РОТОР ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК F01D5/06 F04D29/32 

Изобретение относится к турбокомпрессоростроению и может применяться при создании паровых и газовых турбин и компрессоров.

Известны роторы турбомашин, содержащие вал с опорными поверхностями и насаженными на цельный вал дисками турбины с лопаточными венцами.

Известны роторы турбомашин барабанного или дискобарабанного типа, содержащие барабан с лопаточными венцами и цапфы с опорными поверхностями, но не имеющие сплошного цельного вала.

Известен принятый в качестве прототипа ротор барабанного типа с пропущенным внутри барабана валом (или внутренним барабаном).

Недостатком известных роторов турбомашин барабанного типа является то, что в работе и особенно на пусковых режимах тепловые деформации на барабане передаются на цапфы ротора и приводят к перекосу опорных поверхностей ротора, снижая надежность и ресурс турбомашины. Особенно это проявляется на высокотемпературных турбомашинах. У ротора-прототипа обе концевые конические части барабана не только опираются на вал, но и жестко прикpеплены к валу и также передают тепловые деформации на цапфы вала.

В предлагаемом же роторе турбомашины имеется цельный вал в относительно холодной зоне, а находящийся в горячей зоне барабан с лопаточными венцами закреплен жестко на валу только с одного торца, а с другого торца прикреплен к валу телескопически, то есть только опирается на вал.

"Горячий" барабан при таком креплении свободно перемещается вдоль "оси" "холодного" вала при тепловых расширениях, не воздействуя на вал.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен продольный разрез ротора турбомашины.

Ротор турбомашины содержит вал 1 с опорными поверхностями 2 и 3 и фланцем 4 и барабан 5 с лопаточными венцами 6. Барабан включает в себя передний конус 7 и задний конус 8, жестко закрепленные на барабане. С помощью переднего конуса 7 барабан 5 жестко крепится к фланцу 4 вала 1. Внутренней расточкой 9 заднего конуса 8 барабан 5 опирается на поверхность 10 вала. Между внутренней расточкой 9 заднего конуса 8 и опорной поверхностью 10 вала 1 имеется радиальный зазор А, на величину которого может колебаться барабан 5 вместе с задним конусом 8 в случае вхождения в резонанс на работающей турбомашине. Для предупреждения резонансных поперечных колебаний консольно закрепленного барабана 5 он имеет в месте телескопического соединения с валом демпфирующий элемент 11, выполненный в виде сальниковой набивки. Демпфирующий элемент 11 через нажимную втулку 12 гайкой 13 деформируется, заполняя зазор А.

В работе при пуске происходит разогрев ротора турбомашины и барабана 5, на котором размещены лопаточные венцы 6, находящиеся в горячем паровом или газовом потоке. Прогреваясь раньше вала 1, барабан 5, расширяясь, скользит вдоль вала 1, опираясь на поверхность 10 вала, не воздействуя на вал и не перекашивая опорные поверхности 2 и 3 вала. В случае вхождения в резонансные колебания консольно закрепленного барабана 5 демпфирующий элемент 11, имея нелинейную характеристику, способствует затуханию колебаний и предупреждает развитие колебаний, увеличивая надежность турбомашины.

Использование: в турбокомпрессоростроении, при создании паровых и газовых турбин и компрессоров. Сущность изобретения: ротор турбомашины содержит барабан с лопаточными венцами, закрепленный с одного торца жестко на валу, пропущенном внутри барабана, а с другого торца прикреплен к валу подвижно с возможностью осевого перемещения. Для гашения возможных резонансных колебаний консольно закрепленного барабана в месте подвижного крепления между барабаном и валом имеется демпфирующий элемент. В работе, прогреваясь раньше вала, барабан скользит вдоль вала, опираясь консольным концом на вал, не вызывая температурных колебаний опорных поверхностей вала. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. РОТОР ТУРБОМАШИНЫ, содержащий барабан с лопаточными венцами, закрепленный с одного торца жестко на валу, пропущенном внутри барабана, отличающийся тем, что барабан с другого торца прикреплен к валу подвижно с возможностью осевого перемещения. 2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что в месте подвижного крепления барабана к валу он снабжен демпфирующим элементом.