RU2211337C1 - Rotor of gas turbine engine multistage turbine - Google Patents

Rotor of gas turbine engine multistage turbine Download PDF

Info

Publication number
RU2211337C1
RU2211337C1 RU2002101464/06A RU2002101464A RU2211337C1 RU 2211337 C1 RU2211337 C1 RU 2211337C1 RU 2002101464/06 A RU2002101464/06 A RU 2002101464/06A RU 2002101464 A RU2002101464 A RU 2002101464A RU 2211337 C1 RU2211337 C1 RU 2211337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
labyrinth
beams
disks
neighbor
Prior art date
Application number
RU2002101464/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002101464A (en
Inventor
Ю.А. Пыхтин
С.И. Фадеев
В.М. Язев
В.К. Сычев
А.П. Трушников
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" filed Critical Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority to RU2002101464/06A priority Critical patent/RU2211337C1/en
Publication of RU2002101464A publication Critical patent/RU2002101464A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2211337C1 publication Critical patent/RU2211337C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: power and transport engineering. SUBSTANCE: invention can be used in aircraft and ground gas turbine plants. Invention is aimed at increasing reliability of operation by excluding inflow gas into rotor in case of breakage of outer labyrinth and non-localized destruction of engine. The problem can be solved only in case when labyrinth seals are placed in rotor of multistage turbine of gas turbine engine in rim part between neighbor disks on upper flanges. According to invention, labyrinth seal is made in form of two ring beams-labyrinths interconnected by outer and inner shells by means of movable ring fit. Neighbor beams-labyrinths are installed on inner shells with end face contact, and on outer shells, with preset clearance. Plates of beams-labyrinths are rigidly connected with upper flanges of neighbor disks in radial and axial directions. Diaphragms can be installed between lower flanges of neighbor disks. Said diaphragms provide direction of movement of cooling air flow inside rotor in process of operation of turbine excluding overheating of rotor. EFFECT: improved reliability in operation. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического и транспортного машиностроения и может быть использовано в конструкциях турбин авиационных двигателей и газотурбинных установок наземного применения. The invention relates to the field of energy and transport engineering and can be used in the construction of turbines for aircraft engines and gas turbine installations for ground use.

Известна конструкция трехступенчатой турбины газотурбинного двигателя, в которой между дисками ротора размещены лабиринтные уплотнения [1]. A known design of a three-stage turbine of a gas turbine engine, in which labyrinth seals are placed between the rotor disks [1].

Недостатком известной конструкции является то, что лабиринтное уплотнение между дисками расположено на малом радиусе, верхняя часть полотна диска омывается горячими газами, поэтому данная конструкция может найти применение только в низкотемпературных турбинах. При использовании конструкции в высокотемпературных турбинах может произойти перегрев и разрушение дисков по ободным частям. A disadvantage of the known design is that the labyrinth seal between the disks is located at a small radius, the upper part of the disk web is washed with hot gases, therefore this design can be used only in low-temperature turbines. When using the design in high-temperature turbines, overheating and rupture of the rims along rim parts can occur.

Наиболее близким к заявляемому является ротор многоступенчатой турбины, в которой уплотнения полостей между ступенями турбины выполнены в виде кольцевого лабиринта, имеющего сечение двутавровой балки. Для обеспечения прочности лабиринт поддерживается ступицей, расположенной на меньшем радиусе, в зоне более низких температур и напряжений. Обод лабиринта соединен со ступицей кольцевым полотном [2]. Closest to the claimed one is the rotor of a multi-stage turbine, in which the seals of the cavities between the stages of the turbine are made in the form of an annular labyrinth having a section of an I-beam. To ensure strength, the labyrinth is supported by a hub located at a smaller radius, in the zone of lower temperatures and voltages. The maze rim is connected to the hub by an annular web [2].

Однако эта конструкция обладает одним существенным недостатком - в случае разрушения наружного обода лабиринта горячие газы могут проникать внутрь ротора. При этом произойдет разогрев полотна и ступицы самого лабиринта, а также дисков и их разрушение с нелокализованными последствиями. However, this design has one significant drawback - in case of destruction of the outer rim of the labyrinth, hot gases can penetrate into the rotor. In this case, the canvas and the hub of the labyrinth itself, as well as the disks, and their destruction with non-localized consequences will be heated.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности работы за счет исключения затекания газа внутрь ротора при разрушении наружного лабиринта и нелокализованного разрушения двигателя. The technical problem solved by the invention is to increase the reliability by eliminating gas leakage into the rotor during the destruction of the outer maze and non-localized destruction of the engine.

Такая задача может быть решена в том случае, когда в роторе многоступенчатой турбины газотурбинного двигателя, в ободной части которого между соседними дисками на верхних фланцах размещено лабиринтное уплотнение, согласно изобретению лабиринтное уплотнение выполнено в виде двух кольцевых балок-лабиринтов, соединенных между собой по наружным и внутренним обечайкам с помощью подвижной кольцевой посадки, причем по внутренним обечайкам соседние балки-лабиринты установлены с торцовым контактом, а по наружным обечайкам - с заданным зазором, при этом полотна балок-лабиринтов жестко скреплены с верхними фланцами соседних дисков в радиальном и осевом направлениях. This problem can be solved in the case when in the rotor of a multi-stage turbine of a gas turbine engine, in the rim of which between adjacent disks on the upper flanges there is a labyrinth seal, according to the invention, the labyrinth seal is made in the form of two annular labyrinth beams interconnected by external and inner shells using a movable annular landing, and on the inner shells adjacent maze beams are installed with an end contact, and on the outer shells - with a given gap While the web-maze beams rigidly fastened to the upper flanges of adjacent disks in the radial and axial directions.

Кроме того, между нижними фланцами соседних дисков могут быть установлены диафрагмы. In addition, diaphragms can be installed between the lower flanges of adjacent discs.

В данной конструкции балки-лабиринты соединены между собой по наружным и внутренним обечайкам с помощью подвижной кольцевой посадки, а их полотна жестко скреплены с верхними фланцами соседних дисков, образуя таким образом наружный защитный пояс, предотвращающий попадание газов внутрь ротора к его силовым частям. In this design, the labyrinth beams are interconnected along the outer and inner shells by means of a movable annular landing, and their canvases are rigidly fastened to the upper flanges of adjacent disks, thus forming an outer protective belt that prevents gas from entering the rotor to its power parts.

Даже в случае разрушения наружных обечаек балок-лабиринтов при касании гребешков лабиринтов наружной обечайки элементов статора разрушения ротора не происходит, т.к. соседние балки-лабиринты по внутренним обечайкам установлены с подвижной кольцевой посадкой и торцовым контактом, что препятствует затеканию газа внутрь ротора. Even in the case of destruction of the outer shell of the labyrinth beams when touching the combs of the labyrinths of the outer shell of the stator elements, rotor destruction does not occur, because adjacent labyrinth beams along the inner shells are installed with a movable annular landing and end contact, which prevents gas from flowing into the rotor.

Для обеспечения теплового расширения наружных обечаек балок-лабиринтов в осевом направлении предусмотрен осевой зазор, зависящий от фактических параметров, и исходя из конструктивных соображений. To ensure thermal expansion of the outer shells of the labyrinth beams in the axial direction, an axial clearance is provided, depending on the actual parameters, and based on structural considerations.

Кроме того, установка упругих диафрагм между нижними фланцами соседних дисков вызвана необходимостью организации направления движения охлаждающего воздуха внутри ротора. In addition, the installation of elastic diaphragms between the lower flanges of adjacent disks is caused by the need to organize the direction of movement of cooling air inside the rotor.

Изобретение проиллюстрировано следующим образом. The invention is illustrated as follows.

На фиг.1 показан ротор многоступенчатой турбины газотурбинного двигателя заявляемой конструкции. На фиг.2 представлен вид А на фиг.1. На фиг.3 показана ступичная часть дисков по п.2 формулы изобретения. Figure 1 shows the rotor of a multi-stage turbine of a gas turbine engine of the claimed design. Figure 2 presents a view And figure 1. Figure 3 shows the hub part of the disks according to claim 2.

Ротор состоит из вала 1, диска первой ступени 2 с рабочими лопатками 3, диска второй ступени 4 с рабочими лопатками 5, диска третьей ступени 6 с рабочими лопатками 7. The rotor consists of a shaft 1, a disk of the first stage 2 with working blades 3, a disk of the second stage 4 with working blades 5, a disk of the third stage 6 with working blades 7.

Между дисками 2, 4 и 6 на верхних фланцах 8 размещены лабиринтные уплотнения, которые выполнены в виде двух кольцевых балок-лабиринтов 9, 10 и 11, 12. Between the disks 2, 4 and 6 on the upper flanges 8 are labyrinth seals, which are made in the form of two annular beams-labyrinths 9, 10 and 11, 12.

Балки-лабиринты 9, 10, 11, 12 соединены между собой по наружным 13 и внутренним 14 обечайкам с помощью подвижной кольцевой посадки, образуя наружный защитный пояс. По наружным обечайкам 13 соседние балки-лабиринты установлены с заданным зазором 15, а по внутренним обечайкам 14 - с торцовым контактом. The labyrinth beams 9, 10, 11, 12 are interconnected along the outer 13 and inner 14 shells using a movable annular landing, forming an outer protective belt. On the outer shells 13 adjacent beams-labyrinths are installed with a given gap 15, and on the inner shells 14 - with the end contact.

Диски 2, 4, 6 контактируют между собой нижними фланцами 16, 17 и 18, 19, а в окружном направлении зафиксированы штифтами 20, образуя внутренний силовой пояс. The disks 2, 4, 6 are in contact with each other by the lower flanges 16, 17 and 18, 19, and in the circumferential direction are fixed with pins 20, forming an internal power belt.

Диск 6 с помощью вынесенного фланца 21 и болта 22 прикреплен к валу 1. The disk 6 using a remote flange 21 and a bolt 22 is attached to the shaft 1.

Полотна балок-лабиринтов 9, 10 и 11, 12 жестко скреплены с верхними фланцами 8 дисков 2, 4, 6 болтами 23. The webs of the labyrinth beams 9, 10 and 11, 12 are rigidly fastened to the upper flanges 8 of the disks 2, 4, 6 with bolts 23.

В осевом направлении диски 2, 4 поджаты к диску 6 стяжным болтом 24. In the axial direction, the disks 2, 4 are pressed against the disk 6 by the coupling bolt 24.

Дополнительно между нижними фланцами 16, 17 и 18, 19 могут быть установлены диафрагмы 25. Additionally, between the lower flanges 16, 17 and 18, 19 can be installed diaphragm 25.

Работа ротора осуществляется следующим образом. The operation of the rotor is as follows.

В процессе работы турбины на вал 1 ротора подается крутящий момент с рабочих лопаток первой ступени 3, второй ступени 5 и третьей ступени 7 через соответствующие диски 2, 4, 6, штифты 20 и болты 22. Наружный защитный пояс, состоящий из балок-лабиринтов 9, 10 и 11, 12, предохраняет от попадания горячих газов внутри ротора. During the operation of the turbine, torque is supplied to the rotor shaft 1 from the working blades of the first stage 3, second stage 5 and third stage 7 through the corresponding disks 2, 4, 6, pins 20 and bolts 22. The outer protective belt, consisting of labyrinth beams 9 , 10 and 11, 12, prevents the ingress of hot gases inside the rotor.

В случае разрушения наружных обечаек 13 по какой-либо причине (например, по причине разрушения гребешков лабиринтов при их касании элементов статора) горячие газы могут попасть в полость между полотнами балок-лабиринтов 9, 10 и 11, 12, но не проникают внутрь ротора к его силовых частям, что исключает нелокализованное разрушение двигателя. Упругие диафрагмы 25 при работе турбины позволяют организовать направление движения охлаждающего потока воздуха внутри ротора и исключить его перегрев. In the case of destruction of the outer shells 13 for any reason (for example, due to the destruction of the ridges of the labyrinths when they touch the stator elements), hot gases can enter the cavity between the webs of the labyrinth beams 9, 10 and 11, 12, but do not penetrate into the rotor to its power units, which eliminates the non-localized destruction of the engine. The elastic diaphragm 25 during the operation of the turbine allows you to organize the direction of movement of the cooling air flow inside the rotor and to prevent its overheating.

Источники информации
1. Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. М.: Машиностроение, 1974, стр. 113, рис. 5.02.
Sources of information
1. G.S. Skubachevsky. Aircraft gas turbine engines. Design and calculation of parts. M.: Mechanical Engineering, 1974, p. 113, Fig. 5.02.

2. Патент США 4645424, F 01 D 5/06, 11/02, 1987. 2. US patent 4645424, F 01 D 5/06, 11/02, 1987.

Claims (2)

1. Ротор многоступенчатой турбины газотурбинного двигателя, в ободной части которого между соседними дисками на верхних фланцах размещено лабиринтное уплотнение, отличающийся тем, что лабиринтное уплотнение выполнено в виде двух кольцевых балок-лабиринтов, соединенных между собой по наружным и внутренним обечайкам с помощью подвижной кольцевой посадки, причем по внутренним обечайкам соседние балки-лабиринты установлены с торцовым контактом, а по наружным обечайкам - с заданным зазором, при этом полотна балок-лабиринтов жестко скреплены с верхними фланцами соседних дисков в радиальном и осевом направлениях. 1. The rotor of a multi-stage turbine of a gas turbine engine, in the rim of which between adjacent disks on the upper flanges there is a labyrinth seal, characterized in that the labyrinth seal is made in the form of two annular labyrinth beams connected to each other along the outer and inner shells by means of a movable ring landing moreover, the adjacent labyrinth beams are installed with an end contact along the inner shells, and the clearance is set along the outer shells, while the canvases of the labyrinth beams are rigidly fastened s with the upper flanges of adjacent disks in the radial and axial directions. 2. Ротор многоступенчатой турбины газотурбинного двигателя по п. 1, отличающийся тем, что между нижними фланцами соседних дисков установлены диафрагмы. 2. The rotor of a multi-stage turbine of a gas turbine engine according to claim 1, characterized in that a diaphragm is installed between the lower flanges of adjacent disks.
RU2002101464/06A 2002-01-11 2002-01-11 Rotor of gas turbine engine multistage turbine RU2211337C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002101464/06A RU2211337C1 (en) 2002-01-11 2002-01-11 Rotor of gas turbine engine multistage turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002101464/06A RU2211337C1 (en) 2002-01-11 2002-01-11 Rotor of gas turbine engine multistage turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002101464A RU2002101464A (en) 2003-08-10
RU2211337C1 true RU2211337C1 (en) 2003-08-27

Family

ID=29246298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002101464/06A RU2211337C1 (en) 2002-01-11 2002-01-11 Rotor of gas turbine engine multistage turbine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2211337C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518723C1 (en) * 2013-04-22 2014-06-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Turbine labyrinth seal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СКУБАЧЕВСКИЙ Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. - М.: Машиностроение, 1974, с.113, рис.5.02. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518723C1 (en) * 2013-04-22 2014-06-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Turbine labyrinth seal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4088422A (en) Flexible interstage turbine spacer
US3551068A (en) Rotor structure for an axial flow machine
JP5364609B2 (en) Turbine cover plate system
JP5484942B2 (en) Suspended turbine seal system
JP6018367B2 (en) Turbine seal system
RU2508450C2 (en) Gas turbine guide vane axially segmented case, gas turbine and steam-and-gas turbine unit with guide vane axially segmented case
EP3176367B1 (en) Turbine discs and methods of fabricating the same
US6185924B1 (en) Gas turbine with turbine blade cooling
US20160251981A1 (en) Gas turbine
RU2479725C2 (en) Rotor for bladed machine with axial flow
US9404376B2 (en) Sealing component for reducing secondary airflow in a turbine system
EP2568202B1 (en) Non-continuous ring seal
US2411124A (en) Internal-combustion turbine plant
JPH01159422A (en) Gas turbine
JP3303592B2 (en) gas turbine
US2405164A (en) Turbine stator
RU2211337C1 (en) Rotor of gas turbine engine multistage turbine
US3028141A (en) Stator construction
US7007489B2 (en) Gas turbine
KR101919249B1 (en) Gas turbine
RU2247872C1 (en) Stator of gas-turbine axial-flow compressor
JP3229921U (en) gas turbine
RU2193091C2 (en) High-temperature turbine of gas turbine engine
JP7171297B2 (en) turbine exhaust diffuser
US3724969A (en) Turbine construction

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20051206

PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20090209

QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20051206

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20110331

PD4A Correction of name of patent owner