Рабочее колесо осевой турбомашины

Полезная модель относится к области газотурбинного двигателестроения и может найти применение в конструкциях рабочих колес турбомашин, преимущественно газовых турбин. Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение эффективности демпфирования колебаний рабочих лопаток при минимальной массе колеса. Технический результат достигается тем, что в рабочем колесе осевой турбомашины, содержащем рабочие лопатки с полками на хвостовиках, установленных в пазах обода диска, и демпфирующую пластину, один конец которой установлен в диске, а другой контактирует с полками, в отличие от известного, один конец пластины установлен в кольцевой проточке, выполненной в ободе диска, а другой конец - в кольцевой канавке, выполненной в полках лопаток, при этом канавка имеет форму усеченного конуса с основанием в плоскости, проходящей через торцы хвостовиков лопаток, которые выступают относительно торца обода диска, а боковая поверхность пластины примыкает к торцам хвостовиков.

Полезная модель относится к области газотурбинного двигателестроения и может найти применение в конструкциях рабочих колес турбомашин, преимущественно газовых турбин.

Известно рабочее колесо осевой турбомашины, содержащее рабочие лопатки с полками на хвостовиках, установленных в пазах обода диска, и демпфирующий элемент. Демпфирующий элемент выполнен в виде тонкостенного коробчатого элемента, установленного на поверхности полок лопаток со стороны хвостовиков (патент РФ на изобретение 2460886, F01D 5/16, опубл. 26.04.2011).

Недостатком такой конструкции является то, что сила трения создается за счет центробежных сил, прижимающих вверх коробчатый демпфер, что создает дополнительную радиальную нагрузку на полку хвостовика и зубья замка лопатки, что увеличивает ее вес. Приходится усиливать конструкцию, что приведет к увеличению веса рабочего колеса.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции, является рабочее колесо осевой турбомашины, содержащее рабочие лопатки с полками на хвостовиках, установленных в пазах обода диска, и демпфирующую пластину, один конец которой установлен в диске, а другой контактирует с полками (авторское свидетельство СССР 1799057, F01D 5/16, опубл. 11.11.1990).

Недостатком такой конструкции является то, что в ободе диска необходимо делать дополнительный осевой паз для крепления пластины, что усложняет и увеличивает трудоемкость изготовления диска и увеличивает контурную нагрузку на диск, что увеличивает вес диска и рабочего колеса в целом.

Задачей, на решение которой направлено полезная модель является создание конструкции рабочего колеса осевой турбомашины, позволяющей создавать боковое (нормальное) усилие, вызывающее дополнительную силу трения между боковой стороной демпфирующей пластины и торцами хвостовиков лопаток, которая приведет к диссипации (рассеиванию) энергии колебания лопаток, т.е. уменьшения вибрационных напряжений рабочих лопаток.

Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение эффективности демпфирования колебаний рабочих лопаток при минимальной массе колеса.

Технический результат достигается тем, что в рабочем колесе осевой турбомашины, содержащем рабочие лопатки с полками на хвостовиках, установленных в пазах обода диска, и демпфирующую пластину, один конец которой установлен в диске, а другой контактирует с полками, в отличие от известного, один конец пластины установлен в кольцевой проточке, выполненной в ободе диска, а другой конец - в кольцевой канавке, выполненной в полках лопаток, при этом канавка имеет форму усеченного конуса с основанием в плоскости, проходящей через торцы хвостовиков лопаток, которые выступают относительно торца обода диска, а боковая поверхность пластины примыкает к торцам хвостовиков.

Форма кольцевой проточки, выполненной в ободе диска, может совпадать с формой установленного в ней конца пластины.

Рабочее колесо осевой турбомашины может быть снабжено дополнительной демпфирующей пластиной, установленной по другую сторону хвостовиков.

На фиг.1 изображен продольный разрез рабочего колеса турбомашины с одной демпфирующей пластиной, на фиг.2 - продольный разрез рабочего колеса турбомашины с двумя демпфирующими пластинами.

Рабочее колесо осевой турбомашины содержит диск 1, в ободе которого выполнены продольные зубчатые пазы, в которых установлены рабочие лопатки 2 с зубчатыми хвостовиками 3. Хвостовики лопаток снабжены полками 4. Торцы хвостовиков лопаток выступают относительно торца обода диска на размер Я.

В полках 4 хвостовиков 3 лопаток выполнена кольцевая канавка 5, которая имеет форму усеченного конуса с основанием в плоскости, проходящей через торцы хвостовиков лопаток. В ободе диска 1 выполнена кольцевая проточка 6.

Рабочее колесо снабжено демпфирующей пластиной 7 дугообразной формы соответствующей диаметру кольцевой проточки 6. Один конец демпфирующей пластины установлен в кольцевой проточке 6, а другой - в кольцевой канавке 5, при этом боковая поверхность демпфирующей пластины 7 примыкает к торцам хвостовиков 3 лопаток. Лопатки могут быть зафиксированы от осевого перемещения стопорами.

Рабочее колесо осевой турбомашины может быть снабжено дополнительной демпфирующей пластиной 8, установленной по другую сторону хвостовиков 3 (фиг.2). Использование которой увеличивает трение торцев хвостовиков лопаток о пластину, тем самым увеличивая гашение колебаний и фиксирует лопатки от осевого перемещения.

Форма кольцевой проточки в ободе диска может повторять форму установленного в ней конца демпфирующей пластины.

При вращении рабочего колеса турбомашины под действием центробежных сил, благодаря выполнению кольцевой канавки в форме усеченного конуса и наличию зазора между торцами хвостовиков лопаток и торцем обода диска, демпфирующая пластина своей боковой поверхностью плотно прижимается к торцам хвостовиков, создавая трение торцев хвостовиков лопаток о пластину, за счет чего и происходит гашение колебаний.

Предлагаемая конструкция рабочего колеса турбомашины позволяет повысить эффективность демпфирования колебаний лопаток рабочего колеса, что повышает надежность конструкции рабочего колеса осевой турбомашины и его ресурс.

1. Рабочее колесо осевой турбомашины, содержащее рабочие лопатки с полками на хвостовиках, установленных в пазах обода диска, и демпфирующую пластину, один конец которой установлен в диске, а другой контактирует с полками, отличающееся тем, что один конец пластины установлен в кольцевой проточке, выполненной в ободе диска, а другой конец - в кольцевой канавке, выполненной в полках лопаток, при этом канавка имеет форму усеченного конуса с основанием в плоскости, проходящей через торцы хвостовиков лопаток, которые выступают относительно торца обода диска, а боковая поверхность пластины примыкает к торцам хвостовиков.

2. Рабочее колесо осевой турбомашины по п.1, отличающееся тем, что форма кольцевой проточки, выполненной в ободе диска, совпадает с формой установленного в ней конца пластины.

3. Рабочее колесо осевой турбомашины по п.1, отличающееся тем, что снабжено дополнительной демпфирующей пластиной, установленной по другую сторону хвостовиков.