Рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя



Рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя
Рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя
Рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2634507:

Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "УМПО") (RU)

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 области турбомашиностроения, в частности может быть использовано в конструкции рабочих колес осевых компрессоров газотурбинных двигателей.

Известно рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя, содержащее диск, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз, в котором через установочные отверстия установлены хвостовики лопаток, зафиксированные в окружном направлении посредством установленных в кольцевом пазу вкладышей с фиксаторами (см. рис 3.6. на стр. 122, Технология эксплуатации, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей: Учеб. пособие. / Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов, К.А. Малиновский, В.Г. Попов. - М.: Высш. шк.; 2002. - 355 с.; ил.).

Данное рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя выбрано в качестве прототипа.

Основным недостатком существующего технического решения является сложность сборки и разборки рабочего колеса. Для того чтобы заменить хотя бы одну лопатку, например после ее повреждения, необходимо вывинтить стопорные элементы (фиксаторы) и сдвинуть все лопатки по окружности кольцевой канавки на ширины полки и вынуть через заводное (установочное) отверстие. При этом надо соблюдать порядковую нумерацию, маркировку на лопатках, вкладышах и балансировочных грузах. Для сборки операция проделывается в обратном порядке. Это достаточно трудоемко и нетехнологично.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является упрощение монтажа/демонтажа любой из лопаток в рабочем колесе ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя и, как следствие, повышение технологичности и ремонтопригодности узла в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном рабочем колесе ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя, содержащем диск, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз, в котором через установочные пазы установлены хвостовики лопаток с контактными коническими относительно продольной оси диска поверхностями, зафиксированные в окружном направлении посредством установленных в кольцевом пазу вкладышей с фиксаторами, согласно настоящему изобретению установочные пазы соответствуют количеству лопаток и выполнены в одной из кромок кольцевого паза, кроме того, в боковой стенке кольцевого паза со стороны установочных пазов выполнена кольцевая канавка, в которой 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.

Такое конструктивное выполнение позволяет заменить любую лопатку в связи с повреждением посредством изъятия фиксаторов, фиксирующих кольцевой сегмент, находящийся над ее хвостовиком, с последующим сдвигом кольцевого сегмента до контакта с боковой стенкой кольцевой канавки. В связи с этим становится возможным замена лопатки через установочный паз, находящийся над ее хвостовиком, путем ее поворота относительно продольной оси диска. Таким образом, не надо полностью вынимать все лопатки, смещая их на шага по окружности ротора. Это упрощает монтаж/демонтаж любой из лопаток ротора, что повышает технологичность и ремонтопригодность заявленного узла и газотурбинного двигателя в целом.

В частном случае реализации заявленного устройства:

- фиксация кольцевых сегментов относительно близлежащих вкладышей выполнена посредством по меньшей мере двух выступов с осевыми коническими сквозными отверстиями, выполненных на каждом из кольцевых сегментов и упомянутых фиксаторов, ответные участки наружных поверхностей которых также выполнены коническими;

Коническая поверхность участка фиксаторов и кольцевых сегментов позволяет реализовать необходимый натяг для удержания хвостовиков лопаток, используя для этого вкладыши, которые изначально необходимы были только для удержания лопаток в окружном направлении. Таким образом вкладыши и фиксаторы вносят дополнительный технический эффект.

- на наружной поверхности диска выполнена дополнительная кольцевая канавка, в которой установлено демпферное кольцо, контактирующее с внутренними поверхностями полок лопаток;

Наличие демпфирующего кольца под полками лопаток снижает уровень колебаний самих лопаток, в том числе в месте перехода хвостовика в полку, что увеличивает ресурс газотурбинного двигателя в целом.

На фигуре 1 представлен фрагмент ротора с лопатками рабочего колеса, вид сверху.

На фигуре 2 представлено сечение А-А.

На фигуре 3 представлен фрагмент ротора с лопатками рабочего колеса с частично снятыми лопатками, вид сверху.

На фигуре 4 представлено сечение Б-Б, демонтаж рабочей лопатки.

На фигуре 5 представлен кольцевой сегмент, вид сверху на развернутую проекцию.

Рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя, содержащее диск 1, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз 2, в котором через установочные пазы 3 установлены хвостовики 4 лопаток 5 с контактными коническими относительно продольной оси диска 1 поверхностями, зафиксированные в окружном направлении посредством установленных в кольцевом пазу 2 вкладышей 6 с фиксаторами 7. В частности, каждый из вкладышей установлен между хвостовиками 4 близлежащих лопаток 5, причем в каждом из вкладышей 6 выполнено радиальное сквозное отверстие, а под каждым из вкладышей соосно упомянутому отверстию на поверхности кольцевого паза 2 выполнено глухое отверстие, в которое и входит кончик фиксатора 7, кроме того, на стенке каждого из радиальных сквозных отверстий вкладыша 6 нанесена резьба, а на соответствующем наружном контактном участке фиксатора - ответная резьба.

Установочные пазы 3 соответствуют количеству лопаток 5 и выполнены в одной из кромок кольцевого паза 2, кроме того, в боковой стенке кольцевого паза 2 со стороны установочных пазов 3 выполнена кольцевая канавка 8, в которой установлены кольцевые сегменты 9 (фиг. 4) с возможностью их осевого смещения до контакта с натягом с хвостовиками 4 лопаток 5 по коническим поверхностям относительно продольной оси диска 1 посредством фиксации каждого из кольцевых сегментов 9 относительно близлежащих вкладышей 6 (фиг. 2).

Упомянутая фиксация кольцевых сегментов 9 относительно близлежащих вкладышей 6 выполнена посредством двух выступов 10 (их может быть и больше) с осевыми коническими сквозными отверстиями 11, выполненных на каждом из кольцевых сегментов 9, соосных с глухими отверстиями на поверхности кольцевого паза 2 и упомянутых фиксаторов 7, ответные участки наружных поверхностей которых также выполнены коническими, причем между коническими поверхностями кольцевых сегментов 9 и близлежащими поверхностями вкладышей 6 выполнены технические зазоры для того, чтобы вкладыши не препятствовали упомянутому контакту с натягом по коническим поверхностям кольцевых сегментов 9 и хвостовиков 4 лопаток 5.

На наружной поверхности диска 1 выполнена дополнительная кольцевая канавка 12, в которой установлено демпферное кольцо 13, контактирующее с внутренними поверхностями полок 14 лопаток 5.

Сборка рабочего колеса осуществляется следующим способом. В кольцевую канавку 8 до упора, используя кольцевые пазы 2, вставляются равномерно по окружности кольцевые сегменты 9. При этом выступы 10 кольцевых сегментов 9 не совпадают с установочными пазами 3. Далее вставляются вкладыши 6 через установочные пазы 3 и смещаются в окружном направлении по кольцевому пазу 2 до совмещения их с выступами 10 кольцевых сегментов 9. Затем устанавливаются лопатки 5 через установочные пазы 3 в кольцевой паз 2. Используя зазоры между полками 14 лопаток 5, сдвигают кольцевые сегменты 9 до совмещения их сквозных конических отверстий 11 с радиальными сквозными резьбовыми отверстиями вкладышей 6, в которые ввинчиваются фиксаторы 7 и контрятся. Для необходимости демпфирования лопаток 5 до их постановки в кольцевые пазы 2 устанавливается демпфирующее кольцо 13.

Для замены поврежденной лопатки 5 необходимо вывернуть близлежащие с обеих сторон фиксаторы 7 и сместить кольцевой сегмент 9, который непосредственно удерживает эту лопатку 5. Таким образом, для замены лопатки 5 не требуется полностью разбирать рабочее колесо, что повышает технологичность и ремонтопригодность газотурбинного двигателя в целом.

1. Рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя, содержащее диск, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз, в котором через установочные пазы установлены хвостовики лопаток с контактными коническими относительно продольной оси диска поверхностями, зафиксированные в окружном направлении посредством установленных в кольцевом пазу вкладышей с фиксаторами, отличающееся тем, что установочные пазы соответствуют количеству лопаток и выполнены в одной из кромок кольцевого паза, кроме того, в боковой стенке кольцевого паза со стороны установочных пазов выполнена кольцевая канавка, в которой 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.

2. Рабочее колесо по п. 1, отличающееся тем, что фиксация кольцевых сегментов относительно близлежащих вкладышей выполнена посредством по меньшей мере двух выступов с осевыми коническими сквозными отверстиями, выполненных на каждом из кольцевых сегментов и упомянутых фиксаторов, ответные участки наружных поверхностей которых также выполнены коническими.

3. Рабочее колесо по п. 1 или 2, отличающееся тем, что на наружной поверхности диска выполнена дополнительная кольцевая канавка, в которой установлено демпферное кольцо, контактирующее с внутренними поверхностями полок лопаток.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Хвостовик лопатки содержит множество пар противоположных выступов, множество пар противоположных скруглений, множество боковых поверхностей и нижнюю часть хвостовика лопатки.

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.

Настоящее изобретение относится к конструкции лопаток ротора компрессора осевой турбомашины, в частности к способу присоединения лопаток к ротору. Лопатка ротора осевой турбомашины содержит аэродинамическую часть и платформу для присоединения её к ротору. Вдоль главной оси лопатки платформа содержит первый слой, образующий поверхность, ограничивающую поток текучей среды, а также второй слой, расположенный под первым слоем относительно аэродинамических поверхностей. Причём второй слой спроектирован с возможностью сопряжения с внутренней поверхностью стенки ротора вокруг отверстия в указанном роторе для его присоединения. Также представлен лопастной ротор. Изобретение позволяет реализовать лёгкий и простой способ присоединения лопаток к барабану компрессора. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх