Ротор турбины высокого давления турбореактивного двигателя Российский патент 2024 года по МПК F01D5/08 F01D5/30 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции роторов осевых турбин турбореактивных двигателей (ТРД).

В качестве наиболее близкого аналога выбран ротор турбины высокого давления ТРД, содержащий основной диск с установленными на нем охлаждаемыми рабочими лопатками и покрывной диск, прикрепленный к нему с помощью байонетного соединения, образующий с основным диском каналы подвода охлаждающего воздуха к хвостовой части рабочих лопаток, при этом в ободе основного диска между рабочими лопатками выполнены радиальные пазы, а покрывной диск содержит ответные пазы, в которые установлены фиксаторы, зафиксированные в радиальном направлении (см. RU 2647265).

Недостатком известного ротора является возникновение высоких окружных напряжений в зоне паза покрывного диска, что увеличивает вероятность поломки последнего.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является повышение надежности покрывного диска при работе ТРД и, как следствие, повышение надежности турбореактивного двигателя в целом.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в роторе турбины высокого давления ТРД, содержащем основной диск с установленными на нем охлаждаемыми рабочими лопатками и покрывной диск, прикрепленный к нему с помощью байонетного соединения, образующий с основным диском каналы подвода охлаждающего воздуха к хвостовой части рабочих лопаток, при этом в ободе основного диска между рабочими лопатками выполнены радиальные пазы, а покрывной диск содержит ответные пазы, в которые установлены фиксаторы, зафиксированные в радиальном направлении, согласно настоящему изобретению, фиксаторы выполнены в виде штифтов, а ответные пазы образованы между выступами, выполненными по окружности на торцевой поверхности покрывного диска.

Вынос ответных пазов за пределы покрывного диска позволяет избежать возникновения высоких окружных напряжений в зоне паза покрывного диска при работе ТРД, по причине отсутствия паза в теле покрывного диска, что повышает его надежность покрывного диска при работе ТРД.

Кроме того, такое конструктивное выполнение позволяет использовать фиксаторы более простой геометрической формы - в виде штифтов, что упрощает конструкцию ротора в целом.

При этом, как и в прототипе, покрывной диск надежно зафиксирован на основном диске от проворота.

В частном случае реализации на каждом штифте, а также на внутренних поверхностях близлежащих к нему выступов выполнены пазы, в которых установлен П-образный элемент, средним участком примыкающий к штифту, а концевыми участками заведен в зазоры между выступами и близлежащими рабочими лопатками.

Такое конструктивное выполнение является наиболее оптимальным вариантом исполнения для исключения выпадания фиксаторов из пазов дисков.

В частном случае реализации предпочтительно выполнение выступов, между которыми образован ответный паз, разной толщины. Это необходимо для возможности сборки ротора. Сущность настоящего изобретения поясняется фиг. 1-3, на которых представлены:

- ротор турбины высокого давления, продольный разрез;

- фрагмент ротора турбины высокого давления, поперечный разрез;

- узел соединения, изометрия.

Ротор турбины высокого давления ТРД, содержащий основной диск 1 с установленными на нем охлаждаемыми рабочими лопатками 2 и покрывной диск 3, прикрепленный к нему с помощью байонетного соединения 4, образующий с основным диском 1 каналы подвода охлаждающего воздуха к хвостовой части рабочих лопаток 2, при этом в ободе основного диска 1 между рабочими лопатками 2 выполнены радиальные пазы 5, а покрывной диск 3 содержит ответные пазы 6, в которые установлены фиксаторы 7, в виде штифтов. Ответные пазы 6 образованы между выступами 8, выполненными по окружности на торцевой поверхности покрывного диска 3.

На каждом штифте 7, а также на внутренних поверхностях близлежащих к нему выступов 8 выполнены пазы 9, в которых установлено по П-образному элементу 10, фактически представляющим собой пластину с загнутыми концами. Каждый П-образный элемент 10 средним участком примыкает к штифту 7, а концевыми участками заведен в зазоры между выступами 8 и близлежащими к ним рабочими лопатками 2.

При этом выступы 8, между которыми образовано по ответному пазу 6, выполнены разной толщины.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора турбины высокого давления ТРД фиксатор 7 удерживает покрывной диск 3 от проворота относительно основного диска 1. П-образный элемент 10 удерживает фиксатор 7 от выхода из зацепления с пазами 5 и 6 дисков 1 и 3.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции роторов осевых турбин турбореактивных двигателей (ТРД). В роторе турбины высокого давления ТРД, содержащем основной диск с установленными на нем охлаждаемыми рабочими лопатками и покрывной диск, прикрепленный к нему с помощью байонетного соединения, образующий с основным диском каналы подвода охлаждающего воздуха к хвостовой части рабочих лопаток, при этом в ободе основного диска между рабочими лопатками выполнены радиальные пазы, а покрывной диск содержит ответные пазы, в которые установлены фиксаторы, зафиксированные в радиальном направлении, согласно настоящему изобретению, фиксаторы выполнены в виде штифтов, а ответные пазы образованы между выступами, выполненными по окружности на торцевой поверхности покрывного диска. Достигается повышение надежности покрывного диска при работе ТРД и, как следствие, повышение надежности турбореактивного двигателя в целом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ротор турбины высокого давления турбореактивного двигателя, содержащий основной диск с установленными на нем охлаждаемыми рабочими лопатками и покрывной диск, прикрепленный к нему с помощью байонетного соединения, образующий с основным диском каналы подвода охлаждающего воздуха к хвостовой части рабочих лопаток, при этом в ободе основного диска между рабочими лопатками выполнены радиальные пазы, а покрывной диск содержит ответные пазы, в которые установлены фиксаторы, зафиксированные в радиальном направлении, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде штифтов, а ответные пазы образованы между выступами, выполненными по окружности на торцевой поверхности покрывного диска.

2. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что на каждом штифте, а также на внутренних поверхностях близлежащих к нему выступов выполнены пазы, в которых установлен П-образный элемент, средним участком примыкающий к штифту, а концевыми участками заведен в зазоры между выступами и близлежащими рабочими лопатками.

3. Ротор по п. 1, отличающийся тем, что ответные выступы, между которыми образован ответный паз, выполнены разной толщины.