Робоче колесо турбіни

Робоче колесо турбіни, що містить основний диск, лопатки, закріплені в ободі основного диска, і два покривних диски, перший попереду основного 3 37009 дисками, у напрямку від центру до периферії. На периферії повітря з порожнини пропускається через зазори у замкових з'єднаннях, інтенсивно охолоджуючи обід основного диска та хвосто вики лопаток, і виходить із заднього боку основного диска у проточну частину турбіни. Конструкція робочого колеса дозволяє мати у порожнині між основним та покривним дисками високі швидкості руху о холоджувального повітря при економній його витраті. Однак із-за одностороннього обдування основного диска охолоджування є недостатньо ефективним. Відоме обране як прототип робоче колесо турбіни, що містить основний диск, лопатки, закріплені в ободі основного диска, і два покривних диски (дефлектори). Перший покривний диск встановлений попереду основного диска, а другий - ззаду. Кожен з покривних дисків встановлений з приляганням у стик площини його зовнішньої кромки до кромок нижніх полиць лопаток таким чином, що в робочих умовах у місці стику утворюється суцільна стінка, яка відгороджує від проточної частини турбіни порожнину, сформовану між основним та покривним дисками для проходу о холоджувального повітря (А.Д. Богданов, Н.П. Калинин, А.И. Кривко. Турбовальный двигатель ТВЗ-117ВМ. -Москва: Воздушный транспорт, 2000, стор. 99 і 119). Другий покривний диск виконаний з отворами, які розташовані на периферійній його частині. Отвори розміщені рівномірно по колу і призначені для скидання у проточну частину турбіни відпрацьованого охолоджувального повітря. При роботі турбіни перша частина охолоджувального повітря через отвори циліндричного пояса основного диска і отвору у маточині покривного диска надходить у порожнину між першим покривним диском та основним диском. У порожнині вона переміщається від центру до периферії, обдуваючи основний диск спереду, і, розподілившись по зазорах у замкових з'єднаннях, за допомогою яких лопатки кріпляться до обода основного диска, та каналах між верхніми частинами хвостовиків лопаток, проходить їх. Проминувши зазори та канали, повітря безпосередньо через отвори другого покривного диска виводиться у проточну частину турбіни. Друга частина повітря через отвори у маточині другого покривного диска надходить з порожнини турбіни у порожнину між основним диском та другим покривним диском, охолоджує задню поверхню основного диска і так само як перша частина повітря виходить через отвори на периферії другого покривного диска у проточну частину турбіни. Недоліком робочого колеса турбіни є його невеликий ресурс. Ресурс обмежений терміном служби покривного диска з отворами, пов'язаним з тривалістю його роботи до появи перших ознак руйнування. Завданням корисної моделі є збільшення ресурсу робочого колеса турбіни за рахунок зменшення механічного напруження у полотні покривного диска. Зменшення механічного напруження у полотні покривного диска досягається тим, що у робочому колесі турбіни, яке містить основний диск, лопатки, 4 закріплені в ободі основного диска, і два покривних диски, перший попереду основного диска і другий - за основним диском, встановлених з приляганням їх зовнішніх кромок у стик до кромок нижніх полиць лопаток таким чином, що в робочих умовах можливе утворення у місцях стику суцільної стінки, яка відгороджує від проточної частини турбіни порожнину, сформовану між основним та покривним дисками для проходу о холоджувального повітря, згідно з корисною моделлю, нижні полиці лопаток у зовнішньої кромки другого покривного диска виконані із зрізаним з одного боку кутом, при цьому у місцях зрізаних кутів, між двома суміжними полицями та зовнішньою кромкою другого покривного диска, утворені отвори, що з'єднують порожнину між основним та другим покривним дисками з проточною частиною турбіни. Виконання нижніх полиць лопаток у зовнішньої кромки другого покривного диска із зрізаним з одного боку кутом і утворення у місцях зрізаних кутів, між двома суміжними полицями та зовнішньою кромкою покривного диска, отворів, що з'єдн ують порожнину між основним та другим покривним дисками з проточною частиною турбіни, дозволяє відмовитися від застосування покривного диска, виконаного з отворами на периферійній його частині. Такий другий покривний диск, з отворами, використаний у прототипі. Як відомо, отвори у полотні диска є концентраторами механічного напруження і сприяють прискоренню руйнівних процесів, особливо в умовахвисоких температур. Крім того, у прототипі місцеположення отворів на полотні покривного диска негативно впливає на інтенсивність руху о холоджувального повітря у кільцевій зоні порожнини, найбільш віддаленої від центру та розміщеної за отворами покривного диска. Наявність у запропонованому робочому колесі турбіни отворів у місцях зрізаних кутів полиць дозволяє виводити охолоджувальне повітря у проточну частину через ці отвори та використовувати покривний диск без отворів на периферійній частині, при цьому забезпечується інтенсивне продування повітря по всьому простору порожнини, що покращує охолоджування обідної частини покривного диска. Завдяки цьому знижується рівень механічного напруження у полотні покривного диска і, отже, уповільнюються процеси його руйнування, що, у підсумку, збільшує термін служби диска та підвищує міжремонтний ресурс робочого колеса. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких показані: Фіг. 1. Частина ротора турбіни з пропонованими робочими колесами, поздовжній розріз; Фіг. 2. Розріз А-А на фіг. 1; Фіг. 3. Фрагмент Б на фіг. 1. На фіг. 1 показана частина ротора турбіни компресора для газотурбінного двигуна, що містить два робочих колеса запропонованої конструкції. Робоче колесо 1-го ступеня містить основний диск 1, лопатки 2, покривний диск 3, встановлений попереду основного диска 1, і встановлений за основним диском покривний диск 4. У робоче ко 5 37009 лесо ІІ-го ступеня входять основний диск 5, лопатки 6, передній покривний диск 7 і покривний диск 8, розташований за основним диском 5. Між основним диском 1 та покривними дисками 3 і 4 утворені відповідно порожнини 9 і 10, а між основним диском 5 та покривними дисками 7 і 8 відповідно порожнини 11 і 12. Кожна лопатка 2 має нижню полицю 13, лопатка 6 - нижню полицю 14. Лопатки в ободах основних дисків 1 і 5 закріплені за допомогою замкових з'єднань ялинкового типу. У цих з'єднаннях між ободом та неробочою частиною зубців хвостовика лопатки передбачені зазори (на кресленнях не показані) для продувки охолоджувального повітря. Зазори на вході сполучені з порожниною між основним та переднім покривним дисками, на виході - з порожниною між основним та заднім покривним диском. Порожнини 9 і 10 сполучені між собою також через канали (на кресленнях не позначені), утворені між верхніми частинами хвостовиків, під нижніми полицями лопаток 2. Таке ж саме з'єднання мають порожнини 11 і 12. Кожен з покривних дисків встановлений з приляганням у стик його зовнішньої кромки до кромок нижніх полиць лопаток: кромки покривних дисків 3 і 4 з різних сторін примикають до кромок нижніх полиць 13, а кромки покривних дисків 7 і 8 - до кромок нижніх полиць 14. Встановлення дисків проведене таким чином, що у місцях стиків утворюється суцільна стінка, яка відгороджує від проточної частини порожнину, сформовану між основним та покривним дисками для проходу о холоджувального повітря. Нижні полиці 13 і 14 виконані із зрізаним з одного боку кутом. У місцях зрізаних кутів, між двома суміжними полицями та зовнішньою кромкою покривного диска, утворені отвори: у робочому колесі 1-го ступеня - отвори 15, у робочому колесі ІІ-го ступеня - отвори 16. Отвори 15 з'єднують з проточною частиною порожнину 10, а отвори 16 - порожнину 12. В умовах роботи газотурбінного двигуна охолоджування робочих коліс у турбіні проводиться за 6 допомогою повітряного обдування зовнішніх поверхонь покривних дисків та продувкою повітря через порожнини 9, 10, 11 і 12. Продувка здійснюється наступним чином. Перший потік охолоджувального повітря надходить у порожнину 9 з внутрішньої порожнини ротора турбіни компресора через спеціальні отвори (на кресленнях не позначені), виконані у циліндричному поясі основного диска 1 та у маточині покривного диска 3. Спочатку він проходить по порожнині 9 від центру до її периферії, охолоджуючи передню поверхню основного диска 1, потім по зазорах замкових з'єднань та каналах між верхніми частинами хвостовиків лопаток 2 виходить у порожнину 10 і далі через отвори 15 виводиться у проточну частин у. Через порожнину 10 продувається другий потік повітря, що надходить до неї з внутрішньої порожнини турбіни через отвори (на кресленні не позначені) у маточині покривного диска 4. Другий потік повітря охолоджує задню поверхню основного диска 1. З порожнини 10 через отвори 15 повітряний потік виводиться у проточну частину. Продувка порожнини 11 для охолоджування передньої поверхні основного диска 5 проводиться третім потоком охолоджувального повітря, який надходить до неї через отвори (на кресленнях не позначені) у маточині покривного диска 7 з тієї ж внутрішньої порожнини турбіни, що й другий потік у порожнину 10. Повітря з периферійної частини порожнини 11 проходить у периферійну частину порожнини 12 по каналах між верхніми частинами хвостовиків лопаток та зазорах замкових з'єднань, а потім викидається у проточну частину турбіни через отвори 16. Четвертий потік охолоджувального повітря надходить для охолоджування задньої поверхні основного диска 5 у порожнину 12 по лисках стяжних болтів та фрезуваннях у посадочних поясах (на кресленнях не позначені) основного диска 5, проходить від центру до периферії порожнини 12 і виходить у проточну частину через отвори 16. 7 Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 37009 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601