Вильчатые хвостовики рабочих лопаток

Изобретение относится к теплоэнергетике, к лопаточным венцам с вильчатыми хвостовиками рабочих лопаток паровых и газовых турбин. Лопаточный венец паровой турбины включает рабочие лопатки, каждая из которых имеет вильчатый хвостовик и установлена на диске. Диск выполнен с шахматным расположением отверстий в два ряда, при этом лопатки имеют два типа поочередно установленных на диске хвостовиков. Первый тип хвостовиков имеет расположенные по верхнему ряду отверстий диска отверстие и утолщенную в окружном направлении часть, а второй тип имеет утоненную в окружном направлении часть, а также расположенные по нижнему ряду отверстий диска отверстие и утолщенную в окружном направлении часть. В сечении по радиусу расположения отверстия в хвостовике стенки последнего с каждой из сторон отверстия имеют одинаковую толщину. Изобретение позволяет уменьшить концентрацию напряжений в диске, исключить внецентренный изгиб хвостовика, а также повысить ремонтопригодность и несущую способность хвостовиков. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, к лопаточным венцам с вильчатыми хвостовиками рабочих лопаток паровых и газовых турбин.

В паровых турбинах используются вильчатые хвостовые соединения для лопаток средней и большой длины (Левин А.В., Боришанский К.Н., Консон Е.Д. Прочность и вибрация лопаток и дисков паровых турбин. Машиностроение, Л. 1981 г. Рис. 1.12, 1.13).

В случае использования вильчатого соединения с двумя боковыми заклепками (цитируемая книга, рис. 1.12) получаем шахматное в два ряда расположение отверстий в диске и увеличенное расстояние между ними, что увеличивает несущую способность диска, но в этом случае имеется внецентренный изгиб хвостовика по сечению верхней заклепки, что уменьшает несущую способность хвостовика.

Вильчатое хвостовое соединение с центральной заклепкой (цитируемая книга, рис. 1.13) не имеет внецентренного изгиба, но диаметр заклепок ограничен, так как оставшиеся стенки при заданной толщине в окружном направлении хвостовика будут уменьшаться и поэтому имеет, как правило, две заклепки на каждую лопатку. Кроме того, отверстия в диске будут расположены в два ряда по прямоугольнику и расстояние между ними уменьшается, что приводит к уменьшению несущей способности диска.

Указанные варианты вильчатых хвостовиков принимаем за прототип.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков вильчатых хвостовиков и увеличения несущей способности как диска, так и хвостовика.

Для решения указанной задачи предложен лопаточный венец паровой турбины, включающий рабочие лопатки, каждая из которых имеет вильчатый хвостовик и установлена на диске. При этом диск выполнен с шахматным расположением отверстий в два ряда, а лопатки имеют два типа поочередно установленных на диске хвостовиков. Первый тип хвостовиков имеет расположение по верхнему ряду отверстий диска отверстие и утолщенную в окружном направлении часть, а второй тип имеет утоненную в окружном направлении часть, а также расположенные по нижнему ряду отверстий диска отверстие и утолщенную в окружном направлении часть. В сечении по радиусу расположения отверстия в хвостовике, стенки последнего с каждой из сторон отверстия имеют одинаковую толщину.

Поставленная задача достигается комбинацией лучшего варианта расположения отверстий для диска, т.е. шахматного, и лучшего варианта расположения отверстий в хвостовике, т.е. центрального. Для этого необходимо сохранить шахматное расположение отверстий в дисках в два ряда, а для каждого хвостовика использовать одно центральное отверстие, очевидно оно будет большего диаметра, поэтому на радиусе его расположения необходимо утолщение хвостовика. Таким образом, необходимо использовать поочередно вильчатые хвостовики двух типов. Первый тип хвостовиков 1 имеет одно центральное отверстие 3, совпадающее с верхним рядом отверстий диска. Второй тип хвостовиков 2 имеет одно центральное отверстие 4, совпадающее с нижним рядом отверстий диска. При этом хвостовики обоих типов будут иметь утолщенную часть 5 в районе отверстия и утоненную часть 6 в остальной части (фиг.).

Величину стенки b выбирают из условия равнопрочности на растяжение сечений хвостовика 1 по отверстию 3 и хвостовика 2 по утоненной части 6. Приближенно с учетом равномерного распределения напряжений по сечениям получаем с=2b. Обычно размер утолщения на одну сторону g не превышает 5 мм. При необходимости современными численными методами можно учесть неравномерность распределения напряжений по сечению, включая концентрацию напряжений вокруг отверстий. Для увеличения размера f стенки хвостовика 2 можно уменьшить утоненную часть 6 хвостовика 1, так как она не нагружена. Кроме того, ее можно удалить по линии 10.

Отметим, что для уменьшения усилий натяга при сборке необходимо обеспечить равномерное прилегание по поверхностям 7 и 8 и небольшой зазор до 0,3 мм по поверхности 9. Утолщение хвостовика по радиусу расположения отверстия приводит к утолщению соответствующих стенок, что повышает ремонтопригодность конструкции, так как с каждым разлопачиванием обычно диаметр отверстия увеличивается, а толщина стенок уменьшается.

Последней (условно назовем ее замковой) устанавливается лопатка с типом хвостовика 1, т.е. с расширением по верхнему ряду отверстий. Выходная кромка соседней лопатки будет затруднять установку замковой лопатки. Для решения данной проблемы предлагается в замковой лопатки сделать радиальный паз в хвостовике по форме соответствующий выходной кромке соседней лопатки или срезать часть выходной кромки соседней лопатки, расположенной в прикорневой зоне. Возможно также применение профильного стыка между замковой и соседней лопаткой. Данная проблема имеется и в существующих лопатках с вильчатыми хвостовиками, если профиль имеет свес выходной кромки за пределы своего сектора (на фиг. сектор выделен штриховыми линиями).

Предложенные рабочие лопатки с вильчатыми хвостовиками имеют следующие преимущества:

- Отверстия в дисках располагаются в шахматном порядке, что увеличивает расстояние между ними и уменьшает концентрацию напряжений;

- Заклепка располагается по центру хвостовика, исключая внецентренный изгиб хвостовика;

- Повышается ремонтопригодность хвостового соединение, так как имеется возможность увеличения отверстия при ремонте;

- Используется минимальное количество заклепок (по одной на лопатку);

- Повышенная несущая способность предложенных вильчатых хвостовиков позволяет их применять для более длинных лопаток вместо более трудоемких елочных хвостовиков.

Лопаточный венец паровой турбины включает рабочие лопатки, каждая из которых имеет вильчатый хвостовик и установлена на диске, отличающийся тем, что диск выполнен с шахматным расположением отверстий в два ряда, при этом лопатки имеют два типа поочередно установленных на диске хвостовиков: первый тип имеет расположенные по верхнему ряду отверстий диска отверстие и утолщенную в окружном направлении часть, а второй тип имеет утоненную в окружном направлении часть, а также расположенные по нижнему ряду отверстий диска отверстие и утолщенную в окружном направлении часть, причем в сечении по радиусу расположения отверстия в хвостовике стенки последнего с каждой из сторон отверстия имеют одинаковую толщину.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности, может быть использовано в конструкциях рабочих колес осевых компрессоров (преимущественно осевых компрессоров низкого давления) газотурбинных двигателей (далее ГТД).

Лопатка газотурбинного двигателя содержит перо, первую полку, расположенную на продольном конце пера, и по меньшей мере один функциональный элемент. Полка имеет внутреннюю поверхность, образующую проточный канал, и противоположную ей наружную поверхность.

Изобретение относится к способу наплавки материала на поверхность (4, 415) и может найти применение при изготовлении и ремонте корончатого хвостовика лопатки турбины.

Ротационное устройство для турбомашины содержит диск, наружная периферия которого образована чередующимися полостями и зубцами, и лопатки. Лопатки проходят в радиальном направлении от диска, введены в осевом направлении в указанные полости диска и удерживаются в них в радиальном направлении.

Объектом изобретения является деталь (1) газотурбинного двигателя, содержащая по меньшей мере первую и вторую лопатки (3, 3I, 3E) и площадку (2), начиная от которой выполнены лопатки (3, 3I, 3E), при этом площадка (2) имеет неосесимметричную поверхность (S), ограниченную первой и второй концевыми плоскостями (PS, PR) и образованную по меньшей мере тремя кривыми построения (РС-А, РС-С, PC-F) класса С1, каждая из которых отображает значение радиуса указанной поверхности (S) в зависимости от положения между корытцем первой лопатки (3I) и спинкой второй лопатки (3Е) по существу в плоскости, параллельной концевым плоскостям (PS, PR), в том числе первой кривой (РС-С), восходящей вблизи второй лопатки (3Е); второй кривой (PC-F), расположенной между первой кривой (РС-С) и задней кромкой (BF) первой и второй лопаток (3, 3I, 3E) и нисходящей вблизи второй лопатки (3Е); третьей кривой (РС-А), расположенной между первой кривой (РС-С) и передней кромкой (ВА) первой и второй лопаток (3, 3I, 3E) и имеющей минимум на уровне первой лопатки (3I).

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к способам изготовления дисков для осевых турбомашин, в частности дисков высокотемпературных турбин газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к конструированию приспособлений для закрепления рабочих лопаток турбомашины на вибростенде при усталостных испытаниях. Устройство для закрепления рабочей лопатки турбомашины с замковым элементом при усталостных испытаниях содержит корпус, жестко закрепленный на вибростоле с помощью кронштейна, зажим с элементами фиксации, расположенный на корпусе.

Балансировочное устройство, а также соответствующие способ и балансировочный винт, для вращающейся детали газотурбинного двигателя. Балансировочное устройство содержит кожух, в котором выполнено множество отверстий, через каждое из которых проходит балансировочный винт, имеющий стержень и головку, в которой выполнено углубление.

Радиальный компрессор (10) с направляющим аппаратом (1), выполненным в виде входного направляющего аппарата (1), в частности, для компрессора (10), с по меньшей мере одной лопаткой (4), имеющей обтекаемое текучей средой (2) перо (3) лопатки, с регулировочным устройством (12) для регулировки лопатки (4), отличающийся тем, что прогиб (5) средней линии (6) профиля пера (3) лопатки имеет точку (7) перегиба, причем перо (3) лопатки выполнено таким образом, что длина хорды (8) профиля пера лопатки изменяется по его длине (9), причем перо (3) лопатки выполнено таким образом, что изменяется также толщина (11) профиля с изменяющейся длиной хорды (8) профиля пера (3) лопатки по длине (9) пера (3) лопатки, что соответственно изменению длины хорды профиля также изменяется толщина (11) профиля.

Проточная часть (10) компрессора с регулируемым сужением, выполненная с конфигурацией, обеспечивающей возможность лучшего распределения ограниченной проточной части (10) в компрессорах (12) в газотурбинных двигателях (14).

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности, может быть использовано в конструкциях рабочих колес осевых компрессоров (преимущественно осевых компрессоров низкого давления) газотурбинных двигателей (далее ГТД).

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности, может быть использовано в конструкциях рабочих колес осевых компрессоров (преимущественно осевых компрессоров низкого давления) газотурбинных двигателей (далее ГТД).

Изобретение относится к ротору (R) многоступенчатого осевого компрессора (АСО), проходящему вдоль оси (Х) вращения, причем ротор (R) содержит вал (SH), причем вал (SH) имеет пазы (RBG) для рабочих лопаток, причем расположенные рядом друг с другом в окружном направлении (CD) и закрепленные в пазах (RBG) соответственно посредством хвостовика (RBF) рабочие лопатки (RB) ротора (R) образуют соответственно ступень (RBS) рабочих лопаток, причем предусмотрены по меньшей мере две расположенные аксиально друг за другом ступени (RBS) рабочих лопаток, а аксиально между обеими ступенями (RBS) рабочих лопаток в валу (SH) предусмотрен проходящий в окружном направлении промежуточный паз (IG), причем пазы (RBG) для рабочих лопаток впадают в промежуточные пазы (IG), и это устройство выполнено таким образом, что хвостовики (RBF) рабочих лопаток могут вводиться в промежуточные пазы (IG), а оттуда могут заводиться в пазы (RBG) для рабочих лопаток.

Ротационное устройство для турбомашины содержит диск, наружная периферия которого образована чередующимися полостями и зубцами, и лопатки. Лопатки проходят в радиальном направлении от диска, введены в осевом направлении в указанные полости диска и удерживаются в них в радиальном направлении.

Ротационное устройство для турбомашины содержит диск, наружная периферия которого образована чередующимися полостями и зубцами, и лопатки. Лопатки проходят в радиальном направлении от диска, введены в осевом направлении в указанные полости диска и удерживаются в них в радиальном направлении.

Диск ротора газотурбинного двигателя, имеющий пазы для установки ножек лопаток ротора в виде елочки, при этом каждый зуб имеет по существу по всему своему продольному размеру нарушение симметрии относительно радиальной срединной продольной плоскости.

Узел турбомашины содержит ротор и венец лопаток, каждая из которых содержит профилированную часть и хвостовую часть, вставленную в паз для крепления лопаток, проходящий по окружности ротора.

Узел турбомашины содержит ротор и венец лопаток, каждая из которых содержит профилированную часть и хвостовую часть, вставленную в паз для крепления лопаток, проходящий по окружности ротора.

Изобретение относится к предохранительному устройству для осевой фиксации рабочих лопаток в роторе турбины. Причем предохранительное устройство отличается наличием держателя с выступом, заходящим в углубление в корне лопатки турбины и предотвращающим осевое смещение.

Изобретение относится к роторам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбины содержит диск турбины, на ободе которого верхним байонетным соединением установлен дефлектор диска, ступица которого выполнена с цилиндрическим упругим элементом и с щелевой полостью относительно цилиндрического упругого элемента диска.

Группа изобретений относится к авиадвигателестроению, а именно к конструкциям сопловых аппаратов ТВД и трактам воздушного охлаждения сопловых лопаток авиационных газотурбинных двигателей ГПА. Сопловый аппарат включает сопловый венец. Сопловый венец выполнен из 14 сопловых блоков. Каждый блок содержит три лопатки, выполненных за одно целое с большой и малой полками и наделенных каждая радиально ориентированной перегородкой, разделяющей внутренний объем пера лопатки на переднюю и заднюю полости. Полости снабжены дефлекторами с образованием поликанального тракта воздушного охлаждения теплонапряженных элементов соплового блока. В состав СА входят наружное и внутреннее кольца, охватывающие полки блоков, а также большое и малое воздухозаборные кольца, примыкающие к кольцам на входе. В состав СА входит аппарат закрутки воздуха из вторичного потока камеры сгорания, подаваемого на охлаждение теплонапряженных элементов СА и далее через СА и аппарат закрутки на охлаждение ротора ТВД. Сопловая лопатка выполнена с выпуклой спинкой и вогнутым корытом, соединенными входной и выходной охлаждаемыми кромками. Хорда профиля в корневом сечении расположена под углом βх.к. к фронтальной плоскости βх.к.≥39°. Лопатки установлены в сопловом блоке с осевым навалом под углом ωо.н.=(3,28÷4,83)°, а также с окружным навалом под углом ωн.х.в.=(7,98÷11,75)°. При этом лопатка имеет парусность, нарастающую по высоте лопатки с градиентом Gп.л.=(0,19÷0,28). Стенка корыта лопатки выполнена на (2-5)% тоньше стенки спинки. Обе стенки выполнены с убыванием толщины в поперечном сечении от входной до выходной кромки не менее чем в 3,5 раза. В передней полости стенки лопатки наделены перфорационными отверстиями, сгруппированными в ряды, для выхода охлаждающего воздуха в общий поток рабочего тела. Технический результат группы изобретений состоит в повышении работы и ресурса соплового аппарата и ТВД в целом, технологической простоты изготовления без увеличения материало- и энергоемкости. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, к лопаточным венцам с вильчатыми хвостовиками рабочих лопаток паровых и газовых турбин. Лопаточный венец паровой турбины включает рабочие лопатки, каждая из которых имеет вильчатый хвостовик и установлена на диске. Диск выполнен с шахматным расположением отверстий в два ряда, при этом лопатки имеют два типа поочередно установленных на диске хвостовиков. Первый тип хвостовиков имеет расположенные по верхнему ряду отверстий диска отверстие и утолщенную в окружном направлении часть, а второй тип имеет утоненную в окружном направлении часть, а также расположенные по нижнему ряду отверстий диска отверстие и утолщенную в окружном направлении часть. В сечении по радиусу расположения отверстия в хвостовике стенки последнего с каждой из сторон отверстия имеют одинаковую толщину. Изобретение позволяет уменьшить концентрацию напряжений в диске, исключить внецентренный изгиб хвостовика, а также повысить ремонтопригодность и несущую способность хвостовиков. 1 ил.

Наверх