Способ сборки металлокерамического ротора
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1815335
Авторы: Гинзбург, Дуберштейн, Кохан, Цуриков
Текст
, 18 05 Г 01 0 5/28 НТН ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ скии кого 04,/28,(54) СПОСОБ СБОР ЧЕСКОГО РОТОРА ТАЛЛОКЕ РАМИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Патент США %4639194, кл. Р 01 Оопубл. 1987.Патент США %4176519, кл. Р 01 Оопубл, 1979,(57) Использование: в газотурбостроении, в частности в способах сборки ротора газотурбинного двигателя (ГТД), включающего керамическую турбину, соединенную с металлическим валом. Сущность изобретения: вал 1 с турбиной 5 устанавливают на стенд, вращают приводом и нагреваЪТ турбину 5 факелом или горячим газом. После нагрева элементов 8 ротора до рабочей температуры в полость А подают сжатый воздух и сильфоном 14 запрессовывают хвостовик 9 в коническую поверхность кольца 9, Затем кольцо 9 окончательно крепят атифтами 12 во втул-, ке 3, после чего останавливают вал 1 и со стенда снимают собранный ротор. 2 ил,Изобретение относится к газотурбостроению, в частности к способам сборки ротора газотурбинного двигателя (ГТД), включающего керамическую турбину и металлический вал компрессора,Цель изобретения - повышение надежности соединения элементов ротора ГТД,указанная цель достигается тем, что в способе сборки металлокерамического ротора, включающем установку на наружную коническую поверхность керамического осевого выступа турбины, выполненного с конической внутренней и цилиндрической наружными поверхностями разъемного металлического кольца и после ввода выступа с кольцом во внутреннюю цилиндрическую плотность торцевой расточки металлического вала компрессора соединения радиальными штифтами стенки кольца и расточки, и окончательную операцию сборки-запрессование выступа турбины в коническую поверхность разъемного кольца, запрессовку выступа керамической турбины осуществляют после нагрева соединения до температуры не ниже рабочей, причем этот нагрев осуществляют при вращении собранного узла на стенде. Запрессовку выступа во вращающемся узле осуществляют путем подачи во внутреннюю полость расточки через осевой канал вращающегося вала сжатого газа и создают на турбине осевое усилие не менее усилий, возникающих на работающей турбине.Кроме того, осевое смешение турбины осуществляют после приложения тормозного крутящего момента, передаваемого через выступ, разрезное кольцо и штифты, После всех указанных операций осуществляют окончательный крепеж. узла штифтами, В предложенном изобретении сборку осуществляют при вращении элементов ротора турбины с рабочей частотой и их нагреве до рабочей температуры путем резкого торможения вала и последующей запрессовки выступа турбины в расточку вала компрессора под давлением сжатого воздуха. Таким образом, сборку ротора осуществляют при воздействии на сопряженные элементы узла всех рабочих параметров (температура, вращение и крутящий момент) и тем самым повышают точность центрирования вала и диска в работающей турбине. Кроме того, такой способ обеспечивает возможность создания в работающей турбине требуемого осевого усилия от сжатого воздуха компрессора для контактного напряженного прижатия конической поверхности выступа турбины к поверхностям разъемного кольца вала компрессора, В прототипе этого выполнить невозможно, т,к, сборку и запрессовку элементов ротора осуществляют в неподвижной и холодной турбине путем перемещения диска турбины относительно вала компрессора упорными захватами,На фиг, 1 изображен ротор, на фиг. 2 -поперечное сечение соединения керамического выступа турбины с металлическим валом.Ротор содержит металлический вал 1 с10 центральным осевым каналом 2, снабженный на конце расточкой 3, выполненный ввиде полой втулки с торцем 4 и керамическую турбину 5, включающую диск 6 с рабочими лопатками 7 и выступ (цапфу) 8,15 установленный по оси внутри расточки 3, атакже промежуточное разъемное кольцо 9сопряженное снаружи с цилиндрическойповерхностью 10 расточки 3 и внутри - сконической поверхностью 11 выступа 8,20 причем кольцо 9 соединено с расточкой 3радиальными штифтами 12, Между торцами4 и 13 вала 1 и выступа 8 расположен сильфон 14, закрепленный кромками 15 в торце4, внутренняя полость А которого (14) сооб 25 щена с выходом канала 2. На свободномконце вала на входе канала 2 установленсъемный штуцер 16, соединенный черезскользящее уплотнительное устройство 17 систочником 18 сжатого газа через клапан 19,30 Металлическое кольцо состоит из сегментов20, каждый иэ которых соединен штифтом12 с расточкой 3 и сопряжен коническойповерхностью с керамическим выступом 8некруглого сечения,35 Предлагаемый способ сборки ротораосуществляют следующим образом. Послеизготовления с требуемой обработкой поверхностей турбины 5, вала 1 с каналом 2 ирасточкой 3 и установки сильфона 14 на40 торце 4 вала 1 на выступе 8 устанавливаютсегменты 20, разъемного, кольца, крепят ихстяжным кольцом (на чертеже не показано)и устанавливают выступ 8 с разъемнымкольцом 9 в расточку 3. Затем устанавлива 45 ют штифты 12, крепят их сплошным кольцомили стопором (на чертеже не показано) иустанавливают штуцер 16. После этого вал 1с турбиной 5 устанавливают на разгонныйстенд. соединяют его (1) с приводным двига 50 телем и тормозом (на чертеже не показаны),а также с источником 18 сжатого воздухачерез вращающееся уплотнение 17, Привращении турбины 5 начинают нагревать,например факелом форсунки или горячим55 воздухом и по оси от вала возникают выступ8 при небольшом давлении воздуха в полости А сил ьфона 14 для обеспечения контактаконических поверхностей 10 и 11 узла соединения. При нагреве выступа 8, кольца 9 ирасточки 3 до значения рабочих температур1815335 Составитель И.ВасиленкТехред М.Моргентал Редак ректор С.Шекмар аказ 1621 Тираж ВВИИПИ Государственного ком 113035, МосПодписноеета по изобретениям и открытиям иа, Ж, Раушская наб., 4/5 Т ССС гроиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,несколько раз производят резкое торможение вала 1 для получения крутящего момента. При этом крутящий момент от вращающейся по инерции турбины 5 будет передаваться на вал 1 через выступ 8, сег-. менты 20 кольца 9, штифты 12 и стенки расточки 3. При торможении под воздействием крутящего момента будет происходить самоцентрирование выступа 8 и притирка контактирующих поверхностей элементов 8, 20, 12, 3. Затем при свободном вращении турбины при расчетном давлении подают сжатый воздух в сильфон 14 и тем самым запрессовывают выступ 8 в кольцо 9. После этого производят окончательное соединение кольца и расточки штифтами 12, останавливают и снимают со стенда собранную конструкцию.Преимущество изобретения заключается в следующем. В предложенном способе при соединении металлического вала компрессора и керамического выступа турбины первые посадки с натягом создают осевые усилия, центробежные силы и температуру, соответствующие рабочему режиму ротора двигателя.Под воздействием центробежных сил, осевых усилий крутящего момента и нагрева воздействующих на элементы узла сое) динения притираются сопряженные поверхности, уменьшаются очагиточечных напряжений, происходит их соединение штифтами при воздействии указанных фак торов. В дальнейшем в двигателе не возникают новые силы, воздействующие на элементы узла соединения. Это позволяет до сборки двигателя выявить дефекты ротора на стенде и осуществить горячую насадку 10 элементов ротора при наличии всех фактов,соответствующих рабочему режиму, Все это повышает надежность соединения керамического вала с металлическим,15 Формула изобретенияСпособ сборки металлокерамическогоротора турбины, включающий установку керамической цапфы диска совместно с упорным кольцом в цилиндрический стакан 20 металлического вала, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности соединения и точности сборки, после установки дополнительно осуществляют нагрев и вращение ротора, притирку и центрирова ние цапфы путем резкого торможения ротора, последующей запрессовки цапфы в упорное кольцо путем осевого перемещения турбины вследствие воздействия сжатым воздухом на ее торец.
СмотретьЗаявка
4852988, 25.07.1990
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
ДУБЕРШТЕЙН ВЛАДИМИР ХАЙМОВИЧ, ГИНЗБУРГ АЛЕКСАНДР ЕВГЕНЬЕВИЧ, ЦУРИКОВ АЛЕКСАНДР НИКИТИЧ, КОХАН АНАТОЛИЙ АНДРЕЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: F01D 5/28
Метки: металлокерамического, ротора, сборки
Опубликовано: 15.05.1993
Код ссылки
<a href="https://patents.su/3-1815335-sposob-sborki-metallokeramicheskogo-rotora.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ сборки металлокерамического ротора</a>
Предыдущий патент: Охлаждаемая лопатка газовой турбины
Следующий патент: Гибкая производственная система
Случайный патент: Жироловка