RU2796182C1 - Blade platform, bladed row, impeller disk and gas turbine engine - Google Patents
Blade platform, bladed row, impeller disk and gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796182C1 RU2796182C1 RU2022126362A RU2022126362A RU2796182C1 RU 2796182 C1 RU2796182 C1 RU 2796182C1 RU 2022126362 A RU2022126362 A RU 2022126362A RU 2022126362 A RU2022126362 A RU 2022126362A RU 2796182 C1 RU2796182 C1 RU 2796182C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- platform
- section
- curved
- linear
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области турбомашин, в частности к платформе лопатки, лопаточному венцу, диску рабочего колеса и газотурбинному двигателю.The invention relates to the field of turbomachines, in particular to the blade platform, blade ring, impeller disk and gas turbine engine.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
В турбомашине, такой как компрессор высокого давления газотурбинного двигателя, показанный на Фиг. 1-5, лопатки лопаточного венца 10 могут быть установлены в окружном направлении путем размещения хвостовиков елочного типа в канавках диска 2 компрессора, причем условное положение хвостовика елочного типа и канавки соответствует условной линии Т, как показано на Фиг. 5, при этом между хвостовиком елочного типа и канавкой имеется контактная зона М, так что образовано рабочее колесо. Лопатка содержит платформу, выполненную с возможностью совмещения с проточным каналом, причем во время работы двигателя между платформами лопаток должен быть обеспечен определенный окружной зазор так, чтобы хвостовик елочного типа лопатки прилегал к рабочей поверхности канавки диска для передачи нагрузки за счет центробежного усилия. Окружные зазоры лопаток на лопаточном венце 10 будут накапливаться, например, как показано на Фиг. 1, при этом расчетный окружной зазор W выполнен между платформой 1 первой лопатки и платформой 5 последней лопатки, которые являются двумя концами лопаточного венца 10 в окружном направлении.In a turbomachine such as the high pressure compressor of a gas turbine engine shown in FIG. 1-5, the blades of the row of
Исходя из требований газотурбинного двигателя для компрессора высокого давления с высокой эффективностью и большим запасом прочности необходимо обеспечить большее количество лопаток, т.е. увеличить густоту лопаток, при этом необходимо увеличить угол закрутки для улучшения рабочих характеристик роторных лопаток. Для платформы лопатки с высокой густотой, большим углом установки и хвостовиками елочного типа в окружном направлении обычно требуется конструкция платформы с наклонной кромкой, например, параллелограммная конструкция, показанная на Фиг. 1 и Фиг. 2, и конструкция платформы, показанная на Фиг. 2, в которой угол а платформы не может быть прямым углом 90°, чтобы обеспечить возможность установки достаточного количества лопаток и обеспечить большой угол установки.Based on the requirements of a gas turbine engine for a high-pressure compressor with high efficiency and a large margin of safety, it is necessary to provide a larger number of blades, i.e. increase the density of the blades, while it is necessary to increase the angle of twist to improve the performance of the rotor blades. A blade platform with high density, high set angle, and circumferential herringbone liners typically requires a sloped edge platform design, such as the parallelogram design shown in FIG. 1 and FIG. 2 and the platform structure shown in FIG. 2, in which the angle a of the platform cannot be a right angle of 90° in order to be able to install a sufficient number of blades and provide a large installation angle.
Тем не менее, как показано на Фиг. 2-4, благодаря созданию платформы с наклонной кромкой во время выполнения данного изобретения изобретатель обнаружил, что под действием внешнего усилия, например, при проведении испытания на дисбаланс ротора, лопатка скручивается на угол В скручивания, при этом смежные лопатки прижимаются друг к другу, и возникает пара сил N (N=Н⋅cosα⋅F, где Н - ширина платформы, α - угол платформы, F - толкающее усилие между платформами смежных лопаток) относительно центра Р хвостовика елочного типа, так что лопатки будут поворачиваться вокруг центра Р хвостовика елочного типа, при этом между платформами смежных лопаток образуется зазор С. Поскольку платформа показана прямой линией с постоянным уклоном k (k=tanα=constant), платформы лопаток не будут пересекаться друг с другом после скручивания и могут перемещаться в том же направлении S, так что окружной зазор между платформой 1 первой лопатки и платформой 5 последней лопатки будет увеличиваться до фактического окружного зазора W'=W+n⋅С (n - количество лопаток).However, as shown in FIG. 2-4, by creating a ramped edge platform during the course of the present invention, the inventor has found that under the action of an external force, such as when performing a rotor unbalance test, the blade is twisted through a twisting angle B, with adjacent blades pressed against each other, and a pair of forces N (N=H⋅cosα⋅F, where H is the width of the platform, α is the angle of the platform, F is the pushing force between the platforms of adjacent blades) relative to the center P of the herringbone shank, so that the blades will rotate around the center P of the herringbone shank type, with a gap C between the platforms of adjacent blades. Since the platform is shown as a straight line with a constant slope k (k=tanα=constant), the platforms of the blades will not intersect with each other after twisting and can move in the same direction S, so that the circumferential clearance between the
Поскольку фактический окружной зазор W' и расчетный окружной зазор W отличаются, точность измерения окружного зазора платформы и динамического баланса будет нарушена, например, остаточный динамический дисбаланс ротора не может быть точно отражен тестом динамического баланса ротора, что приводит к большим потенциальным угрозам безопасности при работе двигателя.Since the actual circumferential clearance W' and the calculated circumferential clearance W are different, the measurement accuracy of the platform circumferential clearance and dynamic balance will be compromised, for example, the residual dynamic unbalance of the rotor cannot be accurately reflected by the rotor dynamic balance test, resulting in large potential safety hazards in the operation of the motor. .
Таким образом, для получения конструкции для испытаний, которая будет точно отражать динамический дисбаланс ротора, один из способов испытаний согласно известному уровню техники заключается в ремонте или замене лопаток с другими значениями ширины платформы для устранения эффекта зазора С, так что, даже если происходит скручивание, фактический окружной зазор W' будет равен проектному окружному зазору W. Тем не менее, во время выполнения данного изобретения изобретатель обнаружил, что это решение может привести к недостаточному окружному зазору W при фактической работе лопаточного венца 10, в результате чего платформы смежных лопаток будут прижимаются друг к другу, и хвостовик елочного типа лопатки не будет полностью прилегать к рабочей поверхности канавки диска, при этом платформа скручивается под углом под общим воздействием центробежного усилия и аэродинамического усилия. Во-первых, контакт между хвостовиком елочного типа лопатки и канавкой переходит от поверхностного контакта к точечному или линейному контакту, что отрицательно сказывается на усилии, прикладываемом к канавке диска; в то же время, угол установки лопатки меняется, что приводит к изменению площади потока и влияет на аэродинамические характеристики; с увеличением скорости вращения платформы лопаток примыкают и прижимаются друг к другу, а также застревают под воздействием рабочей среде высокой температуры и высокого давления, причем платформы лопаток часто застревают во время демонтажа, так что потребуется большое внешнее усилие для выбивания платформы лопатки, чтобы ослабить ее и затем демонтировать.Thus, in order to obtain a test design that will accurately reflect the dynamic unbalance of the rotor, one way of testing according to the prior art is to repair or replace the blades with different platform widths to eliminate the effect of gap C, so that even if twisting occurs, the actual circumferential clearance W' will be equal to the design circumferential clearance W. However, during the course of this invention, the inventor found that this solution could result in insufficient circumferential clearance W during actual operation of the
Решения известного уровня техники также включают соединительную зону между диском компрессора и платформой лопатки, как показано на Фиг. 5-7, которая представляет собой выступающую ограничивающую часть, выполненную на одной или обеих сторонах кромочной части платформы лопатки или кромочной части диска компрессора, например, в виде первой выступающей ограничивающей части 3, которая образована выступающей частью 31 первой канавки, находящейся на одной стороне кромочный части канавки 21 диска компрессора, и выступающей частью 32 первой платформы, находящейся на кромочный части платформы 11 лопатки, как показано на Фиг. 6, или первой выступающей ограничивающей частью 3 и второй выступающей ограничивающей частью 4, которые расположены по отдельности на обеих сторонах, как показано на Фиг. 7, причем зазор G между платформой лопатки и выступающей частью должен быть по возможности минимизирован для ограничения угла углового скручивания лопатки. Тем не менее, фактический окружной зазор W' и расчетный окружной зазор W все еще различны из-за зазора G.The prior art solutions also include a connection zone between the compressor disc and the blade platform, as shown in FIG. 5-7, which is a protruding limiting part made on one or both sides of the edge part of the blade platform or the edge part of the compressor disk, for example, in the form of the first protruding limiting
Решения известного уровня техники также включают промежуточную запирающую часть и конструкцию между платформами смежных лопаток для обеспечения крепежного соединения, что еще больше усложняет конструкцию лопаточного венца, и для обеспечения надежности крепежного соединения требуется высокопрочная промежуточная запирающая часть.The prior art solutions also include an intermediate obturator and a structure between platforms of adjacent blades to provide a fastening connection, which further complicates the design of the blade ring, and a high-strength intermediate obturator is required to ensure the reliability of the fastening.
Таким образом, в данной области техники есть необходимость в лопатке с конструкцией, которая позволила бы преодолеть такие проблемы, как недостаточная точность тестирования окружного зазора лопаток, вызванная угловым поворотом лопаток, и недостаточная точность результатов испытаний динамического баланса, а также позволила бы предотвратить прижатие платформ друг к другу и их застревание, когда венец лопаток находится в рабочем состоянии, чтобы улучшить стабильность и надежность работы компрессора и газотурбинного двигателя.Thus, there is a need in the art for a blade with a design that would overcome problems such as poor accuracy of blade circumferential clearance testing caused by blade angular rotation and poor accuracy of dynamic balance test results, and would also prevent the platforms from pressing against each other. to each other and their sticking when the crown of blades is in working order to improve the stability and reliability of the compressor and gas turbine engine.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Целью изобретения является создание платформы лопатки.The aim of the invention is to create a blade platform.
Целью изобретения является создание лопаточного венца.The aim of the invention is to create a blade crown.
Целью изобретения является создание диска рабочего колеса.The aim of the invention is to create an impeller disk.
Целью изобретения является создание газотурбинного двигателя.The aim of the invention is to create a gas turbine engine.
Согласно одному аспекту изобретения платформа лопатки содержит пару боковых кромок и пару торцевых кромок, причем боковая кромка содержит линейный участок и изогнутый участок, при этом линейный участок содержит первый линейный участок и второй линейный участок, а изогнутый участок содержит первый изогнутый участок и второй изогнутый участок; причем указанный первый линейный участок и указанный второй линейный участок соединены с двумя концами изогнутого участка и проходят по касательной к изогнутому участку, при этом изгибы указанных первого и второго изогнутых участков проходят в одном направлении, причем указанные первый и второй изогнутые участки проходят по окружности.According to one aspect of the invention, the platform of the blade contains a pair of side edges and a pair of end edges, and the side edge contains a linear section and a curved section, while the linear section contains the first linear section and the second linear section, and the curved section contains the first curved section and the second curved section; moreover, the specified first linear section and the specified second linear section are connected to two ends of the curved section and pass tangentially to the curved section, while the bends of the said first and second curved sections pass in the same direction, and the said first and second curved sections pass along the circumference.
В одном или более вариантах выполнения платформы лопатки указанный первый изогнутый участок проходит по касательной к указанному первому линейному участку, а указанный второй изогнутый участок проходит по касательной к указанному второму линейному участку.In one or more embodiments of the blade platform, said first curved section extends tangentially to said first linear section, and said second curved section extends tangentially to said second linear section.
В одном или более вариантах выполнения платформы лопатки указанные первый и второй линейные участки перпендикулярны торцевым кромкам, соответственно соединенным.In one or more embodiments of the blade platform, said first and second linear sections are perpendicular to the end edges respectively connected.
В одном или более вариантах выполнения платформы лопатки кромочный участок платформы лопатки и корпусной участок платформы лопатки находятся в одной плоскости, образуя плоскую панельную конструкцию.In one or more embodiments of the blade platform, the edge section of the blade platform and the body section of the blade platform are in the same plane, forming a flat panel structure.
Согласно одному аспекту изобретения лопаточный венец содержит лопатки, каждая из которых содержит любую из указанных выше платформ, при этом боковые кромки пары боковых кромок имеют одинаковую конструкцию, и боковые кромки платформы смежных лопаток имеют одинаковую конструкцию.According to one aspect of the invention, the blade ring comprises blades, each of which contains any of the above platforms, while the side edges of a pair of side edges have the same design, and the side edges of the platform of adjacent blades have the same design.
В одном или более вариантах выполнения лопаточного венца смежные лопатки выполнены с возможностью поворота на один и тот же угол вокруг центров собственных гребней под действием центробежной силы лопаточного венца, так что указанные первый и второй изогнутые участки, выполненные на боковых кромках платформ смежных лопаток, разделены, образуя бесконтактную конструкцию с неоднородным зазором между частями бесконтактной конструкции, причем указанные первый и второй линейные участки, выполненные на боковых кромках платформ смежных лопаток, прикреплены для обеспечения соединения без промежуточной запирающей части между платформами лопаток на двух концах лопаточного венца в окружном направлении.In one or more embodiments of the blade ring, adjacent blades are configured to rotate through the same angle around the centers of their own ridges under the action of the centrifugal force of the blade ring, so that the said first and second curved sections, made on the side edges of the platforms of adjacent blades, are separated, forming a non-contact structure with a non-uniform gap between the parts of the non-contact structure, wherein said first and second linear sections, made on the side edges of the platforms of adjacent blades, are attached to provide a connection without an intermediate locking part between the platforms of the blades at the two ends of the blade ring in the circumferential direction.
Согласно одному аспекту изобретения диск рабочего колеса содержит лопаточный венец и лопаточный диск, причем лопаточный венец и лопаточный диск соединены шпунтовым соединением, при этом лопаточный венец является любым из вышеуказанных венцов.According to one aspect of the invention, the impeller disk comprises a blade ring and a blade disk, the blade ring and the blade disk being tongue-and-groove, the blade ring being any of the above.
В одном или более вариантах выполнения диска рабочего колеса кромочный участок канавки лопаточного диска и корпусной участок канавки лопаточного диска находятся в одной и той же плоскости.In one or more embodiments of the impeller disk, the edge section of the blade disk groove and the body section of the blade disk groove are in the same plane.
Согласно одному аспекту изобретения предложен газотурбинный двигатель, содержащий вентилятор, компрессор и турбину, причем вентилятор, и/или компрессор, и/или турбина содержат любой из дисков рабочего колеса, указанных выше.According to one aspect of the invention, there is provided a gas turbine engine comprising a fan, a compressor and a turbine, the fan and/or compressor and/or turbine comprising any of the impeller disks mentioned above.
В целом, преимущества данного изобретения включают, без ограничения указанным, следующее:In general, the advantages of the present invention include, but are not limited to, the following:
поскольку боковая кромка содержит линейный участок и изогнутый участок, изгибы указанных первого и второго изогнутых участков проходят в одном и том же направлении и касательны друг к другу при повороте лопатки под углом вокруг центра гребня Р под действием внешнего усилия, так как изгиб изогнутого участка является переменным в разных местоположениях, зазор между смежными платформами будет неравномерным, что приводит к перемещению смежных лопаток вдоль одного направления, так что смежные платформы могут иметь только закрепленное угловое положение; таким образом, фактический окружной зазор W' может быть соответствовать расчетному окружному зазору W при испытании окружного зазора и испытании динамического баланса, при этом проблемы, связанные с тем, что платформы прижимаются друг к другу и застревают в рабочем состоянии, как в известном уровне техники, или связанные с недостаточной точностью результатов испытаний окружного зазора лопаток и испытаний динамического баланса, могут быть предотвращены, и обеспечено плотное прилегание и прижатие выступа на лопатке к рабочей поверхности канавки диска для эффективной передачи нагрузки, при этом угол установки лопатки соответствует проектным требованиям, что обеспечивает требуемую высокую эффективность и высокий запас прочности компрессора в газотурбинном двигателе, тем самым повышая эффективность и безотказность газотурбинного двигателя.since the lateral edge contains a linear section and a curved section, the bends of these first and second curved sections extend in the same direction and are tangent to each other when the blade rotates at an angle around the center of the ridge P under the action of an external force, since the bending of the curved section is variable at different locations, the gap between adjacent platforms will be uneven, resulting in the movement of adjacent blades along the same direction, so that adjacent platforms can only have a fixed angular position; thus, the actual circumferential clearance W' can be matched to the calculated circumferential clearance W in the circumferential clearance test and the dynamic balance test, with the problems of the platforms being pressed against each other and stuck in operation, as in the prior art, or associated with insufficient accuracy of the results of blade circumferential clearance tests and dynamic balance tests, can be prevented, and a snug fit and pressing of the tab on the blade to the working surface of the disk groove for effective load transfer, while the blade angle meets the design requirements, which provides the required high efficiency and high margin of safety of the compressor in the gas turbine engine, thereby increasing the efficiency and reliability of the gas turbine engine.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Вышеуказанные и другие признаки, свойства и преимущества данного изобретения станут более понятны из следующего описания в сочетании с сопутствующими чертежами и вариантами выполнения. Следует отметить, что чертежи являются только примерами и не выполнены в масштабе, при этом их не следует воспринимать как ограничение объема правовой охраны, заявленного данным изобретением.The above and other features, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description in conjunction with the accompanying drawings and embodiments. It should be noted that the drawings are examples only and are not drawn to scale and should not be taken as limiting the scope of the protection claimed by this invention.
На чертежах:On the drawings:
Фиг. 1 схематично изображает фрагмент лопаточного венца, известного из уровня техники;Fig. 1 schematically depicts a fragment of a blade ring known from the prior art;
Фиг. 2 схематично изображает платформу лопатки согласно известному уровню техники;Fig. 2 schematically depicts a blade platform according to the prior art;
Фиг. 3 и Фиг. 4 схематично изображают лопаточный венец под действием внешнего усилия согласно известному уровню техники;Fig. 3 and FIG. 4 schematically depicts a blade ring under the action of an external force according to the prior art;
Фиг. 5 и Фиг. 6 схематично изображают лопатку и лопаточный диск с выступающей ограничивающей частью, выполненной на одной стороне канавки, согласно известному уровню техники;Fig. 5 and FIG. 6 schematically shows a blade and a blade disc with a protruding limiting part made on one side of the groove, according to the prior art;
Фиг. 7 схематично изображают лопатку и лопаточный диск с выступающей ограничивающей частью, выполненной на обеих сторонах канавки, согласно известному уровню техники;Fig. 7 schematically shows a blade and a blade disk with a protruding limiting part made on both sides of the groove, according to the prior art;
Фиг. 8 схематично изображает фрагмент лопаточного венца согласно одному варианту выполнения;Fig. 8 schematically shows a fragment of a blade ring according to one embodiment;
Фиг. 9 схематично изображает лопатку лопаточного венца согласно варианту выполнения, показанному на Фиг. 8;Fig. 9 schematically shows the blade of the blade ring according to the embodiment shown in FIG. 8;
Фиг. 10 и Фиг. 11 схематично изображают лопатку лопаточного венца согласно варианту выполнения, показанному на Фиг. 8;Fig. 10 and FIG. 11 is a schematic representation of a blade of a row of blades according to the embodiment shown in FIG. 8;
Фиг. 12 схематично изображает для сравнения конструкцию шпунтового соединения лопатки и лопаточного диска согласно одному варианту выполнения и ограничивающую часть согласно известному уровню техники, показанную на Фиг. 6.Fig. 12 schematically depicts, for comparison, the construction of a tongue-and-groove connection of a blade and a blade disc according to one embodiment and a boundary portion according to the prior art shown in FIG. 6.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Далее раскрыты различные варианты выполнения или примеры осуществления технических решений согласно данному изобретению. Для упрощения описания далее описаны конкретные варианты выполнения каждого элемента и устройства, которые являются только примерами и не ограничивают объем правовой охраны данного изобретения. Выражения «один вариант выполнения», «вариант выполнения» и/или «некоторые варианты выполнения» относятся к определенному признаку, конструкции или характеристике, которые связаны с по меньшей мере одним вариантом выполнения данного изобретения. Таким образом, следует подчеркнуть и отметить, что выражения «вариант выполнения», или «один вариант выполнения», или «альтернативный вариант выполнения», упомянутые дважды или более раз в разных местах данного описания, не обязательно относятся к одному и тому же варианту выполнения. Кроме того, определенные признаки, конструкции или характеристики в одном или более вариантах выполнения данного изобретения могут быть объединены при необходимости.Further, various embodiments or examples of implementation of technical solutions according to this invention are disclosed. To simplify the description, the following describes specific embodiments of each element and device, which are only examples and do not limit the scope of legal protection of this invention. The expressions "one embodiment", "an embodiment" and/or "some embodiments" refer to a specific feature, design or characteristic that is associated with at least one embodiment of the present invention. Thus, it should be emphasized and noted that the expressions "an embodiment", or "one embodiment", or "alternative embodiment", mentioned twice or more times in different places in this description, do not necessarily refer to the same embodiment. . In addition, certain features, structures, or characteristics in one or more embodiments of this invention may be combined as needed.
В следующих вариантах выполнения в качестве примера указан диск рабочего колеса компрессора высокого давления газотурбинного двигателя, но изобретение не ограничено данным вариантом выполнения. Например, изобретение также может быть применено к диску турбины газотурбинного двигателя и даже к диску вентилятора, причем изобретение также не ограничено данными вариантами выполнения, при условии, что лопатка лопаточного венца и диск соединены с помощью хвостовика елочного типа и шпунтового соединения.In the following embodiments, a high pressure compressor impeller disk of a gas turbine engine is given as an example, but the invention is not limited to this embodiment. For example, the invention can also be applied to a turbine disk of a gas turbine engine, and even to a fan disk, and the invention is also not limited to these embodiments, provided that the blade row blade and disk are connected by a herringbone shank and tongue and groove.
Как показано на Фиг. 8 и Фиг. 9, в некоторых вариантах выполнения лопаточный венец 100 установлен на лопаточном диске 2 с помощью шпунтового соединения. Венец 100 содержит лопатки, причем платформы смежных лопаток представляют собой первую платформу 7 и вторую платформу 8 в качестве примеров, причем платформы на обоих концах венца 100 в окружном направлении представляют собой первую платформу 7 и третью платформу 6.As shown in FIG. 8 and FIG. 9, in some embodiments, the
Как показано на Фиг. 9, первая платформа 7 лопатки, взятая в качестве примера, содержит пару боковых кромок 71, 72 и пару торцевых кромок 73, 74, т.е. первую боковую кромку 71, вторую боковую кромку 72, первую торцевую кромку 73 и вторую торцевую кромку 74. Первая боковая кромка 71, взятая в качестве примера, содержит линейный участок 700 и изогнутый участок 800, причем линейный участок 700 содержит первый линейный участок 701 и второй линейный участок 702, а изогнутый участок 800 содержит первый изогнутый участок 801 и второй изогнутый участок 802 с центрами соответственно в центре O1 первого изогнутого участка и центре 02 второго изогнутого участка; таким образом, центрами изогнутых участков второй боковой кромки 72 являются центр О1' третьего изогнутого участка и центр О2' четвертого изогнутого участка. Сжимающее усилие, действующее на первую боковую кромку 71 со стороны смежной платформы, является первым сжимающим усилием F1, а сжимающее усилие, действующее на вторую боковую кромку 72 со стороны смежной платформы, является вторым сжимающим усилием F1', при этом l - длина платформы. Первый линейный участок 701 и второй линейный участок 702 соединены с двумя концами изогнутого участка 800 и касательны к изогнутому участку 800, например, как показано на Фиг. 9, при этом первый линейный участок 701 соединен и проходит по касательной к одному концу первого изогнутого участка 801, а второй линейный участок 702 соединен и проходит по касательной к одному концу второго изогнутого участка 802. Конструкция изогнутого участка 800 такова, что изгибы первого изогнутого участка 801 и второго изогнутого участка 802 находятся в одном направлении, причем первый изогнутый участок 801 и второй изогнутый участок 802 проходят по окружности. Изгибы первого изогнутого участка 801 и второго изогнутого участка 802 проходят в одном направлении, так что:As shown in FIG. 9, the
k1=ƒ(x)=(Arc1)≤0, k2=ƒ(x)=(Arc2)≤0k1=ƒ(x)=(Arc1)≤0, k2=ƒ(x)=(Arc2)≤0
илиor
k1=ƒ(x)=(Arc1)≥0, k2=ƒ(x)=(Arc2)≥0,k1=ƒ(x)=(Arc1)≥0, k2=ƒ(x)=(Arc2)≥0,
где Arc1 это первый изогнутый участок 801, k1 это изгиб первого изогнутого участка 801, Arc2 это второй изогнутый участок 802, а k2 это изгиб второго изогнутого участка 802.where Arc1 is the
Если обратиться к Фиг. 10 и Фиг. 11, преимущества вышеуказанных вариантов выполнения заключаются в том, что проблема, показанная на Фиг. 3 и Фиг. 4, когда фактический окружной зазор W' отличается от расчетного окружного зазора W из-за платформы с наклоненной кромкой в форме параллелограмма, может быть решена, так что проблема, состоящая в том, что платформы прижимаются друг к другу и застревают в рабочем состоянии, что вызвано ремонтом или заменой лопаток с разной шириной платформы, может быть устранена, при этом обеспечено плотное прилегание выступа на лопатке и прижатие к рабочей поверхности канавки диска для эффективной передачи нагрузки, так что угол установки лопатки соответствует проектным требованиям, что обеспечивает требуемую высокую эффективность и высокий запас прочности компрессора в газотурбинном двигателе, тем самым повышая эффективность и безотказность газотурбинного двигателя. Не требуется промежуточная запирающая часть, выполненная между платформами лопаток на двух концах в окружном направлении для обеспечения крепежного соединения, используемая в решениях известного уровня техники, что может упростить конструкцию лопаточного венца и снизить стоимость изготовления.Referring to FIG. 10 and FIG. 11, the advantages of the above embodiments are that the problem shown in FIG. 3 and FIG. 4, when the actual circumferential clearance W' differs from the calculated circumferential clearance W due to the parallelogram-shaped inclined edge platform can be solved, so that the problem that the platforms are pressed against each other and stuck in the running state, which caused by the repair or replacement of blades with different platform widths can be eliminated, while ensuring that the ledge on the blade fits snugly and the disc groove is pressed against the working surface for efficient load transfer, so that the blade angle meets the design requirements, which ensures the required high efficiency and high margin of safety of the compressor in the gas turbine engine, thereby increasing the efficiency and reliability of the gas turbine engine. There is no need for an intermediate locking portion provided between the blade platforms at the two ends in the circumferential direction to provide the fastening connection used in prior art solutions, which can simplify the design of the blade ring and reduce the manufacturing cost.
Принцип достижения вышеуказанных преимуществ показан на Фиг. 9-11, а именно под действием центробежной силы лопаточного венца смежные платформы, а именно первая платформа 7 и вторая платформа 8, будут поворачиваться под одним и тем же углом вокруг центра гребня, так что указанные первый и второй изогнутые участки, выполненные на боковых кромках первой платформы 7 и второй платформы 8 лопатки, будут отделены, образуя бесконтактную конструкцию. Поскольку изгиб изогнутого участка является переменным в разных местоположениях, когда изогнутый участок первой платформы 7 поворачивается вокруг центра гребня Р, изогнутые участки смежных платформ, а именно первой платформы 7 и второй платформы 8, будут разделены, образуя бесконтактную конструкцию. Поскольку выполнены указанные изогнутые участки, зазор в бесконтактной конструкции между смежными платформами, а именно первой платформой 7 и второй платформой 8, неравномерный, причем указанные первый и второй линейные участки, выполненные на боковых кромках первой платформы 7 и второй платформы 8, примыкают для обеспечения соединения, причем они примыкают в местоположении Е и местоположении F для обеспечения соединения, как показано на Фиг. 10 и Фиг. 11, так что зазор в бесконтактной конструкции между первой платформой 7 и второй платформой 8 будет неравномерным, что приводит к перемещению первой платформы 7 и второй платформы 8 вдоль одного и того же направления S, как показано на Фиг. 3 и Фиг. 4, тем самым устраняя разницу между фактическим окружным зазором W' и расчетным окружным зазором W. Поскольку угловое кручение с образованием большего окружного зазора не возникает, не нужна промежуточная запирающая часть, размещаемая между платформами лопаток на двух концах в окружном направлении для обеспечения крепежного соединения.The principle of achieving the above advantages is shown in FIG. 9-11, namely, under the action of the centrifugal force of the blade ring, adjacent platforms, namely the
Специалистам в данной области техники будет понятно, что указанный выше изогнутый участок следует понимать в широком смысле, не ограничиваясь узким толкованием, например, формой дуги, показанной на Фиг. 8-11, включая все варианты, в которых изгиб изогнутого участка будет переменным в разных местоположениях.Those skilled in the art will appreciate that the above curved portion is to be understood in a broad sense, not limited to a narrow interpretation, such as the arc shape shown in FIG. 8-11, including all variations in which the curvature of the curved portion will be variable at different locations.
Если обратиться к Фиг. 8-11, в одном или более вариантах выполнения платформа лопатки может иметь особую конструкцию, в которой первый линейный участок 701 и второй линейный участок 702 линейного участка 700 перпендикулярны первой торцевой кромке 73 и второй торцевой кромке 74, соединенным соответственно, так что соединения в местоположениях Е и F являются более устойчивыми. Подобно известному уровню техники, как показано на Фиг. 9, углы между торцевой кромкой и соединительными линиями L1, L2 конечных точек первой торцевой кромки 73 и второй торцевой кромки 74 платформы лопатки на одной стороне являются острыми, обеспечивая эффект, подобный платформе с наклонной кромкой согласно известному уровню техники, что улучшает густоту лопаток и угол установки. Также обращаясь к Фиг. 8-11, у одной лопатки венца 100 каждая боковая кромка из пары боковых кромок имеет одинаковую конструкцию, при этом у нескольких лопаток боковые кромки каждой платформы имеют одинаковую конструкцию, что упрощает процесс выполнения и снижает сложность конструкции.Referring to FIG. 8-11, in one or more embodiments, the blade platform may be of a particular design, in which the first
Обращаясь к Фиг. 6 и 12, в некоторых вариантах выполнения выступающая ограничивающая часть, показанная на Фиг. 6, может быть необязательной для платформы в вышеупомянутом варианте выполнения и показана штриховой линией на Фиг. 12. По сравнению с Фиг. 6, кромочный участок 110 платформы и корпусной участок 111 платформы находятся в одной плоскости, так что платформа лопатки подобна плоской панельной конструкции, причем кромочный участок 210 канавки диска 2 и корпусной участок 211 канавки лопаточного диска 2 также могут находиться в одной плоскости, так что стоимость изготовления платформы лопатки и лопаточного диска может быть снижена.Referring to FIG. 6 and 12, in some embodiments, the protruding boundary shown in FIG. 6 may be optional for the platform in the above embodiment and is shown by the dashed line in FIG. 12. Compared to FIG. 6, the
Как видно из вышеизложенного, в вышеуказанном варианте выполнения при испытании ротора на дисбаланс такое испытание может быть проведено непосредственно на диске рабочего колеса с платформой лопатки. Нет необходимости выполнять этапы по ремонту или замене лопаток с платформами другой шириной во время испытания, как в известном уровне техники, чтобы поддерживать фактический окружной зазор W' согласно расчетному окружному зазору W, поэтому использование диска рабочего колеса в вышеуказанном варианте выполнения для проведения испытания на дисбаланс ротора может не только обеспечить точные результаты испытания, но и упростить процесс поведения испытаний.As can be seen from the above, in the above embodiment, when testing the rotor for unbalance, such a test can be carried out directly on the impeller disk with the blade platform. It is not necessary to perform the steps of repairing or replacing blades with platforms of a different width during the test, as in the prior art, in order to maintain the actual circumferential clearance W' according to the calculated circumferential clearance W, so using the impeller disk in the above embodiment to perform the unbalance test rotor can not only provide accurate test results, but also simplify the test behavior process.
В сущности, преимущества использования платформы лопатки, лопаточного венца и диска рабочего колеса согласно вышеуказанным вариантам выполнения заключаются в том, что поскольку боковая кромка содержит линейный участок и изогнутый участок, изгибы указанных первого и второго изогнутых участков проходят в одном направлении и касательны друг к другу, так что при повороте лопатки под углом вокруг центра гребня Р под действием внешнего усилия, поскольку изгиб изогнутого участка является переменным в разных местоположениях, зазор между смежными платформами не будет равномерным, что приводит к перемещению смежных лопаток в одном направлении, так что смежные платформы могут иметь только закрепленное угловое положение, таким образом, фактический окружной зазор W' может быть эквивалентен расчетному окружному зазору W при испытании окружного зазора и испытании динамического баланса, при этом проблемы, связанные с тем, что платформы прижимаются друг к другу и застревают в рабочем состоянии, как в конструкциях известного уровня техники, или связанные с недостаточной точностью результатов испытаний окружного зазора лопаток и испытаний динамического баланса, могут быть устранены, причем обеспечено плотное прилегание выступа лопатки и прижатие к рабочей поверхности канавки диска для эффективной передачи нагрузки, при этом угол установки лопатки соответствует проектным требованиям, благодаря чему обеспечена требуемая высокая эффективность и большой запас прочности компрессора в газотурбинном двигателе, тем самым увеличивая эффективность и безотказность газотурбинного двигателя.In essence, the advantages of using the blade platform, blade ring and impeller disk according to the above embodiments are that since the side edge contains a linear section and a curved section, the bends of these first and second curved sections extend in the same direction and are tangent to each other, so that when the blade rotates at an angle around the center of the ridge P under the action of an external force, since the bending of the bent section is variable at different locations, the gap between adjacent platforms will not be uniform, which causes the adjacent blades to move in the same direction, so that adjacent platforms may have only fixed angular position, so the actual circumferential clearance W' can be equivalent to the calculated circumferential clearance W in the circumferential clearance test and dynamic balance test, with the problems of the platforms being pressed against each other and stuck in running condition as in designs of the prior art, or associated with insufficient accuracy of the results of tests of the circumferential gap of the blades and tests of dynamic balance, can be eliminated, and a snug fit of the blade protrusion is ensured and the disk groove is pressed against the working surface for effective load transfer, while the blade installation angle corresponds to the design requirements, thereby providing the required high efficiency and a large margin of safety of the compressor in the gas turbine engine, thereby increasing the efficiency and reliability of the gas turbine engine.
Несмотря на то, что данное изобретение раскрыто с помощью вышеуказанных вариантов выполнения, они не ограничивают данное изобретение, и любой специалист в данной области может внести возможные изменения и модификации в рамках идеи и объема изобретения. Таким образом, любые модификации, эквивалентные изменения и модификации, внесенные в вышеуказанные варианты выполнения согласно технической сущности изобретения без отступления от содержания технических решений изобретения, входят в объем правовой охраны, определяемый формулой изобретения.Although the present invention has been disclosed by means of the above embodiments, they do not limit the present invention, and any person skilled in the art can make possible changes and modifications within the spirit and scope of the invention. Thus, any modifications, equivalent changes and modifications made to the above embodiments according to the technical essence of the invention, without departing from the content of the technical solutions of the invention, are included in the scope of legal protection defined by the claims.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011292543.7 | 2020-11-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2796182C1 true RU2796182C1 (en) | 2023-05-17 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3897171A (en) * | 1974-06-25 | 1975-07-29 | Westinghouse Electric Corp | Ceramic turbine rotor disc and blade configuration |
RU2220329C2 (en) * | 1999-12-06 | 2003-12-27 | Дженерал Электрик Компани | Curved blade of compressor |
RU2596917C1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Impeller blade of rotor of compressor of low-pressure gas turbine (versions) |
RU2603383C1 (en) * | 2015-11-25 | 2016-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Turbojet engine low-pressure compressor second stage rotor impeller (versions) |
DE102016219837A1 (en) * | 2016-10-12 | 2018-04-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotor and method of assembling blades using narrower blade platforms |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3897171A (en) * | 1974-06-25 | 1975-07-29 | Westinghouse Electric Corp | Ceramic turbine rotor disc and blade configuration |
RU2220329C2 (en) * | 1999-12-06 | 2003-12-27 | Дженерал Электрик Компани | Curved blade of compressor |
RU2596917C1 (en) * | 2015-04-17 | 2016-09-10 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Impeller blade of rotor of compressor of low-pressure gas turbine (versions) |
RU2603383C1 (en) * | 2015-11-25 | 2016-11-27 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Turbojet engine low-pressure compressor second stage rotor impeller (versions) |
DE102016219837A1 (en) * | 2016-10-12 | 2018-04-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Rotor and method of assembling blades using narrower blade platforms |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7001152B2 (en) | Shrouded turbine blades with locally increased contact faces | |
JP4869616B2 (en) | Steam turbine blade, steam turbine rotor, steam turbine using the same, and power plant | |
US10865807B2 (en) | Mistuned fan | |
US7740451B2 (en) | Turbomachine blade | |
US7182577B2 (en) | Turbine rotor blade and turbine | |
US8221065B2 (en) | Turbomachine blade with variable chord length | |
US10287898B2 (en) | Blade root, corresponding blade, rotor disc, and turbomachine assembly | |
US8317466B2 (en) | Blade structure of gas turbine | |
USRE43710E1 (en) | Swept turbomachinery blade | |
US4919593A (en) | Retrofitted rotor blades for steam turbines and method of making the same | |
US3536417A (en) | Impeller for axial or radial flow compressors | |
US20090257866A1 (en) | Stator blade for a turbomachine, especially a steam turbine | |
US20080145228A1 (en) | Aero-mixing of rotating blade structures | |
US8333562B2 (en) | Long steam turbine rotor blade having particular cover | |
US20050169761A1 (en) | Rotor blade for a rotary machine | |
JPS5838616B2 (en) | Turbine blade centambum seal | |
US9297259B2 (en) | Compressor blade | |
US11795823B2 (en) | Method for designing vane of fan, compressor and turbine of axial flow type, and vane obtained by the designing | |
JP2607824B2 (en) | Method of measuring blade shape change in turbomachinery | |
US20180328185A1 (en) | Contouring of an airfoil array platform | |
RU2796182C1 (en) | Blade platform, bladed row, impeller disk and gas turbine engine | |
US20230417145A1 (en) | Blade platform, blade ring, impeller disk and gas turbine engine | |
Emmert | Current Design Practices for Gas-Turbine Power Elements | |
US11125154B2 (en) | Centrifugal impeller for gas turbine engine | |
EP3879072B1 (en) | Rotor blade of axial-flow fluid machine |