РОТОР КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК F04D29/32 F04D29/60 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к соединению без сварки дисков в роторе компрессора.

Известна конструкция ротора компрессора, в котором шлицы всех дисков расположены на выносных упругих элементах (патент RU №2235922, F04D 29/60, опубл. 10.09.2004 г.).

Недостатком известной конструкции является наличие статически неопределимой конструкции из-за стяжки двумя гайками по торцам ступиц дисков и стяжки за счет упругости дисков и по ободам. При этом на одних переменных режимах (приемистости) теряется затяжка (появляется зазор в стыках) по ступицам, на других режимах (сбросах) теряется затяжка (появляется зазор в стыках) по ободам.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является конструкция ротора компрессора, в котором перед ротором расположена стяжная гайка, а за ротором - конусная обечайка, соединенная с валом болтовым соединением (патент RU №2347111, F04D 29/32, опубл. 20.02.2009 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее недостаточная поперечная жесткость, а также увеличенная трудоемкость из-за болтового соединения в задней части ротора.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении надежности ротора компрессора, а также в уменьшении трудоемкости при его изготовлении за счет исключения болтового соединения вала ротора с конусной обечайкой и выполнения промежуточного диска заодно с передним рабочим колесом или приваренным к переднему рабочему колесу.

Указанный технический результат достигается тем, что в роторе компрессора газотурбинного двигателя, включающем вал со стяжной гайкой перед передним рабочим колесом и конусную обечайку за ротором, соединенную с валом, согласно изобретению вал выполнен цельным от стяжной гайки до стыка с фланцем ротора турбины и зацело с конусной обечайкой.

При этом за передним рабочим колесом расположен промежуточный диск, выполненный в виде единого целого с передним рабочим колесом или приваренным к переднему рабочему колесу.

Выполнение вала цельным (нераздельным, без стыков) от стяжной гайки до стыка с фланцем ротора турбины и зацело (как единое целое) с конусной обечайкой исключает болтовое соединение вала ротора с конусной обечайкой, что повышает надежность ротора компрессора и уменьшает трудоемкость при его изготовлении.

Выполнение промежуточного диска в виде единого целого с передним рабочим колесом или приваренным к переднему рабочему колесу увеличивает жесткость ротора компрессора и позволяет разгрузить выходные кромки лопаток и кольцевую проставку между колесами от повышенных напряжений.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез ротора компрессора газотурбинного двигателя.

Ротор 1 компрессора 2 газотурбинного двигателя состоит из рабочих колес 3, имеющих шлицы 4 на выносных элементах 5, а также из переднего жесткого рабочего колеса 6. За ротором 1 установлена конусная обечайка 7. Ротор стянут центральной стяжкой при помощи упругого вала 8. Рабочие колеса 3 стянуты по ободам 9 колес при помощи стяжной гайки 10. Вал 8 выполнен цельным от стяжной гайки 10 до стыка с фланцем 11 ротора турбины (не показана) и зацело с конусной обечайкой 7. За передним рабочим колесом 6 выполнен промежуточный диск 12 заодно (в виде единого целого) с передним рабочим колесом 6 или приваренным к переднему рабочему колесу 6. Рабочие колеса 3 имеют ступицу 13.

Работает устройство следующим образом.

При работе двигателя из-за воздействия центробежных сил вытягивается ступица 13 рабочих колес 3, при этом из-за расположения шлиц 4 на выносных элементах 5 рабочие колеса 3 разгружены от воздействия центробежных сил, а нагружены только передачей крутящего момента. Для устранения прогиба ротора 1 в поперечном направлении выполнена стяжка по ободам 9 колес 3, при этом переднее колесо 6 имеет промежуточный диск 12 для увеличения жесткости всего ротора 1. Упругий вал 8, имея увеличенную вытяжку при сборке со стяжной гайкой 10, обеспечивает сохранение затяжки по ободам 9 рабочих колес 3 (отсутствие зазоров в стыках) на всех режимах работы двигателя.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к соединению без сварки дисков в роторе компрессора. Ротор (1) компрессора газотурбинного двигателя включает вал (8) со стяжной гайкой (10) перед передним рабочим колесом (6) и конусную обечайку (7) за ротором, соединенную с валом (8). Вал (8) выполнен цельным от стяжной гайки (10) до стыка с фланцем (11) ротора турбины и зацело с конусной обечайкой (7). За передним рабочим колесом (6) расположен промежуточный диск (12), выполненный в виде единого целого с передним рабочим колесом (6) или приваренным к переднему рабочему колесу (6). Путем исключения болтового соединения вала ротора с конусной обечайкой, а также за счет выполнения промежуточного диска зацело или приваренным к переднему рабочему колесу повышается надежность ротора компрессора и уменьшается трудоемкость при его изготовлении. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Ротор компрессора газотурбинного двигателя, включающий вал со стяжной гайкой перед передним рабочим колесом и конусную обечайку за ротором, соединенную с валом, отличающийся тем, что вал выполнен цельным от стяжной гайки до стыка с фланцем ротора турбины и зацело с конусной обечайкой.

2. Ротор компрессора по п. 1, отличающийся тем, что за передним рабочим колесом расположен промежуточный диск, выполненный в виде единого целого с передним рабочим колесом или приваренным к переднему рабочему колесу.