×
19.01.2018
218.016.088e

Результат интеллектуальной деятельности: Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002631850
Дата охранного документа
26.09.2017
Аннотация: Изобретение относится к области турбо-машиностроения, в частности к авиационному моторостроению, и может быть использовано в рабочих колесах осевых компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД). В известном рабочем колесе осевого компрессора газотурбинного двигателя, включающем установленные на диске ротора рабочие лопатки, каждая из которых содержит хвостовик и перо, ограниченное выпуклой и вогнутой поверхностями с выполненными на них в средней части по высоте пера лопатки бандажными полками, бандажные полки смежных лопаток соединены между собой с образованием не менее одного антивибрационного бандажного кольца несимметричного профиля, выпуклая сторона которого расположена со стороны диска вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале, согласно изобретению кольцо снабжено компенсационными ребрами симметричного аэродинамического профиля, выполненными по меньшей мере на одной из бандажных полок каждой лопатки и расположенных вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале, при этом размер ребер в радиальном направлении равен сумме 0,1 длины лопатки и величины зазора между торцом лопатки и стационарным корпусом. Профиль полок, образующих антивибрационное бандажное кольцо, выполнен в виде профиля крыла, на выпуклой и вогнутой поверхностях пера каждой лопатки могут быть выполнены расположенные по высоте две и более бандажные полки, образующие бандажные кольца, а бандажные полки выполнены в средней части пера на расстоянии от торца лопатки, равном 0,2…0,7 ее длины. Применение изобретения позволяет снизить уровень механических напряжений в перьях рабочих лопаток, замках и дисках ротора ГТД за счет частичной компенсации центробежных сил аэродинамической силой, возникающей на антивибрационных полках рабочих лопаток при обтекании их воздухом (газом). Снижение уровня механических напряжений, в свою очередь, влечет снижение массы, габаритов и стоимости узлов, повышение надежности работы из-за улучшения условий работы антивибрационных бандажных полок рабочих лопаток осевого компрессора. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области турбо-машиностроения, в частности к авиационному моторостроению, и может быть использовано в рабочих колесах осевых компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД).

Для уменьшения динамических напряжений в рабочих лопатках осевых компрессоров, имеющих большое удлинение, применяются бандажные и антивибрационные полки. Бандажная антивибрационная полка, являясь частью конструкции пера лопатки, под действием центробежных сил создает дополнительную нагрузку на лопатки и диски роторов турбомашин, снижая их ресурс. Для уменьшения вибрационных напряжений используют методы аэродинамического демпфирования вибрационных полок в газовом потоке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя, включающее установленные на диске ротора рабочие лопатки, каждая из которых содержит хвостовик и перо, ограниченное выпуклой и вогнутой поверхностями с выполненными на них в средней части по высоте пера лопатки бандажными полками, бандажные полки смежных лопаток соединены между собой с образованием не менее одного антивибрационного бандажного кольца несимметричного профиля, выпуклая сторона которого расположена со стороны диска вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале.

/RU 2013 148 589 А МПК F04D 29/00, F04D 29/38 Опубликовано 10.05.2015 г./

В известном рабочем кольце антивибрационные полки выполнены как одно целое с пером лопатки. Полки образуют кольцо несимметричного профиля, выпуклая сторона которого расположена со стороны диска вдоль линий тока воздуха. При работе газотурбинного двигателя на таких полках образуется аэродинамическая сила, направленная в сторону диска, которая частично компенсирует нагрузку на детали ротора от воздействия на них центробежных сил, создаваемых антивибрационной полкой. Однако величина образующейся на бандажном кольце аэродинамической силы недостаточна для более эффективной компенсации дополнительной нагрузки на детали ротора от центробежных сил.

Задача изобретения - разработать рабочее колесо с лопатками с бандажными полками, которые при работе осевого компрессора снижают дополнительную нагрузку на детали ротора за счет воздействия на них центробежных сил.

Ожидаемый технический результат - снижение массы, габаритов и стоимости изготовления рабочего колеса ступени, повышение надежности работы антивибрационных полок и качества демпфирования колебаний лопаток.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известном рабочем колесе осевого компрессора газотурбинного двигателя, включающем установленные на диске ротора рабочие лопатки, каждая из которых содержит хвостовик и перо, ограниченное выпуклой и вогнутой поверхностями с выполненными на них в средней части по высоте пера лопатки бандажными полками, бандажные полки смежных лопаток соединены между собой с образованием не менее одного антивибрационного бандажного кольца несимметричного профиля, выпуклая сторона которого расположена со стороны диска вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале, согласно изобретению кольцо снабжено компенсационными ребрами симметричного аэродинамического профиля, выполненными по меньшей мере на одной из бандажных полок каждой лопатки и расположенных вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале, при этом размер ребер в радиальном направлении равен сумме 0,1 длины лопатки и величины зазора между торцом лопатки и стационарным корпусом. Профиль полок, образующих антивибрационное бандажное кольцо, выполнен в виде профиля крыла, на выпуклой и вогнутой поверхностях пера каждой лопатки могут быть выполнены расположенные по высоте две и более бандажные полки, образующие бандажные кольца, а бандажные полки выполнены в средней части пера на расстоянии от торца лопатки, равном 0,2…0,7 ее длины.

Наличие антивибрационных (бандажных) полок аэродинамического профиля, образующих бандажное кольцо, позволяет снизить уровень механических напряжений в перьях рабочих лопаток, замках и дисках ротора за счет частичной компенсации центробежных сил аэродинамической силой, возникающей при обтекании рабочей лопатки воздухом (газом) при работе двигателя. Вместе с тем выше и ниже бандажного кольца образуется вихревое движение газовых потоков, приводящее к возникновению аэродинамической силы, совпадающей по направлению с направлением центробежных сил от верхнего потока и уравновешивающей ее силы от нижнего потока. Для нейтрализации аэродинамической силы от вихревого движения газового потока выше бандажного кольца предусмотрены компенсационные ребра аэродинамического профиля, выполненные по меньшей мере на одной из бандажных полок каждой лопатки. Компенсационные ребра предотвращают образование вихревого движения и возникновение аэродинамической силы, совпадающей по направлению с направлением центробежных сил, при этом уравновешивающая аэродинамическая сила от нижнего вихревого потока, направленная в сторону хвостовика лопатки, позволяет дополнительно снизить уровень механических напряжений в перьях рабочих лопаток, замках и дисках ротора.

Бандажные полки, образующие антивибрационное бандажное кольцо, выполняют на расстоянии от торца лопатки, определяемом исходя из условия равновесия динамически уравновешенных колебаний диска с лопатками при двух и большем числе узловых диаметров. Для всех форм колебаний дисков все окружности узловых диаметров оптимально должны располагаться на расстоянии от торца лопатки, равном 0,2…0,7 ее длины. При расположении бандажной полки на расстоянии от торца лопатки, меньшем 0,1 ее длины, компенсационные ребра будут касаться стационарного корпуса, а при расстоянии от торца лопатки более 0,7 ее длины дополнительное демпфирование вибраций и нейтрализация аэродинамической силы от вихревого движения газового потока выше бандажного кольца практически не осуществляется. На выпуклой и вогнутой поверхностях пера каждой лопатки по ее высоте могут быть выполнены две и более бандажные полки, образующие бандажные кольца. Число колец выбирается из необходимости демпфирования вибраций.

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг. 1 - рабочее колесо ступени осевого компрессора;

Фиг. 2 - антивибрационные бандажные полки на лопатке;

Фиг. 3 - сечение аэродинамического профиля полок.

Рабочее колесо ступени осевого компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) содержит диск 1 с установленными на нем рабочими лопатками 2, каждая из которых содержит хвостовик и перо, ограниченное выпуклой и вогнутой поверхностями с выполненными на них в средней части по высоте пера лопатки бандажными полками 3. Полки ограничены выпуклой 4 расположенной со стороны диска вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале и вогнутой 5 поверхностями и входной и выходной кромками 6. Бандажные полки смежных лопаток соединены между собой по контактной поверхности 7 с образованием не менее одного антивибрационного бандажного кольца несимметричного профиля. По меньшей мере на одной из бандажных полок каждой лопатки выполнены компенсационные ребра 8, расположенные вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале.

При работе газотурбинного двигателя в межлопаточных каналах компрессора образуется высокоскоростное течение воздуха (газа), а на рабочие лопатки 2 компрессора воздействуют центробежные, аэродинамические силы и вибрационные нагрузки. При обтекании антивибрационных бандажных полок 3, образующих кольцо, потоком воздуха (газа) вследствие разницы длин выпуклой 4 расположенной со стороны диска вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале и вогнутой 5 поверхностей на них начинает воздействовать аэродинамическая сила, направленная в сторону оси вращения ротора, возникающая вследствие того, что внутренние поверхности антивибрационной полки, ограничивающие профиль в сечении, имеют большую площадь, чем наружные поверхности 7.

Компенсационные ребра, выполненные бандажных полках, предотвращают образование вихревого движения, а уравновешивающая аэродинамическая сила от нижнего вихревого потока позволяет дополнительно снизить уровень механических напряжений в перьях рабочих лопаток, замках и дисках ротора.

Предложенная конструкция рабочего колеса ступени компрессора ГТД позволяет снизить уровень механических напряжений в перьях рабочих лопаток, замках и дисках ротора газотурбинного двигателя за счет частичной компенсации центробежных сил аэродинамической силой, возникающей на антивибрационных полках рабочих лопаток при обтекании их воздухом (газом). При этом снижение уровня механических напряжений, в свою очередь, влечет снижение массы, габаритов и стоимости узлов, повышение надежности работы из-за улучшения условий работы антивибрационных бандажных полок рабочих лопаток.


Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя
Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя
Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя
Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 176 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
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
10.06.2014
№216.012.cf05

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, теплообменник. Каждая из сопловых лопаток 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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518768
Дата охранного документа: 10.06.2014
Showing 1-10 of 181 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
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
10.06.2014
№216.012.cf05

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит сопловые лопатки, теплообменник. Каждая из сопловых лопаток 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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518768
Дата охранного документа: 10.06.2014
+ добавить свой РИД