РОТОР КОМПРЕССОРА ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2013 года по МПК F01D5/06 

Изобретение относится к роторам компрессоров газотурбинных турбовентиляторных двигателей.

Известен ротор компрессора, выполненный без отборов воздуха из-за промежуточной ступени (патент RU №2243419).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за повышенной температуры дисков последней ступени ротора компрессора, так как диски не охлаждаются воздухом.

Наиболее близким к заявляемому является ротор компрессора турбовентиляторного двигателя, в котором отбор воздуха из-за промежуточной ступени на охлаждение дисков компрессора и турбины осуществляется при помощи радиальных трубок, установленных в роторе, в месте установки которых, с внутренней стороны от цилиндрических перемычек ротора, размещено резьбовое соединение, фиксирующее диски ротора компрессора (патент RU №2331782).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является то, что такое размещение резьбового соединения существенно ухудшает доступ к гайкам резьбового соединения (доступ к гайкам возможен только со стороны ступиц дисков) и таким образом снижает надежность ротора компрессора за счет ухудшения качества сборки ротора.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности ротора компрессора за счет повышения качества сборки путем улучшения доступа к гайкам резьбового соединения дисков ротора.

Сущность технического решения заключается в том, что в роторе компрессора турбовентиляторного двигателя с дисками, зафиксированными резьбовым соединением, согласно изобретению, резьбовое соединение размещено в кольцевой воздушной полости ротора с внешней стороны от соединяющей диски цилиндрической перемычки и с внутренней стороны от кольцевой щели ротора, а хвостовик стержня резьбового соединения выполнен с цилиндрическим осевым выступом, при этом отношение H/h=1,1…2, a D/d=1,01…1,5, где:

H - высота гайки резьбового соединения;

h - осевая ширина кольцевой щели ротора;

D - внутренний диаметр резьбы гайки;

d - наружный диаметр цилиндрического выступа.

Выполнение ротора компрессора с резьбовым соединением дисков, расположенным в кольцевой воздушной полости ротора с внешней стороны от соединяющей диски цилиндрической перемычки и с внутренней стороны от кольцевой щели ротора, соединяющей кольцевую воздушную полость с проточной частью ротора компрессора, обеспечивает легкий доступ к гайкам крепления дисков в роторе с внешней стороны ротора через кольцевую щель, что улучшает условия сборки ротора и контроля состояния резьбового соединения в эксплуатации, что повышает в свою очередь надежность ротора компрессора.

В случае самопроизвольного откручивания гайки соединения остаются в кольцевой воздушной полости и не попадают в проточную часть ротора компрессора, что исключает поломку рабочих лопаток ротора.

Выполнение хвостовика стержня резьбового соединения с цилиндрическим осевым выступом позволяет осуществить предварительную радиальную фиксацию гайки при вертикальной сборке ротора компрессора.

При H/h<1,1 возможно попадание гаек в проточную часть компрессора после откручивания и частичной пластической деформации.

При Н/h>2 увеличивается масса гаек.

При D/d<1,01 затрудняется установка гаек на хвостовики стержней.

При D/d>1,5 затрудняется удержание гаек на хвостовиках стержней.

На фиг.1 изображен продольный разрез турбовентиляторного двигателя с ротором компрессора.

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

На фиг.3 - элемент I в вертикальном положении.

Турбовентиляторный двигатель 1 состоит из винтовентилятора 2 и газогенератора 3 с компрессором 4, состоящим из статора 5 и ротора компрессора 6. Ротор компрессора 6 состоит из титанового диска 7 с рабочими лопатками 8 и стального диска 9 с рабочими лопатками 10. Поскольку диски 7 и 9 выполнены из различных металлов, то их невозможно соединить методом сварки, поэтому диски 7 и 9 фиксируются между собой резьбовым соединением 11, состоящим из резьбового стержня 12, размещенного на диске 7 и зафиксированного гайками 13 кольцевого фланца 14, который кольцевой перемычкой 15 соединен с диском 9. Перемычка 15 отделяет внутреннюю полость 16 ротора 6 от кольцевой воздушной полости 17, в которой размещено резьбовое соединение 11. Перемычка 15 служит также для фиксации радиальных трубок 18, по которым происходит отбор воздуха 19 из кольцевой полости 17, которая соединена через кольцевую щель 20, выполненную между ободами 21 и 22 дисков 7 и 9, с проточной частью 23 ротора 6. Для предварительной фиксации гаек 13 в процессе вертикальной сборки ротора 6 хвостовик 24 стержня 12, проходящего через отверстия 25 во фланце 14, выполнен с цилиндрическим осевым хвостовиком 26.

Работает устройство следующим образом.

При работе ротора компрессора 6 двигателя 1 воздух 19 из проточной части 23 ротора 6 через кольцевую щель 20 и кольцевую полость 17 поступает в трубки 18, а титановый 7 и стальной 9 диски, материалы которых имеют существенно разные коэффициенты линейного расширения, надежно фиксируются между собой резьбовым соединением 11 с самоконтрящейся гайкой 13, что повышает надежность ротора 6.

Осевая ширина кольцевой щели 20 позволяет производить как закручивание через нее гаек 13, так и визуальный и инструментальный контроль резьбового соединения 11, в том числе и в эксплуатации в ходе регламентных работ.

При вертикальной сборке ротора 6 гайки 13 предварительно устанавливаются в кольцевой полости 17 диска 9 с внешней стороны от осевых отверстий 25 на фланце 14 (при отсутствии диска 7) и фиксируются от радиального смещения технологическим клеем (не показано). При установке фланца 14 диска 9 на диск 7 цилиндрические выступы 26 фиксируют в радиальном направлении гайки 13, после чего гайки 13 закручиваются через кольцевую щель 20.

Изобретение относится к роторам компрессора газотурбинных турбовентиляторных двигателей. Ротор с дисками зафиксирован резьбовым соединением. Резьбовое соединение размещено в кольцевой воздушной полости с внешней стороны от соединяющей диски цилиндрической перемычки и с внутренней стороны от кольцевой щели ротора. Хвостовик стержня резьбового соединения выполнен с цилиндрическим осевым выступом. Отношение высоты гайки резьбового соединения к осевой ширине кольцевой щели ротора составляет 1,1…2, а отношение внутреннего диаметра резьбы гайки к наружному диаметру цилиндрического выступа 1,01…1,5. Изобретение позволяет повысить надежность ротора компрессора. 3 ил.

Ротор компрессора турбовентиляторного двигателя с дисками, зафиксированными резьбовым соединением, отличающийся тем, что резьбовое соединение размещено в кольцевой воздушной полости с внешней стороны от соединяющей диски цилиндрической перемычки и с внутренней стороны от кольцевой щели ротора, а хвостовик стержня резьбового соединения выполнен с цилиндрическим осевым выступом, при этом отношение H/h=1,1…2, a D/d=1,01…1,5, где
Н - высота гайки резьбового соединения,
h - осевая ширина кольцевой щели ротора,
D - внутренний диаметр резьбы гайки,
d - наружный диаметр цилиндрического выступа.