Рабочее колесо турбины
Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в рабочих колесах турбин газотурбинных двигателей. Рабочее колесо турбины содержит диск с пазами, охлаждаемые рабочие лопатки с полками и зубчатыми хвостовиками, установленными в пазах диска, и пластинчатые замки, установленные в кольцевых проточках диска и полок рабочих лопаток. Рабочее колесо снабжено вставками, расположенными по обе стороны хвостовиков и примыкающими своими боковыми поверхностями к торцу диска, зубчатым хвостовикам и пластинчатым замкам. В зубчатых хвостовиках на уровне нижнего зуба выполнены выступы, а во вставках ответные им пазы. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения лопаток рабочего колеса турбины за счет уменьшения утечек охлаждающего воздуха. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в рабочих колесах турбин газотурбинных двигателей.
Известно рабочее колесо турбины, содержащее диск, охлаждаемые рабочие лопатки с зубчатыми хвостовиками, установленные в пазах диска, и пластинчатые замки, установленные в кольцевых проточках диска и лопаток [1].
Недостатком известного устройства является наличие зазора между поверхностью пластинчатого замка и торцами замковой части рабочей лопатки, из-за которого часть воздуха, минуя охлаждающий тракт лопатки, выбрасывается в проточную часть турбины перпендикулярно основному потоку. В результате этого снижается эффективность охлаждения рабочих лопаток, а значит и надежность их работы, а также коэффициент полезного действия турбины.
Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения лопаток рабочего колеса турбины за счет уменьшения утечек охлаждающего воздуха.
Технический результат достигается тем, что рабочее колесо турбины, содержащее диск с пазами, охлаждаемые рабочие лопатки с полками и зубчатыми хвостовиками, установленными в пазах диска, и пластинчатые замки, установленные в кольцевых проточках диска и полок лопаток, снабжено вставками, расположенными по обе стороны хвостовиков и примыкающими своими боковыми поверхностями к торцу диска, зубчатым хвостовикам и платинчатым замкам, причем в зубчатых хвостовиках на уровне нижнего зуба выполнены выступы, а во вставках ответные им пазы, при этом вставки выполнены клиновидными со скошенной в сторону диска боковой поверхностью, примыкающей к пластинчатому замку, а сами выполнены с расточкой под этот скос, причем угол скоса боковой поверхности вставки, примыкающей к пластинчатому замку, по отношению к продольной оси рабочей лопатки составляет 30-40°.
Наличие расположенных по обе стороны хвостовиков вставок, примыкающих своими боковыми поверхностями к торцу диска, хвостовикам и пластинчатым замкам, позволяет свести к минимуму площадь утечек охлаждающего воздуха.
В предлагаемой конструкции площадь утечек определяется местом сопряжения радиусов выступов хвостовиков и ответных им пазов во вставках. Эти сопрягаемые радиусы можно выполнить довольно точно, уменьшая тем самым площадь утечек. В процессе работы колеса турбины под действием центробежных сил пластинчатые замки тянут вставки вверх, однако благодаря выполненному в хвостовиках выступу перемещения вставок не происходит.
Выполнение вставок клиновидными с примыкающей к пластинчатому замку боковой поверхностью, скошенной в сторону диска, а пластинчатых замков с расточкой под этот скос обеспечивает надежный прижим вставок к торцевой поверхности диска. Оптимальный угол скоса боковой поверхности вставки устанавливается экспериментальным путем, исходя из оптимальной силы прижима вставки к торцевой поверхности диска.
Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 представлен продольный разрез колеса; на фиг.2 - вид спереди на колесо.
Рабочее колесо турбины содержит диск 1 с пазами 2, охлаждаемые лопатки 3 с полками 4 и зубчатыми хвостовиками 5, установленными в пазах 2 диска 1, пластинчатые замки 6, расположенные в кольцевых проточках 7 и 8 полок 4 и диска 1 по обе стороны хвостовиков 5. Между диском 1 и пластинчатыми замками 6 по обе стороны хвостовиков 5 установлены клиновидные вставки 9, контактирующие своими боковыми поверхностями с торцом диска 1, зубчатыми хвостовиками 5 и расточкой 10, выполненной в пластинчатых замках 6. В каждом хвостовике 5 на уровне нижнего зуба выполнен по всей его ширине боковой выступ 11, а в каждой вставке 9 - ответный паз 12.
При вращении рабочего колеса турбины под действием центробежных сил вставки 9 прижимаются внутренней поверхностью паза 12 к выступу 11 лопатки 3. Одновременно с этим пластинчатые замки 6 также под действием центробежных сил прижимаются к боковой поверхности клиновидных вставок 9 и сдвигают последние до полного прижима их боковых поверхностей к торцу диска 1, снижая протечки охлаждающей среды из внутренних полостей лопатки и повышая надежность ее работы.
Источник информации
(56) 1. Сиротин Н.Н. Конструкция и эксплуатация, повреждаемость и работоспособность газотурбинных двигателей. - М.: РИА “ИМ-ИНФОРМ”, 2002, с.46, рис. В, 56.
Формула изобретения
1. Рабочее колесо турбины, содержащее диск с пазами, охлаждаемые рабочие лопатки с полками и зубчатыми хвостовиками, установленными в пазах диска, и пластинчатые замки, установленные в кольцевых проточках диска и полок рабочих лопаток, отличающееся тем, что оно снабжено вставками, расположенными по обе стороны хвостовиков и примыкающими своими боковыми поверхностями к торцу диска, зубчатым хвостовикам и пластинчатым замкам, причем в зубчатых хвостовиках на уровне нижнего зуба выполнены выступы, а во вставках ответные им пазы.
2. Рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что вставки выполнены клиновидными со скошенной в сторону диска боковой поверхностью, примыкающей к пластинчатому замку, а сами замки выполнены с расточкой под этот скос.
3. Рабочее колесо по пп.1 и 2, отличающееся тем, что угол скоса боковой поверхности вставки, примыкающей к пластинчатому замку, по отношению к продольной оси рабочей лопатки составляет 30-40°.
