RU2141035C1

RU2141035C1 - Compressor rotor

Info

Publication number: RU2141035C1
Application number: RU97109858/06A
Authority: RU
Inventors: А.И. Тункин; Ю.А. Пыхтин; Н.А. Аликин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 1999-11-10

Abstract

FIELD: aircraft and ground vehicle engines; rotors of compressor of turbojet engine. SUBSTANCE: compressor rotor has working wheels and spacer rings placed between working wheels. Spacer rings are made with slot can be either stepped or inclined. EFFECT: enhanced reliability and increased service life of rotor owing to reduction of vibrations, improved sealing and enhanced manufacturability. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного и наземного двигателестроения, а именно роторов компрессора турбореактивного двигателя. The invention relates to the field of aircraft and ground engine manufacturing, namely the rotors of a turbojet engine compressor.

Известен ротор компрессора высокого давления Д-30 КУ, содержащий цельные промежуточные кольца, размещенные между колесами [1]. При сбросе режима холодный воздух, проходящий по тракту компрессора, охлаждает тонкостенные кольца быстрее, чем массивные рабочие колеса. В связи с этим появляется зазор по диаметральной посадочной поверхности и торцам между кольцами и соседними рабочими колесами, что приводит к утечкам воздуха из тракта во внутрь ротора из-за смещения колес в зазоре. Known rotor of the high-pressure compressor D-30 KU, containing solid intermediate rings located between the wheels [1]. When the mode is reset, the cold air passing through the compressor path cools thin-walled rings faster than massive impellers. In this regard, there is a gap on the diametrical landing surface and the ends between the rings and adjacent impellers, which leads to air leaks from the tract into the inside of the rotor due to the displacement of the wheels in the gap.

Наиболее близким по конструкции к заявляемой является ротор компрессора высокого давления двигателя SPEY - 25R, содержащий рабочие колеса и массивные промежуточные кольца, имеющие двутавровое сечение [2]. Недостатком является то, что в известной конструкции на переменных режимах не обеспечен постоянный контакт промежуточных колец и рабочих колес по посадочным поверхностям, что приводит к возникновению дисбаланса ротора и вибрациям, а следовательно, снижению надежности и ресурса. Данная конструкция также не обеспечивает герметичности, что ведет к утечкам воздуха из тракта компрессора и прорыву горячего воздуха внутрь ротора. Closest in design to the claimed one is the rotor of a high-pressure compressor of the SPEY-25R engine, containing impellers and massive intermediate rings having an I-section [2]. The disadvantage is that in the known design in variable modes, constant contact of the intermediate rings and impellers on the seating surfaces is not provided, which leads to the occurrence of an imbalance of the rotor and vibrations, and therefore, a decrease in reliability and resource. This design also does not provide tightness, which leads to air leaks from the compressor path and breakthrough of hot air into the rotor.

Кроме того, замена поврежденных лопаток и ремонт ротора требуют его разборки. In addition, the replacement of damaged blades and repair of the rotor require disassembly.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в повышении надежности и ресурса ротора за счет снижения вибраций. Кроме того, решена задача повышения герметичности путем устранения утечек горячего воздуха, а также осуществления замены лопаток без разборки ротора, т.е. повышения технологичности ремонта. The technical problem to which this invention is directed is to increase the reliability and resource of the rotor by reducing vibration. In addition, the task of increasing the tightness by eliminating leaks of hot air, as well as the replacement of the blades without disassembling the rotor, i.e. improve the manufacturability of repairs.

Задачи решены за счет того, что в роторе турбокомпрессора, содержащем рабочие колеса и расположенные между ними промежуточные кольца, согласно изобретению, промежуточные кольца выполнены со щелью. При чем эта щель может быть выполнена ступенчатой и наклонной. The problems are solved due to the fact that in the rotor of the turbocompressor containing the impellers and the intermediate rings located between them, according to the invention, the intermediate rings are made with a slit. Moreover, this gap can be made stepwise and inclined.

Выполнение промежуточных колец, размещенных между рабочими колесами ротора турбокомпрессора со щелью, обеспечивает постоянный контакт колец по посадочной поверхности с диском на всех режимах при вращении в поле центробежных сил, что исключает дисбаланс ротора и снижает вибрацию, повышая надежность и ресурс ротора компрессора. The implementation of the intermediate rings located between the impellers of the rotor of the turbocompressor with a slot ensures constant contact of the rings on the seating surface with the disk in all modes during rotation in the field of centrifugal forces, which eliminates the imbalance of the rotor and reduces vibration, increasing the reliability and service life of the compressor rotor.

Выполнение щели ступенчатой обеспечивает беззазорность конструкции, устранение утечек горячего воздуха внутрь ротора и повышение его герметичности. Причем ступенька имеет радиусную форму либо выполнена прямой горизонтальной в случае большого радиуса промежуточного кольца. В этом случае при нагреве промежуточного кольца на переменных режимах из-за разности температур кольца и рабочих колес происходит изменение размера щели L1 (фиг. 2), при этом размер щели L2 не изменяется, что устраняет утечки горячего воздуха из проточной части внутрь ротора и обеспечивает герметичность конструкции. Performing a step gap provides a gapless design, eliminating leaks of hot air into the rotor and increasing its tightness. Moreover, the step has a radius shape or is made straight horizontal in the case of a large radius of the intermediate ring. In this case, when the intermediate ring is heated in alternating conditions, due to the temperature difference between the ring and impellers, the size of the slit L1 changes (Fig. 2), while the size of the slit L2 does not change, which eliminates the leakage of hot air from the flow part into the rotor and ensures tightness of the structure.

Изобретение иллюстрируется следующими фигурами. The invention is illustrated by the following figures.

На фиг. 1 частично представлен разрез ротора заявляемой конструкции. На фиг. 2 показано промежуточное кольцо с косой щелью, где R - радиус расположения ступеньки относительно оси ротора, L1 - ширина щели, L2 - ширина щелевой ступеньки. In FIG. 1 partially presents a section of the rotor of the claimed design. In FIG. Figure 2 shows an intermediate ring with an oblique slot, where R is the radius of the step relative to the axis of the rotor, L1 is the width of the slot, L2 is the width of the slotted step.

На фиг. 3 и 4 проиллюстрирован порядок съема лопаток при их замене. In FIG. 3 and 4 illustrate the removal of the blades when replacing them.

Ротор компрессора 1 содержит рабочие колеса 2, между которыми размещены промежуточные кольца 3, ограниченные в радиусном направлении посадочной поверхностью 4 рабочих колес 2. Промежуточные кольца 3 имеют щель 5, которая может быть выполнена со ступенькой 6. Рабочие лопатки 7 размещены в рабочих колесах 2. The compressor rotor 1 contains impellers 2, between which intermediate rings 3 are placed, bounded in the radial direction by the seating surface 4 of the impellers 2. The intermediate rings 3 have a slot 5, which can be made with a step 6. The impellers 7 are placed in the impellers 2.

При сбросе режима в результате разной степени охлаждения массивного колеса 2 и тонкостенного промежуточного кольца 3 со щелью 5, на последний действует центробежная сила, превышающая силу воздействия перепада давления на промежуточном кольце 3 между трактом компрессора и внутренней полостью ротора. При вращении ротора кольцо 3 прижимается по посадочной поверхности 4 к сопрягаемым поверхностям рабочих колес 2. Постоянный контакт колец по поверхности 4 обеспечивает сохранение балансировки ротора, снижает вибрацию ротора и надежность его работы. When the mode is reset as a result of varying degrees of cooling of the massive wheel 2 and the thin-walled intermediate ring 3 with a slot 5, the latter is subjected to centrifugal force exceeding the force of the differential pressure across the intermediate ring 3 between the compressor path and the inner rotor cavity. When the rotor rotates, the ring 3 is pressed along the seating surface 4 to the mating surfaces of the impellers 2. The constant contact of the rings on the surface 4 ensures the balancing of the rotor, reduces the vibration of the rotor and its reliability.

Величина щели L2 в процессе работы двигателя практически меняться не будет, но для обеспечения полной герметичности возможна установка дополнительных пластин между поверхностями ступеньки 6. The size of the gap L2 during the operation of the engine will not practically change, but to ensure complete tightness, it is possible to install additional plates between the surfaces of step 6.

Съем рабочей лопатки 7 осуществляется следующим образом. The removal of the working blades 7 is as follows.

При ремонте ротора или повреждении лопатки 7 прикладывают усилие на наружную поверхность промежуточного кольца 3, при этом часть кольца 3 перемещается во внутрь ротора на величину, превышающую высоту замковой части лопатки 7. При помощи осевого перемещения в замке рабочего колеса 2 лопатка 7 располагается между рабочими колесами 2 и снимается. В обратном порядке происходит установка рабочих лопаток. When repairing the rotor or damaging the blades 7, apply force to the outer surface of the intermediate ring 3, while part of the ring 3 moves into the inside of the rotor by an amount exceeding the height of the lock part of the blade 7. Using axial movement in the lock of the impeller 2, the blade 7 is located between the impellers 2 and is removed. In the reverse order is the installation of the working blades.

Источники информации
1. Авиационный двухконтурный турбореактивный двигатель Д-30 КУ. Техническое описание. - М.: Машиностроение, 1975, с. 37, рис. 40 - 41.Sources of information
1. Aircraft dual-circuit turbojet engine D-30 KU. Technical description. - M.: Mechanical Engineering, 1975, p. 37, fig. 40 - 41.

2. Flight International. 16 ноября 1967, с. 809. 2. Flight International. November 16, 1967, p. 809

Claims

1. The compressor rotor containing the impellers and the intermediate rings located between them, characterized in that the intermediate rings are made with a slit.

2. The compressor rotor according to claim 1, characterized in that the slot is made stepwise.

3. The compressor rotor according to claim 1, characterized in that the slot is made inclined.