Металлокерамическое рабочее колесо центробежной турбомашины

(191 Р 04 О 29/28 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИ О ЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ КОЕ РАБОЧЕ а с С.Каневскии 298, кл. Р 01 О еин, иков и%2(57) Использование: газотучастности конструкции метских рабочих компрессора.бретения; рабочее колесосодержит основной керамичвыходными прямолинейнымпатками 2, соединенныйсваркой с его торцем 3 вскерамический диск 5, включа рбостроение, в аллокерамичеСущность изокомпрессор еский диск 1 и рабочими лодиффузионной помогательный ющий залитую1809175 40 головку 7 металлической шпильки 6, и полую металлическую втулку 8 с закрученными входными лопатками 9, насаженную на коническую поверхность 10 втулки 5 на шпильке 6 посредством гайки 11 и упругой прокладки 12 установлен полый металлический вал 13 с кольцевым торцем 14, контактирующим с диском 8, лопатки 9 и 2 снабжены на входе и выходе обтекаеИзобретение относится к турбостроению, в частности к конструкциям роторов металлокерамических (МКр) турбомашин, преимущественно газотурбинных двигателей, 5Цель изобретения - повышение надежности рабочего колеса турбомашины.На фиг. 1 представлено устройство металлокерамического колеса компрессора; на фиг. 2 - взаимное расположение керами ческих и рабочих лопаток в колесе; на фиг.3 - узел соединения полых втулки и вала,ЦБКр содержит керамический выходной диск 1 с выходными прямолинейными лопатками 2 и торцами 3, 4, вспомогатель ный керамический диск 5, закрепленный диффузионной сваркой на торце 3 и снабженный резьбовой металлической шпилькой 6 с залитой в керамике диска головкой 7, а также полый металлический диск 8 с 20 входными закрученными лопатками 9. Диски 8 и 5 соединены по сопряженным коническим поверхностям 10. На шпильке 6 гайкой 11 и упругим элементом 12 закреплен полый металлический вал 13 с торцем 25 14, контактируемым или сваренным с входным торцем втулки 8 и снабженным (13) подшипниками 15. Лопатки 9 включают входные 16 и выходные 17 обтекаемые кромки и снабжены воздухоподводящей улиткой 18. Кера мические прямолинейные лопатки 2 включаю входные 19 и выходные 20 обтекаемые кромки, Полый металлический вал 6 может быть снабжен обтекателем 21,соединенным сваркой 22 с металлическим диском 35 8. Головка 7 шпильки 6 может быть свободно установлена в торцевом коническом отверстии вспомогательного керамического диска 5. При этом диск 5 заключен в замкнутом объеме, образованном поверхностями головки 7, обтекателя 2 и дисков 8, 1, На последних лопатки 2 и 9 на фиг, 3 не показаны,Предложенное колесо изготовляют следующим образом. Изготовляют элементы 1, 8, 6, 13. Затем методом заливки изготовляют конструкцию диска 5 со шпилькой 6. После мыми кромками 16,17 и 19,20, причем кромки 19 и 17 смещены между собой по окружности на полшага лопаток, керамический диск 5 может быть снабжен торцевой проточкой, в которой свободно по оси установлена головка 7 шпильки 6; вал 13 снабжен обтекателем 21, соединенным электросваркой 22 с торцем втулки 8, 2 з.п, ф-лы, 3 ил,этого диффузионной сваркой соединяют торцевые поверхности 3 керамических дисков 1 и 5. После этого на диск 5 и шпильку 6 устанавливают полые втулку 8 и полый вал 13 и крепят их гайкой 11,Колесо компрессора работает следующим образом. Поступающий на вход закрученных лопаток 9 воздух сжимается и в виде скоростного потока подается на вход прямолинейных лопаток 2, где и происходит основное сжатие воздуха. При этом мощности компрессоров, образованных упомянутыми лопатками 9 и 2, различны, например их отношение 2: 8, Крутящий момент между дисками 1 и 8 передается через сваренные керамические торцевые поверхности 3, поэ- тому качество сварки должно быть высоким, При подводе всей мощности компрессора со стороны диска 1 через поверхность 3 будет передаваться только часть мощности (2 ОО). В последнем случае целесообразно использовать конструкцию на фиг, 3. В компрессоре изменение температуры прокачиваемого сжэтога воздуха от стоянки до рабочего режима составит например 0-500 С, а при использовании воздухоохладителя - 0- 200 С. При этом изменение температуры головки 7 шпильки 6 в центре керамического диска составит не более 0-200 С, что вполне обеспечит надежную работу узла соединения металлической шпильки 6 с керамическим диском 5. Преимущества изобретения по сравнению с прототипом заключаются в следующем, Если в прототипе на стыке прямолинейных и закрученных лопаток из-за образующихся выступающих кромок происходит срыв потока воздуха, то в изобретении за счет смещение лопаток относительно друг друга и наличия в лопатках обтекаемых кромок срыв потока воздуха исключается.В предложенной конструкции керамический диск прямолинейных лопаток выполнен сплошным без осевого отверстия, а в прототипе предусмотрено осевое отверстие для оэла подвода мощности,. В прототипе снабженный валом и закрученными лопатками металлический диск соединяют с торцем керамического диска методом диффузионной сварки или спеканием, а в изобретении металлический вал соединяют со вспомогательным керамическим диском путем .заливки, а основной керамический диск соединяют со вспомогательным керамическим диском. При этом температура упомянутых соединенных деталей (керамика-металл) в изобретении меньше, чем у прототипа,За счет выполнения в изобретении входного металлического диска полым снижается вес рабочего колеса компрессора.. Все это повышает надежность металлокерамического рабочего колеса компрессора,Формула из об рете н и я 1. Металлокерамическое рабочее колесо центробежной турбомашины, преимущественно компрессора, содержащее установленный на металлическом валу, закрепленном в подшипниках, несущий диск, состоящий иэ сопряженных между собой по торцам, снабженных центрирующими проточками входного металлического и выходного керамического дисков, каждый из которых снабжен соответственно закрученнымиметаллическими лопатками и прямолиней 5 ными керамическими лопатками, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышениянадежности, выходной керамической дисквыполнен цельным, а входной металлический диск и вал - полыми, при этом вал10 расположен со стороны входа компрессора,а в полости металлического диска размещенсоединенный с выходным керамическим диском диффузионной сваркой или спеканиемдополнительный керамический диск с осе 15 вым металлическим резьбовым стержнем,один конец которого методом заливки закреплен в дополнительном диске, а другойразмещен в полости вала.2. Колесо по и. 1. о т л и ч а ю щ е е с я20 тем, что вал жестко преимущественно сваркой соединен с входным металлическим диском по торцовой поверхности,3. Колесопоп.1, отличающеесятем, что дополнительный диск имеет торцо 25 вую проточку, а стержень снабжен головкой. размещенной по оси проточки,1809175Составитель А. Кокан РедакторТехред М,Моргентал Корректор С.шекма каз 1273 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101