Рабочее колесо турбины

Полезная модель относится к области турбостроения, в частности к рабочим лопаткам турбины газотурбинного двигателя.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в создании рабочей лопатки турбины, позволяющей упростить монтаж и демонтаж рабочего колеса турбины, в случае повреждения отдельных лопаток рабочего колеса без снятия рабочего колеса с изделия.

Технический результат достигается тем, что рабочее колесо турбины, содержащее рабочие лопатки, образующие единый конструкционный элемент с бандажными полками, при этом бандажная полка рабочей лопатки выполнена с удлиненной выступающей частью со стороны корыта пера лопатки относительно короткой выступающей части со стороны спинки пера лопатки для обеспечения сцепления контактными поверхностями бандажных полок смежных лопаток при вращении турбины,

Новым в полезной модели является то, что контактные поверхности бандажных полок выполнены под углом к радиальной оси лопатки, между контактными поверхностями смежных лопаток имеется зазор, при этом боковая грань полки хвостовика и контактные поверхности выступающих частей бандажной полки параллельны соединительной поверхности замка лопатки.

Полезная модель относится к области турбостроения, в частности к рабочим лопаткам турбины газотурбинного двигателя.

Известно рабочее колесо турбины (патент РФ 861661, F01D 5/22, заявлено 10.04.1973, опубликовано 07.09.1981), содержащее диск с установленными на нем в пазах лопатками, имеющими бандажные полки.

Основным недостатком такой конструкции является то что, лопатки в диске установлены с натягом, а под действием центробежных сил натяг между полками лопаток уменьшается по сравнению с его значением, полученным при сборке, следовательно процесс сборки и демонтажа рабочего колеса будет затруднен.

Также известно рабочее колесо турбины (Патент РФ 2433277, МПК F01D 5/16, F01D 5/22, заявлено 17.03.2010, опубликовано 10.11.2011), содержащее рабочие лопатки, образующие единый конструкционный элемент с бандажными полками, при этом бандажная полка рабочей лопатки выполнена с удлиненной выступающей частью со стороны корыта пера лопатки относительно короткой выступающей части со стороны спинки пера лопатки для обеспечения сцепления контактными поверхностями бандажных полок смежных лопаток.

Недостатком описанной конструкции является сложность монтажа и демонтажа рабочего колеса турбины вследствие применения дополнительного демпфирующего элемента в виде пластины, прикрепленной к нижней поверхности одной из полок каждой лопатки, а также снижение надежности рабочего колеса турбины по причине возможного отрыва крепежного элемента пластины под действием высоких температур в процессе работы.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в создании рабочей лопатки турбины, позволяющей упростить монтаж и демонтаж рабочего колеса турбины, в случае повреждения отдельных лопаток рабочего колеса без снятия рабочего колеса с изделия.

Технический результат достигается тем, что рабочее колесо турбины, содержащее рабочие лопатки, образующие единый конструкционный элемент с бандажными полками, при этом бандажная полка рабочей лопатки выполнена с удлиненной выступающей частью со стороны корыта пера лопатки относительно короткой выступающей части со стороны спинки пера лопатки для обеспечения сцепления контактными поверхностями бандажных полок смежных лопаток.

Новым в полезной модели является то, что контактные поверхности бандажных полок выполнены под углом к радиальной оси лопатки, между контактными поверхностями смежных лопаток имеется зазор, при этом боковая грань полки хвостовика и контактные поверхности выступающих частей бандажной полки параллельны соединительной поверхности замка лопатки.

На прилагаемых чертежах изображено:

фиг. 1 - объемная модель рабочего колеса турбины;

фиг. 2 - объемная модель рабочего колеса турбины;

фиг. 3 - бандажная полка рабочей лопатки турбины.

Рабочее колесо турбины, содержит рабочие лопатки 1, образующие единый конструкционный элемент с бандажными полками 2 (фиг. 1, 2). Бандажная полка 2 рабочей лопатки 1 выполнена с удлиненной выступающей частью 3 со стороны корыта 4 пера 5 лопатки 1 относительно короткой выступающей части 6 со стороны спинки 7 пера 5 лопатки 1 для обеспечения сцепления контактными поверхностями 8, 9 бандажных полок 2 смежных лопаток 1 (фиг. 1, 2, 3).

Контактные поверхности 8, 9 бандажных полок 2 выполнены под углом к радиальной оси 10 лопатки 1 (фиг. 2, 3). Между контактными поверхностями 8, 9 смежных лопаток 1 в статическом (не рабочем состоянии) имеется зазор 11 (фиг. 1, 2).

Боковая грань 12 полки хвостовика 13 и контактные поверхности 8, 9 выступающих частей 3, 6 бандажной полки 2 параллельны соединительной поверхности замка 14 рабочей лопатки 1 (фиг. 1, 2).

В процессе работы удлиненная выступающая часть 3 бандажной полки 2 рабочей лопатки 1 центробежными силами прижимается к короткой выступающей части 6 бандажной полки 2 смежной рабочей лопатки 1, тем самым образуя замкнутый круговой бандаж рабочего колеса турбины и демпфируя колебания рабочих лопаток 1 (фиг. 1, 2)..

За счет существующего зазора 11 и параллельности боковой грани 12 полки хвостовика 13, контактных поверхностей 8, 9 выступающих частей 3, 6 бандажной полки 2 и соединительной поверхности замка 14 поврежденные рабочие лопатки 1 в статическом состоянии легко вынимаются из рабочего колеса и не требуют снятия с изделия (фиг. 1, 2).

Расчет прочности конструкции производится с большой достоверностью в различных программных комплексах, например ANSYS, и зависит от соотношения вылетов бандажной полки.

Предлагаемая конструкция рабочего колеса турбины обеспечивает демпфирование колебаний лопаток рабочих колес турбины и упрощает монтаж и демонтаж рабочего колеса турбины, в случае повреждения отдельных лопаток рабочего колеса без снятия с изделия.

Эта полезная модель находится в стадии разработки и выпуска конструкторской документации для внедрения в конструкцию рабочей лопатки первой ступени турбины двигателя ГТД-110.

Рабочее колесо турбины, содержащее рабочие лопатки, образующие единый конструкционный элемент с бандажными полками, при этом бандажная полка рабочей лопатки выполнена с удлиненной выступающей частью со стороны корыта пера лопатки относительно короткой выступающей части со стороны спинки пера лопатки для обеспечения сцепления контактными поверхностями бандажных полок смежных лопаток при вращении турбины, отличающееся тем, что контактные поверхности бандажных полок выполнены под углом к радиальной оси лопатки, между контактными поверхностями смежных лопаток имеется зазор, при этом боковая грань полки хвостовика и контактные поверхности выступающих частей бандажной полки параллельны соединительной поверхности замка лопатки.

РИСУНКИ