CS262222B1

CS262222B1 - Rotor of axial turbo-compressor

Info

Publication number: CS262222B1
Application number: CS874204A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Kantor; Zdenek Ing Vitkovec; Zbynek Ing Janc; Jiri Ing Feierfeil; Jiri Ing Fajman; Karel Ing Broz; Jiri Penkava; Adolf Nemec; Dusan Ing Misarek; Vaclav Ing Kadera
Original assignee: Frantisek Ing Kantor; Zdenek Ing Vitkovec; Janc Zbynek; Jiri Ing Feierfeil; Fajman Jiri; Karel Ing Broz; Jiri Penkava; Adolf Nemec; Misarek Dusan; Vaclav Ing Kadera
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1987-06-08
Publication date: 1989-03-14
Also published as: CS420487A1

Description

Vynález se týká rotoru axiálního turbokompresoru s lopatkami pružně uchycenými v příčných rybinových drážkách vytvořených v jeho nosných discích.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an axial turbocompressor rotor with blades resiliently mounted in transverse dovetail grooves formed in its support disks.

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.The rotor of an axial turbocompressor consists essentially of the rotor in its narrower sense, of a drum or disc design, and of rotor blades arranged in one or more rotor rows, a very important element being the manner of their attachment. The blades may be mounted on a drum or rotor disk either in a common circumferential groove, or each blade is mounted in its own transverse groove, usually dovetail-shaped. For large-capacity turbo-compressors, for many reasons, this is the best way to support these blades.

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.The attachment of the rotor blade in the transverse dovetail groove may be either fixed when the blade root is seated in the groove with a certain bias, or loose when the blade mounting in the groove is made with play so that the blade only rests against the groove seating surfaces under centrifugal forces during operation. Finally, a resilient bearing of the rotor blades can be used in which the clearance in the groove is defined by a spring that presses the blade foot against the groove abutment surfaces so that even when stationary the blade is in the same position as during operation. and its own rotor at standstill and during machine operation. Flexible blade gripping is particularly beneficial for machines that experience frequent start-ups or frequent yet significant changes in operating parameters associated with changes in the temperature of the compressed medium and varying speeds for heating or cooling the rotor blades and rotor disks, such as machines designed for experimental research workplace. Various embodiments of resiliently attached vanes in transverse dovetail grooves are known in which both helical and flat springs are used, and different methods of fixing the vanes and other components used against axial displacement. The known embodiments in most cases use springing elements incorporated in the rotor below the transverse dovetail groove. The closest known solution is that of A. O. 228 096, wherein a flat insert with a projecting end is inserted and secured on two transverse dovetail grooves. In its lower part there is a bevel groove for the technological wedge and a flat spring is inserted between the flat insert and the blade base, the rotor blade being secured on one side by a safety segment and on the other side by a bent projecting end of the flat insert. The use of a technology wedge for some manufacturing operations, such as turning or grinding blade tip tips, or controlling the level of blade vibration in a flocked rotor, allows for a solution with a full flat liner, with the necessary bevel groove formed in the rotor support disk.

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.The disadvantage of these embodiments is, in particular, the fact that when dismantling the rotor blade, it is necessary to deteriorate the not very cheap flat insert and to replace it with a new one. A further disadvantage is the flat spring itself, which does not allow too wide a choice of the pressing force in given design possibilities.

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.These disadvantages are overcome by the embodiment of the rotor of the axial turbocompressor according to the invention. The principle of the solution consists in that at least one cylindrical bore perpendicular to the bottom of the foot is provided in the rotor vane foot, into which a thrust element is inserted, on whose outer plate part resting on the flat insert is supported by one end cylindrical part. At the other end, the spring is supported on the bottom of the cylindrical bore. Between the end of the cylindrical portion of the thrust element and the bottom of the bore there is an expansion clearance which is the same or possibly greater than the foot clearance between the blade root and the bottom of the dovetail groove. The flat liner and rotor blade are fixed in the dovetail groove by a device consisting of a hollow cylindrical insert with a locking pin, which is received at one end in a hole of the flat liner with its surface and the other end supported in a perpendicular bore provided in the bottom of the dovetail groove. The locking pin, inserted together with the pin screw spring on which it is supported, fits into the cavity of the cylindrical insert with its other end into the fixing groove formed in the bottom of the rotor blade shoe.

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.In particular, the embodiment according to the invention is considerably simpler to manufacture, both in the manufacture of the rotor itself and during assembly. When disassembling the blades, it is necessary to destroy and newly replace only a tiny part - the retaining pin, which is, moreover, can be made not only at the manufacturer, but also at any place of installation. The compression spring allows a wide range of contact forces, both by selecting the design parameters of the spring itself and by selecting the number of pressure elements. The bearing disk of the rotor itself is only slightly affected from the strength point of view, since the thrust elements are located in the blade base, where they in turn reduce the amount of centrifugal forces.

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.The accompanying drawings show schematically exemplary embodiments of the rotor of an axial turbocompressor according to the invention in various views. FIG. 1 is a cross-sectional view of the rotor support disk; and FIG.

pak podélný řez rotoru z obr. 1. Na obr.then a longitudinal section of the rotor of FIG. 1. FIG.

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.is a side view of a rotor blade shoe with a fixing groove in the shoe. FIG. 4 shows a longitudinal section through a part of a rotor with a technology wedge and with an alternative embodiment of a locking pin. FIGS. 5 and 6 show, in two views, a detail of an alternative rotor arrangement in the space below the blade foot.

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.A separate transverse dovetail groove 3 is formed in the ace turbocompressor support disk 1 for each rotor vane 2. In the dovetail groove 3, the rotor vane foot 4 is mounted, between which the bottom part and the bottom of the groove 3 have an expansion foot clearance A. At the bottom of the dovetail groove 3, an auxiliary groove 5 is provided in which a bevel flat insert 6 is inserted, in the lower part of which a bevel groove 7 is formed for the process wedge 8 (FIGS. 1, 2, 4). In the embodiment of FIGS. 5 and 6, a solid flat liner 106 is mounted under the foot 4 of the blade 2 so that the disc bevel groove 107 is formed in the rotor support disk 1. The bevel flat insert 6 (Figs. 1, 2, 3) and the rotor blade 2 are fixed in position by a device comprising a hollow cylindrical insert 9, which is received at one end in the opening 10 of the flat insert 6, flush with the other and It is pressed into a perpendicular bore 11 in the bottom of the dovetail groove 3. A pin spring 13 is inserted into the cavity 12 of the cylindrical insert 9, by which the locking pin 14 is pressed into the fixing groove 15 provided in the bottom of the foot 4 of the rotor blade 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.The locking pin 14 in the embodiment of FIG. 4 is provided with a notched attenuation 16 at the shear point. 1, 2, 5, 6, two cylindrical bores 17 perpendicular to the bottom of the foot 4, in which the thrust element 18 is inserted, are supported in the foot 4 of the vane 2. one end of the compression spring 20 threaded onto its inner cylindrical portion 21 and the other end is supported on the bottom 22 of the cylindrical bore 17. Between the end of the cylindrical portion 21 of the thrust element 18 and the bottom 22 of the bore 17 is dilatation clearance B which is equal or larger In the exemplary embodiment, the expansion clearance is 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.The function of the thrust element 18 is that the foot 4 of the blade 2 is pressed by the thrust spring 20 to the side abutment surfaces of the dovetail groove 3 even when the machine is at rest. The blade 4 is thus held in the same position when the machine is stationary and in operation, when it is pressed against the bearing surfaces by centrifugal force. The cylindrical portion 21 of the pressure element 18, which serves, on the one hand, to guide the pressure spring 20, ensures that, under operation, the spring 20 is compressed by a maximum expansion dilatation 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.The function of the fuser is obvious from the description. When disassembling the vane 4, the locking pin 14 has to be cut off by a force acting in the direction of the bottom of the cross dovetail groove 3 and replaced by a new one during reassembly.

Claims

Axial turbocompressor rotor with blades flexibly mounted in separate transverse dovetail grooves formed in the rotor bearing discs with an additional groove under the blades of the rotor. in a rotor support disk, characterized in that at least one cylindrical bore (17) perpendicular to the bottom of the shoe (4) is provided in the bead (4) of the vane (2), into which a thrust element (18) o is inserted. (19) resting on the flat insert (6) is supported by one end of a compression spring (20) mounted on its inner cylindrical portion (21) and the other end is supported on the bottom (22) of the cylindrical bore (17), the cylindrical part (21) of the pressing element (28) and the bottom of the cylindrical bore (17) clearance (B) which is the same or possibly greater than the foot clearance (A) between the blade root (4) of the blade (2) and the bottom of the dovetail groove (3), the flat liner (6, 106) and rotor blade (2) are fixed in the dovetail groove (3) by a device consisting of a hollow cylindrical insert (9) with a locking pin (14), which is received at one end in a bore (10) of the flat insert (6, 106) with its surface and fastened in a perpendicular bore (11) provided at the bottom of the dovetail groove (3), the securing pin (14), together with the pin spring (13) on which it is supported, in the cavity (12) of the cylindrical insert (9) with its other end it fits into the fixing groove (15) provided in the bottom of the foot (4) of the rotor blade (2).