Ротор двухступенчатой турбины

РОТОР ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ТУРБИНЫ, содержащий вал, рабочие диски первой и второй ступеней с охлаждаемыми лопатками, тепловой экран, установленный между рабочими дисками, выполненный в виде дефлектора, имеющего обод и полотно, снабженные соответственно осевыми каналами и отверстиями, и ступицу, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, тепловой экран снабжен вторым дефлектором, примыкающим к первому ободом и ступицей, причем обод и полотно второго дефлектора снабжены соответственно сквозными радиальными каналами и осевыми отверстиями, ступицы обоих дефлекторов зафиксированы в осевом направлении, а в ободе первого дефлектора выполнены сообщенные с осевыми радиальные каналы.

Изобретение относится к области турбостроения, а более конкретно к турбинам газотурбинных двигателей.
Известен ротор двухступенчатой турбины, содержащий вал, диски первой и второй ступеней с охлаждаемыми рабочими лопатками, тепловой экран между дисками первой и второй ступеней, выполненный в виде одного промежуточного диска, установленный опорными поверхностями обода на соответствующие опорные поверхности ободов дисков первой и второй ступеней.
Недостатком известной конструкции ротора является низкая надежность, обусловленная недостаточной прочностью теплового экрана вследствие повышенных температур на его ободе и появления усталостных трещин в местах перехода полотна экрана к внутренним поверхностям обода.
Известен также ротор двухступенчатой турбины, содержащий вал, рабочие диски первой и второй ступеней с охлажденными лопатками, тепловой экран, установленный между рабочими дисками и выполненный в виде дефлектора, имеющего обод и полотно, снабженные соответственно осевыми каналами и отверстиями, и ступицу.
Однако такое выполнение ротора приводит к повышению температуры обода теплового экрана, связанного с перетеканием горячих газов через лабиринтное уплотнение между сопловыми лопатками второй ступени и ободом теплового экрана.
Кроме этого, в местах перехода полотна экрана к внутренним поверхностям обода появляются усталостные трещины, вызванные колебанием незакрепленной в долевом (осевом) направлении ступицы теплового экрана при вращении ротора.
Целью изобретения является повышение надежности ротора.
Цель достигается тем, что в роторе двухступенчатой турбины, содержащем вал, рабочие диски первой и второй ступеней с охлажденными лопатками, тепловой экран, установленный между рабочими дисками и выполненный в виде дефлектора, имеющего обод и полотно, снабженные соответственно осевыми каналами и отверстиями, и ступицу, тепловой экран снабжен вторым дефлектором, примыкающим к первому ободом и ступицей, причем обод и полотно второго дефлектора снабжены соответственно сквозными радиальными каналами и осевыми отверстиями, ступицы обоих дефлекторов зафиксированы в осевом направлении, а в ободе первого дефлектора выполнены сообщенные с осевыми радиальные каналы.
На фиг. 1 показан продольный разрез ротора турбины; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 в увеличенном масштабе.
Ротор двухступенчатой турбины содержит вал 1, рабочие диски 2, 3 первой и второй ступеней с охлаждаемыми лопатками 4, 5, тепловой экран, установленный между рабочими дисками 2, 3 и выполненный в виде дефлектора, имеющего обод 6 и полотно 7, снабженные соответственно осевыми каналами 8 и отверстиями 9, и ступицу 10, причем тепловой экран снабжен вторым дефлектором, примыкающим к первому ободом 11 и ступицей 12. Обод 11 и полотно 13 второго дефлектора снабжены соответственно сквозными радиальными отверстиями 14 и осевыми отверстиями 15. Ступицы 10, 12 обоих дефлекторов зафиксированы в осевом направлении, а в ободе 6 первого дефлектора выполнены сообщенные с осевыми каналами 8 радиальные каналы 16.
При работе охлаждающий воздух, отбираемый за последней ступенью компрессора, поступает в систему охлаждения рабочего диска 2 первой ступени, разделившись на две части, проходит соответственно по каналам охлаждения лопаток 4 последовательно по осевым и радиальным каналам 8 и 16 обода 6 первого дефлектора и попадает в проточную часть турбины.
Охлаждающий воздух, отбираемый из промежуточной ступени компрессора, поступает в полость между рабочими дисками 2, 3, проходит через осевые отверстия 9 и 15 обоих дефлекторов и, разделившись на две части, через радиальные отверстия 14 и каналы охлаждения лопаток 5 второй ступени попадает в проточную часть турбины.
В таком выполнении ротор двухступенчатой турбины благодаря радиальному вдуву воздуха в зазор между сопловыми лопатками второй ступени и тепловым экраном, а также благодаря фиксации ступиц обоих дефлекторов в осевом направлении позволяет исключить появление усталостных трещин на ободе теплового экрана и, тем самым, повысить надежность ротора. (56) Патент США N 3356340, кл. 416-119, опублик. 1967.
Шварц В. А. Конструкции газотурбинных установок. М. : Машиностроение, 1970, с. 225.