РОТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2010 года по МПК F04D29/32 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения.

Известен ротор компрессора двигателя PW-6000, в котором трубки отбора воздуха установлены внутри ротора (В.П.Бакалеев и др. «Иностранные авиационные двигатели 2000», Справочник ЦИАМ, 2000, стр.149).

Недостатком известной конструкции является ее малая длина из условий сборки внутри ротора.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому является ротор компрессора газотурбинного двигателя, в котором трубки отбора воздуха выполнены двойными с креплением к специальному фланцу (патент US №5275534) - прототип.

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является малая длина трубочного устройства, сложность фланцевого соединения, наличие стопорного кольца.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности и ресурса двигателя путем эффективного отбора воздуха от компрессора на охлаждение турбины двигателя, а также в уменьшении массы ротора компрессора и в упрощении конструкции.

Сущность технического решения заключается в том, что в роторе компрессора газотурбинного двигателя с рабочими колесами и с системой отбора охлаждающего воздуха внутри ротора, состоящей из трубок отбора для направления охлаждающего воздуха в турбину, а также с нижним выступом на переднем рабочем колесе и с пазами для забора воздуха, согласно изобретению на переднем рабочем колесе выполнен верхний выступ крепления трубок отбора с выборками между трубками, а нижний выступ уплотнен по ответному выступу на заднем рабочем колесе. Пазы для забора воздуха выполнены овальной формы в стыке ободов колес над трубками отбора воздуха из тракта. Под нижним выступом на трубках отбора выполнены опорные бурты, по обеим концам трубок отбора выполнены скосы, а на переднем колесе фиксирующий бурт, величина которого L2 больше расстояния от вала до нижнего конца трубок отбора L1 на 3…5 мм. Перед полостью отбора, расположенной под трубками отбора, установлены уплотняющие поршневые кольца.

Выполнение выступов крепления трубок отбора на переднем рабочем колесе позволяет обеспечить жесткую установку трубок отбора с большой базой. Выборки между трубками на верхнем выступе снижают напряжения в отверстиях выступа. Уплотнение нижнего выступа переднего рабочего колеса по ответному выступу на заднем рабочем колесе не требует установки выборок для снижения напряжений в отверстиях, что упрощает конструкцию.

Выполнение пазов для забора воздуха овальной формы в стыке ободов колес над трубками отбора воздуха из тракта снижает напряжения и уменьшает ширину пазов в осевом направлении, что повышает надежность двигателя.

Выполнение под нижним буртом на трубках отбора опорных буртов фиксирует от разворота трубки вокруг их осей.

Для минимизации потерь трубки отбора имеют скосы на верхнем конце для приема воздуха, забираемого из тракта компрессора, а на нижнем конце для направления воздуха между ступицами и трубой.

Установка на переднем колесе фиксирующего бурта устраняет разворот трубок вокруг своей оси.

Поршневые кольца перед полостью отбора, расположенной под трубками отбора, способствуют разделению и уплотнению полостей отбора в роторе.

На фиг.1 изображен продольный разрез ротора компрессора газотурбинного двигателя.

На фиг.2 - элемент А на фиг.1 в увеличенном виде.

На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2 (сечение с трубками отбора).

На фиг.4 - сечение В-В на фиг.2 (сечение трубок в верхнем выступе с зигзагообразными выборками).

На фиг.5 - вид Г на фиг.2 (вид на отверстия отбора).

Ротор компрессора газотурбинного двигателя состоит из рабочих колес 1, имеющих шлицы 2 и пазы 3 для забора воздуха из тракта, а также из трубок отбора воздуха 4. Установка трубок 4 выполнена в верхний выступ 5 с выборками 6 и в нижний выступ 7 переднего колеса 8. Нижний выступ 7 имеет уплотняющую поверхность 9 с сопрягаемым выступом 10 заднего колеса 11. Под рабочими колесами, расположенными по потоку за местом отбора, установлен вал 12 с поршневыми кольцами 13. Трубки отбора 4 имеют ограничительный монтажный зазор L1 с валом 12, который меньше величины L2 фиксирующего бурта 14 колеса 8, который с ответной лыской 15 опорного бурта 16 обеспечивает фиксирование от разворота трубок 4 вокруг их осей. Трубки отбора 4 расположены в одной плоскости с пазами 3 забора воздуха из тракта. Верхний скос 17 трубок отбора воздуха 4 находится ниже по радиусу поверхности 18 заднего колеса 11. Зигзагообразные выборки 6 выполнены между трубками отбора 4 в верхнем выступе 5.

Работает устройство следующим образом. При работе двигателя воздух отбирается из тракта компрессора через пазы 3 и направляется сначала в верхний скос 17 трубок отбора 4, затем по трубкам в нижний скос 19 и далее между колесами 8 и 11 и валом 12 через шлицевые соединения 2 в сторону турбины для ее охлаждения.

Изобретение относится к авиационным газотурбинным двигателям, а именно к роторам, и позволяет при его использовании повысить надежность и ресурс двигателя путем эффективного отбора воздуха от компрессора на охлаждение турбины двигателя. Указанный технический результат достигается в роторе компрессора газотурбинного двигателя, состоящем из рабочих колес с системой отбора охлаждающего воздуха внутри ротора. Система состоит из трубок (4) отбора воздуха из тракта. Трубки (4) установлены в верхнем выступе (5) с выборками (6) переднего рабочего колеса (8). Нижний выступ (7) колеса (8) своей уплотняющей поверхностью (9) сопряжен с ответным выступом (10) заднего рабочего колеса (11). Пазы (3) для забора воздуха из тракта выполнены в стыке ободов колес в переднем рабочем колесе (8) над трубками (4) овальной формы. Под нижним выступом (7) на трубках (4) выполнены опорные бурты (16). Трубки (4) имеют верхний скос (17) и нижний скос (19). На переднем колесе (8) выполнен фиксирующий бурт (14), величина которого L2 больше расстояния от вала (12) до нижнего конца трубок (4) L1 на 3…5 мм. Перед полостью отбора, расположенной под трубками (4), установлены уплотняющие поршневые кольца (13). 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Ротор компрессора газотурбинного двигателя с рабочими колесами и с системой отбора охлаждающего воздуха внутри ротора, состоящей из трубок отбора для направления охлаждающего воздуха в турбину, а также с нижним выступом на переднем рабочем колесе и с пазами для забора воздуха и верхним выступом на переднем рабочем колесе с укрепленными трубками отбора воздуха с выборками между трубками, а нижний выступ своей уплотняющей поверхностью сопряжен с ответным выступом заднего рабочего колеса.

2. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что пазы для забора воздуха выполнены овальной формы в стыке ободов колес над трубками отбора воздуха из тракта.

3. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что под нижним выступом на трубках отбора выполнены опорные бурты, по обоим концам трубок отбора выполнены скосы, а на переднем колесе фиксирующий бурт, величина которого L2 больше расстояния от вала до нижнего конца трубок отбора L1 на 3…5 мм.

4. Ротор компрессора по п.1, отличающийся тем, что перед полостью отбора, расположенной под трубками отбора, установлены уплотняющие поршневые кольца.