Результат интеллектуальной деятельности: Ротор компрессора газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях многоступенчатых осевых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, энергетических установках, паро- и гидротурбинах.

Известен ротор компрессора газотурбинного двигателя, содержащий диски рабочих колес, соединенных между собой резьбовыми соединениями, в их средней части и цанговым соединением в периферийной части (патент RU №2525985, опубл. 20.08.2014 г.).

Недостатками известного ротора являются:

большая масса вследствие наличия соединительных фланцев в дисках и резьбовых соединений, а также не оптимальной по условиям прочности, геометрии дисков для обеспечения сборки резьбовых соединений;

низкая надежность, обусловленная наличием большого количества деталей;

низкая технологичность, обусловленная сложностью изготовления элементов цангового соединения.

Задачей настоящего изобретения является снижение массы ротора турбомашины, повышение технологичности изготовления и сборки, повышение надежности узла.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является повышение надежности и снижение трудоемкости изготовления турбомашины, увеличение эксплуатационного ресурса и улучшение удельных характеристик турбомашины (удельных мощности, тяги, расхода топлива).

Указанный технический результат достигается тем, что в известном роторе газотурбинного двигателя, содержащем диски, соединенные между собой, с размещенными на них рабочими лопатками, согласно изобретению на ободной части диска установлено по меньшей мере два венца рабочих лопаток, а между венцами рабочих лопаток расположены кольцевые выборки с выполненными в них замками типа «Кольцевой ласточкин хвост», в которые установлены и зафиксированы от перемещения в окружном направлении фиксаторами сегментные вставки, формирующие необходимую форму наружной поверхности диска.

Наличие в конструкции ротора газотурбинного двигателя дисков с установленными на них двумя или более венцами рабочих лопаток позволяет уменьшить количество дисков и соединений между ними, что позволяет снизить массу ротора, повысить его надежность и технологичность изготовления.

Наличие кольцевых выборок между венцами рабочих лопаток позволяет снизить массу диска и, следовательно, ротора в целом за счет создания внутренних полостей в диске, а выполнение в кольцевых выборках замков типа «Кольцевой ласточкин хвост» позволяет установить и зафиксировать в этих выборках сегментные вставки, которые сохраняют необходимую форму наружной поверхности диска. Снижение массы диска и ротора в целом позволяет улучшить удельные характеристики турбомашины, в частности повысить удельную мощность и тягу двигателя, снизить удельный расход топлива.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.

Фиг. 1 - общий вид участка ротора;

Фиг. 2 - общий вид ободной части ротора (выносной элемент А);

Фиг. 3 - сегментная вставка.

Ротор газотурбинного двигателя состоит из соединенных между собой дисков 1 с установленными на них двумя или более венцами рабочих лопаток 2, закрепленных на диске любым известным способом. Дополнительно между венцами рабочих лопаток 2 размещены сегментные вставки 3, формирующие часть наружной поверхности диска ротора и совместно с кольцевыми выборками 4, образующие его внутренние полости. Сегментные вставки закреплены на диске ротора замком типа «Кольцевой ласточкин хвост» и зафиксированы от перемещения в окружном направлении фиксаторами 5.

Во время работы турбомашины происходит взаимодействие рабочих лопаток с рабочим телом вследствие вращения ротора. При этом на диски ротора действуют осевые и центробежные нагрузки со стороны закрепленных на дисках элементов (рабочих лопаток, крепежных деталей, соседних дисков). Диск, содержащий несколько венцов рабочих лопаток, подвергается увеличенной центробежной нагрузке от лопаток, при этом периферийная часть диска, расположенная между венцами рабочих лопаток, не воспринимает этих нагрузок и, в свою очередь, нагружает часть диска, расположенную ближе к оси вращения. Для снижения центробежной нагрузки в диске между венцами рабочих лопаток выполнены кольцевые выборки материала, а для формирования необходимой поверхности диска, взаимодействующей с соседними узлами турбомашины, в зоне выборок материала на диск установлены сегментные вставки. Сегментные вставки зафиксированы на диске от перемещения под действием центробежных сил замком типа «Кольцевой ласточкин хвост», а от перемещения в окружном направлении фиксатором.

Диски ротора соединены между собой любым известным соединением (сварка, пайка, резьбовое или штифтовое соединение и т.д.). Рабочие лопатки могут быть закреплены на диске любым известным способом, например, замком типа «Ласточкин хвост», елочным замком, или образовывать с диском “моноколесо”. Сегментные вставки устанавливаются в замок диска в радиальном направлении через монтажные окна, выполненные в замке, и фиксируются от перемещения в окружном направлении фиксатором, который крепится к сегментной вставке резьбовым соединением, а гладкой частью сопрягается с глухим отверстием, выполненным в дне паза замка диска. От самопроизвольного отворачивания фиксатор стопорится при помощи деформации его внешней части.