RU2369746C1 - Gas turbine engine rotor - Google Patents

Gas turbine engine rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2369746C1
RU2369746C1 RU2008102810/06A RU2008102810A RU2369746C1 RU 2369746 C1 RU2369746 C1 RU 2369746C1 RU 2008102810/06 A RU2008102810/06 A RU 2008102810/06A RU 2008102810 A RU2008102810 A RU 2008102810A RU 2369746 C1 RU2369746 C1 RU 2369746C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disk
flange
stage
disks
turbine rotor
Prior art date
Application number
RU2008102810/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008102810A (en
Inventor
Валерий Алексеевич Кузнецов (RU)
Валерий Алексеевич Кузнецов
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 RU2008102810/06A priority Critical patent/RU2369746C1/en
Publication of RU2008102810A publication Critical patent/RU2008102810A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2369746C1 publication Critical patent/RU2369746C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: gas turbine rotor comprises disks of the fist and second stages, one of them being splined onto turbine rotor shaft, and front and rear intermediate disks fitted in interdisk chamber. First stage disk has L-like flange coupled with that of the second stage disk with the help of studs and nuts. First stage disk flange has flexible element, tapered inner surface and circular rib to lock axially rear intermediate disk hub along outer surface. Second stage disk flange comprises multiple radial openings located opposite against each flange joint and having cross section with antiparallelogram rounded-angle shape, larger base being located on the nut side.
EFFECT: higher reliability, ease of manufacture and assembly.
6 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям роторов турбин авиационных газотурбинных двигателей.The invention relates to designs of rotors of turbines of aircraft gas turbine engines.

Известен ротор турбины газотурбинного двигателя, в котором диск последней ступени зафиксирован на радиальном фланце вала болтовым соединением, а остальные диски зафиксированы в осевом направлении стяжным болтом (Патент РФ №2263809, F02C 7/28, 2008). Недостатком такой конструкции является невозможность размещения внутри ротора турбины дополнительного вала, например вала ротора турбины низкого давления.A turbine rotor of a gas turbine engine is known, in which the disk of the last stage is fixed on the radial flange of the shaft by a bolt joint, and the remaining disks are axially fixed by a coupling bolt (RF Patent No. 2263809, F02C 7/28, 2008). The disadvantage of this design is the inability to place an additional shaft, for example, a low-pressure turbine rotor shaft, inside the turbine rotor.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция ротора турбины газотурбинного двигателя, в котором диск первой ступени зафиксирован на радиальном фланце вала осевыми болтами, диск второй ступени зафиксирован в осевом направлении на фланце вала гайкой и в окружном направлении - осевыми штифтами, а ступицы переднего и заднего промежуточных дисков зафиксированы на валу кольцевыми фланцами (Патент РФ №2232901, F01D 5/02, 2004).Closest to the claimed one is the design of the turbine rotor of a gas turbine engine, in which the first-stage disk is fixed on the radial shaft flange with axial bolts, the second-stage disk is fixed axially on the shaft flange with a nut and in the circumferential direction by axial pins, and the hubs of the front and rear intermediate disks fixed on the shaft by annular flanges (RF Patent No. 2232901, F01D 5/02, 2004).

Недостатками известной конструкции являются недостаточные надежность и технологичность при сборке из-за низкой прочности дисков первой и второй ступеней, ширина ступиц которых ограничена радиальным фланцем вала и элементами крепления дисков к нему, а также кольцевыми фланцами фиксации промежуточных дисков.The disadvantages of the known design are the lack of reliability and manufacturability during assembly due to the low strength of the disks of the first and second stages, the width of the hubs of which is limited by the radial flange of the shaft and the fastening elements of the disks to it, as well as ring flanges for fixing the intermediate disks.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в повышении надежности и технологичности ротора турбины газотурбинного двигателя за счет повышения прочности дисков первой и второй ступеней ротора и облегчения процесса сборки.The technical problem to which the present invention is directed is to increase the reliability and manufacturability of the turbine rotor of a gas turbine engine by increasing the strength of the disks of the first and second stages of the rotor and facilitating the assembly process.

Сущность изобретения заключается в том, что в роторе турбины газотурбинного двигателя с дисками первой и второй ступеней и установленными в междисковой полости передним и задним промежуточным дисками, согласно формуле изобретения диск первой ступени выполнен с Г-образным фланцем, фланец диска второй ступени выполнен с упругим элементом, конусной внутренней поверхностью и по внешней поверхности с кольцевым ребром осевой фиксации ступицы заднего промежуточного диска. Соединение фланцев дисков первой и второй ступеней осуществляют с помощью осевых шпилек и гаек, при этом фланец диска второй ступени включает множество расположенных напротив каждого соединения фланцев радиальных окон, поперечное сечение которых имеет форму равнобокой трапеции со скругленными углами и широким основанием со стороны гаек. Один из дисков закреплен на валу ротора турбины шлицевым соединением.The essence of the invention lies in the fact that in the rotor of a turbine of a gas turbine engine with disks of the first and second stages and front and rear intermediate disks installed in the interdisc cavity, according to the claims, the first stage disk is made with an L-shaped flange, the second stage disk flange is made with an elastic element , conical inner surface and on the outer surface with an annular rib of axial fixation of the hub of the rear intermediate disk. The connection of the flanges of the disks of the first and second stages is carried out using axial studs and nuts, while the flange of the disk of the second stage includes a plurality of radial windows located opposite each connection, the cross section of which has the shape of an isosceles trapezoid with rounded corners and a wide base on the side of the nuts. One of the disks is mounted on the shaft of the turbine rotor with a spline connection.

Поскольку диск первой ступени нагружен меньшими по сравнению с диском второй ступени центробежными силами из-за меньшей массы первой рабочей лопатки по сравнению со второй рабочей лопаткой, то осевая ширина ступицы диска первой ступени позволяет выполнять фланец его крепления к диску второй ступени Г-образным. Такое выполнение обеспечивает качественную затяжку гаек на шпильках со стороны диска первой ступени при сборке ротора турбины, что повышает надежность ротора турбины.Since the disk of the first stage is loaded with smaller centrifugal forces compared to the disk of the second stage due to the lower mass of the first working blade compared to the second working blade, the axial width of the hub of the disk of the first stage allows the flange of its attachment to the second stage disk to be L-shaped. This embodiment provides high-quality tightening of the nuts on the studs from the side of the disk of the first stage when assembling the turbine rotor, which increases the reliability of the turbine rotor.

Выполнение фланца диска второй ступени с упругим элементом между самим фланцем и ступицей диска позволяет за счет деформации упругого элемента снизить напряжение во фланце при различных температурных радиальных перемещениях ступицы и фланца.The implementation of the flange of the disk of the second stage with an elastic element between the flange itself and the hub of the disk allows, due to the deformation of the elastic element, to reduce the stress in the flange at various temperature radial movements of the hub and flange.

Так как по технологическим соображениям невозможно изготовить диск второй ступени с Г-образным фланцем аналогично диску первой ступени, то фланец диска второй ступени выполняют с радиальными окнами, в которых размещаются гайки крепления фланца диска второй ступени. При этом поперечное сечение окон имеет форму равнобокой трапеции со скругленными углами и широким основанием со стороны гаек.Since, for technological reasons, it is impossible to manufacture a second-stage disk with an L-shaped flange similarly to a first-stage disk, the second-stage disk flange is made with radial windows in which the fastening nuts of the second-stage disk flange are located. In this case, the cross section of the windows has the shape of an isosceles trapezoid with rounded corners and a wide base on the side of the nuts.

Такое выполнение окон, расположенных напротив каждого соединения фланцев, позволяет выполнить перемычки между окнами равнопрочными по длине и разместить необходимое для надежного крепления диска количество гаек со шпильками. Одновременно обеспечивается возможность наворачивания гаек через окна, которые в поперечных сечениях повторяют контуры гаек, облегчая процесс сборки.This embodiment of the windows located opposite each flange connection allows you to make jumpers between the windows with equal strength along the length and place the number of nuts with studs necessary for reliable mounting of the disk. At the same time, it is possible to screw nuts through windows, which in cross sections repeat the contours of the nuts, facilitating the assembly process.

Выполнение фланца диска второй ступени по внешней поверхности с кольцевым ребром осевой фиксации ступицы заднего промежуточного диска позволяет исключить вибрацию переднего и заднего промежуточного дисков, что повышает надежность ротора турбины. Конусная внутренняя поверхность позволяет выполнить диск второй ступени с максимальной осевой шириной ступицы, повышая прочность диска и надежность ротора турбины.The implementation of the flange of the disk of the second stage on the outer surface with an annular rib of axial fixation of the hub of the rear intermediate disk eliminates the vibration of the front and rear intermediate disks, which increases the reliability of the turbine rotor. The conical inner surface allows the second stage disc to be made with a maximum axial hub width, increasing the strength of the disc and the reliability of the turbine rotor.

Соединение фланцев дисков первой и второй ступеней с помощью осевых шпилек с гайками позволяет обеспечить надежное соединение дисков ротора турбины при минимальном осевом расстоянии между ступицами дисков, равном осевому габариту гайки, тем самым повысить надежность ротора турбины вследствие упрочнения дисков.The connection of the flanges of the disks of the first and second stages with the help of axial studs with nuts allows a reliable connection of the turbine rotor disks with a minimum axial distance between the hubs of the disks equal to the axial dimension of the nut, thereby increasing the reliability of the turbine rotor due to the hardening of the disks.

Закрепление одного из дисков шлицевым соединением на валу ротора турбины позволяет надежно передавать крутящий момент с обоих дисков на указанный вал.Fixing one of the disks with a splined connection on the shaft of the turbine rotor allows reliable transmission of torque from both disks to the specified shaft.

Заявляемое устройство проиллюстрировано следующими фигурами.The inventive device is illustrated by the following figures.

На фиг.1 показан продольный разрез ротора турбины газотурбинного двигателя.Figure 1 shows a longitudinal section of a rotor of a turbine of a gas turbine engine.

На фиг.2 изображен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде, а на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.Figure 2 shows the element I in figure 1 in an enlarged view, and in figure 3 - section aa in figure 2.

На фиг.4 показано сечение Б-Б на фиг.2, а на фиг.5 - вид В на фиг.2.Figure 4 shows a section bB in figure 2, and in figure 5 is a view In figure 2.

Фиг.6 представляет собой вариант конструкции ротора турбины с креплением диска первой ступени на валу ротора турбины.6 is a design view of a turbine rotor with a first-stage disc mounted on a turbine rotor shaft.

Ротор 1 турбины газотурбинного двигателя состоит из диска первой ступени 2 и диска второй ступени 3, в междисковой полости 4 между которыми установлены передний 5 и задний 6 промежуточные диски.The rotor 1 of the turbine of a gas turbine engine consists of a disk of the first stage 2 and a disk of the second stage 3, in the interdisc cavity 4 between which are installed the front 5 and rear 6 intermediate disks.

Диски 2 и 3 соединены между собой фланцевым соединением 7 с осевыми шпильками 8 и гайками 9 и 10 на противоположных концах шпилек. Фланец 11 диска первой ступени 2 выполнен Г-образным в поперечном сечении, обеспечивая «подход» к гайкам 9 крепления диска 2 при сборке ротора 1 турбины.Disks 2 and 3 are interconnected by a flange connection 7 with axial studs 8 and nuts 9 and 10 at opposite ends of the studs. The flange 11 of the disk of the first stage 2 is made L-shaped in cross section, providing an “approach” to the nuts 9 of the fastening of the disk 2 when assembling the turbine rotor 1.

Фланец 12 диска второй ступени 3 выполнен по внешней поверхности 13 с кольцевым радиальным ребром 14 для осевой фиксации ступицы 15 заднего промежуточного диска 6.The flange 12 of the disk of the second stage 3 is made on the outer surface 13 with an annular radial rib 14 for axial fixing of the hub 15 of the rear intermediate disk 6.

Фланец 12 выполнен с конусной внутренней поверхностью 16 и упругим элементом 17 между самим фланцем 12 и ступицей 18 диска второй ступени 3.The flange 12 is made with a conical inner surface 16 and an elastic element 17 between the flange 12 itself and the hub 18 of the disk of the second stage 3.

Для размещения гаек 10 крепления диска второй ступени 3 во фланце 12 выполнены радиальные окна 19, поперечное сечение которых имеет форму равнобокой трапеции со скругленными углами, причем основание трапеции 20 выполнено со стороны гайки 10, что позволяет выполнить перемычки 21 фланца 12 между окнами 19 равнопрочными для окружного усилия, действующего на диск второй ступени 3. Число окон 19 равно числу гаек 10, что позволяет выполнять перемычки 21 равнопрочными.To accommodate the nuts 10 for securing the disk of the second stage 3 in the flange 12, radial windows 19 are made, the cross section of which is in the form of an isosceles trapezoid with rounded corners, and the base of the trapezoid 20 is made from the side of the nut 10, which makes it possible to make jumpers 21 of the flange 12 between the windows 19 equally strong for the circumferential force acting on the disk of the second stage 3. The number of windows 19 is equal to the number of nuts 10, which allows the jumpers 21 to be equally strong.

С внешней стороны окна 19 закрыты ступицей 15 заднего промежуточного диска 6, что исключает попадание гайки 10 в периферийную часть междисковой полости 4 в случае поломки шпильки 8, что в свою очередь существенно снижает дисбаланс ротора 1 турбины при обрыве шпильки 8.On the outside of the window 19 is closed by the hub 15 of the rear intermediate disk 6, which eliminates the penetration of the nut 10 into the peripheral part of the interdisc cavity 4 in the event of a failure of the stud 8, which in turn significantly reduces the imbalance of the turbine rotor 1 when the stud 8 is broken.

Для передачи крутящего момента на вал 22 один из дисков ротора 1, например диск второй ступени 3, установлен шлицевым соединением 23 на валу 22.To transmit torque to the shaft 22, one of the disks of the rotor 1, for example, the disk of the second stage 3, is installed by a spline connection 23 on the shaft 22.

Работа осуществляется следующим образом.The work is as follows.

При сборке ротора 1 в диске второй ступени 3 устанавливают шпильки 8, на которые через окна 19 накручивают гайки 10. Далее в ротор 1 устанавливают передний и задний промежуточный диски 5 и 6, а также диск первой ступени 2, который закрепляют с помощью Г-образного фланца 11 гайками 9. Собранные таким образом диски 2 и 3 устанавливают с помощью шлицевого соединения 23 на вал 22 ротора 1 турбины.When assembling the rotor 1, the pins 8 are installed in the disk of the second stage 3, on which the nuts 10 are screwed through the windows 19. Next, the front and rear intermediate disks 5 and 6 are installed in the rotor 1, as well as the disk of the first stage 2, which is fixed with a L-shaped the flange 11 with nuts 9. The disks 2 and 3 thus assembled are mounted using a spline connection 23 on the shaft 22 of the turbine rotor 1.

В случае установки диска второй ступени 3 шлицевым соединением 23 на валу 22 при работе ротора 1 окружное усилие от диска первой ступени 2 через фланцевое соединение 7 и осевые шпильки 8 передается на диск второй ступени 3 и далее через шлицевое соединение 23 на вал 22. Фланцевое соединение 7 со шпильками 8 и гайками 9 и 10 обеспечивает надежное соединение дисков 2 и 3.In the case of installing the second-stage disk 3 with a spline connection 23 on the shaft 22 during the operation of the rotor 1, the peripheral force from the first-stage disk 2 through the flange connection 7 and the axial studs 8 is transmitted to the second-stage disk 3 and then through the spline connection 23 to the shaft 22. The flange connection 7 with studs 8 and nuts 9 and 10 provides a reliable connection of discs 2 and 3.

Claims (1)

Ротор турбины газотурбинного двигателя с дисками первой и второй ступеней и установленными в междисковой полости передним и задним промежуточным дисками, отличающийся тем, что диск первой ступени выполнен с Г-образным фланцем, фланец диска второй ступени выполнен с упругим элементом, конусной внутренней поверхностью и, по внешней поверхности, с кольцевым ребром осевой фиксации ступицы заднего промежуточного диска, а соединение фланцев дисков первой и второй ступеней осуществляют с помощью осевых шпилек и гаек, при этом фланец диска второй ступени включает множество расположенных напротив каждого соединения фланцев радиальных окон, поперечное сечение которых имеет форму равнобокой трапеции со скругленными углами и широким основанием со стороны гаек, причем один из дисков закреплен на валу ротора турбины шлицевым соединением. A turbine rotor of a gas turbine engine with first and second stage disks and front and rear intermediate disks installed in the inter-disk cavity, characterized in that the first stage disk is made with an L-shaped flange, the second stage disk flange is made with an elastic element, a conical inner surface and, according to the outer surface, with an annular rib of axial fixation of the hub of the rear intermediate disk, and the connection of the flanges of the disks of the first and second stages is carried out using axial studs and nuts, while the disk flange The first step includes a plurality of radial window flanges opposite each connection, the cross section of which is in the form of an isosceles trapezoid with rounded corners and a wide base on the side of the nuts, one of the disks being fixed to the turbine rotor shaft by a splined connection.
RU2008102810/06A 2008-01-24 2008-01-24 Gas turbine engine rotor RU2369746C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008102810/06A RU2369746C1 (en) 2008-01-24 2008-01-24 Gas turbine engine rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008102810/06A RU2369746C1 (en) 2008-01-24 2008-01-24 Gas turbine engine rotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008102810A RU2008102810A (en) 2009-07-27
RU2369746C1 true RU2369746C1 (en) 2009-10-10

Family

ID=41048142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008102810/06A RU2369746C1 (en) 2008-01-24 2008-01-24 Gas turbine engine rotor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2369746C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453709C1 (en) * 2010-12-23 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Gas turbine engine turbine rotor
RU2684355C1 (en) * 2018-07-05 2019-04-08 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Gas turbine engine low-pressure turbine (lpt) (versions), rotor shaft connection unit with lpt disc, lpt rotor air cooling path and air feeding apparatus for cooling lpt rotor blades

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453709C1 (en) * 2010-12-23 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Gas turbine engine turbine rotor
RU2684355C1 (en) * 2018-07-05 2019-04-08 Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") Gas turbine engine low-pressure turbine (lpt) (versions), rotor shaft connection unit with lpt disc, lpt rotor air cooling path and air feeding apparatus for cooling lpt rotor blades

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008102810A (en) 2009-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101624054B1 (en) Gas turbine with a plurality of tie rods and assembling method thoreof
JP5719888B2 (en) Turbomachine fan
RU2478806C2 (en) Fan for turbo-machine of airborne vehicle, and turbo-machine of airborne vehicle, which contains such fan
US9399922B2 (en) Non-integral fan blade platform
EP3112588B1 (en) Rotor damper
US8616854B2 (en) Nose cone assembly
US9279326B2 (en) Method for balancing and assembling a turbine rotor
US8118540B2 (en) Split ring for a rotary part of a turbomachine
RU2638227C2 (en) Structure with connecting shaft of gas turbine, comprising sleeve arranged between connecting shaft and rotor
CA3000960C (en) Gas turbine casing and gas turbine
US11421534B2 (en) Damping device
CN111828384A (en) Fan of jet engine
RU2369746C1 (en) Gas turbine engine rotor
US20160032734A1 (en) Fan for a multi-flow turboshaft engine, and turboshaft engine equipped with such a fan
US2675174A (en) Turbine or compressor rotor
RU87212U1 (en) FAN WHEEL OR COMPRESSOR
US20190048887A1 (en) Fan disc apparatus
US8932020B2 (en) Low-pressure turbine
US20230228201A1 (en) Intermediate flow-straightening casing with monobloc structural arm
RU2347111C2 (en) Rotor of gas turbine engine compressor
RU2572744C1 (en) Gas turbine bypass engine
CN108252745B (en) Multi-stage turbine rotor
US11555408B2 (en) Device for attaching blades in a contra-rotating turbine
CN114829744A (en) Turbine rotor wheel section for an aircraft turbomachine
RU2228460C2 (en) Compressor rotor of gas-turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110125