Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Робоче колесо осьової турбомашини, хвостовики лопаток якого встановлені в поздовжніх пазах диска і зафіксовані в осьовому напрямку ущільнювальними й замковими ущільнювальними пластинами, уведеними їхніми зовнішніми кромками в канавки полиць хвостовиків робочих лопаток і внутрішніми кромками у зустрічну кільцеву канавку у кільцевому виступі ободу диска, при цьому ущільнювальні пластини встановлені на всю глибину згаданої кільцевої канавки, а замкові ущільнювальні пластини закріплені їхніми внутрішніми кромками за допомогою відігнутих кінців контрувальних замків на виступах у місцях наскрізного вирізу у кільцевому бурті ободу диска, яке відрізняється тим, що у місцях встановлення внутрішніх кромок кожної замкової ущільнювальної пластини в бурті зазначеного ободу диска, обмежуючого згадану кільцеву канавку, виконані поглиблення відносно останньої, причому кожне поглиблення обмежене радіальним виступом, виконаним перед згаданими поглибленнями кільцевого бурту ободу диска, при цьому даний радіальний виступ охоплений двома поздовжніми виступами, додатково розміщеними на внутрішній кромці кожної замкової ущільнювальної пластини.

2. Робоче колесо осьової турбомашини за п. 1, яке відрізняється тим, що згаданий контрувальний замок кожної замкової ущільнювальної пластини розміщений у згаданих поглибленнях кільцевого бурту ободу диска, а його відігнуті кінці, якими охоплений із двох сторін кожний зазначений радіальний виступ на ободі диска, розміщені під згаданими поздовжніми виступами внутрішньої кромки замкової ущільнювальної пластини.

Текст

1. Робоче колесо осьової турбомашини, хвостовики лопаток якого встановлені в поздовжніх пазах диска і зафіксовані в осьовому напрямку ущільнювальними й замковими ущільнювальними пластинами, уведеними їхніми зовнішніми кромками в канавки полиць хвостовиків робочих лопаток і внутрішніми кромками у зустрічну кільцеву канавку у кільцевому виступі ободу диска, при цьому ущільнювальні пластини встановлені на всю глибину згаданої кільцевої канавки, а замкові ущільнювальні пластини закріплені їхніми внутрішніми кромками за допомогою відігнутих кінців контрувальних U 2 (19) 1 3 на яких трохи більше ширини ущільнювальної пластини. Пази забезпечують установку комплекту ущільнювальних пластин у колесі. У місці розташування кожного такого паза уведена замкова ущільнювальна пластина. Замкова ущільнювальна пластина, як і кожна штатна ущільнювальна пластина, уведена в канавки полиць хвостовиків робочих лопаток своєю зовнішньою кромкою, а внутрішньою кромкою входить у зачеплення із пластинчастим замком, що, у свою чергу, входить у зачеплення з радіальним виступом, розташованим збоку на згаданому кільцевому виступі диска. Згадані пластинчасті замки своїми відігнутими кінцями втримують замкові ущільнювальні пластини в окружному напрямку, а разом з ними й весь комплект ущільнювальних пластин. Деталі пристрою технологічні у виготовленні. Пристрій, як складова частина конструкції робочого колеса, не викликає труднощів при зборцірозбиранні останнього. Однак відоме робоче колесо турбіни має деякі недоліки. Один з них полягає в тому, що осьова фіксація внутрішньої кромки замкової ущільнювальної пластини забезпечується за рахунок її упору в пластинчастий замок, який у свою чергу впирається в радіальний виступ диска. Використання пластинчастого замка, як проміжної деталі між замковою ущільнювальною пластиною й згаданим радіальним виступом диска, приводить до підвищених зазорів, а це викликає вентиляційні втрати, та знижує якість зборки й працездатність пристрою. Як показав досвід експлуатації таких робочих коліс, надійна робота конструкції досягається за рахунок високої точності виготовлення деталей, їхнього припасування або підбора по градаціях розмірів, що визначає якість зборки. Іншим недоліком є ненадійна фіксація кожної з замкових ущільнювальних пластин, а, отже, і всього комплекту ущільнювальних пластин, в окружному напрямку, оскільки фіксація забезпечується відігнутими кінцями пластинчастих замків. У практиці відзначені випадки відгину кінців пластинчастих замків з наступною втратою окружної фіксації ущільнювальних пластин. Ще одним недоліком є значне виступання елементів кріплення замкових ущільнювальних пластин, розташованих як безпосередньо на самих замкових ущільнювальних пластинах, так і на кільцевому виступі ободу диска, що створює додаткові вентиляційні втрати. Крім того ці елементи, розташовані на замкових ущільнювальних пластинах, значно збільшують масу останніх, а це приводить до додаткових навантажень на полки хвостовиків робочих лопаток, які розташовуються в районі замкових ущільнювальних пластин. Більш того, елементи замкових ущільнювальних пластин, що виступають, зміщують центр мас, а це в роботі приводить до небажаного виникнення моменту, який навантажує згаданий пластинчастий замок і прагне вивести замкову ущільнювальну пластину із зачеплення. 46405 4 Відоме також робоче колесо турбіни, представлене в описі до авторського посвідчення N1306212, F01D 5/32, у якому усунуті недоліки наведеної вище конструкції. Це досягнуто тим, що замкова ущільнювальна пластина фіксується в радіальному напрямку за рахунок безпосереднього упору її нижньої кромки в радіальний виступ диска, а в окружному напрямку - за допомогою двох її паралельних між собою виступів, спрямованих до осі колеса. Ці виступи уведені в пази, виконані в кільцевому виступі диска. Як і в попередньому випадку, весь комплект ущільнювальних пластин фіксується в окружному напрямку за допомогою замкової ущільнювальної пластини (або декількох таких пластин). Пластина ця встановлена в місці двох, паралельних між собою й радіальною віссю колеса, пазів, прорізаних у кільцевому виступі обода диска з обох сторін від місця встановлення пластинчастого замка. Однак використання такої фіксації лопаток обмежене колесами турбін з лопатками без бандажних полиць на кінцях пера, або з бандажними полками без натягу по контактуючих площадках. Це обмеження пов'язане з тим, що лопатки, розташовані в районі замкової ущільнювальної пластини (або пластин), установлюються після попередньої установки останньої. У той же час інші лопатки з ущільнювальними пластинами повинні бути вже остаточно встановлені. Це обумовлено наявністю на замковій ущільнювальній пластині згаданих вертикальних виступів, які при установці дозволяють її переміщення тільки в радіальному напрямку паралельно бічної площини ободу диска. А це можливо тільки при відсутності робочих лопаток у пазах диска в районі встановлення замкової ущільнювальної пластини. Практика проектування тихохідних турбін і подальшої їх експлуатації показала, що найбільш логічно в конструкції їхніх коліс забезпечити натяг по контактуючих площадках бандажних полиць усього комплекту лопаток. У таких конструкціях весь комплект лопаток установлюють одночасно. Однак при цьому й знімання, і установка кожної окремої лопатки утруднені. Недолік даної конструкції, як втім, і попередньої, це - наявність у конструкції вільно виступаючих відігнутих кінців кожного контровочного замка. Від впливу відцентрових сил контровочний замок у пазу прагне розгорнутися. Щоб перешкодити цьому, доводиться збільшувати висоту перетину замка, а, отже, і глибину згаданого паза, що в підсумку приводить до збільшення розмірів кільцевого бурту на ободі диска. Проте, через близькість розв'язуваної задачі й спільності сукупності ряду істотних ознак, відоме технічне рішення обране прототипом технічного рішення, що заявляється. Перед автором стояла задача створити таке робоче колесо з фіксацією робочих лопаток (у тому числі, з бандажними полками, що утворюють 5 натяг по контактних площадках) за допомогою ущільнювальних і замкових ущільнювальних пластин, у якому була б досягнута сукупність логічно взаємозалежних технічних результатів, а саме : - підвищення надійності фіксації замкових ущільнювальних пластин в осьовому й окружному напрямках шляхом запобігання прокручування їх контровочних замків, зокрема від відцентрових сил, при одночасному забезпеченні; - міцності пристрою разом зі зниженням вентиляційних втрат за рахунок зменшення виступання елементів кріплення замкових ущільнювальних пластин щодо гладких поверхонь колеса; - і технологічності зборки-розбирання робочого колеса турбіни, у тому числі з лопатками, що мають натяг по контактуючих поверхнях бандажних полиць; Поставлена задача вирішується тим, що у відомому робочому колесі осьової турбомашини, хвостовики лопаток якого, встановлені в поздовжніх пазах диска, зафіксовані в осьовому напрямку ущільнювальними й замковими ущільнювальними пластинами з їхніми зовнішніми кромками, уведеними в канавки полиць хвостовиків лопаток, і внутрішніми кромками, уведеними в зустрічну кільцеву канавку кільцевого виступу ободу диска, при цьому ущільнювальні пластини встановлені своїми внутрішніми кромками на всю глибину згаданої кільцевої канавки, а замкові ущільнювальні пластини під їх внутрішніми кромками закріплені контровочнимй пластинчастими замками на виступах у місцях наскрізного вирізу на кільцевому виступі ободу диска, зроблені вдосконалення. Удосконалення полягають у тім, що в місцях установки внутрішніх кромок кожної замкової ущільнювальної пластини в зазначеному обіді диска виконані поглиблення в денці кільцевої канавки. Кожне поглиблення обмежене радіальним виступом перед згаданими поглибленнями обіду диска. При цьому даний радіальний виступ охоплений двома поздовжніми виступами, додатково розміщеними на внутрішній крайці кожної замкової ущільнювальної пластини Це дає зменшення виступання в осьовому напрямку елементів кріплення внутрішніх кромок замкових ущільнювальних пластин, а, отже, знизило вентиляційні втрати й навантаження на полки хвостовиків робочих лопаток, а заодно й масу самих замкових пластин. Виступи на внутрішній крайці замкової пластини, що охоплюють із двох сторін радіальний виступ, розташований перед згаданим наскрізним вирізом на кільцевому бурті диска, виконані поздовжніми. Це дозволяє встановлювати замкові пластини на завершальному етапі зборки колеса турбіни, коли всі робочі лопатки вже встановлені. І це особливо важливо для коліс турбін з робочими лопатками, що мають натяг по контактуючих поверхнях бандажних полиць. У той же час, згаданий контровочний пластинчастий замок кожної замкової ущільнювальної пластини можна розмістити в згаданих вибірках. 46405 6 Тоді відігнуті кінці контровочного замка охоплюють з обох сторін кожний зазначений радіальний виступ на кільцевому виступі обіду диска. Самі кінці замка розміщаються під згаданими поздовжніми виступами внутрішньої крайки замкової ущільнювальної пластини, що виключає тенденцію до повороту замка у вибірці від дії відцентрових сил на його кінці. Цим забезпечується технічний результат надійної фіксації замкової пластини. Тим самим взаємопов'язані технічні результати як поліпшення технологічності зборкирозбирання, так і забезпечення міцності й надійності пристрою під час роботи. Технічне рішення, що заявляється, ілюструється кресленнями, де на: фіг. 1 - даний вид з переду на ободну частину робочого колеса турбіни; фіг. 2 - показано поздовжній перетин Б-Б ободної частини робочого колеса в місці розташування ущільнювальної пластини; фіг. 3 - показано поздовжній перетин В ободної частини робочого колеса турбіни в місці розташування замкової ущільнювальної пластини; фіг. 4 - показана в диметрії ободна частина робочого колеса турбіни з ущільнювальними й замковою ущільнювальною пластинами; фіг. 5 - показані в диметрії окремі складові деталі розібраного робочого колеса турбіни; фіг. 6 - показана в диметрії замкова частина робочої лопатки з канавкою на полці хвостовика під установку верхніх кромок ущільнювальних і замкових ущільнювальних пластин; фіг. 7 - показана ободна частина диска з переду ( вид по стрілці А, див. фіг. 3); фіг. 8 - дано поздовжній перетин Г-Г (див. фіг.7) ободної частини диска в місці встановлення ущільнювальних пластин; фіг. 9 - дано поздовжній перетин Д-Д (див. фіг.7) ободної частини диска в місці встановлення замкових ущільнювальних пластин; фіг. 10 - показана в диметрії ободна частина диска з боку встановлення ущільнювальних і замкових ущільнювальних пластин; фіг. 11, 12, 13, 14 - представлені етапи встановлення ущільнювальних пластин; фіг. 15, 16, 17, 18, 19 - показані етапи постановки замкових ущільнювальних пластин; фіг. 20 - показана в диметрії ободна частина робочого колеса турбіни в зборі, в місці встановлення замкової ущільнювальної пластини. Робоче колесо (фіг. 1, 2, 3, 4, 5) турбомашини з робочими лопаткамиї, своїми хвостовиками 2 (фіг. 2) встановленими у поздовжні, наприклад ялинкові, пази 3 диска 4 (фіг. 4, 5), які, перетинаючи його ободну частину, утворять виступи 5. По ширині полиці 6 хвостовика 2 (фіг. 5, 6) кожної робочої лопатки 1 виконана канавка 7, звернена до осі обертання колеса. На ободній частині диска 4 (фіг. 5, 7, 8, 9, 10) є кільцевий виступ 8, у якому виконана кільцева канавка 9, обмежена радіальне спрямованим від осі обертання буртом 10 (фіг. 5, 8, 9, 10). На торцевій поверхні бурту 10 кільцевого виступу 8, у кількості рівному числу встановлюваних у 7 колесі турбіни замкових ущільнювальних пластин, виконані радіальні виступи 11 уздовж осі обертання робочого колеса. На кільцевому виступі 8 у бурті 10 проти кожного радіального виступу 11 виконане поглиблення 12 щодо кільцевої канавки 9 (фіг. 9,10). У місці розташування поглиблень^ бурті 0 повністю вирізано на розрахованій ділянці, позначеній, як виріз 13 (Фіг. 7). При цьому денце 14 кожного поглиблення 12 розміщене на розраховану відомим способом глибину щодо денця 15 кільцевої канавки 9 (фіг. 9). Зазначена канавка 9 призначена для розміщення по окружності ущільнювальних пластин 16 у кільцевому виступі 8 диска 4. Ущільнювальні пластини 16 (фіг. 5, 11, 12) мають зовнішню 17 і внутрішню 18 кромки, форма й розміри яких забезпечують їхнє сполучення з канавками 7 і 9 відповідно. Своїми зовнішніми відігнутими кромками 17 ущільнювальні пластини 16 введені в загальну кільцеву канавку, утворену зі сполучених канавок 7 на полках хвостовиків 6 робочих лопаток 1. Ущільнювальні пластини 16 своїми внутрішніми кромками 18 уведені в кільцеву канавку 9 (див. фіг. 2), обмежену кільцевим радіальним буртом 10. Між ущільнювальними пластинами 16, у кожному з місць розташування в диску 4 поглиблень 12 установлена ущільнювальна замкова пластина19 (фіг. 1, 3, 4). Ущільнювальна замкова пластина 19 (фіг.5) має зовнішню кромку 20, аналогічну кромкам 17 штатних ущільнювальних пластин 16, і внутрішню кромку 21 (Фіг. 3, 5). Замкові ущільнювальні пластини 19 своїми зовнішніми кромками 20, також входять у загальну кільцеву канавку, утворену сполученими канавками 7 полиць хвостовиків 6 робочих лопаток 1. Внутрішня кромка 21 кожної замкової ущільнювальної пластини 19, у відмінності від внутрішньої кромки 18 ущільнювальної пластини 16, має по два виступи 22, паралельних як поздовжньої осі робочого колеса, так і між собою (фіг.5). Коли замкова ущільнювальна пластина 19 (фіг. 3) своєю внутрішньою кромкою 21 уведена у відповідне поглиблення 12 на кільцевому виступі 8 диска 4, кромка 21 зсередини обмежена в поздовжньому напрямку упором у радіальний виступ 11. Зазначені виступи 22 на кромці 21 обмежують виїмку 23, куди, з можливістю ними охвата, уведено радіальний виступ 11 на кільцевому виступі 8 диска 4 (фіг. 1, 20). Тим самим виступи 22 визначають необхідне для фіксації положення замкової ущільнювальної пластини 19 від переміщення в окружному напрямку й, одночасно, весь комплект ущільнювальних пластин 16. Для фіксації замкових пластин 19 від їхнього зсуву в зазор між згаданим денцем 14 поглиблення 12 і нижньою поверхнею 24 кожної замкової ущільнювальної пластини 19 уведено пластинчастий контровочний замок 25. Пластинчастий кон 46405 8 тровочний замок 25 може мати один кінець 26 заздалегідь відігнутим у напрямку осі робочого колеса. У зібраному пристрої обидва кінці пластинчастого замка 25 загнуті по обох сторін радіального виступу 11 з його охватом (див. фіг.1, 4, 20). Пластинчастий контровочний замок 25 не є силовим елементом конструкції й фіксує замкову пластину 19 від її переміщення в радіальному напрямку до осі колеса. Зборка колеса турбіни починається (фіг. 11) з установки робочих лопаток 1 їх хвостовиками 2 у пази 3, наприклад ялинкові, ободной частини диска 4. Як уже було зазначено, канавки 7 на внутрішніх поверхнях полиць б хвостовиків 2 робочих лопаток 1 при сполученні утворюють суцільну кільцеву канавку. Встановлення кожної ущільнювальної пластиниіб виконують через вирізі 3 у бурті 10 кільцевого виступу 8 введенням її внутрішньої крайки 18 у поглиблення 12 з денцем 14, яке заглиблене відносно денця 15 кільцевої канавки 9 (фіг. 9, 11). Початкове положення пластини 16 - похиле, з передлежачою зовнішньою кромкою 17 (фіг. 11). Потім ущільнювальну пластину 16 переводять у вертикальне положення, вводячи її зовнішню кромку 17 у кільцеву канавку, утворену сполученими канавками 7 полиць хвостовиків 6 робочих лопаток 1 (фіг.12). При цьому ущільнювальну пластину 16 піднімають, а внутрішню крайку 18 пластини 16 сполучають із кільцевою канавкою 9. Далі ущільнювальні пластини 16 просувають в окружному напрямку, щоб вони зайняли своє остаточне положення (фіг-13,14). Таким чином, у робочому колесі, що заявляє, установлюються всі ущільнювальні пластини 16 з урахуванням наступного розміщення замкових ущільнювальних пластин 19 у місцях і кількості, передбачених розрахунком. Установку замкової ущільнювальної пластини 19 (фіг. 15) також починають уведенням її внутрішньої кромки 21 у поглиблення 12 із денцем 14, заглибленим щодо денця 15 кільцевої канавки 9 диска 4 (фіг. 9). При цьому, як вказувалося вище, обидва виступи 22 кожної замкової ущільнювальної пластини 19 розташовують по обох сторони радіального виступу 11 диска 4. Потім замкову ущільнювальну пластину 19 переводять у вертикальне положення до її упору в торцеву поверхню ободу диска 4 і поверхні хвостовиків 2 лопатки 1. Одночасно пластину 19 переміщають радіальне до осі обертання колеса до упору поверхні 24 у денце 14 вибірки 12 (фіг. 16). Далі замкову ущільнювальну пластину 19 переміщають радіально до периферії й у результаті її зовнішню крайку 20 уводять у сполучені канавки 7 полиць хвостовиків 6 робочих лопаток 1 (фіг. 17). При цьому внутрішня кромка 21 сполучається з поглибленням 12, а, як вказано вище, виступи 22 9 на внутрішній кромці 21 розташовуються з обох сторін виступу 11. У межах вирізу 13 у відкриту частину перетину поглиблення 12, що утворилося в результаті радіального переміщення пластини19 між внутрішньою кінцевою поверхнею 24 останньої й денцем 14 поглиблення 12, установлюють пластинчастий контровочний замок 25 (фіг. 18, 19). Цей пластинчастий контровочний замок 25 може мати один кінець 26, відігнутий у напрямку осі обертання робочого колеса, завдяки чому замок встановлюють до упору цим кінцем 26 у бічну поверхню виступу 11 (фіг. 18, 19, 20). Після того протилежний вільний кінець замка 25 відгинають до охвату замком виступу 11 з обох його сторін, при цьому обидва відігнутих кінця замка 25 розташовуються під поздовжніми виступами 22 на внутрішній кромці 21 замкової пластини 19. Виступаючу частину замка 25, якщо така 46405 10 залишається, обрізають врівень із зовнішньою бічною поверхнею виступу 11. Дослідний зразок ротора триступінчастої турбіни низького тиску з робочими колесами конструкції, що заявляється , успішно пройшов випробування на експериментальному авіаційному газотурбінному двигуні АИ-22. Температура коліс у замкових з'єднаннях досягала 650 °С. Максимальні розрахункові напруги, відзначені в ободній частини диска рівні 22 кг/мм2. При цьому рішення, що заявляється, при тривалих випробуваннях турбіни підтвердило його працездатність і надійність. Перераховані вище вдосконалення дозволяють успішно застосувати пропонований пристрій для робочих коліс турбін у широкому функціональному діапазоні, а саме, турбін низького тиску, вільних турбін і інших для газотурбінних двигунів середньої й великої розмірності. 11 46405 12 13 46405 14 15 46405 16 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Working wheel of axial turbo-machine

Автори англійською

Soloviov Oleksandr Fedorovych, Fedorchenko Mykola Mykolaiovych, Rublevskyi Yurii Vladlenovych, Krilik Oleksandr Viktorovych, Yefymenko Anatolii Vasyliovych

Назва патенту російською

Рабочее колесо осевой турбомашины

Автори російською

Соловьев Александр Федорович, Федорченко Николай Николаевич, Рублевский Юрий Владленович, Крилик Александр Викторович, Ефименко Анатолий Васильевич

МПК / Мітки

МПК: F01D 5/00

Мітки: турбомашині, осьової, робоче, колесо

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-46405-roboche-koleso-osovo-turbomashini.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Робоче колесо осьової турбомашини</a>

Подібні патенти