РОТОР ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2009 года по МПК F01D5/02 F02C7/36 

Описание патента на изобретение RU2375587C1

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к узлам крепления дисков турбины на валу двигателя. Известен узел соединения диска с валом ротора газотурбинного двигателя, содержащий вал с торцевым фланцем и центрирующей поверхностью и диск с ответным фланцем и с посадочной цилиндрической поверхностью, стянутыми между собой болтами. (Г.С.Скубачевский, Авиационные газотурбинные двигатели, М.: Машиностроение, 1969 г., стр.120, рис. 5,03).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является ротор турбомашины, содержащий диск с цапфой и вал, фланцы которых соединены стяжными болтами и сцентрированы друг относительно друга по цилиндрической поверхности на фланцах (см. патент РФ №2279571, МПК F04D 29/26, опубл. 10.07.2006 г.).

Недостатком такого соединения является то, что при эксплуатации за счет разных температурных расширений соединяемых деталей в рассмотренном выше соединении, а также за счет разных радиальных деформаций деталей в поле центробежных сил происходит расслабление радиальной посадки между валом и цапфой диска по посадочной цилиндрической поверхности до зазора, что может привести к появлению дисбаланса ротора и существенным вибрациям, что недопустимо.

Задачей изобретения является увеличение натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности для обеспечения плотной посадки по посадочной цилиндрической поверхности на фланцах цапфы диска и вала на всех режимах работы двигателя, а не только при сборке.

Указанная задача достигается тем, что в роторе турбомашины, содержащем диск с цапфой и вал, фланцы которых соединены стяжными болтами и сцентрированы друг относительно друга по цилиндрической посадочной поверхности на фланцах, охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности.

Новым в изобретении является то, что охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности.

Выполнение на охватываемом относительно цилиндрической посадочной поверхности фланце цилиндрического выступа с радиальными прорезями для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности позволяет иметь плотную центрирующую посадку по посадочной цилиндрической поверхности на фланцах цапфы диска и вала на всех режимах работы двигателя, а не только при сборке. При этом на этапе проектирования можно подобрать геометрию цилиндрического выступа с радиальными прорезями в нем (высоту и ширину) так, что исходная посадка по посадочной цилиндрической поверхности не будет меняться до зазора и будет обеспечивать гарантированный натяг на всех эксплуатационных режимах работы ротора турбомашины.

На фиг.1 представлен продольный разрез ротора турбомашины, у которого охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец цапфы диска снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями.

На фиг.2 представлен продольный разрез ротора турбомашины, у которого охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец вала снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями в нем.

На фиг.3 представлен поперечный разрез фланца вала с цилиндрическим выступом и радиальными прорезями.

Ротор турбомашины содержит диск 1 с цапфой 2 и вал 3, фланцы 4 и 5 которых соединены стяжными болтами 6 с гайками 7 и сцентрированы друг относительно друга по цилиндрической посадочной поверхности 8 на фланцах 4 и 5. Охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности 8 фланец 5 (фланец 5 цапфы 2 диска 1 на фиг.1) или фланец 4 (фланец 4 вала 3 на фиг.2) снабжен цилиндрическим выступом 9 с радиальными прорезями 10. Поскольку посадочной поверхностью цапфы 2 диска 1 на валу 3 является цилиндрическая посадочная поверхность 8 на фланцах 4 и 5, стяжные болты 6 установлены в ответных отверстиях во фланцах 4 и 5 с зазором.

В процессе работы при вращении ротора на элементы разрезанного выступа 9 фланца 5 цапфы 2 диска 1 (фиг.1) или разрезанного выступа 9 фланца 4 вала 3 (фиг.2) действуют равномерно распределенные по окружности радиальные силы, которые приводят к дополнительному радиальному перемещению фланца цапфы диска (или фланца вала) по радиусу, что, в свою очередь, приводит к увеличению радиуса охватываемой поверхности цапфы диска (или вала). Такое перемещение охватываемой поверхности изменяет посадку в сторону увеличения натяга между валом и цапфой диска по посадочной цилиндрической поверхности, что обеспечивает жесткое крепления диска к валу на всех режимах работы двигателя.

Изобретение позволяет обеспечить плотную посадку по цилиндрической поверхности на фланцах цапфы диска и вала, а значит, и надежную взаимную радиальную центровку диска и вала на всех режимах работы двигателя, а не только при сборке. Это избавляет двигатель от появления дисбаланса ротора турбомашины во время его эксплуатации и дополнительных вибраций двигателя.

Похожие патенты RU2375587C1

название год авторы номер документа
УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ДИСКА С ВАЛОМ РОТОРА ДВИГАТЕЛЯ 2004
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Райков Юрий Васильевич
RU2269007C1
Опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты), цилиндрическая составляющая вала ротора, внешний стяжной элемент вала ротора 2016
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Зенкова Лариса Федоровна
  • Илясов Сергей Анатольевич
  • Кулагин Владимир Николаевич
  • Сахибгареев Альфред Галеевич
  • Тарвердян Феликс Леникович
  • Шишкова Ольга Владимировна
  • Селиванов Николай Павлович
RU2614018C1
Опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты), каскад уплотнений опоры вала ротора, узел опоры вала ротора, контактная втулка браслетного уплотнения вала ротора, маслоотражательное кольцо вала ротора 2016
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Зенкова Лариса Федоровна
  • Илясов Сергей Анатольевич
  • Кулагин Владимир Николаевич
  • Поляков Константин Сергеевич
  • Сахибгареев Альфред Галеевич
  • Багаутдинов Аняс Мухаммедович
  • Кузнецов Игорь Сергеевич
RU2614017C1
Опора вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты), корпус задней опоры вала ротора, элемент вала ротора, полифункциональный внешний стяжной элемент вала ротора, соединительный элемент вала ротора, корпус подшипника задней опоры вала ротора 2016
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Зенкова Лариса Федоровна
  • Илясов Сергей Анатольевич
  • Кулагин Владимир Николаевич
  • Куприк Виктор Викторович
  • Сахибгареев Альфред Галеевич
  • Шишкова Ольга Владимировна
  • Селиванов Николай Павлович
RU2614029C1
ПЕРЕДНЯЯ ОПОРА РОТОРА ВЕНТИЛЯТОРА ДВУХКОНТУРНОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2014
  • Эскин Изольд Давидович
  • Старцев Николай Иванович
  • Фалалеев Сергей Викторович
RU2602470C2
ОПОРА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2014
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2555599C1
Опора вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты), корпус опоры вала ротора и корпус шарикоподшипника опоры вала ротора 2016
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Зенкова Лариса Федоровна
  • Илясов Сергей Анатольевич
  • Кулагин Владимир Николаевич
  • Куприк Виктор Викторович
  • Сахибгареев Альфред Галеевич
  • Скарякина Регина Юрьевна
  • Кузнецов Игорь Сергеевич
RU2614020C1
Компрессор низкого давления газотурбинного двигателя авиационного типа (варианты) 2016
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Илясов Сергей Анатольевич
  • Куприк Виктор Викторович
  • Коновалова Тамара Петровна
  • Поляков Константин Сергеевич
  • Савченко Александр Гаврилович
  • Скарякина Регина Юрьевна
  • Селиванов Николай Павлович
RU2614708C1
ОПОРА КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ТУРБОМАШИНЫ 2015
  • Зенкова Лариса Фёдоровна
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2596899C1
РОТОР ТУРБОМАШИНЫ 2013
  • Сычев Владимир Константинович
  • Язев Владимир Михайлович
  • Кузнецов Валерий Алексеевич
RU2516983C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 375 587 C1

Реферат патента 2009 года РОТОР ТУРБОМАШИНЫ

Ротор турбомашины относится к авиадвигателестроению, в частности к узлам крепления дисков на валу двигателя. Ротор турбомашины содержит диск с цапфой и вал, фланцы которых соединены стяжными болтами и сцентрированы друг относительно друга по цилиндрической посадочной поверхности на фланцах. Охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями в нем, для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора. Увеличение натяга производится путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности. Изобретение позволяет обеспечивать плотную посадку цапфы диска относительно вала на всех режимах работы ротора турбомашины путем подбора геометрии выступа. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 375 587 C1

Ротор турбомашины, содержащий диск с цапфой и вал, фланцы которых соединены стяжными болтами и сцентрированы относительно друг друга по цилиндрической посадочной поверхности на фланцах, отличающийся тем, что охватываемый по цилиндрической посадочной поверхности фланец снабжен цилиндрическим выступом с радиальными прорезями в нем для увеличения натяга по посадочной цилиндрической поверхности при вращении ротора путем центробежной подгрузки охватываемого фланца в районе посадочной цилиндрической поверхности.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2375587C1

ДЕТАЛЬ РОТОРА КОМПРЕССОРА, УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ СВЯЗЬ МЕЖДУ ДИСКАМИ С СИСТЕМАМИ ЛОПАТОК НА ЛИНИИ РОТОРА КОМПРЕССОРА, ТУРБОМАШИНА И СПОСОБ МОНТАЖА СВЯЗИ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Эскюр Дидье Рене Андре
  • Мирокур Жерар Габриель
  • Сониак Франсис Жилль Базиль
  • Бостон Эрик Жак
  • Оде Жак Робер
  • Буржуа Мари-Франс
  • Дао Даниель
RU2279571C2
US 7186079 A1, 11.05.2006
ЛОВИНСКИЙ С.И
Конструкция и основы проектирования авиационных ГТД
- М.: Машиностроение, 1977, с.120-123, 39-44
ТУРБИНА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ 2002
  • Иванов В.В.
  • Кузнецов В.А.
RU2232901C2
ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ГАЗОВОЙ ТУРБИНОЙ 2002
  • Иванов В.В.
  • Кузнецов В.А.
RU2224892C2
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА 2004
  • Сулимов Даниил Дмитриевич
  • Васкецов Олег Анатольевич
  • Климов Валерий Николаевич
  • Щипицын Валентин Петрович
  • Кузнецов Валерий Алексеевич
  • Черняев Иван Анатольевич
RU2269006C1

RU 2 375 587 C1

Авторы

Райков Юрий Васильевич

Абашкин Сергей Борисович

Камалетдинова Светлана Викторовна

Даты

2009-12-10Публикация

2008-04-28Подача