устройство соединения вала с дефлектором и диском турбины газотурбинного двигателя

Формула изобретения

1. Устройство соединения вала с дефлектором и диском турбины газотурбинного двигателя, содержащее установленный на шлицы хвостовика вала диск турбины, отличающееся тем, что диск турбины и дефлектор установлены на шлицы вала упругими элементами с посадочной поверхностью между ними, при этом диск охвачен дефлектором.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шлицы в соединении диска турбины и дефлектора с хвостовиком вала выполнены прямоугольными.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к роторам турбокомпрессора, имеющим заднюю опору, расположенную под камерой сгорания, и консольно расположенный ротор турбины.

Известно соединение диска второй ступени турбины с валом на двигателе при помощи одного шлицевого соединения и по двум посадочным цилиндрическим поверхностям (Jane's AERO - ENGEINES - 2002, стр.587).

Недостатком известной конструкции является центрирование диска второй ступени на валу и подвешивание на него с передней стороны диска первой ступени и дефлектора при помощи болтовых соединений, что ухудшает центровку и увеличивает массу.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является соединение по отдельности каждого из двух дисков турбины с валом турбокомпрессора при помощи шлицевых соединений и по двум посадочным цилиндрическим поверхностям (Справочник ЦИАМ/общая редакция: В.А.Скибин, В.И.Солонин, М., Изд. Дом «Авиамир», 2005 г., стр.154, Иностранные авиационные двигатели).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является болтовое соединение дефлектора с диском первой ступени, что приводит к дополнительному соединению, увеличению веса и к возможному появлению вибрации.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности газотурбинного двигателя путем обеспечения сохранения центровки диска турбины и дефлектора относительно вала на всех режимах работы двигателя.

Сущность технического решения заключается в том, что в устройстве соединения вала с дефлектором и диском турбины газотурбинного двигателя, содержащем установленный на шлицы хвостовика вала диск турбины, согласно изобретению диск турбины и дефлектор установлены на шлицы вала упругими элементами с посадочной поверхностью между ними, при этом диск охвачен дефлектором. Шлицы в соединении диска турбины и дефлектора с хвостовиком вала выполнены прямоугольными.

Установка диска турбины и дефлектора на шлицы вала упругими элементами с посадочной поверхностью между ними, при этом диск охвачен дефлектором, обеспечивает сохранение центровки диска турбины и дефлектора относительно вала на всех режимах работы двигателя, что повышает надежность газотурбинного двигателя.

На фиг.1 изображен продольный разрез турбокомпрессора.

На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде (соединение ротора турбины с ротором компрессора).

На фиг.3 - вариант соединения (шлицы выполнены прямоугольными).

Ротор турбокомпрессора 1 состоит из ротора компрессора 2 и ротора турбины 3. Задняя опора 4 ротора турбокомпрессора находится под камерой сгорания. Диск 5 турбины 3 соединен с валом 6 при помощи шлицевого соединения 7 и сцентрирован на валу при помощи посадочной цилиндрической поверхности 8. Дефлектор 9 соединен с валом 6 также при помощи шлицевого соединения 7 и установлен на вал по поверхности 10, а диск 5 - по поверхности 11. Диск 5, дефлектор 9, подшипник 12 и детали уплотнений стягиваются на конце вала 6 гайкой 13. Для сохранения центровки на валу 6 во время работы двигателя в диске 5 и в дефлекторе 9 выполнены упругие элементы 14. При сборке диск 5 и дефлектор 9 соединяются вместе по взаимной центровке по поверхности 11, затем устанавливаются вместе на вал по двум посадочным поверхностям 8 и 10 с натягом. В случае, если эти натяги по поверхностям 8 и 10 недостаточны, наиболее предпочтительным является замена эвольвентных шлиц на прямоугольные (самоцентрирующиеся) шлицы без посадочных поверхностей 8 и 10.

При работе двигателя из-за воздействия центробежных сил и температуры диск 5 и дефлектор 9 вытягиваются, но благодаря упругим элементам 14 сохраняется центрирование на валу 6. На переменных режимах при потере одной центровки по поверхности 8 или 10 общее центрирование не нарушается, то есть диск 5 турбины 3 не меняет своего радиального и углового расположения. Не меняет своего пространственного расположения и дефлектор 9, который прижат по периферии и втулке к базовому диску турбины и имеет две центровки по поверхностям 10 и 11. Для передачи крутящего момента от колеса диск имеет шлицевое соединение с валом, шлицевое соединение используется и для фиксации дефлектора.

При применении прямоугольных (самоцентрирующихся) шлиц центрирование происходит по боковым поверхностям прямоугольных шлиц 7, а не по диаметральным поверхностям буртов.