RU2504661C2 - Узел из диска турбины газотурбинного двигателя и опорной цапфы опорного подшипника, контур охлаждения диска турбины такого узла - Google Patents

Узел из диска турбины газотурбинного двигателя и опорной цапфы опорного подшипника, контур охлаждения диска турбины такого узла Download PDF

Info

Publication number
RU2504661C2
RU2504661C2 RU2010154117/06A RU2010154117A RU2504661C2 RU 2504661 C2 RU2504661 C2 RU 2504661C2 RU 2010154117/06 A RU2010154117/06 A RU 2010154117/06A RU 2010154117 A RU2010154117 A RU 2010154117A RU 2504661 C2 RU2504661 C2 RU 2504661C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
disk
holes
radial annular
journal
Prior art date
Application number
RU2010154117/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010154117A (ru
Inventor
Дамьен БОННО
Фабрис ГАРЭН
Морис Ги ЖЮДЕ
Тома ЛАНЖЕВЕН
Original Assignee
Снекма
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 Снекма filed Critical Снекма
Publication of RU2010154117A publication Critical patent/RU2010154117A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2504661C2 publication Critical patent/RU2504661C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/082Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades on the side of the rotor disc
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12Cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/066Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/085Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Объектом настоящего изобретения является узел из диска турбины газотурбинного двигателя и опорной цапфы опорного подшипника. Диск турбины содержит радиальный кольцевой крепежный фланец, неподвижно соединенный с радиальной кольцевой частью цапфы при помощи болтов. Болты последовательно проходят через крепежные отверстия, выполненные в радиальном кольцевом крепежном фланце диска турбины и в радиальной кольцевой части цапфы. Радиальная кольцевая часть цапфы содержит сквозные отверстия для циркуляции воздуха между входом и выходом цапфы. Отверстия выполнены между крепежными отверстиями цапфы. Другим объектом настоящего изобретения является контур охлаждения диска турбины в газотурбинном двигателе, содержащий канал удаления на выходе диска турбины, проходящий через упомянутые отверстия, описанные выше. Изобретение позволяет пропускание вентиляционного воздуха между входом и выходом цапфы. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к области двухвальных газотурбинных двигателей и, в частности, касается охлаждения диска турбины высокого давления двухвального газотурбинного двигателя.
Двухвальный турбореактивный двигатель с входным вентилятором содержит, например, вал низкого давления, называемый валом НД, и вал высокого давления, называемый валом ВД.
Условно в настоящей заявке термины «входной по потоку» и «выходной по потоку» следует рассматривать относительно направления прохождения воздуха в турбореактивном двигателе. Таким образом, двухвальный турбореактивный двигатель с входным вентилятором классически содержит, от входа к выходу, вентилятор, ступень компрессора НД, ступень компрессора ВД, камеру сгорания, ступень турбины ВД и ступень турбины НД.
Вал НД направляется во вращении в опорных подшипниках, установленных на неподвижной конструкции двигателя, тогда как вал ВД направляется опорными подшипниками, установленными на валу НД, при этом оба вала являются концентричными.
Во время работы турбореактивного двигателя смесь воздуха и топлива сгорает в камере сгорания двигателя, создавая тягу, необходимую для перемещения летательного аппарата, на котором установлен турбореактивный двигатель. После сгорания газовый поток с очень высокой температурой циркулирует в турбине ВД турбореактивного двигателя.
Элементы турбины, в частности диск турбины вала ВД, в дальнейшем называемый диском турбины ВД, подвергаются действию сверхвысоких температур. Чтобы защитить диск турбины ВД, в двигателе выполнены контуры охлаждения, в которых воздух, отбираемый на входе турбины ВД, циркулирует от входа к выходу турбореактивного двигателя внутри относительно диска турбины ВД и снаружи относительно вала НД. Контур охлаждения диска турбины ВД называют контуром охлаждения отверстия диска турбины, более известным под своим английским названием “Circuit Bore Cooling”.
После охлаждения диска турбины ВД охлаждающий воздух проходит через множество вентиляционных отверстий, выполненных в цапфе, неподвижно соединенной с диском ВД и установленной на выходе этого диска, в дальнейшем называемой цапфой ВД.
Пример сборки диска ВД на цапфе приведен в заявке на патент EP 1584784, принадлежащей заявителю. Кроме всего прочего, цапфа ВД содержит втулку для установки опорного подшипника 17, обеспечивающего направление вала ВД на валу НД, как показано на фиг.1.
Как показано на фиг.1, цапфа ВД 10 закреплена своим входным концом на диске 20 турбины ВД, при этом диск 20 турбины ВД содержит радиальный кольцевой крепежный фланец 25, входящий в контакт с радиальной кольцевой частью 15 цапфы ВД 10. Крепежный фланец 25 диска 20 турбины ВД крепят на цапфе ВД 10 при помощи продольных болтов 2.
Сквозные вентиляционные отверстия 11 цапфы ВД 10, обеспечивающие удаление потока охлаждающего воздуха, выполнены на выходе части цапфы ВД 10, закрепленной болтами на диске 20 турбины ВД. Классически сквозные вентиляционные отверстия 11 выполняют в усеченной конусной части 12 цапфы ВД 10, расходящейся в сторону входа, которая во время работы подвергается значительным механическим напряжениям. Другой вариант циркуляции воздуха приведен в заявке на патент EP 1091089.
Сквозные вентиляционные отверстия 11 выполняют механической обработкой под углом в усеченной конусной части 12 цапфы ВД 10. Иначе говоря, вентиляционные отверстия 11 не являются перпендикулярными к поверхности усеченной конусной части 12 цапфы ВД 10. Эти наклонные отверстия 11 очень трудно обрабатывать механически по причине затрудненного доступа к усеченной конусной части 12 цапфы ВД 10 для инструментов механической обработки. Кроме того, после механической обработки сквозные вентиляционные отверстия 11 содержат острые кромки с концентрацией усталостных напряжений, которые могут ослабить цапфу ВД 10 во время ее работы.
Чтобы устранить эти недостатки, заявитель предлагает узел из диска турбины газотурбинного двигателя и опорной цапфы опорного подшипника, при этом диск турбины содержит радиальный кольцевой крепежный фланец, неподвижно соединенный с радиальной кольцевой частью цапфы при помощи болтов, при этом болты проходят через крепежные отверстия выполненные в радиальном кольцевом крепежном фланце диска турбины и в радиальной кольцевой части цапфы, отличающийся тем, что радиальная кольцевая часть цапфы содержит отверстия для циркуляции воздуха, при этом отверстия выполнены между крепежными отверстиями цапфы.
Отверстия циркуляции потока охлаждающего воздуха выполнены на радиальной кольцевой части между крепежными отверстиями цапфы. Это позволяет распределить механические усилия на упомянутой радиальной кольцевой части цапфы между крепежными отверстиями и отверстиями охлаждения, при этом уровень механического напряжения между крепежными отверстиями и охлаждающими отверстиями остается низким.
Крепежный фланец является легко доступным, что облегчает механическую обработку отверстий удаления, которые можно выполнять одновременно с крепежными отверстиями.
Кроме того, усеченная конусная часть цапфы больше не выполняет функции удаления охлаждающего воздуха, что позволяет добавить на этой части материал для увеличения массы вблизи оси вращения цапфы (которая является также осью двигателя) и за счет этого снизить усталостные напряжения, появляющиеся в результате вращения цапфы.
Предпочтительно, чтобы радиальный кольцевой крепежный фланец диска турбины был выполнен в виде зубчатой радиальной кольцевой полосы, содержащей зубья, разделенные впадинами, при этом крепежные отверстия турбины выполняют в зубьях упомянутой зубчатой полосы.
Предпочтительно также, чтобы радиальный кольцевой крепежный фланец был выполнен зубчатым для уменьшения массы турбины с одновременным обеспечением крепления турбины на цапфе.
Предпочтительно также, чтобы впадины радиального кольцевого крепежного фланца были выполнены таким образом, чтобы во время крепления турбины на цапфе они совмещались с отверстиями циркуляции воздуха, выполненными на радиальной кольцевой части цапфы.
Таким образом, воздушный поток последовательно циркулирует между зубьями крепежного фланца турбины и в отверстиях циркуляции воздуха цапфы.
Предпочтительно, чтобы циркуляционные отверстия и крепежные отверстия были расположены в окружном направлении на радиальной кольцевой части цапфы. Механические напряжения оказываются равномерно распределенными по контуру цапфы без образования ослабленных зон.
Предпочтительно также, чтобы цапфа содержала усеченную конусную часть на выходе своей радиальной кольцевой части, содержащую утолщенный внутренний радиальный участок вблизи оси вращения, обеспечивающий механическую прочность диска, за счет чего достигают оптимизации масс. Усеченная конусная часть цапфы выполняет роль механического усиления и позволяет ограничить влияние центробежных усилий на цапфу.
Предпочтительно также, чтобы с цапфой и диском турбины при помощи болтов соединялся уплотнительный диск, установленный на выходе цапфы, при этом уплотнительный диск должен содержать циркуляционные отверстия, совмещенные с циркуляционными отверстиями цапфы.
Предпочтительно также, чтобы уплотнительный диск обеспечивал герметичность и одновременно прохождение воздуха для охлаждения диска турбины.
Предпочтительно также, чтобы проходное сечение циркуляционных отверстий уплотнительного диска определялось таким образом, чтобы калибровать напор циркуляции воздушного потока.
Уплотнительный диск является механической деталью, легко поддающейся механической обработке.
За счет адаптации проходного сечения циркуляционных отверстия уплотнительного диска можно легко калибровать напор циркуляции воздушного потока.
Объектом изобретения является также контур охлаждения диска турбины в газотурбинном двигателе, содержащий канал удаления на выходе диска турбины, проходящий через упомянутые отверстия описанного выше узла.
Предпочтительно, чтобы контур охлаждения содержал входной канал, проходящий через центральное отверстие диска турбины на входе отверстий упомянутого узла.
Предпочтительно также, чтобы контур охлаждения в двухвальном двигателе содержал турбину высокого давления и турбину низкого давления, при этом турбина упомянутого узла является турбиной высокого давления. Контур содержит выходной канал, выполненный на выходе отверстия упомянутого узла и предназначенный для частичного охлаждения турбины низкого давления.
Настоящее изобретение будет более очевидно из прилагаемых чертежей, на которых:
Фиг.1 изображает вид в осевом разрезе турбореактивного двигателя, содержащего контур охлаждения диска турбины турбореактивного двигателя из предшествующего уровня техники.
Фиг.2 - вид в осевом разрезе турбореактивного двигателя, содержащего контур охлаждения диска турбины турбореактивного двигателя в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.3 - вид в изометрии диска турбины и цапфы турбореактивного двигателя в соответствии с настоящим изобретением, при этом диск и цапфа показаны частично.
Фиг.4 - вид диска турбины и части цапфы, показанных на фиг.3.
Фиг.5 - схематичный вид в поперечном разрезе крепления диска турбины на цапфе, показанной на фиг.4, если смотреть от входа к выходу.
Фиг.6 - частичный вид в изометрии диска турбины, цапфы и лабиринтной прокладки согласно второму варианту выполнения изобретения.
Двухвальный турбореактивный двигатель с входным вентилятором содержит, например, вал низкого давления, называемый валом НД, и вал высокого давления, называемый валом ВД.
Условно в настоящем изобретении термины «внутренний» и «наружный» определены в радиальном направлении относительно оси двигателя. Так, цилиндр, расположенный вдоль оси двигателя, содержит внутреннюю поверхность, обращенную к оси двигателя, и наружную поверхность, противоположную его внутренней
поверхности.
Показанная на фиг.2 и 3 ступень турбины ВД содержит диск 200 турбины ВД, неподвижно соединенный с цапфой ВД 100 и установленный на входе этой цапфы.
Диск 200 турбины ВД
Диск 200 турбины ВД представляет собой лопаточное колесо, лопатки которого выполнены радиально и снаружи относительно оси двигателя. Диск 200 турбины ВД содержит центральное отверстие 201, через которое проходит вал НД. Толщина диска 200 турбины ВД не является однородной, поскольку диск 200 содержит окружное утолщение вблизи своего центрального отверстия 201. Иначе говоря, диск 200 турбины ВД содержит в центре осевое утолщение для механического усиления, чтобы увеличить массу диска 200 вблизи оси двигателя и уменьшить, таким образом, механические напряжения во время работы.
Показанный на фиг.3 диск 200 турбины ВД содержит входной радиальный кольцевой крепежный фланец 240, закрепленный болтами на барабане, соединенном с фланцем 241 с установленными на нем уплотнительными пластинками и обеспечивающем направление воздуха для охлаждения лопаток турбины, при этом барабан закреплен болтами на компрессоре ВД двигателя. Барабан позволяет передавать на компрессор ВД энергию от сгорания в двигателе, воспринимаемую диском 200 турбины.
Диск 200 турбины ВД содержит выходной радиальный кольцевой крепежный фланец 250, предназначенный для удержания цапфы ВД 100, установленной на выходе. Выходной фланец 250 выполнен в виде зубчатой радиальной кольцевой полосы 250, содержащей зубья 251, разделенные впадинами 252, как показано на фиг.4 и 5. В дальнейшем впадина определена как пространство между двумя последовательными зубьями 251 зубчатой полосы 250.
Как показано на фиг.5, зубья 251 выходной крепежной полосы 250 (показана в заштрихованном виде) выполнены радиально в направлении оси двигателя и к центральному отверстию 201 диска 200 турбины. В каждом из зубьев 251 выходного крепежного фланца 250 путем механической обработки выполнено крепежное отверстие 220 для крепления выходного фланца 250 диска 200 турбины ВД на цапфе ВД 100. Крепление цапфы ВД 100 на диске 200 турбины ВД будет подробнее описано ниже.
Цапфа ВД 100
Показанная на фиг.2 и 3 цапфа ВД 100 выполнена в виде круглой детали, по существу расширяющейся в сторону входа и расположенной вдоль оси двигателя. Цапфа ВД 100 содержит, от входа к выходу, радиальную кольцевую крепежную часть 150, выполненную с возможностью крепления на фланце 250 диска 200 турбины ВД, усеченную конусную часть 102 и продольную цилиндрическую часть 103.
Продольная цилиндрическая часть 103 цапфы ВД 100, расположенная ближе всего к выходу цапфы 100, содержит на своем выходном конце наружную резьбу, предназначенную для установки на ней наружной втулки, на которой между валами устанавливают опорный подшипник, и этот опорный подшипник (не показан) обеспечивает установку вала ВД турбореактивного двигателя на валу НД.
Как показано на фиг.3, усеченная конусная часть 102 цапфы ВД 100 содержит окружной радиальный выступающий участок 105 механического усиления, направленный к оси двигателя и предназначенный для усиления массы цапфы ВД 100. Выступающий участок 105 выполнен вблизи оси двигателя, чтобы уменьшить механические напряжения во время работы, в частности, напряжения, возникающие в результате действия центробежных сил. Усеченная конусная часть 102 цапфы ВД 100 содержит радиальные уплотнительные пластинки 104, образующие лабиринтную прокладку, направленные радиально наружу двигателя и предназначенные для обеспечения герметичности между цапфой ВД 100 и механической деталью, установленной снаружи на цапфе ВД 100.
Кроме того, усеченная конусная часть 102 цапфы ВД 100 содержит внутренний усеченный конусный фланец 107, неподвижно соединенный с уплотнительным кожухом 4 00 вала НД двигателя. Уплотнительный кожух 400 выполнен в виде цилиндра, проходящего в осевом направлении снаружи относительно вала НД двигателя и внутри относительно диска 200 турбины. Уплотнительный кожух 400 предохраняет вал НД от воздействия чрезмерных температур. Внутри относительно диска 200 турбины ВД и снаружи относительно уплотнительного кожуха 400 выполнен кольцевой канал циркуляции воздуха для охлаждения диска турбины. Циркуляция охлаждающего воздуха в канале показана стрелками на фиг.2 и 3.
Радиальная кольцевая крепежная часть 150 цапфы 100 содержит крепежные отверстия 120, чередующиеся с отверстиями 110 циркуляции воздушного потока охлаждения диска турбины, называемыми в дальнейшем вентиляционными отверстиями 110, при этом отверстия 120 и отверстия 110 расположены в окружном направлении на радиальной кольцевой крепежной части 150, В этом примере отверстия 120 и отверстия 110 равномерно распределены по окружности. Крепежные отверстия 120 и вентиляционные отверстия 110 цапфы 100 выполнены таким образом, чтобы совмещаться соответственно с крепежными отверстиями 220 и впадинами 252 диска 200 турбины ВД.
Предпочтительно, чтобы отверстия 120 и отверстия 110 цапфы 100 позволяли уменьшить тангенциальные напряжения в этой зоне цапфы ВД 100 за счет шагового эффекта.
В данном случае крепежные отверстия 120 и вентиляционные отверстия 110 являются круглыми и имеют в данном примере одинаковое проходное сечение. Очевидно, что отверстия 120 и отверстия 110 могут иметь разные формы (вытянутые, прямоугольные и т.д.) и разные сечения.
Кроме того, радиальная кольцевая крепежная часть 150 содержит радиальные уплотнительные пластинки, выполненные на ее наружном радиальном конце, аналогичные пластинкам, выполненным на усеченной конусной части 102 цапфы 100.
Для крепления цапфы ВД 100 на диске 200 турбины ВД устанавливают поверхностный контакт между обращенной к выходу стороной выходного крепежного фланца 250 диска 200 турбины ВД и обращенной к входу стороной радиальной кольцевой части 150 цапфы ВД 100. После этого крепежные отверстия 120 цапфы 100 совмещают с крепежными отверстиями 220 диска 200 турбины ВД. За счет совмещения крепежных отверстий 120, 220 вентиляционные отверстия 110 цапфы ВД 100 совпадают с впадинами 252 крепежного фланца 250 диска 200 турбины ВД. Иначе говоря, вентиляционные отверстия 110 цапфы ВД 100 совмещают с проемами, образованными между зубьями 251 крепежного фланца 250 диска 200 турбины ВД.
Чтобы удерживать диск 200 турбины ВД неподвижно соединенным с цапфой ВД 100, винт 21 болта 200 последовательно вводят в крепежное отверстие 120 цапфы 100, затем в совмещенное с ним крепежное отверстие 220 диска 200 турбины. После этого на конце упомянутого винта 21 завинчивают гайку 22 болта 20 для надежности крепления. Этот этап крепления болтами повторяют для каждого крепежного отверстия 120 цапфы 100, после чего диск 200 турбины оказывается неподвижно закрепленным на цапфе ВД 100.
После крепления охлаждающий воздух может циркулировать между болтами 20 крепления цапфы ВД 100. Радиальная кольцевая часть 150 цапфы 100 обеспечивает крепление диска 200 турбины, а также удаление воздушного потока охлаждения диска 200 турбины.
После описания конструкции средств в соответствии с настоящим изобретением следует описание их работы и применения.
Как показано на фиг.2 и 3, во время работы турбореактивного двигателя смесь воздуха и топлива сгорает в камере сгорания двигателя, создавая тягу, необходимую для перемещения летательного аппарата, на котором установлен турбореактивный двигатель. После сгорания газовый поток очень высокой температуры циркулирует в турбине ВД турбореактивного двигателя. Диск 200 турбины ВД подвергается воздействию очень высоких температур.
Чтобы предохранить диск 200 турбины ВД, на входе диска 200 турбины на уровне компрессора ВД отбирают воздушный поток, который циркулирует от входа к выходу в турбореактивном двигателе внутри относительно диска 200 турбины ВД и снаружи относительно уплотнительного кожуха 400. Во время циркуляции охлаждающего воздуха в центральном отверстии 201 диска 200 турбины ВД кольцевой охлаждающий воздушный поток отбирает калории на диске 200 турбины, охлаждая его и образуя оболочку охлаждающего воздуха вокруг уплотнительного кожуха 400, защищая, таким образом, механические детали, установленные внутри этого кожуха.
После охлаждения диска 200 турбины ВД охлаждающий воздух удаляют через каналы циркуляции воздуха, которые находятся между болтами 20, соединяющими цапфу ВД 100 с диском 200 турбины ВД, как показано на фиг.2 и 3. На выходе отверстий циркуляции воздуха охлаждающий воздух охлаждает турбину НД двухвального двигателя. Иначе говоря, охлаждающий воздух последовательно циркулирует между зубьями 251 выходного крепежного фланца 250 диска 200 турбины ВД и через вентиляционные отверстия 110, выполненные в цапфе ВД 100.
Лабиринтный уплотнительный диск 300
Согласно другому отличительному признаку изобретения, лабиринтный уплотнительный диск 300 устанавливают вместе с диском 200 турбины ВД и цапфой ВД 100, при этом уплотнительный диск 300 устанавливают на выходе цапфы ВД 100.
Как показано на фиг.6, лабиринтный уплотнительный диск 300 представляет собой радиальный кольцевой венец, содержащий на своем наружном радиальном конце, то есть на конце, наиболее удаленном от оси двигателя, радиальные уплотнительные пластинки 304 образующие лабиринтную уплотнительную прокладку, и содержащий на своем внутреннем конце, то есть наиболее близком к оси двигателя, радиальную кольцевую крепежную полосу 350.
Радиальная кольцевая крепежная полоса 350 уплотнительного диска 300 содержит крепежные отверстия 320, чередующиеся с вентиляционными отверстиями 310, при этом отверстия 320 и отверстия 310 расположены в окружном направлении на радиальной кольцевой крепежной полосе 350. Крепежные отверстия 320 и вентиляционные отверстия 310 уплотнительного диска 300 выполнены таким образом, что соответствуют их аналогам, выполненным на цапфе ВД 100.
Для крепления уплотнительного диска 300 устанавливают поверхностный контакт между обращенной к выходу стороной выходного крепежного фланца 250 диска 200 турбины ВД и обращенной к входу стороной радиальной кольцевой части 150 цапфы ВД 100. Затем устанавливают поверхностный контакт между обращенной к входу стороной крепежной полосы 350 уплотнительного диска 300 и обращенной к выходу стороной радиальной кольцевой части 150 цапфы ВД 100.
После этого совмещают крепежные отверстия 120, 220, 320 диска 200 турбины ВД, цапфы ВД 100 и уплотнительного диска 300. За счет совмещения крепежных отверстий 120, 220, 320, вентиляционные отверстия 110, 310 цапфы ВД 100 и уплотнительного диска 300 совмещаются с впадинами 252 крепежного фланца 250 диска 200 турбины ВД.
Затем при помощи болтов соединяют диск 200 турбины, цапфу 100 и уплотнительный диск 300 через совмещенные крепежные отверстия. После крепления между крепежными болтами 20 остаются каналы циркуляции воздуха.
Проходное сечение вентиляционных отверстий 310 уплотнительного диска 300 предусматривают таким, чтобы можно было калибровать напор циркуляции охлаждающего воздуха в центральном отверстии 201 диска 200 турбины. В этом примере диаметр круглых вентиляционных отверстий 310 уплотнительного диска 300 меньше диаметра круглых вентиляционных отверстий 110 цапфы ВД 100, что приводит к снижению напора охлаждающего воздуха в центральном отверстии 201.

Claims (10)

1. Узел из диска (200) турбины газотурбинного двигателя и опорной цапфы (100) опорного подшипника, при этом диск (200) турбины содержит радиальный кольцевой крепежный фланец (250), неподвижно соединенный с радиальной кольцевой частью (150) цапфы (100) при помощи болтов (2), при этом болты (2) последовательно проходят через крепежные отверстия (120, 220), выполненные в радиальном кольцевом крепежном фланце (250) диска (200) турбины и в радиальной кольцевой части (150) цапфы (100), отличающийся тем, что радиальная кольцевая часть (150) цапфы (100) содержит сквозные отверстия (110) для циркуляции воздуха между входом и выходом цапфы, при этом отверстия (110) выполнены между крепежными отверстиями (120) цапфы (100).
2. Узел по п.1, в котором радиальный кольцевой крепежный фланец (250) диска (200) турбины выполняют в виде зубчатой радиальной кольцевой полосы (250), содержащей зубья (251), разделенные впадинами (252), при этом крепежные отверстия (220) турбины выполняют в зубьях (251) упомянутой зубчатой полосы (250).
3. Узел по п.2, в котором впадины (252) радиального кольцевого крепежного фланца (250) выполнены с возможностью совмещения с отверстиями (110) циркуляции воздуха, выполненными на радиальной кольцевой части (150) цапфы (100).
4. Узел по одному из пп.1-3, в котором отверстия (110) циркуляции воздуха и крепежные отверстия (120) расположены в окружном направлении на радиальной кольцевой части (150) цапфы (100).
5. Узел по одному из пп.1-4, в котором цапфа (100) содержит усеченную конусную часть (102) на выходе своей радиальной кольцевой части (150), содержащую внутренний радиальный участок (105) механического усиления.
6. Узел по одному из пп.1-5, в котором с цапфой (100) и диском (200) турбины при помощи болтов соединяют уплотнительный диск (300), установленный на выходе цапфы (100), при этом уплотнительный диск (300) содержит циркуляционные отверстия (310), совмещенные с отверстиями циркуляции воздуха цапфы.
7. Узел по п.6, в котором проходное сечение циркуляционных отверстий (310) уплотнительного диска (300) выполнено с возможностью калибрования напора циркуляции воздуха.
8. Контур охлаждения диска (200) турбины в газотурбинном двигателе, содержащий канал удаления на выходе диска турбины (200), проходящий через упомянутые отверстия (110, 252, 310) узла по одному из пп.1-7.
9. Контур охлаждения по п.8, содержащий входной канал, проходящий через центральное отверстие (201) диска турбины на входе отверстий (110, 252, 310) упомянутого узла.
10. Контур охлаждения по п.8 или 9 в двухвальном двигателе, содержащем турбину высокого давления и турбину низкого давления, при этом турбина упомянутого узла является турбиной высокого давления (200), при этом контур содержит выходной канал, выполненный на выходе отверстий (110, 252, 310) упомянутого узла, предназначенный для частичного охлаждения турбины низкого давления.
RU2010154117/06A 2008-05-29 2009-05-29 Узел из диска турбины газотурбинного двигателя и опорной цапфы опорного подшипника, контур охлаждения диска турбины такого узла RU2504661C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR08/02945 2008-05-29
FR0802945A FR2931873B1 (fr) 2008-05-29 2008-05-29 Ensemble d'un disque de turbine d'un moteur a turbine a gaz et d'un tourillon support de palier,circuit de refroidissement d'un disque de turbine d'un tel ensemble.
PCT/EP2009/056617 WO2009144300A1 (fr) 2008-05-29 2009-05-29 Ensemble d'un disque de turbine d'un moteur a turbine a gaz et d'un tourillon support de palier, circuit de refroidissement d'un disque de turbine d'un tel ensemble

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010154117A RU2010154117A (ru) 2012-07-10
RU2504661C2 true RU2504661C2 (ru) 2014-01-20

Family

ID=40070588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010154117/06A RU2504661C2 (ru) 2008-05-29 2009-05-29 Узел из диска турбины газотурбинного двигателя и опорной цапфы опорного подшипника, контур охлаждения диска турбины такого узла

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8899913B2 (ru)
EP (1) EP2340358A1 (ru)
JP (1) JP5319763B2 (ru)
CN (1) CN102046922A (ru)
BR (1) BRPI0912114B1 (ru)
CA (1) CA2726016C (ru)
FR (1) FR2931873B1 (ru)
RU (1) RU2504661C2 (ru)
WO (1) WO2009144300A1 (ru)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011100221B4 (de) * 2011-05-02 2017-03-09 MTU Aero Engines AG Integral beschaufelter Rotorgrundkörper, Verfahren und Strömungsmaschine
FR2992679A1 (fr) * 2012-06-28 2014-01-03 Snecma Tourillon de turbomachine comportant une couronne de recuperation d'un flux d'huile de lubrification avec une pluralite d'orifices d'evacuation d'huile de lubrification
FR3013766B1 (fr) 2013-11-25 2017-11-10 Snecma Turbomachine comprenant un fourreau d'arbre et tube de fourreau associe
US10001061B2 (en) * 2014-06-06 2018-06-19 United Technologies Corporation Cooling system for gas turbine engines
US10502059B2 (en) 2015-02-02 2019-12-10 United Technologies Corporation Alignment tie rod device and method of utilization
CN104929779B (zh) * 2015-04-30 2016-06-22 中国科学院工程热物理研究所 轮盘连接结构和具有其的燃气涡轮发动机
KR101663306B1 (ko) * 2015-10-02 2016-10-06 두산중공업 주식회사 가스터빈 디스크
CN106677834B (zh) * 2015-11-05 2018-06-08 中国航发商用航空发动机有限责任公司 连接低压涡轮盘与转子支撑锥臂的螺栓连接结构及方法
CN105401981A (zh) * 2015-12-29 2016-03-16 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种高转速低压涡轮转子结构
FR3079299B1 (fr) * 2018-03-22 2020-06-05 Safran Aircraft Engines Dispositif de mesure des caracteristiques d'un flux d'air
CN109098773B (zh) * 2018-08-24 2023-07-07 哈尔滨电气股份有限公司 一种新型的涡轮轮盘变截面螺栓连接结构及其连接方法
JP7032279B2 (ja) * 2018-10-04 2022-03-08 本田技研工業株式会社 ガスタービンエンジン
FR3099204B1 (fr) 2019-07-24 2022-12-23 Safran Aircraft Engines Etage redresseur de turbomachine avec passage de fuite d’air de refroidissement a section variable suivant orientation des aubes
JP7412529B2 (ja) * 2020-02-20 2024-01-12 川崎重工業株式会社 ガスタービンエンジンのフランジ冷却構造
FR3108362B1 (fr) 2020-03-19 2022-07-29 Safran Aircraft Engines Etage d’aubes à orientation variable pour une turbomachine axiale comprenant un organe de régulation du débit d’air dépendant de l’orientation des aubes
CN114109511B (zh) * 2021-11-12 2024-06-18 中国航发沈阳发动机研究所 一种新型盘心连接结构及具有其的双辐板涡轮盘

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3765795A (en) * 1970-04-30 1973-10-16 Gen Electric Compositely formed rotors and their manufacture
RU2147689C1 (ru) * 1998-02-23 2000-04-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Двухступенчатая газовая турбина
EP1091089A2 (en) * 1999-09-07 2001-04-11 General Electric Company Cooling air supply through bolted flange assembly
US6499957B1 (en) * 1998-06-27 2002-12-31 Miu Aero Engines Gmbh Rotor for a turbomachine
EP1584784A1 (fr) * 2004-04-09 2005-10-12 Snecma Dispositif d'assemblage de brides annulaires, en particulier dans une turbomachine
RU2303138C2 (ru) * 2001-10-31 2007-07-20 Дженерал Электрик Компани Система охлаждения для газовой турбины

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2654220A (en) * 1943-12-01 1953-10-06 Jarvis C Marble Apparatus for directing air to combustion products turbines
US3356340A (en) * 1965-03-15 1967-12-05 Gen Electric Turbine rotor constructions
US3343806A (en) * 1965-05-27 1967-09-26 Gen Electric Rotor assembly for gas turbine engines
US3451653A (en) * 1967-03-22 1969-06-24 Gen Electric Turbomachinery rotors
US3565545A (en) * 1969-01-29 1971-02-23 Melvin Bobo Cooling of turbine rotors in gas turbine engines
GB2108202B (en) * 1980-10-10 1984-05-10 Rolls Royce Air cooling systems for gas turbine engines
USH903H (en) * 1982-05-03 1991-04-02 General Electric Company Cool tip combustor
US5052891A (en) * 1990-03-12 1991-10-01 General Motors Corporation Connection for gas turbine engine rotor elements
US5350278A (en) * 1993-06-28 1994-09-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Joining means for rotor discs
US6361277B1 (en) * 2000-01-24 2002-03-26 General Electric Company Methods and apparatus for directing airflow to a compressor bore
FR2857419B1 (fr) * 2003-07-11 2005-09-23 Snecma Moteurs Liaison amelioree entre disques aubages sur la ligne rotor d'un compresseur
JP2005069167A (ja) * 2003-08-27 2005-03-17 Hitachi Ltd 2軸式ガスタービン
US6960060B2 (en) * 2003-11-20 2005-11-01 General Electric Company Dual coolant turbine blade
US6981841B2 (en) * 2003-11-20 2006-01-03 General Electric Company Triple circuit turbine cooling
FR2885167B1 (fr) * 2005-04-29 2007-06-29 Snecma Moteurs Sa Module de turbine pour moteur a turbine a gaz
US7870742B2 (en) * 2006-11-10 2011-01-18 General Electric Company Interstage cooled turbine engine
FR2930588B1 (fr) * 2008-04-24 2010-06-04 Snecma Rotor de compresseur d'une turbomachine comportant des moyens de prelevement d'air centripete
FR2941488B1 (fr) 2009-01-28 2011-09-16 Snecma Anneau de turbine a encoche anti-rotation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3765795A (en) * 1970-04-30 1973-10-16 Gen Electric Compositely formed rotors and their manufacture
RU2147689C1 (ru) * 1998-02-23 2000-04-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Двухступенчатая газовая турбина
US6499957B1 (en) * 1998-06-27 2002-12-31 Miu Aero Engines Gmbh Rotor for a turbomachine
EP1091089A2 (en) * 1999-09-07 2001-04-11 General Electric Company Cooling air supply through bolted flange assembly
RU2303138C2 (ru) * 2001-10-31 2007-07-20 Дженерал Электрик Компани Система охлаждения для газовой турбины
EP1584784A1 (fr) * 2004-04-09 2005-10-12 Snecma Dispositif d'assemblage de brides annulaires, en particulier dans une turbomachine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009144300A1 (fr) 2009-12-03
JP5319763B2 (ja) 2013-10-16
BRPI0912114A2 (pt) 2015-11-03
BRPI0912114B1 (pt) 2019-12-03
FR2931873B1 (fr) 2010-08-20
EP2340358A1 (fr) 2011-07-06
CN102046922A (zh) 2011-05-04
JP2011522152A (ja) 2011-07-28
RU2010154117A (ru) 2012-07-10
US8899913B2 (en) 2014-12-02
CA2726016C (fr) 2017-06-20
CA2726016A1 (fr) 2009-12-03
US20110129336A1 (en) 2011-06-02
FR2931873A1 (fr) 2009-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2504661C2 (ru) Узел из диска турбины газотурбинного двигателя и опорной цапфы опорного подшипника, контур охлаждения диска турбины такого узла
RU2416028C2 (ru) Устройство охлаждения картера турбины турбомашины
US9097141B2 (en) Axial bolting arrangement for mid turbine frame
RU2553634C2 (ru) Двухроторный газотурбинный двигатель, оборудованный межвальным опорным подшипником
CA2715228C (en) Cooling air system for mid turbine frame
RU2532479C2 (ru) Турбореактивный двигатель, содержащий улучшенные средства регулирования расхода потока воздуха охлаждения, отбираемого с выхода компрессора высокого давления
US6910852B2 (en) Methods and apparatus for cooling gas turbine engine rotor assemblies
AU2011250787B2 (en) Gas turbine of the axial flow type
MXPA06010052A (es) Calzas interiores de carcasa de proteccion para turbina de gas.
US10190598B2 (en) Intermittent spigot joint for gas turbine engine casing connection
US10598096B2 (en) Rotor disk having a centripetal air collection device, compressor comprising said disc and turbomachine with such a compressor
JP2013221513A (ja) タービンブレードのブレード取り付け領域をカバーするためのシステムおよび方法
US9279327B2 (en) Gas turbine engine comprising a tension stud
US20100046868A1 (en) Bearing support journal and assembly of such a journal and a sealing sleeve
RU2638412C2 (ru) Цапфа турбомашины, содержащая кольцо для рекуперации потока смазочного масла с множеством отверстий для выпуска смазочного масла
JP2009144715A (ja) ターボ機械における軸受け支持体の締結装置の封止
CA2364931C (en) Bolted joint for rotor disks and method of reducing thermal gradients therein
US12000298B2 (en) Device for pressurizing turbomachine downstream enclosure, and corresponding turbomachine
EP3130751B1 (en) Apparatus and method for cooling the rotor of a gas turbine
EP3453846B1 (en) Ventilated bush
US11555408B2 (en) Device for attaching blades in a contra-rotating turbine
KR20170126402A (ko) 가스 터빈
RU2225535C2 (ru) Ротор компрессора газотурбинного двигателя

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner