RU2353777C1

RU2353777C1 - Cooled turbine of gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2353777C1
Application number: RU2007132467/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Абашкин (RU); Сергей Борисович Абашкин; Светлана Викторовна Камалетдинова (RU); Светлана Викторовна Камалетдинова; Валентин Васильевич Ясинский (RU); Валентин Васильевич Ясинский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн")
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-04-27

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention is related to the field of gas-turbine propulsion engineering, namely to cooled turbines of gas-turbine engines. Cooled turbine comprises impeller disc with protrusions connected to protrusions of additional disc by means of pins installed in holes of these protrusions. Additional disc forms vaneless diffuser with disc, inlet of which is communicated to outlet of twist nozzle block, and outlet - to channels for supply of cooling air to working blades installed in discs under blades. Additional disc is arranged with detachable cover connected to disc above channels by clutch of bayonet type, when one part with slot is placed on another part with appropriate protrusion and is turned so that protrusion stops part. Clutch part of working blades is arranged with additional protrusions, which are installed in grooves produced as a result of bayonet joint. Annular groove is arranged in cover, in which sealing element is installed, being arranged, for instance, in the form of wires. Invention makes it possible to provide mutual alignment of these discs relative to each other.

EFFECT: increased reliability of engine operation.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а именно к охлаждаемым турбинам газотурбинных двигателей (ГТД).The invention relates to the field of gas turbine engine manufacturing, and in particular to cooled turbines of gas turbine engines (GTE).

Известна охлаждаемая турбина ГТД, содержащая рабочее колесо с диском, лопатками и выполненными в диске каналами подвода охлаждающего воздуха, сопловой аппарат закрутки и дополнительный диск, соединенный с диском рабочего колеса и образующий с ним безлопаточный диффузор, вход в который сообщен с выходными каналами аппарата закрутки, а выход - с каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам (Патент РФ №2196233, F01D 5/08, 2003 г.).Known cooled turbine GTE containing an impeller with a disk, blades and channels for supplying cooling air made in the disk, a nozzle spin device and an additional disk connected to the disk of the impeller and forming with it a bladeless diffuser, the entrance to which is connected to the output channels of the spin device, and the outlet - with channels for supplying cooling air to the blades (RF Patent No. 2196233, F01D 5/08, 2003).

Недостатком этого устройства является то, что каналы для подвода охлаждающего воздуха к лопаткам рабочего колеса выполнены в виде отверстий в диске, и при малых размерах двигателя диаметр этих отверстий тоже мал, что создает концентрацию напряжений по местам их расположения.The disadvantage of this device is that the channels for supplying cooling air to the blades of the impeller are made in the form of holes in the disk, and with small engine sizes, the diameter of these holes is also small, which creates a concentration of stresses at their locations.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является охлаждаемая турбина ГТД, содержащая рабочее колесо с диском, лопатками и расположенными между диском и лопатками каналами для подвода охлаждающего воздуха, сопловой аппарат закрутки и дополнительный диск с выступами, соединенными с выступами диска рабочего колеса, и с крышкой, соединенной с диском рабочего колеса над каналами подвода охлаждающего воздуха, образующий вместе с диском безлопаточный диффузор, вход в который сообщен с выходными каналами аппарата закрутки, а выход - с каналами подвода охлаждающего воздуха (Европейский патент ЕР №0222676 В1, F01D 5/08, 1987 г.).The closest technical solution to the proposed one is a cooled turbine engine containing a impeller with a disk, blades and channels for supplying cooling air located between the disk and the blades, a nozzle spin device and an additional disk with protrusions connected to the protrusions of the impeller disk, and with a cover, connected to the impeller disk above the cooling air supply channels, forming together with the disk a bladeless diffuser, the entrance to which is connected to the output channels of the swirling device, and you od - with the cooling air supply channels (European Patent EP B1 №0222676, F01D 5/08, 1987 YG).

Недостатком этого устройства является то, что фланцы дополнительного диска соединены с фланцами диска рабочего колеса подвижным замковым соединением баянетного типа. При таком соединении на определенных режимах работы двигателя образуются зазоры (например, в случае его останова, когда диск - горячий, а благодаря охлаждающему воздуху, поступающему из аппарата закрутки, дополнительный диск быстро охлаждается), что приводит к расцентровке соединения и дисбалансу в работе устройства, снижая надежность его работы.The disadvantage of this device is that the flanges of the additional disk are connected to the flanges of the impeller disk by a movable bayonet-type lock connection. With this connection, gaps are formed at certain engine operating modes (for example, if it stops, when the disk is hot, and thanks to the cooling air coming from the spin device, the additional disk is quickly cooled), which leads to misalignment of the connection and an imbalance in the operation of the device, reducing the reliability of his work.

Задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является создание надежного соединения диска рабочего колеса с дополнительным диском, которое наряду с обеспечением подвода охлаждающего воздуха в каналы, расположенные между диском рабочего колеса и лопатками, обеспечивало бы взаимную центровку этих дисков относительно друг друга.The problem to which the claimed solution is directed is to create a reliable connection of the impeller disk with an additional disk, which, along with the supply of cooling air to the channels located between the impeller disk and the blades, would ensure mutual alignment of these disks relative to each other.

Задача решается тем, что в охлаждаемой турбине ГТД, содержащей рабочее колесо с диском, выполненным с выступами, лопатками и расположенными между диском и лопатками каналами для подвода охлаждающего воздуха, сопловой аппарат закрутки и дополнительный диск с выступами, соединенными с выступами диска рабочего колеса, и с крышкой, соединенной с диском рабочего колеса над каналами для подвода охлаждающего воздуха, образующий вместе с диском рабочего колеса безлопаточный диффузор, вход в который сообщен с выходными каналами аппарата закрутки, а выход - с каналами для подвода охлаждающего воздуха, выступы дополнительного диска и выступы диска рабочего колеса выполнены со сквозными отверстиями и соединены между собой посредством установленных в эти отверстия штифтов, лопатки выполнены с дополнительными фиксирующими выступами на замковой части, а крышка дополнительного диска выполнена съемной и соединена с диском рабочего колеса поворотным замковым соединением байонетного типа, причем в образовавшихся в результате этого соединения пазах размещены дополнительные фиксирующие выступы хвостовика лопатки.The problem is solved in that in a cooled GTE turbine containing an impeller with a disk made with protrusions, blades and channels for supplying cooling air located between the disk and the blades, a nozzle spin device and an additional disk with protrusions connected to the protrusions of the impeller disk, and with a cover connected to the impeller disk above the channels for supplying cooling air, forming together with the impeller disk a bladeless diffuser, the entrance to which is connected to the output channels of the swirl and, and the outlet — with channels for supplying cooling air, the protrusions of the additional disk and the protrusions of the impeller disk are made through holes and interconnected by pins installed in these holes, the blades are made with additional locking protrusions on the lock part, and the cover of the additional disk is made removable and connected to the impeller disk by a bayonet-type rotary locking connection, and additional fixation is placed in the grooves formed as a result of this connection shovels of the shank of the scapula.

Кроме того, на крышке со стороны диска рабочего колеса выполнена кольцевая канавка с размещенным в ней уплотнительным элементом.In addition, an annular groove with a sealing element located therein is made on the lid on the side of the impeller disk.

Соединение диска рабочего колеса с дополнительным диском посредством штифтов, установленных в сквозные отверстия их выступов, позволяет в процессе работы двигателя обеспечить центровку дополнительного диска относительно диска рабочего колеса за счет возможности его перемещения вдоль штифтов в радиальном направлении.The connection of the impeller disk to the additional disk by means of pins installed in the through holes of their protrusions enables the centering of the additional disk relative to the impeller disk during engine operation due to the possibility of its movement along the pins in the radial direction.

Выполнение дополнительного диска со съемной крышкой позволяет произвести монтаж заявленного устройства и обеспечить надежную фиксацию штифта на месте.The implementation of the additional disk with a removable cover allows you to mount the claimed device and provide reliable fixation of the pin in place.

Соединение крышки дополнительного диска с диском рабочего колеса посредством соединения байонетного типа и размещение в образовавшихся в результате этого соединения пазах дополнительных фиксирующих выступов хвостовика лопатки позволяет обеспечить быстрое и надежное соединение, фиксированное от проворота дополнительными выступами хвостовиков лопаток.The connection of the cover of the additional disk to the impeller disk by means of a bayonet-type connection and placement of additional fixing protrusions of the shank of the blade in the grooves formed as a result of this connection allows a quick and reliable connection, fixed from turning by additional protrusions of the shank of the blades.

Выполнение на крышке со стороны диска рабочего колеса кольцевой канавки с размещенным в ней уплотнительным элементом позволяет уменьшить утечки воздуха, поступающего в каналы для подвода охлаждающего воздуха.The execution on the cover from the side of the impeller disk of an annular groove with a sealing element located in it allows to reduce leakage of air entering the channels for supplying cooling air.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез охлаждаемой турбины; на фиг.2 - разрез рабочего колеса турбины в изометрии.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of a cooled turbine; figure 2 is a section of the impeller of the turbine in isometry.

Охлаждаемая турбина содержит рабочее колесо с диском 1, выполненным с выступами 2, рабочими лопатками 3 и каналами 4 для подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам 3, выполненными в дисках 1 под лопатками 3, сопловой аппарат закрутки 5 и дополнительный диск 6 с выступами 7. Выступы 2 диска 1 и выступы 7 дополнительного диска 6 соединены между собой посредством штифтов 8, установленных в выполненные в этих выступах отверстия. Дополнительный диск 6 образует с диском 1 безлопаточный диффузор, вход 9 которого сообщен с выходом соплового аппарата закрутки 5, а выход - с каналами 4 для подвода охлаждающего воздуха.The cooled turbine contains an impeller with a disk 1 made with protrusions 2, rotor blades 3 and channels 4 for supplying cooling air to the rotor blades 3, made in disks 1 under the blades 3, a nozzle spin device 5 and an additional disk 6 with protrusions 7. Projections 2 of the disk 1 and the protrusions 7 of the additional disk 6 are interconnected by pins 8 installed in the holes made in these protrusions. An additional disk 6 forms a diskless diffuser with disk 1, the input 9 of which is connected to the output of the nozzle swirl apparatus 5, and the output - with channels 4 for supplying cooling air.

Дополнительный диск 6 выполнен со съемной крышкой 10, соединенной с диском над каналами 4 замковым поворотным соединением байонетного типа, при котором одна деталь с прорезью насаживается на другую деталь с соответствующим выступом и поворачивается так, чтобы выступ стопорил деталь. Замковая часть лопаток 3 выполнена с дополнительными выступами 11, которые размещены в пазах, образовавшихся в результате байонетного соединения.The additional disk 6 is made with a removable cover 10 connected to the disk above the channels 4 with a bayonet-type locking rotary joint, in which one part is slit onto another part with a corresponding protrusion and rotated so that the protrusion locks the part. The locking part of the blades 3 is made with additional protrusions 11, which are placed in the grooves formed as a result of bayonet connection.

В крышке 10 выполнена кольцевая канавка, в которой размещен уплотнительный элемент 12, выполненный, например, в виде проволочек.An annular groove is made in the lid 10, in which a sealing element 12 is placed, made, for example, in the form of wires.

Сборка соединения осуществляется следующим образом.The assembly of the connection is as follows.

К диску 1 рабочего колеса подстыковывается дополнительный диск 6, на выступах обоих дисков совмещаются отверстия, в которые вставляются штифты 8. Штифты 8 закрываются крышкой 10, которая соединяется с диском 6 байонетным соединением, для чего выступы 13 крышки 10 заводятся в пространства (прорези), расположенные между парами выступов 14 на диске 1, и поворачиваются так, что выступы 13 зацепляются за выступы 14, а в образовавшиеся в результате совмещения между собой прорезей пазы вставляются дополнительные фиксирующие выступы 11 лопаток 3, запирая, таким образом, соединение.An additional disk 6 is docked to the impeller disk 1, holes on which two pins are inserted on the protrusions of both disks. The pins 8 are closed by a cover 10, which is connected to the disk 6 by a bayonet fitting, for which the protrusions 13 of the cover 10 are inserted into spaces (slots), located between the pairs of protrusions 14 on the disk 1, and rotate so that the protrusions 13 are engaged in the protrusions 14, and additional locking protrusions 11 of the blades 3 are inserted into the grooves formed as a result of combining the slots, locking, thus a connection.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Воздух из выходных каналов соплового аппарата закрутки 5, закрученный в направлении вращения рабочего колеса, выбрасывается в безлопаточный диффузор 9, образованный дисками 1 и 6, который обеспечивает равенство скоростей воздуха и вращающегося диска 1. Из диффузора 9 воздух, проходя через пространство между выступами дисков 1 и 6, направляется в каналы 4 для подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам 3.The air from the output channels of the nozzle spin device 5, swirling in the direction of rotation of the impeller, is discharged into the bladeless diffuser 9 formed by the disks 1 and 6, which ensures the equality of air speeds and the rotating disk 1. From the diffuser 9, air passing through the space between the protrusions of the disks 1 and 6, is sent to the channels 4 for supplying cooling air to the working blades 3.

Во время работы двигателя при рассогласовывании температур диска 1 рабочего колеса и дополнительного диска 6 центровка диска 6 относительно диска 1 осуществляется за счет его перемещения по штифтам 8 в радиальном направлении.During engine operation, when the temperatures of the impeller disk 1 and the additional disk 6 are mismatched, the disk 6 is centered on the disk 1 by moving it along the pins 8 in the radial direction.

Для обеспечения монтажа радиальных штифтов 8 дополнительный диск 6 выполнен со съемной кольцевой крышкой 10, в кольцевой канавке которой для уплотнения воздуха, поступающего в каналы 4, размещен уплотнительный элемент 12.To ensure the installation of the radial pins 8, the additional disk 6 is made with a removable annular cover 10, in the annular groove of which to seal the air entering the channels 4, a sealing element 12 is placed.

Фиксация дополнительного диска 6 в окружном направлении осуществляется штифтами 8, которые удерживаются на месте крышкой 10. Крышка 10, в свою очередь, удерживается от проворота дополнительными выступами 11 лопаток 3.The fixing of the additional disk 6 in the circumferential direction is carried out by pins 8, which are held in place by the cover 10. The cover 10, in turn, is kept from turning by additional protrusions 11 of the blades 3.

Изобретение позволяет наряду с обеспечением подвода охлаждающего воздуха в каналы, расположенные между диском рабочего колеса и лопатками, обеспечить взаимную центровку этих дисков относительно друг друга, что повышает надежность работы двигателя.The invention allows, along with the supply of cooling air to the channels located between the impeller disk and the blades, to ensure mutual alignment of these disks relative to each other, which increases the reliability of the engine.

Claims

1. Cooled turbine GTE, comprising an impeller with a disk made with protrusions, blades and channels for supplying cooling air located between the disk and the blades, a nozzle spin device and an additional disk with protrusions connected to the protrusions of the impeller disk, and with a cover connected with the impeller disk above the channels for supplying cooling air, forming together with the impeller disk a bladeless diffuser, the entrance to which is connected to the output channels of the swirling device, and the output - with channels under ode of cooling air, characterized in that the protrusions of the additional disk and the protrusions of the impeller disk are made through holes and interconnected by pins installed in these holes, the blades are made with additional locking protrusions on the shanks, and the cover of the additional disk is removable and connected to the disk the impeller with a bayonet-type rotary locking connection, and additional locking protrusions are placed in the grooves formed as a result of this connection shank of the scapula.

2. Cooled turbine GTE according to claim 1, characterized in that on the cover from the side of the impeller disk an annular groove is made with a sealing element located therein.