РОТОР ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2014 года по МПК F01D5/02 F02C7/28 

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

Известен ротор турбомашины, в котором диски турбины соединены между собой осевыми штифтами и зафиксированы в осевом направлении стяжным болтом (RU 2263809 С1, 10.11.2005).

Недостатком такой конструкции является низкая надежность из-за возможного радиального смещения дисков при работе ротора турбомашины.

Наиболее близким к заявляемому является ротор турбомашины, в котором диск турбины зафиксирован на конусном фланце вала с помощью болтового соединения (US 7921634 B2, 12.04.2011).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее повышенный вес и низкая ремонтопригодность в результате размещения ступицы диска на увеличенном диаметре, а также наличия множества болтовых соединений, которые необходимо демонтировать при замене диска турбины.

Технический результат заключается в повышении ремонтопригодности ротора турбомашины при снижении веса за счет надежной фиксации лабиринта в окружном направлении и диска турбины на валу в осевом направлении, а также за счет обеспечения монтажа-демонтажа гайки.

Сущность изобретения заключается в том, что в роторе турбомашины с диском турбины, установленным на валу задним фланцем, диск турбины зафиксирован установленной на валу гайкой, которая выполнена с размещенным с передней стороны ступицы диска радиальным фланцем, на котором зафиксированы радиальным ребром с помощью болтового соединения лабиринт и сотовый фланец, причем лабиринт зафиксирован с помощью осевого выступа в окружном направлении относительно установленной в радиальном отверстии вала втулки, а между радиальным фланцем и резьбовым хвостовиком гайки выполнены наклонные к оси ротора перемычки с образованием перед хвостовиком гайки увеличенных в окружном направлении выступов, образующих между собой прямоугольные, радиальные, расположенные на равных между собой расстояниях пазы.

Кроме того, на периферии радиального ребра лабиринта выполнен уплотнительный гребешок.

Фиксация диска турбины установленной на валу гайкой, которая выполнена с размещенным с передней стороны ступицы диска радиальным фланцем, на котором зафиксированы радиальным ребром с помощью болтового соединения лабиринт и сотовый фланец, улучшает ремонтопригодность ротора турбомашины, а также обеспечивает надежную фиксацию диска турбомашины и лабиринта совместно с сотовым фланцем в осевом направлении.

Фиксация лабиринта в окружном направлении с помощью осевого выступа относительно установленной в радиальном отверстии вала втулки позволяет также зафиксировать в окружном направлении сотовый фланец и гайку, что обеспечивает надежную работу ротора турбомашины вследствие надежной фиксации диска турбомашины в осевом направлении.

Выполнение между радиальным фланцем и резьбовым хвостовиком гайки наклонных к оси ротора перемычек с образованием перед хвостовиком гайки увеличенных в окружном направлении выступов, образующих между собой прямоугольные, радиальные, расположенные на равных расстояниях пазы, обеспечивает подвод охлаждающего воздуха из радиальных втулок вала на охлаждение ступицы диска с минимальными гидравлическими потерями, а также обеспечивают монтаж и демонтаж гайки, так как радиальные пазы используются для установки монтажного инструмента.

Выполнение радиального ребра лабиринта оканчивающимся на периферии радиальным гребешком позволяет при минимальных осевых и радиальных габаритах лабиринтного уплотнения обеспечить минимальную температуру вала турбомашины.

На фиг.1 показан продольный разрез ротора турбомашины, на фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде, на фиг.3 - вид А на фиг.1.

Ротор турбомашины 1 состоит из вала 2, на котором задним фланцем 3 установлен диск 4, зафиксированный в осевом направлении по фланцу 3 резьбовым хвостовиком 5 гайки 6, которая выполнена с размещенным с передней стороны ступицы 7 диска 4 радиальным фланцем 8, на котором болтовым соединением 9 зафиксирован радиальным ребром 10 лабиринт 11 и сотовый фланец 12.

Лабиринт 11 зафиксирован в окружном направлении с помощью осевого выступа 13 относительно втулки 14, установленной в радиальном отверстии 15 вала 2, что позволяет фиксировать в окружном направлении также гайку 6 крепления диска 4 и сотовый фланец 12.

Радиальное ребро 10 лабиринта 11 на периферии имеет уплотнительный гребешок 16, что позволяет уменьшить радиальные и осевые габариты уплотнения 17, создаваемого гребешком 16 и сотовым фланцем 12.

Между радиальным фланцем 8 и резьбовым хвостовиком 5 гайки 6 выполнены наклонные к оси 18 ротора 1 перемычки 19, образующие перед хвостовиком 5 гайки 6 увеличенные в окружном направлении выступы 20, образующие между собой прямоугольные, радиальные, расположенные на равных расстояниях между собой пазы 21.

Пазы 21, а также выборки 22 между перемычками 19 имеют увеличенную проходную площадь, что позволяет с минимальными гидравлическими потерями подвести к ступице 7 диска 4 поток охлаждающего воздуха 23, обеспечивая минимальную температуру диска 4.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе ротора турбомашины 1 лабиринт 11 радиальным ребром 10 фиксирует в радиальном направлении размещенную в радиальном отверстии 15 вала 2 втулку 14, которая под действием центробежных сил стремится переместиться от оси 18 ротора турбомашины 1.

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Ротор турбомашины включает диск турбины, установленный на валу задним фланцем. Диск турбины зафиксирован установленной на валу гайкой, выполненной с радиальным фланцем, размещенным с передней стороны ступицы диска. На радиальном фланце гайки зафиксированы радиальным ребром с помощью болтового соединения лабиринт и сотовый фланец. Лабиринт зафиксирован с помощью осевого выступа в окружном направлении относительно установленной в радиальном отверстии вала втулки. Между радиальным фланцем и резьбовым хвостовиком гайки выполнены наклонные к оси ротора перемычки с образованием перед хвостовиком гайки увеличенных в окружном направлении выступов. Выступы перемычек образуют между собой прямоугольные, радиальные, расположенные на равных между собой расстояниях пазы. Изобретение позволяет повысить ремонтопригодность ротора турбомашины при снижении его веса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ротор турбомашины с диском турбины, установленным на валу задним фланцем,
отличающийся тем, что
диск турбины зафиксирован установленной на валу гайкой, которая выполнена с размещенным с передней стороны ступицы диска радиальным фланцем, на котором зафиксированы радиальным ребром с помощью болтового соединения лабиринт и сотовый фланец, причем лабиринт зафиксирован с помощью осевого выступа в окружном направлении относительно установленной в радиальном отверстии вала втулки, а между радиальным фланцем и резьбовым хвостовиком гайки выполнены наклонные к оси ротора перемычки с образованием перед хвостовиком гайки увеличенных в окружном направлении выступов, образующих между собой прямоугольные, радиальные, расположенные на равных между собой расстояниях пазы.

2. Ротор турбомашины по п.1, отличающийся тем, что на периферии радиального ребра лабиринта выполнен уплотнительный гребешок.