Колесо газотурбінного двигуна, оснащене системою лопаток

1. Робоче колесо газотурбінного двигуна, оснащене системою лопаток, що містить лопатки (1), розташовані в каналі конічної форми й утримувані в периферійній кільцевій канавці (7) робочого колеса (12) за допомогою вузлів кріплення молоткоподібної форми, причому кожна зі згаданих лопаток додатково має платформу (30), зовнішня в радіальному напрямку поверхня (30а) якої обмежує канал потоку газів і внутрішня в C2 2 (19) 1 3 81901 форми в периферійній кільцевій канавці робочого колеса, обмеженій передньою по потоку кромкою і задньою по потоку кромкою, поверхні яких, сполучені з донною частиною канавки, утворюють опорні поверхні, в які упираються бічні поверхні хвостовиків лопаток у процесі функціонування даного газотурбінного двигуна, причому зазначені опорні поверхні сприймають зусилля реакції, результуюча яких переважно розташовується в площині відцентрових зусиль, що докладаються до зазначених лопаток. Для одержання вищевказаного результату в [патенті ЕР 0695856] пропонується асиметричний молоткоподібний вузол кріплення лопатки, тобто вузол кріплення, в якому кут опорної поверхні передньої по потоку кромки, що має найбільший діаметр стосовно до площини, перпендикулярної осі обертання двигуна, перевищує кут, утворений між опорною поверхнею задньої по потоку кромки і згаданою площиною. На фіг.4В згаданого патенту показане з'єднання лопатки з робочим колесом у тому випадку, коли лопатка, що піддається значному осьовому впливу внаслідок удару уламка, що потрапив у даний газотурбінний двигун, має тенденцію до повороту навколо центру обертання С, що розташовується на передньому по потоку кінці опорної поверхні задньої по потоку кромки. Внаслідок особливостей такої конструкції кільцевої канавки і хвостовика лопатки зазначена лопатка може вийти із зачеплення з робочим колесом у випадку сильного удару. У [патенті US 5271718] описані лопатки з симетричним вузлом кріплення молоткоподібного типу, які містять платформи, що мають на їхній внутрішній у радіальному напрямку поверхні ребра жорсткості, що проходять в окружному напрямку й в осьовому напрямку і які призначені для усунення вібраційних резонансів, причому два із зазначених окружних ребер жорсткості взаємодіють з кільцями, утвореними на периферійній частині даного робочого колеса, для забезпечення герметичності в цих зонах. Осьова товщина зазначених ребер жорсткості, по суті, дорівнює товщині кілець. У даному патенті США показано, що осьові ребра жорсткості, сформовані на внутрішній у радіальному напрямку поверхні платформ, мають висоту, меншу, ніж висота ребер жорсткості, що взаємодіють із згаданими кільцями. У випадку значного осьового впливу ребро жорсткості, що розташовується позаду по потоку, сприймає переважну частину утворюваних з усиль і може зрушуватися в осьовому напрямку на задньому по потоку кільці, що може викликати вивільнення лопатки в результаті її від'єднання від робочого колеса. Крім того, у випадку спрямованого в тангенціальному напрямку впливу кінці зазначених ребер жорсткості можуть зміщуватися на згаданих кільцях, що, за відсутності роз'єднання і вивільнення даної лопатки, може призвести до насування одна на одну розташованих поруч кромок двох сусідніх лопаток. 4 Зазначені порушення нормального розташування лопаток можуть відбуватися, зокрема, в постаченому системою лопаток робочому колесі турбореактивного двигуна, згаданому у вступній частині даного опису, в якому лопатки розташовуються в каналі конічної форми. Задача даного винаходу полягає в розробці модифікованої конструкції лопатки, що дозволяє усун ути відзначені вище хиби. Поставлена задача відповідно до запропонованого винаходу вирішується за рахунок того, що то вщина заднього по потоку ребра жорсткості в осьовому напрямку перевищує товщин у заднього по потоку кільця. Таке технічне рішення дозволяє забезпечити плоску й однорідну поверхню контакту між ребром жорсткості і кільцем робочого колеса, яке в разі потреби являє собою кільцеву канавку, призначену для розміщення в ній ущільнювальної прокладки. Відповідно до іншої кращої характеристики запропонованого винаходу товщина переднього по потоку ребра жорсткості в осьовому напрямку перевищує то вщин у переднього по потоку кільця. Краще, щоб висота згаданих ребер жорсткості була досить великою для того, щоб обмежити можливість насування платформ одна на одну. Надалі винахід пояснюється описом варіантів його здійснення з посиланнями на фігури супровідних креслень, серед яких: Фіг.1 зображує вигляд у розтині по площині, що містить вісь обертання даного двигуна, з'єднання лопатки з робочим колесом відповідно до запропонованого винаходу, причому згадана лопатка розташовується в конічному каналі і вузол її кріплення являє собою асиметричний вузол молоткоподібного типу; Фіг.2 - вигляд у перспективі знизу дво х прилеглих одна до одної лопаток 1а і 1b. На Фіг.1 схематично подана лопатка 1, хвостовик 2 якої у формі ластівчиного хвоста містить передню по потоку бічну поверхню За і задню по потоку бічну поверхню ЗЬ, що упираються в опорні поверхні 4а, 4Ь внутрішніх сторін передньої по потоку кромки 5 і задньої по потоку кромки 6, які визначають кільцеву канавку 7, виконану на периферійній частині робочого колеса 12, і донна частина 8 якої з'єднується зі згаданими опорними поверхнями 4а і 4b за допомогою закруглених поверхонь 9а і 9b відповідно. В разі значних осьових впливів, що мають місце при ударі уламка на аеродинамічну частину лопатки 1, остання має тенденцію повертатися навколо переднього по потоку кінця С опорної поверхні 4Ь задньої по потоку кромки 6. При цьому кінець 10 п'ятки 11 хвостовика лопатки 1, найбільше віддалений від центру обертання С, прагне описувати траєкторію у вигляді геометричної окружності С. Слід зазначити, що лопатка 1 розташовується в конічному каналі, тобто передня по потоку кромка 5 має діаметр, що перевищує діаметр задньої по потоку кромки 6, і опорні поверхні 4а і 4b утворюють з площиною R, перпендикулярною 5 81901 осі обертання робочого колеса 2, різноманітні кути A, l. Робоче колесо 12 має у своїй передній по потоку частині перше радіальне розширення 20, що має невеличку товщин у в осьовому напрямку, називане переднім по потоку кільцем, а у своїй задній по потоку частині - друге радіальне розширення 21, називане заднім по потоку кільцем, що містить кільцеву канавку 22, призначену для розміщення в ній ущільнювальної прокладки, не показаної на поданих у додатку фігурах. Переднє по потоку кільце 20 і заднє по потоку кільце 21 містять циліндричні периферійні поверхні 20а і 21а, що представляють собою поверхні обертання навколо осі обертання робочого колеса 12. Між хвостовиком 2 й аеродинамічною частиною лопатки 2 передбачена платформа 30, зовнішня в радіальному напрямку поверхня 30а якої обмежує конічний канал потоку газів і внутрішня в радіальному напрямку поверхня 30b якої містить переднє по потоку ребро жорсткості 32 і заднє по потоку ребро жорсткості 33, що проходять в окружному напрямку в безпосередній близькості від периферійних поверхонь 20а і 21а переднього по потоку кільця 20 і заднього по потоку кільця 21. Ребра жорсткості 32 і 33 мають, зокрема, ділянки циліндричних поверхонь обертання, відповідно 32а і 32Ь, навколо осі обертання робочого колеса 1, що перекривають периферійні поверхні 20а і 21а переднього по потоку кільця 21 і заднього по потоку кільця 22, і ширина яких в осьовому напрямку перевищує ширину периферійних поверхонь 20а і 21а. У випадку осьового впливу на лопатку 1 унаслідок удару уламка, що потрапив у даний двигун, лопатка 1 має тенденцію обертатися навколо точки С. Такий вплив тягне за собою позитивний упор заднього по потоку ребра жорсткості 33 в заднє по потоку кільце 21. Оскільки поверхня 32b є циліндричною і досить широкою в осьовому напрямку, вона не має можливості зміщуватися на периферійній поверхні 21а кільця 21. Таке конструктивне рішення не дозволяє хвостовику лопатки 2 вийти з кільцевої канавки 7, оскільки воно обмежує можливий хід лопатки 1. У випадку значного механічного впливу в тангенціальному напрямку кінці двох ребер 32 і 33 опиняються в позитивному упорі в периферійні поверхні 20а і 21а переднього по потоку кільця 20 і заднього по потоку кільця 21. Ширина поверхонь 32а і 33а розраховується таким чином, щоб була достатня опора на кільцях 20 і 21 у всьому діапазоні можливих переміщень лопатки 1 у процесі функціонування даного турбореактивного двигуна. Висота ребер жорсткості 32 і 33 розраховується таким чином, щоб при будь-якому можливому переміщенні лопаток, що примикають одна до одної, внаслідок механічного впливу на них у тангенціальному напрямку краї платформ 30, що примикають один до одного, двох послідовно 6 розташованих лопаток 1а і 1b не мали можливості насуватися один на одного так, як це показано на фіг.2. На фіг.2 схематично показані лопатки 1а і 1b, що додатково містять додаткові ребра жорсткості, що розташовуються між переднім по потоку ребром жорсткості 32 і заднім по потоку ребром жорсткості 33. Зазначена лопатка може також містити ребра жорсткості, орієнтовані в осьовому напрямку, без виходу за рамки запропонованого винаходу.