RU195347U1

RU195347U1 - Vane Impeller with Radial Trowel

Info

Publication number: RU195347U1
Application number: RU2019129279U
Authority: RU
Inventors: Александра Александровна Трофимова; Александр Григорьевич Давыденко
Original assignee: Акционерное общество (АО) "Научно-исследовательский институт "Лопастных машин" ("НИИ ЛМ")
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-16
Publication date: 2020-01-23

Abstract

Полезная модель относится к рабочим колесам лопастных машин с наборными лопатками осевого типа (с радиальными лопатками) и может быть использована в различных отраслях техники, например, для изготовления осевых компрессоров и осевых турбин привода насосов и других машин.Целью полезной модели является улучшение технологичности колеса с наборными лопатками.Поставленная цель достигается тем, что элементы для механического зацепления хвостовика лопатки с диском выполнены в виде продольного, направленного от одного торца диска к другому паза на наружном диаметре диска, сообщенного с круглым отверстием, ось которого совпадает с направлением паза, хвостовик лопатки размещен в отверстии диска, а между хвостовиком лопатки и отверстием размещен еще один элемент механического зацепления в виде профилированного вкладыша, наружная поверхность которого центрируется по поверхности отверстия, а во вкладыше на поверхности, обращенной к хвостовику, также выполнены чередующиеся выступы и канавки, в которых размещены выступы хвостовика, а выступы вкладыша размещены в канавках хвостовика.Преимуществом предложенной полезной модели является упрощение конструктивных элементов зацепления хвостовика 5 лопатки с диском за счет введения вкладыша 8, 10, в котором выполнен самый сложный элемент зацепления со впадинами 13 и выступами 12. Этот элемент выполняется в несложной детали, стоимость которой меньше стоимости диска с пазами "елочной" формы. При появлении брака в нескольких вкладышах их можно легко заменить без серьезного ущерба по стоимости изготовления колеса. Отверстия под вкладышами и пазы прямоугольной формы значительно облегчают изготовление диска. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to the impellers of impeller machines with axial type paddles (with radial paddles) and can be used in various fields of technology, for example, for the manufacture of axial compressors and axial turbines for pump drives and other machines. The set goal is achieved by the fact that the elements for mechanical engagement of the shank of the blade with the disk are made in the form of a longitudinal, directed from one end of the disk to the other in the outer diameter of the disk in communication with a circular hole whose axis coincides with the direction of the groove, the blade shaft is located in the hole of the disk, and between the blade shaft and the hole there is another element of mechanical engagement in the form of a profiled liner, the outer surface of which is centered on the surface of the hole, and in the insert on the surface facing the shank, alternating protrusions and grooves are also made in which the protrusions of the shank are placed, and the protrusions of the insert are placed in the grooves of the tail The advantage of the proposed utility model is the simplification of the structural elements for engaging the shank 5 of the blade with the disk by introducing a liner 8, 10, in which the most complex meshing element is made with cavities 13 and protrusions 12. This element is performed in a simple part, the cost of which is less than the cost of the disk with grooves of "Christmas tree" form. If a defect appears in several inserts, they can be easily replaced without serious damage to the cost of manufacturing the wheel. Holes under the liners and rectangular grooves greatly facilitate the manufacture of the disc. 1 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к рабочим колесам лопастных машин с наборными лопатками осевого типа (с радиальными лопатками) и может быть использована в различных отраслях техники, например, для изготовления осевых компрессоров и осевых турбин привода насосов и других машин.The utility model relates to the impellers of rotor blades with axial type paddles (with radial blades) and can be used in various fields of technology, for example, for the manufacture of axial compressors and axial turbines for pump drives and other machines.

Наборные лопатки, количество которых в рабочих колесах может достичь 40…100 штук в одном колесе, превращают их в массовую деталь, а массовое производство позволяет применять (из соображений окупаемости) более прогрессивные технологические процессы, материалы и делает изделия с такими лопатками ремонтопригодными благодаря возможности замены дефектных лопаток при выявлении различных дефектов при эксплуатации.Composite blades, the number of which in the impellers can reach 40 ... 100 pieces in one wheel, turn them into a mass part, and mass production allows you to use (for reasons of payback) more advanced technological processes, materials and makes products with such blades maintainable due to the possibility of replacement defective blades in identifying various defects during operation.

Известно рабочее колесо лопастной машины с радиальными наборными лопатками - турбины авиационного двигателя, содержащее диск, основание каждой лопатки, выполненное заодно целое с телом лопатки и хвостовиком, снабженным чередующимися по высоте хвостовика в радиальном направлении канавками и расположенными между канавками выступами, размещенными внутри элемента для механического зацепления хвостовика с диском, в котором этот элемент выполнен в виде "елочного" паза, направленного от одного торца диска к другому (см. например книгу Г.С. Скубачевский "Авиационные газотурбинные двигатели", М., Машиностроение, 1969 г. стр. 125, рис. 5.10).It is known that the impeller of a vane machine with radial type blades is an aircraft engine turbine, comprising a disk, the base of each blade, made integrally with the body of the blade and the shank, provided with grooves alternating along the height of the shank in the radial direction and protrusions located between the grooves located inside the element for mechanical gearing of the shank with the disk, in which this element is made in the form of a "Christmas tree" groove directed from one end of the disk to another (see, for example, the book by G.S. Bachevsk "aircraft gas turbine engines", M., Mechanical Engineering, 1969 p. 125, fig. 5.10).

Из рабочего колеса с лопаткой, хвостовик которой имеет вид "елочного" замка очень просто - путем перемещения хвостовика лопатки вдоль паза диска (предварительно отогнув стопорную пластину) вынуть его из диска. И также путем перемещения хвостовика вдоль паза диска легко установить новую лопатку. Это одно из главных преимуществ "елочного" замка. А недостаток заключается в трудности изготовления "елочного" паза в диске.From the impeller with a blade, the shank of which looks like a "Christmas tree" lock is very simple - remove it from the disk by moving the shank of the blade along the groove of the disk (having previously bent the retaining plate). And also, by moving the shank along the groove of the disc, it is easy to install a new blade. This is one of the main advantages of the Christmas tree castle. A disadvantage is the difficulty of manufacturing a "Christmas tree" groove in the disk.

Широкому распространению рабочих колес лопастных машин с радиальными наборными лопатками в других отраслях техники, кроме авиа-двигателестроения, препятствует необходимость применения достаточно сложного оборудования для изготовления пазов "елочного" типа в дисках. Диск сам по себе - технологически и конструктивно - сложное и дорогое изделие, а изготовление в диске большого количества (40…100) пазов добавляет сложности еще и потому, что многократно увеличивается вероятность малейших отклонений в размерах пазов в диске, которые могут быть привести к появлению брака диска всего из-за одного-двух пазов, так как изготовить одну-две индивидуальных лопатки нельзя, особенно, если в процессе эксплуатации предстоит замена лопаток. Сложное оборудование для изготовления пазов в диске - станок для протяжки (протяжка - это инструмент) в зависимости от размеров диска - это тоже уникальное оборудование и приобретать его при небольшом количестве дисков (рабочих колес) экономически нецелесообразно.The widespread use of impellers of rotary-vane blades in other branches of engineering, in addition to aircraft engine manufacturing, is hindered by the need to use sophisticated equipment for the manufacture of Christmas-tree grooves in disks. The disk itself is technologically and constructively a complex and expensive product, and the manufacture of a large number of grooves (40 ... 100) in the disk adds complexity because the likelihood of the slightest deviations in the size of the grooves in the disk, which can lead to the disc is damaged due to one or two grooves, since it is impossible to produce one or two individual blades, especially if the blades are to be replaced during operation. Sophisticated equipment for the manufacture of grooves in the disk — a machine for broaching (broaching is a tool), depending on the size of the disk — is also unique equipment and it is not economically feasible to purchase it with a small number of disks (impellers).

Поэтому главный недостаток известного технического решения применительно к небольшим объемам производства - это низкая технологичность конструкции.Therefore, the main disadvantage of the known technical solution in relation to small production volumes is the low manufacturability of the design.

Целью полезной модели является улучшение технологичности колеса с наборными лопатками.The purpose of the utility model is to improve the manufacturability of the wheel with paddle blades.

Поставленная цель достигается тем, что элементы для механического зацепления хвостовика лопатки с диском выполнены в виде продольного, направленного от одного торца диска к другому паза на наружном диаметре диска, сообщенного с круглым отверстием, ось которого совпадает с направлением паза, хвостовик лопатки размещен в отверстии диска, а между хвостовиком лопатки и отверстием размещен еще один элемент механического зацепления в виде профилированного вкладыша, наружная поверхность которого центрируется по поверхности отверстия, а во вкладыше на поверхности, обращенной к хвостовику, также выполнены чередующиеся выступы и канавки, в которых размещены выступы хвостовика, а выступы вкладыша размещены в канавках хвостовика.This goal is achieved in that the elements for mechanical engagement of the shank of the blade with the disk are made in the form of a longitudinal groove directed from one end of the disk to the other on the outer diameter of the disk in communication with a round hole, the axis of which coincides with the direction of the groove, the blade shank is placed in the hole of the disk and between the shank of the blade and the hole there is another element of mechanical engagement in the form of a profiled liner, the outer surface of which is centered on the surface of the hole, and in the lining on the surface facing the shank, alternating protrusions and grooves are also made in which the shank protrusions are placed, and the liner protrusions are placed in the shank grooves.

В рабочем колесе лопастной машины с радиальными наборными лопатками, вкладыш и хвостовик могут быть зафиксированы от перемещения вдоль отверстия с помощью пружинного стопорного кольца, установленного в канавке, выполненной в отверстии.In the impeller of a vane machine with radial type-setting vanes, the liner and shank can be fixed from moving along the hole using a spring retaining ring mounted in a groove made in the hole.

На фиг. 1 изображен разрез рабочего колеса в сборе и до установки одной из лопаток, а на фиг. 2 изображен разрез по отверстию в диске, где:In FIG. 1 shows a section of the impeller assembly before installing one of the blades, and FIG. 2 shows a section through a hole in the disk, where:

1 – лопатка,1 - blade

2 – диск,2 - disk

3 - тело лопатки,3 - the body of the scapula,

4 – основание,4 - base

5 – хвостовик,5 - shank

6 – канавки,6 - grooves,

7 – выступы,7 - protrusions,

8 - продольный паз,8 - a longitudinal groove,

9 – вкладыш,9 - liner

10 - поверхность вращения,10 - surface of rotation,

11 - выступы на вкладыше,11 - tabs on the liner,

12 - канавки на вкладыше,12 - grooves on the liner,

13 - пружинное стопорное кольцо,13 - snap ring,

14 - канавка для стопорного кольца,14 - groove for the snap ring,

Т₁, Т₂ - торцы диска,T ₁ , T ₂ - the ends of the disk,

D - наружный диаметр диска,D is the outer diameter of the disk,

d - круглое отверстие.d is a round hole.

Рабочее колесо лопастной машины, например, турбины с радиальными наборными лопатками 1, содержит диск 2. Лопатка 1 содержит тело 3 (перо) выполненное заодно целое с основанием 4 и хвостовиком 5. На хвостовике выполнены чередующиеся по высоте хвостовика канавки 6 и выступы 7, взаимодействующие (прилегающие) с элементами для механического зацепления хвостовика 5 с диском 2.The impeller of a vane machine, for example, a turbine with radial stacked blades 1, contains a disk 2. The blade 1 contains a body 3 (feather) integrally formed with a base 4 and a shank 5. On the shank, grooves 6 alternating in height and the protrusions 7 interacting (adjacent) with elements for mechanical engagement of the shank 5 with the disk 2.

Элементы выполнены в виде продольного, направленного от одного торца Т₁ к другому торцу Т₂ паза 8, на наружном диаметре "D" диска 2, сообщенного с круглым отверстием "d". Ось отверстия "d" совпадает с направлением паза. Хвостовик 5 размещен в отверстии "d". Между хвостовиком 5 и отверстием "d" размещен элемент в виде вкладыша 9, ограниченного поверхностью вращения 10. Эта поверхность может быть цилиндрической, а может быть и конической. При этом одновременно и вкладыш 10 и отверстие "d" - должны быть или оба цилиндрическими или оба должны быть коническими. Конические вкладыши 9 и отверстие "d" способствуют лучшему центрированию вкладыша в отверстии по сравнению с цилиндрической поверхностью, где центрирование обеспечивается за счет уменьшения допуска на изготовление (повышение точности изготовления и отверстия и вкладыша).The elements are made in the form of a longitudinal one, directed from one end face T ₁ to another end face T _{2 of the} groove 8, on the outer diameter "D" of the disk 2, in communication with the round hole "d". The axis of the hole "d" coincides with the direction of the groove. The shank 5 is placed in the hole "d". Between the shank 5 and the hole "d" there is an element in the form of an insert 9 bounded by a surface of revolution 10. This surface may be cylindrical, or may be conical. In this case, simultaneously, the liner 10 and the hole "d" - must be either both cylindrical or both must be conical. The conical liners 9 and the hole "d" contribute to better centering of the liner in the hole compared to the cylindrical surface, where the centering is achieved by reducing the manufacturing tolerance (improving the accuracy of manufacturing and holes and liner).

Во вкладыше 9 на поверхностях, обращенных к хвостовику 5 лопатки, также выполнены выступы 11, входящие с зазором в канавки 6 хвостовика и канавки 12, в которые входят выступы 7 хвостовика.In the liner 9, on the surfaces facing the shank 5 of the blade, protrusions 11 are also made, which enter with a clearance into the grooves 6 of the shank and the grooves 12, which include the protrusions 7 of the shank.

И вкладыш, и хвостовик лопатки зафиксированы от перемещения (выпадения) вдоль отверстия с помощью пружинного стопорного кольца 13, установленного в канавке 14, выполненной в отверстии "d".Both the liner and the shank of the blade are fixed from moving (falling out) along the hole with the help of a spring retaining ring 13 installed in the groove 14 made in the hole "d".

Сборка рабочего колеса осуществляется следующим образом: хвостовик лопатки двигают с одного торца диска так, чтобы он оказался в полости отверстия "d". Затем в отверстие "d" вставляют вкладыш, после чего в канавку в каждом отверстии "d" вставляют разжимное пружинное кольцо, фиксирующее вкладыш и хвостовик от перемещения вдоль отверстия и выпадения.The assembly of the impeller is carried out as follows: the shank of the blade is moved from one end of the disk so that it is in the cavity of the hole "d". Then, an insert is inserted into hole "d", after which an expanding spring ring is inserted into the groove in each hole "d", fixing the insert and shank against movement along the hole and falling out.

Разборка колеса начинается с извлечения разжимного кольца и последующего выдвижения лопатки с хвостовиком. Вкладыш удаляют из отверстия последним.Disassembly of the wheel begins with the extraction of the expansion ring and the subsequent extension of the blade with the shank. The liner is removed from the hole last.

При работе колеса выступы хвостовика зацепляются за канавки вкладышей, которые воздействуют своей наружной поверхностью на поверхность отверстия, создавая, таким образом, передачу усилия от лопатки к диску (это для турбины). Для осевого компрессора с радиальными лопатками крутящий момент от диска передается в виде усилия на лопатку и далее на рабочее тело, в котором работает компрессор.During the operation of the wheel, the shank protrusions engage in the grooves of the liners, which exert their outer surface on the surface of the hole, thus creating a transfer of force from the blade to the disk (this is for a turbine). For an axial compressor with radial blades, the torque from the disk is transmitted in the form of force to the blade and then to the working fluid in which the compressor operates.

Преимуществом предложенной полезной модели является упрощение конструктивных элементов зацепления хвостовика 5 лопатки с диском за счет введения вкладыша 9, в котором выполнен самый сложный элемент зацепления - паз с впадинами и выступами. Этот элемент выполняется в несложной детали, стоимость которой значительно меньше, чем стоимость диска с пазами "елочной" формы. При появлении брака в нескольких вкладышах их можно легко заменить, без серьезного ущерба по стоимости изготовления колеса. Отверстия под вкладышами и пазы прямоугольной формы значительно облегчают изготовление диска. В итоге вкладыш становится массовой (по количеству изготовляемых деталей) деталью и их изготовление может обойтись дешевле, чем диска по известному техническому решению. Все это справедливо для отраслей техники, не относящихся к авиадвигателестроению, с небольшими объемами выпускаемой продукции.The advantage of the proposed utility model is the simplification of the structural elements of the engagement of the shank 5 of the blade with the disk due to the introduction of the insert 9, in which the most complex engagement element is made - a groove with cavities and protrusions. This element is performed in a simple part, the cost of which is much less than the cost of a disk with grooves of the "Christmas tree" shape. When a defect appears in several inserts, they can be easily replaced, without serious damage to the cost of manufacturing the wheel. Holes under the liners and rectangular grooves greatly facilitate the manufacture of the disk. As a result, the liner becomes a mass (in terms of the number of manufactured parts) part and their manufacture can be cheaper than a disk by a known technical solution. All this is true for industries that are not related to aircraft engine manufacturing, with small volumes of output.

Claims

1. Рабочее колесо лопастной машины с радиальными наборными лопатками, содержащее диск, основание каждой лопатки, выполненное заодно целое с телом лопатки и хвостовиком, снабженным чередующимися по высоте хвостовика в радиальном направлении канавками и расположенными между канавками выступами, размещенными внутри элементов для механического зацепления хвостовика с диском, отличающееся тем, что элементы для механического зацепления хвостовика лопатки с диском выполнены в виде продольного, направленного от одного торца диска к другому паза на наружном диаметре диска, сообщенного с круглым отверстием, ось которого совпадает с направлением паза, хвостовик лопатки размещен в отверстии диска, а между хвостовиком лопатки и отверстием размещен еще один элемент механического зацепления в виде профилированного вкладыша, наружная поверхность которого центрируется по поверхности отверстия, а во вкладыше на поверхности, обращенной к хвостовику, также выполнены чередующиеся выступы и канавки, в которых размещены выступы хвостовика, а выступы вкладыша размещены в канавках хвостовика.1. The impeller of a vane machine with radial type blades, containing a disk, the base of each blade, made integrally with the body of the blade and the shank, provided with grooves alternating along the height of the shank in the radial direction and protrusions located between the grooves located inside the elements for mechanical engagement of the shank with a disk, characterized in that the elements for mechanical engagement of the shank of the blade with the disk are made in the form of a longitudinal, directed from one end of the disk to another in the outer diameter of the disk in communication with a circular hole whose axis coincides with the direction of the groove, the blade shaft is located in the hole of the disk, and between the blade shaft and the hole there is another element of mechanical engagement in the form of a profiled liner, the outer surface of which is centered on the surface of the hole, and in the insert on the surface facing the shank, alternating protrusions and grooves are also made in which the protrusions of the shank are placed, and the protrusions of the liner are placed in the grooves of the tail ovik.

2. Рабочее колесо лопастной машины с радиальными наборными лопатками по п. 1, отличающееся тем, что вкладыш и хвостовик зафиксированы от перемещения вдоль отверстия с помощью пружинного стопорного кольца, установленных в канавке, выполненной в отверстии.2. The impeller of a vane machine with radial type blades according to claim 1, characterized in that the liner and shank are fixed from movement along the hole using a snap ring mounted in a groove made in the hole.