RU2603304C1 - Gas turbine engine low-pressure compressor rotor first stage disc (versions) - Google Patents
Gas turbine engine low-pressure compressor rotor first stage disc (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603304C1 RU2603304C1 RU2015132483/06A RU2015132483A RU2603304C1 RU 2603304 C1 RU2603304 C1 RU 2603304C1 RU 2015132483/06 A RU2015132483/06 A RU 2015132483/06A RU 2015132483 A RU2015132483 A RU 2015132483A RU 2603304 C1 RU2603304 C1 RU 2603304C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- rim
- stage
- rotor
- blade
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления стационарных газотурбинных двигателей.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely to low-pressure compressors of stationary gas turbine engines.
Известен диск первой ступени ротора осевого компрессора низкого давления (КНД) авиационного двигателя, включенный в систему дисков вала рабочих колес ротора компрессора. Диск рабочего колеса включает обод, полотно, ступицу, кольцевой бурт с фланцем и отверстиями в нем под призонные болты. На ободе диска выполнены клиновидные кольцевые углубления, которые образуют кольцевой паз типа "ласточкин хвост" для контакта с клиновидными кольцевыми выступами на торцах полок рабочих лопаток (RU 2269678 C1, опубл. 10.02.2006).Known disk of the first stage of the rotor of an axial low-pressure compressor (LPC) of an aircraft engine, included in the disk system of the impeller shaft of the compressor rotor. The impeller disk includes a rim, a web, a hub, an annular collar with a flange and holes in it for tight bolts. On the rim of the disk are made wedge-shaped annular recesses that form an annular groove of the "dovetail" type for contact with the wedge-shaped annular protrusions at the ends of the shelves of the working blades (RU 2269678 C1, publ. 02.10.2006).
Известен диск первой ступени ротора компрессора низкого давления авиационного двигателя, включенный в систему из четырех дисков, образующих силовую оболочку вала ротора компрессора. Диск содержит обод для установки и приведения во вращение рабочих лопаток, сообщенный с валом турбины низкого давления двигателя (Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва. Наука 2011, стр. 249-259).A disk of the first stage of the rotor of a low-pressure compressor of an aircraft engine is known, which is included in a system of four disks forming the power shell of the shaft of the compressor rotor. The disk contains a rim for installing and driving the rotor blades in communication with the shaft of the low-pressure turbine of the engine (NN Sirotin, AS Novikov, AG Paykin, AN Sirotin. Fundamentals of designing the production and operation of aviation gas turbine engines and power plants in the system of CALS technologies.
К недостаткам известных решений относятся отсутствие системы выбора совокупности необходимых параметров общей конфигурации диска, влияющих на площадь проходного сечения проточной части и размещение на ободе пазов и лопаток, формирующих аэродинамические процессы взаимодействия диска первой ступени ротора с потоком рабочего тела, вследствие отсутствия конкретизации диапазонов геометрических и аэродинамических параметров пространственной конфигурации диска и угловой ориентации упомянутых пазов в ободе диска, а также сложность получения компромиссного сочетания повышенных значений КПД, запасов газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора и как следствие сложность обеспечения оптимальной динамической прочности и повышенного ресурса при минимуме материалоемкости диска.The disadvantages of the known solutions include the lack of a system for selecting the set of necessary parameters for the general configuration of the disk, affecting the area of the flow section of the flow passage and the placement on the rim of the grooves and blades that form the aerodynamic processes of interaction of the disk of the first stage of the rotor with the flow of the working fluid, due to the lack of specification of the ranges of geometric and aerodynamic parameters of the spatial configuration of the disk and the angular orientation of the said grooves in the rim of the disk, as well as the complexity of the floor the compromise combination of increased values of efficiency, reserves of gas-dynamic stability (GDU) of the compressor and, as a result, the difficulty of ensuring optimal dynamic strength and increased resource with a minimum of disk material consumption.
Задача, решаемая группой изобретений, объединенных единых творческим замыслом, состоит в разработке диска рабочего колеса первой ступени ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (ГТД) с улучшенными конструктивными и аэродинамическими параметрами пространственной конфигурации, обеспечивающими сохранение диском геометрии в процессе эксплуатации при действии эксплуатационных нагрузок, обеспечение точности геометрии межлопаточных каналов и формы решетки совместно с рабочими лопатками, достаточных для увеличения расхода сжимаемого рабочего тела - воздуха, КПД первой ступени, подачи воздушного потока в последующие ступени КНД при повышении запасов ГДУ на всех режимах работы двигателя и ресурса без увеличения материалоемкости.The problem solved by a group of inventions, united by a single creative concept, is to develop a drive wheel of the first stage of the rotor of a low-pressure compressor of a gas turbine engine (GTE) with improved structural and aerodynamic parameters of a spatial configuration, ensuring the geometry of the disk during operation under operating loads, ensuring the accuracy of the geometry of the interscapular channels and the shape of the lattice together with the working blades sufficient to increase the flow rate of the compressible working fluid — air, the efficiency of the first stage, the supply of air flow to the subsequent stages of the low pressure valve with an increase in the reserves of the hydraulic control unit at all operating modes of the engine and resource without increasing the material consumption.
Поставленная задача решается тем, что диск первой ступени вала ротора компрессора низкого давления (КНД) стационарного газотурбинного двигателя (ГТД), имеющего корпус с сужающейся от входа проточной частью, в которой размещены рабочие лопатки ротора, имеющие хвостовик и перо с продольной осью, а вал выполнен полым, барабанно-дисковой конструкции с расположенной внутри него осевой шлицевой трубой и сообщен с турбиной низкого давления (ТНД) с возможностью передачи крутящего момента, согласно изобретению, выполнен в виде моноэлемента, включающего обод, переходящий в усиленное ступицей полотно с центральным отверстием, при этом радиус диска Rд от оси до внешней поверхности обода в средней плоскости полотна составляет (0,42÷0,61) от радиуса Rп.ч. периферийного контура проточной части в указанной плоскости; причем обод диска асимметрично соединен с полотном диска с образованием разноплечих кольцевых конических наклонных полок и выполнен выходящим в проточную часть с образованием внутреннего контура последней на осевой длине первой ступени вала ротора и силового объединения с ободом диска последующей ступени, при этом внешняя поверхность обода выполнена с углом наклона образующей относительно оси вала ротора, совпадающим с углом наклона образующей внутреннего контура проточной части, радиус которого монотонно изменяется в сторону потока рабочего тела с градиентом радиального расширения Gоб, определенным в диапазонеThe problem is solved in that the disk of the first stage of the rotor shaft of the low pressure compressor (KND) of a stationary gas turbine engine (GTE), having a housing with a flowing part tapering from the inlet, in which rotor blades are located, having a shank and a feather with a longitudinal axis, and the shaft made hollow, drum-disk design with an axial spline pipe located inside it and connected to a low pressure turbine (HPH) with the possibility of transmitting torque, according to the invention, made in the form of a single element, including the rim, turning into a hub-reinforced web with a central hole, while the radius of the disk R d from the axis to the outer surface of the rim in the middle plane of the web is (0.42 ÷ 0.61) from the radius R of the item the peripheral contour of the flowing part in the specified plane; moreover, the rim of the disk is asymmetrically connected to the disk blade with the formation of different-shouldered annular conical inclined shelves and is made extending into the flow part with the formation of the inner contour of the latter on the axial length of the first stage of the rotor shaft and the power association with the disk rim of the next stage, while the outer surface of the rim is made with an angle the inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor shaft, coinciding with the angle of inclination of the generatrix of the inner contour of the flow part, the radius of which monotonically changes towards the flow a working fluid with a gradient G of the radial expansion determined in the range
где Rmax и Rmin - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска, Bоб - осевая ширина обода; причем обод диска со стороны, обращенной к проточной части, на участке осевой ширины, соизмеримой с проекцией ширины пера на условную осевую плоскость, проходящую через ось вала ротора и совмещенную с продольной осью пера лопатки, снабжен системой пазов для хвостовиков лопаток, при этом продольная ось подошвы каждого из пазов образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к продольной оси пера лопатки, угол α установки хвостовика лопатки, определенный в диапазоне значений α=(16,8÷24,1)°, а пазы равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотой Yп=N/2π=(5,1÷6,8) [ед/рад], где N - число пазов в ободе диска, и выполнены с взаимно наклонными боковыми гранями, имеющими в поперечном сечении конфигурацию элемента замкового соединения с хвостовиком лопатки, причем полотно с фронтальной стороны диска в зоне, примыкающей к ободу, снабжено расположенным под ним коническим кольцевым элементом, который выполнен с углом β наклона образующей к оси вала ротора, превышающим угол φ наклона образующей внешней поверхности обода на величину Δ, равную Δ=(β-φ), определенную в диапазоне Δ=(39÷47)°, при этом конический кольцевой элемент полотна выполнен с возможностью силового соединения с коническим элементом цапфы для передачи радиальных и осевых усилий на элементы передней опоры ротора.where R max and R min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk, B rev - the axial width of the rim; moreover, the rim of the disk from the side facing the flowing part, on a plot of axial width, commensurate with the projection of the width of the pen on the conditional axial plane passing through the axis of the rotor shaft and combined with the longitudinal axis of the blade feather, is equipped with a system of grooves for the shanks of the blades, while the longitudinal axis forms the soles of each of the grooves with the axis of the rotor shaft in the projection onto the conditional axial plane normal to the longitudinal axis of the blade feather, the blade installation angle α defined in the value range α = (16.8 ÷ 24.1) °, and the grooves are uniformly different enes on the perimeter of the disc at an angular frequency Y n = N / 2π = (5,1 ÷ 6,8) [ U / rad], where N - number of slots in the disk rim, and adapted to mutually inclined side edges having in cross-section the configuration of the element of the locking connection with the shank of the blade, and the canvas on the front side of the disk in the area adjacent to the rim is equipped with a conical ring element located under it, which is made with an angle β of inclination of the generatrix to the axis of the rotor shaft, exceeding the angle φ of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim by Δ equal to Δ = (β-φ), defined ennuyu range Δ = (39 ÷ 47) °, wherein the conical annular web member is adapted to circuit connections with tapered spigot element for transmitting radial and axial forces on the rotor elements of the front support.
При этом фронтальная по ходу потока рабочего тела полка обода диска может быть снабжена в подошве каждого паза сквозным отверстием для пропуска фиксатора хвостовика лопатки.At the same time, the front of the disk rim shelf, which is frontal in the direction of flow of the working fluid, can be provided at the bottom of each groove with a through hole for passing the blade shank retainer.
Тыльная по ходу потока рабочего тела полка обода диска может быть развита до контакта с ответной полкой обода диска последующей ступени и выполнена выступающей за габарит пера рабочей лопатки диска первой ступени на ширину, достаточную для размещения в указанной полке элементов лабиринтного уплотнения, выполненных с возможностью взаимодействия через зазор с элементами неподвижного торца лопатки направляющего аппарата статора, обеспечивающего взаимодействие с указанным диском первой ступени ротора по рабочему телу.The rear along the flow of the working fluid, the flange of the disk rim can be developed before contact with the mating flange of the disk rim of the next stage and made beyond the size of the feather of the working blades of the disk of the first stage to a width sufficient to accommodate the labyrinth seal elements in this shelf, which can interact through the gap with the elements of the fixed end of the blade of the stator guide apparatus, providing interaction with the specified disk of the first rotor stage along the working fluid.
Замковое соединение пазов обода диска с хвостовиками может быть выполнено по типу «ласточкин хвост».The castle connection of the grooves of the rim of the disk with the shanks can be performed on the type of "dovetail".
Поставленная задача по второму варианту решается тем, что диск первой ступени вала ротора компрессора низкого давления стационарного газотурбинного двигателя, имеющего корпус с сужающейся от входа проточной частью, в которой размещены рабочие лопатки ротора, имеющие хвостовик и перо с продольной осью, а вал выполнен полым, барабанно-дисковой конструкции с расположенной внутри него осевой шлицевой трубой и сообщен с турбиной низкого давления с возможностью передачи крутящего момента, согласно изобретению, выполнен в виде моноэлемента, включающего обод, переходящий в усиленное ступицей полотно с центральным отверстием, при этом радиус диска Rд от оси до внешней поверхности обода в средней плоскости полотна составляет (0,42÷0,61) от радиуса Rп.ч. периферийного контура проточной части в указанной плоскости; причем обод диска асимметрично соединен с полотном диска с образованием разноплечих кольцевых конических наклонных полок и выполнен выходящим в проточную часть с образованием внутреннего контура последней на осевой длине первой ступени вала ротора и силового объединения с ободом диска последующей ступени, причем обод диска со стороны, обращенной к проточной части, на участке осевой ширины, соизмеримой с проекцией ширины пера на условную осевую плоскость, проходящую через ось вала ротора и совмещенную с продольной осью пера лопатки, снабжен системой пазов для хвостовиков лопаток, при этом продольная ось подошвы каждого из пазов образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к продольной оси пера лопатки, угол α установки хвостовика лопатки, определенный в диапазоне значений α=(16,8÷24,1)°, а пазы равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотой Yп=N/2π=(5,1÷6,8) [ед/рад], где N - число пазов в ободе диска, и выполнены с взаимно наклонными боковыми гранями, имеющими в поперечном сечении конфигурацию элемента замкового соединения с хвостовиком лопатки.The task of the second embodiment is solved in that the disk of the first stage of the rotor shaft of the low pressure compressor of a stationary gas turbine engine having a housing with a flowing part tapering from the inlet, in which rotor blades having a shank and a feather with a longitudinal axis are placed, and the shaft is made hollow, a drum-disk design with an axial spline pipe located inside it and connected to a low-pressure turbine with the possibility of transmitting torque, according to the invention, is made in the form of a single element, comprising a rim, turning into a hub-reinforced web with a central hole, while the radius of the disk R d from the axis to the outer surface of the rim in the middle plane of the web is (0.42 ÷ 0.61) from the radius R of the item the peripheral contour of the flowing part in the specified plane; moreover, the rim of the disk is asymmetrically connected to the disk blade with the formation of different-shouldered annular conical inclined shelves and is made extending into the flow part with the formation of the inner contour of the latter on the axial length of the first stage of the rotor shaft and the power association with the disk rim of the next stage, and the disk rim from the side facing to flow part, on the axial width section, commensurate with the projection of the width of the pen on the conditional axial plane passing through the axis of the rotor shaft and combined with the longitudinal axis of the blade’s pen, sn It is equipped with a system of grooves for the shanks of the blades, while the longitudinal axis of the sole of each groove forms with the axis of the rotor shaft in the projection on the conditional axial plane normal to the longitudinal axis of the blade feather, the installation angle α of the shank of the blade, defined in the range of α = (16.8 ÷ 24.1) °, and the grooves are evenly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency Y p = N / 2π = (5.1 ÷ 6.8) [units / rad], where N is the number of grooves in the rim of the disk, and with mutually inclined side faces having in cross section the configuration of the element of the castle connection with the shank ohm scapula.
При этом замковое соединение пазов обода диска с хвостовиками может быть выполнено по типу «ласточкин хвост».In this case, the locking connection of the grooves of the rim of the disk with the shanks can be performed according to the dovetail type.
Фронтальная по ходу потока рабочего тела полка обода диска может быть снабжена в подошве каждого паза сквозным отверстием для пропуска фиксатора хвостовика лопатки.The disk rim frontal along the flow of the working fluid can be provided at the bottom of each groove with a through hole for the passage of the blade shank retainer.
Полотно с фронтальной стороны диска в зоне, примыкающей к ободу, может быть снабжено расположенным под ним коническим кольцевым элементом, выполненным для силового соединения с коническим элементом цапфы для передачи радиальных и осевых усилий на элементы передней опоры ротора, при этом конический кольцевой элемент выполнен с углом β наклона образующей к оси вала ротора, превышающим угол φ наклона образующей внешней поверхности обода на величину Δ, равную Δ=(β-φ), определенную в диапазоне Δ=(39÷47)°.The canvas on the front side of the disk in the area adjacent to the rim can be equipped with a conical ring element located under it, made for power connection with the conical element of the journal to transmit radial and axial forces to the elements of the front support of the rotor, while the conical ring element is made with an angle β of inclination of the generatrix to the axis of the rotor shaft, exceeding the angle φ of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim by Δ equal to Δ = (β-φ), determined in the range Δ = (39 ÷ 47) °.
Внешняя поверхность обода может быть выполнена с углом наклона образующей относительно оси вала ротора, совпадающим с углом наклона образующей внутреннего контура проточной части, радиус которого монотонно изменяется в сторону потока рабочего тела с градиентом радиального расширения Gоб, определенным в диапазонеThe outer surface of the rim can be made with the angle of inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor shaft, coinciding with the angle of inclination of the generatrix of the inner contour of the flow part, the radius of which monotonically changes in the direction of flow of the working fluid with a gradient of radial expansion G about , defined in the range
где Rmax и Rmin - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска, Воб - осевая ширина обода.where R max and R min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk, In about - the axial width of the rim.
Тыльная по ходу потока рабочего тела полка обода диска может быть развита и выполнена выступающей за габарит пера рабочей лопатки диска первой ступени на ширину, достаточную для размещения в указанной полке элементов лабиринтного уплотнения, выполненных с возможностью взаимодействия через зазор с элементами неподвижного торца лопатки направляющего аппарата статора, обеспечивающего взаимодействие с указанным диском первой ступени ротора по рабочему телу.The rear rim of the disk rim can be developed along the flow of the working fluid and protruded beyond the size of the feather of the working blade of the first-stage disk to a width sufficient to accommodate labyrinth seals in this shelf, which can interact through the gap with the elements of the stationary end of the blade of the stator guide vane providing interaction with the specified disk of the first stage of the rotor along the working fluid.
Поставленная задача по третьему варианту решается тем, что диск первой ступени вала ротора компрессора низкого давления стационарного газотурбинного двигателя, имеющего корпус с сужающейся от входа проточной частью, в которой размещены рабочие лопатки ротора, имеющие хвостовик и перо с продольной осью, а вал выполнен полым, барабанно-дисковой конструкции с расположенной внутри него осевой шлицевой трубой и сообщен с турбиной низкого давления с возможностью передачи крутящего момента, согласно изобретению, выполнен в виде моноэлемента, включающего обод, переходящий в усиленное ступицей полотно с центральным отверстием, при этом радиус диска Rд от оси до внешней поверхности обода в средней плоскости полотна составляет (0,42÷0,61) от радиуса Rп.ч. периферийного контура проточной части в указанной плоскости; причем обод диска асимметрично соединен с полотном диска с образованием разноплечих кольцевых конических наклонных полок и выполнен выходящим в проточную часть с образованием внутреннего контура последней на осевой длине первой ступени вала ротора и силового объединения с ободом диска последующей ступени, при этом внешняя поверхность обода выполнена с углом наклона образующей относительно оси вала ротора, совпадающим с углом наклона образующей внутреннего контура проточной части, радиус которого монотонно изменяется в сторону потока рабочего тела с градиентом радиального расширения Gоб, определенным в диапазонеThe task of the third embodiment is solved by the fact that the disk of the first stage of the rotor shaft of the low pressure compressor of a stationary gas turbine engine having a housing with a flowing part tapering from the inlet, in which rotor blades having a shank and a feather with a longitudinal axis are placed, and the shaft is made hollow, a drum-disk design with an axial spline tube located inside it and connected to a low-pressure turbine with the possibility of transmitting torque, according to the invention, is made in the form of a single element including the rim, turning into a hub-reinforced web with a central hole, while the radius of the disk R d from the axis to the outer surface of the rim in the middle plane of the web is (0.42 ÷ 0.61) from the radius R of the item the peripheral contour of the flowing part in the specified plane; moreover, the rim of the disk is asymmetrically connected to the disk blade with the formation of different-shouldered annular conical inclined shelves and is made extending into the flow part with the formation of the inner contour of the latter on the axial length of the first stage of the rotor shaft and the power association with the disk rim of the next stage, while the outer surface of the rim is made with an angle the inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor shaft, coinciding with the angle of inclination of the generatrix of the inner contour of the flow part, the radius of which monotonically changes towards the flow a working fluid with a gradient G of the radial expansion determined in the range
где Rmax и Rmin - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска, Bоб - осевая ширина обода; причем обод диска со стороны, обращенной к проточной части, на участке осевой ширины, соизмеримой с проекцией ширины пера на условную осевую плоскость, проходящую через ось вала ротора и совмещенную с продольной осью пера лопатки, снабжен системой пазов для хвостовиков лопаток, равномерно разнесенных по периметру диска.where R max and R min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk, B rev - the axial width of the rim; moreover, the disk rim from the side facing the flowing part, on the axial width section, commensurate with the projection of the width of the pen on the conditional axial plane passing through the axis of the rotor shaft and combined with the longitudinal axis of the blade’s feather, is equipped with a system of grooves for the shanks of the blades uniformly spaced around the perimeter drive.
При этом продольная ось подошвы каждого из пазов может образовывать с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к продольной оси пера лопатки, угол α установки хвостовика лопатки, определенный в диапазоне значений α=(16,8÷24,1)°, а пазы равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотой Yп=N/2π=(5,1÷6,8) [ед/рад], где N - число пазов в ободе диска, и выполнены с взаимно наклонными боковыми гранями, имеющими в поперечном сечении конфигурацию элемента замкового соединения с хвостовиком лопатки.In this case, the longitudinal axis of the sole of each groove can form with the axis of the rotor shaft in the projection onto the conditional axial plane normal to the longitudinal axis of the blade blade, the installation angle α of the blade shaft, defined in the value range α = (16.8 ÷ 24.1) ° , and the grooves are evenly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency Y p = N / 2π = (5.1 ÷ 6.8) [units / rad], where N is the number of grooves in the rim of the disk, and are made with mutually inclined side faces, having in cross section the configuration of the element of the castle connection with the shank of the blade.
Фронтальная по ходу потока рабочего тела полка обода диска может быть снабжена в подошве каждого паза сквозным отверстием для пропуска фиксатора хвостовика лопатки.The disk rim frontal along the flow of the working fluid can be provided at the bottom of each groove with a through hole for the passage of the blade shank retainer.
Замковое соединение пазов обода диска с хвостовиками может быть выполнено по типу «ласточкин хвост».The castle connection of the grooves of the rim of the disk with the shanks can be performed on the type of "dovetail".
Полотно с фронтальной стороны диска в зоне, примыкающей к ободу, может быть снабжено расположенным под ним коническим кольцевым элементом, выполненным для силового соединения с коническим элементом цапфы для передачи радиальных и осевых усилий на элементы передней опоры ротора, при этом конический кольцевой элемент выполнен с углом β наклона образующей к оси вала ротора, превышающим угол φ наклона образующей внешней поверхности обода на величину Δ, равную Δ=(β-φ), определенную в диапазоне Δ=(39÷47)°.The canvas on the front side of the disk in the area adjacent to the rim can be equipped with a conical ring element located under it, made for power connection with the conical element of the journal to transmit radial and axial forces to the elements of the front support of the rotor, while the conical ring element is made with an angle β of inclination of the generatrix to the axis of the rotor shaft, exceeding the angle φ of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim by Δ equal to Δ = (β-φ), determined in the range Δ = (39 ÷ 47) °.
Тыльная по ходу потока рабочего тела полка обода диска может быть развита и выполнена выступающей за габарит пера рабочей лопатки диска первой ступени на ширину, достаточную для размещения в указанной полке элементов лабиринтного уплотнения, выполненных с возможностью взаимодействия через зазор с элементами неподвижного торца лопатки направляющего аппарата статора, обеспечивающего взаимодействие с указанным диском первой ступени ротора по рабочему телу.The rear rim of the disk rim can be developed along the flow of the working fluid and protruded beyond the size of the feather of the working blade of the first-stage disk to a width sufficient to accommodate labyrinth seals in this shelf, which can interact through the gap with the elements of the stationary end of the blade of the stator guide vane providing interaction with the specified disk of the first stage of the rotor along the working fluid.
Поставленная задача по четвертому варианту решается тем, что диск первой ступени вала ротора компрессора низкого давления стационарного газотурбинного двигателя, имеющего корпус с сужающейся от входа проточной частью, в которой размещены рабочие лопатки ротора, имеющие хвостовик и перо с продольной осью, а вал выполнен полым, барабанно-дисковой конструкции с расположенной внутри него осевой шлицевой трубой и сообщен с турбиной низкого давления с возможностью передачи крутящего момента, согласно изобретению, выполнен в виде моноэлемента, включающего обод, переходящий в усиленное ступицей полотно с центральным отверстием, при этом обод асимметрично соединен с полотном диска с образованием разноплечих кольцевых конических наклонных полок и выполнен выходящим в проточную часть с образованием внутреннего контура последней на осевой длине первой ступени вала ротора и силового объединения с ободом диска последующей ступени, причем обод диска со стороны, обращенной к проточной части, на участке осевой ширины, соизмеримой с проекцией ширины пера на условную осевую плоскость, проходящую через ось вала ротора и совмещенную с продольной осью пера лопатки, снабжен системой пазов для хвостовиков лопаток, при этом продольная ось подошвы каждого из пазов образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к продольной оси пера лопатки, угол α установки хвостовика лопатки, определенный в диапазоне значений α=(16,8÷24,1)°, а пазы равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотой Yп=N/2π=(5,1÷6,8) [ед/рад], где N - число пазов в ободе диска, и выполнены с взаимно наклонными боковыми гранями, имеющими в поперечном сечении конфигурацию элемента замкового соединения с хвостовиком лопатки, кроме того, тыльная по ходу потока рабочего тела полка обода диска выполнена выступающей за габарит пера рабочей лопатки диска первой ступени на ширину, достаточную для размещения в указанной полке элементов лабиринтного уплотнения, выполненных с возможностью взаимодействия через зазор с элементами неподвижного торца лопатки направляющего аппарата статора, обеспечивающего взаимодействие с указанным диском первой ступени ротора по рабочему телу.The task of the fourth embodiment is solved by the fact that the disk of the first stage of the rotor shaft of the low pressure compressor of a stationary gas turbine engine having a housing with a flowing part tapering from the inlet, in which rotor blades are located having a shank and a feather with a longitudinal axis, and the shaft is hollow, a drum-disk design with an axial spline pipe located inside it and connected to a low-pressure turbine with the possibility of transmitting torque, according to the invention, is made in the form of mono elements the one comprising a rim, turning into a hub-reinforced web with a central hole, the rim being asymmetrically connected to the disk web to form different-shaped annular conical inclined shelves and made into the flowing part with the formation of the inner contour of the latter on the axial length of the first stage of the rotor shaft and power combination with the rim of the disk of the next stage, and the rim of the disk from the side facing the flowing part, in the area of axial width, commensurate with the projection of the width of the pen on the conditional axial plane passing through the axis of the rotor shaft and combined with the longitudinal axis of the blade feather, is equipped with a system of grooves for the shanks of the blades, while the longitudinal axis of the sole of each of the grooves forms with the axis of the rotor shaft in the projection onto the conditional axial plane normal to the longitudinal axis of the blade feather α installation of the shank of the blade, defined in the range of values α = (16.8 ÷ 24.1) °, and the grooves are evenly spaced around the perimeter of the disk with an angular frequency Y p = N / 2π = (5.1 ÷ 6.8) [units / rad], where N is the number of grooves in the rim of the disk, and made with mutually inclined side faces, and having in cross section the configuration of the element of the locking connection with the shank of the blade, in addition, the rear along the flow of the working fluid shelf of the rim of the disk is made protruding beyond the size of the pen of the working blade of the disk of the first stage to a width sufficient to accommodate the labyrinth seal elements in this shelf, made with the possibility of interaction through the gap with the elements of the fixed end of the blade of the stator guide apparatus, providing interaction with the specified disk of the first stage of the rotor along the working in the body.
При этом радиус диска Rд от оси до внешней поверхности обода в средней плоскости полотна может составлять (0,42÷0,61) от радиуса Rп.ч. периферийного контура проточной части в указанной плоскости.In this case, the radius of the disk R d from the axis to the outer surface of the rim in the middle plane of the web can be (0.42 ÷ 0.61) from the radius R p.h. the peripheral contour of the flowing part in the specified plane.
Замковое соединение пазов обода диска с хвостовиками может быть выполнено по типу «ласточкин хвост».The castle connection of the grooves of the rim of the disk with the shanks can be performed on the type of "dovetail".
Полотно с фронтальной стороны диска в зоне, примыкающей к ободу, может быть снабжено расположенным под ним коническим кольцевым элементом, выполненным для силового соединения с коническим элементом цапфы для передачи радиальных и осевых усилий на элементы передней опоры ротора, при этом конический кольцевой элемент выполнен с углом β наклона образующей к оси вала ротора, превышающим угол φ наклона образующей внешней поверхности обода на величину Δ, равную Δ=(β-φ), определенную в диапазоне Δ=(39÷47)°.The canvas on the front side of the disk in the area adjacent to the rim can be equipped with a conical ring element located under it, made for power connection with the conical element of the journal to transmit radial and axial forces to the elements of the front support of the rotor, while the conical ring element is made with an angle β of inclination of the generatrix to the axis of the rotor shaft, exceeding the angle φ of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim by Δ equal to Δ = (β-φ), determined in the range Δ = (39 ÷ 47) °.
Внешняя поверхность обода может быть выполнена с углом наклона образующей относительно оси вала ротора, совпадающим с углом наклона образующей внутреннего контура проточной части, радиус которого монотонно изменяется в сторону потока рабочего тела с градиентом радиального расширения Gоб, определенным в диапазонеThe outer surface of the rim can be made with the angle of inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor shaft, coinciding with the angle of inclination of the generatrix of the inner contour of the flow part, the radius of which monotonically changes in the direction of flow of the working fluid with a gradient of radial expansion G about , defined in the range
где Rmax и Rmin - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска, Bоб - осевая ширина обода.where R max and R min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk, B about - the axial width of the rim.
Технический результат изобретения, достигаемый приведенной совокупностью существенных признаков диска рабочего колеса первой ступени ротора КНД ГТД, заключается в повышении КПД и расширении диапазона режимов газодинамической устойчивости компрессора на 2,1% при повышении ресурса диска в 2 раза.The technical result of the invention, achieved by the above set of essential features of the impeller disk of the first stage of the rotor KND gas turbine engine, is to increase the efficiency and expand the range of regimes of gas-dynamic stability of the compressor by 2.1% while increasing the disk resource by 2 times.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 изображен диск первой ступени вала ротора КНД, продольный разрез;in FIG. 1 shows a disk of the first stage of the shaft of the rotor KND, a longitudinal section;
на фиг. 2 - фрагмент диска первой ступени вала ротора КНД, вид сбоку;in FIG. 2 - a fragment of the disk of the first stage of the shaft of the rotor KND, side view;
на фиг. 3 - фрагмент обода диска первой ступени вала ротора КНД, фронтальная проекция;in FIG. 3 - a fragment of the rim of the disk of the first stage of the shaft of the rotor KND, frontal projection;
на фиг. 4 - паз обода диска первой ступени вала ротора КНД, продольный разрез.in FIG. 4 - groove of the rim of the disk of the first stage of the shaft of the rotor KND, longitudinal section.
Стационарный газотурбинный двигатель имеет корпус 1 с сужающейся от входа проточной частью 2, в которой размещены рабочие лопатки ротора, имеющие хвостовик и перо с продольной осью. Вал ротора выполнен полым, барабанно-дисковой конструкции с расположенной внутри него осевой шлицевой трубой 3 и сообщен с турбиной низкого давления с возможностью передачи крутящего момента.The stationary gas turbine engine has a
Диск первой ступени вала ротора компрессора низкого давления выполнен в виде моноэлемента, включающего обод 4, переходящий в полотно 5, усиленное ступицей 6 с центральным отверстием 7. Радиус диска Rд от оси 8 вала ротора до внешней поверхности 9 обода 4 в средней плоскости полотна 6 составляет (0,42÷0,61) от радиуса Rп.ч. периферийного контура проточной части 2 в указанной плоскости.The disk of the first stage of the rotor shaft of the low-pressure compressor is made in the form of a single element including a
Обод 4 диска асимметрично соединен с полотном 5 диска с образованием разноплечих кольцевых конических наклонных полок - фронтальной полки 10 и тыльной полки 11. Обод 4 диска выполнен выходящим в проточную часть 2 с образованием внутреннего контура последней на осевой длине первой ступени вала ротора и силового объединения с ободом диска последующей ступени.The
Внешняя поверхность 9 обода 4 выполнена с углом наклона образующей относительно оси 8 вала ротора, совпадающим с углом наклона образующей внутреннего контура проточной части 2. Радиус обода 4 монотонно изменяется в сторону потока рабочего тела с градиентом радиального расширения Gоб, определенным в диапазонеThe
где Rmax и Rmin - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска, Bоб - осевая ширина обода.where R max and R min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk, B about - the axial width of the rim.
Обод 4 диска со стороны, обращенной к проточной части 2, на участке осевой ширины, соизмеримой с проекцией ширины пера на условную осевую плоскость, проходящую через ось 8 вала ротора и совмещенную с продольной осью пера лопатки, снабжен системой пазов 12 для хвостовиков лопаток. Продольная ось подошвы 13 каждого из пазов 12 образует с осью 8 вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к продольной оси пера лопатки, угол α установки хвостовика лопатки, определенный в диапазоне значений α=(16,8÷24,1)°. Пазы 12 равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотойThe
Yп=N/2π=(4,8÷6,7) [ед/рад], где N - число пазов в ободе диска.Y p = N / 2π = (4.8 ÷ 6.7) [u / rad], where N is the number of grooves in the rim of the disk.
Пазы 12 выполнены с взаимно наклонными боковыми гранями 14, имеющими в поперечном сечении конфигурацию элемента замкового соединения с хвостовиком лопатки.The
Полотно 5 с фронтальной стороны диска в зоне, примыкающей к ободу 4, снабжено расположенным под ним коническим кольцевым элементом 15. Кольцевой элемент 15 выполнен с углом β наклона образующей к оси 8 вала ротора, превышающим угол φ наклона образующей внешней поверхности 9 обода 4 на величину Δ, равную Δ=(β-φ), определенную в диапазоне Δ=(39÷47)°. Кольцевой элемент 15 полотна 5 выполнен с возможностью силового соединения с коническим элементом цапфы для передачи радиальных и осевых усилий на элементы передней опоры ротора.The
Фронтальная полка 10 обода 3 диска снабжена в подошве 13 каждого паза 12 сквозным отверстием (не показано) для пропуска фиксатора хвостовика лопатки. Тыльная полка 11 обода 4 диска развита и выполнена выступающей за габарит пера рабочей лопатки диска первой ступени на ширину, достаточную для размещения в указанной полке элементов 16 лабиринтного уплотнения, выполненных с возможностью взаимодействия через зазор с элементами неподвижного торца лопатки направляющего аппарата статора, обеспечивающего взаимодействие с указанным диском первой ступени ротора по рабочему телу. Тыльная полка 11 обода 4 диска первой ступени выполнена развитой до контакта с ответной полкой обода диска последующей ступени с возможностью жесткого силового соединения с последней и передачи крутящего момента от ТНД.The
Замковое соединение пазов 12 обода 4 диска с хвостовиками выполнено по типу «ласточкин хвост».The castle connection of the
Диск первой ступени КНД ГТД изготавливают объемной штамповкой из поковки в виде моноэлемента, включающего выполненные заодно целое массивную ступицу 6, полотно 5 и обод 4. Профили полотна 5 и ступицы 6 формируют обтачиванием заготовки с последующей полировкой.The disk of the first stage of the low pressure valve of the gas turbine engine is made by forging from a forging in the form of a single element, which includes a solid
Изготовленный диск имеет следующие геометрические параметры: габаритная ширина ступицы - 34 мм; диаметр центрального отверстия ступицы - 120 мм; средняя толщина полотна - 9 мм; ширина обода - 61 мм; минимальный и максимальный диаметры внешней поверхности обода диска - 364 мм и 415 мм соответственно; угол φ наклона внешней поверхности 9 обода 4 диска - 21°.The manufactured disk has the following geometric parameters: overall width of the hub - 34 mm; diameter of the central hole of the hub - 120 mm; average web thickness - 9 mm; rim width - 61 mm; minimum and maximum diameters of the outer surface of the rim of the disk - 364 mm and 415 mm, respectively; the angle φ of the inclination of the
На внешней стороне обода 4 выполняют протягиванием замковые пазы 12 для крепления лопаток в количестве 37 штук. Пазы 12 выполнены со следующими геометрическими параметрами: угол γ наклона к донной плоскости контактных с хвостовиком лопатки боковых граней 14 паза составляет 70°; ширина подошвы паза - 20 мм; угол оси α паза 12 относительно оси 8 вала ротора в проекции на условную плоскость, проведенную через указанную ось вала ротора нормально к радиусу, проходящему через среднюю точку оси паза составляет 21°.On the outer side of the
При запуске газотурбинного двигателя диск первой ступени приводится во вращение крутящим моментом, передаваемым от ТНД, и включает в работу лопатки рабочего колеса. В результате чего происходит нагнетание рабочего тела в КНД. Одновременно диск воспринимает центробежные нагрузки и через конический кольцевой элемент 15 передает радиальные и осевые нагрузки на опоры вала ротора.When starting a gas turbine engine, the disk of the first stage is put into rotation by the torque transmitted from the high pressure pump, and turns on the impeller blades. As a result, the working fluid is injected into the CPV. At the same time, the disk accepts centrifugal loads and, through the
Технический результат настоящего изобретения достигают совокупностью разработанных в изобретении конструктивных решений и геометрических параметров основных элементов диска рабочего колеса первой ступени ротора КНД, а именно радиальных параметров диска, геометрической конфигурации обода 4 с разноплечими кольцевыми полками 10 и 11, принятого сочетания тонкого полотна 5 и осевой ширины ступицы 6, компенсирующей ослабление полотна 5 диска центральным отверстием 7, что приводит к снижению материалоемкости и повышению максимальных допустимых усилий в элементах диска. Диаметр отверстия 7 в ступице 6 принят достаточным для свободного пропуска шлицевой трубы при монтаже и ремонтных операциях сборки компрессора.The technical result of the present invention is achieved by the combination of the design solutions and geometric parameters of the main elements of the drive wheel of the first stage of the KND rotor, namely the radial parameters of the disk, the geometric configuration of the
Функциональное назначение диска первой ступени обеспечивать передачу механической энергии на лопатки рабочего колеса достигают при соблюдении условия, когда радиус диска Rд от оси 8 вала ротора до внешней поверхности 9 обода 4 в средней плоскости полотна 5 составляет (0,42÷0,61) от радиуса Rп.ч. периферийного контура проточной части 2 двигателя. Выход за указанный диапазон в область отношений (Rд/Rп.ч.)<0,42 приводит к неоправданному завышению материалоемкости лопаток рабочего колеса, перегруженности диска крутящим моментом от ТНД, рассогласованию с аэродинамической работой последующих ступеней и, как следствие, к снижению КПД компрессора, запасов ГДУ и ресурса диска. Выход за найденный в изобретении допустимый диапазон соотношений параметров (Rд/Rп.ч.)>0,61 недопустимо снизит площадь входного сечения проточной части и расход рабочего тела в зоне первой ступени компрессора, уменьшит мощность двигателя и запас ГДУ при неоправданном повышении материалоемкости диска.The functional purpose of the disk of the first stage to ensure the transfer of mechanical energy to the blades of the impeller is achieved under the condition that the radius of the disk R d from the
Технический результат настоящего изобретения обеспечивают также заявленной геометрической конфигурацией диска в пределах указанного диапазона отношений разности выходного и входного радиусов к ширине обода 4 диска. Выход градиента Gоб за пределы заявленного диапазона Gоб=(0,32÷0,46) приведет к недопустимому рассогласованию радиальных параметров входного и выходного проходных сечений проточной части первой ступени и последовательно примыкающей к ней ступеней КНД, не обеспечит необходимых перепадов давлений рабочего тела в указанных ступенях КНД, что, как следствие, приведет к снижению КПД, запасов ГДУ компрессора и ресурса диска, а также к дополнительному эксплуатационному расходу топлива и повышенному износу двигателя. Кроме того, при таком асимметричном решении ширины разноплечих кольцевых конических наклонных полок 10 и 11 обода 4 остаются равноплечими относительно условной средней плоскости полотна 5 диска фронтальная полка 10 и кольцевой участок тыльной полки 11 обода 4 диска, выходящие в проточную часть. Дополнительное уширение тыльной полки 11 обода 4 диска относительно ширины фронтальной полки 10 необходимо и достаточно для размещения в полке 11 элементов 16 лабиринтного уплотнения, выполненных с возможностью взаимодействия через зазор с элементами неподвижного торца лопатки направляющего аппарата статора и работает на технический результат изобретения, повышая ресурс диска.The technical result of the present invention is also provided by the claimed geometric configuration of the disk within the specified range of relations between the difference of the output and input radii to the width of the
На внешней стороне обода 4 диска выполняют протягиванием систему пазов 12 для закрепления лопаток. Пазы 12 расположены под углом α к оси вала ротора. Технический результат изобретения достигают при выполнении пазов, расположенных под углом α, принятым из заявленного диапазона (16,8÷24,1)°, так как при этом обеспечивается возможность установки хвостовика и пера лопатки под углом, создающим наибольший перепад давлений на входе и выходе потока рабочего тела из рабочего колеса первой ступени ротора КНД и создаются наиболее благоприятные условия работы, повышающие запас ГДУ, КПД и ресурс при минимальной материалоемкости диска. Выход значений угла α за пределы заявленного диапазона приведет к существенному ограничению запаса ГДУ при многорежимной работе компрессора, снижению КПД ступени ротора и возрастанию риска аварийно опасного срыва воздушного потока с установленных в пазах 12 диске лопаток рабочего колеса первой ступени ротора компрессора с результирующей потерей ГДУ. При увеличении угла α>24,1° отклонения оси паза 12 диска от оси вращения ротора неоправданно возрастают напряжения в лопатках на всех режимах работы КНД, что приводит к снижению ресурса системы «диск-лопаточный венец», увеличению материалоемкости установленных на диске лопаток и, в конечном счете, к утяжелению компрессора и снижению эксплуатационной экономичности двигателя. Кроме того, пазы 12 равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотой Yп=(5,1÷6,8) [ед/рад] и выполнены в поперечном сечении с гранями 14, образующими элемент замкового соединения с хвостовиком лопатки. Технический результат изобретения обеспечивают при насыщении лопаточного венца количеством лопаток и соответственно пазов 12 на диске для закрепления хвостовиков лопаток, располагаемых с угловой частотой, принимаемой из диапазона, найденного в изобретении. При уменьшении числа лопаток и соответственно пазов 12 на ободе диска ниже нижнего предела указанного диапазона Yп<5,1 [ед/рад] нарастает отставание потока от вращения лопаточного венца и возрастает риск потери ГДУ в указанной ступени компрессора. Превышение верхней границы указанного диапазона Yп>6,8 [ед/рад] и соответствующем увеличении числа лопаток в лопаточном венце, образуемом на диске первой ступени, приводит к неоправданному ухудшению КПД и риску преждевременного запирания потока рабочего тела лопаточным венцом.On the outer side of the
Полотно 5 снабжено коническим кольцевым элементом 15, выполненным с углом β наклона образующей к оси 8 вала ротора, превышающим угол φ наклона образующей внешней поверхности 9 обода 4 на величину Δ, равную Δ=(β-φ), определенную в диапазоне Δ=(39÷47)°, что обеспечивает оптимальное повышение объемной жесткости соединения полотна 5 с конической диафрагмой и ресурса диска в условиях многократных изгибно-крутильных нагружений в процессе эксплуатации компрессора, обеспечивает необходимую компактность узла без увеличения материалоемкости диска. Выход Δ за пределы заявленного диапазона приводит к неоправданному увеличению осевых габаритов и повышению материалоемкости конической диафрагмы как переходного элемента передней опоры диска, а также к неоправданному повышению концентрации напряжений от односторонних внеосевых динамических нагрузок на полотно и к снижению ресурса диска, не оказывая положительного влияния на технический результат изобретения.The
Таким образом, за счет улучшения конструктивных и аэродинамических параметров диска рабочего колеса первой ступени достигают повышение КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса диска рабочего колеса первой ступени КНД без увеличения материалоемкости диска.Thus, by improving the structural and aerodynamic parameters of the disk of the first stage impeller, an increase in efficiency and an increase in the GDU reserve are achieved in all compressor operation modes with an increase in the resource of the impeller disk of the first stage KND without increasing the material consumption of the disk.
Claims (21)
где Rmax и Rmin - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска, Bоб - осевая ширина обода; причем обод диска со стороны, обращенной к проточной части, на участке осевой ширины, соизмеримой с проекцией ширины пера на условную осевую плоскость, проходящую через ось вала ротора и совмещенную с продольной осью пера лопатки, снабжен системой пазов для хвостовиков лопаток, при этом продольная ось подошвы каждого из пазов образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к продольной оси пера лопатки, угол α установки хвостовика лопатки, определенный в диапазоне значений α=(16,8÷24,1)°, а пазы равномерно разнесены по периметру диска с угловой частотой Yп=N/2π=(5,1÷6,8) [ед/рад], где N - число пазов в ободе диска, и выполнены с взаимно наклонными боковыми гранями, имеющими в поперечном сечении конфигурацию элемента замкового соединения с хвостовиком лопатки, причем полотно с фронтальной стороны диска в зоне, примыкающей к ободу, снабжено расположенным под ним коническим кольцевым элементом, который выполнен с углом β наклона образующей к оси вала ротора, превышающим угол φ наклона образующей внешней поверхности обода на величину Δ, равную Δ=(β-φ), определенную в диапазоне Δ=(39÷47)°, при этом конический кольцевой элемент полотна выполнен с возможностью силового соединения с коническим элементом цапфы для передачи радиальных и осевых усилий на элементы передней опоры ротора.1. The disk of the first stage of the rotor shaft of the low pressure compressor (KND) of a stationary gas turbine engine (GTE), having a housing with a flowing part tapering from the inlet, in which rotor blades are located having a shank and a feather with a longitudinal axis, and the shaft is hollow, drum -disk design with an axial spline pipe located inside it and in communication with a low-pressure turbine (low pressure turbine) with the possibility of transmitting torque, characterized in that the disk is made in the form of a single element, including a rim that goes into a web reinforced with a hub with a central hole, while the radius of the disk R d from the axis to the outer surface of the rim in the middle plane of the web is (0.42 ÷ 0.61) from the radius R pc the peripheral contour of the flowing part in the specified plane; moreover, the rim of the disk is asymmetrically connected to the disk blade with the formation of different-shouldered annular conical inclined shelves and is made extending into the flow part with the formation of the inner contour of the latter on the axial length of the first stage of the rotor shaft and the power association with the disk rim of the next stage, while the outer surface of the rim is made with an angle the inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor shaft, coinciding with the angle of inclination of the generatrix of the inner contour of the flow part, the radius of which monotonically changes towards the flow a working fluid with a gradient G of the radial expansion determined in the range
where R max and R min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk, B rev - the axial width of the rim; moreover, the rim of the disk from the side facing the flowing part, on a plot of axial width, commensurate with the projection of the width of the pen on the conditional axial plane passing through the axis of the rotor shaft and combined with the longitudinal axis of the blade feather, is equipped with a system of grooves for the shanks of the blades, while the longitudinal axis forms the soles of each of the grooves with the axis of the rotor shaft in the projection onto the conditional axial plane normal to the longitudinal axis of the blade feather, the blade installation angle α defined in the value range α = (16.8 ÷ 24.1) °, and the grooves are uniformly different enes on the perimeter of the disc at an angular frequency Y n = N / 2π = (5,1 ÷ 6,8) [ U / rad], where N - number of slots in the disk rim, and adapted to mutually inclined side edges having in cross-section the configuration of the element of the locking connection with the shank of the blade, and the canvas on the front side of the disk in the area adjacent to the rim is equipped with a conical ring element located under it, which is made with an angle β of inclination of the generatrix to the axis of the rotor shaft, exceeding the angle φ of inclination of the generatrix of the outer surface of the rim by Δ equal to Δ = (β-φ), defined ennuyu range Δ = (39 ÷ 47) °, wherein the conical annular web member is adapted to circuit connections with tapered spigot element for transmitting radial and axial forces on the rotor elements of the front support.
где Rmax и Rmin - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска, Bоб - осевая ширина обода.9. The disk of the first stage of the rotor of the low-pressure compressor according to claim 5, characterized in that the outer surface of the rim is made with an angle of inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor shaft, coinciding with the angle of inclination of the generatrix of the internal contour of the flow part, the radius of which monotonously changes in the direction of flow of the working fluid with a gradient of radial expansion G about defined in the range
where R max and R min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk, B about - the axial width of the rim.
где Rmax и Rmin - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска, Bоб - осевая ширина обода; причем обод диска со стороны, обращенной к проточной части, на участке осевой ширины, соизмеримой с проекцией ширины пера на условную осевую плоскость, проходящую через ось вала ротора и совмещенную с продольной осью пера лопатки, снабжен системой пазов для хвостовиков лопаток, равномерно разнесенных по периметру диска.11. The disk of the first stage of the rotor shaft of the low-pressure compressor of a stationary gas turbine engine, having a housing with a flow part tapering from the inlet, in which rotor blades are located, having a shank and a feather with a longitudinal axis, and the shaft is made hollow, with a drum-disk design located inside axial splined tube and communicated with a low-pressure turbine with the possibility of transmitting torque, characterized in that the disk is made in the form of a single element, including a rim, turning into a reinforced itsey blade having a central hole, the disk radius R d from the axis to the outer surface of the rim in the central plane of the web (0,42 ÷ 0,61) of the radius R p.ch. the peripheral contour of the flowing part in the specified plane; moreover, the rim of the disk is asymmetrically connected to the disk blade with the formation of different-shouldered annular conical inclined shelves and is made extending into the flow part with the formation of the inner contour of the latter on the axial length of the first stage of the rotor shaft and the power association with the disk rim of the next stage, while the outer surface of the rim is made with an angle the inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor shaft, coinciding with the angle of inclination of the generatrix of the inner contour of the flow part, the radius of which monotonically changes towards the flow a working fluid with a gradient G of the radial expansion determined in the range
where R max and R min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk, B rev - the axial width of the rim; moreover, the rim of the disk from the side facing the flowing part, on the axial width section, commensurate with the projection of the width of the pen on the conditional axial plane passing through the axis of the rotor shaft and combined with the longitudinal axis of the blade blade, is equipped with a system of grooves for the shanks of the blades uniformly spaced around the perimeter drive.
где Rmax и Rmin - максимальный и минимальный радиусы внешней поверхности обода диска, Bоб - осевая ширина обода. 21. The disk of the first stage of the rotor of the low-pressure compressor according to claim 17, characterized in that the outer surface of the rim is made with an angle of inclination of the generatrix relative to the axis of the rotor shaft, coinciding with the angle of inclination of the generatrix of the internal contour of the flow part, the radius of which monotonously changes towards the flow of the working fluid with a gradient of radial expansion G about defined in the range
where R max and R min - the maximum and minimum radii of the outer surface of the rim of the disk, B about - the axial width of the rim.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015132483/06A RU2603304C1 (en) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | Gas turbine engine low-pressure compressor rotor first stage disc (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015132483/06A RU2603304C1 (en) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | Gas turbine engine low-pressure compressor rotor first stage disc (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2603304C1 true RU2603304C1 (en) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015132483/06A RU2603304C1 (en) | 2015-08-05 | 2015-08-05 | Gas turbine engine low-pressure compressor rotor first stage disc (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2603304C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1348563A1 (en) * | 1986-06-30 | 1987-10-30 | И. К. Попов | Attachment unit of axial compressor blade |
| RU2162782C2 (en) * | 1996-10-04 | 2001-02-10 | Гололобов Олег Александрович | Method of turbomachine manufacture and grinding machine for its embodiment |
| CN202209313U (en) * | 2011-09-19 | 2012-05-02 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | First-level blade of gas compressor used for high-power gas turbine |
| RU149748U1 (en) * | 2014-04-22 | 2015-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | DISC OF THE FIRST STAGE OF THE ROTOR COMPRESSOR OF THE LOW PRESSURE OF THE TURBO-REACTIVE ENGINE |
-
2015
- 2015-08-05 RU RU2015132483/06A patent/RU2603304C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1348563A1 (en) * | 1986-06-30 | 1987-10-30 | И. К. Попов | Attachment unit of axial compressor blade |
| RU2162782C2 (en) * | 1996-10-04 | 2001-02-10 | Гололобов Олег Александрович | Method of turbomachine manufacture and grinding machine for its embodiment |
| CN202209313U (en) * | 2011-09-19 | 2012-05-02 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | First-level blade of gas compressor used for high-power gas turbine |
| RU149748U1 (en) * | 2014-04-22 | 2015-01-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | DISC OF THE FIRST STAGE OF THE ROTOR COMPRESSOR OF THE LOW PRESSURE OF THE TURBO-REACTIVE ENGINE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2565110C1 (en) | Turbojet low-pressure compressor last stage disc | |
| RU2565091C1 (en) | Rotor impeller of lp compressor of jet turbine engine (versions) | |
| RU2603382C1 (en) | Turbojet engine low-pressure compressor first stage rotor impeller (versions) | |
| RU2565114C1 (en) | Rotor impeller of lp compressor of jet turbine engine (versions) | |
| RU2573408C2 (en) | Turbojet low-pressure compressor rotor shaft section (versions) | |
| RU2603304C1 (en) | Gas turbine engine low-pressure compressor rotor first stage disc (versions) | |
| RU149739U1 (en) | DISC OF THE THIRD STEP OF THE TURBOJET ENGINE LOW PRESSURE COMPRESSOR ROTOR | |
| RU2573416C2 (en) | Production of turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) and turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) | |
| RU2565136C1 (en) | Turbojet low-pressure compressor first stage disc | |
| RU2565139C1 (en) | Turbojet low-pressure compressor second stage disc | |
| RU2603219C1 (en) | Third stage disc of turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) | |
| RU2630921C1 (en) | Impeller wheel of third stage of high pressure compressor (hpc) rotor of turbocharger engine (variants), hpc rotor impeller wheel disc, hpc rotor impeller wheel blade, hpc rotor impeller wheel blade ring | |
| RU2565108C1 (en) | Turbojet low-pressure compressor rotor impeller (versions) | |
| RU2603217C1 (en) | First stage disc of turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) | |
| RU149748U1 (en) | DISC OF THE FIRST STAGE OF THE ROTOR COMPRESSOR OF THE LOW PRESSURE OF THE TURBO-REACTIVE ENGINE | |
| RU2603218C1 (en) | Gas turbine engine low-pressure compressor rotor second stage disc (versions) | |
| RU2630919C1 (en) | Rotor forth stage impeller of high-pressure compressor (hpc) of turbojet engine (versions), hpc rotor impeller disc, hpc rotor impeller blade, hpc rotor impeller blade ring | |
| RU2603222C1 (en) | Gas turbine engine low-pressure compressor rotor third stage disc (versions) | |
| RU2573413C2 (en) | Production of turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) and turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) | |
| RU2636998C1 (en) | Second stage impeller wheel of high pressure compressor (hpc) rotor of turbocharger engine (variants), hpc rotor impeller wheel disc, hpc rotor impeller wheel blade, hpc rotor impeller wheel blade ring | |
| RU2573419C2 (en) | Production of turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) and turbojet engine low-pressure compressor rotor shaft (versions) | |
| RU2565140C1 (en) | Turbojet low-pressure compressor third stage disc | |
| RU2565141C1 (en) | Rotor shaft of low pressure compressor of turbojet engine, connection assembly of rotor shaft disks of low pressure compressor of turbojet engine, spacer of connection assembly of rotor shaft disks of low pressure compressor of turbojet engine | |
| RU2603380C1 (en) | Gas turbine engine low pressure compressor rotor impeller (versions) | |
| RU2565133C1 (en) | Rotor shaft of low pressure compressor of turbojet engine, connection assembly of rotor shaft disks of low pressure compressor of turbojet engine, spacer of connection assembly of rotor shaft disks of low pressure compressor of turbojet engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |