РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ЛОПАСТНОЙ МАШИНЫ С РАДИАЛЬНЫМИ НАБОРНЫМИ ЛОПАТКАМИ

Полезная модель относится к рабочим колесам лопастных машин с наборными лопатками осевого типа (с радиальными лопатками) и может быть использована в различных отраслях техники, например, для изготовления осевых компрессоров и осевых турбин привода насосов и других машин.
Наборные лопатки, количество которых в рабочих колесах может достичь 40…100 штук в одном колесе, превращают их в массовую деталь, а массовое производство позволяет применять (из соображений окупаемости) более прогрессивные технологические процессы, материалы и делает изделия с такими лопатками ремонтопригодными благодаря возможности замены дефектных лопаток при выявлении различных дефектов при эксплуатации.
Известно рабочее колесо лопастной машины с радиальными наборными лопатками - турбины авиационного двигателя, содержащее диск, основание каждой лопатки, выполненное заодно целое с телом лопатки и хвостовиком, снабженным чередующимися по высоте хвостовика в радиальном направлении канавками и расположенными между канавками выступами, размещенными внутри элемента для механического зацепления хвостовика с диском, в котором этот элемент выполнен в виде "елочного" паза, направленного от одного торца диска к другому, (см. например книгу Г.С. Скубачевский "Авиационные газотурбинные двигатели", М., Машиностроение, 1969 г. стр. 125, рис. 5.10).
Из рабочего колеса с лопаткой, хвостовик которой имеет вид "елочного" замка очень просто - путем перемещения хвостовика лопатки вдоль паза диска (предварительно отогнув стопорную пластину) вынуть его из диска. И также путем перемещения хвостовика вдоль паза диска легко установить новую лопатку. Это одно из главных преимуществ "елочного" замка. А недостаток заключается в трудности изготовления "елочного" паза в диске.
Широкому распространению рабочих колес лопастных машин с радиальными наборными лопатками в других отраслях техники, кроме авиа-двигателестроения, препятствует необходимость применения достаточно сложного оборудования для изготовления пазов "елочного" типа в дисках. Диск сам по себе - технологически и конструктивно - сложное и дорогое изделие, а изготовление в диске большого количества (40…100) пазов добавляет сложности еще и потому, что многократно увеличивается вероятность малейших отклонений в размерах пазов в диске, которые могут привести к появлению брака диска всего из-за одного-двух пазов, так как изготовить одну-две индивидуальных лопатки нельзя, особенно, если в процессе эксплуатации предстоит замена лопаток. Сложное оборудование для изготовления пазов в диске - станок для протяжки (протяжка - это инструмент) в зависимости от размеров диска - это тоже уникальное оборудование и приобретать его при небольшом количестве дисков (рабочих колес) экономически нецелесообразно.
Поэтому главный недостаток известного технического решения применительно к небольшим объемам производства - это низкая технологичность конструкции.
Целью полезной модели является улучшение технологичности колеса с наборными лопатками.
Поставленная цель достигается тем, что в диске для каждой лопатки выполнены два отверстия, одно из которых выполнено сквозным и направлено от одного торца диска к другому, а второе выполнено со стороны наружного диаметра диска, расположено радиально и сообщено с первым сквозным отверстием. Хвостовик лопатки выполнен в виде круглого профилированного стержня, конец которого размещен в радиальном и сквозном отверстиях, причем на стержне выполнены кольцевые канавки и кольцевые выступы, в каждом сквозном отверстии по разные стороны относительно конца стержня размещены две вставки, на торце каждой из которых, обращенном к другой вставке выполнены полукруглые канавки и выступы, в которых размещены выступы и канавки стержня.
Вставки зафиксированы от перемещения вдоль сквозного отверстия, в котором они установлены.
От перемещения вдоль сквозного отверстия вставки зафиксированы с помощью плоских пружинных стопорных колец, установленных в канавках, выполненных в сквозном отверстии.
Сквозные отверстия в диске и установленные в них вставки выполнены круглыми.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен разрез диска лопатки с хвостовиками и вставками, на фиг. 2 разрез Б-Б, а на фиг. 3 разрез диска со вставками без хвостовика лопатки.
1 - лопатка
2 - диск
3 - основание лопатки
4 - стержень хвостовика
5 - сквозное отверстие
6 - радиальное отверстие
7 - кольцевые канавки на стержне
8 - кольцевые выступы на стержне
9, 10 - вставки
11, 12 - торцы вставок
13 - полукруглые канавки во вставке
14 - выступы во вставке
15 - канавки в отверстиях
16 - пружинные стопорные кольца
1
2
Т, Т - торцы диска.
1
2
Рабочее колесо лопастной машины с радиальными лопатками 1 (например, турбины) содержит диск 2, основание 3 и хвостовик лопатки в виде стержня 4. В диске для крепления каждой лопатки 1 выполнено сквозное отверстие 5, направлено от одного торца T к другому торцу Т. Ось отверстия 5 направлена параллельно оси диска (не показана). Со стороны наружного диаметра диска выполнено радиальное отверстие 6, сообщенное с отверстием 5. Радиальное отверстие 6 сообщено с отверстием 5. На стержне (он выполнен профилированным) выполнены кольцевые канавки 7 и кольцевые выступы 8. Отверстие 5 выполнено круглым и в нем по обе стороны относительно стержня и размещены вставки 9 и 10 тоже круглой формы. Круглая форма отверстия 5 и вставок 9 и 10 наиболее технологична в изготовлении, хотя и отверстия 5 и вставки 9 и 10 могут быть любой другой формы, например, квадратные. Со стороны обращенных друг к другу торцев 11 и 12 вставок 9 и 10, выполнены полукруглые канавки 13 и выступы 14, в которые входят ответные круглые выступы 8 на стержне и канавки 7, образующие механическое сцепление стержня со вставками, а вставок с отверстием 5 диска, которое препятствует выпадению лопаток из диска. Основания 3 лопаток сопряжены с малым зазором (не показан) с соседними лопатками и препятствуют провороту лопаток, сохраняя при этом заданный угол установки лопатки по отношению к диску.
Для исключения перемещения вставок 9 и 10 вдоль отверстия 5 предусмотрены канавки 15, выполненные в отверстиях 5 и в эти же канавки установлены пружинные стопорные кольца 16.
1
2
Сборка рабочего колеса происходит таким образом: в отверстие 6 вставляют хвостовик лопатки - стержень 4 с канавками и выступами. Затем с обеих сторон (торцев Т и Т) в отверстия 5 вставляют вставки 9 и 10, совмещая выступы стержня в полукруглых канавках вставок 9 и 10 и выступы во вставках с канавками стержня. После чего в канавках 15 устанавливают пружинные стопорные кольца 16, колесо собрано!
Преимуществом предложенной полезной модели является упрощение конструктивных форм элементов зацепления хвостовика 5 лопатки с диском за счет введения двух вставок 9, 10, в которых выполнены самые сложные элементы зацепления - канавки 13 и выступы 8 и круглый стержень 4 хвостовика.
Поверхности каждой вставки открыты для доступа к обработке канавок и выступов инструментами типа дисков, в том числе шлифовальных дисков, что позволяет изготавливать вставки (как и хвостовики лопаток) на универсальном оборудовании. Это позволяет изготавливать указанные в полезной модели рабочие колеса в широком диапазоне размеров колес и расширить таким образом область применения таких колес, в частности, в турбинах различных приводов - так как изготовление круглых элементов и стержня и вставок существенно упрощает технологию изготовления.