RU2238412C1 - Turbine wheel - Google Patents

Abstract

FIELD: turbine manufacture; turbine wheels of gas-turbine engines.

SUBSTANCE: turbine wheel has slotted disk, cooled moving blades with ledges and toothed roots installed in disk slots, and plate-type locks mounted in annular drillings of disk and ledges of moving blades. Turbine wheel is provided with inserts disposed either side of roots with their side surfaces abutting against butt-end of disk, as well as to toothed roots and plate-type locks. Toothed roots have lugs level with lower tooth and mating slots are made in inserts.

EFFECT: enhanced cooling efficiency of wheel blades due to reduced cooling air leakage.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в рабочих колесах турбин газотурбинных двигателей.The invention relates to the field of turbine construction and can be used in the impellers of turbines of gas turbine engines.

Известно рабочее колесо турбины, содержащее диск, охлаждаемые рабочие лопатки с зубчатыми хвостовиками, установленные в пазах диска, и пластинчатые замки, установленные в кольцевых проточках диска и лопаток [1].Known impeller of a turbine containing a disk, cooled rotor blades with gear shanks installed in the grooves of the disk, and plate locks installed in the annular grooves of the disk and blades [1].

Недостатком известного устройства является наличие зазора между поверхностью пластинчатого замка и торцами замковой части рабочей лопатки, из-за которого часть воздуха, минуя охлаждающий тракт лопатки, выбрасывается в проточную часть турбины перпендикулярно основному потоку. В результате этого снижается эффективность охлаждения рабочих лопаток, а значит и надежность их работы, а также коэффициент полезного действия турбины.A disadvantage of the known device is the presence of a gap between the surface of the plate lock and the ends of the castle part of the working blade, due to which part of the air, bypassing the cooling path of the blade, is ejected into the turbine flow part perpendicular to the main stream. As a result of this, the cooling efficiency of the working blades is reduced, and hence the reliability of their work, as well as the efficiency of the turbine.

Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения лопаток рабочего колеса турбины за счет уменьшения утечек охлаждающего воздуха.The objective of the invention is to increase the cooling efficiency of the blades of the turbine impeller by reducing leakage of cooling air.

Технический результат достигается тем, что рабочее колесо турбины, содержащее диск с пазами, охлаждаемые рабочие лопатки с полками и зубчатыми хвостовиками, установленными в пазах диска, и пластинчатые замки, установленные в кольцевых проточках диска и полок лопаток, снабжено вставками, расположенными по обе стороны хвостовиков и примыкающими своими боковыми поверхностями к торцу диска, зубчатым хвостовикам и платинчатым замкам, причем в зубчатых хвостовиках на уровне нижнего зуба выполнены выступы, а во вставках ответные им пазы, при этом вставки выполнены клиновидными со скошенной в сторону диска боковой поверхностью, примыкающей к пластинчатому замку, а сами выполнены с расточкой под этот скос, причем угол скоса боковой поверхности вставки, примыкающей к пластинчатому замку, по отношению к продольной оси рабочей лопатки составляет 30-40°.The technical result is achieved by the fact that the turbine impeller contains a grooved disk, cooled rotor blades with shelves and serrated shanks installed in the grooves of the disk, and plate locks installed in the ring grooves of the disk and the shelves of the blades, equipped with inserts located on both sides of the shanks and adjoining their lateral surfaces to the end of the disk, toothed shanks and platinum locks, and in the toothed shanks at the level of the lower tooth there are protrusions, and in the inserts the slots corresponding to them, when the volume of the insert is made wedge-shaped with a side surface beveled towards the disk adjacent to the plate lock, and they themselves are made with a bore under this bevel, the bevel angle of the side surface of the insert adjacent to the plate lock with respect to the longitudinal axis of the working blade is 30-40 ° .

Наличие расположенных по обе стороны хвостовиков вставок, примыкающих своими боковыми поверхностями к торцу диска, хвостовикам и пластинчатым замкам, позволяет свести к минимуму площадь утечек охлаждающего воздуха.The presence of inserts located on both sides of the shanks adjacent their lateral surfaces to the end of the disk, shanks and plate locks, minimizes the area of leakage of cooling air.

В предлагаемой конструкции площадь утечек определяется местом сопряжения радиусов выступов хвостовиков и ответных им пазов во вставках. Эти сопрягаемые радиусы можно выполнить довольно точно, уменьшая тем самым площадь утечек. В процессе работы колеса турбины под действием центробежных сил пластинчатые замки тянут вставки вверх, однако благодаря выполненному в хвостовиках выступу перемещения вставок не происходит.In the proposed design, the leakage area is determined by the place of mating of the radii of the protrusions of the shanks and their corresponding grooves in the inserts. These mating radii can be performed quite accurately, thereby reducing the area of leaks. In the process of operation of the turbine wheel under the action of centrifugal forces, the plate locks pull the inserts up, however, due to the protrusion made in the shanks, the inserts do not move.

Выполнение вставок клиновидными с примыкающей к пластинчатому замку боковой поверхностью, скошенной в сторону диска, а пластинчатых замков с расточкой под этот скос обеспечивает надежный прижим вставок к торцевой поверхности диска. Оптимальный угол скоса боковой поверхности вставки устанавливается экспериментальным путем, исходя из оптимальной силы прижима вставки к торцевой поверхности диска.The implementation of the inserts is wedge-shaped with a side surface adjacent to the plate lock, beveled towards the side of the disk, and plate locks with a bore under this bevel provides reliable clamping of the inserts to the end surface of the disk. The optimum bevel angle of the side surface of the insert is established experimentally, based on the optimal force of pressing the insert to the end surface of the disk.

Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 представлен продольный разрез колеса; на фиг.2 - вид спереди на колесо.The invention is illustrated graphically, where in Fig.1 shows a longitudinal section of a wheel; figure 2 is a front view of the wheel.

Рабочее колесо турбины содержит диск 1 с пазами 2, охлаждаемые лопатки 3 с полками 4 и зубчатыми хвостовиками 5, установленными в пазах 2 диска 1, пластинчатые замки 6, расположенные в кольцевых проточках 7 и 8 полок 4 и диска 1 по обе стороны хвостовиков 5. Между диском 1 и пластинчатыми замками 6 по обе стороны хвостовиков 5 установлены клиновидные вставки 9, контактирующие своими боковыми поверхностями с торцом диска 1, зубчатыми хвостовиками 5 и расточкой 10, выполненной в пластинчатых замках 6. В каждом хвостовике 5 на уровне нижнего зуба выполнен по всей его ширине боковой выступ 11, а в каждой вставке 9 - ответный паз 12.The turbine impeller contains a disk 1 with grooves 2, cooled blades 3 with shelves 4 and gear shanks 5 installed in the grooves 2 of disk 1, plate locks 6 located in the annular grooves 7 and 8 of the shelves 4 and disk 1 on both sides of the shanks 5. Between the disk 1 and plate locks 6 on both sides of the shanks 5 there are wedge-shaped inserts 9 in contact with their lateral surfaces with the end face of the disk 1, toothed shanks 5 and a bore 10 made in plate locks 6. In each shank 5 at the level of the lower tooth entire width of the lateral projection 11, and each insert 9 - reciprocal groove 12.

При вращении рабочего колеса турбины под действием центробежных сил вставки 9 прижимаются внутренней поверхностью паза 12 к выступу 11 лопатки 3. Одновременно с этим пластинчатые замки 6 также под действием центробежных сил прижимаются к боковой поверхности клиновидных вставок 9 и сдвигают последние до полного прижима их боковых поверхностей к торцу диска 1, снижая протечки охлаждающей среды из внутренних полостей лопатки и повышая надежность ее работы.When the impeller rotates under the action of centrifugal forces, the inserts 9 are pressed by the inner surface of the groove 12 to the protrusion 11 of the blade 3. At the same time, the plate locks 6 are also pressed by the action of centrifugal forces to the side surface of the wedge-shaped inserts 9 and the latter are shifted until their lateral surfaces are fully pressed against the end face of the disk 1, reducing leakage of the cooling medium from the internal cavities of the blade and increasing the reliability of its operation.

Источник информацииSourse of information

(56) 1. Сиротин Н.Н. Конструкция и эксплуатация, повреждаемость и работоспособность газотурбинных двигателей. - М.: РИА “ИМ-ИНФОРМ”, 2002, с.46, рис. В, 56.(56) 1. Sirotin N.N. Design and operation, damage and operability of gas turbine engines. - M.: RIA “IM-INFORM”, 2002, p. 46, fig. B, 56.

Claims (3)

1. Рабочее колесо турбины, содержащее диск с пазами, охлаждаемые рабочие лопатки с полками и зубчатыми хвостовиками, установленными в пазах диска, и пластинчатые замки, установленные в кольцевых проточках диска и полок рабочих лопаток, отличающееся тем, что оно снабжено вставками, расположенными по обе стороны хвостовиков и примыкающими своими боковыми поверхностями к торцу диска, зубчатым хвостовикам и пластинчатым замкам, причем в зубчатых хвостовиках на уровне нижнего зуба выполнены выступы, а во вставках ответные им пазы.1. The impeller of the turbine containing a disk with grooves, cooled rotor blades with shelves and gear shanks installed in the grooves of the disk, and plate locks installed in the annular grooves of the disk and shelves of the blades, characterized in that it is equipped with inserts located on both sides of the shanks and adjacent their lateral surfaces to the end face of the disk, serrated shanks and plate locks, and in the serrated shanks at the level of the lower tooth there are protrusions, and in the inserts there are slots corresponding to them. 2. Рабочее колесо по п.1, отличающееся тем, что вставки выполнены клиновидными со скошенной в сторону диска боковой поверхностью, примыкающей к пластинчатому замку, а сами замки выполнены с расточкой под этот скос.2. The impeller according to claim 1, characterized in that the inserts are wedge-shaped with a side surface beveled towards the disk adjacent to the plate lock, and the locks themselves are made with a bore under this bevel. 3. Рабочее колесо по пп.1 и 2, отличающееся тем, что угол скоса боковой поверхности вставки, примыкающей к пластинчатому замку, по отношению к продольной оси рабочей лопатки составляет 30-40°.3. The impeller according to claims 1 and 2, characterized in that the bevel angle of the side surface of the insert adjacent to the plate lock relative to the longitudinal axis of the working blade is 30-40 °.

Images