×
10.04.2016
216.015.2b54

Результат интеллектуальной деятельности: УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ РОТОРОВ КОМПРЕССОРА И ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: 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. Вал турбины и цапфа ротора компрессора зафиксированы относительно друг друга в окружном направлении шлицевым соединением, а в осевом направлении стяжным устройством, выполненным в виде стяжной трубы. Стяжная труба контактирует со стороны компрессора с цапфой ротора компрессора по торцу и имеет резьбовую втулку, установленную на стяжной трубе со стороны турбины и жестко соединенную с валом турбины. Стяжная труба зафиксирована в окружном направлении относительно контровочной трубы шлицевым соединением, причем на наружной поверхности контровочной трубы со стороны компрессора выполнен радиальный бурт, контактирующий по торцу со стяжной трубой. Промежуточный вал охватывает вал турбины и зафиксирован относительно него в окружном направлении посредством шлицевого соединения, а в осевом направлении зафиксирован относительно последнего посредством регулировочной втулки и упорного кольца. Регулировочная втулка установлена со стороны компрессора на валу турбины по резьбе и контактирует с промежуточным валом по торцу. Упорное кольцо установлено на валу турбины с противоположной стороны промежуточного вала и контактирует с последним и радиальным выступом, выполненным на наружной поверхности вала турбины. Регулировочная втулка зафиксирована относительно цапфы ротора компрессора в окружном направлении шлицевым соединением и контактирует с торцом радиального выступа, выполненного на цапфе ротора компрессора. Изобретение позволяет снизить массу узла соединения роторов, уменьшить его габариты, повысить долговечность, снизить износ и упростить сборку. 1 ил.
Основные результаты: Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что содержит вал турбины, в который заведена цапфа ротора компрессора, зафиксированные относительно друг друга в окружном направлении шлицевым соединением, а в осевом направлении стяжным устройством, выполненным в виде стяжной трубы, контактирующей со стороны компрессора с цапфой ротора компрессора по торцу, с резьбовой втулкой, установленной на стяжной трубе со стороны турбины и жестко соединенной с валом турбины, контровочную трубу, относительно которой стяжная труба зафиксирована в окружном направлении шлицевым соединением, причем на наружной поверхности контровочной трубы со стороны компрессора выполнен радиальный бурт, контактирующий по торцу со стяжной трубой, промежуточный вал, охватывающий вал турбины и зафиксированный относительно его в окружном направлении посредством шлицевого соединения, а в осевом направлении зафиксированный относительно последнего посредством регулировочной втулки, установленной со стороны компрессора на валу турбины по резьбе и контактирующей с промежуточным валом по торцу, а также упорного кольца, установленного на валу турбины с противоположной стороны промежуточного вала и контактирующего с последним и радиальным выступом, выполненным на наружной поверхности вала турбины, при этом упомянутая регулировочная втулка зафиксирована относительно цапфы ротора компрессора в окружном направлении шлицевым соединением и контактирует с торцом радиального выступа, выполненного на цапфе ротора компрессора.

Настоящее изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) авиационного и наземного применения, а именно к конструкции узла соединения роторов компрессора и турбины.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, содержащий цапфу компрессора и вал турбины, соединенные между собой в осевом направлении с помощью промежуточного вала, стяжной втулки, регулировочного элемента, выполненного в виде резьбовой втулки, а в окружном направлении посредством шлицевых соединений через промежуточный вал, контровочную трубу, зафиксированную в осевом и окружном направлениях, причем стяжная втулка зафиксирована в окружном направлении шлицевым соединением относительно контровочной трубы, при этом в осевом направлении цапфа ротора компрессора соединена с промежуточным валом стяжным болтом, а вал турбины соединен с промежуточным валом стяжной втулкой, причем резьбовая втулка установлена в резьбовом отверстии вала турбины и зафиксирована в промежуточном валу от выворачивания, при этом на резьбовой втулке и стяжной втулке образованы выступы с контактирующими друг с другом торцевыми посадочными поверхностями, ограничивающими осевое смещение резьбовой втулки и стяжной втулки относительно друг друга, кроме того, стяжной болт зафиксирован в окружном направлении посредством шлицевого соединения с контровочной трубой (патент RU 2491450 C1, опубл. 27.08.2013).

Известному техническому решению присущи следующие недостатки. Передача крутящего момента от вала турбины на цапфу компрессора осуществляется через промежуточный вал через два ряда шлиц. Это значительно увеличивает массу и габариты стяжного устройства. При этом возможен перекос промежуточного вала из-за крутящего момента при возможной перекладке суммарной осевой силы ротора, это приводит к перекосу подшипника и, следовательно, снижению его долговечности. Также при передаче большого крутящего момента происходит деформация посадочной поверхности под подшипник. Это вызывает практически идентичные деформации внутреннего кольца подшипника и непостоянство диаметра беговой дорожки. Это повышает износ и снижает ресурс подшипника. Для регулирования осевого положения турбины за счет регулировочного элемента требуется осевое смещение турбины для вывода контровочных шлиц из зацепления. Это усложняет сборку узла.

Техническим результатом, достигаемым при изготовлении/использовании настоящего изобретения, является снижение массы заявленного узла, уменьшение его габаритов, повышение его долговечности, снижение степени износа, упрощение сборки.

Указанный технический результат достигается тем, что узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя содержит вал турбины, в который заведена цапфа ротора компрессора, зафиксированные относительно друг друга в окружном направлении шлицевым соединением, а в осевом направлении стяжным устройством, выполненным в виде стяжной трубы, контактирующей со стороны компрессора с цапфой ротора компрессора по торцу, с резьбовой втулкой, установленной на стяжной трубе со стороны турбины и жестко соединенной с валом турбины, контровочную трубу, относительно которой стяжная труба зафиксирована в окружном направлении шлицевым соединением, причем на наружной поверхности контровочной трубы со стороны компрессора выполнен радиальный бурт, контактирующий по торцу со стяжной трубой, промежуточный вал, охватывающий вал турбины и зафиксированный относительно его в окружном направлении посредством шлицевого соединения, а в осевом направлении зафиксированный относительно последнего посредством регулировочной втулки, установленной со стороны компрессора на валу турбины по резьбе и контактирующей с промежуточным валом по торцу, а также упорного кольца, установленного на валу турбины с противоположной стороны промежуточного вала и контактирующего с последним и радиальным выступом, выполненным на наружной поверхности вала турбины, при этом упомянутая регулировочная втулка зафиксирована относительно цапфы ротора компрессора в окружном направлении шлицевым соединением и контактирует с торцом радиального выступа, выполненного на цапфе ротора компрессора.

Такое выполнение устройства позволяет снизить массу, уменьшить габариты узла за счет исключения дополнительного шлицевого зацепления. Крутящий момент передается непосредственно от вала турбины на вал компрессора, не оказывая существенного влияния на промежуточный вал и подшипник, снижая степень износа и повышая тем самым его долговечность. Для регулирования осевого положения турбины не требуется смещения ротора, что облегчает сборку узла. Фиксация регулировочной втулки осуществляется посредством шлицевого соединения с цапфой ротора компрессора, при этом сохраняется модульность двигателя, т.к. съем компрессора не нарушает крепление вала турбины.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурой чертежа, на которой изображен продольный разрез узла соединения роторов компрессора и турбины ГТД.

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя содержит вал турбины 1, в который заведена цапфа ротора компрессора 2, зафиксированные относительно друг друга в окружном направлении шлицевым соединением 3, а в осевом направлении стяжным устройством, выполненным в виде стяжной трубы 4, контактирующей со стороны компрессора с цапфой ротора компрессор 2 по торцу, с резьбовой втулкой 6, установленной на стяжной трубе 4 со стороны турбины и жестко соединенной с валом турбины 1, контровочную трубу 7, относительно которой стяжная труба 4 зафиксирована в окружном направлении шлицевым соединением 8, причем на наружной поверхности контровочной трубы 7 со стороны компрессора выполнен радиальный бурт 9, контактирующий по торцу со стяжной трубой 5, промежуточный вал 10, охватывающий вал турбины 1 и зафиксированный относительно его в окружном направлении посредством шлицевого соединения 11, а в осевом направлении зафиксированный относительно последнего посредством регулировочной втулки 12, установленной со стороны компрессора на валу турбины 1 по резьбе и контактирующей с промежуточным валом 10 по торцу, а также упорного кольца 13, установленного на валу турбины 1 с противоположной стороны промежуточного вала 10 и контактирующего с последним и радиальным выступом 14, выполненным на наружной поверхности вала турбины 1, при этом упомянутая регулировочная втулка 12 зафиксирована относительно цапфы ротора компрессора 2 в окружном направлении шлицевым соединением 15 и контактирует с торцом радиального выступа 16, выполненного на цапфе ротора компрессора 2.

Узел собирается следующим образом. В собранный подшипниковый узел, содержащий промежуточный вал 10, устанавливается вал турбины 1. Регулировочная втулка 12 выставляет осевое положение турбины и прижимается за счет резьбового соединения через упорное кольцо 13 к торцу промежуточного вала. Для исключения проскальзывания вала турбины 1 относительно промежуточного вала 10 предусмотрено шлицевое соединение 11. Далее устанавливается компрессор, цапфа которого упирается в регулировочную втулку 12, образуя шлицевые соединения 3 и 15. В осевом положении цапфа ротора компрессора 2 фиксируется стяжной трубой 4, ввинченной в резьбовую втулку 6. Стяжная труба 4 контрится контровочной трубой 7 шлицевым соединением 8.

В процессе работы крутящий момент от вала турбины 1 на цапфу ротора компрессора 2 передается через шлицевое соединение 3. Суммарная осевая нагрузка от роторов передается на промежуточный вал 10 через регулировочную втулку 12 либо через упорное кольцо 13 в зависимости от направления осевой силы. Для однозначного положения в окружном направлении промежуточный вал 10 связан с валом турбины 1 шлицевым соединением 11.

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что содержит вал турбины, в который заведена цапфа ротора компрессора, зафиксированные относительно друг друга в окружном направлении шлицевым соединением, а в осевом направлении стяжным устройством, выполненным в виде стяжной трубы, контактирующей со стороны компрессора с цапфой ротора компрессора по торцу, с резьбовой втулкой, установленной на стяжной трубе со стороны турбины и жестко соединенной с валом турбины, контровочную трубу, относительно которой стяжная труба зафиксирована в окружном направлении шлицевым соединением, причем на наружной поверхности контровочной трубы со стороны компрессора выполнен радиальный бурт, контактирующий по торцу со стяжной трубой, промежуточный вал, охватывающий вал турбины и зафиксированный относительно его в окружном направлении посредством шлицевого соединения, а в осевом направлении зафиксированный относительно последнего посредством регулировочной втулки, установленной со стороны компрессора на валу турбины по резьбе и контактирующей с промежуточным валом по торцу, а также упорного кольца, установленного на валу турбины с противоположной стороны промежуточного вала и контактирующего с последним и радиальным выступом, выполненным на наружной поверхности вала турбины, при этом упомянутая регулировочная втулка зафиксирована относительно цапфы ротора компрессора в окружном направлении шлицевым соединением и контактирует с торцом радиального выступа, выполненного на цапфе ротора компрессора.
УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ РОТОРОВ КОМПРЕССОРА И ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 253 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
27.04.2013
№216.012.3b40

Установка для испытания вращающихся элементов конструкции машин

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к лабораторно-иснытательной технике, а именно к установкам для исследования и доводки вращающихся элементов конструкции машин, преимущественно, газотурбинных двигателей. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480729
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.415d

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к размещению опор для вращающихся с большой частотой вращения роторов турбомашин, и может использоваться в наиболее напряженных опорах. Технический результат, достигаемый при использовании данного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482303
Дата охранного документа: 20.05.2013
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
27.08.2013
№216.012.64d5

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя содержит цапфу компрессора, вал турбины и контровочную трубу, зафиксированную в осевом и окружном направлениях. Цапфа компрессора и вал турбины соединены в осевом направлении посредством промежуточного вала, стяжной втулки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491450
Дата охранного документа: 27.08.2013
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
Showing 1-10 of 270 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
27.04.2013
№216.012.3b40

Установка для испытания вращающихся элементов конструкции машин

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к лабораторно-иснытательной технике, а именно к установкам для исследования и доводки вращающихся элементов конструкции машин, преимущественно, газотурбинных двигателей. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480729
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.415d

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к размещению опор для вращающихся с большой частотой вращения роторов турбомашин, и может использоваться в наиболее напряженных опорах. Технический результат, достигаемый при использовании данного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482303
Дата охранного документа: 20.05.2013
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
27.08.2013
№216.012.64d5

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя содержит цапфу компрессора, вал турбины и контровочную трубу, зафиксированную в осевом и окружном направлениях. Цапфа компрессора и вал турбины соединены в осевом направлении посредством промежуточного вала, стяжной втулки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491450
Дата охранного документа: 27.08.2013
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
+ добавить свой РИД