УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ЛОПАТОК С РОТОРОМ ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2000 года по МПК F01D5/32 

Изобретение относится к осевым турбомашинам и может быть использовано в узле соединения лопаток с ротором турбомашины. При этом использование изобретения наиболее предпочтительно для паровой турбины реактивного типа с барабанным ротором.

Известны узлы соединения лопаток с ротором турбомашины, в которых лопатки своими хвостовиками, в частности, в форме ласточкина хвоста, установлены в окружном пазу ротора, имеющем в сечении форму хвостовика лопатки. По меньшей мере одна из лопаток такого узла является замковой. Существуют разнообразные варианты выполнения хвостовика замковой лопатки и средств ее закрепления в пазу ротора. Аналогами настоящего изобретения являются такие узлы, в которых замковая лопатка с ее хвостовиком идентичны лопаткам рабочей решетки.

Ближайшим аналогом изобретения является узел соединения лопаток с ротором турбомашины, в котором лопатки своими хвостовиками установлены в окружном пазу ротора, а замковая лопатка, которая может быть одной или более, закреплена с помощью установленных в поперечном пазу прижимного и фиксирующего вкладышей [1]. В подобном известном узле соединения лопаток с ротором удержание прижимного вкладыша достигнуто за счет выполнения фиксирующего вкладыша в виде самотормозящего клина и дополнительной расчеканки прижимного вкладыша. Это является относительно простым решением, однако оно не позволяет обеспечить высокую надежность замкового соединения в работе во время действия больших центробежных сил из-за возможных относительных подвижек в радиальном направлении прижимного и фиксирующего вкладышей, особенно в условиях изменения динамических нагрузок и тепловых расширениях. Кроме того, в процессе работы заклинивающее усилие может возрасти настолько, что разборка облопачивания ротора окажется невозможной без применения режущего аппарата.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого замкового соединения с прижимным и фиксирующим вкладышами, в котором прижимной вкладыш не имел бы возможности смещения в радиальном направлении.

Эта задача решается в узле соединения лопаток с ротором турбомашины, в котором лопатки своими хвостовиками установлены в окружном пазу ротора, а замковая лопатка закреплена с помощью установленных в поперечном пазу прижимного и фиксирующего вкладышей и в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, прижимной вкладыш и поперечный паз имеют в сечении такую форму, при которой возможно перемещение прижимного вкладыша только вдоль поперечного паза, а его максимальный размер в этом направлении не превышает минимального размера ширины окружного паза ротора.

В соответствии с указанной сущностью изобретения при использовании прижимного вкладыша с поперечным сечением, например, в форме ласточкина хвоста или трапеции с расширенным книзу основанием, при воздействии на прижимной вкладыш максимально возможных центробежных сил, исключается его вылет из поперечного паза и тем самым достигается высокая надежность замкового соединения. При этом обеспечивается и простота разборки замкового соединения.

Сущность изобретения поясняется подробным описанием следующего далее примера реализации изобретения, иллюстрируемого прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 показывает вид узла соединения лопатки с ротором паровой турбины в разрезе по плоскости, проходящей через ось ротора;
фиг. 2 - вид на ротор по А-А на фиг. 1;
фиг. 3 - вид замкового соединения в разрезе по Б-Б на фиг. 2;
фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 2.

На фиг. 1 показана одна из лопаток 1 с хвостовиком 2 в окружном пазу 3 ротора 4. Все лопатки, в том числе и замковая, выполнены одинаковыми и подпружинены пружиной 5.

В месте установки замковой лопатки 1 на роторе 4 выполнен поперечный паз 6. На чертежах для большей простоты и ясности этот паз 6 показан проходящим перпендикулярно окружному пазу 3, т.е. параллельно оси ротора 4, но он может располагаться и под углом к оси ротора 4, если это более целесообразно для сокращения поперечного размера заготовок лопаток. В поперечном пазу 6 установлены прижимной 7 и фиксирующий 8 вкладыши. Фиксирующий вкладыш застопорен шпильками 9. Для лучшего поджима прижимного вкладыша 7 к хвостовику 2 сопряжение прижимного 7 и фиксирующего 8 вкладышей, как это показано на фиг. 3, выполнено клиновым с небольшим углом наклона поверхностей. Однако сопряжение вкладышей 7 и 8 может быть выполнено и по плоским поверхностям, но при этом целесообразно выполнить клиновым сопряжение фиксирующего вкладыша 8 с концевой стенкой поперечного паза 6.

Как это видно на фиг. 4, в сечении поперек длины поперечного паза 6 прижимной вкладыш 7 выполнен в форме трапеции, обращенной большим основанием вниз, т. е. ко дну поперечного паза 6, имеющего эквидистантную форму. При этом в плоскости, параллельно этому сечению, фиксирующий паз имеет форму прямоугольника, как это показано на фиг. 4 пунктирными линиями.

Максимальный размер L прижимного вкладыша 7 вдоль поперечного паза 6 не должен превышать минимального размера ширины d окружного паза 3, т.к. в противном случае вкладыш 7 нельзя будет завести в поперечный паз 6. Ясно также, что в указанном направлении и размер h фиксирующего вкладыша 8 должен быть вполне определенным, т.е. таким, чтобы обеспечивалась достаточная плотность замкового соединения и чтобы при отсутствии фиксирующего вкладыша 8 прижимной вкладыш 7 мог быть отодвинут к концевой стенке поперечного паза 6 на величину, достаточную для установки замковой лопатки.

Из указанных условий должен быть понятен способ сборки облопачивания ротора 4. Через место сопряжения поперечного 6 и окружного 3 пазов вставляют одну за другой лопатки 1. При этом фиксирующий вкладыш 8 отсутствует в поперечном пазу 6, а прижимной вкладыш через окружной паз 3 вводят в поперечный паз 6 и перемещают к его концевой стенке. Такая манипуляция с прижимным вкладышем 6 может быть произведена перед сборкой облопачивания ротора или перед установкой последней - замковой лопатки. После этого прижимной вкладыш 7 перемещают к хвостовику 2 замковой лопатки, а затем устанавливают фиксирующий вкладыш 8 и стопорят его шпильками 9.

Во время работы при вращении ротора возникают значительные центробежные силы, действующие на лопатки 1, в том числе и на замковую. Часть этого усилия передается на прижимной вкладыш 7. Однако он не может быть выдавлен этим усилием из охватывающего его поперечного паза 6 и поэтому обеспечивает высокую надежность удержания замковой лопатки. На фиксирующий вкладыш 8 при этом практически не передается усилие от центробежной силы, действующей на замковую лопатку, и двух шпилек 9 оказывается достаточным для удержания фиксирующего вкладыша 8, т.к. воздействующая на него собственная центробежная сила незначительна.

Источник информации
1. Авт. св. СССР N 295896, F 01 D 5/30, 1971 г.

Узел предназначен для соединения лопаток с ротором турбомашины. Облопачивание ротора выполнено с лопатками, установленными своими хвостовиками в окружном пазу ротора. Замковая лопатка, выполненная так же, как и остальные лопатки, закреплена с помощью прижимного и фиксирующего вкладышей, установленных в поперечном пазу. При этом прижимной вкладыш и поперечный паз имеют такую форму, при которой возможно перемещение прижимного вкладыша в поперечном пазу только вдоль этого паза, благодаря чему исключается возможность выхода прижимного вкладыша из поперечного паза под действием усилий, передаваемых на прижимной вкладыш от центробежных сил, возникающих в замковой лопатке при вращении ротора. Установка прижимного вкладыша осуществляется через окружной паз, а фиксирующий вкладыш устанавливается в поперечном пазу у его концевой стенки и стопорится шпильками. Такое выполнение обеспечивает высокую надежность работы замкового соединения, а также простоту его сборки и разборки. 4 ил.

Узел соединения лопаток с ротором турбомашины, содержащий лопатки, установленные своими хвостовиками в окружном пазу ротора, в котором замковая лопатка закреплена с помощью прижимного и фиксирующего вкладышей, размещенных в поперечном пазу, отличающийся тем, что прижимной вкладыш и поперечный паз имеют такую форму в сечении поперек этого паза, при которой возможно перемещение прижимного вкладыша только вдоль поперечного паза, а его максимальный размер в этом направлении не превышает минимального размера ширины окружного паза ротора.