Хвостовик рабочей лопатки

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения и энергомашиностроения, в частности к устройствам для соединения узлов.

Функциональное соединение рабочей лопатки с ободом диска ротора паровой турбины, содержащее кольцевой паз в ободе диска и входящий в него хвостовик лопатки. Хвостовик лопатки содержит на своей поверхности посадочный слой из функционального наноструктурированного материала, обладающего эффектом памяти формы, полученный путем плазменного напыления в вакууме механически активированных порошков на основе Ni, его вакуумного отжига, с последующим охлаждением до низкой температуры с помощью жидкого азота или нагревом в зависимости от функциональных характеристик материала с ЭПФ, пластической деформации нанесенного слоя при этой температуре путем обкатки роликами, посадку лопатки турбины в пазу диска турбины и нагревание до температуры конца обратного мартенситного превращения.

Техническим результатом является повышение прочности полученного функционального соединения и упрощение сборки.

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения и энергомашиностроения, в частности к устройствам для соединения узлов.

В настоящее время существуют следующие соединения узлов:

Известен узел лопаток турбины, содержащий лопатки, установленные с зазором между полками соседних лопаток, и уплотнения, закрывающие зазор между полками двух соседних лопаток. Полки выполнены с пазами на окружных сторонах, обращенных к соседним лопаткам. Лопатки содержат полости хвостовиков, а уплотнение закрывает, по меньшей мере, всю длину полостей хвостовиков двух соседних лопаток. Уплотнение выполнено из полоски гибкого упругого материала и размещено в двух противолежащих пазах, выполненных в каждой из полок двух соседних лопаток. Пазы закрыты по направлению к верхнему по потоку концу для обеспечения удержания уплотнения и открыты по направлению к нижнему по потоку концу лопатки турбины для обеспечения введения уплотнения (патент 2415272).

Недостатком данного устройства является сложность процесса сборки. Низкая прочность полученного соединения.

Наиболее близким является замковое соединение рабочей лопатки с ободом диска ротора паровой турбины, содержащее кольцевой Т-образный паз в ободе диска и входящий в него ответный Т-образный хвостовик лопатки, причем каждая из образованных пазом двух кольцевых щечек обода диска снабжена краевым наружным кольцевым заплечиком, а нижняя часть пера лопатки - двумя ответными заплечиками, каждый из которых охватывает с осевым зазором соответствующий заплечик обода диска для удерживания щечек обода от раскрытия, в каждом осевом зазоре между заплечиками диска и лопатки установлена клиновая вставка из материала с коэффициентом линейного расширения более высоким, по сравнению с коэффициентами линейного расширения материалов лопатки и диска (патент 75220).

Недостатком этого соединения является низкая прочность полученного соединения. Сложность сборки, разборки полученного узла.

Задачей полезной модели, является разработка хвостовика рабочей лопатки для соединения рабочей лопатки с ободом диска ротора паровой турбины.

Техническим результатом является повышение прочности полученного узла и упрощение его сборки.

Поставленная задача решается предложенным хвостовиком рабочей лопатки, выполненным с возможностью соединения с ободом диска ротора паровой турбины посредством кольцевого паза, выполненного в нем, хвостовик снабжен размещенным на его поверхности посадочным слоем из функционального наноструктурированного материала, обладающего эффектом памяти формы, полученным плазменным напылением в вакууме механически активированных порошков на основе Ni.

Упрощение сборки, разборки соединения хвостовика рабочей лопатки с ободом диска ротора паровой турбины и повышение прочностных характеристик полученного соединения достигается за счет использования посадочного слоя. Этот слой представляет собой наноструктурированный сплав с эффектом памяти формы, позволяющий удерживать лопатку с хвостовиком в пазу диска ротора паровой турбины. Эти результаты дают нам основание полагать, что основной вклад в повышение механических свойств вносит именно наноструктурирование.

На фиг.1 представлен общий вид хвостовика рабочей лопатки соединенного с ободом диска ротора паровой турбины.

Устройство состоит из лопатки (1) с хвостовиком (2) паровой турбины, посадочного слоя (3) из наноструктурированного функционального материала, обода диска ротора (4) с пазом паровой турбины.

Работа осуществляется следующим образом.

Лопатка 1 со своим хвостовиком 2 вводится в паз диска 4. Предварительно на хвостовик 2 был нанесен посадочный слой 3 из порошка с эффектом памяти формы при помощи плазменного напыления в вакууме, получаем покрытие толщиной 0,7-1,5 мм, далее осуществляют вакуумный отжиг при температуре 400-600°С с последующим повышением температуры от 50 до 230°С для сплавов NiAl или понижением до низкой температуры -8÷-3°С с помощью жидкого азота для сплавов TiNi, TiNiCu, обкатку нанесенного слоя при этой температуре роликами в радиальном направлении за 60-80 проходов с целью накопления степени деформации 3,8%, посадку лопатки турбины в пазу диска турбины. После введения (посадки) хвостовика 2 с нанесенным посадочным слоем 3, соединение нагревают до температуры 40,9-328,4°С конца обратного мартенситного превращения, при этом происходит восстановление заданной (накопленной) деформации и получается надежное функциональное соединение с повышенными прочностными характеристиками.

Отжиг проводят для повышения технологической пластичности и формирования определенного типа наноструктуры с одновременным увеличением прочности и пластичности сплава, приданию сплаву эффекта памяти формы.

Хвостовик рабочей лопатки, выполненный с возможностью соединения с ободом диска ротора паровой турбины посредством кольцевого паза, выполненного в нем, отличающийся тем, что он снабжен размещенным на его поверхности посадочным слоем из функционального наноструктурированного материала, обладающего эффектом памяти формы, полученным плазменным напылением в вакууме механически активированных порошков на основе Ni.