SK6122000A3

SK6122000A3 - Compressor stage rotor

Info

Publication number: SK6122000A3
Application number: SK6122000A
Authority: SK
Inventors: Jiri Bednar; Marian Bachan; Peter Belavy
Original assignee: Povazske Strojarne Letecke Mot
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-11-06
Also published as: SK284985B6

Abstract

Charge (2) is created in the form of drum thin-walled ring and at least two external ribs (4) are created on its inside surface (11), which are placed in space between a front face (9) and a tail face (8) in distance from the front face (9) and the tail face (8) of the charge (2). Mutual external rib (4) spacing is bigger than edge external rib (4) spacing of the charge (2). At least one of the external rib (4) is fitted with external collar (7). Diameter of inside external surface (13) of collar (7) is bigger than diameter of inside external surface (16) of external rib (4). Gain (14) is created on the charge in the contiguous location of front face (9). On some external ribs (4) is attached flange (3) by shafting part (5).

Description

Rotor stupňa kompresoraRotor of compressor stage

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka rotora stupňa kompresora, ktorý je vhodný najmä ako integrálne axiálne alebo axiálno-radiálne koleso dúchadla dvojprúdových turbínových motorov.The invention relates to a rotor of a compressor stage which is particularly suitable as an integral axial or axial-radial blower wheel of two-jet turbine engines.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Známe riešenia integrálnych rotorov stupňov kompresora, to je rotorov, u ktorých tvoria lopatky a náboj jeden celok vyrobený z jedného kusa materiálu, majú nábojovú časť vytvorenú variantne v tvare disku alebo v tvare hrubostenného prstenca alebo v tvare prstenca s prednou a zadnou prírubou, priľahlým v smere prúdenia vzduchu k prednému a zadnému čelu náboja. V prípade potreby prichytenia rotorov stupňov kompresora k rotoru alebo hriadeľu kompresora pomocou príruby a hriadeľovej časti integrálnych s rotorovým stupňom kompresora, je táto hriadeľová časť vytvorená medzi prírubou a nábojom. Všetky tieto známe vyhotovenia sú nevýhodné tým, že v mieste koreňového rezu lopatky, v ktorom je lopatka napojená na náboj, je vhodné rozloženie napätosti pri rotácii dosiahnuteľné iba pre relatívne úzke rotorové stupne kompresora a ich praktické použitie je tým obmedzené iba pre úzke axiálne rotorové stupne kompresora s krátkou tetivou lopatiek, čo je aerodynamický zviazané s veľkým počtom lopatiek a s relatívne nízkym stlačením v stupni. Takéto riešenie nie je vhodné pre rotor dúchadla. Použitie známych riešení integrálnych rotorov stupňov kompresora pre široké stupne s dlhou tetivou a následne s nízkym počtom lopatiek pre axiálne i axiálno-radiálne stupne kompresora, s vynúteným prechodom náboja do zúženej diskovej časti z hľadiska prijateľnej hmotnosti a hmotného momentu zotrvačnosti rotora, za rotácie vyvoláva nadmernú napätosť v strednej časti dĺžky koreňového rezu lopatky. Toto je spôsobené tým, že lopatka sa za rotácie snaží premiestniť na väčší priemer ako tuhá doska približne rovnomerne po celej dĺžke náboja, ale náboj sa premiestňuje po dĺžke nerovnomerne. Keďže predná i zadná nevystužená časť náboja sa premiestňujú za rotácie na väčší priemer za lopatkami, pričom stredná, diskovou časťou vystužená časť náboja sa za rotácie zväčšuje minimálne, potom v tejto strednej oblasti koreňového rezu lopatiek dochádza k procesu akoby vytrhnutia lopa tiek z náboja. Za účelom eliminácie vzniku trhlín v mieste koreňa lopatky sú známe opatrenia spočívajúce vo vytvorení masívnej diskovej časti a zväčšení hrúbky koreňového profilu lopatky, čo má v konečnom dôsledku nevýhody spočívajúce v zhoršovaní aerodynamických vlastností stupňa, zvýšení hmotnosti, zvýšení hmotného momentu zotrvačnosti, nízkej životnosti a bezpečnosti proti roztrhnutiu takýchto rotorov stupňa kompresora.Known solutions of integral rotors of compressor stages, i.e. rotors in which the blades and the hub form a unit made of one piece of material, have a hub portion formed as a disc or thick-walled ring or annular with a front and rear flange adjacent direction of air flow to the front and rear faces of the hub. If the rotors of the compressor stages are to be attached to the rotor or the compressor shaft by means of a flange and a shaft part integral with the rotor stage of the compressor, this shaft part is formed between the flange and the hub. All these known embodiments are disadvantageous in that at the point of the root section of the vane in which the vane is connected to the hub, a suitable rotational stress distribution is only achievable for the relatively narrow rotor stages of the compressor and their practical use is thereby limited to narrow axial rotor stages only. a compressor with a short chord blade, which is aerodynamic coupled with a large number of blades and a relatively low degree of compression. Such a solution is not suitable for the blower rotor. The use of known solutions of integral rotor stages for wide stages with a long string and consequently low number of blades for both axial and axial-radial stages of the compressor, with a forced charge transition into the tapered disk part in terms of acceptable weight and mass moment of inertia tension in the middle part of the blade root length. This is because the blade attempts to move to a larger diameter than the rigid plate while rotating, approximately uniformly over the entire length of the charge, but the charge moves unevenly along the length. Since the front and rear unreinforced hub portions are moved in rotation to a larger diameter behind the blades, with the central disk-reinforced portion of the hub increasing at least as a result of rotation, the process of tearing the blades from the hub occurs. In order to eliminate cracks at the root of the blade, it is known to create a massive disk portion and increase the thickness of the blade root profile, which ultimately has the disadvantages of deteriorating the aerodynamic properties of the stage, weight increase, mass moment of inertia, low durability and safety. against such bursts of such compressor stage rotors.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje rotor stupňa kompresora, ktorého lopatky upravené na vonkajšej ploche náboja a náboj tvoria jeden integrálny celok, opatrený prírubou na pripojenie k rotoru alebo hriadeľu kompresora, podľa vynálezu ktorého podstata spočíva v tom, že náboj rotora stupňa kompresora je vytvorený v tvare bubnového tenkostenného prstenca a na vnútornej ploche náboja sú vytvorené aspoň dve obvodové rebrá, ktoré sú umiestnené v priestore medzi predným čelom a zadným čelom náboja s odstupom od predného čela a zadného čela náboja. Vzájomný rozstup obvodových rebier je väčší ako je odstup krajného obvodového rebra od príslušného predného čela a zadného čela náboja.These drawbacks are largely eliminated by the compressor stage rotor, the blades provided on the outer surface of the hub and the hub forming a single integral unit, provided with a flange for connection to the rotor or the compressor shaft, according to the invention. at least two circumferential ribs are formed on the inner surface of the hub and on the inner surface of the hub, which are located in the space between the front face and the rear face of the hub at a distance from the front face and the rear face of the hub. The spacing of the circumferential ribs is greater than the spacing of the outer circumferential rib from the respective front face and rear face of the hub.

Ďalej podstata vynálezu spočíva v tom, že aspoň na jednom obvodovom rebre je vytvorený obvodový nákružok, ktorým je rozšírené príslušné obvodové rebro mimo miesta napojenia obvodového rebra na vnútornú plochu náboja, aby bolo možné rotor vyvažovať odberom materiálu. Je vhodné, aby priemer vnútornej obvodovej plochy nákružku bol väčší ako priemer vnútornej obvodovej plochy obvodového rebra.It is a further object of the invention to provide a circumferential collar on at least one circumferential rib, which extends the respective circumferential rib beyond the point of attachment of the circumferential rib to the inner surface of the hub to allow the rotor to be balanced by material removal. Suitably, the diameter of the inner peripheral surface of the collar is larger than the diameter of the inner peripheral surface of the peripheral rib.

Podstatou vynálezu je tiež to, že za účelom dosiahnutia väčšej rovnomernosti tuhosti náboja pre relatívne široké axiálno-radiálne stupne, je na náboji v mieste priľahlom k prednému čelu vytvorené zosilnenie.It is also an object of the invention that in order to achieve greater uniformity of the stiffness of the hub for relatively wide axial-radial steps, a reinforcement is formed at the hub adjacent the front face.

Podstatou vynálezu je nakoniec to, že príruba určená na upevnenie rotora k hriadeľu alebo rotoru kompresora je na niektoré z obvodových rebier napojená prostredníctvom hriadeľovej časti.It is finally an object of the invention that the flange intended to secure the rotor to the shaft or the compressor rotor is connected to some of the circumferential fins by means of the shaft part.

Výhody rotora stupňa kompresora podľa vynálezu sú v tom, že umožňuje použiť axiálne i axiálno-radiálne široké rotorové stupne kompresora s relatívne dlhou tetivou lopatiek a s relatívne vysokým stlačením v stupni pre kolesá ventilátora, a to bez zhoršenia aerodynamických vlastností stupňa, nakoľko nie je potrebné zväčšovať hrúbku koreňového profilu lopatky z pevnostných dôvodov. Ďalšie výhody sú v pod statnom znížení (20-30%) hmotnosti, znížení hmotného momentu zotrvačnosti, vysokej životnosti a bezpečnosti proti roztrhnutiu takýchto rotorov stupňa kompresora.The advantages of the rotor of the compressor stage according to the invention are that it allows the use of axially and axially-radially wide rotor stages of the compressor with relatively long blades and relatively high compression in the fan wheel stage, without deteriorating the aerodynamic characteristics of the stage. thickness of blade root profile for strength reasons. Other advantages are a significant reduction (20-30%) in weight, a reduction in the mass moment of inertia, high durability and tear safety of such compressor stage rotors.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude bližšie objasnený pomocou výkresu, na ktorom znázorňuje obr. 1 čiastočný pozdĺžny rez rotorom stupňa kompresora vo vyhotovení bez zosilnenia náboja v mieste priľahlom k prednému čelu a bez opatrenia niektorého z rebier nákružkom a obr. 2 čiastočný pozdĺžny rez rotorom stupňa kompresora vo vyhotovení so zosilnením opatreným zavádzacím priemerom a s nákružkom na jednom z rebier.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a partial longitudinal section through the rotor of the compressor stage in the embodiment without reinforcing the hub at a location adjacent to the front face and without providing one of the ribs with a collar; and FIG. 2 shows a partial longitudinal section through a rotor of a compressor stage in an embodiment with reinforcement provided with an insertion diameter and with a collar on one of the ribs.

Príklad uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Rotor stupňa kompresora podľa obr. 1 je vytvorený z náboja 2 a lopatiek 1 ako jeden integrálny celok. Náboj 2 je vytvorený bubnovým tenkostenným prstencom. K vonkajšej ploche 10 náboja 2 sú napojené lopatky 1 Na vnútornej ploche 11 náboja 2 sú vytvorené dve obvodové rebrá 4, ktoré sú pozdĺžne umiestnené do priestoru medzi predné čelo 9 a zadné čelo 8 náboja 2 s odstupom od predného čela 9 a zadného čela 8 náboja 2. Vzájomný rozstup obvodových rebier 4 je väčší ako odstupy obvodových rebier 4 od predného čela 9 a zadného čela 8 náboja 2. Pre dosiahnutie vysokého stlačenia v stupni a pre zabezpečenie stabilnej práce motora v prípade nerovnomernosti a rozruchov prúdu vzduchu na vstupe do motora je potrebné použiť relatívne široké stupne. Vystužením dvomi obvodovými rebrami 4 je náboj 2 dostatočne pozdĺžne rovnomerne tuhý i pre relatívne široké axiálne stupne. Pre rovnomernú tuhosť náboja 2 pre relatívne široké, axiálno-radíálne stupne je vhodné použiť na vystuženie náboja 2 dve obvodové rebrá 4 spolu so zosilnením 14 náboja 2 v mieste priľahlom k prednému čelu 9 náboja 2 tak, ako je znázornené na obr. 2. Zosilnenie 14 je pre centrovanie priľahlých častí rotora opatrené zavádzacím priemerom 15. Pre vyvažovanie odberom materiálu sú obvodové rebrá 4 rozšírené obvodovým nákružkom 7 tak, že nákružkom 7 je rozšírené príslušné obvodové rebro 4 mimo miesta jeho napojenia rádiusom 12 na vnútornú plochu 11 náboja 2. Priemer vnútornej obvodovej plochy 13 nákružku 7 je väčší ako priemer vnútornej obvodovej plochy 16 obvodového rebra 4. Opísané vytvorenie nákružku 7 umožňuje vyvažovanie odberom materiálu nákružku 7 pri zanedbateľných zmenách napätosti a obvodovej tuhosti náboja 2 a obvodových rebier 4. K hriadeľu alebo rotoru kompresora je rotor pripevnený bežnými prostriedkami prostredníctvom príruby 3, ktorá je na niektoré z obvodových rebier 4 napojená prostredníctvom hriadeľovej časti 5. Vzduch, stláčaný v priestore medzi lopatkami 1 postupuje v axiálnom, respektíve v axiálno-radiálnom smere k osi 6 rotácie smerom od predného čela 9 náboja 2 k zadnému čelu 8 náboja 2. Vonkajšia plocha 10 náboja 2 rotora stupňa kompresora je tvarovaná podľa aerodynamických požiadaviek na prúdenie vzduchu stupňom.The rotor of the compressor stage of FIG. 1 is formed of a hub 2 and blades 1 as one integral unit. The hub 2 is formed by a drum thin-walled ring. Blades 1 are connected to the outer surface 10 of the hub 2 On the inner surface 11 of the hub 2 are formed two circumferential ribs 4, which are longitudinally disposed between the front face 9 and the rear face 8 of the hub 2 spaced from the front face 9 and the rear face 8 2. The spacing of the circumferential ribs 4 is greater than the spacing of the circumferential ribs 4 from the front face 9 and the rear face 8 of the hub 2. To achieve high compression in the stage and to ensure stable engine operation in case of unevenness and turbulence use relatively wide grades. By reinforcing the two circumferential ribs 4, the hub 2 is sufficiently longitudinally stiff even for relatively wide axial steps. Due to the uniform stiffness of the hub 2 for relatively wide, axial-radial steps, it is suitable to use two circumferential ribs 4 together with the hub 14 in a position adjacent to the front face 9 of the hub 2 as shown in FIG. 2. The reinforcement 14 is provided with an insertion diameter 15 for centering adjacent rotor parts 15. For balancing by material removal, the circumferential ribs 4 are widened by the circumferential collar 7 so that the circumferential rib 4 extends beyond its radius 12 connection to the inner surface 11 of the hub 2. The diameter of the inner peripheral surface 13 of the collar 7 is larger than the diameter of the inner peripheral surface 16 of the peripheral rib 4. The described embodiment of the collar 7 allows balancing by removing material of the collar 7 at negligible changes in tension. a rotor secured by conventional means by means of a flange 3 which is connected to one of the circumferential ribs 4 by means of the shaft part 5. The air, compressed in the space between the vanes 1, advances axially or axially-radially towards the axis 6 of rotation from the front face 9 of the hub 2 to the rear face 8 of the hub 2. The outer surface 10 of the hub 2 of the rotor of the compressor stage is shaped according to the aerodynamic requirements for the air flow through the stage.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Rotor podľa vynálezu je vhodné použiť pre široké stupne s dlhou tetivou najmä pre axiálne i axiálno-radiálne stupne kompresora.The rotor according to the invention is suitable for wide stages with long chokes, especially for axial and axial-radial stages of the compressor.

Claims

PATENT CLAIMS

A compressor stage rotor, the blades of which are provided on the outer surface of the hub and the hub as a single integral unit, provided with a flange for connection to the rotor or the compressor shaft, characterized in that the hub (2) is formed as a thin-walled turret. (11) the hubs (2) are formed by at least two circumferential ribs (4) which are located in the space between the front face (9) and the rear face (8) of the hub (2) spaced from the front face (9) and the rear face (9); 8) a hub (2), the mutual spacing of the circumferential ribs (4) being greater than the spacing of the outer circumferential rib (4) from the respective front face (9) and the rear face (8) of the hub (2).

A compressor stage rotor according to claim 1, characterized in that at least one of the circumferential ribs (4) is provided with a circumferential collar (7) such that the respective circumferential rib (4) is extended beyond the connection point of the circumferential rib (4). 4) on the inner surface (11) of the hub (2).

A compressor stage rotor according to claim 2, characterized in that the diameter of the inner peripheral surface (13) of the collar (7) is larger than the diameter of the inner peripheral surface (16) of the peripheral rib (4).

A compressor stage rotor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a reinforcement (14) is formed on the hub (2) at a location adjacent to the front face (9) of the hub (2).

A compressor stage rotor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the flange (3) is connected to one of the circumferential ribs (4) by means of a shaft part (5).