РОТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК F04D29/32 

Изобретение относится к конструкциям сборных барабанно-дисковых роторов осевых компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД).

Известен ротор компрессора двигателя Spay 25 R со шлицами, соединенными со ступицами дисков через упругие зигзагообразнные элементы и размещенными под этими ступицами [1]. Диски имеют по одному ряду шлиц, перпендикулярность к валу обеспечена жестким передним диском, имеющим торцевой упор и болтовое крепление с валом.

Недостаток такой конструкции заключается в том, что ступицы не имеют стяжки, а демпфирование зонтичных колебаний осуществляется за счет натяга по шлицам, что приводит к износу шлиц. Увеличенные радиальные размеры сочленения вала с дисками, особенно в многоступенчатом компрессоре, ведут к увеличению массы.

Известен ротор компрессора высокого давления, имеющий шлицевой вал и диски, установленные и центрирующиеся на этом валу по шлицам [2]. Каждый диск имеет два ряда шлиц, разнесенных друг относительно друга в пределах ширины ступицы.

Недостатком известной конструкции является ограниченный ресурс части дисков ротора в результате наличия концентраторов напряжения шлиц в нагруженной зоне ступиц.

Техническая задача изобретения, заключается в устранении концентраторов напряжений в нагруженной зоне за счет переноса шлицевых элементов в ненагруженную зону ротора.

Выполнение по меньшей мере одного из дисков с двумя рядами шлиц, разнесенными друг относительно друга, обеспечивает перпендикулярное расположение всего пакета дисков относительно вала и функционирование ротора в целом.

Выполнение остальных дисков с одним рядом шлиц обусловлено как ограниченной шириной ступиц дисков, так и отсутствием технической необходимости выполнения второго ряда шлиц.

Вынесение шлиц дисков с ограниченной шириной ступиц из-под собственных ступиц под ступицы соседних с ними дисков позволяет удалять шлицы из наиболее нагруженной зоны и иметь центральную нагруженную зону ступиц этих дисков гладкой, без концентраторов напряжений.

На фиг.1 представлен ротор компрессора газотурбинного двигателя, на фиг. 2 - диск ротора с двумя рядами шлиц (элемент I фиг.1;) на фиг.3 - элемент II фиг. 1, показывающий взаимное размещение дисков с ограниченной шириной ступиц.

Ротор компрессора включает шлицевой вал 1 и посаженные на него диски 2 - 8. Между ободами 9 дисков установлены промежуточные роторные кольца 10. Пакет дисков 2 - 8 и колец 10 стянут с помощью гаек 11, установленных также на валу 1.

Перпендикулярность пакета дисков 2 - 8 к валу 1 обеспечивается установкой дисков 3, 4 с двумя рядами шлиц 12 по краям высоких ступиц 13.

Диски 2, 5 имеют по одному ряду шлиц в слабонагруженной зоне ступиц 14. Диски 6 - 8 имеют также по одному ряду шлиц. Однако вследствие малой ширины ступиц в этой части ротора и учитывая недопустимость выполнения шлиц в нагруженной зоне, шлицы 15 этих дисков выполнены выносными, т.е. размещенными под ступицами 16 соседних с ними дисков.

В процессе работы двигателя шлицы дисков 2 - 8 обеспечивают центрирование этих дисков на валу 1 и передачу крутящего момента к рабочим колесам ротора. У дисков 6 - 8с ограниченной шириной ступиц шлицы 15 вынесены под ступицы 16 соседних с ними дисков. При этом шлицы всех дисков 2 - 8 размещены в ненагруженной зоне и поэтому не ограничивают ресурс этих дисков и ротора в целом. Нагруженной зоной является центральная часть ступиц 13, 14 и 16 свободная от концентраторов напряжений - шлиц 12 и 15. Одновременная затяжка гайками 11 по ободам 9 дисков 2 - 8 и их ступицам 13, 14, 16 обеспечивается наличием первоначального зазора между ступицами дисков 7, 8, который "выбирается" за счет прогиба этих дисков в процессе начального этапа затяжки. Дальнейшая затяжка, незначительно увеличивая полученное на начальном этапе усилие затяжки ободов 9, увеличивает усилие в основном по пакету ступиц 13, 14 и 16.

Использование: в компрессоростроении, конкретно в конструкциях сборных обарабанно-дисковых роторов осевых компрессоров газотурбинных двигателей. Сущность изобретения: в процессе работы двигателя шлицы дисков 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 обеспечивают центрирование этих дисков на валу 1 и передачу крутящего момента к рабочим колесам ротора. У дисков 6, 7, 8 с ограниченной шириной ступиц шлицы 15 вынесены под ступицы 16 соседних с ними дисков. При этом шлицы всех дисков 2 - 8 размещены в ненагруженой зоне и поэтому не ограничивают ресурс этих дисков и ротора в целом. Нагруженной зоной является центральная часть ступиц 13, 14 и 16, свободная от концентраторов напряжений - шлиц 12, 15. Одновременная затяжка гайками 11 по ободам 9 дисков 2 - 8 и их ступицам 13, 14 и 16 обеспечивается наличием первоначального зазора между ступицами дисков 7, 8, который "выбирается" за счет прогиба этих дисков в процессе начального этапа затяжки. Дальнейшая затяжка незначительно увеличивает полученное на начальном этапе усилие затяжки ободов 9, увеличивает усилие в основном по пакету ступиц 13, 14, 16. 3 ил.

Ротор многоступенчатого осевого компрессора, имеющий посаженные на валу по боковым поверхностям шлиц диски, стянутые по ступицам и ободам, отличающийся тем, что по меньшей мере один из дисков выполнен с двумя рядами шлиц, разнесенными друг относительно друга, остальные диски выполнены с одним рядом шлиц, а у дисков с ограниченной шириной ступиц шлицы вынесены под ступицы соседних с ними дисков.