Уплотнение узла рабочих венцов турбомашин

Полезная модель относится к уплотнениям газотурбинных двигателей, предотвращающим утечку охлаждающего воздуха, подаваемого в область замкового соединения рабочего венца, и гасящим колебания последнего.
Известна конструкция контурного уплотнения, состоящего из демпфирующего элемента, изготовленного из тонкого листового металла, размещенного в области замкового соединения рабочего венца (патент US №6315298 В1).
Недостатком такой конструкции, принятой за прототип, является интенсивный износ в процессе эксплуатации контактных поверхностей демпфирующего элемента за счет действия сил трения с последующим снижением демпфирующих свойств уплотнения вследствие сокращения центробежных сил его боковых поверхностей.
Задача полезной модели - повышение эффективности гашения колебаний рабочего колеса турбомашины и его надежности.
Для решения указанной задачи замковый узел лопаток снабжается контурным уплотнением, служащим одновременно демпфирующим элементом, отличающимся тем, что для его изготовления используется никелид титана -материал, обладающий эффектом памяти формы.
Выполнение демпфирующего элемента из никелида титана обеспечивает снижение вибрационной активности рабочих лопаток за счет высоких сил трения демпфирующего элемента с гранями хвостового соединения рабочих лопаток. При этом значительно снижается влияние износа поверхности трения на демпфирующие свойства уплотнения, так как демпфирующий элемент постоянно находится в процессе восстановления линейной формы собственно контура под воздействием эффекта памяти формы материала и центробежных сил вращающегося ротора, что повышает надежность и срок службы уплотнения, улучшает экологические характеристики энергоустановки.
На фиг. 1 показано уплотнение узла рабочих венцов турбомашин, на фиг. 2 продольный разрез рабочего колеса.
Уплотнение узла лопаток состоит из демпфирующего элемента 1, который имеет боковые поверхности 2 и 3, размещенного в области замкового соединения 4 рабочего венца, состоящего из рабочих лопаток 5. В осевом направлении рабочие лопатки 5 и демпфирующий элемент 1 фиксируются посредством металлических колец 6 и 7, монтируемых по обе стороны обода диска 8.
Демпфирующий элемент 1 изготовляется следующим образом. Из никелид-титановой пластины изготавливается элемент необходимых размеров, нагревается до температуры теплоносителя на рабочем режиме турбоагрегата и охлаждается, после чего ему придается геометрическая форма, необходимая для монтажа в замковом соединении 4 рабочего колеса.
При работе турбины температурное поле формирует в демпфирующем элементе 1 мартенситное превращение металла и под действием предварительно запрограммированного процесса восстановления линейной формы его контура за счет эффекта памяти формы материала и центробежных сил вращающегося ротора обеспечивается плотное прилегание боковых поверхностей 2 и 3 демпфирующего элемента 1 к граням хвостового соединения рабочих лопаток 5, оказывая на них интенсивное давление, в результате чего значительно повышается эффект гашения колебаний диска.
Такой вариант выполнения гасителя вибраций рабочих венцов обладает более высоким уровнем демпфирования колебаний и эксплуатационной надежности в сравнении с прототипом, так как используется материал с эффектом памяти формы, что резко увеличит эффективность и срок его службы, улучшит экологические характеристики турбомашины.