Рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя Российский патент 2021 года по МПК F01D5/30 F04D29/34 F01D5/32 

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 установочные пазы. При этом надо соблюдать порядковую нумерацию и маркировку на лопатках, вкладышах и балансировочных грузах. Для сборки вышеописанная операция проделывается в обратном порядке. При этом установочные пазы ослабляют диск. Все это достаточно трудоемко и нетехнологично и снижает надежность.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является упрощение монтажа/демонтажа любой из лопаток в рабочем колесе ротора компрессора газотурбинного двигателя и повышение его надежности за счет исключения установочных пазов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном рабочем колесе ротора компрессора газотурбинного двигателя, содержащем диск, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз, в котором установлены хвостовики типа «ласточкин хвост» лопаток с полками, зафиксированные в окружном направлении посредством установленных в кольцевом пазу вкладышей с фиксаторами, соединенных между собой посредством резьбового соединения, согласно настоящему изобретению, оно дополнительно содержит дистанционные полки, каждая из которых установлена между полками соседних лопаток, над вкладышем, причем на наружной поверхности каждого из вкладышей за одно целое с ним выполнено по радиальному выступу с сквозным отверстием, образующим с сквозным отверстием вкладыша единый радиальный канал, в котором установлен упомянутый фиксатор, при этом в дистанционных полках выполнены сквозные радиальные отверстия, в которые заведены радиальные выступы, соединенные с первыми посредством резьбовых соединений.

Такая конструкция позволяет осуществить демонтаж любой поврежденной лопатки посредством изъятия дистанционных полок вверх из кольцевого паза диска, включающих в себя повернутые на 90° относительно продольной оси вкладыши с фиксаторами, и затем, повернув лопатки на 90° относительно их продольной оси вытащить их из кольцевого паза диска до изъятия поврежденной. 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.

Преимущественно торцы каждого из фиксаторов, обращенные к дну кольцевого паза, выполнить сферическими. Это позволяет минимизировать площадь взаимного контакта поверхностей и предотвратить повреждение диска в кольцевом пазе при затягивании и законтривании фиксаторов.

Преимущественно на наружных поверхностях радиальных вкладышей и на наружных торцах фиксаторов выполнены шлицы, для удобства выкручивания вкладышей и фиксаторов при монтаже/демонтаже рабочего колеса.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами чертежей, где на фигуре 1 изображено рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя, вид сверху, на фигуре 2 - сечение А-А, на фигуре 3 - сечение Б-Б, на фигуре 4 вид сверху при монтаже/демонтаже лопаток, на фигуре 5 - сечение В-В.

Рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя, содержит диск 1, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз 2, в котором установлены хвостовики 3 типа «ласточкин хвост» лопаток 4 с полками 5, зафиксированные в окружном направлении посредством установленных в кольцевом пазу вкладышей 6 с фиксаторами 7, соединенных между собой посредством резьбовых соединений 8, при этом торец каждого из фиксаторов 7, обращенный к дну кольцевого паза 2, выполнен сферическим (на чертежах не показано).

Рабочее колесо содержит дистанционные полки 9, каждая из которых установлена между полками соседних лопаток 4, над вкладышем 6, причем на наружной поверхности каждого из вкладышей 6 за одно целое с ним выполнено по радиальному выступу 10 с сквозным отверстием 11, образующим с сквозным отверстием 12 вкладыша 6 единый радиальный канал, в котором установлен упомянутый фиксатор 7, при этом в дистанционных полках 9 выполнены сквозные радиальные отверстия 13, в которые заведены радиальные выступы 10, соединенные с первыми посредством резьбовых соединений 14.

На наружных поверхностях радиальных выступов 10 вкладышей 6, а также на наружных торцах фиксаторов 7 выполнены шлицы (на чертежах не показаны).

Демонтаж любой, например, поврежденной лопатки 4 осуществляется следующим образом. Изымаются дистанционные полки 9 вверх из кольцевого паза 2 диска 1 в ближайшем окружном секторе к поврежденной лопатке (дистанционных полок 5 может быть несколько по окружности рабочего колеса в зависимости от его размеров). При этом предварительно ослабляют затяжку фиксаторов 7 и поворачивают на 90° относительно продольной оси вкладыши 6 с фиксаторами 7. Далее поворачивают лопатки 4 на 90° относительно их продольной оси, что позволяет хвостовикам 3 выйти из кольцевого паза 2, и вытаскивают их из кольцевого паза 2 диска 1 вплоть до поврежденной лопатки. Монтаж осуществляется в обратном порядке. При этом затягивание фиксаторов 7 посредством шлиц происходит по резьбовому соединению 8, а законтривание вкладышей 6 и фиксаторов 7 от поворота осуществляется, например, методом кернения. Таким образом, для монтажа/демонтажа поврежденной лопатки не нужно полностью вынимать все лопатки через установочные пазы, смещая их на шага по окружности ротора. Это значительно упрощает монтаж/демонтаж лопаток, а исключения установочных пазов повышает надежность рабочего колеса.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя содержит диск, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз, в котором установлены хвостовики типа «ласточкин хвост» лопаток с полками, зафиксированные в окружном направлении посредством установленных в кольцевом пазу вкладышей с фиксаторами, соединенных между собой посредством резьбового соединения. Рабочее колесо ротора содержит дистанционные полки, каждая из которых установлена между полками соседних лопаток, над вкладышем. На наружной поверхности каждого из вкладышей за одно целое с ним выполнено по радиальному выступу со сквозным отверстием, образующим со сквозным отверстием вкладыша единый радиальный канал, в котором установлен упомянутый фиксатор. В дистанционных полках выполнены сквозные радиальные отверстия, в которые заведены радиальные выступы, соединенные с первыми посредством резьбовых соединений. Технический результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является упрощение монтажа/демонтажа любой из лопаток в рабочем колесе ротора компрессора газотурбинного двигателя и повышение его надежности за счет исключения установочных пазов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Рабочее колесо ротора компрессора газотурбинного двигателя, содержащее диск, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой паз, в котором установлены хвостовики типа «ласточкин хвост» лопаток с полками, зафиксированные в окружном направлении посредством установленных в кольцевом пазу вкладышей с фиксаторами, соединенных между собой посредством резьбового соединения, отличающееся тем, что содержит дистанционные полки, каждая из которых установлена между полками соседних лопаток, над вкладышем, причем на наружной поверхности каждого из вкладышей за одно целое с ним выполнено по радиальному выступу с сквозным отверстием, образующим с сквозным отверстием вкладыша единый радиальный канал, в котором установлен упомянутый фиксатор, при этом в дистанционных полках выполнены сквозные радиальные отверстия, в которые заведены радиальные выступы, соединенные с первыми посредством резьбовых соединений.

2. Рабочее колесо по п. 1, отличающееся тем, что торец каждого из фиксаторов, обращенный к дну кольцевого паза, выполнен сферическим.

3. Рабочее колесо по п. 1, отличающееся тем, что на наружных поверхностях радиальных выступов вкладышей, а также на наружных торцах фиксаторов выполнены шлицы.