RU2606295C1

RU2606295C1 - Gas turbine engine compressor rotor

Info

Publication number: RU2606295C1
Application number: RU2015134070A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Еричев; Андрей Валерьевич Узбеков; Валерия Андреевна Узбекова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО"
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2017-01-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to turbo machines building and can be used in designs of multistage axial compressors and gas turbine engines turbines, power plants, steam- and hydro turbines. Gas turbine engine compressor rotor comprises discs, connected to each other, with working blades installed on them. On disc rim part, at least, two working blades rims are installed, and between working blades rims circular recesses are arranged with locks of “circular dovetail” type made in them, in which segmented inserts are mounted and locked against movement in circumferential direction by retainers. Segmented inserts form required shape of disc outer surface.

EFFECT: invention allows to improve reliability and reduce turbomachine manufacturing labor intensity, increase service life and improve turbomachine specific characteristics (specific power, thrust, fuel consumption).

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях многоступенчатых осевых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, энергетических установках, паро- и гидротурбинах.The invention relates to the field of turbine construction and can be used in the construction of multistage axial compressors and turbines of gas turbine engines, power plants, steam and hydraulic turbines.

Известен ротор компрессора газотурбинного двигателя, содержащий диски рабочих колес, соединенных между собой резьбовыми соединениями, в их средней части и цанговым соединением в периферийной части (патент RU №2525985, опубл. 20.08.2014 г.).A known rotor of a compressor of a gas turbine engine containing the wheels of the impellers interconnected by threaded connections in their middle part and a collet connection in the peripheral part (patent RU No. 2525985, published on 08/20/2014).

Недостатками известного ротора являются:The disadvantages of the known rotor are:

большая масса вследствие наличия соединительных фланцев в дисках и резьбовых соединений, а также не оптимальной по условиям прочности, геометрии дисков для обеспечения сборки резьбовых соединений;a large mass due to the presence of connecting flanges in the disks and threaded joints, as well as the geometry of the disks not optimal in terms of strength to ensure the assembly of threaded joints;

низкая надежность, обусловленная наличием большого количества деталей;low reliability due to the presence of a large number of parts;

низкая технологичность, обусловленная сложностью изготовления элементов цангового соединения.low manufacturability due to the complexity of manufacturing elements of the collet connection.

Задачей настоящего изобретения является снижение массы ротора турбомашины, повышение технологичности изготовления и сборки, повышение надежности узла.The objective of the present invention is to reduce the mass of the rotor of the turbomachine, increasing the manufacturability and assembly, increasing the reliability of the node.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является повышение надежности и снижение трудоемкости изготовления турбомашины, увеличение эксплуатационного ресурса и улучшение удельных характеристик турбомашины (удельных мощности, тяги, расхода топлива).The technical result achieved by using the claimed invention is to increase the reliability and reduce the complexity of manufacturing a turbomachine, increase the service life and improve the specific characteristics of a turbomachine (specific power, traction, fuel consumption).

Указанный технический результат достигается тем, что в известном роторе газотурбинного двигателя, содержащем диски, соединенные между собой, с размещенными на них рабочими лопатками, согласно изобретению на ободной части диска установлено по меньшей мере два венца рабочих лопаток, а между венцами рабочих лопаток расположены кольцевые выборки с выполненными в них замками типа «Кольцевой ласточкин хвост», в которые установлены и зафиксированы от перемещения в окружном направлении фиксаторами сегментные вставки, формирующие необходимую форму наружной поверхности диска.The specified technical result is achieved by the fact that in the known rotor of a gas turbine engine containing disks connected to each other, with working blades placed on them, according to the invention at least two crowns of the working blades are installed on the rim of the disk, and ring samples are located between the crowns of the working blades with locks made of the type “Ring dovetail” made into them, in which segment inserts are formed and fixed from moving in the circumferential direction by clamps, forming the necessary form the outer surface of the disc.

Наличие в конструкции ротора газотурбинного двигателя дисков с установленными на них двумя или более венцами рабочих лопаток позволяет уменьшить количество дисков и соединений между ними, что позволяет снизить массу ротора, повысить его надежность и технологичность изготовления.The presence in the design of the rotor of a gas turbine engine of disks with two or more crowns of working blades installed on them allows to reduce the number of disks and connections between them, which allows to reduce the mass of the rotor, to increase its reliability and manufacturability.

Наличие кольцевых выборок между венцами рабочих лопаток позволяет снизить массу диска и, следовательно, ротора в целом за счет создания внутренних полостей в диске, а выполнение в кольцевых выборках замков типа «Кольцевой ласточкин хвост» позволяет установить и зафиксировать в этих выборках сегментные вставки, которые сохраняют необходимую форму наружной поверхности диска. Снижение массы диска и ротора в целом позволяет улучшить удельные характеристики турбомашины, в частности повысить удельную мощность и тягу двигателя, снизить удельный расход топлива.The presence of ring samples between the crowns of the blades allows to reduce the mass of the disk and, consequently, the rotor as a whole due to the creation of internal cavities in the disk, and the execution in the ring samples of locks of the “Ring dovetail” type allows you to install and fix segment inserts in these samples that retain the necessary shape of the outer surface of the disk. Reducing the mass of the disk and the rotor as a whole can improve the specific characteristics of the turbomachine, in particular, increase the specific power and thrust of the engine, reduce the specific fuel consumption.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

Фиг. 1 - общий вид участка ротора;FIG. 1 - general view of the rotor section;

Фиг. 2 - общий вид ободной части ротора (выносной элемент А);FIG. 2 - general view of the rim of the rotor (remote element A);

Фиг. 3 - сегментная вставка.FIG. 3 - segment insert.

Ротор газотурбинного двигателя состоит из соединенных между собой дисков 1 с установленными на них двумя или более венцами рабочих лопаток 2, закрепленных на диске любым известным способом. Дополнительно между венцами рабочих лопаток 2 размещены сегментные вставки 3, формирующие часть наружной поверхности диска ротора и совместно с кольцевыми выборками 4, образующие его внутренние полости. Сегментные вставки закреплены на диске ротора замком типа «Кольцевой ласточкин хвост» и зафиксированы от перемещения в окружном направлении фиксаторами 5.The rotor of a gas turbine engine consists of interconnected disks 1 with two or more crowns of working blades 2 mounted on them, fixed to the disk by any known method. In addition, segmented inserts 3 are placed between the crowns of the rotor blades 2, forming part of the outer surface of the rotor disk and together with ring samples 4, forming its internal cavities. Segment inserts are fixed on the rotor disk by a lock of the type “Ring dovetail” and are secured from movement in the circumferential direction by latches 5.

Во время работы турбомашины происходит взаимодействие рабочих лопаток с рабочим телом вследствие вращения ротора. При этом на диски ротора действуют осевые и центробежные нагрузки со стороны закрепленных на дисках элементов (рабочих лопаток, крепежных деталей, соседних дисков). Диск, содержащий несколько венцов рабочих лопаток, подвергается увеличенной центробежной нагрузке от лопаток, при этом периферийная часть диска, расположенная между венцами рабочих лопаток, не воспринимает этих нагрузок и, в свою очередь, нагружает часть диска, расположенную ближе к оси вращения. Для снижения центробежной нагрузки в диске между венцами рабочих лопаток выполнены кольцевые выборки материала, а для формирования необходимой поверхности диска, взаимодействующей с соседними узлами турбомашины, в зоне выборок материала на диск установлены сегментные вставки. Сегментные вставки зафиксированы на диске от перемещения под действием центробежных сил замком типа «Кольцевой ласточкин хвост», а от перемещения в окружном направлении фиксатором.During operation of the turbomachine, the working blades interact with the working fluid due to the rotation of the rotor. In this case, the rotor disks are subjected to axial and centrifugal loads from the side of the elements fixed to the disks (rotor blades, fasteners, adjacent disks). A disk containing several crowns of the blades is subjected to an increased centrifugal load from the blades, while the peripheral part of the disk located between the crowns of the blades does not absorb these loads and, in turn, loads the part of the disk located closer to the axis of rotation. To reduce the centrifugal load in the disk, ring samples of material are made between the crowns of the rotor blades, and segment inserts are installed on the disk in the area of material samples to form the necessary surface of the disk interacting with neighboring nodes of the turbomachine. Segment inserts are fixed on the disk from moving under the action of centrifugal forces with a lock of the type “Ring dovetail”, and from moving in the circumferential direction by a latch.

Диски ротора соединены между собой любым известным соединением (сварка, пайка, резьбовое или штифтовое соединение и т.д.). Рабочие лопатки могут быть закреплены на диске любым известным способом, например, замком типа «Ласточкин хвост», елочным замком, или образовывать с диском “моноколесо”. Сегментные вставки устанавливаются в замок диска в радиальном направлении через монтажные окна, выполненные в замке, и фиксируются от перемещения в окружном направлении фиксатором, который крепится к сегментной вставке резьбовым соединением, а гладкой частью сопрягается с глухим отверстием, выполненным в дне паза замка диска. От самопроизвольного отворачивания фиксатор стопорится при помощи деформации его внешней части.The rotor disks are interconnected by any known connection (welding, soldering, threaded or pin connection, etc.). The rotor blades can be mounted on the disk by any known method, for example, a Dovetail lock, Christmas tree lock, or form a “unicycle” with the disk. Segment inserts are installed in the disk lock in the radial direction through mounting windows made in the lock and are fixed from circumferential movement by a latch that is attached to the segment insert with a threaded connection and mates with the blind part made in the bottom of the disk lock groove. From spontaneous turning away, the latch is locked by deforming its outer part.

Claims

A compressor rotor of a gas turbine engine containing disks interconnected with working blades placed on them, characterized in that at least two crowns of the working blades are installed on the rim of the disk, and ring samples with locks made in them are located between the crowns of the working blades “Ring dovetail”, in which segmented inserts are installed and fixed from moving in the circumferential direction by clamps, forming the necessary shape of the outer surface of the disk.