Результат интеллектуальной деятельности: ТУРБИНА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к турбинам турбореактивных двигателей повышенной степени двухконтурности.

Известна турбина турбореактивного двигателя, межвальное уплотнение в которой расположено с внутренней стороны от ступицы диска (патент RU №2261350, 27.09.2005, F02C 7/12, 7/06).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность и увеличенный вес, так как ступица диска расположена на увеличенном диаметре.

Наиболее близкой к заявляемой является турбина турбореактивного двигателя, включающая статор, роторы высокого и низкого давлений с размещенным между ними межвальным уплотнением, содержащим установленный на валу ротора высокого давления фланец и ответный ему лабиринт на валу ротора низкого давления (патент US №7921634, 12.04.2011, F02K 3/02, 3/072).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенных паразитных утечек воздуха в межвальном уплотнении, расположенном на большом диаметре.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и ремонтопригодности турбины турбореактивного двигателя за счет снижения паразитных утечек через межвальное уплотнение и исключения концентраторов напряжения на валу ротора низкого давления в месте установки лабиринта межвального уплотнения.

Указанный технический результат заключается в том, что в турбине турбореактивного двигателя, включающей статор, роторы высокого и низкого давлений с размещенным между ними межвальным уплотнением, содержащим установленный на валу ротора высокого давления фланец и ответный ему лабиринт на валу ротора низкого давления, фланец выполнен S-образным в поперечном сечении и расположен с внутренней стороны роторного лабиринта, установленного на хвостовике вала ротора высокого давления и фиксирующего в осевом направлении посредством резьбового хвостовика внутреннее кольцо роликоподшипника ротора высокого давления, при этом фланец зафиксирован в радиальном направлении цилиндрической внутренней поверхностью роторного лабиринта, а в осевом направлении - торцевой поверхностью хвостовика вала ротора высокого давления, с одной стороны, и расположенным на роторном лабиринте стопорным разжимным кольцом, с другой стороны, причем передний и задний по потоку газа хвостовики фланца посредством шлицов соединены соответственно с валом ротора высокого давления и роторным лабиринтом, при этом ответный фланцу лабиринт на валу ротора низкого давления выполнен с цилиндрическим осевым кольцевым ребром, пластически деформированным и установленным с упором в выемки вала ротора низкого давления.

Выполнение фланца межвального уплотнения S-образным в поперечном сечении и расположение его с внутренней стороны роторного лабиринта, установленного на хвостовике вала ротора высокого давления, а также фиксация внутреннего кольца роликоподшипника резьбовым хвостовиком роторного лабиринта позволяет повысить радиальную жесткость фланца и разместить межвальное уплотнение на минимальном диаметре, что способствует снижению паразитных утечек через межвальное уплотнение и повышает надежность турбины.

Фиксация фланца в радиальном направлении цилиндрической внутренней поверхностью роторного лабиринта минимизирует радиальное перемещение фланца при работе турбины, что способствует минимизации радиальных зазоров в межвальном уплотнении и снижению паразитных утечек воздуха.

Фиксация фланца в осевом направлении торцевой поверхностью хвостовика вала, с одной стороны, и расположенным на ротором лабиринте стопорным разжимным кольцом, с другой стороны, исключает самопроизвольное осевое перемещение фланца, повышает ремонтопригодность турбины за счет снижения затрат времени при замене фланца и снижает вес турбины.

Соединение фланца шлицами переднего по потоку газа в турбине цилиндрического хвостовика с валом ротора высокого давления исключает перемещение фланца в окружном направлении относительно вала ротора высокого давления в случае взаимного касания фланца и лабиринта межвального уплотнения, что повышает надежность турбины.

Соединение фланца шлицами заднего цилиндрического хвостовика с роторным лабиринтом исключает поворот в окружном направлении роторного лабиринта и внутреннего кольца роликоподшипника относительно вала, что повышает надежность турбины.

Выполнение на валу ротора низкого давления ответного фланцу лабиринта с цилиндрическим осевым кольцевым ребром, пластически деформированным и установленным с упором в выемки вала ротора низкого давления, повышает ремонтопригодность и снижает вес турбины, а также повышает надежность турбины за счет отсутствия концентраторов напряжения на валу ротора низкого давления в месте установки лабиринта межвального уплотнения.

На фиг.1 - изображен продольный разрез турбины турбореактивного двигателя.

На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.

На фиг.3 - элемент II на фиг.2 в увеличенном виде.

Турбина 1 турбореактивного двигателя состоит из статора 2, а также из ротора 3 высокого давления с валом 4 высокого давления и ротора 5 низкого давления с валом 6 низкого давления, между которыми размещено межвальное уплотнение 7, которое служит для уменьшения паразитных утечек воздуха из межвальной полости 8 повышенного давления в полость 9 пониженного давления. Межвальное уплотнение 7 состоит из S-образного фланца 10, расположенного на валу 4 ротора 3 высокого давления с внутренней стороны роторного лабиринта 11, который совместно со статорными фланцами 12 и 13 служит для уплотнения масляной полости 14 роликоподшипника 15 ротора 3 высокого давления, а также из ответного фланцу 10 лабиринта 16, установленного на валу 6 ротора 5 низкого давления. Роторный лабиринт 11 установлен в радиальном направлении цилиндрической внутренней поверхностью 17 на хвостовике 18 вала 4 ротора 3 высокого давления и передним по потоку газа 19 в турбине 1 резьбовым хвостовиком 20 фиксирует в осевом направлении установленное на валу 4 внутреннее кольцо 21 роликоподшипника 15. Фланец 10 зафиксирован в радиальном направлении цилиндрической внутренней поверхностью 17 роторного лабиринта 11, а в осевом направлении - торцевой поверхностью 22 хвостовика 18 вала 4 с одной стороны и с другой стороны - разжимным стопорным кольцом 23, установленным с внутренней стороны на роторном лабиринте 11. Передним (по потоку газа 19) хвостовиком 24 фланец 10 соединен с хвостовиком 18 вала 4 шлицами 25, а задним хвостовиком 26 шлицами 27 соединен с лабиринтом 11, фиксируя таким образом лабиринт 11 относительно вала 4 в окружном направлении. С радиальным зазором ∂ относительно рабочей поверхности 28 фланца 10 на валу 6 ротора 5 низкого давления установлен ответный фланцу 10 лабиринт 16, который выполнен с цилиндрическим осевым кольцевым ребром 29, пластически деформированным в выемки 30 вала 6 ротора 5 низкого давления, с упором в поверхность 31 выемки 30.

При работе турбины 1 турбореактивного двигателя паразитные утечки воздуха из межвальной полости 8 повышенного давления в полость 9 пониженного давления минимальны, так как межвальное уплотнение 7 расположено на минимальном по сравнению с внутренним кольцом 21 роликоподшипника 15 диаметре.