Рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя Российский патент 2019 года по МПК F01D5/30 F01D5/02 

Изобретение относится к области турбо - машиностроения, в частности, может быть использовано в конструкциях рабочих колес осевых компрессоров (преимущественно осевых компрессоров низкого давления) газотурбинных двигателей (далее ГТД).

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрано рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя, содержащее лопатки, установленные хвостовиками типа «ласточкин хвост» в окружном пазу диска (см. рис. 3.6., на стр. 122, Технология эксплуатации, диагностики и ремонта газотурбинных двигателей: Учеб. пособие./ Ю.С.Елисеев, В.В. Крымов, К.А. Малиновский, В.Г. Попов. - М.: Высш. шк.; 2002. - 355 с.; ил.).

Основным недостатком существующего технического решения является сложность сборки/разборки рабочего колеса. Для того, чтобы заменить хотя бы одну лопатку, например, после ее повреждения, необходимо вывинтить стопорные элементы и сдвинуть все лопатки по окружности окружного паза на ширины полки и вынуть через заводное отверстие. При этом надо соблюдать порядковую нумерацию и маркировку на лопатках, вкладышах и балансировочных грузах. Для сборки вышеописанная операция проделывается в обратном порядке. Все это достаточно трудоемко и нетехнологично.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является упрощение монтажа/демонтажа любой из лопаток в рабочем колесе ротора компрессора газотурбинного двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном рабочем колесе ротора компрессора газотурбинного двигателя, содержащем лопатки с полками, установленные хвостовиками типа «ласточкин хвост» в окружном пазу диска, согласно настоящему изобретению, оно дополнительно снабжено проставками, установленными на наружной поверхности диска между лопатками, причем противолежащие боковые поверхности полок лопаток выполнены контактирующими с участками боковых поверхностей соседних проставок, при этом между полками лопаток и наружной поверхностью диска, а также между нижними торцами хвостовиков лопаток и поверхностью окружного паза выполнены зазоры, причем со стороны одной из торцов каждой из проставок, на части их боковых поверхностей выполнены радиальные заплечики под полки лопаток, а со стороны другого из торцов, на внутренней поверхности каждой из полок лопаток выполнено по радиальному упорному выступу к наружной поверхности диска, при этом под каждой из проставок на, по меньшей мере, части торцевой поверхности диска, со стороны одной из боковых стенок окружного паза, по окружности выполнены радиальные канавки, в которых выполнено по пазу, кроме того каждая из проставок снабжена выполненными на их внутренних поверхностях двумя выступами, первые из которых контактируют с, по меньшей мере, частью, ближней к проставкам конической относительно продольной оси рабочего колеса ротора компрессора внутренней поверхностью другой из боковых стенок окружного паза, а вторые выступы выполнены Г-образного профиля и установлены в упомянутых радиальных канавках с пазами, при этом в осевом направлении каждая из проставок зафиксирована относительно диска посредством распорного кольца, установленного в кольцевой проточке, выполненной по окружности со стороны внутренних поверхностей в выступах диска, образованных между упомянутыми радиальными канавками и в выступах Г-образного профиля проставок.

Такая конструкция позволяет осуществить демонтаж любой поврежденной лопатки посредством снятия распорного кольца, сдвига соседних к ней проставок в осевом направлении влево до выхода из зацепления их выступов с телом диска с одновременным выходом их радиальных заплечиков из под полок соседних лопаток и дальнейшего изъятия проставок вверх, и затем повернув поврежденную лопатку на 90° относительно ее продольной оси, возможно вытащить ее из окружного паза диска. Если полки соседних лопаток мешают повороту заменяемой на 90°, то необходимо снять также и близлежащие к ним проставки. Затем раздвинуть мешающие лопатки в окружном пазу диска и, повернув поврежденную лопатку на 90° относительно ее продольной оси, вытащить ее из окружного паза диска. Монтаж осуществляется в обратном порядке. Таким образом, для монтажа/демонтажа поврежденной лопатки не нужно полностью вынимать все лопатки через установочные пазы, смещая их на шага по окружности ротора как в прототипе.

Наличие зазора между нижними торцами хвостовиков лопаток и поверхностью окружного паза нужно для того, чтобы можно было без затруднений провернуть лопатку на 90° относительно ее продольной оси.

Выполнение радиальных заплечиков под полки лопаток со стороны одного из торцов каждой из проставок на части их боковых поверхностей, выполнение со стороны другого из торцов каждой из проставок, на внутренней поверхности каждой из полок лопаток радиальных упорному выступов к наружной поверхности диска, а также выполнение на внутренних поверхностях каждой из проставок двух выступов, первые из которых контактируют с, по меньшей мере, частью, ближней к проставкам конической относительно продольной оси рабочего колеса ротора компрессора внутренней поверхностью другой из боковых стенок окружного паза, а вторые выступы выполнены Г-образного профиля и установлены в упомянутых радиальных канавках с пазами, необходимо для радиальной фиксации лопаток и проставок на наружной поверхности диска с минимально возможным зазором.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами чертежей, где на фигуре 1 изображено рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя, вид сверху, на фигуре 2 - вид А-А, на фигуре 3 - вид Б-Б, на фигуре 4 -вид В-В, на фигуре 5 - вид Г-Г, на фигуре 6 - рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя, при монтаже поврежденной лопатки (она повернута на 90°, проставки сняты), вид сверху.

Рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя, содержит лопатки 1 с полками 2, установленные хвостовиками типа «ласточкин хвост» в окружном пазу диска 3. При этом оно снабжено проставками 4, установленными на наружной поверхности диска 3 между лопатками 1, причем противолежащие боковые поверхности полок лопаток 1 выполнены контактирующими с боковыми поверхностями соседних проставок 4. Между полками лопаток 1 и наружной поверхностью диска 3, а также между нижними торцами хвостовиков лопаток 1 и поверхностью окружного паза выполнены зазоры 5 и 6, причем со стороны одной из торцов каждой из проставок 4, на части их боковых поверхностей выполнены радиальные заплечики 7 под полки лопаток 1, а со стороны другого из торцов, на внутренней поверхности каждой из полок лопаток 1 выполнено по радиальному упорному выступу 8 к наружной поверхности диска 3. При этом под каждой из проставок 4 на, по меньшей мере, части торцевой поверхности диска 3, со стороны одной из боковых стенок окружного паза, по окружности выполнены радиальные канавки 9, в которых выполнено по пазу 10, кроме того каждая из проставок 4 снабжена выполненными на их внутренних поверхностях двумя выступами 11 и 12, первые выступы 11 из которых контактируют с, по меньшей мере, частью, ближней к проставкам 4 конической относительно продольной оси рабочего колеса ротора компрессора внутренней поверхностью другой из боковых стенок окружного паза, а вторые выступы 12 выполнены Г-образного профиля и установлены в упомянутых радиальных канавках 9 с пазами 10, при этом в осевом направлении каждая из проставок 4 зафиксирована относительно диска 3 посредством распорного кольца 13, установленного в кольцевой проточке, выполненной по окружности со стороны внутренних поверхностей в выступах диска 3, образованных между упомянутыми радиальными канавками 9 и в выступах Г-образного профиля 12 проставок 4.

Демонтаж любой, например, поврежденной лопатки 1 осуществляется следующим образом. Снимается распорное кольцо 13. Сдвигаются соседние к ней проставки 4 в осевом направлении влево до выхода из зацепления их выступов 11 и 12 с телом диска 3 с одновременным выходом их радиальных заплечиков 7 из под полок 2 соседних лопаток 1 и дальнейшего изъятия проставок 4 вверх. Затем повернув поврежденную лопатку 1 на 90° относительно ее продольной оси, происходит ее изъятие из окружного паза диска 3. Если полки соседних лопаток 1 мешают повороту заменяемой на 90°, то необходимо снять также и близлежащие к ним проставки 4, затем раздвинуть мешающие лопатки 1 в окружном пазу диска 3 и, повернув поврежденную лопатку 1 на 90° относительно ее продольной оси, вытащить ее из окружного паза диска 3. Монтаж осуществляется в обратном порядке. Таким образом, для монтажа/демонтажа поврежденной лопатки не нужно полностью вынимать все лопатки через установочные пазы, смещая их на шага по окружности ротора как в прототипе.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности, может быть использовано в конструкциях рабочих колес осевых компрессоров (преимущественно осевых компрессоров низкого давления) газотурбинных двигателей (далее ГТД). Указанный технический эффект достигается тем, что рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя содержит лопатки с полками, установленные хвостовиками типа «ласточкин хвост» в окружном пазу диска. Колесо также снабжено проставками, установленными на наружной поверхности диска между лопатками, причем противолежащие боковые поверхности полок лопаток выполнены контактирующими с боковыми поверхностями соседних проставок. Между полками лопаток и наружной поверхностью диска, а также между нижними торцами хвостовиков лопаток и поверхностью окружного паза выполнены зазоры. Со стороны одной из торцов каждой из проставок, на части их боковых поверхностей выполнены радиальные заплечики под полки лопаток, а со стороны другого из торцов, на внутренней поверхности каждой из полок лопаток выполнено по радиальному упорному выступу к наружной поверхности диска. Под каждой из проставок на, по меньшей мере, части торцевой поверхности диска, со стороны одной из боковых стенок окружного паза, по окружности выполнены радиальные канавки, в которых выполнено по пазу. Каждая из проставок снабжена выполненными на их внутренних поверхностях двумя выступами, первые из которых контактируют с, по меньшей мере, частью, ближней к проставкам конической относительно продольной оси рабочего колеса ротора компрессора внутренней поверхностью другой из боковых стенок окружного паза. Вторые выступы выполнены Г-образного профиля и установлены в упомянутых радиальных канавках с пазами. В осевом направлении каждая из проставок зафиксирована относительно диска посредством распорного кольца, установленного в кольцевой проточке, выполненной по окружности со стороны внутренних поверхностей в выступах диска, образованных между упомянутыми радиальными канавками и в выступах Г-образного профиля проставок. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является упрощение монтажа/демонтажа любой из лопаток в рабочем колесе ротора компрессора газотурбинного двигателя. 6 ил.

Рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя, содержащее лопатки с полками, установленные хвостовиками типа «ласточкин хвост» в окружном пазу диска, отличающееся тем, что оно снабжено проставками, установленными на наружной поверхности диска между лопатками, причем противолежащие боковые поверхности полок лопаток выполнены контактирующими с боковыми поверхностями соседних проставок, при этом между полками лопаток и наружной поверхностью диска, а также между нижними торцами хвостовиков лопаток и поверхностью окружного паза выполнены зазоры, причем со стороны одного из торцов каждой из проставок, на части их боковых поверхностей выполнены радиальные заплечики под полки лопаток, а со стороны другого из торцов, на внутренней поверхности каждой из полок лопаток выполнено по радиальному упорному выступу к наружной поверхности диска, при этом под каждой из проставок на, по меньшей мере, части торцевой поверхности диска, со стороны одной из боковых стенок окружного паза, по окружности выполнены радиальные канавки, в которых выполнено по пазу, кроме того каждая из проставок снабжена выполненными на их внутренних поверхностях двумя выступами, первые из которых контактируют с, по меньшей мере, частью, ближней к проставкам конической относительно продольной оси рабочего колеса ротора компрессора внутренней поверхностью другой из боковых стенок окружного паза, а вторые выступы выполнены Г-образного профиля и установлены в упомянутых радиальных канавках с пазами, при этом в осевом направлении каждая из проставок зафиксирована относительно диска посредством распорного кольца, установленного в кольцевой проточке, выполненной по окружности со стороны внутренних поверхностей в выступах диска, образованных между упомянутыми радиальными канавками и в выступах Г-образного профиля проставок.