Газотурбинный двигатель



Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель

 


Владельцы патента RU 2564959:

Открытое акционерное общество "АВИАДВИГАТЕЛЬ" (RU)

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 газотурбинным двигателям, в том числе к турбореактивным двухконтурным двигателям.

Известен газотурбинный двигатель, в котором рабочее колесо вентилятора крепится к валу вентилятора осевыми болтами (С.А. Вьюнов, «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей», Москва, «Машиностроение», 1981 г., стр. 92, рис. 3.30).

Недостатком известной конструкции является низкая надежность из-за высоких напряжений в болтах крепления рабочего колеса вентилятора к валу.

Наиболее близким к заявляемому является газотурбинный двигатель с высокой степенью двухконтурности, в котором рабочее колесо вентилятора совместно с ротором компрессора низкого давления осевыми призонными болтами крепится к валу вентилятора перед радиально-упорным шариковым подшипником (патент US №6708482, МПК: F01D 25/16, 25/28, 5/06).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенного дисбаланса ротора вентилятора, высокого уровня напряжений в осевых болтах и осложненной сборки.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности газотурбинного двигателя путем исключения дисбаланса ротора вентилятора и повышения прочности затяжки и осевой фиксации болтов крепления рабочих колес вентилятора и компрессора низкого давления к валу вентилятора.

Указанный технический результат достигается тем, что в газотурбинном двигателе, включающем вентилятор и компрессор низкого давления, рабочие колеса которых установлены на общем валу с помощью осевых болтов с гайками, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, 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, при этом головки болтов зафиксированы вокруг своей оси фланцем лабиринта, а в осевом направлении - кольцом, установленным на валу вентилятора с помощью промежуточных втулок, причем отношение D/d =1, 2...3, d/h=1.0...3, L/l=1...1, 2, где:

D - наружный диаметр балансировочной втулки,

d - диаметр цилиндрической части хвостовика болта,

h - длина балансировочной втулки,

l - длина головки болта,

L - длина промежуточной втулки.

Установка на осевые болты между гайкой и фланцем крепления рабочего колеса вентилятора к валу балансировочных удлинительных втулок, во внутренней полости которых расположен участок перехода от резьбовой части хвостовика болта к цилиндрической, обеспечивает затяжку осевых болтов гайками с контролем их вытяжки от усилия затяжки, что позволяет минимизировать напряжения в болтах в процессе затяжки. Установка удлинительных втулок увеличивает длину болтов, что улучшает контроль величины их вытяжки, а также перенос резьбы как концентратора напряжений в ненагруженную зону, при этом втулки одновременно служат для балансировки ротора вентилятора путем изменения их массы.

При D/d<1,2 ухудшается надежность из-за повышения напряжений во втулке при затяжке гаек крепления рабочего колеса вентилятора.

При D/d>3 ухудшается надежность из-за увеличения напряжений в осевых болтах от центробежных сил балансировочных втулок.

При d/h<1,0 снижается надежность из-за увеличения центробежных сил, действующих на втулку, и повышения напряжений в осевом болте.

При d/h>3 снижается надежность газотурбинного двигателя из-за ухудшения балансировки ротора вентилятора.

Фиксация головок болтов фланцем лабиринта исключает их поворот вокруг своей оси, а фиксация в осевом направлении кольцом, установленным на валу вентилятора с помощью промежуточных втулок, исключает осевое смещение болтов.

При L/l <0,9 снижается надежность из-за повышенных напряжений в кольце.

При L/l > 1,2 снижается надежность из-за осевого смещения болтов крепления рабочего колеса вентилятора.

На фиг. 1 изображен продольный разрез газотурбинного двигателя с вентилятором и компрессором низкого давления.

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

На фиг. 3 - вид А на фиг. 2.

На фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3.

Газотурбинный двигатель 1 состоит из вентилятора 2 и компрессора низкого давления 3, рабочие колеса 4 и 5 которых установлены своими фланцами 6, 7 на общем валу 8 вентилятора и закреплены с помощью осевых призонных болтов 9 и гаек 10. Между гайками 10 и фланцем 6 рабочего колеса 4 вентилятора на осевых болтах 9 установлены удлинительные балансировочные втулки 11, в отверстиях 12 которых расположен участок 13 перехода от резьбовой части 14 хвостовика 15 болта 9 к цилиндрической части 16.

Головка 17 болта 9 фиксируется от поворота вокруг оси 18 болта 9 с помощью лысок 19, контактирующих с цилиндрической поверхностью 20 осевого кольцевого выступа 21 фланца 22 лабиринта 23, установленного на валу 8. Фланец 22 совместно с неподвижным лабиринтом 23 отделяют полость 24 подвода обогревающего воздуха на входной обтекатель 25 вентилятора 2.

От осевого перемещения головка 17 болта 9 фиксируется с помощью кольца 26, установленного на валу 8 ротора 27 с помощью болтов 28 с потайной головкой 29 и промежуточных втулок 30 и зафиксированного гайками 31.

Работает данное устройство следующим образом.

При сборке газотурбинного двигателя 1 болты 9 зафиксированы с помощью кольца 26 и фланца лабиринта 22 в осевом направлении и от поворота вокруг своей оси, что облегчает постановку рабочих колес 5,4 компрессора низкого давления 3 и вентилятора 2. Цилиндрическая часть болтов 9 работает как на растяжение от газовых сил, действующих на рабочие колеса 4, 5 вентилятора 2 компрессора низкого давления 3, так и на срез при передаче крутящего момента, и поэтому цилиндрическая часть 16 болтов 9 выполняется удлиненной, что увеличивает удлинение болта при его затяжке, а переходный участок 13 от резьбовой части 14 к цилиндрической 16, расположенный внутри балансировочной втулки 11 и являющийся концентратором напряжений, работает только на растяжение.

Балансировочные втулки 11 позволяют точнее отбалансировать ротор 27 после постановки на вал 8 рабочих колес 4, 5 вентилятора и компрессора низкого давления, что повышает надежность газотурбинного двигателя 1.

Газотурбинный двигатель, включающий вентилятор и компрессор низкого давления, рабочие колеса которых установлены на общем валу с помощью осевых болтов с гайками, отличающийся тем, что 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, при этом головки болтов зафиксированы вокруг своей оси фланцем лабиринта, а в осевом направлении - кольцом, установленным на валу вентилятора с помощью промежуточных втулок, причем отношение D/d=1,2…3, d/h=1,0…3 и L/l=1…1,2, где:
D - наружный диаметр балансировочной втулки,
d - диаметр цилиндрической части хвостовика болта,
h - длина балансировочной втулки,
l - длина головки болта,
L - длина промежуточной втулки.



 

Похожие патенты:

Вибрационно-демпфирующая прокладка (10) предназначена для размещения между платформой (12) лопасти (6) вентилятора и диском (2) вентилятора. Прокладка имеет радиально внешнюю поверхность (18), оснащенную, по меньшей мере, одной пластиной (16a, 16b) в контакте с платформой лопасти вентилятора, и радиально внутреннюю поверхность (20), сформированную верхней по потоку поверхностью (22), обращенной к диску (2), и нижней по потоку поверхностью (24), отделенной от верхней по потоку поверхности уступом (26).

Способ снижения динамических напряжений в рабочих лопатках последней ступени силовой турбины заключается в том, что угол раскрытия проточной части турбины в меридиональном сечении выбирают в пределах 13…23°, а отношение среднего диаметра рабочего колеса последней ступени силовой турбины к высоте рабочей лопатки на выходе из турбины от 3.5 до 4.0.

Изобретение относится к способам обеспечения работоспособности лопаток роторов газотурбинных двигателей в условиях вибрации и может найти применение в авиадвигателестроении.
Изобретение относится к авиадвигателестроению и энергомашиностроению и может найти применение при прочностной доводке компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД) как авиационного, так и наземного применения, в процессе их стендовых испытаний и эксплуатации.

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.

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.

Изобретение относится к турбинам двухконтурных газотурбинных двигателей авиационного применения. Турбина двухконтурного газотурбинного двигателя включает турбины высокого и низкого давлений с опорами ротора турбин.

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.

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.

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).

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

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.

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.
Наверх