РОТОР ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК F01D5/02 

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

Известен ротор турбины высокого давления, в котором фланец крепления диска турбины к валу выполнен со стороны входной кромки рабочей лопатки турбины(патент US №6883303, F01D 5/06).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за повышенных напряжений в диске турбины в месте его соединения с фланцем.

Наиболее близким к заявляемому является ротор турбины высокого давления, в котором фланец крепления диска турбины к валу выполнен со стороны выходной кромки рабочей лопатки турбины(патент RU №2130124, F01D 5/06).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенного дисбаланса ротора турбины высокого давления.

Технический результат заявляемой конструкции заключается в повышении надежности ротора турбины высокого давления путем исключения его дисбаланса, а также в уменьшении осевых габаритов и в снижении веса ротора турбины.

Указанный технический результат достигается тем, что в роторе турбины высокого давления, включающем диск, установленный расположенным со стороны выходной кромки рабочей лопатки фланцем на размещенной на валу втулке, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, на противоположной от диска стороне втулки выступами радиального ребра установлен лабиринт с уплотнительными гребешками, при этом фланец диска совместно с выступами на радиальном ребре лабиринта зафиксирован на втулке шпильками с расположенными по краям шпилек передней и задней гайками, а между выступами радиального ребра выполнены открытые к периферии выборки с размещенными в них задними гайками крепления шпилек и с установленными под гайками шайбами или балансировочными грузиками, причем все шпильки выполнены одинаковой длины, а на каждом выступе и в каждой выборке расположена только одна задняя гайка, при этом M=H и M=N, где:

M - толщина шайбы под гайкой,

H - осевая толщина выступа радиального ребра лабиринта,

N - толщина установочного фланца балансировочного грузика.

Фиксация на втулке фланца диска и выступов радиального ребра лабиринта, установленного на противоположной от диска стороне втулки, шпильками с установленными по краям шпилек гайками уменьшает осевые габариты и вес ротора турбины высокого давления.

Выполнение между выступами радиального ребра лабиринта открытых к периферии выборок снижает вес ротора турбины высокого давления.

Размещение в выборках лабиринта задних гаек крепления шпилек с установленными под гайками шайбами или балансировочными грузиками, позволяет устранить дисбаланс ротора турбины высокого давления, что повышает его надежность.

Выполнение всех шпилек крепления диска одинаковой длины повышает надежность ротора турбины высокого давления, так как исключает перепутывание шпилек при сборке ротора, что могло бы привести к отсоединению диска турбины от установленной на валу ротора втулки.

Размещение на каждом выступе лабиринта и в каждой выборке только одной задней гайки позволяет более точно производить балансировку ротора турбины, что повышает его надежность.

При M<H и M<N, а также при М>Н и М>N - ухудшается фиксация гаек на шпильке, что также может привести к демонтажу гаек со шпилек с последующим отсоединением диска турбины от втулки.

На фиг.1 изображен продольный разрез ротора турбины высокого давления,

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

На фиг.3 - вид А на фиг.2,

На фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.3,

На фиг.5 - сечение В-В на фиг.3.

Ротор 1 турбины высокого давления состоит из рабочих лопаток 2, размещенных на диске 3 турбины, установленном расположенным со стороны выходной кромки 4 лопатки 2 фланцем 5 на шлицевой втулке 6, зафиксированной на валу 7 ротора 1 шлицевой гайкой 8. С противоположной от диска 3 стороны на втулке 6 выступами 9 на радиальном ребре 10 установлен лабиринт 11 с уплотнительными гребешками 12, который выступами 9 совместно с фланцем 5 диска 3 зафиксирован на втулке 6 шпильками 13 с расположенными по краям шпильки передней 14 и задней 15 гайками.

Между выступами 9 лабиринта 11 расположены открытые к периферии выборки 16, в которых размещены задние гайки 15 с установленными под гайками 15 шайбами 17, с возможностью замены шайб 17 балансировочными грузиками 18, устанавливаемыми под задней гайкой 15 установочным фланцем 19.

Для надежной фиксации гаек 14 и 15 на шпильке 13 необходима точная установка в осевом направлении передней гайки 14 относительно переднего хвостовика 20 шпильки 13, а задней гайки 15 - относительно заднего хвостовика 21 шпильки 13, и поэтому длина всех шпилек 13 выполнена одинаковой, а толщины выступов 9 лабиринта 10, шайб 17 и установочных фланцев 19 балансировочных грузиков 18 также выполнены одинаковыми, что повышает надежность сборки ротора 1 турбины высокого давления.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе ротора 1 высокого давления лабиринт 11 своими уплотнительными гребешками 12 может коснуться об ответный лабиринту 11 фланец (на фиг. не показано), однако возникающий при этом на лабиринте 11 крутящий момент существенно меньше, чем крутящий момент, действующий от рабочих лопаток 2 на фланец 5 диска 3, и поэтому уменьшенное количество гаек 15, фиксирующих лабиринт 11 в окружном направлении, не снижает надежность ротора 1 турбины высокого давления.

Ротор турбины высокого давления включает диск, установленный фланцем, расположенным со стороны выходной кромки рабочей лопатки, на размещенной на валу втулке. На противоположной от диска стороне втулки выступами радиального ребра установлен лабиринт с уплотнительными гребешками. Фланец диска совместно с выступами, выполненными на радиальном ребре лабиринта, зафиксирован на втулке шпильками с расположенными по краям шпилек передней и задней гайками. Между выступами радиального ребра выполнены открытые к периферии выборки с размещенными в них задними гайками крепления шпилек с установленными под гайками шайбами или балансировочными грузиками. Все шпильки выполнены одинаковой длины, а на каждом выступе и в каждой выборке расположена только одна задняя гайка. Толщина шайбы под гайкой, осевая толщина выступа радиального ребра лабиринта и толщина установочного фланца балансировочного грузика выполнены одинаковыми. Изобретение позволяет повысить надежность ротора турбины высокого давления, а также уменьшить его вес и осевые габариты. 5 ил.

Ротор турбины высокого давления, включающий диск, установленный расположенным со стороны выходной кромки рабочей лопатки фланцем на размещенной на валу втулке, отличающийся тем, что на противоположной от диска стороне втулки выступами радиального ребра установлен лабиринт с уплотнительными гребешками, при этом фланец диска совместно с выступами на радиальном ребре лабиринта зафиксированы на втулке шпильками с расположенными по краям шпилек передней и задней гайками, а между выступами радиального ребра выполнены открытые к периферии выборки с размещенными в них задними гайками крепления шпилек с установленными под гайками шайбами или балансировочными грузиками, причем все шпильки выполнены одинаковой длины, а на каждом выступе и в каждой выборке расположена только одна задняя гайка, при этом М=Н и М=N, где:
М - толщина шайбы под гайкой,
Н - осевая толщина выступа радиального ребра лабиринта,
N - толщина установочного фланца балансировочного грузика.