Металлокерамический ротор турбины Советский патент 1993 года по МПК F01D5/28 

//////Y///////S///)///////y////±

- -- - rx7xr

r////7 //////s

Использование: в турбостроении, в частности в конструкциях металлокёрамиче- ских роторов газовой турбины. Сущность изобретения: ротор содержит металлический диск (МД) 1, включающий бандаж 2 с буртом 3, внутренний керамический бандаж (КБ) 4, образованный сегментами 5 с пазами 6, и закрепленные в них (6) торцами 7 керамические рабочие лопатки (КРЛ) 8. Снаружи КРЛ 8 установлены КБ 9, образованный сегментами 10, металлическое гофрированное опорное кольцо 13 и выполненный в виде сплошного металлического кольца бандаж 12. Сегменты 5 сцеплены с МД 1 шпонками 15. Кольцо 13 с обеих сторон снабжено экранами (обтекателями) КРЛ 8 на нижнем торце снабжены осевым упорным шипом. 4 з.п. ф-лы, 5 ил. Х7 12 to Ё

{Zfc/c /

Изобретение относится к турбостроению, в частности к конструкциям металлоке- рамических роторов тазовых турбин.

Цель изобретения - повышение надеж- .ности металлокерамического ротора турбины.

Металлический бандаж ротора выполнен в виде сплошного наружного кольца.

Керамические лопатки снабжены верхним составным из сегментов керамическим бандажом, имеющем на внутренней поверхности профилированные пазы для крепления горцев лопаток.

В кольцевом зазоре, образованном наружным металлическим кольцом и верхним керамическим бандажем, предусмотрено опорное кольцо, выполненное в виде тонкостенного упругого в радиальном направлении элемента.

Металлический диск ротора турбины соединен с нижним керамическим бандажом посредством шпоночного соединения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены: рис, 1 - общий вид крепежа керамических лопаток в рабочем колесе турбины; рис. 2 и 3 - взаимное расположение керамических лопаток и бандажей колеса турбины; рис. 4 - устройство лопатки с центральным шипом; рис, 5 - сечение экструзионной керамической лопатки.

Рабочее колесо содержит металлический диск 1 с бандажем 2, включающем опорные бурты 3, прилегающий к нему (2) внутренний керамический бандаж 4, образованный сегментами 5, снабженными фигурными по торцу лопатки пазами (углублениями) 6, в которых закреплены нижние торцы 7 рабочих керамических лопаток 8, наружный керамический бандаж 9, включающий сегменты 10, прилегающие к. ним снаружи монтажные ленты 11, а также расположенное между наружным опорным металлическим .бандажем 12 и керамическим бандажем 9 опорное металлическое гофрированное кольцо 13. Между сегментами 5 по линии осевого разъема 14 установлена шпонка 15 квадратного сечения, сопряженная с сегментами 5. Керамический бандаж 9 на выходе лопатки со стороны полости пониженного давления А снабжен упорным буртом 16, а гофрированное кольцо 13 со стороны полостей повышенного Б и пониженного А давлений снабжено обтекателями (экранами) 17 и 18. которые с корпусом 19 турбины образуют радиальные зазоры 20. Керамические лопатки 8 на нижнем торце могут быть снабжены центральным осевым упорным шипом 21, закрепленным в предусмотренном отверстии сегмента 5. Экструзионная лопатка 22 содержит сплошные боковые стенки 23 пера лопатки и внутренние перегородки 24, образующие воздушные полости 25 сотовой конструкции,

Монтаж колеса турбины осуществляют следующим образом. На цилиндрическую поверхность металлического бандажа 2 диска турбины между буртами 3 устанавливают сегменты 5 внутреннего керамического бандажа 4 и металлические шпонки 15. Затем в пазах 6 сегментов 5 кромками 7 устанавливают рабочие лопатки 8 и наружный керамический бандаж 9 из сегментов 10.

После них (10) стяжки лентами 11 заводят обтекатель 18 и напрессовывают гофрированное кольцо 13 с наружным металлическим бандажем 12. Затем крепят обтекатель 17 и тем самым завершают монтаж металлокерамического ротора газовой турбины.

Рабочее колесо турбины работает следующим образом. До вращения и нагрева. турбины под воздействием сжатого гофрированного кольца 13, работающего как радиальная пружина, рабочие лопатки 8 отжимаются к оси диска и прижимаются торцами 7 к основанию пазов 6 сегментов 5 керамического бандажа 4. При вращении

турбины после подачи рабочего газа на ее элементы воздействуют центробежные силы, температурные напряжения и осевые усилия от перепада давления в полостях Б и А. Под воздействием последнего экран 17

прижимает бандаж 12 с кольцом 13 к бурту 16 бандажа 9 и холодный воздух по радиальным зазорам перетекает из полости,,Б в полость А, охлаждая бандаж 12 и кольцо 13. При вращении турбины и температурных

расширениях ее элементов торцы лопаток 8 не выходят из пазов 6 и обеспечивается упор лопаток в сегменты 5 и упор последних в бурт 3 диска, а также зацепление сегментов 5 через шпонки 15 с диском турбины. .

Выполнение в лопатках 8 осевых шипов 21 повышает надежность упора лопаток в сегменты, особенно если они тонкостенные. Выполнение лопаток экструзионной конструкции при сохранении прочностных характеристик снижает массу лопаток и центробежные силы, воздействующие на бандажи 9, 12 и кольцо 13.

Предложенная конструкция повышает надежность металлокерамического ротора

турбины.

Формула изобретения 1. Металлокерамический ротор турбины, содержащий металлический диск с пазом, размещенный в последнем нижний керамический бандаж, состоящий из сегментов и имеющий на внешней поверхности профилированные пазы, установленные в пазах керамические лопатки и охватывающих их верхний металлический бандаж, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, ротор снабжен промежуточным опорным кольцом, шпоночным соединением и верхним керамическим бандажом, имеющим на внутренней поверхности профилированные пазы, состоящим из сегментов и установленным на лопатках с образованием зазора между ними и металлическим бандажом, причем металлический диск соединен с нижним керамическим бандажом посредством шпоночного соединения, металлический бандаж выполнен в виде сплошного кольца, а опорное кольцо - в виде тонкостенного упругого в : радиальном направлении элемента и установлено в зазоре.

тем, что верхний керамический бандаж со

стороны выходных кромок лопаток снабжен

торцовыми упорными буртами, контактирующими с торцом опорного кольца,

Редактор

Составитель А.Кохан Техред М.Моргентал

дн/е.5

Корректор v Л. Л ивринец