РОТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОГЕНЕРАТОРА ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2013 года по МПК F01D5/06 F04D29/26 

Изобретение относится к турбовентиляторным двигателям авиационного применения.

Известен турбовентиляторный двигатель, содержащий двухрядный вентилятор и газогенератор (патент ЕР №2223856).

Недостатком известной конструкции являются повышенные гидравлические потери из-за петлевого движения воздуха на входе и выходе из газогенератора.

Наиболее близким к заявляемому является авиационный турбовентиляторный двигатель, в котором ротор компрессора выполнен с болтовым соединением дисков между собой (патент FR №2932227).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкая надежность и повышенный вес ротора компрессора, так как отверстия под болтовое соединение, выполненные в полотне диска ротора, приводят к концентрации напряжений в полотне диска, что требует утолщения полотна диска с соответствующим увеличением его массы. Одновременно полотно диска воспринимает центробежную силу, действующую на стержень и на головку болта, что также приводит к увеличению размеров и массы ступицы диска.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности ротора компрессора газогенератора с резьбовым болтовым соединением дисков ротора путем исключения концентраторов напряжений и в снижении веса диска за счет исключения отверстий в диске и уменьшения толщины полотна диска.

Сущность технического решения заключается в том, что в роторе компрессора газогенератора турбовентиляторного двигателя, диски которого соединены между собой с помощью резьбовых фланцевых соединений, включающих в себя цилиндрические стержни с резьбовым хвостовиком и с гайкой, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ цилиндрические стержни с резьбовым хвостовиком выполнены за одно целое с полотном диска, при этом переход от стержня к полотну диска выполнен в виде кольцевой канавки, а между стержнями в полотне диска выполнены выемки, при этом полотно имеет уплотняющее и центрирующее ребра, а прикрепляемый к полотну диска резьбовым соединением фланец выполнен с выборками между отверстиями.

Выполнение цилиндрических стержней с резьбовым хвостовиком за одно целое с полотном диска позволяет исключить отверстия из полотна диска, что в свою очередь позволяет уменьшить толщину полотна диска, снизить его вес и повысить надежность ротора компрессора вследствие отсутствия отверстий как концентраторов напряжений.

Выполнение перехода от стержня к полотну диска в виде кольцевой канавки позволяет увеличить величину радиуса перехода от стержня к полотну, что снижает концентрацию местных напряжений и повышает надежность ротора компрессора.

Выполнение выемок между стержнями в полотне диска уменьшает величину напряжений в зоне перехода от полотна диска к стержню, что повышает циклическую долговечность диска.

Выполнение полотна диска с уплотняющим и центрирующим ребрами позволяет обеспечить стабильность геометрии и герметичность ротора компрессора в течение всего времени эксплуатации, что также повышает надежность компрессора.

На фиг.1 изображен продольный разрез турбовентиляторного двигателя с осевым компрессором в газогенераторе.

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

На фиг.3 - элемент II на фиг.2 в увеличенном виде.

На фиг.4 - сечение А-А на фиг 3.

На фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.4.

На фиг.6 - сечение В-В на фиг.5.

Турбовентиляторный двигатель 1 состоит из двухрядного вентилятора 2 заднего расположения и газогенератора 3. В газогенераторе передний 4 и задний 5 диски ротора 6 компрессора 7 соединены между собой фланцевым резьбовым соединением 8, состоящим из фланца 9, соединенного с полотном 10 переднего диска 4 цилиндрическим упругим элементом 11, и цилиндрических осевых стержней 12 с резьбовыми хвостовиками 13, а также гаек 14.

Стержни 12 выполнены за одно целое с полотном 15 заднего диска 5 с переходным участком 16 и расположены равномерно в окружном направлении.

Переход от стержня 12 к полотну 15 выполнен в виде кольцевой канавки 17, что позволяет увеличить величину радиуса 18 перехода от стержня 12 к полотну 15, понизив таким образом местную концентрацию напряжений.

Между стержнями 12 в полотне 15 диска 5 выполнены выемки 19, что также снижает местную концентрацию напряжений в переходном участке 16 от стержня 12 к полотну 15 и повышает надежность диска 5.

Для сохранения геометрии и герметичности ротора 1 в течение всего срока эксплуатации полотно 15 диска 5 выполнено с уплотняющим 20 и центрирующим 21 ребрами.

Фланец 9 заднего диска 5 выполнен с отверстиями 22 под резьбовые стержни 12, и для снижения местных напряжений от действия центробежных сил между отверстиями 22 выполнены выборки 23, что приводит также к снижению веса ротора 1.

Работает устройство следующим образом.

При работе ротора компрессора напряжения в полотне 15 диска 5 минимальны, так как в нем отсутствуют отверстия под болтовое крепление, что способствует повышению надежности диска 5 и снижает осевые размеры ступицы 24, что в свою очередь приводит к увеличению осевого зазора h между ступицей 24 диска 5 и ступицей 25 диска 4, улучшая тем самым условия для установки гаек 14 резьбового соединения в междисковой полости 26 при сборке ротора 6, повышая таким образом его надежность.

Изобретение относится к турбовентиляторным двигателям авиационного применения. Диски ротора компрессора газогенератора турбовентиляторного двигателя соединены между собой с помощью резьбовых фланцевых соединений. Соединения включают в себя цилиндрические стержни с резьбовым хвостовиком и с гайкой. Цилиндрические стержни с резьбовым хвостовиком выполнены за одно целое с полотном диска. Переход от стержня к полотну диска выполнен в виде кольцевой канавки. Между стержнями в полотне диска выполнены выемки. Полотно имеет уплотняющее и центрирующее ребра. Прикрепляемый к полотну диска резьбовым соединением фланец выполнен с выборками между отверстиями. Путем исключения концентраторов напряжений и снижения веса диска за счет исключения отверстий в диске и уменьшения толщины полотна диска повышается надежность ротора компрессора газогенератора с резьбовым болтовым соединением дисков ротора. 6 ил.

Ротор компрессора газогенератора турбовентиляторного двигателя, диски которого соединены между собой с помощью резьбовых фланцевых соединений, включающих в себя цилиндрические стержни с резьбовым хвостовиком и с гайкой, отличающийся тем, что цилиндрические стержни с резьбовым хвостовиком выполнены за одно целое с полотном диска, при этом переход от стержня к полотну диска выполнен в виде кольцевой канавки, а между стержнями в полотне диска выполнены выемки, при этом полотно имеет уплотняющее и центрирующее ребра, а прикрепляемый к полотну диска резьбовым соединением фланец выполнен с выборками между отверстиями.