РАБОЧЕЕ КОЛЕСО ТУРБОМАШИНЫ
TURBINE MACHINE WHEEL

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а более конкретно к рабочим колесам турбомашин газотурбинных двигателей.
Известно рабочее колесо турбомащины, содержащее диск, рабочие лопатки и бандажные платформы, размещенные между лопатками (Полезная модель к патенту RU №57370, F02C 1/02, опубл. 10.10.2006, Бюл. №28).
Недостатком данного устройства является неудобство и сложность сборки, ненадежная работа лопаток в условиях вибрации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рабочее колесо турбомашины, включающее диски и рабочие лопатки, выполненные из полимерного антифрикционного композиционного материала, причем рабочие лопатки оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами (RU №11277 U1, МПК F04D 29/28, 1999).
Однако данное устройство сложно в изготовлении, ненадежно в работе при высоких температурах и центробежных нагрузках, не всегда экономически оправдывает себя.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы и экономичности изготовления.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предлагаемом рабочем колесе турбомашины, включающем диски и рабочие лопатки, выполненные из полимерного антифрикционного композиционного материала, причем рабочие лопатки оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами, согласно изобретению диски и рабочие лопатки выполнены из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала, крепежно-фиксирующие элементы выполнены в виде штифтов, проходящих через лопатки и соединяющих диски между собой, причем концы штифтов образуют пространство относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом. Кроме того, штифты установлены по краям лопаток и образуют наружный и внутренний пояса на дисках.
Изготовление дисков и рабочих лопаток из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала и оборудование лопаток дополнительными крепежно-фиксирующими элементами, выполненными в виде штифтов, которые проходят через лопатки и соединяют диски между собой, повышает надежность и долговечность работы устройства за счет увеличения его прочности, износостойкости, повышения технологичности.
Установка штифтов по краям лопаток с образованием наружного и внутреннего поясов на дисках, а также выполнение концов штифтов с образованием пространства относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом, улучшает условия работы колеса и повышает долговечность и износостойкость конструкции турбомашины.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид сбоку рабочего колеса турбомашины; на фиг.2 - общий вид спереди; на фиг.3 - разрез на фиг.2 (вид крепления лопатки штифтами).
Рабочее колесо турбомашины включает диски 1, 2, рабочие лопатки 3, установленные по контактным поверхностям с натягом относительно друг друга. При этом диски 1, 2 и рабочие лопатки 3 выполнены из армированного полимерного антифрикционного композиционного материала (например, стеклоткани с пропиткой эпоксидной смолой с графитом и фторопластом). Лопатки 3 оборудованы дополнительными крепежно-фиксирующими элементами в виде штифтов 4, которые проходят через лопатки и соединяют диск 1 с диском 2 между собой. Штифты 4 установлены по краям лопаток (по одному с каждого конца) и образуют наружный и внутренний пояса на дисках 1, 2. Концы штифтов 4 имеют пространство относительно поверхностей дисков, которое заполнено антифрикционным композиционным самосмазывающимся материалом 5.
Рабочее колесо турбомашины насаживают на вал с натягом и, кроме того, крепят шпонкой. Устройство в сборе подвергают динамической балансировке.
Рабочее колесо турбомашины работает следующим образом.
При вращении рабочего колеса лопатки 3 воздействуют на перекачиваемую жидкость или газ, в результате чего происходит приращение давления, необходимого для их движения. У входа в рабочее колесо создается разрежение, а на выходе - давление. Наличие штифтов 4 позволяет увеличивать скорость вращения дисков 1, 2 за счет повышенной прочности конструкции и тем самым увеличивает производительность турбомашины. Пространство между штифтами 4 и поверхностями с самосмазывающимся материалом обеспечивает безаварийную работу колеса и повышает стабильность балансировки устройства.
Таким образом, предлагаемая конструкция рабочего колеса турбомашины позволяет повысить надежность и долговечность в работе за счет исключения разрушения дисков и лопаток. Кроме того, снижается себестоимость изготовления и эксплуатации за счет уменьшения затрат на техническое обслуживание и ремонт турбомашины.