×
20.02.2016
216.014.ced1

Результат интеллектуальной деятельности: РОТОР ТУРБОМАШИНЫ, ВЫПОЛНЕННЫЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002575257
Дата охранного документа
20.02.2016
Аннотация: Изобретение относится к области турбо-машиностроения и, в частности, может быть реализовано в конструкции роторов многоступенчатых компрессоров и турбин. Ротор турбомашины содержит первую и вторую секции рабочих колес, выполненных из несвариваемых между собой материалов, образующих неразъемное соединение через промежуточный элемент. Промежуточный элемент обладает участками со свариваемостью, соответствующими первому и второму рабочим колесам, и приварен одним концом к первому рабочему колесу, а другим концом - ко второму рабочему колесу. Промежуточный элемент выполнен из двух фланцев, каждый из которых изготовлен из материала, обладающего свариваемостью с материалом прилегающего первого или второго рабочих колес. Фланцы промежуточного элемента соединены неразъемным соединением. Изобретение позволяет получать неразъемное соединение элементов ротора, выполненных из разнородных несвариваемых материалов, без снижения прочности соединения относительно прочности материалов, применяемых в секциях ротора. 3 ил.
Основные результаты: Ротор турбомашины, содержащий первую и вторую секции рабочих колес, выполненных из несвариваемых между собой материалов, образующих неразъемное соединение через промежуточный элемент, обладающий участками со свариваемостью, соответствующими первому и второму рабочим колесам, приваренный одним концом к первому рабочему колесу, а другим концом - ко второму рабочему колесу, отличающийся тем, что промежуточный элемент выполнен из двух фланцев, каждый из которых изготовлен из материала, обладающего свариваемостью с материалом прилегающего первого или второго рабочих колес, при этом фланцы промежуточного элемента соединены неразъемным соединением.

Изобретение относится к области турбо-машиностроения и, в частности, может быть реализовано в конструкции роторов многоступенчатых компрессоров и турбин.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является известный ротор турбомашины, содержащий первую и вторую секции рабочих колес, выполненных из несвариваемых между собой материалов, образующих неразъемное соединение через промежуточный элемент. Промежуточный элемент, включающий участки со свариваемостью, соответствующие первому и второму рабочим колесам, приварен одним концом к первому рабочему колесу, а другим концом - ко второму рабочему колесу. Промежуточный элемент является единым двухсплавным и имеет первую область, содержащую материал, однородный с первым материалом, и вторую область, содержащую материал, однородный со вторым материалом, отличный от материала первой области. Промежуточный элемент имеет также сформованную переходную область между первой и второй областью, причем по меньшей мере участок упомянутой области включает комбинацию первого и второго материала /RU 2480316 С2, В23К 31/02, 27.04.2013, - прототип/.

Недостатком прототипа является низкая прочность сварного соединения из-за различных физико-химических свойств соединяемых материалов.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение массы компрессора или турбины, повышение надежности узла.

Технический результат - получение неразъемного соединения элементов ротора, выполненных из разнородных несвариваемых материалов, без снижения прочности соединения относительно прочности материалов, применяемых в секциях ротора, а также упрощение изготовления промежуточного элемента.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в роторе турбомашины, содержащем первое и второе рабочие колеса, выполненные из несвариваемых между собой материалов, образующих неразъемное соединение через промежуточный элемент, включающий участки со свариваемостью, соответствующие первому и второму рабочим колесам, приваренный одним концом к первому рабочему колесу, а другим концом - ко второму рабочему колесу, согласно предложению промежуточный элемент выполнен из двух фланцев, каждый из которых изготовлен из материала, обладающего свариваемостью с материалом прилегающего первого или второго рабочих колес, при этом фланцы промежуточного элемента соединены неразъемным соединением.

Предлагаемое изобретение может быть реализовано для соединения рабочих колес, дисков, секций, состоящих из нескольких дисков, в любых известных конструктивных схемах роторов турбомашин.

Поскольку разные участки ротора подвержены воздействию различных температур при работе турбомашины, выполнение элементов конструкции из различных материалов позволяет получить наиболее высокие удельные характеристики узла. Физико-химические свойства большинства разнородных материалов не позволяют получить качественное неразъемное немеханическое (сварное, паяное, клеевое) соединение, являющееся оптимальным видом соединения секций ротора с точки зрения надежности и массы. Под термином «разнородные материалы» подразумеваются сплавы с различным химическим составом. Применение разъемного механического соединения сопряжено с уменьшением надежности, технологичности сборки и увеличением массы узла.

Предлагаемая конструкция промежуточного элемента позволяет выполнить качественное неразъемное немеханическое соединение элементов ротора с промежуточным элементом. В свою очередь части промежуточного элемента соединяются неразъемным механическим соединением, обеспечивающим требуемые прочностные характеристики в сочетании с минимальной массой, габаритами, простотой изготовления и максимальной надежностью.

Соединяемые элементы ротора могут быть выполнены из следующих сочетаний первого и второго материалов: титан-алюминий; сталь-титан; титан-жаропрочные сплавы на различных основах; металл-различные композиты. Выбор материалов частей промежуточного элемента должен обеспечивать выполнение качественного сварного соединения с соответствующими элементами ротора. Для соединения элементов ротора с частями промежуточного элемента допускается выполнение любого известного типа сварки роторов, обеспечивающего соединение требуемого качества, такого как диффузионная, лучевая, сварка трением. Неразъемное механическое соединение частей промежуточного элемента может представлять собой заклепочное соединение, штифтовое, сварные соединительные элементы, сварка-пайка и т.д.

Конструкция промежуточного элемента должна обеспечивать минимальную массу и габариты, высокую технологичность изготовления, требуемые прочностные характеристики, а также сохранение прочностных характеристик на требуемом уровне в течение всего срока службы изделия. Оптимальная конструкция промежуточного элемента представляется в виде двух кольцевых фланцев с поверхностями для сварки с элементами ротора. Количество неразъемных механических соединений на фланец промежуточного элемента должно составлять минимум два, максимум - исходя из требуемых условий прочности.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется фигурами 1-3.

Фиг. 1 - общий вид ротора;

Фиг. 2 - общий вид промежуточного соединительного элемента;

Фиг. 3 - вариант выполнения промежуточного соединительного элемента.

1 - ротор турбомашины;

2, 3 - первый и второй элементы ротора;

4 - промежуточный элемент;

5, 6 - фланцы;

7 - сварные швы;

8 - заклепка;

9 - втулка;

10 - кольцевой посадочный поясок;

11 - проточки на торцах фланцев;

12 - отверстие во фланцах;

13 - торцевая упорная поверхность втулки;

14 - шайба.

Ротор 1 турбомашины состоит из первого и второго элементов 2, 3, в качестве которых служат рабочие колеса или секции, состоящие из нескольких рабочих колес, выполненные из разнородных материалов, например титанового и никелевого сплавов. Рабочие колеса 2, 3 соединены промежуточным элементом 4, состоящим из двух фланцев 5, 6. Фланец 5 приварен к первому элементу (рабочему колесу) 2, фланец 6 приварен ко второму элементу (рабочему колесу) 3, образуя сварные швы 7. Фланцы 5, 6 выполнены из материалов, обеспечивающих возможность получения сварного соединения с соответствующими рабочими колесами 2, 3 ротора 1, например титанового и никелевого сплавов соответственно. Фланцы 5, 6 соединены между собой неразъемным механическим соединением, например силовыми заклепками 8 или втулками 9.

Сборку элементов ротора 1 в соответствии с предлагаемым изобретением осуществляют следующим образом в три этапа.

На первом этапе собирают промежуточный соединительный элемент 4, выполненный в виде двух фланцев 5, 6, соединенных неразъемным механическим соединением по двум вариантам.

По первому варианту фланцы 5, 6, состоящие из разнородных несвариваемых между собой материалов, например из титанового сплава и жаропрочного сплава на никелевой основе, центрируют по кольцевому посадочному пояску 10 и опрессовывают. Для создания необходимого монтажного натяга на торцевых поверхностях фланцев 5, 6 можно выполнять проточки 11. Во фланцах 5, 6 совместно выполняют отверстия 12. В отверстия 12 устанавливают предварительно разогретые до состояния сверхпластичности силовые заклепки 8, установленные в кондуктор, позволяющий установить все заклепки 8 одновременно по всем отверстиям 12 фланцев 5, 6. Затем торцевые поверхности заклепок 8 деформируют, чем достигают неразъемное соединение элементов ротора 2, 3.

По второму варианту в отверстия 12 фланцев 5, 6 вместо заклепок 8 устанавливают втулки 9 с торцевыми упорными поверхностями 13 с одной стороны. С другой стороны на цилиндрические части втулок 9 устанавливают шайбы 14 с упором в ответную поверхность фланца 6. Шайбы 14 обваривают по периметру стыков с втулками 9 и получают неразъемное соединение элементов ротора 2, 3.

На втором этапе собранный промежуточный элемент 4 последовательно соединяют при помощи сварки со смежными элементами ротора 2, 3.

На третьем этапе собранный ротор 1 устанавливают в турбомашину с выполнением требуемых регулировок.

Применение предлагаемого изобретения позволяет снизить стоимость жизненного цикла изделия за счет повышения уровня его удельных параметров и надежности вследствие усовершенствования конструкции.

Ротор турбомашины, содержащий первую и вторую секции рабочих колес, выполненных из несвариваемых между собой материалов, образующих неразъемное соединение через промежуточный элемент, обладающий участками со свариваемостью, соответствующими первому и второму рабочим колесам, приваренный одним концом к первому рабочему колесу, а другим концом - ко второму рабочему колесу, отличающийся тем, что промежуточный элемент выполнен из двух фланцев, каждый из которых изготовлен из материала, обладающего свариваемостью с материалом прилегающего первого или второго рабочих колес, при этом фланцы промежуточного элемента соединены неразъемным соединением.
РОТОР ТУРБОМАШИНЫ, ВЫПОЛНЕННЫЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
РОТОР ТУРБОМАШИНЫ, ВЫПОЛНЕННЫЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
РОТОР ТУРБОМАШИНЫ, ВЫПОЛНЕННЫЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 191 items.
27.02.2013
№216.012.2bc2

Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя

Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя содержит диск с упорным выступом и соединительными элементами диска, лопатки с хвостовиком, средство для перекрытия зазоров и средство осевой фиксации лопаток в замковом соединении типа «ласточкин хвост». Соединительные элементы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476729
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.06.2013
№216.012.48f7

Система регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя

Система регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя включает устройство регулирования подачи воздуха, поступающего от компрессора на охлаждение турбины. Устройство регулирования подачи воздуха расположено над валом турбокомпрессора и выполнено в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484259
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.08.2013
№216.012.61a2

Устройство для испытания лопаток турбомашины

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для испытаний аэродинамических конструкций, в частности для определения характеристик лопаток турбины с помощью измерения деформаций, путем использования активного сопротивления электрических тензометров. Устройство содержит рабочее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490626
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.04.2014
№216.012.b411

Способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя

Изобретение относится к авиации и предназначено для определения температуры газа при испытаниях и эксплуатации газотурбинных двигателей на форсажных режимах. Техническим результатом, объективно достигаемым при использовании заявленного способа, является повышение точности определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511814
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.04.2014
№216.012.b8de

Способ оценки изменений технического состояния газотурбинного двигателя и определения мест и причин неисправностей в процессе эксплуатации

Изобретение относится к области испытаний и эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности двухконтурных, а именно к контролю технического состояния во время их испытаний и эксплуатации для принятия решения по их обслуживанию и дальнейшей эксплуатации. В качестве дополнительного параметра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513054
Дата охранного документа: 20.04.2014
27.04.2014
№216.012.be93

Упругодемпферная опора ротора турбомашины

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является существенное снижение напряжений в балочках разрезной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514527
Дата охранного документа: 27.04.2014
10.05.2014
№216.012.bfad

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенными с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, образованными на поверхности рабочего колеса, соединенными с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514818
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.bfaf

Ротор газотурбинного двигателя

Настоящее изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях многоступенчатых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, энергетических установках паро- и гидротурбинах. Ротор газотурбинного двигателя содержит диски рабочих колес, сопряженные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514820
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.05.2014
№216.012.c730

Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя

Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя содержит неподвижный и подвижный корпусы, а также экраны, жестко прикрепленные к их внутренней поверхности с образованием каналов для прохода охлаждающего воздуха. Экран подвижного корпуса установлен между подвижным и неподвижным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516751
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.06.2014
№216.012.cede

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, каждая из которых выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518729
Дата охранного документа: 10.06.2014
Showing 1-10 of 199 items.
27.02.2013
№216.012.2bc2

Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя

Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя содержит диск с упорным выступом и соединительными элементами диска, лопатки с хвостовиком, средство для перекрытия зазоров и средство осевой фиксации лопаток в замковом соединении типа «ласточкин хвост». Соединительные элементы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476729
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.06.2013
№216.012.48f7

Система регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя

Система регулирования расхода воздуха на охлаждение турбины газотурбинного двигателя включает устройство регулирования подачи воздуха, поступающего от компрессора на охлаждение турбины. Устройство регулирования подачи воздуха расположено над валом турбокомпрессора и выполнено в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484259
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.08.2013
№216.012.61a2

Устройство для испытания лопаток турбомашины

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для испытаний аэродинамических конструкций, в частности для определения характеристик лопаток турбины с помощью измерения деформаций, путем использования активного сопротивления электрических тензометров. Устройство содержит рабочее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490626
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.04.2014
№216.012.b411

Способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя

Изобретение относится к авиации и предназначено для определения температуры газа при испытаниях и эксплуатации газотурбинных двигателей на форсажных режимах. Техническим результатом, объективно достигаемым при использовании заявленного способа, является повышение точности определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511814
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.04.2014
№216.012.b8de

Способ оценки изменений технического состояния газотурбинного двигателя и определения мест и причин неисправностей в процессе эксплуатации

Изобретение относится к области испытаний и эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности двухконтурных, а именно к контролю технического состояния во время их испытаний и эксплуатации для принятия решения по их обслуживанию и дальнейшей эксплуатации. В качестве дополнительного параметра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513054
Дата охранного документа: 20.04.2014
27.04.2014
№216.012.be93

Упругодемпферная опора ротора турбомашины

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является существенное снижение напряжений в балочках разрезной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514527
Дата охранного документа: 27.04.2014
10.05.2014
№216.012.bfad

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенными с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, образованными на поверхности рабочего колеса, соединенными с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514818
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.bfaf

Ротор газотурбинного двигателя

Настоящее изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях многоступенчатых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, энергетических установках паро- и гидротурбинах. Ротор газотурбинного двигателя содержит диски рабочих колес, сопряженные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514820
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.05.2014
№216.012.c730

Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя

Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя содержит неподвижный и подвижный корпусы, а также экраны, жестко прикрепленные к их внутренней поверхности с образованием каналов для прохода охлаждающего воздуха. Экран подвижного корпуса установлен между подвижным и неподвижным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516751
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.06.2014
№216.012.cede

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, каждая из которых выполнена в виде конструктивного элемента, ограниченного верхней и нижней полками, и пространства между ними, ограниченного вогнутой и выпуклой стенками пера лопатки, в виде расположенных вдоль ее оси раздаточного коллектора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518729
Дата охранного документа: 10.06.2014
+ добавить свой РИД