между собой резьбовыми соединениями, расположенными в их средней части вдоль продольной оси ротора, и контактирующие между собой торцами периферийные кольцевые участки, отличающийся тем, что периферийный кольцевой участок одного диска с его внутренней стороны снабжен выступами и чередующимися с ними продольными пазами, расположенными по окружности диска, а контактирующий с ним периферийный кольцевой участок другого диска снабжен лепестками с выступами и чередующимися с ними продольными пазами по его наружной стороне в количестве, равном числу продольных пазов на дисках, торцевые поверхности выступов выполнены коническими, а лепестки установлены выступающими по окружности диска за контактную поверхность с возможностью сопряжения поверхностей выступов одного диска с конической поверхностью выступов другого диска.

2. Ротор газотурбинного двигателя по п.1, отличающийся тем, что в торце периферийного кольцевого участка диска выше лепестков с выступами выполнен кольцевой паз.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях многоступенчатых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, энергетических установках паро- и гидротурбинах.

Радиальный кольцевой фланец элемента ротора или статора турбины газотурбинного двигателя содержит на внутренней периферийной части или на наружной периферийной части, соответственно, чередующиеся выпуклые части и части с углублениями, содержащие донные зоны.

Изобретение относится к многоступенчатым газовым силовым турбинам авиационных двигателей и установок наземного применения. Многоступенчатая газовая силовая турбина включает диски ротора, соединенные между собой фланцами с осевыми штифтами.

Радиальный кольцевой фланец содержит на внутренней или внешней периферии чередование выступов, имеющих отверстия для стягивающих крепежных болтов, и впадин, а также средства предотвращения неверного углового соединения, препятствующие прохождению болтов во впадину.

Изобретение относится к способу изготовления вала для турбины и/или генератора посредством сварного соединения и к валу, изготовленному упомянутым способом. Осуществляют удаление по меньшей мере с одной стороны основной ограничивающей круговой поверхности соответственно одной центральной части соответствующего элемента (5) вала относительно оси вращения (2) для получения соответственно одной открытой полости (11) по меньшей мере в одном цилиндре (3) в пределах оставшегося трубообразного ребра (13).

Сегментированный ротор турбины содержит множество рядов лопаток турбины и множество сегментов ротора. Сегменты ротора включают первый сегмент ротора, соединенный со вторым сегментом ротора в шве.

Изобретение относится к турбовентиляторным двигателям авиационного применения. .

Изобретение относится к роторам компрессора газотурбинных турбовентиляторных двигателей. .

Предложен вкладыш (10) и способ изменения уравновешивающего пар сквозного отверстия (54) в рабочем колесе (52) ротора паровой турбины. Вкладыш (10) содержит корпус (12), имеющий продольную ось (14) и противоположно расположенные первый и второй концы (16, 18). Фланец (20) вкладыша проходит радиально от второго конца (18) корпуса (12). Внешняя поверхность (22) расположена по периферии корпуса (12) между указанными первым концом (16) и фланцем (20). Первый канал (24), выполненный в корпусе (12), образует первое отверстие (28) на первом конце (16), при этом указанный первый канал (24) и внешняя поверхность (22) корпуса (12) вместе ограничивают между собой стенку (32), выполненную с возможностью пластической деформации в радиальном наружном направлении. Второй канал (26), выполненный в корпусе (12), сообщается с указанным первым каналом (24) и имеет меньшее поперечное сечение, чем первый канал (24). Способ установки включает установку вкладыша (10) в сквозное отверстие (54) и развальцовку стенки (32) с обеспечением захвата осевой толщины рабочего колеса (52) между фланцем (20) и развальцованной стенкой (32) вкладыша (10). Достигается несложная установка вкладыша, которая может быть выполнена одним рабочим без модификаций колеса, устраняется опасность деформации смежных колес во время процесса установки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Турбина низкого давления газотурбинного двигателя содержит лопаточные диски, соединенные с валом турбины через конусную цапфу. Лопаточные диски и конусная цапфа содержат на своей внутренней и наружной периферии, соответственно, кольцевые фланцы с выступами, образованными чередованием сплошных частей и полых частей. Сплошные части содержат отверстия для прохождения крепежных органов. Каждая сплошная часть соединена с периферией диска или конусной цапфы, соответственно, посредством двух вогнутых закруглений, которые являются асимметричными. Другие изобретения группы относятся к диску и конусной цапфе указанной выше турбины низкого давления, а также к газотурбинному двигателю, содержащему такую турбину. Группа изобретений позволяет увеличить срок службы фланцев диска и конусной цапфы турбины низкого давления. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к роторам высокотемпературных турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. В роторе (1) высокотемпературной турбомашины между первым (7) и вторым (8) и предпоследним (9) и последним (10) по потоку газа (11) уплотнительными гребешками в ободе (6) промежуточного диска 5 выполнены радиальные каналы (13) и (14), соединяющие воздушную междисковую полость (4) с газовой полостью (12) турбины. Радиальные стенки (15) и (16) каналов (13) и (14) выполнены плоскими, а соединяющие их стенки (17) и (18) выполнены цилиндрическими. Отношение длины L канала в окружном направлении к радиусу R цилиндрической стенки канала находится в пределах 2...6. Путем исключения загрязнения внутренней поверхности промежуточного диска и снижения концентрации напряжений в ободе диска повышается надежность ротора высокотемпературной турбомашины. 2 ил.

Изобретение относится к турбинам двухконтурных газотурбинных двигателей авиационного применения. Турбина двухконтурного газотурбинного двигателя включает турбины высокого и низкого давлений с опорами ротора турбин. Внутри ротора турбины низкого давления расположена воздушная полость повышенного давления, соединенная на входе с воздушной полостью первого соплового аппарата турбины низкого давления, а на выходе через заднее лабиринтное уплотнение - с проточной частью турбины низкого давления. Воздушная полость повышенного давления ограничена с внутренней стороны - первым и вторым лабиринтными уплотнениями. Уплотнения отделяют воздушную полость повышенного давления от воздушной полости пониженного давления. Воздушная полость пониженного давления разделена на переднюю и заднюю полости. Передняя полость расположена между опорой турбины высокого давления и конусным фланцем вала турбины низкого давления. Задняя полость расположена между конусным фланцем вала турбины низкого давления и опорой турбины низкого давления. Первое и второе лабиринтные уплотнения расположены друг относительно друга таким образом, чтобы отношение минимального диаметра по уплотнительным гребешкам первого лабиринтного уплотнения к минимальному диаметру по уплотнительным гребешкам второго лабиринтного уплотнения составляло 1,2…2,0. Изобретение позволяет повысить надежность и КПД турбины. 3 ил.

Прямозубое цилиндрическое зацепление между роторами движущихся деталей турбомашины содержит два зубчатых венца. Каждый зубчатый венец расположен на конце движущейся детали и находится в зацеплении с другим зубчатым венцом, оставляя свободным проход для воздуха между горловинами охватывающих частей и концами охватываемых частей зубьев. Зубчатый венец, по меньшей мере, одной движущейся детали продолжен в радиальном направлении относительно другого зубчатого венца для формирования внешнего или внутреннего расширения зубчатого венца напротив элемента, охватываемого движущейся деталью или охватывающего движущуюся деталь, установленную на другом зубчатом венце. Для защиты прохождения воздуха в соединении между роторами движущихся деталей один конец соединения продолжают в радиальном направлении относительно другого конца для формирования внешнего или внутреннего расширения. Расширение образуют напротив элемента, охватываемого движущейся деталью или охватывающего движущуюся деталь, установленную на другом конце соединения. Другое изобретение группы относится к роторной линии турбомашины, содержащей множество указанных выше прямозубых цилиндрических зацеплений между роторами деталей компрессоров и турбин. Группа изобретений позволяет исключить перекрытие прохода для воздуха, расположенного в соединении между роторами турбомашины. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения и, в частности, может быть реализовано в конструкции роторов осевых компрессоров и турбин. Ротор газотурбинного двигателя содержит диски рабочего колеса, сопряженные поверхностями внутреннего и внешнего кольцевых посадочных элементов, а также втулки с установленными в них штифтами. Во внутреннем и внешнем кольцевых посадочных элементах выполнены цилиндрические отверстия. Втулки размещены в отверстиях внешнего кольцевого посадочного элемента и имеют расширенный участок со стороны его внутренней поверхности. Во втулках выполнено отверстие под штифт, диаметр которого равен диаметру цилиндрического отверстия во внутреннем кольцевом посадочном элементе. Штифт зафиксирован от перемещения в радиальном направлении при помощи деформации наружной поверхности втулки. Изобретение позволяет повысить надежность соединения секций ротора компрессора или турбины, а также снизить габариты соединения кольцевых посадочных элементов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Газотурбинный двигатель включает вентилятор и компрессор низкого давления, рабочие колеса которых установлены на общем валу с помощью осевых болтов с гайками. На осевые болты между гайкой и фланцем крепления рабочего колеса вентилятора к валу установлены балансировочные удлинительные втулки, во внутренней полости которых расположен участок перехода от резьбовой части хвостовика болта к цилиндрической. Головки болтов зафиксированы вокруг своей оси фланцем лабиринта, а в осевом направлении - кольцом, установленным на валу вентилятора с помощью промежуточных втулок. Отношение наружного диаметра балансировочной втулки к диаметру цилиндрической части хвостовика болта составляет 1,2…3, отношение диаметра цилиндрической части хвостовика болта к длине балансировочной втулки 1,0…3, а отношение длины промежуточной втулки к длине головки болта 1…1,2. Изобретение позволяет повысить надежность газотурбинного двигателя за счет исключения дисбаланса ротора вентилятора и повышения прочности затяжки и осевой фиксации болтов крепления рабочих колес вентилятора и компрессора низкого давления к валу вентилятора. 4 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных ТРД. Вал компрессора низкого давления выполнен ступенчатой барабанно-дисковой конструкции, включающей не более четырех дисков. Каждый диск включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное массивной ступицей. Толщина полотном диска не менее чем в три раза меньше осевой ширины ступицы. Опертый на полотно обод снабжен системой наклонных пазов для установки хвостовиков рабочих лопаток. Пазы равномерно разнесены по периметру диска. Продольная ось каждого паза диска третьей ступени образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к оси пера, угол α установки хвостовика лопатки. Ободы первых трех дисков образуют относительно средней плоскости полотна две неравноплечие полки, которыми непосредственно или через проставки диски объединены в барабанно-дисковую конструкцию вала ротора. Вал собран из неразъемных монтажных секций. Полотно диска первой ступени и полотно диска третьей ступени снабжены кольцевыми элементами, неразъемно соединенными с ответными диафрагмами цапф передней и задней опоры. Образующая кольцевого элемента диска третьей ступени наклонена к оси вала под углом β. В заявленном узле диски соединены через кольцевые проставки. Проставки снабжены Г-образным в консольным отгибом, образующим фланец с системой отверстий для пропуска элементов разъемного соединения с соответствующим диском, радиально разнесенных по периметру фланца. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса вала ротора КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения, а именно к рабочим колесам компрессоров низкого давления авиационных ТРД. Рабочее колесо первой ступени вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя содержит диск со ступицей, центральным отверстием, полотно и обод, а также выпукло-вогнутых в поперечном сечении лопатки. Каждая лопатка включает перо и хвостовик. Обод ассиметрично соединен с полотном диска с образованием двух разноплечих наклонных в направлении вектора потока фронтальной и тыльной конических полок. Суммарная равноплечая часть ширины полок снабжена пазами, в которые заведены хвостовики лопаток. Тыльная полка обода дополнена выступающим за габарит пера лопатки кольцевым уширением, превышающим ширину фронтальной полки. Продольная ось каждого из пазов образует с осью рабочего колеса в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к оси пера, угол α0 установки хвостовика в диапазоне значений α0=(17÷27)°. Пазы равномерно разнесены по периметру диска. При этом хорда боковых кромок пера в корневой зоне лопатки образует с осью ротора в проекции угол установки пера αк, нарастающий по радиальной высоте пера с градиентом закрутки пера, составляющим Gз.п.=(124,0÷186,8) [град/м]. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса рабочего колеса первой ступени КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных турбореактивных двигателей. Диск последней ступени ротора компрессора низкого давления ТРД выполнен в виде моноэлемента, включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное ступицей, снабженной центральным отверстием. Обод симметрично соединен с полотном диска с образованием равноплечих кольцевых полок. Полотно диска выполнено с возможностью разъемного соединения через проставку с полкой диска предшествующей ступени. Обод диска выполнен с возрастающим в сторону потока рабочего тела в осевом сечении КНД радиусом и с углом образующей внешней поверхности обода относительно оси вала ротора. Обод диска снабжен системой пазов для закрепления лопаток. Продольная ось каждого паза образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиальной оси пера лопатки, угол установки хвостовика лопатки. Пазы равномерно разнесены по периметру диска с заявленной угловой частотой и выполнены в поперечном сечении с боковыми гранями, образующими элемент замкового соединения с хвостовиком лопатки. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса диска рабочего колеса последней ступени КНД без увеличения материалоемкости диска. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх