способ восстановительного ремонта детали ротора турбины

Формула изобретения

Способ восстановительного ремонта детали ротора турбины, включающий устранение дефектного элемента детали и выполнение доработки, отличающийся тем, что осевой фланец крепления диска к валу турбины с объемным дефектом срезают, в полотне диска выполняют отверстие под крепежный элемент и осуществляют крепление диска к валу с помощью дополнительного наклонного фланца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ремонта деталей ротора турбины газотурбинного двигателя.

Известен способ восстановительного ремонта лабиринтных гребешков дисков ротора турбины, заключающийся в наплавлении гребешков и их проточке, а также способ восстановительного ремонта валов, при котором восстанавливают посадочные и центрирующие поверхности, производят балансировку и выполняют доработку [1].

Известные способы ремонта позволяют восстанавливать бракованные детали ротора и использовать их повторно. Однако такие способы не пригодны для высоконагруженных силовых дисков турбины в том случае, когда возникают трещины на фланце крепления диска II ступени к валу. В этом случае диски с объемными дефектами отбраковываются и заменяются новыми.

Наиболее близким по достигаемому результату является способ ремонта дисков турбины, заключающийся в устранении поверхностных дефектов, восстановление посадочных и базовых поверхностей и лабиринтов [2].

Однако известный способ не позволяет восстанавливать высоконагруженные детали с объемными дефектами, например с трещиной на фланце крепления диска к валу.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в снижении стоимости ремонта высоконагруженных деталей ротора турбины с объемными дефектами за счет исключения необходимости отбраковки деталей и их замены.

Задача решается за счет того, что в способе восстановительного ремонта ротора турбины, включающем устранение дефектного элемента детали и выполнение доработки, согласно изобретению, осевой фланец крепления диска к валу турбины с объемным дефектом срезают, в полотне диска выполняют отверстие под крепежный элемент и осуществляют крепление диска к валу с помощью дополнительного наклонного фланца.

Крепление нового наклонного фланца между диском и валом взамен срезанного осевого фланца, имеющего объемный дефект, позволяет осуществлять ремонт ротора без отбраковки его деталей и замены новыми.

Повторное использование высоконагруженной детали ротора турбины - диска после предлагаемого восстановления является экономически выгодным, поскольку стоимость нового фланца существенно ниже ( в 30 раз) стоимости нового диска, т.к. диски современных высокотемпературных турбин изготавливают из дорогостоящих и труднообрабатываемых материалов.

На практике доказано, что ресурс восстановленных и повторно использованных дисков не ниже ресурса новых.

На фиг. 1 показан ротор турбины высокого давления до восстановительного ремонта. Ротор 1 двухступенчатой турбины состоит из вала 2, диска I ступени 3 и диска II ступени 4, на котором установлены рабочие лопатки II ступени 5. Диск 4 имеет ободную часть 6, полотно 7, ступицу 8 и осевой фланец 9, с помощью которого диск 4 через штифты 10 и гайку 11 фиксируется относительно фланца 12 вала 2.

На фиг. 2 показан элемент I на фиг.1 в увеличенном виде, где показаны трещины 13 глубиной 0,4 мм, возникшие в результате упругой деформации высоконагруженной ступицы 8 диска 4 относительно фланца 12 вала 2 при их взаимном радиальном перемещении.

На фиг.3 представлена ступица диска ротора турбины после восстановительного ремонта. Наклонный фланец 14 крепится к диску 4 с помощью призонных болтов 15 и гаек 16, а к фланцу 12 вала 2 - с помощью штифтов 10 и гайки 11. Для постановки болтов 15 в полотне 7 в месте минимальных напряжений выполнены отверстия 17.

Способ осуществляется следующим образом.

Фланец 9 является высоконагруженным элементом диска 4, т. к. через него передается крутящий момент от рабочих лопаток 11 ступени 5 и осевая газовая сила, действующая на лопатки Б и диск 4. При образовании объемных дефектов, в частности трещин 13, фланец 9 ремонту не подлежит и его срезают. Затем в полотне в месте минимальных напряжений диска 4 выполняют отверстие 17 под крепежный элемент. Крепление диска 4 к фланцу 12 вала 2 осуществляют с помощью наклонного фланца 14, который крепят к диску с помощью призонных болтов 15 и гаек 16, а к фланцу 12 - с помощью штифтов 10 и гайки 11.

Поскольку осевая длина наклонного фланца 14 существенно превышает длину осевого фланца 9 взаимные радиальные перемещения фланца 12 вала 2 и диска II ступени 4 не приводят к образованию трещин в наклонном фланце 14. Ресурс диска II ступени 4, а также ротора в целом увеличивается более чем в 2 раза.

Источники информации

1. Н.Л.Голего. Ремонт летательных аппаратов, Москва, "Транспорт", 1977, стр. 357.

2. Н. Л. Голего. Ремонт летательных аппаратов, Москва, "Транспорт", 1977, стр. 356.