RU2534672C1 - High-temperature turbine rotor - Google Patents

High-temperature turbine rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2534672C1
RU2534672C1 RU2013152097/06A RU2013152097A RU2534672C1 RU 2534672 C1 RU2534672 C1 RU 2534672C1 RU 2013152097/06 A RU2013152097/06 A RU 2013152097/06A RU 2013152097 A RU2013152097 A RU 2013152097A RU 2534672 C1 RU2534672 C1 RU 2534672C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disk
stage
shaped protrusion
protrusions
intermediate disk
Prior art date
Application number
RU2013152097/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Сычев
Владимир Михайлович Язев
Валерий Алексеевич Кузнецов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2013152097/06A priority Critical patent/RU2534672C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2534672C1 publication Critical patent/RU2534672C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: high-temperature turbine rotor comprises disks of the first and second stages between which an intermediate disk with radial protrusions is mounted. The intermediate disk is fixed by radial protrusions in the circumferential direction in relation to the axial protrusions set on the first stage disk body. The axial protrusions on the first stage disk body are made so that to form an U-shaped protrusion in the cross-section. The circumferential rib of the intermediate disk placed on the inner side of the first stage disk rim is provided with grooves. The said grooves serve to connect the air cavities of increased pressure to the annular air cavity of decreased pressure which is limited by the circumferential rib of the intermediate disk, radial protrusions of the intermediate disk, the U-shaped protrusion and the first stage disk body. The relation of the U-shaped protrusion in the axial direction to the depth of the U-shaped protrusion groove accounts for 1.1-2.
EFFECT: invention allows for higher reliability and reduced weight of a high-temperature turbine rotor.
3 dwg

Description

Изобретение относится к роторам высокотемпературных турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.The invention relates to rotors of high temperature turbines of gas turbine engines of aviation and ground applications.

Известен ротор высокотемпературной турбины, промежуточные диски в котором зафиксированы в окружном направлении относительно закрепленных на валу фланцев с помощью выступов, выполненных на ступицах промежуточных дисков (Патент RU 2261350, F02C 7/12, F02C 7/06, 27.09.2005 г.).A rotor of a high-temperature turbine is known, the intermediate disks of which are fixed in the circumferential direction relative to the flanges fixed to the shaft with the help of protrusions made on the hubs of the intermediate disks (Patent RU 2261350, F02C 7/12, F02C 7/06, 09/27/2005).

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность, так как выполненные на ступице промежуточных дисков выступы являются концентраторами напряжений.The disadvantage of this design is its low reliability, since the protrusions made on the hub of the intermediate disks are stress concentrators.

Наиболее близким к заявляемому является ротор высокотемпературной турбины, включающий диски первой и второй ступени, между которыми расположен промежуточный диск с радиальными выступами, фиксирующими промежуточный диск в окружном направлении относительно осевых выступов, расположенных на полотне диска первой ступени (Патент US 7905083, F02K 3/02, 15.03.2011 г.).Closest to the claimed is the rotor of a high-temperature turbine, including disks of the first and second stages, between which there is an intermediate disk with radial protrusions that fix the intermediate disk in the circumferential direction relative to the axial protrusions located on the canvas of the disk of the first stage (Patent US 7905083, F02K 3/02 March 15, 2011).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность вследствие повышенной температуры радиальных выступов промежуточного диска и размещенных на полотне диска первой ступени осевых выступов.A disadvantage of the known design adopted as a prototype is its low reliability due to the increased temperature of the radial protrusions of the intermediate disk and axial protrusions located on the disk web of the first stage.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и снижении веса ротора высокотемпературной турбины за счет организации эффективного охлаждения радиальных выступов промежуточного диска и осевых выступов диска первой ступени.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability and reduce the weight of the rotor of a high-temperature turbine by organizing effective cooling of the radial protrusions of the intermediate disk and the axial protrusions of the first-stage disk.

Указанный технический результат достигается тем, что в роторе высокотемпературной турбины, включающем диски первой и второй ступени, между которыми расположен промежуточный диск с радиальными выступами, фиксирующими промежуточный диск в окружном направлении относительно осевых выступов, расположенных на полотне диска первой ступени, осевые выступы на полотне диска первой ступени выполнены таким образом, что образуют в поперечном сечении U-образный выступ, а кольцевое ребро промежуточного диска, размещенное с внутренней стороны обода диска первой ступени, выполнено с пазами, сообщающими воздушные полости повышенного давления под замком рабочей лопатки первой ступени с кольцевой воздушной полостью пониженного давления, ограниченной кольцевым ребром промежуточного диска, радиальными выступами промежуточного диска, U-образным выступом и полотном диска первой ступени, причем U-образный выступ выполнен с соблюдением соотношения H h = 1,1 2

Figure 00000001
, где:The specified technical result is achieved by the fact that in the rotor of the high-temperature turbine, including the disks of the first and second stages, between which there is an intermediate disk with radial protrusions that fix the intermediate disk in the circumferential direction relative to the axial protrusions located on the disk sheet of the first stage, axial protrusions on the disk sheet the first stage is made in such a way that form in cross section a U-shaped protrusion, and the annular rib of the intermediate disk, located on the inner side of the rim the disk of the first stage, made with grooves communicating the air cavity of the increased pressure under the lock of the working blade of the first stage with the annular air cavity of the reduced pressure limited by the annular edge of the intermediate disk, the radial protrusions of the intermediate disk, the U-shaped protrusion and the canvas of the disk of the first stage, the shaped protrusion is made in compliance with the ratio H h = 1,1 - 2
Figure 00000001
where:

H - длина U-образного выступа в осевом направлении;H is the length of the U-shaped protrusion in the axial direction;

h - глубина канавки U-образного выступа.h is the depth of the groove of the U-shaped protrusion.

Выполнение на осевом кольцевом ребре промежуточного диска, размещенного с внутренней стороны обода диска первой ступени, пазов, соединяющих воздушные полости повышенного давления под замком рабочей лопатки первой ступени с кольцевой воздушной полостью пониженного давления, ограниченной кольцевым ребром промежуточного диска, радиальными выступами промежуточного диска, полотном диска первой ступени и U-образным выступом (образованным осевыми выступами на полотне диска первой ступени), позволяет организовать охлаждение осевых и радиальных выступов воздухом, перетекающим из воздушных полостей повышенного давления под замками рабочих лопаток первой ступени в полость пониженного давления между диском первой ступени и диском второй ступени. В высокотемпературных роторах турбин, для улучшения экономичности, на охлаждение рабочей лопатки первой ступени используется охлаждающий воздух повышенного давления, а на наддув междисковой полости, на охлаждение промежуточного диска и на охлаждение рабочей лопатки второй ступени используется «более дешевый» воздух пониженного давления за промежуточной ступенью компрессора, что и позволяет использовать эту разницу давления по воздуху для дополнительного охлаждения обода и полотна диска первой ступени с осевыми выступами и обода промежуточного диска с радиальными выступами.The execution on the axial annular edge of the intermediate disk, located on the inner side of the rim of the first stage disk, of grooves connecting the air of increased pressure under the lock of the working blade of the first stage with the ring air cavity of reduced pressure, limited by the annular edge of the intermediate disk, the radial protrusions of the intermediate disk, the disk blade the first stage and the U-shaped protrusion (formed by axial protrusions on the canvas of the disk of the first stage), allows you to organize the cooling of axial and radial nyh protrusions air flow from the air cavities under high pressure locks of rotor blades in the first stage low pressure cavity between the first stage disk and the disk of the second stage. In high-temperature turbine rotors, to improve the efficiency, high pressure cooling air is used to cool the first stage rotor blades, and “cheaper” low pressure air behind the intermediate stage of the compressor is used to pressurize the interdisc cavity, to cool the intermediate disk and to cool the second stage rotor blades , which allows us to use this air pressure difference for additional cooling of the rim and the blade web of the first stage with axial protrusions and the rim intermediate disc with radial protrusions.

Улучшение охлаждения осевых и радиальных выступов позволяет, в связи с повышением прочности материалов, уменьшить количество осевых и радиальных выступов, что снижает вес ротора турбины.Improving the cooling of axial and radial protrusions allows, in connection with an increase in the strength of materials, to reduce the number of axial and radial protrusions, which reduces the weight of the turbine rotor.

Выполнение осевых выступов на полотне диска первой ступени с образованием в поперечном сечении U-образного выступа позволяет уменьшить общее количество выступов на полотне диска, что снижает вес, обеспечивает фиксацию промежуточного диска в окружном направлении как на режимах приемистости, так и на режимах сброса газа, а также позволяет повысить надежность ротора турбины за счет снижения концентрации напряжений путем увеличения величины радиусов в месте перехода от U-образного выступа к полотну диска.The execution of the axial protrusions on the canvas of the disk of the first stage with the formation in cross section of a U-shaped protrusion allows you to reduce the total number of protrusions on the canvas of the disk, which reduces weight, secures the fixing of the intermediate disk in the circumferential direction both in the throttle response and gas discharge modes, and It also improves the reliability of the turbine rotor by reducing the stress concentration by increasing the radii at the transition from the U-shaped protrusion to the disk web.

Выбор соотношения H h

Figure 00000002
обусловлен тем, что при H h < 1,1
Figure 00000003
ухудшается надежность ротора высокотемпературной турбины вследствие повышения концентрации напряжений, а при H h > 2
Figure 00000004
увеличивается вес диска и ротора турбины.Ratio selection H h
Figure 00000002
due to the fact that when H h < 1,1
Figure 00000003
the reliability of the rotor of a high-temperature turbine deteriorates due to increased stress concentration, and when H h > 2
Figure 00000004
increases the weight of the disk and rotor of the turbine.

На фиг.1 показан продольный разрез ротора высокотемпературной турбины, на фиг.2 - элемент I с фиг.1 в увеличенном виде, на фиг.3 представлено сечение А-А с фиг.2 в увеличенном виде.Figure 1 shows a longitudinal section of the rotor of a high-temperature turbine, figure 2 - element I from figure 1 in an enlarged view, figure 3 shows a section aa from figure 2 in an enlarged view.

Ротор 1 высокотемпературной турбины включает диск 2 первой ступени 2 и диск 3 второй ступени, соединенные между собой болтовым соединением 4.The rotor 1 of the high-temperature turbine includes a disk 2 of the first stage 2 and a disk 3 of the second stage, interconnected by a bolt connection 4.

В междисковой полости 5 пониженного давления установлен промежуточный диск 6, фиксирующий в осевом направлении ободом 7 по замку 8 рабочую лопатку 9 первой ступени и по замку 10 рабочую лопатку 11 второй ступени.An intermediate disk 6 is installed in the interdisc space 5 of the reduced pressure, which fixes in the axial direction by the rim 7 of the lock 8 the working blade 9 of the first stage and the lock 10 of the working blade 11 of the second stage.

На ободе 7 промежуточного диска 6 выполнено размещенное с внутренней стороны от обода 12 диска 2 первой ступени осевое кольцевое ребро 13, на котором выполнены пазы 14, соединяющие воздушные полости 15 повышенного давления под замками 8 рабочих лопаток 9 первой ступени с кольцевой воздушной полостью 16 пониженного давления, ограниченной кольцевым осевым ребром 13, радиальными выступами 17, размещенными на ободе 7 промежуточного диска 6, полотном 18 диска 2 первой ступени с расположенными парно осевыми выступами 19 и 20, образующими совместно U-образный в поперечном сечении выступ 21.On the rim 7 of the intermediate disk 6 there is made an axial annular rib 13 located on the inside of the rim 12 of the disk 2 of the first stage, on which grooves 14 are made connecting the air cavities 15 of the increased pressure under the locks 8 of the working blades 9 of the first stage with the ring air cavity 16 of the reduced pressure bounded by an annular axial rib 13, radial protrusions 17 located on the rim 7 of the intermediate disk 6, the web 18 of the disk of the first stage with paired axial protrusions 19 and 20, forming together a U-shaped in cross section, the protrusion 21.

Полость 16 пониженного давления на выходе соединена с междисковой полостью 5 пониженного давления.The cavity 16 of the reduced pressure at the outlet is connected to the interdisc cavity 5 of the reduced pressure.

Радиальные выступы 17 промежуточного диска 6 расположены в канавке 22 между осевыми выступами 19 и 20, что позволяет фиксировать в окружном направлении промежуточный диск 6 как на режимах приемистости, так и на режимах сброса газа.The radial protrusions 17 of the intermediate disk 6 are located in the groove 22 between the axial protrusions 19 and 20, which makes it possible to fix the intermediate disk 6 in the circumferential direction both in the throttle response modes and in the gas discharge modes.

Повышенная величина радиуса R перехода от полотна 18 диска 2 к осевым выступам 19 и 20 снижает величину концентрации напряжений, а канавка 22 между выступами 19 и 20 выполнена уменьшенной глубины, что исключает влияние уменьшенного радиуса r на донышке 23 канавки 22 на концентрацию напряжений.The increased value of the radius R of the transition from the blade 18 of the disk 2 to the axial protrusions 19 and 20 reduces the stress concentration, and the groove 22 between the protrusions 19 and 20 is made of reduced depth, which eliminates the effect of the reduced radius r at the bottom 23 of the groove 22 on the stress concentration.

Позицией 24 обозначен поток воздуха пониженного давления, поступающий в полость 5 из-за промежуточной ступени компрессора (на чертежах не показана).Position 24 denotes a stream of reduced pressure air entering the cavity 5 due to the intermediate stage of the compressor (not shown in the drawings).

Позицией 25 обозначен поток охлаждающего воздуха из полостей 15 повышенного давления в междисковую полость 5 пониженного давления.Position 25 indicates the flow of cooling air from the cavities 15 of the increased pressure into the interdisc cavity 5 of the reduced pressure.

Работает данное устройство следующим образом.This device works as follows.

При работе ротора 1 высокотемпературной турбины поток 25 воздуха охлаждает U-образный в поперечном сечении выступ 21 диска 2 первой ступени, радиальные выступы 17, полотно 18 диска 2 первой ступени со стороны промежуточного диска 6, а также и сам промежуточный диск 6.During operation of the rotor 1 of the high-temperature turbine, the air stream 25 cools the protrusion U-shaped in cross section of the protrusion 21 of the disk 2 of the first stage, the radial projections 17, the web 18 of the disk 2 of the first stage from the side of the intermediate disk 6, as well as the intermediate disk 6 itself.

Claims (1)

Ротор высокотемпературной турбины, включающий диски первой и второй ступени, между которыми расположен промежуточный диск с радиальными выступами, фиксирующими промежуточный диск в окружном направлении относительно осевых выступов, расположенных на полотне диска первой ступени, отличающийся тем, что осевые выступы на полотне диска первой ступени выполнены таким образом, что образуют в поперечном сечении U-образный выступ, а кольцевое ребро промежуточного диска, размещенное с внутренней стороны обода диска первой ступени, выполнено с пазами, сообщающими воздушные полости повышенного давления под замком рабочей лопатки первой ступени с кольцевой воздушной полостью пониженного давления, ограниченной кольцевым ребром промежуточного диска, радиальными выступами промежуточного диска, U-образным выступом и полотном диска первой ступени, причем U-образный выступ выполнен с соблюдением соотношения
Figure 00000005
, где:
H - длина U-образного выступа в осевом направлении;
h - глубина канавки U-образного выступа.
A rotor of a high-temperature turbine, comprising first and second stage disks, between which an intermediate disk with radial protrusions is located, fixing the intermediate disk in a circumferential direction relative to axial protrusions located on the first stage disk web, characterized in that the axial protrusions on the first stage disk web are made in such a way that they form a U-shaped protrusion in cross section, and the annular rib of the intermediate disk, located on the inside of the rim of the disk of the first stage, is made with basics, informs air pressurized cavity locked rotor blade of the first stage with the annular air cavity of reduced pressure, a limited annular intermediate disc edge, radial projections of the intermediate disk, U-shaped projection and blade disc of the first stage, the U-shaped protrusion is in compliance with the relation
Figure 00000005
where:
H is the length of the U-shaped protrusion in the axial direction;
h is the depth of the groove of the U-shaped protrusion.
RU2013152097/06A 2013-11-25 2013-11-25 High-temperature turbine rotor RU2534672C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013152097/06A RU2534672C1 (en) 2013-11-25 2013-11-25 High-temperature turbine rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013152097/06A RU2534672C1 (en) 2013-11-25 2013-11-25 High-temperature turbine rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2534672C1 true RU2534672C1 (en) 2014-12-10

Family

ID=53285590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013152097/06A RU2534672C1 (en) 2013-11-25 2013-11-25 High-temperature turbine rotor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2534672C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4645424A (en) * 1984-07-23 1987-02-24 United Technologies Corporation Rotating seal for gas turbine engine
RU2147689C1 (en) * 1998-02-23 2000-04-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Double-stage gas turbine
RU2151883C1 (en) * 1998-10-19 2000-06-27 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Rotor of two-stage turbine
RU2204723C2 (en) * 2000-05-15 2003-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Turbomachine disk deflector fixing device
RU2355890C1 (en) * 2007-11-29 2009-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" High-temperature multi-stage gas turbine
FR2969209A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-22 Snecma Element e.g. downstream wall, for use in blade of rotor of turbine stage of e.g. twin spool turbine engine of aircraft, has multiperforation part for passage of flow of cooling air to upstream face of downstream flange

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4645424A (en) * 1984-07-23 1987-02-24 United Technologies Corporation Rotating seal for gas turbine engine
RU2147689C1 (en) * 1998-02-23 2000-04-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Double-stage gas turbine
RU2151883C1 (en) * 1998-10-19 2000-06-27 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Rotor of two-stage turbine
RU2204723C2 (en) * 2000-05-15 2003-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Turbomachine disk deflector fixing device
RU2355890C1 (en) * 2007-11-29 2009-05-20 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" High-temperature multi-stage gas turbine
FR2969209A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-22 Snecma Element e.g. downstream wall, for use in blade of rotor of turbine stage of e.g. twin spool turbine engine of aircraft, has multiperforation part for passage of flow of cooling air to upstream face of downstream flange

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8684698B2 (en) Compressor airfoil with tip dihedral
CN101743406B (en) Outflow device of radial compressors and exhaust driven supercharger
US10385696B2 (en) Rotor damper
US9822647B2 (en) High chord bucket with dual part span shrouds and curved dovetail
CA2879403C (en) Engine duct and aircraft engine
US10066639B2 (en) Compressor assembly having a vaneless space
US10006341B2 (en) Compressor assembly having a diffuser ring with tabs
JP5147886B2 (en) Compressor
ITCO20110029A1 (en) CENTRIFUGAL AND TURBOMACHINE IMPELLER
JP6736654B2 (en) Rotating Assembly of Aero Turbo Machine with Retrofit Fan Blade Platform
ITCO20110027A1 (en) MULTI-STAGE CENTRIFUGAL TURBOMACCHINE
CA2897889A1 (en) Blade with sealed lattice in a shroud of an axial turbomachine compressor
RU2534672C1 (en) High-temperature turbine rotor
RU149739U1 (en) DISC OF THE THIRD STEP OF THE TURBOJET ENGINE LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR
RU144432U1 (en) DISC SECOND STAGE OF THE TORBOJET ENGINE LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR
RU149748U1 (en) DISC OF THE FIRST STAGE OF THE ROTOR COMPRESSOR OF THE LOW PRESSURE OF THE TURBO-REACTIVE ENGINE
RU2573416C2 (en) Production of turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) and turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions)
RU144418U1 (en) LAST-STAGE DISC OF THE LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR OF THE TURBOREACTIVE ENGINE
RU149750U1 (en) LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR TURNER FOR TURBO-REACTIVE ENGINE, DISC COMPOUNT UNIT FOR THE TURBO-RIVER ENGINE LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR, DELIVERY OF A VALVE-DRIVER
US10519793B2 (en) Brush seal for a turbine engine rotor
RU117536U1 (en) CENTRIFUGAL COMPRESSOR OPERATING WHEEL
RU2606295C1 (en) Gas turbine engine compressor rotor
RU2369749C1 (en) Two-stage turbine of has turbine engine
RU2614709C1 (en) Low-pressure compressor of gas turbine engine of aviation type
RU2565141C1 (en) Rotor shaft of low pressure compressor of turbojet engine, connection assembly of rotor shaft disks of low pressure compressor of turbojet engine, spacer of connection assembly of rotor shaft disks of low pressure compressor of turbojet engine

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20190923

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180706

Effective date: 20210325

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180706

Effective date: 20210520

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180924

Effective date: 20210701

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180924

Effective date: 20211018

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180706

Effective date: 20220426