ОДНОВАЛЬНАЯ ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2001 года по МПК F01D5/30 

Изобретение относится к газотурбинным установкам с многоступенчатой турбиной.

Известна газотурбинная установка, в роторе турбины которой рабочие лопатки фиксируются на диске в осевом направлении с помощью стопорных пластин либо рабочие лопатки привариваются к ободу диска [1].

Недостатком известной конструкции является низкая надежность работы из-за наличия концентраторов напряжений на ободе диска ротора турбины.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является одновальная газотурбинная установка, в роторе турбины которой рабочие лопатки в осевом направлении зафиксированы с промежуточными дискам радиальными штифтами, которые закреплены расчеканкой материала у краев отверстий на дисках [2].

Однако данная конструкция не обеспечивает высокую надежность работы из-за вероятности дисбаланса и вибрации ротора турбины и выпадения штифтов, что ведет к поломке установки. Кроме того, конструкция ротора турбины является неразборной, что усложняет ее ремонт.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности работы путем фиксации промежуточных дисков относительно дисков с рабочими лопатками в окружном направлении и обеспечении ремонта за счет выполнения конструкции ротора турбины разборной.

Сущность изобретения заключается в том, что в одновальной газотурбинной установке с многоступенчатым ротором турбины, включающим диски с рабочими лопатками и промежуточные диски согласно изобретению, в пазах обода последней ступени ротора размещены контровочные замки лопаток с цилиндрическими осевыми выступами, входящими в ответные им отверстия, выполненные в ободе соседнего промежуточного диска.

Размещение контровочного замка в пазу обода диска последней ступени ротора позволяет осуществлять фиксацию рабочей лопатки этой ступени в осевом направлении. А выполнение на контровочном замке цилиндрических осевых выступов, входящих в ответные им отверстия в ободе соседнего промежуточного диска, дает возможность осуществлять фиксацию промежуточного диска в окружном направлении, что позволяет избежать дисбаланса и вибрации его в процессе работы установки.

Кроме того, конструкция ротора является разборной, что обеспечивает ремонт турбины.

Изобретение иллюстрируется следующими фигурами.

На фиг. 1 показан продольный разрез заявляемой установки. На фиг. 2 представлен элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде. На фиг. 3 - элемент II на фиг. 2 в увеличенном виде. Сечение А-А на фиг. 3 показано на фиг. 4.

Установка 1 состоит из входного устройства 2, компрессора 3, камеры сгорания 4 и многоступенчатой турбины 5, ротор 6 которой закрыт от попадания в полость Б горячих газов с помощью промежуточного диска 7, который состоит из ступицы 8, полотна 9 и обода 10. Промежуточный диск 7 установлен между рабочим колесом II ступени 11 и рабочим колесом III ступени 12. Промежуточный диск 7 зафиксирован торцами 13 и 14 в осевом направлении. Промежуточный диск 7 опирается кольцевыми осевыми выступами 15 и 16 на цилиндрические поверхности 17 ободов 18 и 19 дисков 20 и 21 II и III ступеней соответственно. 11-я рабочая лопатка 22 выполнена полой и охлаждаемой, а III рабочая лопатка 23 ввиду пониженной температуры газа перед ней выполнена без внутренней полости и неохлаждаемой.

От перемещения в осевом направлении рабочая лопатка 23 фиксируется с одной стороны ободом 10 промежуточного диска 7, а с другой стороны - радиальным выступом 24 контровочного пластинчатого замка 25, который в свою очередь фиксируется относительно обода 19 диска 21 с помощью радиального выступа 26, направленного к оси вращения турбины. Контровочный замок 25 установлен в пазу 27 елочного замка 28 и фиксируется пазом 27 в окружном направлении.

В ободе 10 промежуточного диска 7 на выступах 26 замка 25 выполнены цилиндрические осевые выступы 29, которые входят в ответные им отверстия 30 в ободе 10 промежуточного диска 7.

Заявляемая установка работает следующим образом.

В процессе работы двигателя заявляемой установки 1 рабочая лопатка III ступени 23 под действием газовых сил стремится сдвинуться в осевом направлении, но фиксируется радиальным выступом 24 контровочного замка 25.

В случае врезания гребешков 31 на ободе 10 промежуточного диска 7 в сотовый уплотнитель 32 на сопловой лопатке III ступени 33 промежуточный диск 7 стремится провернуться в окружном направлении относительно диска II ступени 21, но с помощью цилиндрических выступов 29 контровочных замков 25 фиксируется в окружном направлении. Фиксация промежуточных дисков относительно дисков с рабочими лопатками в окружном направлении предотвращает вибрацию и дисбаланс ротора турбины в процессе работы установки, повышая надежность конструкции.

Источники информации
1. В. А. Шварц. Конструкции газотурбинных установок. - М.: Машиностроение, 1970, стр. 256, рис. 184.

2. В. А. Шварц. Конструкции газотурбинных установок. - М.: Машиностроение, 1970, стр. 265, рис. 189.

Одновальная газотурбинная установка с многоступенчатым ротором турбины включает диски с рабочими лопатками и промежуточные диски. В пазах обода диска последней ступени ротора размещены контровочные замки лопаток с цилиндрическими осевыми выступами, входящими в ответные им отверстия, выполненные в ободе соседнего промежуточного диска. Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность работы газотурбинной установки путем фиксации промежуточных дисков относительно дисков с рабочими лопатками в окружном направлении и обеспечивает ремонт за счет выполнения конструкции ротора разборочной. 4 ил.

Одновальная газотурбинная установка с многоступенчатым ротором турбины, включающим диски с рабочими лопатками и промежуточные диски, отличающаяся тем, что в пазах обода диска последней ступени ротора размещены контровочные замки лопаток с цилиндрическими осевыми выступами, входящими в ответные им отверстия, выполненные в ободе соседнего промежуточного диска.