RU2403456C1

RU2403456C1 - Turbine machine wheel

Info

Publication number: RU2403456C1
Application number: RU2009123943/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Иванов (RU); Валерий Александрович Иванов; Анатолий Петрович Богачев (RU); Анатолий Петрович Богачев; Сергей Петрович Захарычев (RU); Сергей Петрович Захарычев
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2010-11-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: turbine machine wheel includes discs and moving blades made from reinforced polymer anti-friction composite material. Moving blades are equipped with additional fastening elements made in the form of pins passing through blades and attaching discs to each other. Ends of pins form the space relative to surfaces of discs, which is filled with anti-friction composite self-lubricating material.

EFFECT: invention allows improving reliability and service life of wheel owing to increasing its strength and wear resistance.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а более конкретно к рабочим колесам турбомашин газотурбинных двигателей.The invention relates to the field of power engineering, and more particularly to the impellers of turbomachines of gas turbine engines.

Известно рабочее колесо турбомащины, содержащее диск, рабочие лопатки и бандажные платформы, размещенные между лопатками (Полезная модель к патенту RU №57370, F02C 1/02, опубл. 10.10.2006, Бюл. №28).Known impeller of a turbomachine, containing a disk, rotor blades and retaining platforms located between the blades (Utility model for patent RU No. 57370, F02C 1/02, publ. 10.10.2006, Bull. No. 28).

Недостатком данного устройства является неудобство и сложность сборки, ненадежная работа лопаток в условиях вибрации.The disadvantage of this device is the inconvenience and complexity of the assembly, the unreliable operation of the blades in vibration.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рабочее колесо турбомашины, включающее диски и рабочие лопатки, выполненные из полимерного антифрикционного композиционного материала, причем рабочие лопатки оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами (RU №11277 U1, МПК F04D 29/28, 1999).The closest in technical essence and the achieved result is the turbomachine impeller, including disks and rotor blades made of polymer antifriction composite material, and the rotor blades are equipped with additional fastening and fixing elements (RU No. 11277 U1, IPC F04D 29/28, 1999).

Однако данное устройство сложно в изготовлении, ненадежно в работе при высоких температурах и центробежных нагрузках, не всегда экономически оправдывает себя.However, this device is difficult to manufacture, unreliable in operation at high temperatures and centrifugal loads, not always economically justifies itself.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы и экономичности изготовления.The technical task of the invention is to increase the reliability and cost-effectiveness of manufacturing.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предлагаемом рабочем колесе турбомашины, включающем диски и рабочие лопатки, выполненные из полимерного антифрикционного композиционного материала, причем рабочие лопатки оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами, согласно изобретению диски и рабочие лопатки выполнены из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала, крепежно-фиксирующие элементы выполнены в виде штифтов, проходящих через лопатки и соединяющих диски между собой, причем концы штифтов образуют пространство относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом. Кроме того, штифты установлены по краям лопаток и образуют наружный и внутренний пояса на дисках.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed impeller of the turbomachine, including disks and rotor blades made of a polymer antifriction composite material, and the rotor blades are equipped with additional fastening and fixing elements, according to the invention, the discs and rotor blades are made of reinforced polymer antifriction composite material, the fixing and fixing elements are made in the form of pins passing through the blades and connecting the disks to each other, and s pins form a space with respect to the disk surface is filled with anti-friction self-lubricating composite material. In addition, the pins are installed along the edges of the blades and form the outer and inner zones on the disks.

Изготовление дисков и рабочих лопаток из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала и оборудование лопаток дополнительными крепежно-фиксирующими элементами, выполненными в виде штифтов, которые проходят через лопатки и соединяют диски между собой, повышает надежность и долговечность работы устройства за счет увеличения его прочности, износостойкости, повышения технологичности.The manufacture of disks and rotor blades from a reinforced polymer antifriction composite material and the equipment of the blades with additional fastening and fixing elements made in the form of pins that pass through the blades and connect the disks to each other, increases the reliability and durability of the device by increasing its strength, wear resistance, increasing manufacturability.

Установка штифтов по краям лопаток с образованием наружного и внутреннего поясов на дисках, а также выполнение концов штифтов с образованием пространства относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом, улучшает условия работы колеса и повышает долговечность и износостойкость конструкции турбомашины.The installation of pins on the edges of the blades with the formation of the outer and inner belts on the disks, as well as the execution of the ends of the pins with the formation of a space relative to the surfaces of the disks, which is filled with antifriction composite self-lubricating material, improves the working conditions of the wheel and increases the durability and wear resistance of the turbomachine design.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен общий вид сбоку рабочего колеса турбомашины; на фиг.2 - общий вид спереди; на фиг.3 - разрез на фиг.2 (вид крепления лопатки штифтами).Figure 1 shows a General side view of the impeller of a turbomachine; figure 2 is a General front view; figure 3 is a section in figure 2 (view of the mounting of the blades with pins).

Рабочее колесо турбомашины включает диски 1, 2, рабочие лопатки 3, установленные по контактным поверхностям с натягом относительно друг друга. При этом диски 1, 2 и рабочие лопатки 3 выполнены из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала (например, стеклоткани с пропиткой эпоксидной смолой с графитом и фторопластом). Лопатки 3 оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами в виде штифтов 4, которые проходят через лопатки и соединяют диск 1 с диском 2 между собой. Штифты 4 установлены по краям лопаток (по одному с каждого конца) и образуют наружный и внутренний пояса на дисках 1, 2. Концы штифтов 4 имеют пространство относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом 5.The impeller of a turbomachine includes disks 1, 2, rotor blades 3 mounted on contact surfaces with interference against each other. In this case, the disks 1, 2 and the working blades 3 are made of reinforced polymer antifriction composite material (for example, fiberglass with impregnation with epoxy resin with graphite and fluoroplastic). The blades 3 are equipped with additional fastening and fixing elements in the form of pins 4, which pass through the blades and connect the disk 1 with the disk 2 to each other. The pins 4 are installed on the edges of the blades (one from each end) and form the outer and inner zones on the disks 1, 2. The ends of the pins 4 have a space relative to the surfaces of the disks, which is filled with antifriction composite self-lubricating material 5.

Рабочее колесо турбомашины насаживают на вал с натягом и, кроме того, крепят шпонкой. Устройство в сборе подвергают динамической балансировке.The impeller of the turbomachine is mounted on the shaft with interference and, in addition, is mounted with a key. The complete assembly is dynamically balanced.

Рабочее колесо турбомашины работает следующим образом.The impeller of a turbomachine operates as follows.

При вращении рабочего колеса лопатки 3 воздействуют на перекачиваемую жидкость или газ, в результате чего происходит приращение давления, необходимого для их движения. У входа в рабочее колесо создается разрежение, а на выходе - давление. Наличие штифтов 4 позволяет увеличивать скорость вращения дисков 1, 2 за счет повышенной прочности конструкции и тем самым увеличивает производительность турбомашины. Пространство между штифтами 4 и поверхностями с самосмазывающимся материалом обеспечивает безаварийную работу колеса и повышает стабильность балансировки устройства.When the impeller rotates, the blades 3 act on the pumped liquid or gas, resulting in an increment of pressure necessary for their movement. A vacuum is created at the entrance to the impeller, and pressure is created at the exit. The presence of pins 4 allows you to increase the speed of rotation of the disks 1, 2 due to the increased structural strength and thereby increases the performance of the turbomachine. The space between the pins 4 and the surfaces with self-lubricating material ensures trouble-free operation of the wheel and increases the stability of the balancing device.

Таким образом, предлагаемая конструкция рабочего колеса турбомашины позволяет повысить надежность и долговечность в работе за счет исключения разрушения дисков и лопаток. Кроме того, снижается себестоимость изготовления и эксплуатации за счет уменьшения затрат на техническое обслуживание и ремонт турбомашины.Thus, the proposed design of the impeller of the turbomachine can improve reliability and durability in the work by eliminating the destruction of the disks and blades. In addition, the cost of manufacturing and operation is reduced by reducing the cost of maintenance and repair of a turbomachine.

Claims

1. The impeller of a turbomachine, including disks and rotor blades made of a polymer antifriction composite material, and the rotor blades are equipped with additional fixing and fixing elements, characterized in that the discs and rotor blades are made of reinforced polymer antifriction composite material, the fixing and fixing elements are made in the form of pins passing through the blades and connecting the disks to each other, and the ends of the pins form a space relative to the surfaces discs that are filled with anti-friction composite self-lubricating material.

2. The impeller of a turbomachine according to claim 1, characterized in that the pins are installed on the edges of the blades and form an outer and inner belt on the disks.