Лопаточный аппарат

Авторы патента:

ЗИБЕР Уве (DE)

ВИГГЕР Хубертус Михаэль (DE)

ГРИФФИН Эллиот (US)

ВИСТУБА Дирк (DE)

ДУНГС Саша (DE)

РАЙХЛИНГ Штефан (DE)

ПАУС Маркус (DE)

F01D5/30 - закрепление лопаток на роторах; комлевая часть лопаток

Владельцы патента RU 2603696:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к области машин и двигателей необъемного вытеснения, а именно к лопаточному аппарату (40), содержащему обод (56) и выполненный в нем удерживающий паз (58), который имеет на своих боковых стенках (60) проходящие вдоль выступы (62), образующие поднутрения (64), и в который помещено определенное число лопаток (25, 27), образующих лопаточный венец турбомашины, причем каждая лопатка (25, 27) помимо брюшка (48) имеет для закрепления молоткообразную, входящую в поднутрения (64) ножку (50) и прижата к выступам (62) посредством элемента (46), расположенного между нижней стороной (68) ножки лопатки и дном (70) удерживающего паза (58). Чтобы достичь особенно надежного, долговременного и малоизнашивающегося закрепления, которое обеспечивало бы особенно простые монтаж и демонтаж, предусмотрено, что каждый элемент (46) выполнен пластинообразным, в проекции брюшка (48) лопатки в направлении дна (70) удерживающего паза (58) имеет, по меньшей мере, один, выполненный под брюшком (48) лопатки желобок (52) для прижатия и в продольном направлении удерживающего паза (58) лишь частично закрыт прижатой им ножкой (50) лопатки. Технический результат - упрощение монтажа и демонтажа, повышение ресурса работы. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к лопаточному аппарату в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы.

Такие лопаточные аппараты наилучшим образом известны из обширного уровня техники. Известные лопаточные аппараты используются как для рядов направляющих лопаток, так и для рядов направляющих лопаток компрессоров, причем в ободе выполнен периферийный паз для размещения всех лопаток ряда. Их закрепление в периферийном пазу осуществляется с помощью соединения с геометрическим замыканием в форме молотка или ласточкина хвоста за счет того, что соответственно выполненные ножки лопаток охватывают сзади выступы на боковых стенках удерживающего паза. Для надежного натяга лопаток в удерживающем пазу без люфтов и с малым износом известно, что между нижней стороной ножки лопатки и дном паза помещаются опоры в виде призматических шпонок, пружинящих элементов в форме спиральной пружины или разрезанной вдоль или поперек зажимной втулки. Таким образом, можно компенсировать имеющиеся в радиальном направлении монтажные и технологические люфты между лопаткой и пазом, что обеспечивает простые изготовление и монтаж. Проблема в том, что люфты в радиальном направлении могут вызвать трудности при обеспечении допусков в направлении периферии паза. Поэтому известно, что для настройки радиальных зазоров между вершиной брюшка лопатки и непосредственно противоположным ей ограничением канала концы профиля прошлифовываются или за счет обточки доводятся до нужного размера, причем тем временем установленные в пазу лопатки выдавлены наружу. Несмотря на это, нередко возникает проблема достижения возможности простых монтажа и демонтажа лопаток и опор при небольших производственных издержках.

Задачей изобретения является создание лопаточного аппарата, который обеспечивал бы долговременное и одновременно надежное закрепление лопаток в периферийном пазу при простых монтаже и демонтаже.

Эта задача решается посредством лопаточного аппарата с признаками п.1 формулы. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах, которые можно комбинировать между собой произвольным образом.

Согласно изобретению предусмотрено, что каждый элемент выполнен в виде пластины, в проекции брюшка лопатки в направлении дна паза имеет, по меньшей мере, один, расположенный под брюшком лопатки желобок для прижатия лопатки в пазу и в продольном направлении удерживающего паза лишь частично закрыт прижатой элементом ножкой лопатки.

С помощью предложенного элемента возможно, чтобы он имел особенно подходящую форму, которая обеспечивает локально пружинящую опору, а в другом локальном месте - жестко действующую опору. К тому же элемент можно, с одной стороны, особенно просто изготавливать, а, с другой стороны, в то же время - особенно просто монтировать и демонтировать. Придающее жесткость действие создается одним или несколькими желобками. Возможность простых монтажа и демонтажа достигается за счет того, что в продольном направлении удерживающего паза соответствующий элемент лишь частично закрыт прижатой им ножкой лопатки. Таким образом, всегда выдается участок элемента, который особенно легко доступен для демонтажного инструмента. Кроме того, пластинчатая геометрия элемента обеспечивает компактные конструкцию и расположение лопаток.

Особенно предпочтителен вариант, в котором в удерживающем пазу между каждыми двумя лопатками помещена цельная или составная проставка, которая не закрытой ножкой лопатки частью элемента прижата к выступам. В этом случае лопатки, проставки и элементы присутствуют в одинаковом количестве, продольная протяженность элементов равна продольной протяженности ножки лопатки и проставки. Монтаж элементов осуществляется со смещением по отношению к проставкам и лопаткам, так что элемент, если смотреть в продольном направлении удерживающего паза, проходит полностью под ножкой лопатки и частично под обеими, соседними с ножкой лопатки проставками. Следовательно, каждая проставка прижата двумя элементами к выступам удерживающего паза.

Преимущественно элементы выполнены таким образом, что соответствующие проставки прижимаются к выступам с меньшим усилием, чем ножка лопатки, прижатая соответствующим элементом к выступам. В частности, это позволяет особенно предпочтительно использовать различную жесткость элемента для различных требований. Для монтажа проставок желательно меньшее пружинящее усилие элемента, поскольку при эксплуатации на проставку также не воздействуют высокие усилия. Напротив, зажатые в ободе лопатки подвержены при эксплуатации силам течения. Это требует надежного закрепления лопаток на ободе, что, в свою очередь, требует большего прижимного усилия. Большее прижимное усилие достигается за счет локально большей жесткости элемента. Она вызвана выполненным/выполненными в элементе желобком/желобками.

В случае более жесткой опоры лопатки для монтажа и последующей эксплуатации могут использоваться функциональные принципы предпочтительно разного действия. Во-первых, предусмотрена локальная пластификация материала желобка для компенсации производственных допусков при монтаже. Во-вторых, предусмотрено использование остаточной упругости для восприятия затем эксплуатационных сил. С этой целью для элемента применяется материал, отличающийся относительно высоким отношением параметра максимального предела прочности при растяжении (Rmax) к пределу текучести (RP0.2) (Rmax/Rp0.2>1,5), причем при выборе материала предел текучести должен быть одновременно достаточно высоким для эксплуатационной силы.

Локально более жесткий участок элемента выполняется преимущественно в виде желобка. Особенно предпочтительно его выполнение таким образом, что возникает ломаная кривая в характеристике сила-путь. За счет этого гарантируется остаточная упругость в широком диапазоне для восприятия эксплуатационных сил. Это может быть достигнуто с помощью первой геометрической формы желобка, при которой элемент имеет толщину s, а желобок имеет в сечении ширину b, а также два выпуклых участка радиусом R2 и расположенный между ними вогнутый участок радиусом R1 с длиной а хорды, для которых справедливо:

R1>1,5s,

3R2>R1<0,7R2,

10b-1,7b>a.

Вторая геометрическая форма желобка с аналогичными свойствами достигается в том случае, если R1>5s, 3R2>R1 и a <0,9b.

Третья геометрическая форма желобка в качестве комбинации первых двух геометрических форм с аналогичными свойствами приводит к двойному желобку, который имеет увеличенный упругий участок.

Преимущественно желобки выполнены в элементе таким образом, что они в проекции брюшка лопатки в направлении дна паза расположены под брюшком лопатки. Другими словами: поскольку элементы расположены вдоль периферийного паза всегда со смещением относительно лопаток, желобки выполнены, в принципе, на внутреннем участке элемента или на его краю. Это обеспечивает простые монтаж и демонтаж элементов.

Далее элемент имеет на своем не закрытом ножкой лопатки участке предпочтительно, по меньшей мере, одно отверстие. В него может быть вставлен демонтажный крюк или инструмент для демонтажа элемента из его рабочего положения.

Возможность простого монтажа элемента достигается тогда, когда на дне удерживающего паза или на нижней стороне ножки лопатки выполнен проходящий вдоль удерживающего паза демонтажный паз. При демонтаже в это место можно относительно просто упереть скользящий молоток, а при монтаже вдавливание элемента между лопаткой и пазом упрощается за счет толкателя.

Целесообразно, если элемент в проекции брюшка лопатки в направлении дна паза (радиальная видимая ось), в основном, прямоугольный внешний контур. В этой проекции элемент лишь наполовину закрыт прижатой им лопаткой. Элементы с таким контуром особенно недороги и просты в изготовлении.

Особенно предпочтителен вариант, в котором отогнута, по меньшей мере, одна продольная кромка элемента, которая прилегает с натягом к соответственно выполненным ножкам лопаток. При использовании проставок в лопаточном аппарате отогнутые продольные кромки могут прилегать с натягом также к соответственно выполненным проставкам. Благодаря этому лопатки выверяются не только на основе геометрических форм паза и ножек, но и с помощью соответствующей соседней детали - лопатки или проставки. Этот признак служит для предпочтительного снижения контактного износа.

Далее элемент имеет, по меньшей мере, на одном краю предпочтительно, по меньшей мере, один дополнительный желобок для придания локальной жесткости и ведения элемента в направляющем пазу. Этот дополнительный желобок на краю, преимущественно на поперечной кромке, может упростить монтаж, поскольку в это место локальной жесткости можно упереть толкатель для забивания/вдавливания элемента между нижней стороной ножки лопатки и дном паза, что исключает локальное изгибание элемента при последующем забивании.

Особенно предпочтителен вариант, в котором желобок выполнен в виде внутреннего желобка во внешнем желобке, по меньшей мере, частично окружающем его. Этот называемый двойным желобок обеспечивает дальнейшее увеличение упругого участка элемента. Точно так же возможно использование тройных или даже n-ых желобков, у которых соответствующее число желобков расположено изнутри наружу как бы или иерархически.

Особенно предпочтителен вариант, в котором лопаточный аппарат используется в компрессоре газовой турбины с осевым протеканием либо для венца рабочих и/или направляющих лопаток. Это обеспечивает надежную и особенно эффективную эксплуатацию газовой турбины, поскольку в этом варианте радиальные зазоры между вершинами брюшек лопаток и противоположной стенкой проточного канала компрессора можно выполнить особенно маленькими.

Изобретение более подробно поясняется на нескольких, не ограничивающих его примерах осуществления, со ссылкой на прилагаемые чертежи. При этом указаны дальнейшие признаки и преимущества. На чертежах изображают:

фиг.1 - частичный продольный разрез газовой турбины;

фиг.2 - вид сверху на фрагмент лопаточного аппарата в первом выполнении;

фиг.3 - сечение лопаточного аппарата из фиг.2 по линии III-III;

фиг.4 - продольный разрез фрагмента лопаточного аппарата из фиг.2 по линии IV-IV;

фиг.5, 6 - сечения лопаточного аппарата аналогично линии IV-IV во втором и третьем выполнениях;

фиг.7 - сверху на фрагмент лопаточного аппарата в четвертом выполнении (без проставок);

фиг.8, 9 - два варианта четвертого выполнения из фиг.7 в сечении по линии III-III;

фиг.10 - сверху на фрагмент лопаточного аппарата в пятом выполнении (без проставок);

фиг.11, 12 - два варианта пятого выполнения из фиг.7 в сечении по линии III-III;

фиг.13 - диаграмма сила-упругость;

фиг.14, 15 - сечение элемента с желобками разных геометрических форм;

фиг.16 - сечение желобка в виде двойного желобка.

На чертежах идентичные признаки обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

На фиг.1 в продольном частичном разрезе изображена стационарная газовая турбина 10. Внутри нее с возможностью вращения вокруг оси 12 установлен ротор 14. Вдоль него друг за другом последовательно установлены всасывающий корпус 16, осевой турбокомпрессор 18, тороидная кольцевая камера сгорания 20 с несколькими расположенными вращательно-симметрично по отношению друг к другу горелками 22, турбинный блок 24 и корпус 26 для выпуска ОГ.

Осевой турбокомпрессор 18 включает в себя кольцеобразный канал с последовательно расположенными в виде каскада ступенями из венцов рабочих и направляющих лопаток. Свободно заканчивающиеся вершины 29 брюшек расположенных на роторе 14 рабочих лопаток 27 противоположны внешней стенке 42 канала. В него направлены также направляющие лопатки 25, закрепленные на внешней стенке 42 канала или на ободе. Канал заканчивается через выходной диффузор 36 в полости 38. В ней предусмотрена кольцевая камера сгорания 20 с ее камерой сжигания 28, которая сообщена с кольцеобразным каналом 30 турбинного блока 24 для горячего газа. В турбинном блоке 24 друг за другом расположены четыре ступени 32. К ротору 14 присоединен генератор или приводной двигатель (ни тот, ни другой не показаны).

При работе газовой турбины 10 осевой турбокомпрессор 18 всасывает через всасывающий корпус 16 окружающий воздух 34 в качестве сжимаемой среды и сжимает его. Сжатый воздух направляется через выходной диффузор 36 в полость 38, откуда он попадает в горелки 22. Через них в камеру сжигания 28 попадает также топливо. В ней топливо с добавлением сжатого воздуха сжигается в горячий газ М. Горячий газ М течет затем в канал 30, где он расширяется на лопатках турбинного блока 24, совершая работу. Высвобожденная тем временем энергия поглощается ротором 14 и используется, с одной стороны, для привода осевого турбокомпрессора 18, а, с другой стороны, для привода рабочей машины или электрогенератора.

На фиг.2 при виде сверху изображен фрагмент лопаточного аппарата 40, у которого схематично показаны лишь две лопатки 25, 27 с расположенной между ними проставкой 44 и двумя расположенными под ними элементами 46. На лопатках 25, 27 схематично показаны брюшко 48 и ножка 50. Вид сверху показан в радиальном направлении газовой турбины 10, т.е. от брюшка лопатки в направлении ее ножки. На фиг.2 не показаны обод и выполненный в нем удерживающий паз. Элементы 46 имеют прямоугольный внешний контур и выполнены в виде пластины. В первом примере (фиг.2) ножки 50 лопаток 25 27 и сами лопатки 25, 27 лопаточного аппарата расположены наискось к продольной протяженности удерживающего паза или периферийному направлению U. Такое расположение типично для рабочих лопаток.

Каждый элемент 46 имеет два желобка 52 и два отверстия 54. Длина элементов 46 в периферийном направлении U равна сумме длин ножки 50 лопатки и проставки 44. Однако элементы 46 расположены посередине под соответствующей лопаткой 25, 27, так что два соседних элемента 46 своими противоположными концами заканчиваются посередине под проставками 44.

На фиг.3 изображено сечение ножки 50 лопатки 25, 27 и обода 56 по линии III-III. Брюшко лопатки на фиг.3 (а также на фиг.5, 6, 8, 9, 11 и 12) не показано. В ободе 56 выполнен удерживающий паз 58, в который с геометрическим замыканием вставлены лопатки 25, 27, а именно их ножки 50. Для создания геометрического замыкания боковые стенки 60 удерживающего паза 58 имеют проходящие вдоль выступы 62, которые образуют поднутрения 64. В них входят ответные молоткообразные участки 66 ножек.

Между нижней стороной 68 ножки и дном 70 удерживающего паза 58 зажат элемент 46. Кроме того, в дне 70 выполнен проходящий вдоль удерживающего паза 58 демонтажный паз 72. Он служит для упора демонтажного инструмента, например скользящего молотка.

Толщина S элемента 46 (фиг.14) меньше размера зазора между нижней стороной 68 ножки лопатки и дном 70 удерживающего паза. Желобки 52, выполненные в элементе 46 глубокой вытяжкой или выдавливанием, увеличивают его высоту Н сверх размера зазора, так что ножка 50 лопатки прижимается к выступам 62. Это приводит к однозначному определенному положению лопаток 25, 27 в удерживающем пазу 58.

На фиг.4 изображен продольный разрез выполнения из фиг.2 по линии IV-IV. В изображенном на фиг. 2-4 выполнении лопаточного аппарата 40 речь идет о фрагменте венца направляющих лопаток компрессора 12 газовой турбины 10. В соответствии с этим обод 56 образован диском ротора, а лопатки 25, 27 выполнены в виде рабочих лопаток.

Элементы 46 выполнены, в основном, плоскими и, следовательно, не повторяют кривизну удерживающего паза 58. За счет этого элементы 46 своим средним участком, на котором выполнены желобки 52, с большим усилием прижимают друг к другу нижнюю сторону 68 ножки лопатки и дно 70 удерживающего паза. Из-за плоского выполнения элементов 46 и криволинейного удерживающего паза 58 примыкающие к поперечным кромкам 82 участки элементов 46 подпружиненно прилегают к нижним сторонам проставок 44 с меньшим усилием. Следовательно, из-за локально разной жесткости элемент 46 прижимает проставки 44 и лопатки 25, 27 к выступам 62 удерживающего паза 58 с разными усилиями.

Второе выполнение лопаточного аппарата 40 изображено на фиг.5. На ней показано, в основном, сечение из фиг.3. При этом на фиг.3 и 5 идентичные признаки обозначены теми же ссылочными позициями. Для описания фиг.5 следует в самой значительной степени сослаться на описание фиг.3. Согласно второму выполнению продольные кромки 74 элемента 46 отогнуты к отверстию удерживающего паза 58. Отогнутые продольные кромки 74 (фиг.2) прилегают с натягом к фаскам 76 нижней стороны ножки лопатки. Поскольку проставки 44 выполнены аналогично ножкам 50 лопаток 25, 27, лежащие под проставкой 44 участки продольных кромок 74 элемента 46 прилегают к соответствующим фаскам также с натягом. Отогнутые продольные кромки 74 элемента 46 и прилегание элементов 46 к ножкам 50 лопаток и проставкам 44 создают соединение соседних деталей - ножки 50 лопатки и проставки 44 - с геометрическим замыканием, которое улучшает их ориентирование и уменьшает контактный износ между деталями.

Третье выполнение лопаточного аппарата 40 схематично изображено на фиг.6. Также на фиг.6 показано, в основном, такое же сечение, что и на фиг.3, так что идентичные признаки обозначены теми же ссылочными позициями. В отличие от выполнения на фиг.3 в выполнении на фиг.6 на нижней стороне 68 ножки лопатки выполнен сравнительно широкий, однако небольшой глубины паз 78, проходящий в продольном направлении удерживающего паза 58. Паз 78 служит для размещения элемента 46, так что глубина паза 78, в основном, соответствует толщине s элемента 46. Продольные кромки 74 элемента 46 (фиг.2) прилегают к наклонным боковым стенкам паза 78. Так же, как и у ножки 50 лопатки, на нижней стороне проставок 44 выполнен паз 78, так что продольные кромки 74 элемента 46 прилегают к боковым стенкам выполненного в проставке 44 паза 78. Одновременное прилегание элементов 46 к лопатке 25, 27 и проставке 44 вызывает соединение соседних деталей лопаточного венца, что уменьшает износ, в частности контактный износ. На фиг.5 и 6 лопатки выполнены в виде рабочих лопаток 27.

На фиг.8 и 9 аналогично сечению на фиг.3 изображено сечение лопаточного аппарата 40. В противоположность описанным выше выполнениям лопаточные аппараты на фиг.7-9 выполнены в виде венцов направляющих лопаток, а не рабочих лопаток. За счет этого контуры сечений удерживающего паза 58 и ножки 50 лопатки незначительно отличаются. Другое отличие от описанных выше выполнений заключается в том, что между соседними направляющими лопатками 25 проставки 44 отсутствуют. В соответствии с этим лопатки 25, как показано на фиг.7, прилегают друг к другу плашмя и без регулировки ножек 50. В этом случае элементы 46 расположены под каждой парой соседних лопаток 25 соответственно наполовину. Из этого следует, что придающие жесткость желобки 52 выполнены не на внутреннем участке элемента 46, а на двух противоположных поперечных кромках 82. В остальном первый вариант четвертого выполнения на фиг.8 имеет такую же конструкцию, что и второе выполнение на фиг.5 с отогнутыми продольными кромками 74 элемента 46. Второй вариант четвертого выполнения на фиг.9, в основном, соответствует третьему выполнению на фиг.6, в котором элемент 46 большей частью утоплен в паз 78 на нижней стороне 68 ножки лопатки.

На фиг.10 при виде сверху изображен лопаточный аппарат 40 в пятом выполнении с двумя вариантами в сечении на фиг.11, 12. Пятое выполнение базируется, в основном, на первом выполнении на фиг.2. Однако дополнительно к выполненным на внутреннем участке элемента 46 желобкам 52 на поперечных кромках 82 предусмотрены желобки 86 аналогично четвертому выполнению на фиг.7. Использование дополнительных желобков 86 на краю позволяет при расположении элемента 46 между нижней стороной 68 ножки лопатки и дном 70 паза надежно избежать изгибания элемента 46. В то же время дополнительные желобки 86 входят либо в демонтажный шов 72 (фиг.11), либо в выполненный на нижней стороне ножки лопатки шов 78 (фиг.12) для ориентирования или ведения элементов 46.

На фиг.14, 15 изображено выполнение элемента 46 в сечении по линии III-III из фиг.2. В противоположность элементу 46 на фиг.2 здесь предусмотрен только один желобок 52, а не два. Он имеет два выпуклых Х и расположенный между ними вогнутый V участки. Выпуклые участки Х имеют радиус R2, а вогнутый участок V - радиус R1. Вогнутый участок V имеет длину а хорды, причем желобок 52 имеет ширину b. Чтобы получить желобок 52 с зоной пластической деформации с более высокими нагрузочным усилием и модулем упругости, а также зоной упругой деформации с более низким модулем упругости, предложены два варианта элемента. Первый вариант достигается тогда, когда R1>1,5s, 3R2>R1>0,7R2 и 10b-1,7b>a.

Например, параметры могут иметь следующие размеры:

R1=2 мм; R2=2 мм; s=1 мм; a=3,5 мм и b=10 мм.

Второй вариант элемента 46 предусматривает, что R1>5s, 3R2<R1 и a<0,9b.

Например, параметры могут иметь следующие размеры:

R1=20 мм; R2=2 мм; s=1 мм; a=6 мм и b=10 мм.

С помощью показанного выполнения возможно, чтобы участок V представлял собой зону пластической деформации с более высокими нагрузочным усилием и модулем упругости, а участки Х представляли собой зону упругой деформации с более низким модулем упругости, как это показано также на фиг.13.

На фиг.16 изображено сечение желобка особой геометрической формы. Речь идет о составном желобке 55, у которого внутренний желобок 55i окружен одним или несколькими желобками 55a. Желобки 55i, 55а составного желобка 55 расположены как бы штабелем или иерархически с общей серединой М. Составной желобок 55 представляет собой двойной желобок. Это означает, что на принципиально вогнутом участке Va первого (внешнего) желобка 55а выполнен второй (внутренний) желобок 55i. По сравнению с приведенными выше геометрическими формами, которые можно назвать также одинарными желобками, эта комбинация желобков обладает повышенной упругостью, благодаря чему ножки 50 лопаток, при необходимости, проставки 44 и удерживающий паз 58 могут иметь большие производственные допуски. Желобок на фиг.6 имеет, например, следующие размеры:

R20=20 мм; R1.2=2 мм; R2=2 мм; b_a=11 мм; a_a=b_i=7,4 мм, R3=2 мм и a_i=3,2 мм.

В общем, изобретение относится к лопаточному венцу 40 с ободом 56 и выполненным в нем удерживающим пазом 58, который имеет на своих боковых стенках 60 проходящие вдоль выступы 62, образующие поднутрения 64, и в который помещено определенное число лопаток 25, 27, образующих лопаточный венец турбомашины, причем каждая лопатка 25, 27 помимо брюшка 48 имеет для закрепления молоткообразную, входящую в поднутрения 64 ножку 50 и прижата к выступам 62 посредством элемента 46, расположенного между нижней стороной 68 ножки лопатки и дном 70 удерживающего паза 58. Чтобы достичь особенно надежного, долговременного и малоизнашивающегося закрепления, которое обеспечивало бы особенно простые монтаж и демонтаж, предусмотрено, что каждый элемент 46 выполнен пластинообразным, в проекции брюшка 48 лопатки в направлении дна 70 удерживающего паза 58 имеет, по меньшей мере, один, выполненный под брюшком 48 лопатки желобок 52 для прижатия и в продольном направлении удерживающего паза 58 лишь частично закрыт прижатой им ножкой 50 лопатки.

1. Лопаточный аппарат (40), содержащий обод (56) и выполненный в нем удерживающий паз (58), который имеет на своих боковых стенках (60) проходящие вдоль выступы (62), образующие поднутрения (64), и в который помещено определенное число лопаток (25, 27), образующих лопаточный венец турбомашины, причем каждая лопатка (25, 27) помимо брюшка (48) имеет для закрепления входящую в поднутрения (64) ножку (50) и прижата к выступам (62) посредством пластинообразного элемента (46), по меньшей мере, с одним желобком (52, 55), расположенного между нижней стороной (68) ножки лопатки и дном (70) удерживающего паза (58), отличающийся тем, что каждый элемент (46) в продольном направлении удерживающего паза (58) лишь частично закрыт прижатой им ножкой (50) лопатки, при этом в удерживающий паз (58) между двумя лопатками (25, 27) вставлена проставка (44), которая прижата к выступам (62) частью элемента (46), не закрытой ножкой (50) лопатки.

2. Аппарат по п. 1, у которого элемент (46) прижимает соответствующую проставку (44) к выступам (62) с меньшим усилием, чем соответствующую ножку (50) лопатки.

3. Аппарат по п. 2, у которого закрытый ножкой (50) лопатки участок элемента (46) выполнен частично более жестким, чем остальная часть элемента (46).

4. Аппарат по одному из предыдущих пунктов, у которого на не закрытом соответствующей ножкой (50) лопатки участке элемента (46) выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для демонтажа.

5. Аппарат по одному из пп. 1, 2 или 3, у которого на дне (70) удерживающего паза (58) или на нижней стороне (68) ножки лопатки выполнен проходящий вдоль паз (72, 78).

6. Аппарат по п. 4, у которого на дне (70) удерживающего паза (58) или на нижней стороне (68) ножки лопатки выполнен проходящий вдоль паз (72, 78).

7. Аппарат по одному из пп. 1, 2, 3 или 6, у которого элемент (46) имеет в проекции, в основном, прямоугольный контур.

8. Аппарат по п. 4, у которого элемент (46) имеет в проекции, в основном, прямоугольный контур.

9. Аппарат по п. 5, у которого элемент (46) имеет в проекции, в основном, прямоугольный контур.

10. Аппарат по п. 7, у которого отогнута, по меньшей мере, одна продольная кромка (74) элемента (46), которая прилегает с натягом к соответствующей формы ножкам (50) лопаток.

11. Аппарат по п. 7, у которого отогнута, по меньшей мере, одна продольная кромка (74) элемента (46), которая прилегает с натягом к соответствующей формы ножке (50) лопатки и проставке (44).

12. Аппарат по п. 10 или 11, у которого, по меньшей мере, на одном краю элемента (46) выполнен, по меньшей мере, один дополнительный желобок (86).

13. Аппарат по одному из пп. 1, 2, 3, 6, 8, 9, 10 или 11, у которого элемент (46) имеет толщину (s), а желобок (52, 55, 86) имеет в сечении ширину (b), а также два выпуклых участка (Х) радиусом (R2) и расположенный между ними вогнутый участок (V) радиусом (R1) с длиной (а) хорды, для которых справедливо:
R1>1,5s,
3R2>R1<0,7R2,
от 10b до 1,7b>a
или
R1>5s,
3R2>R1 и
a<0,9b.

14. Аппарат по одному из пп. 1, 2, 3, 6, 8, 9, 10 или 11, у которого желобок выполнен в виде составного желобка.

15. Аппарат по п. 14, у которого составной желобок (55) имеет внутренний желобок (55i), выполненный, по меньшей мере, в одном, по меньшей мере, частично окружающем его внешнем желобке (55а).

16. Осевой компрессор для газовой турбины (10) с венцом рабочих лопаток и/или венцом направляющих лопаток в качестве лопаточного аппарата (40) по одному из предыдущих пунктов.

Роторный узел турбинного двигателя содержит роторный диск, турбинную лопатку и хвостовой узел. Роторный диск имеет внутреннюю поверхность, ограничивающую паз пазового замка, включающий заглубленный паз, ограниченный в роторном диске.

Пакеты рабочих лопаток с комбинированными хвостовиками // 2599689

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при проектировании рабочих лопаток паровых и газовых турбин. Пакеты рабочих лопаток, цельнофрезерованные или сварные, с хвостовиками с радиальной установкой и тангенциальной заводкой, включают хвостовики типа Т, представляющие собой Т-образные хвостовики, чередующиеся с хвостовиками типа В, образованными удалением опорных поверхностей в Т-образном хвостовике, причем хвостовики типа Т чередуются с хвостовиками типа В в комбинациях Т+В, В+Т, Т+В+Т, Т+В+Т+В, В+Т+В+Т, Т+В+Т+В+Т.

Барабан ротора турбомашины // 2596895

Изобретение относится к роторам турбомашин, используемых в авиации. Барабан ротора турбомашины, содержащий корпус в форме полого цилиндрического тела вращения вокруг продольной оси и выполненный в нем один и более венец со средствами для крепления хвостовиков лопаток, расположенных по наружной поверхности через равные промежутки в поперечном направлении, при этом корпус содержит металломатричный композит с перекрестной укладкой армирующих волокон, средства для крепления хвостовиков лопатки выполнены в виде корневого элемента под сварку по форме профиля лопатки, а металломатричный композит сформирован по всей наружной поверхности тела вращения слоем толщиной, не превышающей высоту корневого элемента.

Барабан ротора турбомашины // 2596894

Изобретение относится к роторам турбомашин, используемых в авиации. Барабан ротора турбомашины выполнен в форме полого цилиндрического тела вращения вокруг продольной оси с одним и более венцами, со средствами для крепления хвостовиков лопаток, расположенных через равные промежутки по наружной поверхности, при этом барабан выполнен из металломатричного композита с перекрестной укладкой армирующих волокон, а средства для крепления хвостовиков лопаток выполнены в виде корневых элементов под сварку по форме профиля лопатки, при этом на внутренней поверхности барабана из композита выполнены наплывы, фланцы или цапфы с закладными элементами под сварку, причем наплывы расположены под корневыми элементами.

Уплотнительное кольцо для ступени турбины турбомашины летательного аппарата, содержащее запорные выступы с прорезями, ротор ступени турбомашины, турбомашина и способ изготовления уплотнительного кольца // 2594392

Уплотнительное кольцо для прижимания к диску ротора ступени турбомашины содержит множество запорных выступов, предотвращающих вращение упомянутого кольца относительно диска ротора.

Ротор вентилятора и турбореактивный двигатель // 2594037

Ротор вентилятора турбомашины содержит диск, несущий лопатки, ножки которых установлены в осевых пазах диска, кожух, имеющий форму усеченного конуса, установленный на диске, средства осевого удержания лопаток на диске, а также средства обеспечения неподвижности при вращении обода.

Паровая турбина, замковое устройство для роторного колеса паровой турбины и способ установки лопаток в турбинное колесо // 2592567

Предложены устройство и способ для установки сочлененных турбинных лопаток в пазах с осевым вводом, выполненных в роторных колесах. На охватываемом осевом выступе пазового замка, расположенном на корневой части лопатки, и на соответствующем охватывающем осевом пазу пазового замка, расположенном в роторном колесе, может быть выполнено закругление в вертикальной плоскости.

Лопаточный узел и способ его сборки // 2585579

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при аксиальном закреплении лопатки турбины относительно диска ротора. Лопатка имеет перо, полку и хвостовую часть, а также стопорный штифт.

Крепление лопатки в держателе из композитного материала путем фиксации // 2583183

Изобретение относится к механическому сборочному узлу (1) для авиации, содержащему: деталь (3), содержащую присоединяемый конец; углубление, предназначенное для посадки в него детали (3), причем указанное углубление (2) имеет стенку, содержащую композитный материал с органической матрицей; фиксирующий композитный материал (4), содержащий термопластичный или термореактивный материал с содержанием наполнителя от 0 до 70 весовых процентов и образующий механическую и/или физико-химическую связь между указанной деталью (3) и углублением (2) со стенкой из композитного материала с органической матрицей.

Износостойкая деталь ножки лопатки вентилятора турбореактивного двигателя // 2582845

Вентилятор (1) турбореактивного двигателя летательного аппарата содержит множество лопаток (10) вентилятора. Каждая лопатка содержит аэродинамическое перо (15), хвостовик (12) лопатки, помещенный в одну из выемок (8) диска, и ножку (13), вставленную между пером и хвостовиком.

Ротор турбины для теплоэлектростанции // 2607890

Описан ротор турбины низкого давления для теплоэлектростанции. Диск (3) прикреплен к валу (4) и выполнен с возможностью вращения вокруг базовой оси (Δ), при этом диск (3) имеет на своей периферии первую поверхность (5) контакта. Каждая из множества лопаток (6) представляет собой лопатку большого удлинения и имеет по меньшей мере одно перо (7) и по меньшей мере два конца (8, 9). Нижний конец (8) прикреплен к хвостовику (10), имеющему вторую поверхность (11) контакта, выполненную с возможностью взаимодействия с первой поверхностью (5) контакта диска (3). Верхний конец (9) прикреплен к полке (12), имеющей по меньшей мере один первый конец (13) и один второй конец (14). Полки (12) лопаток (6) совместно образуют, при установке лопаток, цилиндрическую конструкцию, расположенную коаксиально с базовой осью (Δ). Первая поверхность (5) контакта диска (3) имеет щели (15), которые являются коаксиальными относительно базовой оси (Δ), параллельны друг другу и имеют по существу одинаковый радиус (R15). Вторая поверхность (11) контакта каждой из лопаток (6) имеет выступы (16), ориентированные по протяженности указанной лопатки (6) и взаимодействующие с по меньшей мере частью щелей (15). Каждая из первой (5) и второй (11) поверхностей контакта имеет ряды аксиальных сквозных отверстий (17), которые выравниваются при взаимодействии указанных первой (5) и второй (11) поверхностей контакта друг с другом и в которые вставляются штифты. Каждая из полок (12) имеет на своих первом (13) и втором (14) концах основную плоскую поверхность (18), ориентированную по существу радиально. Основная плоская поверхность (18) образует угол (α) с плоскостью (P⊥), ортогональной к базовой оси (Δ). Указанный угол (α), отсчитываемый против часовой стрелки на виде полки лопатки сверху и против направления (Т) закручивания каждой из лопаток (6) при вращении ротора, составляет от 20 до 50°. Обеспечивается возможность ограничивать давление в области контакта при номинальной скорости вращения, при этом одновременно сохраняется простота установки указанных лопаток на диске ротора при сборке. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Турбоустановка (варианты) и способ монтажа // 2607982

Изобретение относится к энергетике. Турбоустановка содержит турбомашину, которая содержит ротор, имеющий ось вращения, первый вращающийся сегмент, имеющий первое сопряженное осевое крепежное приспособление, присоединенное к первому осевому крепежному приспособлению ротора в первом установочном положении, и первую шпонку, выполненную с возможностью введения в первое вставленное положение в первый паз в роторе и в первый сопряженный паз в первом вращающемся сегменте. Указанная первая шпонка в указанном первом вставленном положении расположена с возможностью блокировки осевого перемещения первого сопряженного осевого крепежного приспособления относительно первого осевого крепежного приспособления. Указанная турбоустановка также содержит второй вращающийся сегмент, который при нахождении во втором установочном положении выполнен с возможностью блокировки извлечению первой шпонки. Также представлены способ монтажа и вариант турбоустановки. Изобретение позволяет упростить монтаж вращающихся сегментов турбомашины. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 17 ил.

Узел крепления лопатки к рабочему колесу турбины // 2607988

Изобретение относится к узлу крепления лопатки к рабочему колесу турбины. Узел крепления лопатки к колесу турбины, которое содержит ряд лопаток (4), окружающих центральный диск (2). По меньшей мере одна лопатка (4) с возможностью поворота или шарнирно соединяется с диском (2). Положение лопатки (4) относительно диска (2) во время работы определяется упором (22), предусмотренным между лопаткой (4) и опорой (16), которая соединяется с диском (2) или образует его часть. Упор (22) образуется опорной поверхностью 18 опоры 16 и опорной поверхностью 20 лопатки 4. Опорная поверхность 18 опоры 16 является не плоской и имеет изгиб 19. Опорная поверхность 20 лопатки 4 имеет изгиб 21, согласованный с изгибом 19 опорной поверхности 18 опоры 16. Упор 22 предназначен для восприятия сил, действующих как тангенциально, так и радиально на лопатки 4. Изобретение направлено на увеличение прочности и долговечности лопаток. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Хвостовики рабочих лопаток с натягом // 2609126

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при проектировании хвостовиков рабочих лопаток паровых и газовых турбин. Хвостовики рабочих лопаток Т-образного или вильчатого типа расположены с натягом в окружном направлении. На поверхности контакта между хвостовиками выполнен паз, занимающий по меньшей мере 70% контактной поверхности и глубиной по меньшей мере 0,15 мм. Изобретение позволяет в 3…4 раза снизить необходимое монтажное усилие для обеспечения гарантированного натяга по окружности, а также уменьшить поверхность пригонки каждого хвостовика и повысить вибрационную надежность. 2 ил.

Хвостовик лопатки, соответствующая лопатка, диск ротора и узел турбомашины // 2612675

Хвостовик лопатки содержит множество пар противоположных выступов, множество пар противоположных скруглений, множество боковых поверхностей и нижнюю часть хвостовика лопатки. Выступы и скругления расположены в чередующемся порядке, а каждая из боковых поверхностей расположена между одним из выступов и одним из скруглений. Первая боковая поверхность из множества боковых поверхностей, обращенных в сторону от нижней части, имеет первый планарный участок поверхности, примыкающий к выпуклому участку поверхности и расположенный в первой плоскости. Выпуклый участок поверхности выступа примыкает к первому планарному участку поверхности, а вогнутый участок поверхности скругления примыкает к выпуклому участку поверхности. Выпуклый участок поверхности и область вогнутого участка поверхности скругления, примыкающая к выпуклому участку поверхности, образуют локальное углубление по отношению к первой плоскости. Другое изобретение группы относится к лопатке, содержащей перо, полку и хвостовик, выполненный, как указано выше. Еще одно изобретение группы относится к диску ротора, содержащему множество пазов, каждый из которых содержит множество пар противоположных выступов, множество пар противоположных скруглений, множество боковых поверхностей и нижнюю часть паза диска. Выступы паза и скругления паза расположены в чередующемся порядке, и каждая из боковых поверхностей паза расположена между одним из выступов и одним из скруглений. Первая боковая поверхность паза из множества боковых поверхностей паза, обращенных к нижней части паза, имеет второй планарный участок поверхности, примыкающий к выпуклому переходному участку. Второй планарный участок поверхности расположен в первой плоскости. Выпуклый участок поверхности выступа паза примыкает ко второму планарному участку поверхности; а вогнутый участок поверхности скругления паза примыкает к выпуклому переходному участку. Выпуклый переходный участок и область вогнутого участка поверхности скругления паза, примыкающая к выпуклому переходному участку, образуют локальное углубление по отношению к первой плоскости. Изобретения группы также относятся к вариантам узла турбомашины, содержащим указанные выше диск ротора и лопатку. Группа изобретений позволяет снизить напряжения в местах контакта диска и лопатки. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство для крепления лопатки и турбомашина, содержащая это устройство // 2615788

Устройство крепления лопатки с крепежным элементом к крепежному пазу рабочего колеса содержит переходник и накладку. Переходник расположен между лопаткой и рабочим колесом и имеет крепежный паз, комплементарный крепежному элементу лопатки, и крепежный элемент, комплементарный крепежному пазу рабочего колеса. Накладка имеет крепежный элемент, комплементарный крепежному пазу рабочего колеса, и крюкообразный элемент, расположенный на радиально внутреннем конце крепежного элемента накладки и предназначенный для взаимодействия с переходником. Крюкообразный элемент в осевом направлении удерживает переходник относительно накладки. Крепежный элемент лопатки вставлен в осевом направлении в крепежный паз переходника, а накладка взаимодействует с первой поверхностью переходника. Собранные крепежный элемент переходника и крепежный элемент накладки в осевом направлении вставлены в крепежный паз рабочего колеса. Другое изобретение группы относится к турбомашине, содержащей указанное выше устройство крепления лопатки. Группа изобретений позволяет устанавливать в крепежный паз рабочего колеса лопатки с хвостовиком, по форме несоответствующим такому пазу. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

Удерживающее устройство и система осевого удержания для кольцевых уплотнений (варианты) // 2620463

Изобретение относится к энергетике. Удерживающее устройство для поддержания в фиксированном осевом положении второго компонента ротационной машины, установленного в осевом направлении на первый компонент ротационной машины, содержит фиксирующий элемент, размеры и конструкция которого обеспечивают возможность его перемещения между первым и вторым выровненными углублениями, выполненными в первом и втором компонентах ротационной машины. Указанный фиксирующий элемент имеет размеры и форму, обеспечивающие его расположение в смежные по вертикали и выровненные углубления, с расположением между ними, для предотвращения его поворота в указанных углублениях. При этом в фиксирующем элементе выполнено резьбовое отверстие, проходящее по меньшей мере частично через него. Исполнительный элемент установлен по резьбе в указанном отверстии таким образом, что поворот исполнительного элемента вызывает перемещение указанного фиксирующего элемента из первого выровненного углубления по меньшей мере частично во второе выровненное углубление. Также представлены варианты системы осевого удержания для кольцевых уплотнений. Изобретение позволяет реализовать эффективную систему для удержания всего периферического набора кольцевых уплотнений, как отдельно, так и совместно, на разделительном диске ротора. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

Рабочее колесо турбомашины и турбомашина // 2620622

Рабочее колесо турбомашины содержит основную часть, паз для размещения лопаток и паз для заводки лопаток. Основная часть рабочего колеса имеет первую поверхность и противоположную вторую поверхность, соединенные поверхностью по наружному диаметру, имеющей среднюю линию. Паз для размещения лопаток выполнен на поверхности по наружному диаметру основной части рабочего колеса и проходит вокруг основной части рабочего колеса. Паз для размещения лопаток делит поверхность по наружному диаметру основной части рабочего колеса на первую часть, имеющую первый размер, и вторую часть, имеющую второй размер, превышающий первый размер. Паз для заводки лопаток выполнен на поверхности по наружному диаметру основной части рабочего колеса, соединен с пазом для размещения лопаток и смещен от него. Паз для заводки лопаток проходит в первую часть поверхности по наружному диаметру основной части рабочего колеса на первое расстояние и во вторую часть указанной поверхности на второе расстояние, превышающее первое расстояние. Другое изобретение группы относится к турбомашине, включающей указанное выше рабочее колесо. Группа изобретений позволяет повысить надежность и ресурс турбомашины за счет более равномерного распределения напряжений в основной части рабочего колеса и тем самым повысить предел усталостной прочности последнего. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Крыльчатка для турбомашины // 2622351

Крыльчатка для турбомашины, такой как турбореактивный двигатель или турбовинтовой двигатель самолета, содержит диск (50) ротора, включающий в себя на своей внешней периферии ребра (14) жесткости, ограничивающие гнезда (18) осевого монтажа и радиального удерживания замков лопаток. Лопатки имеют полки, расположенные бок о бок по окружности для ограничения кольцевого тракта течения воздушного потока. Кольцевой козырек (48), проходящий, по существу, аксиально в направлении выше по потоку, установлен на расположенной выше по потоку стороне диска (50) для ограничения прохождения воздуха вне кольцевого тракта. Уплотнительные средства (84) предусмотрены между кольцевым козырьком (48) и расположенными выше по потоку концами полок лопаток. Кольцевой козырек (48) содержит кольцевой выступ (52), проходящий аксиально в направлении ниже по потоку и радиально внутрь средств радиального удерживания (70) кольцевого козырька (48) на диске (50). Эти средства удерживания (70) образованы выступающими в осевом направлении на расположенной выше по потоку стороне диска (50). Уплотнительные средства (84) расположены радиально внутри кольцевого козырька (48) и расположенных выше по потоку концов полок лопаток. Достигается снижение приложенных к лопаткам радиальных сил. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Система соединения металлических компонентов и кмкм-компонентов, система фиксации турбинной лопатки и система фиксации вращающегося компонента // 2623342

Система соединения металлического компонента и компонента из композиционного материала с керамической матрицей включает фиксирующий штифт, втулку из пенометалла, первое отверстие в металлическом компоненте и второе отверстие в компоненте из композиционного материала с керамической матрицей. Первое отверстие и второе отверстие выполнены с возможностью образовывать сквозное отверстие при соединении металлического компонента и компонента из композиционного материала с керамической матрицей. Фиксирующий штифт и втулка из пенометалла расположены внутри сквозного отверстия для соединения металлического компонента и компонента из композиционного материала с керамической матрицей. Другое изобретение группы относится к системе для соединения сегмента турбинной лопатки газовой турбины, выполненного из композиционного материала с керамической матрицей, с сегментом металлического держателя, соединенным при помощи указанной выше системы соединения. Группа изобретений позволяет повысить надежность соединения металлического компонента и компонента из композиционного материала с керамической матрицей. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.