CS262222B1 - Rotor of axial turbo-compressor - Google Patents

Description

Vynález se týká rotoru axiálního turbokompresoru s lopatkami pružně uchycenými v příčných rybinových drážkách vytvořených v jeho nosných discích.

Rotor axiálního turbokompresoru sestává v podstatě z vlastního rotoru v užším smyslu, a to bubnového či diskového provedení a z rotorových lopatek uspořádaných v jedné nebo ve více rotorových řadách, přičemž velmi důležitým prvkem je způsob jejich uchycení. Lopatky mohou být uloženy na bubnu nebo disku rotoru buď ve společné obvodové drážce, nebo je každá lopatka uchycena ve své samostatné příčné drážce, obvykle rybinového tvaru. Pro turbokompresory velkých výkonů je z mnoha důvodů nejvýhodnější právě takovéto uložení lopatek.

Uchycení rotorové lopatky v příčné rybinové drážce může být buď pevné, kdy je patka lopatky v drážce usazena s určitým předpětím, nebo volné, kdy je uložení lopatky v drážce provedeno s vůlí, takže lopatka dosedne na dosedací plochy drážky teprve působením odstředivých sil za provozu. A konečně může být použito pružné uložení rotorových lopatek, u něhož je vůle v drážce vymezována pružinou, která přitlačuje patku lopatky k dosedacím plochám drážky, takže i za klidu je lopatka ve stejné poloze jako za provozu a přitom nic nebrání tepelným dilatacím jak lopatek, tak i vlastního rotoru za klidu i za provozu stroje. Pružné, uchycení lopatek je zvlášť výhodné u strojů, u kterých dochází k častému spouštění nebo k častým a přitom značným změnám provozních parametrů spojeným se změnami teplot komprimovaného média a s rozdílnou rychlostí ohřevu či ochlazování rotorových lopatek a rotorových disků, jak je tomu např. u strojů určených pro experimentální výzkumné pracoviště. Jsou známa různá provedení pružně uchycených lopatek v příčných rybinových drážkách, v nichž jsou použity jak šroubové, tak ploché pružiny a různé způsoby zafixování lopatek a ostatních použitých dílců proti axiálnímu posuvu. Známá provedení v rozhodující většině používají vypružujících elementů zabudovaných v rotoru pod příčnou rybinovou drážkou. Nejbližším známým řešením je řešení podle A. O. 228 096, kde na dvě příčné rybinové drážky je vložena a zajištěna plochá vložka s přečnívajícím koncem. V její spodní části je upravena úkosová drážka pro technologický klín a mezi plochou vložkou a patkou lopatky je vložena plochá pružina, přičemž rotorová lopatka je z jedné strany zajištěna pojistným segmentem a z druhé strany zahnutým přečnívajícím koncem ploché vložky. Použití technologického klínu pro některé výrobní operace, jako je např. soustružení či broušení špiček listů lopatek, nebo pro kontrolu úrovně vlastních kmitů lopatek v zalopátkovaném rotoru umožňuje i řešení s plnou plochou vložkou, přičemž potřebná úkosová drážka je vytvořena v nosném disku rotoru.

Nevýhodou těchto provedení je především skutečnost, že při demontáži rotorové lopatky je třeba znehodnotit výrobně ne příliš levnou celou plochou vložku a nahradit ji potom novou. Další nevýhodou je pak samotná plochá pružina, která neumožňuje při daných konstrukčních možnostech příliš širokou volbu přítlačné síly.

Tyto nevýhody odstraňuje provedení rotoru axiálního turbokompresoru podle vynálezu. Podstata řešení spočívá v tom, že v patce lopatky rotoru je proveden alespoň jeden válcový vývrt kolmý na dno patky, do kterého je vložen přítlačný element, o jehož vnější talířovou část, spočívající na ploché vložce je opřena jedním koncem přítlačná šroubová pružina navlečená na jeho vnitřní válcovou část. Druhým koncem je tato pružina opřena o dno válcového vývrtu. Mezi koncem válcové části přítlačného elementu a dnem vývrtu je dilatační vůle, která je stejná, případně větší než patková vůle mezi patkou lopatky a dnem rybinové drážky. Plochá vložka a rotorová lopatka jsou v rybinové drážce fixovány zařízením, tvořeným dutou válcovou vložkou s pojistným kolíkem, která je jedním koncem uložena v otvoru ploché vložky, s jejímž povrchem lícuje, a druhým koncem je uložena v kolmém vývrtu, upraveném ve dně rybinové drážky. Pojistný kolík, vložený spolu s kolíkovou šroubovou pružinou, o níž je opřen, do dutiny válcové vložky svým druhým koncem zapadá do fixační drážky vytvořené ve dně patky rotorové lopatky.

Provedení podle vynálezu je především výrobně podstatně jednodušší, a to jak při výrobě vlastního rotoru, tak i při montáží. Při demontáži lopatek je nutno znehodnotit a nově nahradit pouze nepatrnou součást — pojistný kolik, který je navíc i léhče vyrobítelný nejen u výrobce, ale i kdekóliv ná místě montáže. Přítlačná šroubová pružina pak umožňuje široké spektrum přítlačných sil jak volbou konstrukčních parametrů vlastní pružiny, tak i možností volby počtu přítlačných elementů. Při tom je nosný disk vlastního rotoru z pevnostního hlediska ovlivněn jen zcela nepatrně, protože přítlačné elementy jsou umístěny v patce lopatky, kde naopak snižují velikost odstředivých sil.

Na připojených výkresech jsou schematicky znázorněny příklady provedení rotoru axiálního turbokompresoru podle vynálezu v různých pohledech. Na obr. 1 je nakreslen příčný řez nosným diskem rotoru a na obr.

pak podélný řez rotoru z obr. 1. Na obr.

je boční pohled na patku rotorové lopatky s fixační drážkou v patce. Na obr. 4 je znázorněn podélný řez částí rotoru s technologickým klínem a s alternativním provedením pojistného kolíku. Na obr. 5 a 6 je na dvou pohledech znázorněn detail alternativního uspořádání rotoru v prostoru pod patkou lopatky.

V nosném disku 1 esového turbokompresoru je pro každou rotorovou lopatku 2 vytvořena samostatná příčná rybinová drážka 3. V rybinové drážce 3 je uložena patka 4 rotorové lopatky 2, mezi jejíž spodní částí a dnem drážky 3 je vytvořena dilatační patková vůle A. Na dně rybinové drážky 3 je upravena pomocná drážka 5, ve které je vložena úkosová plochá vložka 6, v jejíž spodní části je vytvořena vložková úkosová drážka 7 pro technologický klín 8 (obr. 1, 2, 4). V provedení podle obr. 5 a 6 je uložena pod patkou 4 lopatky 2 plná plochá vložka 106, takže disková úkosová drážka 107 je vytvořena v nosném disku 1 rotoru. Úkosová plochá vložka 6 (obr. 1, 2, 3] a rotorová lopatka 2 jsou ve své poloze fixovány zařízením, jehož součástí je dutá válcová vložka 9, která je jedním koncem uložena v otvoru 10 ploché vložky 6, s jejímž povrchem lícuje a druhým koncem je zalisována do kolmého vývrtu 11 ve dně rybinové drážky 3. Do dutiny 12 válcové vložky 9 je vložena kolíková šroubová pružina 13, jíž je pojistný kolík 14 přitlačován do fixační drážky 15 upravené ve dně patky 4 rotorové lopatky 2.

Pojistný kolík 14 je v příkladu provedení na obr. 4 opatřen vrubovým zeslabením 16 v místě střihu. V patce 4 lopatky 2 jsou provedeny podle obr. 1, 2, 5, 6 dva válcové vývrty 17 kolmé ke dnu patky 4, do kterých je vložen přítlačný element 18. O jeho talířovou část 19, spočívající na ploché vložce 6, 106 je opřena jedním koncem přítlačná šroubová pružina 20 navlečená na jeho vnitřní válcovou část 21 a druhým koncem je opřena o dno 22 válcového vývrtu 17. Mezi koncem válcové části 21 přítlačného elementu 18 a dnem 22 válcového vývrtu 17 je dilatační vůle B, která je stejná, případně větší než patková vůle A. V příkladu provedení je dilatační vůle 0,1 mm.

Funkce přítlačného elementu 18 spočívá v tom, že patka 4 lopatky 2 je přitlačována přítlačnou šroubovou pružinou 20 k bočním dosedacím plochám rybinové drážky 3 i za klidu stroje. Lopatka 4 je tak držena ve stejné poloze za klidu stroje i za provozu, kdy je k dosedacím plochám přitlačována odstředivou silou. Válcová část 21 přítlačného elementu 18, která slouží jednak k vedení přítlačné šroubové pružiny 20 zajišťuje, že vlivem odstředivé síly za provozu se tato pružina 20 stlačí maximálně o dilatační vůli B.

Funkce fixačního zařízení je zřejmá z popisu. Při demontáži lopatky 4 je nutno pojistný kolík 14 přestřihnout silou, působící ve směru dna příčné rybinové drážky 3 a při zpětné montáži ho nahradit novým.

Claims (1)

1. Rotor axiálního turbokompresoru s lopatkami pružně uchycenými v samostatných příčných rybinových drážkách vytvořených v nosných discích rotoru opatřených navíc pod patkami lopatky pomocnou drážkou, v níž je pro možnost vložení technologického klínu upravena plochá vložka s úkosovou drážkou, případně plná plochá vložka s úkosovou drážkou vytvořenou pod ní v nosném disku rotoru vyznačující se tím, že v patce (4) lopatky (2) je proveden alespoň jeden válcový vývrt (17) kolmý ke dnu patky (4), do kterého je vložen přítlačný element (18) o. jehož vnější talířovou část (19), spočívající na ploché vložce (6) je opřena jedním koncem přítlačná šroubová pružina (20), uložená na jeho vnitřní válcovou část (21 ] a druhým koncem je opřena o dno (22) válcového vývrtu (17), přičemž mezi konYNÁLEZU cem válcové části (21) přítlačného elementu (28) a dnem válcového vývrtu (17) je dilatační vůle (B), která je stejná, případně větší, než patková vůle (A) mezi patkou (4) lopatky (2) a dnem rybinové drážky (3), při tom plochá vložka (6, 106) a rotorová lopatka (2) jsou v rybinové drážce (3) fixovány zařízením tvořeným dutou válcovou vložkou (9) s pojistným kolíkem (14), která je jedním koncem uložena v otvoru (10) ploché vložky (6, 106), s jejímž povrchem lícuje, a druhým koncem je upevněna v kolmém vývrtu (11) upraveném na dně rybinové drážky (3), přičemž pojistný kolík (14) uložený spolu s kolíkovou šroubovou pružinou (13) o níž je opřen, do dutiny (12) válcové vložky (9), svým druhým koncem zapadá do fixační drážky (15) upravené ve dně patky (4) rotorové lopatky (2).