RU2470170C1

RU2470170C1 - Gas turbine engine rotor

Info

Publication number: RU2470170C1
Application number: RU2011122875/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Константинович Сычев; Владимир Михайлович Язев; Валерий Алексеевич Кузнецов; Ирина Викторовна Карпман; Ольга Валерьевна Самсонова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2011-06-06
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-12-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: turbine rotor comprises disc and deflector arranged thereon. Said deflector is locked by axial bolts. Bolt joint is arranged in radial flanges of disc and deflector jointed by cylindrical resilient elements to hubs of disc and deflector, respectively. Deflector hub pouter cylindrical surface is fitted on disc surface axial annular rib that faces the deflector. Bolt-nut joint is fitted in closed air cavity on disc resilient element inside.

EFFECT: higher reliability of turbine rotor.

1 dwg

Description

Изобретение относится к роторам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.The invention relates to rotors of turbines of gas turbine engines of aviation and ground applications.

Известен ротор турбины газотурбинного двигателя, в котором дефлектор диска зафиксирован на ступице диска радиальными штифтами (С.А.Вьюнов. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. М., Машиностроение, 1981, стр.222, рис.4.63).A turbine rotor of a gas turbine engine is known, in which a disk deflector is fixed on the disk hub by radial pins (S. A. Vyunov. Design and design of aircraft gas turbine engines. M., Mechanical Engineering, 1981, p. 222, Fig. 4.63).

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность, так как отверстия под радиальные штифты являются концентраторами напряжений как для дефлектора, так и для ступицы диска.The disadvantage of this design is its low reliability, since the holes for the radial pins are stress concentrators for both the deflector and the hub of the disk.

Наиболее близким к заявляемому является ротор турбины газотурбинного двигателя, в котором на диске установлен дефлектор диска, зафиксированный относительно диска с помощью осевых болтов, проходящих через ступицу дефлектора (Патент РФ №2261350, F02C 7/12, F02C 7/06, 2005 г.).Closest to the claimed one is a turbine rotor of a gas turbine engine in which a disk deflector is mounted on the disk and fixed to the disk with axial bolts passing through the deflector hub (RF Patent No. 2261350, F02C 7/12, F02C 7/06, 2005) .

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за ослабления ступицы дефлектора отверстиями под осевые болты.A disadvantage of the known design adopted as a prototype is its low reliability due to the weakening of the deflector hub with holes for axial bolts.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности ротора турбины газотурбинного двигателя за счет исключения концентраторов напряжений на ступице дефлектора диска и на диске, а также их надежной взаимной фиксации.The technical problem solved by the invention is to increase the reliability of the turbine rotor of a gas turbine engine by eliminating stress concentrators on the hub of the disk deflector and on the disk, as well as their reliable mutual fixation.

Сущность изобретения заключается в том, что в роторе турбины газотурбинного двигателя с диском и установленным на нем дефлектором, зафиксированным относительно диска осевыми болтами, согласно изобретению болтовое соединение размещено в радиальных фланцах диска и дефлектора, соединенных цилиндрическими упругими элементами со ступицами диска и дефлектора соответственно, причем дефлектор внешней цилиндрической поверхностью ступицы установлен на обращенном к дефлектору осевом кольцевом ребре полотна диска, а соединение «гайка-болт» размещено в замкнутой воздушной полости с внутренней стороны от упругого элемента диска.The essence of the invention lies in the fact that in the rotor of a turbine of a gas turbine engine with a disk and a deflector mounted on it, fixed with axial bolts relative to the disk, according to the invention, the bolted connection is placed in the radial flanges of the disk and deflector connected by cylindrical elastic elements to the hubs of the disk and deflector, respectively, the deflector with the outer cylindrical surface of the hub is mounted on the axial annular edge of the disk web facing the deflector, and the nut-bolt connection p Placed in a closed air cavity on the inside of the elastic element of the disk.

Размещение болтового соединения в радиальных фланцах диска и дефлектора, соединенных цилиндрическими упругими элементами со ступицами диска и дефлектора соответственно, позволяет выполнить ступицы диска и дефлектора без концентраторов напряжений. При этом за счет упругих элементов допускается взаимное радиальное перемещение ступиц диска и дефлектора, в том числе на переходных режимах работы газотурбинного двигателя.Placing a bolted connection in the radial flanges of the disk and the deflector, connected by cylindrical elastic elements with the hubs of the disk and the deflector, respectively, allows the hub of the disk and deflector to be made without stress concentrators. In this case, due to the elastic elements, mutual radial movement of the hubs of the disk and the deflector is allowed, including during transient operation of the gas turbine engine.

Установка дефлектора внешней цилиндрической поверхностью ступицы на обращенном к дефлектору осевом кольцевом ребре полотна диска позволяет разгрузить ступицу дефлектора за счет передачи части нагрузки от действующей на дефлектор центробежной силы через кольцевое ребро на полотно и далее - на ступицу диска, что повышает надежность ротора турбины газотурбинного двигателя.Installing the deflector with the outer cylindrical surface of the hub on the axial annular edge of the disk web facing the deflector allows you to unload the deflector hub by transferring part of the load from the centrifugal force acting on the deflector through the annular rib to the web and then to the disk hub, which increases the reliability of the turbine rotor of the gas turbine engine.

Размещение соединения «гайка-болт» в замкнутой воздушной полости с внутренней стороны от упругого элемента диска исключает попадание гайки в случае ее обрыва в проточную часть ротора турбины, а также уменьшает возникающий при этом дисбаланс ротора турбины, так как гайка под действием центробежных сил сможет переместиться в радиальном направлении только до внутренней поверхности упругого элемента диска.Placing the nut-bolt connection in a closed air cavity on the inside of the disk’s elastic element prevents the nut from falling into the flow part of the turbine rotor if it breaks, and also reduces the turbine rotor imbalance, since the nut can move under the action of centrifugal forces in the radial direction only to the inner surface of the elastic element of the disk.

На фигуре показан продольный разрез ротора турбины газотурбинного двигателя.The figure shows a longitudinal section of a rotor of a turbine of a gas turbine engine.

Ротор турбины газотурбинного двигателя 1 состоит из диска 2, на котором установлен дефлектор 3, зафиксированный на диске 2 осевым болтовым соединением 4, размещенным в радиальном фланце 5 диска 2 и в радиальном фланце 6 дефлектора 3, причем фланец 5 соединен цилиндрическим упругим элементом 7 со ступицей 8 диска 2, а фланец 6 соединен цилиндрическим упругим элементом 9 со ступицей 10 дефлектора 3.The turbine rotor of the gas turbine engine 1 consists of a disk 2, on which a deflector 3 is mounted, fixed on the disk 2 by an axial bolt connection 4, located in the radial flange 5 of the disk 2 and in the radial flange 6 of the deflector 3, and the flange 5 is connected by a cylindrical elastic element 7 to the hub 8 of the disk 2, and the flange 6 is connected by a cylindrical elastic element 9 with the hub 10 of the deflector 3.

Болтовое соединение 4 состоит из осевого болта 11 и гайки 12, которые размещены в кольцевой замкнутой воздушной полости 13 с внутренней стороны от упругого элемента 7 диска 2.The bolt connection 4 consists of an axial bolt 11 and a nut 12, which are placed in an annular closed air cavity 13 on the inside of the elastic element 7 of the disk 2.

Дефлектор 3 внешней цилиндрической поверхностью 14 ступицы 10 установлен на обращенном к дефлектору 3 осевом кольцевом ребре 15 полотна диска 2, что повышает надежность дефлектора 3.The deflector 3 with the outer cylindrical surface 14 of the hub 10 is mounted on the axial annular rib 15 of the disk 2 blade facing the deflector 3, which increases the reliability of the deflector 3.

Работает данное устройство следующим образом.This device works as follows.

При работе ротора турбины газотурбинного двигателя 1 на максимальном режиме ступица 10 дефлектора 3, расположенная на большем по сравнению со ступицей 8 диска 2 диаметре, испытывает повышенные напряжения, что могло бы привести к поломке дефлектора 3. Однако этого не происходит, так как на максимальном режиме работы ступица 10 дефлектора 3 под действием нагрузки от центробежных сил упруго деформируется в радиальном направлении и через цилиндрическую поверхность 14 ступицы 10 передает часть нагрузки через ребро 15 на полотно 16 и ступицу 8 диска 2, что повышает надежность конструкции.When the turbine rotor of the gas turbine engine 1 is in maximum mode, the hub 10 of the deflector 3, located on a larger diameter compared to the hub 8 of the disk 2, experiences increased stresses, which could lead to breakdown of the deflector 3. However, this does not happen, since at maximum mode the hub 10 of the deflector 3 under the action of the load from centrifugal forces is elastically deformed in the radial direction and through the cylindrical surface 14 of the hub 10 transfers part of the load through the rib 15 to the blade 16 and the hub 8 of the disk 2, h This improves the reliability of the design.

Claims

Ротор турбины газотурбинного двигателя с диском и установленным на нем дефлектором, зафиксированным относительно диска осевыми болтами, отличающийся тем, что болтовое соединение размещено в радиальных фланцах диска и дефлектора, соединенных цилиндрическими упругими элементами со ступицами диска и дефлектора соответственно, причем дефлектор внешней цилиндрической поверхностью ступицы установлен на обращенном к дефлектору осевом кольцевом ребре полотна диска, а соединение «гайка-болт» размещено в замкнутой воздушной полости с внутренней стороны от упругого элемента диска. The turbine rotor of a gas turbine engine with a disk and a deflector mounted on it, fixed with axial bolts relative to the disk, characterized in that the bolt connection is located in the radial flanges of the disk and deflector connected by cylindrical elastic elements to the hubs of the disk and deflector, respectively, with the deflector having an outer cylindrical surface of the hub on the axial annular edge of the disk web facing the deflector, and the nut-bolt connection is placed in a closed air cavity with an internal the far side of the elastic element of the disk.