RU2315868C1 - Device for fastening blades of rotor wheels of axial-flow turbomachine - Google Patents

Device for fastening blades of rotor wheels of axial-flow turbomachine Download PDF

Info

Publication number
RU2315868C1
RU2315868C1 RU2006115155/06A RU2006115155A RU2315868C1 RU 2315868 C1 RU2315868 C1 RU 2315868C1 RU 2006115155/06 A RU2006115155/06 A RU 2006115155/06A RU 2006115155 A RU2006115155 A RU 2006115155A RU 2315868 C1 RU2315868 C1 RU 2315868C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disk
ring
sealing ring
blades
shaped
Prior art date
Application number
RU2006115155/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Федорович Соловьев
Original Assignee
Государственное предприятие "Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" имени академика А.Г. Ивченко
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 Государственное предприятие "Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" имени академика А.Г. Ивченко filed Critical Государственное предприятие "Запорожское машиностроительное конструкторское бюро "Прогресс" имени академика А.Г. Ивченко
Application granted granted Critical
Publication of RU2315868C1 publication Critical patent/RU2315868C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; turbomachines.
SUBSTANCE: proposed device for fastening blades of rotor wheel of axial-flow turbomachine has disk, blades sealing ring, U-shaped split ring and lock. Blades are installed in longitudinal slots of disk by their roots provided with radial-axial catches. Sealing ring is installed on disk with thrusting by outer radial bead both against rim part of disk and against roots of blades. Outer radial bead of sealing ring is fitted in catches of blade roots. Sealing ring engages through inner radial bead with bead of disk radially pointed to longitudinal axis. Beads of sealing ring and disk are mated through cylindrical bodies and enclosed by U-shaped ring with radial cut communicating with slot. U-shaped ring engages with lock made in form of part of C-shaped ring arranged between disk and U-shaped split ring. Projection made on side surface of said radial bead of sealing ring pointed to disk is fitted in additional slot of radial bead of disk and slot of U-shaped split ring which are registered. Projection of sealing ring and cylindrical surfaces of U-shaped split ring are enclosed by lock.
EFFECT: provision of reliable locking of blades turbomachine operating at high temperature, centrifugal and gas dynamic loads, increased strength of construction and facilitated assembling and disassembling.
4 cl, 22 dwg

Description

Заявляемое техническое решение относится к газотурбинной технике, а именно к газотурбинным двигателям, в частности к рабочим колесам осевых турбин с фиксацией их рабочих лопаток в осевом направлении.The claimed technical solution relates to gas turbine technology, namely to gas turbine engines, in particular to the impellers of axial turbines with the fixation of their working blades in the axial direction.

Известно рабочее колесо осевой газовой турбины (см. описание и фигуры к патенту РФ № 1077380, кл. МПК F01D 5/32, публикация 21.06.93).The impeller of an axial gas turbine is known (see the description and figures for the patent of the Russian Federation No. 1077380, class IPC F01D 5/32, publication 21.06.93).

В продольных пазах его диска лопатки зафиксированы от перемещения вдоль продольной оси колеса разрезным уплотнительным стопорным кольцом U-образной формы с канавкой по внутреннему диаметру, охватывающим направленный к оси бурт диска. Кольцо наружным диаметром введено в кольцевую канавку, составленную из отдельных канавок в лопатках и открытую к оси диска. В разрез уплотнительного стопорного кольца установлен вкладыш как фрагмент стопорного кольца того же U-образного поперечного сечения.In the longitudinal grooves of its disk, the blades are fixed from moving along the longitudinal axis of the wheel with a split U-shaped sealing ring with a groove in inner diameter, covering the shoulder of the disk directed to the axis. An outer diameter ring is inserted into an annular groove composed of individual grooves in the blades and open to the axis of the disk. A liner is installed in the section of the sealing retaining ring as a fragment of the retaining ring of the same U-shaped cross section.

Вкладыш и стопорное кольцо удерживаются буртом диска, а его наружный диаметр входит в кольцевую канавку, образованную канавками рабочих лопаток. Во вкладыше и бурте диска турбины выполнены совмещенные отверстия, куда введен фиксатор-штифт, удерживающий вкладыш в окружном направлении. Это устройство успешно работает в турбинах достаточных размеров.The liner and the retaining ring are held by the collar of the disk, and its outer diameter is included in the annular groove formed by the grooves of the blades. In the liner and the collar of the turbine disk, combined holes are made, into which a latch-pin is inserted that holds the liner in the circumferential direction. This device successfully operates in turbines of sufficient size.

Известно устройство крепления лопаток от осевого перемещения в колесе осевой газовой турбины (см. описание и фигуры к патентам-аналогам фирмы Дженерал Электрик США № 4171930, кл. НКИ 416-220 R, кл. МПК F01D 5/30, то же Франции № 2413543, ФРГ № 2842095, Великобритании № 2012007).A device for attaching blades from axial displacement in an axial gas turbine wheel is known (see the description and figures for patent analogues of General Electric, USA No. 4171930, CL NKI 416-220 R, CL IPC F01D 5/30, same France No. 2413543 , Germany No. 2842095, Great Britain No. 2012007).

Для всех вариантов известного решения общим является стопорное разрезное кольцо с поперечным сечением U-образной формы, обращенное открытой стороной радиально от продольной оси колеса.For all variants of the known solution, a common split ring with a U-shaped cross section facing the open side radially from the longitudinal axis of the wheel is common.

В варианте, наиболее близком заявляемому по совокупности существенных признаков и техническому результату, в прямом пазу стопорного кольца также установлен фиксатор в виде части U-образного кольца.In the embodiment closest to the claimed combination of essential features and technical result, a lock in the form of a part of a U-shaped ring is also installed in the direct groove of the retaining ring.

В кольцевой проточке с внешней стороны бурта уплотнительного кольца и проточке с внутренней стороны одной из стенок U-образного фиксатора введен пружинный замок в виде пластинки.In the annular groove on the outer side of the shoulder of the sealing ring and the groove on the inside of one of the walls of the U-shaped retainer, a spring lock in the form of a plate is introduced.

Известное устройство недостаточно технологично, особенно для роторов турбин малоразмерных двигателей, где оно может быть вообще невыполнимым из-за необходимости пропорционального уменьшения всех его составных частей.The known device is not technologically advanced, especially for rotors of turbines of small engines, where it can be generally impossible due to the need for proportional reduction of all its components.

Известно также рабочее колесо осевой турбомашины (см. описание к патенту РФ №2241834, МПК 7 F01D 5/30, дата заявки 30.12.2002, опубликовано 30.12.2004).The impeller of an axial turbomachine is also known (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2241834, IPC 7 F01D 5/30, application date December 30, 2002, published December 30, 2004).

Рабочие лопатки по патенту РФ №2241834 в диске колеса от перемещения назад установлены с упором задним торцом хвостовика в уплотнительное кольцо, а от перемещения вперед - с упором выступов хвостовиков в обод диска.The working blades according to the patent of the Russian Federation No. 22181834 in the disk of the wheel from the rearward movement are mounted with an emphasis by the rear end of the shank in the o-ring, and from the forward movement with the focus of the shank protrusions in the rim of the disk.

Уплотнительное кольцо и диск имеют каждый кольцевые бурты. Бурты направлены к продольной оси колеса и охвачены стенками U-образного стопорного кольца. Для установки фиксатора, закрепляемого плоским замком, стенка U-образного кольца между буртом диска и его полотном имеет сквозной радиальный паз.The sealing ring and disc have each annular collar. The shoulders are directed towards the longitudinal axis of the wheel and are enclosed by the walls of the U-shaped retaining ring. To install the latch, fixed with a flat lock, the wall of the U-shaped ring between the shoulder of the disk and its blade has a through radial groove.

Паз в его прямой проекции сообщен с диагональным резом в другой стенке U-образного кольца. Фиксатор выполнен в виде пластины по величине паза, закрепленной замком, который введен между диском и U-образным кольцом и отогнут на внутренний диаметр кольца.The groove in its direct projection is connected with a diagonal cut in another wall of the U-shaped ring. The latch is made in the form of a plate according to the size of the groove, fixed by a lock, which is inserted between the disk and the U-shaped ring and bent to the inner diameter of the ring.

Известное устройство успешно и надежно работает в авиационном турбовинтовом двигателе средней мощности, близко по поставленной задаче, совокупности достигаемых технических результатов и общности существенных признаков.The known device successfully and reliably operates in an aircraft medium-power turboprop engine, close to the task, the totality of the technical results achieved and the commonality of essential features.

Описанное техническое решение принято в качестве прототипа.The technical solution described is adopted as a prototype.

Автор учитывал конструктивную общность существенных признаков с возможностью их усовершенствования и дальнейшего развития технических результатов известного устройства крепления лопаток в рабочем колесе турбин при решении более сложной задачи применительно к высоконагруженным турбинам.The author took into account the constructive commonality of essential features with the possibility of their improvement and further development of the technical results of the known device for fixing the blades in the turbine impeller when solving a more complex problem in relation to highly loaded turbines.

Усложнение задачи вызвано тем, что в колесах высоконагруженных турбин часто необходима установка в каждом продольном пазу диска по две рабочие лопатки. Этим удается снизить уровень динамических напряжений в элементах конструкции лопаток, в частности путем демпфирования.The complication of the problem is caused by the fact that in the wheels of highly loaded turbines, it is often necessary to install two working blades in each longitudinal groove of the disk. This manages to reduce the level of dynamic stresses in the structural elements of the blades, in particular by damping.

Перед автором стояла задача создать такое устройство крепления лопаток рабочего колеса осевой турбомашины, в котором при необходимости установки попарно рабочих лопаток в каждом пазу диска, с фиксацией их в осевом направлении, можно было бы получить определенный совокупный технический результат, состоящий из нескольких логически взаимосвязанных технических результатов.The author was faced with the task of creating such a device for fixing the blades of the impeller of an axial turbomachine, in which, if necessary, installing pairwise working blades in each groove of the disk, fixing them in the axial direction, it would be possible to obtain a certain aggregate technical result, consisting of several logically interrelated technical results .

Основным техническим результатом, как и в прототипе, является получение надежной фиксации лопаток, но установленных попарно в каждом пазу диска колеса турбомашины, работающего в условиях высоких температур и нагрузок как от центробежных, так и газодинамических сил.The main technical result, as in the prototype, is to obtain reliable fixation of the blades, but installed in pairs in each groove of the disk of the wheel of a turbomachine, operating under conditions of high temperatures and loads from both centrifugal and gas-dynamic forces.

При этом необходимо обеспечить и сопутствующий технический результат - за счет оптимизации конструкции повысить прочность ее частей. Это требование тоже обостряется, если в каждом пазу диска колеса, работающего в поле высоких осевых, центробежных и температурных нагрузок, лопатки установлены попарно.At the same time, it is necessary to ensure the concomitant technical result - by optimizing the design, increase the strength of its parts. This requirement is also exacerbated if, in each groove of the wheel disk operating in the field of high axial, centrifugal and temperature loads, the blades are installed in pairs.

Необходимость этих мер объясняется тем, что в современных турбинах плоскость симметрии продольного паза диска, как правило, выполнена под углом к оси вращения, и одна лопатка из пары в пазу стремится переместиться вперед, а другая - назад.The need for these measures is explained by the fact that, in modern turbines, the plane of symmetry of the longitudinal groove of the disk, as a rule, is made at an angle to the axis of rotation, and one blade from a pair in the groove tends to move forward, and the other backward.

В работе парные лопатки, совершая колебательные движения, воздействуют на уплотнительное кольцо в окружном направлении, и это воздействие значительно больше, нежели в колесах с одиночными лопатками.In operation, twin blades, making oscillating movements, act on the sealing ring in the circumferential direction, and this effect is much greater than in wheels with single blades.

Как показывает опыт эксплуатации таких роторов, результатом этого воздействия является смещение уплотнительного кольца по углу, которому предшествует разрушение элементов, фиксирующих кольцо в окружном направлении.As the operating experience of such rotors shows, the result of this effect is the displacement of the sealing ring in an angle, which is preceded by the destruction of the elements fixing the ring in the circumferential direction.

В дополнение, в малоразмерных турбинах повышаются требования к технологичности изготовления, сборке-разборке, а также к сокращению количества деталей.In addition, in small-sized turbines, requirements for manufacturability, assembly and disassembly, as well as for reducing the number of parts, increase.

Такие взаимосвязанные технические результаты, включающие, в частности, и предотвращение смещения уплотнительного кольца в рабочем колесе осевой турбомашины, могут быть достигнуты следующим образом.Such interrelated technical results, including, in particular, and preventing the displacement of the sealing ring in the impeller of the axial turbomachine, can be achieved as follows.

Известное устройство крепления лопаток в рабочем колесе осевой турбомашины, в котором произведены усовершенствования, содержит диск, рабочие лопатки, установленные в продольных пазах диска своими хвостовиками, имеющими радиально-осевые зацепы, уплотнительное кольцо, установленное на диске с упором своим наружным буртом как в ободную часть диска, так и в хвостовики рабочих лопаток и сопряженное своим внутренним радиальным буртом с радиально направленным к оси буртом диска.The known device for mounting blades in the impeller of an axial turbomachine, in which improvements are made, contains a disk, rotor blades installed in the longitudinal grooves of the disk with their shanks having radial-axial hooks, a sealing ring mounted on the disk with a stop with its outer shoulder as in the rim part the disk, and in the shanks of the working blades and conjugated by its internal radial shoulder with a radially directed to the axis of the shoulder of the disk.

При этом упомянутые бурты уплотнительного кольца и диска сочленены цилиндрическими телами и охвачены U-образным кольцом, имеющим диагональный рез и сообщенный с ним паз, взаимосвязанный с замком, размещенным между диском и U-образным кольцом.Moreover, the said collars of the sealing ring and the disk are joined by cylindrical bodies and surrounded by a U-shaped ring having a diagonal cut and a groove connected with it, interconnected with a lock located between the disk and the U-shaped ring.

Усовершенствования заключаются в следующем.Improvements are as follows.

Фиксация лопаток в осевом направлении обеспечена упором уплотнительного кольца своим наружным радиальным буртом в хвостовики лопаток и расположением этого бурта в зацепах на хвостовиках рабочих лопаток.The fixing of the blades in the axial direction is provided by the emphasis of the sealing ring with its outer radial shoulder in the shanks of the blades and the location of this shoulder in the hooks on the shanks of the working blades.

Для фиксации в окружном направлении U-образного разрезного кольца относительно диска и уплотнительного кольца на сопряженной с буртом диска боковой поверхности внутреннего радиального бурта уплотнительного кольца выполнен дополнительный выступ.For fixing in the circumferential direction of the U-shaped split ring relative to the disk and the sealing ring, an additional protrusion is made on the side surface of the inner radial shoulder of the sealing ring mating with the shoulder of the disk.

Выступ размещен одновременно в совмещенных дополнительном пазу указанного бурта диска и пазу U-образного разрезного кольца.The protrusion is placed simultaneously in the combined additional groove of the specified collar of the disk and the groove of the U-shaped split ring.

Удержание концов разрезного U-образного стопорного кольца от провисания осуществляется с помощью замка, охватывающего поверхность упомянутого выступа на уплотнительном кольце и цилиндрические поверхности разрезного кольца.The ends of the split U-shaped retaining ring are kept from sagging by means of a lock covering the surface of said protrusion on the sealing ring and the cylindrical surfaces of the split ring.

Это осуществлено следующим образом.This is done as follows.

На внутренней цилиндрической поверхности U-образного разрезного кольца выполнена фиксаторная выборка, разделенная упомянутым диагональным резом.On the inner cylindrical surface of the U-shaped split ring, a fixative sample is made, divided by the mentioned diagonal cut.

Указанный выступ на уплотнительном кольце перекрыт введенной между диском и U-образным кольцом средней частью замка, который выполнен в виде части кольца С-образного сечения.The specified protrusion on the o-ring is blocked by the middle part of the lock introduced between the disk and the U-ring, which is made in the form of a part of a C-shaped ring.

Радиально нижняя концевая часть замка взаимосвязана одновременно с внутренней цилиндрической поверхностью U-образного разрезного кольца и разделенной диагональным резом фиксаторной выборкой на ней.The radially lower end part of the lock is interconnected simultaneously with the inner cylindrical surface of the U-shaped split ring and the fixation sample divided by the diagonal cut on it.

При этом верхней концевой частью замка охвачены совместно указанный выступ уплотнительного кольца и обращенный к диску бурт U-образного разрезного кольца по обе стороны его паза.The upper end part of the lock covers the jointly indicated protrusion of the sealing ring and the shoulder of the U-shaped split ring facing both sides of the groove.

Для фиксации в окружном направлении уплотнительного кольца на указанной боковой поверхности его внутреннего радиального бурта, обращенной к бурту диска, и перпендикулярно к ней размещены цилиндрические тела в виде бобышек, введенных в ответные пазы в упомянутом бурте диска.For fixing in the circumferential direction of the sealing ring on the specified lateral surface of its inner radial collar facing the collar of the disk, and perpendicular to it, cylindrical bodies are placed in the form of bosses inserted into mating slots in said collar of the disk.

Для повышения технологичности сборки-разборки устройства для рабочих колес малоразмерных турбин на наружном радиальном бурте уплотнительного кольца выполнены выборки между упомянутыми зацепами на хвостовиках рабочих лопаток.To improve the manufacturability of the assembly-disassembly of the device for impellers of small turbines on the outer radial shoulder of the sealing ring, samples were made between the aforementioned hooks on the shanks of the blades.

Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на:The claimed technical solution is illustrated by drawings, where:

- фиг.1 показано продольное сечение ободной части рабочего колеса турбины в собранном виде;- figure 1 shows a longitudinal section of the rim of the impeller of the turbine in assembled form;

- фиг.2 показан фрагмент рабочего колеса турбины в диметрии;- figure 2 shows a fragment of the impeller of the turbine in dimetry;

- фиг.3 дан увеличенный элемент Г разрезного U-образного кольца в месте косого реза;- figure 3 is an enlarged element G of a split U-shaped ring in place of an oblique cut;

- фиг.4 дан увеличенный элемент В, где показано взаиморасположение элементов разрезного U-образного и уплотнительного колец, а также диска в собранном колесе турбины;- figure 4 is an enlarged element B, which shows the relative position of the elements of the split U-shaped and O-rings, as well as the disk in the assembled turbine wheel;

- фиг.5 изображены в диметрии отдельные составляющие колеса турбомашины, в том числе пара рабочих лопаток, совмещенных для установки в один общий паз диска, уплотнительное кольцо, разрезное U-образное стопорное кольцо и его замок;- figure 5 shows in dimetry the individual components of the wheels of the turbomachine, including a pair of rotor blades combined for installation in one common groove of the disk, a sealing ring, a split U-shaped retaining ring and its lock;

- фиг.6 показан в диметрии фрагмент уплотнительного кольца со стороны его прилегания к диску и лопаткам;- Fig.6 shows in dimetry a fragment of the sealing ring from the side of its fit to the disk and blades;

- фиг.7 показан один из вариантов исполнения уплотнительного кольца также со стороны прилегания к диску и лопаткам;- Fig.7 shows one embodiment of the sealing ring also from the side of contact with the disk and blades;

- фиг.8 дано изображение в диметрии части разрезного U-образного стопорного кольца в месте прямого паза и диагонального реза со стороны, обращенной к диску;- Fig.8 is an image in dimetry of a part of a split U-shaped retaining ring in place of a direct groove and a diagonal cut from the side facing the disk;

- фиг.9 показано изображение в диметрии фрагмента U-образного разрезного стопорного кольца со стороны его внутренней цилиндрической поверхности с фиксаторной выборкой для деформируемого элемента замка;- figure 9 shows the image in diameter of a fragment of a U-shaped split retaining ring from the side of its inner cylindrical surface with a locking sample for the deformable element of the lock;

- фиг.10 дан в диметрии замок для удержания концов U-образного кольца;- figure 10 is given in dimetric lock to hold the ends of the U-shaped ring;

- фиг.11, 12 показаны этапы постановки рабочих лопаток и уплотнительного кольца в случае сборки колеса с уплотнительным кольцом в варианте его исполнения, представленном на фиг.6;- 11, 12 shows the steps of setting the blades and the sealing ring in the case of assembling the wheel with the sealing ring in the embodiment presented in Fig.6;

- фиг.13, 14, 15, 16 показаны этапы установки рабочих лопаток и уплотнительного кольца в случае сборки колеса с уплотнительным кольцом в варианте исполнения его, представленном на фиг.7;- FIGS. 13, 14, 15, 16 show the steps for installing the rotor blades and the sealing ring in the case of assembling the wheel with the sealing ring in the embodiment of it shown in FIG. 7;

- фиг.17 показаны окончательно установленные рабочие лопатки и уплотнительное кольцо;- Fig.17 shows the finally installed working blades and the sealing ring;

- фиг.18, 19, 20, 21, 22 показаны этапы установки U-образного разрезного кольца и замка, удерживающего концы разрезного кольца от провисания.- FIGS. 18, 19, 20, 21, 22 show the steps for installing a U-shaped split ring and a lock holding the ends of the split ring from sagging.

Рабочее колесо (фиг.1, 2) турбомашины содержит левые 1 и правые 2 рабочие лопатки, установленные своими елочными хвостовиками соответственно 3, 4 по две в каждый елочный паз 5 диска 6. Каждая из рабочих лопаток 1, 2 имеет сзади на хвостовиках 3, 4 зацепы 7, 8 соответственно (фиг.1, 5).The impeller (Fig. 1, 2) of the turbomachine contains left 1 and right 2 working blades installed with their Christmas shanks, respectively, 3, 4, two in each Christmas groove 5 of the disk 6. Each of the working blades 1, 2 has rear shanks 3, 4 hooks 7, 8, respectively (Figs. 1, 5).

Сзади, с упором в ободную часть диска 6, установлено уплотнительное кольцо 9, имеющее радиальный кольцевой бурт 10, введенный в зацепы 7, 8 рабочих лопаток 1, 2, удерживая их от перемещения в продольном направлении (фиг.1, 2, 6, 7).Behind, with an emphasis on the rim of the disk 6, a sealing ring 9 is installed, having a radial annular collar 10 inserted into the hooks 7, 8 of the working blades 1, 2, keeping them from moving in the longitudinal direction (Fig. 1, 2, 6, 7 )

При выполнении уплотнительного кольца 9, как на фиг.7, радиальный бурт 10 выполнен разделенным выборками 11 на участки по числу пар лопаток 1, 2. В собранном колесе каждый такой участок бурта 10 входит в пару зацепов 7, 8 (фиг.1, 16).When performing the sealing ring 9, as in Fig. 7, the radial shoulder 10 is made by divided samples 11 into sections according to the number of pairs of blades 1, 2. In the assembled wheel, each such section of the shoulder 10 is included in a pair of hooks 7, 8 (Fig. 1, 16 )

Параллельно бурту 10 расположен радиальный выступ 12, прикрывающий зацепы 7, 8, обеспечивая гладкую наружную поверхность колеса турбины (фиг.1).In parallel to the shoulder 10 is a radial protrusion 12, covering the hooks 7, 8, providing a smooth outer surface of the turbine wheel (Fig. 1).

Уплотнительное кольцо 9 имеет также кольцевой бурт 13, направленный радиально к оси вращения (фиг.1, 6, 7). На боковой поверхности бурта 13, обращенной к диску 6, имеется несколько бобышек 14 и один выступ 15.The sealing ring 9 also has an annular shoulder 13, directed radially to the axis of rotation (figures 1, 6, 7). On the side surface of the shoulder 13 facing the disk 6, there are several bosses 14 and one protrusion 15.

На ободной части диска 6 имеется кольцевой бурт 16, направленный радиально к оси вращения. На бурте 16 выполнено несколько пазов 17 открытых к оси вращения и один широкий паз 18 (см. фиг.5). Пазы 17 по количеству и угловому расположению выполнены ответно бобышкам 14 уплотнительного кольца 9, а паз 18 является ответным выступу 15. Бобышки 14 и выступ 15 уплотнительного кольца 9, установленного на диске 6, входят в пазы 17 и 18 соответственно (фиг.17).On the rim of the disk 6 there is an annular shoulder 16, directed radially to the axis of rotation. On the shoulder 16 there are several grooves 17 open to the axis of rotation and one wide groove 18 (see figure 5). The grooves 17 in number and angular arrangement are made in response to the bosses 14 of the sealing ring 9, and the groove 18 is a response to the protrusion 15. The bosses 14 and the protrusion 15 of the sealing ring 9 mounted on the disk 6 are included in the grooves 17 and 18, respectively (Fig. 17).

Причем бобышки 14 введены в пазы 17 с минимальным зазором и обеспечивают фиксацию уплотнительного кольца 9 в окружном направлении. Размеры паза 18 выбраны большими, чем выступ 15 с целью исключения их касания.Moreover, the bosses 14 are inserted into the grooves 17 with a minimum clearance and ensure the fixation of the sealing ring 9 in the circumferential direction. The dimensions of the groove 18 are selected larger than the protrusion 15 in order to exclude their contact.

Разрезное U-образное кольцо 20 (фиг.8, 9) охватывает бурт 16 диска 6 и бурт 13 уплотнительного кольца 9 своими вертикально направленными от общей продольной оси буртами, внешним 21 и внутренним 22 (фиг.4, 21). Кольцо 20 фиксирует уплотнительное кольцо 9 в продольном направлении, которое, в свою очередь, посредством бурта 10 удерживает замки 3,4 рабочих лопаток 1, 2 (фиг.1).Split U-shaped ring 20 (Fig, 9) covers the shoulder 16 of the disk 6 and the shoulder 13 of the sealing ring 9 with its vertically directed from the common longitudinal axis collars, outer 21 and inner 22 (Figs. 4, 21). The ring 20 fixes the sealing ring 9 in the longitudinal direction, which, in turn, by means of a collar 10 holds the locks 3.4 of the working blades 1, 2 (Fig. 1).

Разрезное U-образное кольцо 20 (фиг 3, 8, 9) имеет узкий диагональный сквозной рез 23.Split U-shaped ring 20 (Fig 3, 8, 9) has a narrow diagonal through cut 23.

На внутреннем бурте 22 кольца 20 (фиг.8, 9), против диагонального реза 23, расположен широкий прямой паз 24 со сторонами, параллельными радиальной плоскости кольца 20.On the inner collar 22 of the ring 20 (Fig. 8, 9), opposite the diagonal cut 23, there is a wide straight groove 24 with sides parallel to the radial plane of the ring 20.

На внутренней цилиндрической поверхности U-образного кольца 20 выполнена выборка 25, разделенная диагональным резом 23 (фиг.9).On the inner cylindrical surface of the U-shaped ring 20, a sample 25 is made, divided by a diagonal cut 23 (Fig. 9).

Разрезное U-образное кольцо 20 установлено так, что выполненный на его внутреннем бурте 22 прямой паз 24 обращен в сторону диска 6, располагаясь за его буртом 16 (фиг.19, 20).The split U-shaped ring 20 is installed so that a straight groove 24 formed on its inner shoulder 22 faces the disk 6, located behind its shoulder 16 (Fig. 19, 20).

Параллельные стенки паза 24 размещены по обе стороны принадлежащего уплотнительному кольцу 9 выступа 15, проходящего через паз 18 бурта 16 диска 6 (фиг.20, элемент Е). Этим достигается фиксация разрезного кольца 20 в окружном направлении.The parallel walls of the groove 24 are placed on both sides of the protrusion 15 belonging to the sealing ring 9, passing through the groove 18 of the shoulder 16 of the disk 6 (Fig. 20, element E). This achieves the fixation of the split ring 20 in the circumferential direction.

Замок 26 (фиг.10) представляет собой сектор, в основном, С-образной формы в поперечном сечении, имеющий внутренний 27 и наружный 28 бурты, вертикальную стенку 29 и деформируемую часть 30.The lock 26 (figure 10) is a sector, mainly C-shaped in cross section, having an inner 27 and an outer collar 28, a vertical wall 29 and a deformable part 30.

Колесо в сборе (фиг.1, 21, 22) имеет замок 26, расположенный напротив выступа 15 уплотнительного кольца 9 и паза 24 разрезного кольца 20.The complete wheel (FIGS. 1, 21, 22) has a lock 26 located opposite the protrusion 15 of the sealing ring 9 and the groove 24 of the split ring 20.

Замок 26 шире, чем прямой паз 24 разрезного кольца 20, благодаря чему его наружный бурт 28 охватывает не только наружную поверхность выступа 15 уплотнительного кольца 9, но и наружную поверхность внутреннего бурта 22 кольца 20 по обе стороны паза 24 (фиг.19, 20, 21, 22). Внутренний бурт 27 замка 26 охватывает внутреннюю поверхность разрезного кольца 20. Таким образом концы разрезного кольца 20 фиксируются от провисания.The lock 26 is wider than the straight groove 24 of the split ring 20, so that its outer shoulder 28 covers not only the outer surface of the protrusion 15 of the sealing ring 9, but also the outer surface of the inner shoulder 22 of the ring 20 on both sides of the groove 24 (Fig. 19, 20, 21, 22). The inner collar 27 of the lock 26 covers the inner surface of the split ring 20. Thus, the ends of the split ring 20 are fixed from sagging.

Часть 30 замка 26 деформирована внутрь (фиг.1, 22) в выборку 25 на внутренней цилиндрической поверхности U-образного кольца 20, обеспечивая этим фиксацию замка 26 в окружном направлении.Part 30 of the lock 26 is deformed inwardly (FIGS. 1, 22) into the sample 25 on the inner cylindrical surface of the U-ring 20, thereby securing the lock 26 in the circumferential direction.

Предусмотрены две возможности сборки рабочего колеса турбомашины с заявляемым устройством фиксации рабочих лопаток, отличающиеся начальными этапами, касающимися постановки рабочих лопаток 1, 2 и уплотнительного кольца 9.There are two possibilities for assembling the impeller of a turbomachine with the claimed device for fixing the rotor blades, characterized by the initial stages regarding the setting of the rotor blades 1, 2 and the sealing ring 9.

Первый способ применим в случае зазора между елочным пазом 5 и совмещенными елочными хвостовиками 3, 4 пары лопаток 1,2 более 0,1 мм. В этом случае предпочтительней колесо с уплотнительным кольцом 9 в варианте исполнения, представленном на фиг.6, то есть со сплошным наружным буртом 10. Отличительные начальные этапы сборки колеса представлены на фиг.11, 12. Сборка начинается с установки пары рабочих лопаток 1, 2 своими зацепами 7, 8 на бурт 10 уплотнительного кольца 9, как показано на фиг.11.The first method is applicable in the case of a gap between the Christmas groove 5 and the combined Christmas shanks 3, 4 of a pair of blades 1.2 over 0.1 mm. In this case, it is preferable that the wheel with a sealing ring 9 in the embodiment shown in Fig.6, that is, with a continuous outer collar 10. The distinctive initial stages of assembly of the wheel are presented in Fig.11, 12. The assembly begins with the installation of a pair of working blades 1, 2 their hooks 7, 8 on the shoulder 10 of the sealing ring 9, as shown in Fig.11.

Далее таким образом устанавливается весь комплект рабочих лопаток 1, 2 и удерживается вместе с уплотнительным кольцом 9 технологическим приспособлением. Собранные с уплотнительным кольцом 9 лопатки 1, 2 комплектом устанавливаются в елочные пазы 5 диска 6 (см. фиг.12).Then, in this way, the entire set of working blades 1, 2 is installed and is held together with the sealing ring 9 by the technological device. The blades 1, 2 assembled with the sealing ring 9 are installed in a set in the Christmas grooves 5 of the disk 6 (see Fig. 12).

Второй способ установки рабочих лопаток 1, 2 и уплотнительного кольца 9 представлен на фиг.13, 14, 15, 16, предпочтителен при зазорах между елочным пазом 5 диска 6 и совмещенными елочными хвостовиками 3, 4 пары лопаток 1, 2 менее 0,1 мм (колеса малоразмерных турбин), когда постановка одновременно всего комплекта рабочих лопаток 1, 2 в пазы 5 диска 6 затруднительна. В этом случае комплект рабочих лопаток 1, 2 предварительно устанавливается в пазы 5 диска 6 приблизительно наполовину ширины обода диска 6 (см. фиг.13).The second method of installing the working blades 1, 2 and the sealing ring 9 is shown in FIGS. 13, 14, 15, 16, it is preferable for the gaps between the Christmas groove 5 of the disk 6 and the combined Christmas shanks 3, 4 of the pair of blades 1, 2 less than 0.1 mm (wheels of small turbines), when the simultaneous installation of the entire set of working blades 1, 2 in the grooves 5 of the disk 6 is difficult. In this case, the set of blades 1, 2 is pre-installed in the grooves 5 of the disk 6 approximately half the width of the rim of the disk 6 (see Fig.13).

Представленное на фиг.7 уплотнительное кольцо 9 с буртом 10, разделенным выборками 11 на участки, устанавливается так, что выступающие участки бурта 10 проходят между зацепами 7, 8 елочных хвостовиков рабочих лопаток 1, 2 (фиг.14, 15). Затем уплотнительное кольцо 9 проворачивается относительно оси так, что каждый выступающий участок бурта 10 оказывается в зацеплении с зацепами 7, 8 пары рабочих лопаток 1,2 (фиг.16).Presented in Fig.7, the sealing ring 9 with the shoulder 10, divided by samples 11 into sections, is installed so that the protruding sections of the shoulder 10 pass between the hooks 7, 8 of the Christmas shanks of the working blades 1, 2 (Fig.14, 15). Then, the sealing ring 9 is rotated about the axis so that each protruding section of the shoulder 10 is engaged with the hooks 7, 8 of the pair of working blades 1,2 (Fig. 16).

Дальнейшие этапы сборки колеса турбины являются общими и представлены на фиг.17, 18, 19, 20, 21, 22.Further steps of assembling the turbine wheel are common and are presented in FIGS. 17, 18, 19, 20, 21, 22.

Комплект рабочих лопаток 1, 2 вместе с уплотнительным кольцом 9 перемещаются до упора уплотнительного кольца 9 в ободную часть диска 6 (см. фиг.17). При этом бобышки 14 уплотнительного кольца 9 входят в пазы 17 в бурте 16 диска 6, не выступая над поверхностью 19 бурта 16, в то время как выступ 15, пройдя через паз 18, выступает над поверхностью 19 бурта 16.A set of working blades 1, 2 together with the sealing ring 9 are moved until the stop of the sealing ring 9 into the rim of the disk 6 (see Fig.17). In this case, the bosses 14 of the sealing ring 9 enter the grooves 17 in the shoulder 16 of the disk 6, not protruding above the surface 19 of the shoulder 16, while the protrusion 15, passing through the groove 18, protrudes above the surface 19 of the shoulder 16.

Установка разрезного кольца 20 и замка 26 показана по этапам на фиг.18, 19, 20, 21, 22. При установке разрезного кольца 20 на его замыкающей части устанавливается замок 26, как показано на фиг.18.The installation of the split ring 20 and the lock 26 is shown in stages in FIGS. 18, 19, 20, 21, 22. When installing the split ring 20, a lock 26 is installed on its trailing part, as shown in FIG. 18.

Параллельные стенки прямого паза 24 кольца 20 располагаются по обе стороны выступа 15 уплотнительного кольца 9 (см. фиг.19, 20), чем обеспечивается фиксация разрезного кольца 20 в окружном направлении. Затем замок 26 перемещается по дуге и устанавливается напротив выступа 15 уплотнительного кольца 9 (см. фиг.21, 22).The parallel walls of the direct groove 24 of the ring 20 are located on both sides of the protrusion 15 of the sealing ring 9 (see Fig. 19, 20), which ensures the fixation of the split ring 20 in the circumferential direction. Then the lock 26 moves along the arc and is installed opposite the protrusion 15 of the sealing ring 9 (see Fig.21, 22).

Наружный от продольной оси устройства бурт 28 замка 26 охватывает наружную поверхность выступа 15 уплотнительного кольца 9, а также наружную поверхность бурта 22 кольца 20 по обе стороны прямого паза 24, чем предотвращается выпадение замка 26.The collar 28 of the lock 26 external from the longitudinal axis of the device covers the outer surface of the protrusion 15 of the sealing ring 9, as well as the outer surface of the collar 22 of the ring 20 on both sides of the direct groove 24, which prevents the lock 26 from falling out.

Внутренний от продольной оси бурт 27 замка 26 охватывает внутреннюю поверхность кольца 20. Деформируемая часть 30 замка 26, располагающаяся напротив выборки 25 разрезного кольца 26, деформируется внутрь этой выборки (см. фиг.22), чем обеспечивается фиксация замка 26 в окружном направлении.The shoulder 27 of the lock 26, internal from the longitudinal axis, covers the inner surface of the ring 20. The deformable part 30 of the lock 26, which is opposite the sample 25 of the split ring 26, is deformed inside this sample (see Fig. 22), which ensures the lock 26 is secured in the circumferential direction.

Ширина замка 26 больше ширины паза 24 разрезного кольца 20, что обеспечивает охват наружным буртом 28 замка 26 не только наружной поверхности выступа 15, но и обоих концов разрезного кольца 20 по наружной поверхности бурта 22.The width of the lock 26 is greater than the width of the groove 24 of the split ring 20, which ensures that the outer shoulder 28 of the lock 26 covers not only the outer surface of the protrusion 15, but also both ends of the split ring 20 along the outer surface of the shoulder 22.

Это в сочетании с охватом нижним буртом 27 замка 26 концов разрезного кольца 20 по его внутренней поверхности обеспечивает надежную фиксацию упомянутых концов от провисания.This, combined with the lower collar 27 of the lock 26 covering the ends of the split ring 20 along its inner surface, provides reliable fixation of the said ends against sagging.

Колесо турбины окончательно собрано (см. фиг.1, 2, 21).The turbine wheel is finally assembled (see figures 1, 2, 21).

Следует также добавить, что наличие бурта 12 уплотнительного кольца 9, прикрывающего зацепы 7, 8 елочных хвостовиков 3, 4 рабочих лопаток 1, 2, а также практически гладкая наружная поверхность разрезного кольца 20 сводят к минимуму вентиляционные потери.It should also be added that the presence of a shoulder 12 of the sealing ring 9, covering the hooks 7, 8 of the Christmas shanks 3, 4 of the working blades 1, 2, as well as the almost smooth outer surface of the split ring 20 minimize ventilation losses.

Конструкция в производстве ее деталей технологична, а при сборке-разборке не вызывает каких-либо трудностей.The design in the production of its parts is technological, and during assembly-disassembly does not cause any difficulties.

Температура в ободной части колеса в работе составляет 600 градусов Цельсия. Наибольшие напряжения отмечены в уплотнительном кольце, в радиусе перехода центрирующего бурта к вертикальной стенке, но их величина не превышает 63 кг/мм2, что намного меньше пределов длительной прочности современных жаропрочных никелевых сплавов, используемых для подобных деталей роторов турбин.The temperature in the rim of the wheel in operation is 600 degrees Celsius. The highest stresses are noted in the sealing ring, in the radius of the centering collar to the vertical wall, but their value does not exceed 63 kg / mm 2 , which is much less than the long-term strength limits of modern heat-resistant nickel alloys used for such parts of turbine rotors.

Высокая надежность заявляемого устройства на всех штатных режимах работы двигателя подтверждена 150-часовыми испытаниями полноразмерного экспериментального образца колеса турбины на опытном авиационном газотурбинном двигателе типа АИ222-25.The high reliability of the inventive device at all normal engine operating conditions is confirmed by 150-hour tests of a full-size experimental prototype of the turbine wheel on an experimental AI222-25 type aviation gas turbine engine.

Claims (4)

1. Устройство крепления лопаток рабочего колеса осевой турбомашины, содержащее диск, рабочие лопатки, установленные в продольных пазах диска своими хвостовиками, имеющими радиально-осевые зацепы, уплотнительное кольцо, установленное на диске с упором своим наружным радиальным буртом как в ободную часть диска, так и в хвостовики рабочих лопаток, и сопряженное своим внутренним радиальным буртом с радиально направленным к продольной оси буртом диска, причем упомянутые бурты уплотнительного кольца и диска сочленены цилиндрическими телами и охвачены U-образным кольцом с диагональным резом, сообщенным с пазом, которое взаимосвязано с замком, размещенным между диском и U-образным разрезным кольцом, отличающееся тем, что наружный радиальный бурт уплотнительного кольца размещен в зацепах хвостовиков рабочих лопаток, а на обращенной к диску боковой поверхности указанного внутреннего радиального бурта уплотнительного кольца выполнен выступ, размещенный в совмещенных дополнительном пазу радиального бурта диска и пазу U-образного разрезного кольца, причем упомянутый выступ и цилиндрические поверхности U-образного разрезного кольца охвачены замком в виде части кольца С-образного сечения.1. The mounting device of the blades of the impeller of the axial turbomachine, containing the disk, the rotor blades installed in the longitudinal grooves of the disk with their shanks having radial-axial hooks, a sealing ring mounted on the disk with emphasis on its outer radial collar both in the rim of the disk and in the shanks of the working blades, and conjugated by its inner radial collar with radially directed to the longitudinal axis of the collar of the disk, and the said collars of the sealing ring and disk are joined by cylindrical bodies and covered by a U-shaped ring with a diagonal cut connected with a groove, which is interconnected with a lock placed between the disk and the U-shaped split ring, characterized in that the outer radial shoulder of the sealing ring is placed in the hooks of the shanks of the working blades, and on facing the disk a side surface of said inner radial collar of the sealing ring has a protrusion located in a combined additional groove of the radial collar of the disk and the groove of the U-shaped split ring, said protrusion and surface of cylindrical U-shaped split ring covered by a lock in the form of part of C-shaped cross section. 2. Устройство крепления лопаток рабочего колеса осевой турбомашины по п.1, отличающееся тем, что С-образный замок между диском и U-образным разрезным кольцом установлен так, что своей средней частью перекрывает указанный выступ на внутреннем радиальном бурте уплотнительного кольца по обе стороны упомянутого паза U-образного разрезного кольца, выполненного в обращенном к диску бурте этого кольца, при этом верхней концевой частью замка охвачены совместно указанный выступ и наружная поверхность указанного бурта U-образного разрезного кольца по обе стороны его паза, а нижняя концевая часть замка взаимосвязана с открытой внутренней цилиндрической поверхностью U-образного разрезного кольца и выполненной на ней фиксаторной выборкой, разделенной указанным диагональным резом.2. The attachment device for the blades of the impeller of an axial turbomachine according to claim 1, characterized in that the C-shaped lock between the disk and the U-shaped split ring is installed so that its middle part overlaps the protrusion on the inner radial collar of the sealing ring on both sides of the aforementioned the groove of the U-shaped split ring, made in the collar of the ring facing the disk, while the upper end part of the lock covers the joint protrusion and the outer surface of the specified shoulder of the U-shaped split ring on either side of its groove, while the lower end portion of the lock open interconnected with the inner cylindrical surface of the U-shaped split ring and formed thereon detent sample divided by said diagonal rezom. 3. Устройство крепления лопаток рабочего колеса осевой турбомашины по п.1, отличающееся тем, что указанные цилиндрические тела, которыми сочленены упомянутые радиальные бурты диска и уплотнительного кольца, выполнены в виде бобышек на обращенной к диску боковой поверхности радиального бурта уплотнительного кольца и введены в ответные пазы в радиальном бурте диска.3. The attachment device of the blades of the impeller of the axial turbomachine according to claim 1, characterized in that said cylindrical bodies that articulate the said radial collars of the disk and the sealing ring are made in the form of bosses on the side surface of the radial collar of the sealing ring facing the disk and inserted into the reciprocal grooves in the radial collar of the disk. 4. Устройство крепления лопаток рабочего колеса осевой турбомашины по п.1, отличающееся тем, что на упомянутом наружном радиальном бурте уплотнительного кольца выполнены выборки между указанными зацепами на хвостовиках рабочих лопаток.4. The attachment device of the blades of the impeller of the axial turbomachine according to claim 1, characterized in that on the said outer radial collar of the sealing ring, samples are made between these hooks on the shanks of the blades.
RU2006115155/06A 2005-12-12 2006-05-02 Device for fastening blades of rotor wheels of axial-flow turbomachine RU2315868C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200511934 2005-12-12
UAA200511934A UA82235C2 (en) 2005-12-12 2005-12-12 Device for fixation of blades of turbine wheel of axial turbo-machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2315868C1 true RU2315868C1 (en) 2008-01-27

Family

ID=39110031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006115155/06A RU2315868C1 (en) 2005-12-12 2006-05-02 Device for fastening blades of rotor wheels of axial-flow turbomachine

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2315868C1 (en)
UA (1) UA82235C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2493371C1 (en) * 2012-05-11 2013-09-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Turbojet turbine rotor
RU2572654C2 (en) * 2010-08-10 2016-01-20 Снекма Device locking rotor blade shank
CN112160798A (en) * 2020-09-18 2021-01-01 中国航发四川燃气涡轮研究院 Aeroengine turbine baffle location structure and aeroengine thereof
CN114555913A (en) * 2019-09-13 2022-05-27 赛峰飞机发动机公司 Turbine seal ring

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2572654C2 (en) * 2010-08-10 2016-01-20 Снекма Device locking rotor blade shank
RU2493371C1 (en) * 2012-05-11 2013-09-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Turbojet turbine rotor
CN114555913A (en) * 2019-09-13 2022-05-27 赛峰飞机发动机公司 Turbine seal ring
CN112160798A (en) * 2020-09-18 2021-01-01 中国航发四川燃气涡轮研究院 Aeroengine turbine baffle location structure and aeroengine thereof

Also Published As

Publication number Publication date
UA82235C2 (en) 2008-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11066947B2 (en) Turbine shroud assembly with sealed pin mounting arrangement
US5441385A (en) Turbine nozzle/nozzle support structure
US4815933A (en) Nozzle flange attachment and sealing arrangement
US5232340A (en) Gas turbine engine stator assembly
US8529208B2 (en) Rotary assembly for a turbomachine fan
JP5209939B2 (en) Turbine upstream guide vane coupling device, turbine including the coupling device, and aero engine to which the turbine including the coupling device is attached
US5584654A (en) Gas turbine engine fan stator
RU2677021C1 (en) Turbine
JP2017025915A (en) Method and system for interfacing ceramic matrix composite component with metallic component
US5007800A (en) Rotor blade fixing for turbomachine rotors
EP2904241B1 (en) Combustor seal mistake-proofing for a gas turbine engine
EP3071794B1 (en) Multi-element inner shroud extension for a turbo-machine
RU2315868C1 (en) Device for fastening blades of rotor wheels of axial-flow turbomachine
US10443451B2 (en) Shroud housing supported by vane segments
CN115485451A (en) Turbine assembly and gas turbine engine provided with such an assembly
JP2016530441A (en) Improved locking of blade support components
JP2000320497A (en) Mutually fixing type compressor stator
EP3012418B1 (en) Stator assembly, gas turbine engine, and method for guiding the motion of an inner diameter shroud
US9528441B2 (en) Aircraft turbofan comprising an intermediate ring with simplified downstream support
CN106050323B (en) Blade mounted multi-stage turbine interstage seal and method of assembly
US10526978B2 (en) Assembly for attaching a nozzle to a structural element of a turbine engine
US20130302151A1 (en) Stator Assembly
US10920598B2 (en) Rotor assembly cover plate
US11215084B2 (en) Support straps and method of assembly for gas turbine engine
RU2241834C2 (en) Wheel of axial turbomachine