Демпфирующее устройство рабочих лопаток тепловых турбин

Полезная модель относится к области антивибрационных устройств рабочих лопаток тепловых двигателей.
Устройство демпфирования колебаний рабочих венцов включает демпфирующий элемент, выполненный в виде полой прокладки, установленной под хвостовиком лопатки рабочего колеса. Материал демпфера - никелид титана - сплав, обладающий эффектом памяти формы, высокой коррозионной и жаростойкостью.
Использование такой конструктивной композиции позволит снизить виброакустическую активность рабочих колес тепловых турбин, повысив их надежность, долговечность и экологоичность.
Известна конструкция демпфирующего устройства, выполненного в виде специальной прокладки, установленной под хвостовиком лопатки вентилятора турбореактивного двигателя (патент RU №2526607).
Недостатками такого варианта, принятого за прототип, являются сложность конструкции и достаточно высокая стоимость изготовления, значительный износ его рабочих поверхностей при эксплуатации, что снижает эффективность процесса гашения колебаний рабочего венца.
Технический результат заявляемой модели заключается в повышении вибрационной надежности рабочих колес тепловых турбин за счет высокой эффективности демпфирующих устройств, изготовленных из материала с эффектом памяти формы.
Указанный технический результат достигается тем, что в рабочих колесах тепловых турбин используется демпфирующее устройство рабочих лопаток, отличающееся тем, что оно выполнено в виде полой прокладки, изготовленной из материала с эффектом памяти формы, обладающего высокой коррозионной и жаростойкостью, установлено под хвостовиком рабочей лопатки, при этом демпфирующее устройство закреплено в диске совместно с рабочей лопаткой стопорными кольцами.
Выполнение демпфера в виде полой прокладки из спава с эффектом памяти формы, а именно никелида титана, обеспечит на рабочем режиме тепловой турбины за счет мартенситного превращения материала его поперечное расширение вдоль всей длины и, как следствие, радиальную блокировку рабочей лопатки в хвостовом соединении, что создаст высокую эффективность гашения колебаний, исключит зависимость этого процесса от износа демпфера и, как следствие, существенно снизит виброакустическую активность рабочих колес. Высокая коррозионная и жаростойкость никелида титана обеспечат долговечность демпфирующего устройства при эксплуатации.
Демпфирующие устройства такой конструкции могут быть использованы в тепловых турбинах, оснащенных рабочими лопатками с хвостовыми соединениями зубчиковой, елочной, Т-образной и грибовидной формы.
На фиг. 1 показан продольный разрез рабочего колеса. На фиг. 2 - поперечный разрез (по сеч. А-А) рабочего колеса. На фиг. 3 - вид на полую прокладку (демпфер) в рабочем (нагретом) состоянии и на фиг. 4 - в монтажном исполнении.
Рабочая лопатка 1 (фиг. 1 и 2) хвостовиком 2 закреплена в диске 3 и оснащена демпфирующим устройством, выполненным в виде полой прокладки 4, размещенной под хвостовиком в камере 5.
От смещения в диске 3 рабочие лопатки 1 и полые прокладки 4 фиксируются стопорными кольцами 6 и 7 (фиг. 1).
При работе тепловой турбины за счет нагрева элементов проточной части происходит мартенситное превращение материала демпфирующего устройства, выполненного в виде полой прокладки 4, обладающего эффектом памяти формы, в результате чего проявляется предварительно «запрограммированное» расширение в поперечном направлении, обеспечивающее надежную радиальную блокировку рабочей лопатки 1 посредством соприкосновения контактных поверхностей хвостового соединения вдоль всей их длины (по оси агрегата).
Это позволит обеспечить высокую эффективность гашения колебательных процессов в проточной части тепловых турбин, существенно сократит виброакустическую активность роторов. Демпфирующие устройства такой конструкции могут быть использованы в тепловых турбинах, оснащенных рабочими лопатками с хвостовыми соединениями зубчиковой, елочной, Т-образной и грибовидной формы.