Хвостовики рабочих лопаток с натягом

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.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, к хвостовикам рабочих лопаток паровых и газовых турбин.

В соответствии с техническими требованиями при облопачивании необходимо создать натяг 3…3,5 мм по окружности расположения хвостовиков рабочих лопаток (Т-образных, вильчатых, зубчиковых, грибовидных и др.). Гарантированный натяг обеспечивает расчетную частоту лопаток и повышает вибрационную надежность. При наборе лопаток обеспечивают повышенную плотность пригонкой контактных поверхностей хвостовиков. Замковую лопатку выполняют с соответствующим припуском и забивают ее молотком. Расчеты показывают, что необходимое при этом продольное усилие равно 5000…8000 кгс и, как правило, не обеспечивается, что приводит к уменьшенному натягу и снижению вибрационной надежности лопаточного аппарата. Кроме того, несмотря на применение медных оправок для смягчения удара при монтаже, часто деформируются как лопатки, так и обод диска.

За прототип принимаем способ решения этой проблемы (Авторское свидетельство 1425021. Урьев Е.В., Евсеев Я.И. "Способ сборки роторов турбин", Открытия и изобретения 1988 г., №35) с помощью нагрева колеса и насадки его на оправку с малым коэффициентом теплового расширения. Его недостатками являются:

- применим только для насадных дисков с отверстиями;

- достаточно сложный технологически (требует нагрева, оправок различных диаметров), особенно при ремонтах в условиях станции.

Целью заявленного изобретения является устранение недостатков аналогов и создание гарантированного натяга по окружности при облопачивании дисков и роторов меньшими усилиями.

Указанная цель достигается конструкцией хвостовиков рабочих лопаток Т-образного или вильчатого типа с натягом в окружном направлении, характеризующихся наличием на поверхности контакта между хвостовиками паза, занимающего, по меньшей мере, 70% контактной поверхности, и глубиной, по меньшей мере, 0,15 мм.

Известно, что окружное усилие, необходимое для натяга, уменьшается с уменьшением площади контакта между хвостовиками. На части (70…80%) контактных поверхностей хвостовиков имеется паз глубиной 0,15…0,3 мм (суммарный зазор между хвостовиками при наличии паза с двух сторон хвостовиков получится 0,3…0,6 мм). Как показывают расчеты методом конечных элементов, в хвостовиках с пазами для обеспечения того же натяга необходимое усилие уменьшается в 3…4 раза при уменьшении контактной поверхности, по меньшей мере, в 3 раза.

Сущность заявленного изобретения поясняется следующими фигурами, на которых изображено:

Фиг. 1 - паз в Т-образном хвостовике с заплечиками;

Фиг. 2 - сборка вильчатых хвостовиков.

Хвостовики рабочих лопаток Т-образного или вильчатого типа с натягом в окружном направлении характеризующиеся наличием на поверхности контакта между хвостовиками паза 1, занимающего, по меньшей мере, 70% контактной поверхности 2, и глубиной, по меньшей мере, 0,15 мм.

Подобным образом пазы могут быть выполнены и у других типов хвостовиков, собираемых с окружным натягом, то есть грибовидных, зубчиковых и др.

Для исключения перекосов при сборке паз следует выполнять в средней части контактной поверхности хвостовика, а контактные поверхности должны оставаться по контуру. Для исключения протечек пара между хвостовиками рекомендуется выполнять паз в хвостовике так, чтобы он не выходил на наружную поверхность хвостовика, особенно в случае влажного пара. Для уменьшения трудоемкости пазы могут выполняться только на одной торцевой поверхности хвостовика (на фиг. 2 средний хвостовик), правда, в этом случае будет нарушаться симметрия, но это вполне допустимо при малой глубине пазов. Выполнение паза можно чередовать у хвостовиков - у одного паз с двух сторон, а соседний без пазов. Паз заканчивается плавным переходом с радиусом инструмента, что не должно вызывать концентрации напряжений.

Предложенные хвостовики рабочих лопаток с пазами имеют следующие преимущества:

- существенно уменьшают необходимое монтажное усилие (примерно в 3…4 раза) для обеспечения гарантированного натяга по окружности;

- уменьшают поверхность пригонки хвостовика;

- обеспечивают повышенную вибрационную надежность за счет гарантированного натяга.

Хвостовики рабочих лопаток Т-образного или вильчатого типа с натягом в окружном направлении, характеризующиеся наличием на поверхности контакта между хвостовиками паза, занимающего по меньшей мере 70% контактной поверхности и глубиной по меньшей мере 0,15 мм.



 

Похожие патенты:

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).

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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

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.

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 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.

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 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, 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 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.

Группа изобретений относится к газотурбинному двигателю, а именно к вариантам выполнения лопатки его ротора. Лопатка ротора содержит аэродинамический профиль, основание, неразъемно соединенное с аэродинамическим профилем, и замок, неразъемно соединенный с основанием и устанавливаемый в паз в ступице ротора газотурбинного двигателя. Замок содержит ласточкин хвост, шейку между основанием и ласточкиным хвостом и канавку, образованную в шейке. Ласточкин хвост включает контактную поверхность, выполненную с возможностью контактировать с поверхностью паза для удерживания лопатки ротора в ступице. Канавка обеспечивает изменение направления напряжений в лопатке ротора и расположена на расстоянии от контактной поверхности. Канавка начинается со стороны задней кромки лопатки ротора и продолжается к стороне передней кромки лопатки ротора и имеет исходную ненулевую глубину у стороны задней кромки и постепенно сужается до нулевой глубины в направлении передней кромки. В другом варианте выполнения лопатки ротора канавка определена поверхностью цилиндра, пересекающего шейку у исходной ненулевой глубины и имеющего продольную ось под ненулевым углом относительно направления длины ласточкина хвоста, причем радиус цилиндра больше исходной ненулевой глубины. Группа изобретений позволяет повысить надежность лопатки ротора газотурбинного двигателя за счет уменьшения трещинообразования и изнашивания на поверхности замка лопатки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Турбинная система включает роторную лопатку с хвостовиком и турбинный диск, содержащий щель, в которой закреплен хвостовик роторной лопатки. Щель турбинного диска содержит множество противоположных пар выступов щели, множество противоположных пар углублений щели и дно щели. Дно щели содержит первую часть выпуклой поверхности. Хвостовик роторной лопатки содержит дно хвостовика, содержащее первую часть вогнутой поверхности, соответствующую первой части выпуклой поверхности дна щели. Первая часть выпуклой поверхности пронизана выходом охлаждающего канала, проходящего через турбинный диск. Другое изобретение группы относится к газовой турбине, содержащей указанную выше турбинную систему. Группа изобретений позволяет снизить концентрацию напряжений на дне щели диска, имеющем охлаждающий канал. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Лопасть ротора турбомашины имеет хвостовик елочной формы для закрепления на диске ротора. Хвостовик содержит нижнюю часть хвостовика и боковые стороны хвостовика, причем каждая боковая сторона хвостовика имеет первый, второй и третий выступ, содержащие соответственно первую, вторую и третью контактные поверхности, приспособленные для контакта с контактной поверхностью диска ротора. Первый выступ хвостовика, расположенный ближе к нижней части хвостовика, чем второй выступ, а второй выступ хвостовика расположен ближе к нижней части хвостовика, чем третий выступ. Первая, вторая и третья контактные поверхности наклонены относительно радиальной оси нижней части хвостовика на первый, второй и третий угол соответственно. По меньшей мере один из первого, второго и третьего углов хвостовика находится в диапазоне от 1° до 15° от любого из других углов хвостовика. Еще одно изобретение группы относится к диску ротора турбомашины с гнездом елочной формы, выполненным для размещения хвостовика елочной формы указанной выше лопасти. Другие изобретения группы относятся к ротору турбомашины, содержащему указанные выше лопасть и диск, а также газотурбинному двигателю, содержащему указанный ротор турбомашины. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности может быть использовано в конструкции рабочих колес осевых компрессоров газотурбинных двигателей. Рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя содержит диск, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз. Через установочные пазы в кольцевой паз установлены хвостовики лопаток с контактными коническими, относительно продольной оси диска, поверхностями. Хвостовики зафиксированы в окружном направлении посредством установленных в кольцевом пазу вкладышей с фиксаторами. Установочные пазы соответствуют количеству лопаток и выполнены в одной из кромок кольцевого паза. В боковой стенке кольцевого паза со стороны установочных пазов выполнена кольцевая канавка. В кольцевой канавке установлены кольцевые сегменты с возможностью их осевого смещения до контакта с натягом с хвостовиками лопаток по коническим поверхностям относительно продольной оси диска посредством фиксации каждого из кольцевых сегментов относительно близлежащих вкладышей. Изобретение позволяет повысить технологичность и ремонтопригодность ротора компрессора за счет упрощения монтажа и демонтажа любой из лопаток в рабочем колесе указанного ротора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

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.

Наверх