Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в двигателях авиационного и наземного применения. Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя содержит вал компрессора и вал турбины, соединенные посредством фланцевого соединения, в котором концы фланцев направлены внутрь валов. Узел дополнительно снабжен разрезным кольцом, установленным в кольцевой канавке, выполненной в месте стыка фланцев, со стороны их внутренних поверхностей. Наружная поверхность разрезного кольца и ответные поверхности кольцевой канавки выполнены клиновидной формы. Вал компрессора или вал турбины снабжен кольцевым центрирующим пояском, охватывающим участок соседнего вала по его наружному диаметру, кроме того, упомянутые валы выполнены из материалов с различными коэффициентами теплового расширения. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в расширении области применения узла соединения валов компрессора и турбины за счет того, что в заявленном узле возможно использование валов, выполненных из материалов с различными коэффициентами температурного расширения, с сохранением соосности валов и отсутствием повышенных вибраций на всех режимах работы двигателя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в двигателях авиационного и наземного применения.

Известен узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, содержащий вал компрессора и вал турбины, соединенные посредством фланцевого соединения, в котором концы фланцев направлены внутрь валов, при этом совместное центрирование валов осуществляется посредством центрирующего пояска, выполненного на внутреннем диаметре фланца вала компрессора (патент на ПМ №109224).

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком данного узла соединения является ограниченность области применения, а именно фланцы валов компрессора и турбины должны быть выполнены из материалов с идентичными или очень близкими коэффициентами температурного расширения. В противном случае, с повышением температуры в узле на рабочих режимах работы двигателя происходит либо образование зазора между посадочными поверхностями в области упомянутого центрирующего пояска, что приведет к потерям соосности валов и повышению уровня вибраций двигателя. Либо образование повышенного натяга по посадочным поверхностям в области упомянутого центрирующего пояска, что приведет к увеличению контактных напряжений с возможным их разрушением.

Кроме того, жесткие требования к выполнению посадочных поверхностей по центрирующему пояску узла соединения усложняют проведение замены одного вала компрессора или турбины на другой.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является расширение области применения узла соединения валов компрессора и турбины за счет того, что в заявленном узле возможно использование валов, выполненных из материалов с различными коэффициентами температурного расширения, с сохранением соосности валов и отсутствием повышенных вибраций на всех режимах работы двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что известный узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, содержащий вал компрессора и вал турбины, соединенные посредством фланцевого соединения, в котором концы фланцев направлены внутрь валов, согласно настоящему изобретению он дополнительно снабжен разрезным кольцом, установленным в кольцевой канавке, выполненной в месте стыка фланцев со стороны их внутренних поверхностей, причем наружная поверхность разрезного кольца и ответные поверхности кольцевой канавки выполнены клиновидной формы, при этом вал компрессора или вал турбины снабжен кольцевым центрирующим пояском, охватывающим участок соседнего вала по его наружному диаметру, кроме того, упомянутые валы выполнены из материалов с различными коэффициентами теплового расширения.

Такое выполнение устройства позволяет расширить область применения заявленного узла соединения валов компрессора и турбины за счет возможности выполнения упомянутых валов из материалов с любыми коэффициентами температурного расширения, с сохранением соосности валов и отсутствием повышенных вибраций на всех режимах работы двигателя. Наличие центрирующего пояска необходимо только для начальной центрации валов, посадка по которой осуществляется с минимальным натягом, что положительно сказывается отсутствием повреждений посадочных поверхностей при частых сборках и разборках двигателя. Затем, при разогреве узла соединения на любых режимах работы двигателя натяг по центрирующему пояску может исчезать. При этом в то же время всегда возникает необходимый натяг от разрезного кольца, установленного в кольцевой канавке, за счет центробежных сил, возникающих от массы разрезного кольца и растущих с увеличением режима работы, т.е. центрация валов при работе узла происходит через разрезное кольцо, в результате чего исключаются потеря соосности валов и повышенные вибрации на всех режимах работы двигателя.

Также следует отметить, что в заявленном узле соединения возможно использовать любой вал компрессора с любым валом турбины, т.е. не требуется обеспечивать необходимые размеры для образования нужного натяга по посадочным поверхностям.

В частном случае реализации на разрезном кольце со стороны его внутреннего диаметра закреплены грузы.

Данные грузы позволяют настроить необходимую силу натяга на фланцевое соединение от разрезного кольца в процессе доводки двигателя.

На фигуре чертежа представлен продольный разрез узла соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя.

Узел соединения валов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, выполненных из материалов с различными коэффициентами теплового расширения, содержащий вал компрессора 1 и вал турбины 2, соединенные посредством фланцевого соединения, например, болтами 3, в котором концы фланцев 4 и 5 направлены внутрь валов 1 и 2, разрезное кольцо 6, установленное в кольцевой канавке, выполненной в месте стыка фланцев 4 и 5, со стороны их внутренних поверхностей, причем наружная поверхность разрезного кольца 6 и ответные поверхности кольцевой канавки выполнены клиновидной формы. Вал турбины 2 снабжен кольцевым центрирующим пояском 7, охватывающим участок вала компрессора 1 по его наружному диаметру (возможно также центрирующий поясок 7 выполнить на валу компрессора 1, при этом он будет охватывать участок вала турбины 2).

На внутреннем диаметре разрезного кольца 6 выполнен кольцевой радиальный выступ 8, на котором закреплены грузы 9.

В процессе монтажа первоначальное центрирование вала компрессора 1 и вала турбины 2 осуществляется посредством центрирующего пояска 7, создающим минимальным натяг по посадочным поверхностям. С повышением частоты вращения валов до рабочих режимов и повышением температуры возможно образование зазора между центрирующим пояском 7 и участком наружной поверхности вала компрессора 1. В то же время всегда возникает необходимый натяг от разрезного кольца 6, установленного в кольцевой канавке, за счет центробежных сил, возникающих от массы разрезного кольца 6 и растущих с увеличением режима работы. Т.е. центрация валов 1 и 2 происходит через разрезное кольцо 6, что исключает потери соосности валов и повышенных вибраций двигателя во время его работы.

1. Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, содержащий вал компрессора и вал турбины, соединенные посредством фланцевого соединения, в котором концы фланцев направлены внутрь валов, отличающийся тем, что снабжен разрезным кольцом, установленным в кольцевой канавке, выполненной в месте стыка фланцев со стороны их внутренних поверхностей, причем наружная поверхность разрезного кольца и ответные поверхности кольцевой канавки выполнены клиновидной формы, при этом вал компрессора или вал турбины снабжен кольцевым центрирующим пояском, охватывающим участок соседнего вала по его наружному диаметру, кроме того, упомянутые валы выполнены из материалов с различными коэффициентами теплового расширения.

2. Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что на разрезном кольце со стороны его внутреннего диаметра закреплены грузы.



 

Похожие патенты:

При передаче электрической энергии в летательном аппарате, содержащем вспомогательную силовую установку, основные двигатели и оборудование - конечные потребители, обеспечивают передачу электрической энергии между компонентами летательного аппарата.

Коробка приводов агрегатов газовой турбины содержит переднюю и заднюю боковые стороны, периферийный выступающий край, а также блок шестерен, состоящий из нескольких находящихся в зацеплении зубчатых колес.

Зубчатая система привода вентилятора газотурбинного двигателя, обеспечивающая понижение частоты вращения между турбиной привода вентилятора и вентилятором, содержит подвеску, обеспечивающую гибкую опору частей зубчатой системы, и смазочную систему, выполненную с возможностью подачи смазочного материала к зубчатой системе и отвода тепловой энергии, выделяющейся в зубчатой системе.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и может найти применение в конструкциях узлов соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины. Узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины содержит кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии.

Изобретение относится к газотурбинному двигателю (100) для вертолета (200). Вертолет содержит главный редуктор, винт (204) и устройство (206) понижения частоты вращения, размещенное полностью в главном редукторе (202) вертолета и соединенное с упомянутым винтом.

Муфта составного ротора газогенератора газотурбинного двигателя содержит средства для передачи крутящего момента и осевого сцепления двух соосных вращающихся колес в виде перемещающихся элементов, размещенных в кольцевых выемках, выполненных в цапфе центробежного колеса компрессора и цапфе колеса турбины газогенератора.

Турбореактивный двигатель содержит промежуточный картер с радиальными рукавами и приводным валом коробки зубчатых передач вспомогательных механизмов. Приводной вал установлен в радиальном рукаве, причем рукав включает промежуточный подшипник для опоры приводного вала.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к конструкции узла соединения роторов компрессора и турбины. Узел соединения роторов содержит вал турбины, в который заведена цапфа ротора компрессора, контровочную трубу и промежуточный вал.

Изобретение относится к двухконтурным газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. Двухконтурный газотурбинный двигатель включает в себя валы (5) и (12) вентилятора (2) и турбины низкого давления (11), соединенные с помощью эвольвентных шлиц (13).

Газотурбинный двигатель содержит опору центрального узла, узел зубчатой передачи и гибкую опору. Опора центрального узла образует внутреннюю кольцевую стенку для осевого контура, содержащую первое монтажное средство.

Ротор содержит рабочие колеса, основной осевой стяжной вал, проходящий через указанные колеса, и два концевых вала, каждый из которых прикреплен к соответствующему концу основного стяжного вала.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора КНД ГТД выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора КНД ГТД выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД) выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора КНД ГТД выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию.

Группа изобретений относится к области производства и эксплуатации газотурбинных двигателей. Опора вала ротора компрессора низкого давления расположена в промежуточном корпусе двигателя и содержит выполненный опорно-упорным шарикоподшипник, разделяющий опору на статорную и роторную части.

Группа изобретений относится к области производства и эксплуатации газотурбинных двигателей. Опора вала ротора компрессора низкого давления расположена в промежуточном корпусе двигателя и содержит выполненный опорно-упорным шарикоподшипник, разделяющий опору на статорную и роторную части.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Задняя опора вала ротора КНД ТРД выполнена радиально-упорной, включает соединенные барабанно-дисковую и цилиндрическую составляющие вала ротора и содержит шарикоподшипник, разделяющий опору на статорную и роторную части.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Задняя опора вала ротора КНД ТРД выполнена радиально-упорной, включает соединенные барабанно-дисковую и цилиндрическую составляющие вала ротора и содержит шарикоподшипник, разделяющий опору на статорную и роторную части.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо четвертой ступени вала ротора КНД ТРД содержит диск, включающий ступицу с центральным отверстием, полотно и обод, а также лопатки, имеющие каждая хвостовик и перо с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при разработке или реконструкции многовальных газотурбинных установок (ГТУ), предназначенных для привода нагнетателей природного газа газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и автономного электроснабжения компрессорных станций с этими ГПА. Приводная ГТУ ГПА с утилизационной турбоустановкой автономного электроснабжения содержит многовальный ГТД 1 с основным компрессором 7, приводной турбиной 8, силовой турбиной 9 и утилизационной турбоустановкой (УТУ), содержащей воздухоподогреватель 2, сообщенный на входе по греющему газу с выходом силовой турбины 9 по выхлопным газам, компрессор 3, сообщенный на входе по воздуху с атмосферой, турбогенератор 4, снабженный устройством преобразования (преобразователем) частоты генератора переменного тока (ПЧГ) 11, выполненным с возможностью питания напряжением изменяющейся частоты и амплитуды потребителей переменного тока с напряжением неизменной частоты и амплитуды и электрически связанным на выходе по напряжению через распределительное устройство 17 с потребителями переменного тока постоянной частоты 50 (60) Гц, воздушную турбину 5, сообщенную на входе по воздуху через тракт воздухоподогревателя 2 по воздуху с выходом компрессора 3 по воздуху, на выходе по воздуху – с атмосферой, установленную на одном валу с компрессором 3 и турбогенератором 4 – валу 6, кинематически связанном через муфту 10 с валом основного компрессора 7 со стороны входа основного компрессора 7 по воздуху, газоохладитель 12 и дымосос 13, сообщенный на входе по газу через тракт газоохладителя 12 по охлаждаемому газу с выходом воздухоподогревателя 2 по газу, на выходе по газу – с атмосферой. Дымосос 13 снабжен приводным электродвигателем 14 с преобразователем частоты 15, электрически связанным электрической цепью 16 с выходом турбогенератора 4 по напряжению переменной частоты либо с выходом ПЧГ 11 по напряжению постоянной частоты. Техническим результатом является обеспечение примерного равенства расходов теплоносителей в воздухоподогревателе УТУ, а также передачи избыточной по сравнению с текущим электропотреблением мощности УТУ, а в холодный период – и избыточной мощности приводной турбины ГТД на силовой вал ГТД с целью повышения КПД ГТУ и годовой эффективности ГТУ с УТУ в целом. 2 ил.
Наверх