ЛОПАТКА ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2000 года по МПК F04D29/38 F01D5/30 

Изобретение относится к турбомашиностроению и может найти применение в осевых компрессорах газотурбинных двигателей.

Известна лопатка турбомашины, содержащая перо и хвостовик с профильным пазом в хвостовике (а.с. СССР N 1226920, F 04 D 29/52, 1977 г.).

Недостатком известного устройства является отсутствие в хвостовике элементов податливости хвостовика в районе кромок пера.

Известна лопатка турбомашины, содержащая перо, хвостовик типа "ласточкин хвост" с пазами, в которых установлены демпфирующие вкладыши (а.с. СССР N 418618, кл. F 01 D 5/26, 1974 г.).

Недостатком известной лопатки является низкая надежность и малый ресурс работы. Демпфирующие вкладыши в ней участвуют в демпфировании колебаний всей лопатки, но не разгружают входную и выходную кромки лопаток, на которых чаще всего образуются трещины вследствии малой толщины кромок. Низка надежность в работе и демпфирующих элементов из-за их малой прочности (проволочная пружина в "чулке") особенно для высокооборотных роторов. Пружина сдеформируется под действием центробежных сил.

Цель изобретения - повышение ресурса и надежности работы.

Эта цель достигается тем, что демпфирующие вкладыши выполнены из отрезков спиралей, уложенных в объеме вкладыша с многократным перекрещиванием во всех направлениях и спрессованных под давлением до частичного заполнения объема вкладыша материалом спиралей. Вкладыши выполнены пропиткой по всем наружным поверхностям вкладыша смесью фторопласта с дисульфидом молибдена в порошке и бронзой в порошке.

Повышение ресурса и надежности работы обеспечивается за счет повышения прочности демпфирующих элементов, обеспечения демпфирования во всех направлениях воздействия, а пропитка исключает износы сопрягаемых поверхностей благодаря высоким антифрикционным свойствам смеси покрытия элементов.

На фиг. 1 представлена лопатка турбомашины; на фиг. 2 - вид "А" на хвостовик лопатки; на фиг. 3 - разрез "Б-Б" (аксонометрия).

Лопатка турбомашины содержит перо 1 с входной 2 и выходной 3 кромками и хвостовик 4 типа "ласточкин хвост". Хвостовик 4 надрезан с двух его торцев 5 и 6 пазами 7 и 8, в которых установлены демпфирующие вкладыши 9 и 10. Вкладыши 9 и 10 изготовлены из отрезков спиралей, уложенных в объеме вкладышей с многократным взаимным перекрещиванием во всех направлениях и спрессованных под давлением до частичного заполнения объема вкладышей материалом спиралей. Спрессованный вкладыш пропитан по всем наружным поверхностям смесью фторопласта с дисульфидом молибдена в порошке и бронзой в порошке.

Благодаря неполному заполнению объема вкладыша спиралями при спрессовке спирали-пружины будут деформированы не полностью, их пружинящие свойства частично сохраняются, чем обеспечивается податливость вкладыша. Покрытие вкладыша предохраняет от выпадания спиралей из вкладыша и обеспечивает высокие антифрикционные свойства поверхностей вкладыша.

Во время работы лопатки в составе турбомашины перо 1 лопатки нагружается пульсирующими газодинамическими силами со стороны обтекающего перо 1 потока, что нагружает перо изгибными, крутильными, знакопеременными нагрузками. Заостренные входная 2 и выходная 3 кромки воспринимают нагрузки в месте заделки с хвостовиком 4 меньшей площадью сечения, чем участки пера 1, удаленные от кромок, где толщина пера значительно больше и больше площадь сечения. Появление трещин с последующим разрушением пера начинается, как правило, с кромок.

В предлагаемой конструкции пазы 7 и 8 разрезают хвостовик 4 в районе кромок 2 и 3, что делает хвостовик "эластичным", податливым (в этом районе) под действием нагрузок со стороны пера. Нагрузка на перо смещается от кромок в стороны большей толщины пера. Происходит перераспределение нагрузок по ширине пера и кромки пера разгружаются. Демпфирующие вкладыши 9 и 10 позволяют сохранить геометрию хвостовика 4 без ее нарушения и демпфировать колебания отсоединенных частей хвостовика и кромок пера. Покрытие вкладышей предохраняет вставки и сопрягаемые с ними поверхности от износов при взаимных перемещениях поверхностей под действием вибраций элементов в работе.

Эти мероприятия освобождают кромки пера от статических и динамических перегрузок, повышают ресурс и надежность работы кромок пера, вкладышей и всей лопатки вцелом. Эти факторы и обеспечивают достижение поставленной цели.

Изобретение относится к турбомашиностроению, найдет применение в осевых компрессорах газотурбинных двигателей и обеспечивает повышение ресурса работы, надежности. Лопатка содержит перо и хвостовик типа "ласточкин хвост" с пазами, в которых установлены демпфирующие вкладыши, выполненные из отрезков спиралей, уложенных в объеме вкладышей с многократным перекрещиванием во всех направлениях и спрессованных под давлением до частичного заполнения объема вкладыша материалом спиралей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Лопатка турбомашины, содержащая перо, хвостовик типа "ласточкин хвост" с пазами, в которых установлены демпфирующие вкладыши, отличающаяся тем, что вкладыши выполнены из отрезков спиралей, уложенных в объеме вкладышей с многократным перекрещиванием во всех направлениях и спрессованных под давлением до частичного заполнения объема вкладыша материалом спиралей. 2. Лопатка турбомашины по п.1, отличающаяся тем, что вкладыши выполнены пропиткой по всем наружным поверхностям вкладышей смесью фторопласта с дисульфидом молибдена в порошке и бронзой в порошке.