РОТОР ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2012 года по МПК F02C7/12 

Изобретение относится к роторам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Известен ротор турбины газотурбинного двигателя, в котором дефлектор диска зафиксирован на ступице диска радиальными штифтами (С.А.Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. М., Машиностроение, 1981, стр.222, рис.4.63).

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность, так как отверстия под радиальные штифты являются концентраторами напряжений как для дефлектора, так и для ступицы диска.

Наиболее близким к заявляемому является ротор турбины газотурбинного двигателя, в котором на диске установлен дефлектор диска, зафиксированный относительно диска с помощью осевых болтов, проходящих через ступицу дефлектора (Патент РФ №2261350, F02C 7/12, F02C 7/06, 2005 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за ослабления ступицы дефлектора отверстиями под осевые болты.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности ротора турбины газотурбинного двигателя за счет исключения концентраторов напряжений на ступице дефлектора диска и на диске, а также их надежной взаимной фиксации.

Сущность изобретения заключается в том, что в роторе турбины газотурбинного двигателя с диском и установленным на нем дефлектором, зафиксированным относительно диска осевыми болтами, согласно изобретению болтовое соединение размещено в радиальных фланцах диска и дефлектора, соединенных цилиндрическими упругими элементами со ступицами диска и дефлектора соответственно, причем дефлектор внешней цилиндрической поверхностью ступицы установлен на обращенном к дефлектору осевом кольцевом ребре полотна диска, а соединение «гайка-болт» размещено в замкнутой воздушной полости с внутренней стороны от упругого элемента диска.

Размещение болтового соединения в радиальных фланцах диска и дефлектора, соединенных цилиндрическими упругими элементами со ступицами диска и дефлектора соответственно, позволяет выполнить ступицы диска и дефлектора без концентраторов напряжений. При этом за счет упругих элементов допускается взаимное радиальное перемещение ступиц диска и дефлектора, в том числе на переходных режимах работы газотурбинного двигателя.

Установка дефлектора внешней цилиндрической поверхностью ступицы на обращенном к дефлектору осевом кольцевом ребре полотна диска позволяет разгрузить ступицу дефлектора за счет передачи части нагрузки от действующей на дефлектор центробежной силы через кольцевое ребро на полотно и далее - на ступицу диска, что повышает надежность ротора турбины газотурбинного двигателя.

Размещение соединения «гайка-болт» в замкнутой воздушной полости с внутренней стороны от упругого элемента диска исключает попадание гайки в случае ее обрыва в проточную часть ротора турбины, а также уменьшает возникающий при этом дисбаланс ротора турбины, так как гайка под действием центробежных сил сможет переместиться в радиальном направлении только до внутренней поверхности упругого элемента диска.

На фигуре показан продольный разрез ротора турбины газотурбинного двигателя.

Ротор турбины газотурбинного двигателя 1 состоит из диска 2, на котором установлен дефлектор 3, зафиксированный на диске 2 осевым болтовым соединением 4, размещенным в радиальном фланце 5 диска 2 и в радиальном фланце 6 дефлектора 3, причем фланец 5 соединен цилиндрическим упругим элементом 7 со ступицей 8 диска 2, а фланец 6 соединен цилиндрическим упругим элементом 9 со ступицей 10 дефлектора 3.

Болтовое соединение 4 состоит из осевого болта 11 и гайки 12, которые размещены в кольцевой замкнутой воздушной полости 13 с внутренней стороны от упругого элемента 7 диска 2.

Дефлектор 3 внешней цилиндрической поверхностью 14 ступицы 10 установлен на обращенном к дефлектору 3 осевом кольцевом ребре 15 полотна диска 2, что повышает надежность дефлектора 3.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе ротора турбины газотурбинного двигателя 1 на максимальном режиме ступица 10 дефлектора 3, расположенная на большем по сравнению со ступицей 8 диска 2 диаметре, испытывает повышенные напряжения, что могло бы привести к поломке дефлектора 3. Однако этого не происходит, так как на максимальном режиме работы ступица 10 дефлектора 3 под действием нагрузки от центробежных сил упруго деформируется в радиальном направлении и через цилиндрическую поверхность 14 ступицы 10 передает часть нагрузки через ребро 15 на полотно 16 и ступицу 8 диска 2, что повышает надежность конструкции.

Ротор турбины газотурбинного двигателя содержит диск и установленный на нем дефлектор. Дефлектор зафиксирован относительно диска осевыми болтами. Болтовое соединение размещено в радиальных фланцах диска и дефлектора, соединенных цилиндрическими упругими элементами со ступицами диска и дефлектора соответственно. Дефлектор внешней цилиндрической поверхностью ступицы установлен на обращенном к дефлектору осевом кольцевом ребре полотна диска. Соединение «гайка-болт» размещено в замкнутой воздушной полости с внутренней стороны от упругого элемента диска. Изобретение позволяет повысить надежность ротора турбины газотурбинного двигателя за счет исключения концентраторов напряжений на ступице дефлектора диска и на диске, а также обеспечивает их надежную взаимную фиксацию. 1 ил.

Ротор турбины газотурбинного двигателя с диском и установленным на нем дефлектором, зафиксированным относительно диска осевыми болтами, отличающийся тем, что болтовое соединение размещено в радиальных фланцах диска и дефлектора, соединенных цилиндрическими упругими элементами со ступицами диска и дефлектора соответственно, причем дефлектор внешней цилиндрической поверхностью ступицы установлен на обращенном к дефлектору осевом кольцевом ребре полотна диска, а соединение «гайка-болт» размещено в замкнутой воздушной полости с внутренней стороны от упругого элемента диска.