RU2439337C2 - Rotor assembly for gas turbine engine - Google Patents
Rotor assembly for gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2439337C2 RU2439337C2 RU2009122916/06A RU2009122916A RU2439337C2 RU 2439337 C2 RU2439337 C2 RU 2439337C2 RU 2009122916/06 A RU2009122916/06 A RU 2009122916/06A RU 2009122916 A RU2009122916 A RU 2009122916A RU 2439337 C2 RU2439337 C2 RU 2439337C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- row
- blades
- pins
- blade
- holes
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к турбомашинам для газотурбинных двигателей, а более точно касается роторного узла для газотурбинного двигателя, оборудованного системой лопаток.The invention relates to turbomachines for gas turbine engines, and more particularly relates to a rotor assembly for a gas turbine engine equipped with a blade system.
Известно колесо газотурбинного двигателя, оборудованное системой лопаток (патент РФ №2333366, МПК F02C 1/00, опубл. 2008 г.). Лопатки удерживаются в периферийной кольцевой канавке рабочего колеса при помощи узлов крепления молоткообразной формы. Каждая лопатка дополнительно содержит платформу, наружная в радиальном направлении поверхность которой ограничивает канал потока газов.Known wheel of a gas turbine engine equipped with a system of blades (RF patent No. 2333366, IPC F02C 1/00, publ. 2008). The blades are held in the peripheral annular groove of the impeller by means of a hammer-shaped attachment points. Each blade further comprises a platform whose radially outer surface limits the gas flow channel.
Известен ротор вентилятора турбореактивного двигателя (патент РФ №2221169, МПК F04D 29/26, опубл. 2004 г.), содержащий множество съемных лопаток вентилятора, закрепленных на ободе диска. Каждая из лопаток вентилятора содержит корневую часть лопатки, которая устанавливается в канавку в ободе диска. Каждая из лопаток удерживается в канавке при помощи шпонки, размещенной под каждой корневой частью лопатки, и средства для удержания шпонок и корневых частей лопаток в канавках. Шпонки имеют на одном из своих концов утолщение, а упомянутые средства содержат фланец, прикрепленный к диску при помощи средств крепления, которые содержат множество шпилек, параллельных оси вращения данного диска.Known rotor of a fan of a turbojet engine (RF patent No. 2221169, IPC F04D 29/26, publ. 2004), containing many removable fan blades mounted on the rim of the disk. Each of the fan blades contains the root part of the blade, which is installed in the groove in the rim of the disk. Each of the blades is held in the groove with a key located under each root part of the scapula, and means for holding the keys and root parts of the scapula in the grooves. The dowels have a thickening at one of their ends, and the aforementioned means comprise a flange attached to the disk by means of fasteners, which contain many studs parallel to the axis of rotation of the given disk.
Известен узел диска ротора газотурбинного двигателя, содержащий ряд кольцевых ступиц, множество разнесенных по окружности пазов в форме ласточкина хвоста, множество лопаток вентилятора и множество распорных вставок лопаток (патент РФ №2281403). Лопатки вентилятора имеют хвостовики в форме ласточкина хвоста, расположенные в пазах в форме ласточкина хвоста. Каждая из распорных вставок расположена внутри каждого из пазов в форме ласточкина хвоста между донной стенкой паза в форме ласточкина хвоста и проходящей в осевом направлении нижней поверхностью хвостовика в форме ласточкина хвоста.A known node of the rotor disk of a gas turbine engine containing a number of annular hubs, a plurality of dovetail grooves spaced around the circumference, a plurality of fan blades and a plurality of blade spacers (RF patent No. 2281403). The fan blades have dovetail shanks arranged in dovetail shaped grooves. Each of the spacer inserts is located inside each of the dovetail grooves between the bottom wall of the dovetail groove and the axially extending dovetail shank of the dovetail.
Известен роторный узел, содержащий рабочее колесо ротора, имеющее множество пазов, и множество лопаточных узлов, каждый из которых имеет лопатку и секцию с ласточкиным хвостом, зацепляемую с соответствующим пазом рабочего колеса (заявка РФ №2007134116, опубл. 2009).A known rotor assembly comprising a rotor impeller having a plurality of grooves and a plurality of blade assemblies, each of which has a blade and a dovetail section engaged with a corresponding impeller groove (RF application No. 2007134116, publ. 2009).
Известные конструкции роторных узлов не обладают высокой прочностью, так как материал в устройствах крепления (арматуре) и лопатках при удерживании лопаток испытывает нагрузку (работает) на сдвиг.Known designs of rotor assemblies do not have high strength, since the material in the fastening devices (fittings) and blades, while holding the blades, experiences a load (works) on shear.
В основу изобретения положена задача повышения долговечности и надежности роторов легких турбомашин.The basis of the invention is the task of increasing the durability and reliability of the rotors of light turbomachines.
Техническим результатом является повышения долговечности и надежности роторов легких турбомашин за счет создание конструкции, в которой композиционный материала в устройствах крепления при удержании лопаток работает на срез. Другим техническим результатом является улучшение передачи крутящего моментаThe technical result is to increase the durability and reliability of the rotors of light turbomachines due to the creation of a structure in which the composite material in the attachment devices while holding the blades works for shear. Another technical result is improved torque transmission.
Поставленная задача решается тем, что роторный узел для газотурбинного двигателя содержит пару металлических дисков с центральным отверстием под вал ротора и множеством прецизионно обработанных сквозных отверстий под штифт, равномерно распределенных по длине двух концентрических окружностей, и лопаточный узел, содержащий множество сдвоенных лопаток из слоистого композиционного материала, размещенных между металлическими дисками, каждая из которых имеет пару аэродинамически профилированных перьевых частей и единую корневую часть в виде U-образного седла, форма которого обеспечивает его посадку в штифте, объединенных двумя концентрическими несущими кольцами первого и второго ряда относительно вала, межлопаточными вставками из слоистого композиционного материала, размещенными на поверхности несущего кольца второго ряда между каждой парой перьевых частей сдвоенной и соседних сдвоенных лопаток, причем межлопаточная вставка имеет коробчатую форму с отверстием под штифт на одном конце и аэродинамическим профилированием на другом конце, составляющим совместно с перьевой частью лопаток аэродинамическую рабочую поверхность роторного узла, причем металлические диски и лопаточный узел скреплены в роторный узел штифтами первого и второго ряда, при этом штифты входят в отверстия обоих дисков и выступают концами для закрепления на них дисков, штифты первого ряда входят в эти отверстия сквозь седло сдвоенной лопатки и сопрягают его внутреннюю поверхность и несущее кольцо первого ряда, а штифты второго ряда - сквозь отверстие межлопаточных вставок и сопрягают перьевые части лопаток и несущее кольцо второго ряда и опираются на поверхность несущего кольца второго ряда.The problem is solved in that the rotor assembly for a gas turbine engine contains a pair of metal disks with a central hole for the rotor shaft and a plurality of precision machined through holes for the pin, uniformly distributed along the length of two concentric circles, and a blade assembly containing a plurality of twin blades of a layered composite material placed between metal disks, each of which has a pair of aerodynamically shaped feather parts and a single root part in the form of a U-shaped saddle, the shape of which ensures its landing in a pin, united by two concentric bearing rings of the first and second row relative to the shaft, interscapular inserts of layered composite material, placed on the surface of the bearing ring of the second row between each pair of feather parts of a double and adjacent twin blades moreover, the interscapular insert has a box shape with a pin hole at one end and aerodynamic profiling at the other end, which together with the rim part of the blades is the aerodynamic working surface of the rotor assembly, the metal disks and the blade assembly being fastened to the rotor assembly with pins of the first and second row, while the pins enter the holes of both disks and protrude by the ends to fix the disks on them, the pins of the first row enter these holes through the saddle of the double blade and match its inner surface and the bearing ring of the first row, and the pins of the second row through the hole of the interscapular inserts and match the feather parts of the blades and the bearing ring of the second of the second row and rest on the surface of the bearing ring of the second row.
В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется описанием и чертежами, на которыхIn the future, the invention is illustrated by the description and drawings, in which
фиг.1 - колесо турбины газотурбинного двигателя согласно изобретению в сечении, общий вид,figure 1 - turbine wheel of a gas turbine engine according to the invention in cross section, General view,
фиг.1а - фрагмент сечения колеса турбины (вид А) в увеличенном масштабе,figa is a fragment of a section of a turbine wheel (view A) on an enlarged scale,
фиг.2 - осевой разрез колеса турбины фиг.1 согласно изобретению,figure 2 is an axial section of the turbine wheel of figure 1 according to the invention,
фиг.3 - межлопаточная вставка колеса турбины (вид сбоку),figure 3 - interscapular insert of the turbine wheel (side view),
фиг.4 - межлопаточная вставка колеса турбины (вид сверху),figure 4 - interscapular insert of the turbine wheel (top view),
фиг.5 - диск колеса турбины.5 is a turbine wheel disk.
Роторный узел для газотурбинного двигателя (фиг.1) содержит пару металлических дисков 11 с центральным отверстием 12 (фиг.5) под вал 9 ротора. Каждый диск 11 имеет множество прецизионно обработанных сквозных отверстий 13 под штифт. Сквозные отверстия 13 выполнены и равномерно распределены по длине двух концентрических окружностей в два ряда.The rotor assembly for a gas turbine engine (Fig. 1) contains a pair of
Роторный узел содержит также лопаточный узел, размещенный между металлическими дисками 11.The rotor assembly also comprises a blade assembly located between the
Лопаточный узел содержит множество сдвоенных, лопаток 14 из слоистого композиционного материала.The blade assembly contains a plurality of
Каждая такая сдвоенная лопатка 14 имеет пару аэродинамически профилированных перьевых частей 5 и единую корневую часть 6 в виде U-образного седла. Форма корневой части 6 приспособлена под размещаемый в ней штифт 1.Each
Сдвоенные лопатки объединены двумя концентрическими несущими кольцами первого и второго ряда (относительно вала 9 ротора, устанавливаемого в центральном отверстии 12) - несущим кольцом 3 первого ряда и несущим кольцом 4 второго ряда.Twin blades are combined by two concentric bearing rings of the first and second row (relative to the
Лопаточный узел содержит также множество межлопаточных вставок 7 из слоистого композиционного материала.The blade assembly also contains a plurality of
Межлопаточная вставка 7 (фиг.3 и 4) имеет коробчатую форму с отверстием 10 под штифт на одном конце. На другом конце поверхность 8 межлопаточной вставки аэродинамически профилирована и составляет совместно с перьевой частью лопаток аэродинамическую рабочую поверхность роторного узла. Каждая вставка 7 размещена на поверхности несущего кольца 4 второго ряда между каждой парой перьевых частей 5 сдвоенной лопатки, а также между перьевыми частями соседних сдвоенных лопаток. Размер вставки 7 обеспечивает нужные промежутки между ветвями лопатки и соседних лопаток, причем межлопаточные вставки 7, расположенные как внутри сдвоенной лопатки, так и между двумя соседними сдвоенными лопатками, имеют одинаковые геометрические параметры.The interscapular insert 7 (FIGS. 3 and 4) has a box shape with a
Межлопаточные вставки 7 обеспечивают точный наружный промежуток между соседними сдвоенными лопатками 11 и внутри лопаток и наружную аэродинамически профилированную поверхность.The
Металлические диски 11 и лопатки скреплены друг с другом в монолитный роторный узел штифтами первого и второго ряда, входящими в отверстия обоих дисков, причем штифты 1 первого ряда входят в отверстия 13 первой концентрической окружности (относительно центрального отверстия 12) сквозь седло 6 сдвоенной лопатки и сопрягают его внутреннюю поверхность и несущее кольцо 3 первого ряда, а штифты 2 второго ряда входят в отверстия 13 второй концентрической окружности сквозь отверстия межлопаточной вставки 7 и сопрягают перьевые части лопаток и несущее кольцо второго ряда и опираются на поверхность несущего кольца 4 второго ряда.The
Диски 11 (фиг.5) содержат сквозные отверстия 13, выполненные под штифты 1 и 2 соответственно несущим кольцам первого 3 и второго 4 ряда.The disks 11 (figure 5) contain through
При работе газотурбинного двигателя поток газа, проходящий через двигатель на конечном этапе, попадает на профилированные части 5 лопатки 11. При давлении рабочего потока газа на поверхность сдвоенных лопаток 14 происходит передача усилий. Сдвоенная лопатка 14 работает под нагрузкой центробежных сил, которая воспринимается несущим кольцом 3, штифтами 1 первого ряда и металлическим диском 11 в отверстиях 13. Затем крутящий момент передается на металлический диск 11, который, в свою очередь, передает крутящий момент на вал 9, который вставлен в отверстие 12. Межлопаточные вставки 7 воспринимают нагрузки с помощью несущего кольца 4 и штифтов 2 второго ряда. Весть крутящий момент передается на вал 9, вставленный в отверстие 12.During the operation of the gas turbine engine, the gas flow passing through the engine at the final stage enters the
В заявляемой конструкции волокно композиционного материала вставок и лопаток работает на срез.In the claimed design, the fiber of the composite material of the inserts and blades operates on a cut.
В известных конструкциях неметаллических рабочих колес турбины материал хвостовиков типа «ласточкин хвост», закрепленные в замковом пазе диска, работает на межслоевой сдвиг. Характеристики прочности на сдвиг слоистых композиционных материалов низки. Они изменяются в пределах от 1 до 3 кг/мм2 в зависимости от уровня температуры. Разрушения хвостовика является причиной ранней потери несущей способности лопаток. В предложенных сдвоенных лопатках, которые огибают штифты первого порядка и закрепляются с их помощью, материал работает на срез в поперечном направлении. Характеристики композиционных материалов на срез в 5-10 раз превышают характеристики прочности на межслоевой сдвиг. Кроме того, хвостовик типа «ласточкин хвост» находится в области, более близкой, чем штифт 1 сдвоенной лопатки, к профильной части лопатки, где температура является наиболее высокой. Поэтому в предыдущих конструкциях влияние температуры на характеристики прочности достаточно большое. Таким образом, предложенная конструкция позволяет получить изделие с повышенными характеристиками прочности.In the known constructions of non-metallic turbine impellers, dovetail shank material fixed in the locking groove of the disk operates on an interlayer shift. The shear strength characteristics of layered composite materials are low. They vary from 1 to 3 kg / mm 2 depending on the temperature level. Damage to the shank is the reason for the early loss of the bearing capacity of the blades. In the proposed twin blades, which bend around the pins of the first order and are fixed with their help, the material works in a shear in the transverse direction. The characteristics of composite materials for a slice are 5-10 times higher than the characteristics of interlayer shear strength. In addition, the dovetail type shank is located in an area closer than the
Одной из трудно решаемых проблем в конструкциях рабочих колес из неметаллических материалов является передача крутящего момента от лопаток на вал 12. В предложенной конструкции передача крутящего момента улучшается за счет того, что крутящий момент на вал передается с помощью двух металлических дисков 11, посаженных на выступы (шлицы) штифтов в прецизионно обработанных отверстиях 13.One of the difficult problems in the design of impellers made of non-metallic materials is the transmission of torque from the blades to the
Большое число штифтов разгружает каждый штифт. Однако для того чтобы все штифты были одинаково и одновременно нагружены, необходима достаточно точная посадка их в отверстиях 13 дисков 11.A large number of pins unload each pin. However, in order for all the pins to be equally and simultaneously loaded, a sufficiently accurate fit in the
Хорошая посадка достигается прецизионной обработкой отверстий 13 в дисках 11 и точным выполнением штифтов.A good fit is achieved by the precision machining of the
Следует заметить, что при вращении лопатки в виде жесткой посадки межлопаточных вставок крутящий момент от лопаток передается на эти вставки, которые, в свою очередь, передают крутящий момент на штифты 2 ряда, тем самым частично разгружая от нагрузок штифты 1 ряда. Совокупность этих мер позволяет решить поставленную задачу с получением указанного технического результата.It should be noted that when the blades rotate in the form of a rigid fit of interscapular inserts, the torque from the blades is transmitted to these inserts, which, in turn, transmit torque to the 2 row pins, thereby partially unloading the 1 row pins from the loads. The combination of these measures allows us to solve the problem with obtaining the specified technical result.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009122916/06A RU2439337C2 (en) | 2009-06-17 | 2009-06-17 | Rotor assembly for gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009122916/06A RU2439337C2 (en) | 2009-06-17 | 2009-06-17 | Rotor assembly for gas turbine engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009122916A RU2009122916A (en) | 2010-12-27 |
RU2439337C2 true RU2439337C2 (en) | 2012-01-10 |
Family
ID=44055234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009122916/06A RU2439337C2 (en) | 2009-06-17 | 2009-06-17 | Rotor assembly for gas turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2439337C2 (en) |
-
2009
- 2009-06-17 RU RU2009122916/06A patent/RU2439337C2/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009122916A (en) | 2010-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8403645B2 (en) | Turbofan flow path trenches | |
US8342804B2 (en) | Rotor disc and method of balancing | |
EP3594452B1 (en) | Seal segment for a gas turbine engine | |
US2654565A (en) | Construction of rotors for compressors and like machines | |
EP2484867B1 (en) | Rotating component of a turbine engine | |
US9790792B2 (en) | Asymmetrically slotted rotor for a gas turbine engine | |
CN111828384B (en) | Fan of jet engine | |
RU2573088C2 (en) | Between blades sealing for turbine wheel or turbine machine compressor | |
US9429031B2 (en) | Hub for radial housing of a helical ring of a turbomachine with variable-pitch blades and assembly comprising such a hub | |
US9441494B2 (en) | Turbomachine rotor with a means for axial retention of the blades | |
US9739159B2 (en) | Method and system for relieving turbine rotor blade dovetail stress | |
US20180135440A1 (en) | Combined balance weight and anti-rotation key | |
EP3339570B1 (en) | Minidisk balance flange | |
EP2586971B1 (en) | A spacer, a rotor, a spool and a method of orienting a rotor stack load path | |
US2801822A (en) | Mounting of blades in axial flow compressors, turbines, or the like | |
US20070071605A1 (en) | Integrated nozzle and bucket wheels for reaction steam turbine stationary components and related method | |
RU2439337C2 (en) | Rotor assembly for gas turbine engine | |
US2832565A (en) | Blade carrying rotors | |
RU2573408C2 (en) | Turbojet low-pressure compressor rotor shaft section (versions) | |
RU2606295C1 (en) | Gas turbine engine compressor rotor | |
US10018049B2 (en) | Bladed disc | |
RU2630923C1 (en) | Impeller wheel of seventh stage of high pressure compressor (hpc) rotor of turbocharger engine (versions), hpc rotor impeller wheel disc, hpc rotor impeller wheel blade, hpc rotor impeller wheel blade ring | |
US20190195072A1 (en) | Turbine rotor disc having multiple rims | |
RU2630925C1 (en) | Ninth stage impeller wheel of high pressure compressor (hpc) rotor of turbocharger engine, hpc rotor impeller wheel disc, hpc rotor impeller wheel blade, hpc rotor impeller wheel blade ring | |
RU2611497C1 (en) | Gas turbine engine low-pressure compressor rotor impeller (versions) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210716 |