Ротор компрессора турбовентиляторного двигателя

Авторы патента:

F01D5/06 - роторы для более чем одной осевой ступени, например барабанного или многодискового типа; их конструктивные элементы

Владельцы патента RU 2484257:

Открытое акционерное общество "АВИАДВИГАТЕЛЬ" (RU)

Изобретение относится к роторам компрессора газотурбинных турбовентиляторных двигателей. Ротор с дисками зафиксирован резьбовым соединением. Резьбовое соединение размещено в кольцевой воздушной полости с внешней стороны от соединяющей диски цилиндрической перемычки и с внутренней стороны от кольцевой щели ротора. Хвостовик стержня резьбового соединения выполнен с цилиндрическим осевым выступом. Отношение высоты гайки резьбового соединения к осевой ширине кольцевой щели ротора составляет 1,1…2, а отношение внутреннего диаметра резьбы гайки к наружному диаметру цилиндрического выступа 1,01…1,5. Изобретение позволяет повысить надежность ротора компрессора. 3 ил.

Изобретение относится к роторам компрессоров газотурбинных турбовентиляторных двигателей.

Известен ротор компрессора, выполненный без отборов воздуха из-за промежуточной ступени (патент RU №2243419).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за повышенной температуры дисков последней ступени ротора компрессора, так как диски не охлаждаются воздухом.

Наиболее близким к заявляемому является ротор компрессора турбовентиляторного двигателя, в котором отбор воздуха из-за промежуточной ступени на охлаждение дисков компрессора и турбины осуществляется при помощи радиальных трубок, установленных в роторе, в месте установки которых, с внутренней стороны от цилиндрических перемычек ротора, размещено резьбовое соединение, фиксирующее диски ротора компрессора (патент RU №2331782).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является то, что такое размещение резьбового соединения существенно ухудшает доступ к гайкам резьбового соединения (доступ к гайкам возможен только со стороны ступиц дисков) и таким образом снижает надежность ротора компрессора за счет ухудшения качества сборки ротора.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности ротора компрессора за счет повышения качества сборки путем улучшения доступа к гайкам резьбового соединения дисков ротора.

Сущность технического решения заключается в том, что в роторе компрессора турбовентиляторного двигателя с дисками, зафиксированными резьбовым соединением, согласно изобретению, резьбовое соединение размещено в кольцевой воздушной полости ротора с внешней стороны от соединяющей диски цилиндрической перемычки и с внутренней стороны от кольцевой щели ротора, а хвостовик стержня резьбового соединения выполнен с цилиндрическим осевым выступом, при этом отношение H/h=1,1…2, a D/d=1,01…1,5, где:

H - высота гайки резьбового соединения;

h - осевая ширина кольцевой щели ротора;

D - внутренний диаметр резьбы гайки;

d - наружный диаметр цилиндрического выступа.

Выполнение ротора компрессора с резьбовым соединением дисков, расположенным в кольцевой воздушной полости ротора с внешней стороны от соединяющей диски цилиндрической перемычки и с внутренней стороны от кольцевой щели ротора, соединяющей кольцевую воздушную полость с проточной частью ротора компрессора, обеспечивает легкий доступ к гайкам крепления дисков в роторе с внешней стороны ротора через кольцевую щель, что улучшает условия сборки ротора и контроля состояния резьбового соединения в эксплуатации, что повышает в свою очередь надежность ротора компрессора.

В случае самопроизвольного откручивания гайки соединения остаются в кольцевой воздушной полости и не попадают в проточную часть ротора компрессора, что исключает поломку рабочих лопаток ротора.

Выполнение хвостовика стержня резьбового соединения с цилиндрическим осевым выступом позволяет осуществить предварительную радиальную фиксацию гайки при вертикальной сборке ротора компрессора.

При H/h<1,1 возможно попадание гаек в проточную часть компрессора после откручивания и частичной пластической деформации.

При Н/h>2 увеличивается масса гаек.

При D/d<1,01 затрудняется установка гаек на хвостовики стержней.

При D/d>1,5 затрудняется удержание гаек на хвостовиках стержней.

На фиг.1 изображен продольный разрез турбовентиляторного двигателя с ротором компрессора.

На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.

На фиг.3 - элемент I в вертикальном положении.

Турбовентиляторный двигатель 1 состоит из винтовентилятора 2 и газогенератора 3 с компрессором 4, состоящим из статора 5 и ротора компрессора 6. Ротор компрессора 6 состоит из титанового диска 7 с рабочими лопатками 8 и стального диска 9 с рабочими лопатками 10. Поскольку диски 7 и 9 выполнены из различных металлов, то их невозможно соединить методом сварки, поэтому диски 7 и 9 фиксируются между собой резьбовым соединением 11, состоящим из резьбового стержня 12, размещенного на диске 7 и зафиксированного гайками 13 кольцевого фланца 14, который кольцевой перемычкой 15 соединен с диском 9. Перемычка 15 отделяет внутреннюю полость 16 ротора 6 от кольцевой воздушной полости 17, в которой размещено резьбовое соединение 11. Перемычка 15 служит также для фиксации радиальных трубок 18, по которым происходит отбор воздуха 19 из кольцевой полости 17, которая соединена через кольцевую щель 20, выполненную между ободами 21 и 22 дисков 7 и 9, с проточной частью 23 ротора 6. Для предварительной фиксации гаек 13 в процессе вертикальной сборки ротора 6 хвостовик 24 стержня 12, проходящего через отверстия 25 во фланце 14, выполнен с цилиндрическим осевым хвостовиком 26.

Работает устройство следующим образом.

При работе ротора компрессора 6 двигателя 1 воздух 19 из проточной части 23 ротора 6 через кольцевую щель 20 и кольцевую полость 17 поступает в трубки 18, а титановый 7 и стальной 9 диски, материалы которых имеют существенно разные коэффициенты линейного расширения, надежно фиксируются между собой резьбовым соединением 11 с самоконтрящейся гайкой 13, что повышает надежность ротора 6.

Осевая ширина кольцевой щели 20 позволяет производить как закручивание через нее гаек 13, так и визуальный и инструментальный контроль резьбового соединения 11, в том числе и в эксплуатации в ходе регламентных работ.

При вертикальной сборке ротора 6 гайки 13 предварительно устанавливаются в кольцевой полости 17 диска 9 с внешней стороны от осевых отверстий 25 на фланце 14 (при отсутствии диска 7) и фиксируются от радиального смещения технологическим клеем (не показано). При установке фланца 14 диска 9 на диск 7 цилиндрические выступы 26 фиксируют в радиальном направлении гайки 13, после чего гайки 13 закручиваются через кольцевую щель 20.

Ротор компрессора турбовентиляторного двигателя с дисками, зафиксированными резьбовым соединением, отличающийся тем, что резьбовое соединение размещено в кольцевой воздушной полости с внешней стороны от соединяющей диски цилиндрической перемычки и с внутренней стороны от кольцевой щели ротора, а хвостовик стержня резьбового соединения выполнен с цилиндрическим осевым выступом, при этом отношение H/h=1,1…2, a D/d=1,01…1,5, где
Н - высота гайки резьбового соединения,
h - осевая ширина кольцевой щели ротора,
D - внутренний диаметр резьбы гайки,
d - наружный диаметр цилиндрического выступа.

Изобретение относится к ротору для лопаточной машины с осевым потоком, содержащему несколько расположенных стопкой роторных дисков, которые сжаты друг с другом в осевом направлении с помощью, по меньшей мере, одного стяжного болта и имеют каждый наружный диаметр.

Ротор турбины газотурбинного двигателя // 2453709

Изобретение относится к области двигателестроения. .

Паровая турбина // 2432466

Узел ротора, узел статора, а также паровая турбина, содержащая такие узлы // 2429351

Турбина, по меньшей мере, с одним ротором, состоящим из роторных дисков и стяжного болта // 2429350

Изобретение относится к газовой турбине, содержащей, по меньшей мере, один ротор, который имеет расположенные в нескольких плоскостях на окружности роторных дисков рабочие лопатки, при этом стяжной болт проходит вдоль выемок в роторных дисках и удерживает роторные диски вместе в виде одного блока, и при этом ротор дополнительно имеет, по меньшей мере, один кольцеобразно окружающий стяжной болт канал, при этом, по меньшей мере, в одном канале предусмотрена, по меньшей мере, одна выполненная кольцеобразно распорка для фиксации положения стяжного болта относительно средней оси ротора, и распорка имеет выемки, которые расположены в радиальном направлении относительно стяжного болта или, соответственно, относительно его средней оси и проходят коаксиально.

Ротор газовой турбины и тепловая лопаточная машина с таким ротором // 2419724

Изобретение относится к ротору в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы. .

Модуль турбины для газотурбинного двигателя с ротором, который включает в себя моноблок // 2377417

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей и, в частности, к модульному элементу турбины для таких двигателей. .

Ротор // 2377416

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при разработке и производстве высокооборотных роторов газотурбинных двигателей, содержащих осевой компрессор и приводящую его газовую турбину средней или большой мощности.

Ротор турбомашины // 2375588

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании и изготовлении составных валов барабанной конструкции для паровых турбин.

Ротор турбины газотурбинного двигателя // 2369746

Изобретение относится к конструкциям роторов турбин авиационных газотурбинных двигателей. .

Устройство для перемещения потока в газотурбинном двигателе // 2484258

Ротор компрессора газогенератора турбовентиляторного двигателя // 2485325

Изобретение относится к турбовентиляторным двигателям авиационного применения

Ротор компрессора газотурбинного двигателя, содержащий средства центробежного забора воздуха, и газотурбинный двигатель // 2492328

Сегментированный ротор турбины и турбина // 2496007

Сегментированный ротор турбины содержит множество рядов лопаток турбины и множество сегментов ротора. Сегменты ротора включают первый сегмент ротора, соединенный со вторым сегментом ротора в шве. Шов содержит различные материалы от каждого из первого и второго сегментов ротора. Каждый из первого и второго сегментов ротора содержит материал, выбранный из группы, состоящей из суперсплава, мартенситной нержавеющей стали, низколегированной стали и титанового сплава. Первый сегмент ротора из множества сегментов ротора сегментированного ротора турбины содержит кольцевой сегмент ротора, имеющий ось, по существу параллельную центральной оси ротора. Кольцевой сегмент ротора образует полость, расположенную в его центре, и имеет внешнюю поверхность, поддерживающую более одного ряда из множества рядов лопаток турбины. Участок перегородки имеет первый конец и второй конец. Первый конец расположен вблизи центральной оси ротора. Фланцевый участок выполнен за одно целое со вторым концом участка перегородки. Фланцевый участок расположен параллельно центральной оси, тем самым образуя полость, расположенную между участком перегородки и фланцевым участком. Кольцевой сегмент ротора не имеет участка перегородки, проходящего радиально внутрь, тем самым образуя концентричную оболочку. Также объектом изобретения является турбина, содержащая внешнюю раму и сегментированный ротор турбины, описанный выше, расположенный внутри внешней рамы. Изобретение позволяет уменьшить массу сегментированного ротора. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ и устройство проверки сварного соединения вала посредством введенного в сквозное отверстие вала воспринимающего устройства, соответствующий вал ротора // 2496624

Изобретение относится к способу изготовления вала для турбины и/или генератора посредством сварного соединения и к валу, изготовленному упомянутым способом. Осуществляют удаление по меньшей мере с одной стороны основной ограничивающей круговой поверхности соответственно одной центральной части соответствующего элемента (5) вала относительно оси вращения (2) для получения соответственно одной открытой полости (11) по меньшей мере в одном цилиндре (3) в пределах оставшегося трубообразного ребра (13). Размещают два элемента (5) вала вдоль оси вращения (2) коаксиально друг другу с образованием полого пространства (15). Получают первый трубчатый кольцевой шов (17) посредством электродуговой сварки в узкий зазор. В одном из двух элементов (5) вала выполняют сквозное отверстие (18) снаружи в полое пространство (15). Осуществляют оценку качества первого трубчатого кольцевого шва (17) изнутри полого пространства (15) во время и/или после сварки посредством введенного через сквозное отверстие (18) в полое пространство (15) воспринимающего устройства (19) или источника (19а) излучения. Таким образом, можно непосредственно регулировать процесс сварки. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Радиальный кольцевой фланец, соединение элементов рабочего колеса или статора и газотурбинный двигатель // 2498080

Радиальный кольцевой фланец содержит на внутренней или внешней периферии чередование выступов, имеющих отверстия для стягивающих крепежных болтов, и впадин, а также средства предотвращения неверного углового соединения, препятствующие прохождению болтов во впадину. Средства предотвращения неверного углового соединения образованы дном, по меньшей мере, одной впадины внутренней или, соответственно, внешней периферии, радиус которой относительно оси турбомашины меньше или, соответственно, больше радиуса круга, внешне или, соответственно, внутренне касательного к отверстиям для прохода болтов в выступах. Другое изобретение группы относится к соединению элементов газотурбинного двигателя, содержащему указанный выше кольцевой фланец, скрепленный при помощи болтов с кольцевыми зажимами. Болты размещены в отверстиях зажимов и в отверстиях выступов фланца, а дно меньшего или, соответственно, большего радиуса размещено между двумя выступами фланца и между двумя выступами, по меньшей мере, одного из зажимов. Еще одно изобретение группы относится к газотурбинному двигателю, содержащему указанное выше соединение. Изобретение позволяет исключить риск неверного монтажа кольцевого фланца. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Многоступенчатая газовая силовая турбина // 2506428

Изобретение относится к многоступенчатым газовым силовым турбинам авиационных двигателей и установок наземного применения. Многоступенчатая газовая силовая турбина включает диски ротора, соединенные между собой фланцами с осевыми штифтами. С внутренней стороны от ступиц дисков установлен стяжной вал, на входном по потоку газа хвостовике которого радиальным ребром зафиксирован в радиальном и осевом направлениях первый по потоку диск ротора турбины. Радиальное ребро расположено в междисковой полости между гайкой затяжки ротора и регулировочным кольцом. Изобретение позволяет снизить габариты многоступенчатой газовой силовой турбины, а также повысить ее надежность. 2 ил.

Радиальный кольцевой фланец, турбина низкого давления для газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель // 2514462

Радиальный кольцевой фланец элемента ротора или статора турбины газотурбинного двигателя содержит на внутренней периферийной части или на наружной периферийной части, соответственно, чередующиеся выпуклые части и части с углублениями, содержащие донные зоны. Выпуклые части содержат отверстия для болтов крепления. Донная зона части с углублением, предотвращающей неправильное соединение, на внутренней периферийной части или на наружной периферийной части, соответственно, располагается радиально внутри или снаружи, соответственно, по отношению к окружности, центрированной на оси фланца и касательной снаружи или изнутри, соответственно, к отверстиям выпуклых частей. Обе части с углублениями, располагающиеся по одну и по другую стороны от части с углублением, предотвращающей неправильное соединение, имеют донную зону вогнутой формы, располагающуюся радиально снаружи или изнутри, соответственно, по отношению к по существу плоским донным зонам других частей с углублениями. Другие изобретения группы относятся к турбине низкого давления, содержащей указанный выше кольцевой фланец, а также газотурбинному двигателю, включающему такую турбину. Группа изобретений позволяет повысить надежность кольцевого фланца за счет снижения вероятности образования трещин в зонах концентрации напряжений. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Ротор газотурбинного двигателя // 2514820

Настоящее изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях многоступенчатых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, энергетических установках паро- и гидротурбинах. Ротор газотурбинного двигателя содержит диски рабочих колес, сопряженные поверхностями посадочных кольцевых элементов, в которых выполнены цилиндрические радиальные сквозные отверстия с фиксирующими элементами. На части каждого из отверстий во внутренних посадочных кольцевых элементах выполнен расширенный участок со стороны их внешней поверхности. Фиксирующие элементы выполнены в виде втулок с внутренней резьбой, расположенных в расширенных участках отверстий и штифтов с соответствующей наружной резьбой, зафиксированных от проворота в отверстиях методом развальцовки. Диски рабочих колес жестко соединены между собой в их средней части вдоль продольной оси ротора. Изобретение позволяет повысить надежность, технологичность и ремонтопригодность ротора газотурбинного двигателя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Ротор газотурбинного двигателя // 2525985

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях осевых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей и энергетических установок. Ротор газотурбинного двигателя содержит диски, соединенные резьбовыми соединениями, расположенными в их средней части вдоль продольной оси ротора. Периферийный кольцевой участок одного диска с его внутренней стороны снабжен выступами и чередующимися с ними продольными пазами, расположенными по окружности диска. Периферийный кольцевой участок другого диска, контактирующего с предыдущим, снабжен лепестками с выступами и чередующимися с ними продольными пазами по его наружной стороне в количестве, равном числу продольных пазов на дисках. Торцевые поверхности выступов выполнены коническими. Лепестки установлены выступающими по окружности диска за контактную поверхность с возможностью сопряжения поверхностей выступов одного диска с конической поверхностью выступов другого диска. Изобретение позволяет повысить надежность ротора газотурбинного двигателя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.