Рабочее колесо осевой турбины

Полезная модель относится к турбиностроению и предназначена для гашения колебаний рабочих колес, изготовленных по типу моноколес - дисков, выполненных с лопатками как одно целое.
Известна конструкция рабочего колеса осевой турбомашины, в которой рабочее колесо содержит выполненный за одно целое с лопатками диск, обод которого снабжен пазом, и демпфирующий элемент, установленный в пазу. Паз выполнен кольцевым и наклонен относительно вертикальной оси диска. Демпфирующий элемент выполнен в виде многослойного кольцевого пакета чередующихся между собой гладких и гофрированных пластин и установлен в пазу с натягом (патент RU №2022120).
Недостатком такой конструкции, принятой за прототип, является интенсивный износ в ней локальных контактных поверхностей за счет действия сил трения с последующим снижением демпфирующих свойств устройства вследствие ослабления натяга элементов пакета.
Технический результат полезной модели - повышение эффективности гашения колебаний рабочего колеса турбомашины и его надежности.
Технический результат полезной модели достигается тем, что рабочее колесо осевой турбины, содержащее диск, выполненный за одно целое с лопатками и ободом, кольцевой паз, выполненный в ободе и расположенный наклонно относительно оси диска, демпфирующее устройство, размещено в пазу, отличающееся тем, что демпфирующее устройство выполнено в виде свитой в спираль, плотно уложенной в несколько слоев и установленной в пазу с натягом упругой ленты, изготовленной из никелида титана-материала, обладающего эффектом памяти формы
Выполнение демпфирующего устройства в виде такой ленты, плотно уложенной в спираль в несколько слоев и установленной с натягом, обеспечивает эффективное гашение энергии колебаний обода диска за счет высоких сил трения ленты с внешней контактной поверхностью кольцевого паза и межслойных плоскостях. Таким образом, обеспечивается интенсивное гашение колебаний рабочего колеса, снижение их амплитуды и уровня излучаемой акустической энергии, что повышает надежность турбомашины, улучшает экологические показатели энергоустановки. При этом трение происходит по всей поверхности витков кольцевой ленты, исключается влияние ее износа на демпфирующие свойства устройства, так как лента постоянно находится в режиме процесса линейного расширения под воздействием эффекта памяти формы материала и центробежных сил вращающегося ротора, что обеспечивает снижение виброакустической активности рабочего колеса, повышает срок службы демпфирующего устройства.
На чертеже изображено рабочее колесо осевой турбины в разрезе по диску.
Рабочее колесо состоит из диска 1, выполненного за одно целое с лопатками 2 и ободом 3. В ободе имеется наклонный по отношению радиальной оси диска кольцевой паз 4, в котором размещено демпфирующее устройство 5.
В процессе изготовления демпфирующего устройства 5, лента нагревается до температуры рабочего режима турбоагрегата, после чего охлаждается, плотно сворачивается в спираль и укладывается в кольцевой паз 4 обода 3 диска 1.
При работе турбины температурное поле формирует в демпфирующем устройстве 5 мартенситное превращение металла и под действием предварительно запрограммированного его расширения и центробежных сил совершается линейная (вдоль продольной оси) деформация ленты, что вызывает плотное прилегание последней к внешней поверхности паза 4, оказывая на нее интенсивное давление, в результате чего значительно повышается эффект гашения колебаний диска.
В предлагаемом варианте исполнения демпфирующего устройства отпадает необходимость использования чередующихся гофрированных и плоских пластин для создания упругого натяга, поскольку натяг в данном случае образуется за счет линейного расширения и выпрямляющего импульса собственно ленты под воздействием эффекта памяти формы материала и центробежных сил вращающегося ротора. Упрощается техпроцесс монтажа и изготовления устройства.
Такой вариант выполнения демпфирующего устройства, гасителя вибраций диска, обладает более высокими уровнями демпфирования колебаний и эксплуатационной надежности в сравнении с прототипом, так как трение происходит по всей поверхности ленты, используется материал с эффектом памяти формы, что резко увеличит эффективность и срок службы устройства.