РОТОР КОМПРЕССОРА Российский патент 1999 года по МПК F01D5/06 

Изобретение относится к области авиационного и наземного двигателестроения, а именно роторов компрессора турбореактивного двигателя.

Известен ротор компрессора высокого давления Д-30 КУ, содержащий цельные промежуточные кольца, размещенные между колесами [1]. При сбросе режима холодный воздух, проходящий по тракту компрессора, охлаждает тонкостенные кольца быстрее, чем массивные рабочие колеса. В связи с этим появляется зазор по диаметральной посадочной поверхности и торцам между кольцами и соседними рабочими колесами, что приводит к утечкам воздуха из тракта во внутрь ротора из-за смещения колес в зазоре.

Наиболее близким по конструкции к заявляемой является ротор компрессора высокого давления двигателя SPEY - 25R, содержащий рабочие колеса и массивные промежуточные кольца, имеющие двутавровое сечение [2]. Недостатком является то, что в известной конструкции на переменных режимах не обеспечен постоянный контакт промежуточных колец и рабочих колес по посадочным поверхностям, что приводит к возникновению дисбаланса ротора и вибрациям, а следовательно, снижению надежности и ресурса. Данная конструкция также не обеспечивает герметичности, что ведет к утечкам воздуха из тракта компрессора и прорыву горячего воздуха внутрь ротора.

Кроме того, замена поврежденных лопаток и ремонт ротора требуют его разборки.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в повышении надежности и ресурса ротора за счет снижения вибраций. Кроме того, решена задача повышения герметичности путем устранения утечек горячего воздуха, а также осуществления замены лопаток без разборки ротора, т.е. повышения технологичности ремонта.

Задачи решены за счет того, что в роторе турбокомпрессора, содержащем рабочие колеса и расположенные между ними промежуточные кольца, согласно изобретению, промежуточные кольца выполнены со щелью. При чем эта щель может быть выполнена ступенчатой и наклонной.

Выполнение промежуточных колец, размещенных между рабочими колесами ротора турбокомпрессора со щелью, обеспечивает постоянный контакт колец по посадочной поверхности с диском на всех режимах при вращении в поле центробежных сил, что исключает дисбаланс ротора и снижает вибрацию, повышая надежность и ресурс ротора компрессора.

Выполнение щели ступенчатой обеспечивает беззазорность конструкции, устранение утечек горячего воздуха внутрь ротора и повышение его герметичности. Причем ступенька имеет радиусную форму либо выполнена прямой горизонтальной в случае большого радиуса промежуточного кольца. В этом случае при нагреве промежуточного кольца на переменных режимах из-за разности температур кольца и рабочих колес происходит изменение размера щели L1 (фиг. 2), при этом размер щели L2 не изменяется, что устраняет утечки горячего воздуха из проточной части внутрь ротора и обеспечивает герметичность конструкции.

Изобретение иллюстрируется следующими фигурами.

На фиг. 1 частично представлен разрез ротора заявляемой конструкции. На фиг. 2 показано промежуточное кольцо с косой щелью, где R - радиус расположения ступеньки относительно оси ротора, L1 - ширина щели, L2 - ширина щелевой ступеньки.

На фиг. 3 и 4 проиллюстрирован порядок съема лопаток при их замене.

Ротор компрессора 1 содержит рабочие колеса 2, между которыми размещены промежуточные кольца 3, ограниченные в радиусном направлении посадочной поверхностью 4 рабочих колес 2. Промежуточные кольца 3 имеют щель 5, которая может быть выполнена со ступенькой 6. Рабочие лопатки 7 размещены в рабочих колесах 2.

При сбросе режима в результате разной степени охлаждения массивного колеса 2 и тонкостенного промежуточного кольца 3 со щелью 5, на последний действует центробежная сила, превышающая силу воздействия перепада давления на промежуточном кольце 3 между трактом компрессора и внутренней полостью ротора. При вращении ротора кольцо 3 прижимается по посадочной поверхности 4 к сопрягаемым поверхностям рабочих колес 2. Постоянный контакт колец по поверхности 4 обеспечивает сохранение балансировки ротора, снижает вибрацию ротора и надежность его работы.

Величина щели L2 в процессе работы двигателя практически меняться не будет, но для обеспечения полной герметичности возможна установка дополнительных пластин между поверхностями ступеньки 6.

Съем рабочей лопатки 7 осуществляется следующим образом.

При ремонте ротора или повреждении лопатки 7 прикладывают усилие на наружную поверхность промежуточного кольца 3, при этом часть кольца 3 перемещается во внутрь ротора на величину, превышающую высоту замковой части лопатки 7. При помощи осевого перемещения в замке рабочего колеса 2 лопатка 7 располагается между рабочими колесами 2 и снимается. В обратном порядке происходит установка рабочих лопаток.

Источники информации
1. Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 КУ. Техническое описание. - М.: Машиностроение, 1975, с. 37, рис. 40 - 41.

2. Flight International. 16 ноября 1967, с. 809.

Изобретение относится к области авиационного и наземного двигателестроения, а именно роторов компрессора турбореактивного двигателя. Технический результат, заключающийся в повышении надежности и ресурса ротора за счет снижения вибраций, повышении герметичности и технологичности ремонта, обеспечивается тем, что в роторе компрессора, содержащем рабочие колеса и расположенные между ними промежуточные кольца, согласно изобретению промежуточные кольца выполнены с щелью, которая может быть выполнена ступенчатой или наклонной. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Ротор компрессора, содержащий рабочие колеса и расположенные между ними промежуточные кольца, отличающийся тем, что промежуточные кольца выполнены с щелью. 2. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что щель выполнена ступенчатой. 3. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что щель выполнена наклонной.