RU192036U1

RU192036U1 - Рабочее колесо лопастной машины с радиальными наборными лопатками

Info

Publication number: RU192036U1
Application number: RU2019115860U
Authority: RU
Inventors: Александра Александровна Трофимова; Александр Григорьевич Давыденко
Original assignee: Акционерное общество (АО) "Научно-исследовательский институт "Лопастных машин" ("НИИ ЛМ")
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2019-09-02

Abstract

Полезная модель относится к рабочим колесам лопастных машин с наборными лопатками осевого типа (с радиальными лопатками) и может быть использована в различных отраслях техники, например, для изготовления осевых компрессоров и осевых турбин привода насосов и других машин.Целью полезной модели является улучшение технологичности колеса с наборными лопатками.Поставленная цель достигается тем, что на наружном диаметре диска выполнены углубления, образованные пазом, направленным от одного торца диска к другому, сообщенным с круглым отверстием, расположенным на меньшем диаметре, чем паз, но выполненным с большим диаметром, чем ширина паза, хвостовик лопатки размещен в круглом отверстии, а элемент механического зацепления выполнен в виде двух расположенных между хвостовиком и стенкой отверстия вкладышей, выполненных с канавками и выступами между канавками, в которых размещены выступы и канавки хвостовика с образованием механического зацепления.Преимуществом предложенной полезной модели является упрощение конструктивных элементов зацепления хвостовика 5 лопатки с диском за счет введения двух вкладышей 9 и 10, в которых выполнен самый сложный элемент зацепления - пазы со впадинами 13 и выступами 12. Этот элемент выполняется в несложной детали с открытым доступом для обработки, по сравнению с диском с пазами "елочной" формы. При появлении брака в нескольких вкладышах их можно легко заменить, без серьезного ущерба по стоимости изготовления колеса. Отверстия под вкладышами и пазы прямоугольной формы значительно облегчают изготовление диска.1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к рабочим колесам лопастных машин с наборными лопатками осевого типа (с радиальными лопатками) и может быть использована в различных отраслях техники, например, для изготовления осевых компрессоров и осевых турбин привода насосов и других машин.

Наборные лопатки, количество которых в рабочих колесах может достичь 40…100 штук в одном колесе, превращают их в массовую деталь, а массовое производство позволяет применять (из соображений окупаемости) более прогрессивные технологические процессы, материалы и делает изделия с такими лопатками ремонтопригодными благодаря возможности замены дефектных лопаток при выявлении различных дефектов при эксплуатации.

Известно рабочее колесо лопастной машины с радиальными наборными лопатками - турбины авиационного двигателя, содержащее диск, основание каждой лопатки, выполненное заодно целое с телом лопатки и хвостовиком, снабженным чередующимися по высоте хвостовика в радиальном направлении канавками и расположенными между канавками выступами, размещенными внутри элемента для механического зацепления хвостовика с диском, в котором этот элемент выполнен в виде "елочного" паза, направленного от одного торца диска к другому. (см. например книгу Г.С. Скубачевский "Авиационные газотурбинные двигатели", М., Машиностроение, 1969 г. стр. 125, рис. 5.10).

Из рабочего колеса с лопаткой, хвостовик которой имеет вид "елочного" замка очень просто - путем перемещения хвостовика лопатки вдоль паза диска (предварительно отогнув стопорную пластину) вынуть его из диска. И также путем перемещения хвостовика вдоль паза диска легко установить новую лопатку. Это одно из главных преимуществ "елочного" замка. А недостаток заключается в трудности изготовления "елочного" паза в диске.

Широкому распространению рабочих колес лопастных машин с радиальными наборными лопатками в других отраслях техники, кроме авиа-двигателестроения, препятствует необходимость применения достаточно сложного оборудования для изготовления пазов "елочного" типа в дисках. Диск сам по себе - технологически и конструктивно - сложное и дорогое изделие, а изготовление в диске большого количества (40…100) пазов добавляет сложности еще и потому, что многократно увеличивается вероятность малейших отклонений в размерах пазов в диске, которые могут быть привести к появлению брака диска всего из-за одного-двух пазов, так как изготовить одну-две индивидуальных лопатки нельзя, особенно, если в процессе эксплуатации предстоит замена лопаток. Сложное оборудование для изготовления пазов в диске - станок для протяжки (протяжка - это инструмент) в зависимости от размеров диска - это тоже уникальное оборудование и приобретать его при небольшом количестве дисков (рабочих колес) экономически нецелесообразно.

Поэтому главный недостаток известного технического решения применительно к небольшим объемам производства - это низкая технологичность конструкции.

Целью полезной модели является улучшение технологичности колеса с наборными лопатками.

Поставленная цель достигается тем, что на наружном диаметре диска выполнены углубления, образованные пазом, направленным от одного торца диска к другому, сообщенным с круглым отверстием, расположенным на меньшем диаметре, чем паз, но выполненным с большим диаметром, чем ширина паза, хвостовик лопатки размещен в круглом отверстии, а элемент механического зацепления выполнен в виде двух расположенных между хвостовиком и стенкой отверстия вкладышей, выполненных с канавками и выступами между канавками, в которых размещены выступы и канавки хвостовика с образованием механического зацепления.

На фиг. 1 изображен разрез рабочего колеса в сборе и до установки одной из лопаток, а на фиг. 2 изображен разрез по отверстию в диске, где:

1 - лопатка

2 - диск

3 - тело лопатки

4 - основание

5 - хвостовик

6 - паз

7 - выступы

8 - углубление

9, 10 - вкладыш

11 - поверхность вращения

12 - выступы на вкладыше

13 - канавки на вкладыше

14 - пружинное стопорное кольцо

15 - канавка для стопорного кольца

Т₁, Т₂ - торцы диска

D - наружный диаметр диска

d- круглое отверстие.

Рабочее колесо лопастной машины, например, турбины с радиальными наборными лопатками 1, содержит диск 2. Лопатка 1 содержит тело 3 (перо) выполненное заодно целое с основанием 4 и хвостовиком 5. На хвостовике выполнены чередующиеся по высоте хвостовика канавки 6 и выступы 7.

Углубления 8 выполнены в виде продольного, направленного от одного торца T₁ к другому торцу Т₂ паза 8, на наружном диаметре "D" диска 2. Паз 8 сообщен с круглым отверстием "d". Ось отверстия "d" совпадает с направлением паза 8. Хвостовик 5 размещен в отверстии "d". Между хвостовиком 5 и отверстием "d" размещены вкладыши 9 и 10 в виде тела, ограниченного поверхностью вращения 11. Эта поверхность может быть цилиндрической, а может быть и конической. При этом одновременно и вкладыши 9 и 10 и отверстие "d" - должны быть или оба цилиндрическими или оба должны быть коническими. Конические вкладыш 10 и отверстие "d" способствуют лучшему центрированию вкладышей в отверстии по сравнению с цилиндрической поверхностью, где центрирование обеспечивается за счет уменьшения допуска на изготовление (повышение точности изготовления и отверстия и вкладыша).

Во вкладышах 9 и 10 на поверхностях, обращенных к хвостовику 5 лопатки также выполнены выступы 12, входящие с зазором в канавки 6 хвостовика и канавки 13, в которые входят выступы 7 хвостовика.

И вкладыш и 9, и 10, и хвостовик 5 лопатки зафиксированы от перемещения (выпадения) вдоль отверстия с помощью пружинного стопорного кольца 14, установленного в канавке 15, выполненной в отверстии "d".

Сборка рабочего колеса осуществляется следующим образом: хвостовик лопатки двигают с одного торца диска так, чтобы он оказался в полости отверстия "d". Затем в отверстие "d" вставляют вкладыш, после чего в канавку в каждом отверстии "d" вставляют разжимное пружинное кольцо, фиксирующее вкладыш и хвостовик от перемещения вдоль отверстия и выпадения.

Разборка колеса начинается с извлечения разжимного кольца и последующего выдвижения лопатки с хвостовиком. Вкладыш удаляют из отверстия последним.

При работе колеса выступы хвостовика зацепляются за канавки вкладышей, которые воздействуют своей наружной поверхностью на поверхность отверстия - создавая таким образом передачу усилия от лопатки к диску (это для турбины). Для осевого компрессора с радиальными лопатками крутящий момент от диска передается в виде усилия на лопатку и далее на рабочее тело, в котором работает компрессор.

Преимуществом предложенной полезной модели по сравнению с известными техническими решениями является упрощение конструктивных элементов зацепления хвостовика 5 лопатки с диском за счет введения двух вкладышей 9, 10, в которых выполнены самые сложные элементы зацепления - канавки со впадинами 13 и выступами 12.

Поверхности каждого вкладыша открыты для доступа к обработке канавок и выступов инструментами типа дисков, в том числе шлифовальных дисков, что позволяет изготавливать вкладыши (как и хвостовики лопаток) на универсальном оборудовании. Это позволяет изготавливать указанные в полезной модели рабочие колеса в широком диапазоне размеров колес и расширить таким образом область применения таких колес, в частности, в турбинах различных приводов.

Claims

1. Рабочее колесо лопастной машины с радиальными наборными лопатками, содержащее диск с углублениями на наружном диаметре для каждой лопатки, выполненной заодно целое с телом лопатки и хвостовиком, снабженным чередующимися по высоте хвостовика канавками и, расположенными между ними, выступами, размещенными внутри элемента для механического зацепления хвостовика с диском, отличающееся тем, что каждое углубление на наружном диаметре диска образовано пазом, направленным от одного торца диска к другому, сообщенным с круглым отверстием, расположенным на меньшем диаметре, чем паз, но выполненным с большим диаметром, чем ширина паза, хвостовик лопатки размещен в круглом отверстии, а элемент механического зацепления выполнен в виде двух расположенных между хвостовиком и стенкой отверстия вкладышей, выполненных с канавками и выступами между канавками, в которых размещены выступы и канавки хвостовика с образованием механического зацепления.

2. Рабочее колесо лопастной машины с радиальными наборными лопатками по п. 1, отличающееся тем, что поверхность вкладышей, обращенная к поверхности отверстия, выполнена в виде поверхности вращения.