РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК F04D29/32 F01D5/30 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к узлам турбомашин.

Известна конструкция рабочего класса турбомашины, состоящего из обода, в котором выполнены радиальные отверстия, в которые встраиваются цилиндрические хвостовики радиальных поворотных лопастей, смонтированных на упорных подшипниках качения и закрепленных на ободе ротора гайками с контрящими шайбами.

Недостатки рассмотренной конструкции: конструкция рабочего колеса непригодна функционально для быстроходных роторов рабочих колес турбомашин из-за невозможности сквозного закрепления в них радиальных лопастей по условиям размеров ободов и их механической прочности; сложность монтажа и изготовления из-за наличия подшипников и множества промежуточных втулок; ротор не балансируем, что для турбомашин с высокой быстроходностью недопустимо по условиям вибрации и усталостной прочности, определяющих надежность ротора.

Цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления и монтажа рабочего колеса турбомашины за счет выполнения хвостовиков лопастей цилиндрическими, закрепленными в цилиндрических пазах обода с помощью двух винтов, повышение производительности труда балансировки ротора за счет выполнения его обода с кольцевыми канавками по обеим его сторонам, в которых винтами закреплены балансировочные грузы.

Сущностью изобретения является следующее.

Обод ротора рабочего колеса турбомашины выполняется с радиальными цилиндрическими пазами, в которых крепятся радиальные цилиндрические хвостовики лопастей с помощью двух винтов, располагаемых паралелльно оси машины. Обод рабочего колеса турбомашины выполняется с кольцевыми канавками по обоим торцам, в которые встраиваются и закрепляются с помощью винтов балансировочные грузики.

На фиг. 1 изображено рабочее колесо турбомашины в боковой проекции на диск; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2.

Диск рабочего колеса турбомашины 1 состоит из ступицы 2 с выполненными цельными с ней диском 3 и ободом 4, в котором выполнены радиальные цилиндрические пазы 5, в каждом из которых размещен хвостовик 6 цилиндрической формы лопатки 7, имеющей профилированное перо 8, причем каждый хвостовик 6 закреплен в ободе 4 в помощью верхнего 9 и нижнего 10 винтов, пронизывающих с торцом обода 4 его массив и хвостовик 6, параллельно оси турбомашины, но ввинченными головками 14 и резьбовыми частями 15 с разных сторон торцов обода 5, по которым выполнены кольцевые канавки 11, в которые встроены балансировочные грузы 12 и закреплены винтами 13, причем балансировочные грузы 12 заводятся в канавки 11 через отверстия 16. Ротор рабочего колеса может быть набран из нескольких дисков 3, насаженных отверстием 17 на вал ротора.

Лопасти 7 рабочего колеса 1 закреплены в ободе 4 с помощью винтов 9 и 10, ввернутых резьбовыми частями в обод 4 параллельно оси, но с головками 14, расположенными с противоположных сторон (фиг.2).

На фиг. 3 представлено местное сечение узла крепления хвостовиков 6 лопастей 7 в отверстиях 5 обода 4 с помощью аксиальных винтов 9 и 10.

Рабочее колесо работает следующим образом.

При вращении ротора его лопатки 7 под действием центробежных сил стремятся вырваться из отверстий 5, но удерживаются высокопрочными винтами 9 и 10, которые выполнены так, что работают на срез, а при двух винтах 9 и 10 концентрация напряжений меньше, чем при одном винте больших размеров и в ободе 4 и в хвостовике 6. С помощью балансировочных грузов 12 можно осуществить высокоточную балансировку диска 3, перемещая грузы 12 в места с нехваткой массы по обоим канавкам 11 с противоположных торцов обода 4. Точная балансировка грузами 12 может быть произведена как на заводском стенде, так и на месте установки. Грузы 12 закрепляются винтами 13 на закрепленных балансировкой местах.

Преимуществами изобретения по сравнению с прототипом являются следующие: функциональная пригодность рабочего колеса для быстроходных турбомашин за счет надежного крепления лопаток с помощью винтов; простота изготовления как лопаток, так и ротора и простота монтажа, снижающие трудоемкость изготовления и монтажа, а этим и стоимость турборотора; применение балансировочных грузов, размещаемых в кольцевых канавках обода диска рабочего колеса снижает трудоемкость балансировки, повышает ее точность как на стенде завода-изготовителя, так и на месте установки, что определяет надежность и срок службы быстроходных турбомашин.

Изобретение может быть использовано в турбомашинах: турбинах паровых, газовых, турбокомпрессорах, осевых вентиляторах и насосах.

Использование: турбомашиностроение. Сущность изобретения: рабочее колесо содержит диск с пазами, установленные на нем лопатки с цилиндрическими хвостовиками. Хвостовики закреплены в пазах при помощи крепежных элементов. В ободе диска и хвостовике каждой лопатки выполнены два ряда соосных отверстий, оси которых параллельны оси турбомашины. Крепежные элементы выполнены в виде винтов, закрепленных в последних. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ТУРБОМАШИНЫ, содержащее диск с пазами, установленные на нем лопатки с цилиндрическими хвостовиками, закрепленными в пазах при помощи крепежных элементов, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и монтажа, в ободе диска и хвостовике каждой лопатки выполнены два ряда соосных отверстий, оси которых параллельны оси турбомашины, а крепежные элементы выполнены в виде винтов, закрепленных в последних. 2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости балансировки, на торцевых поверхностях обода диска выполнены кольцевые проточки, а диск снабжен балансировочными грузами, закрепленными в последних при помощи винтов.