устройство блокировки лопаток с креплением молотообразного типа на диске

Формула изобретения

1. Устройство блокировки лопаток (8) в периферийной канавке (2) диска (1) турбомашины, причем лопатки содержат корневые части (7) с креплением молотообразного типа, которые могут быть введены в канавку (2) через окно загрузки (6a, 6б) и удерживаются в канавке (2) в результате взаимодействия их формы с боковыми стенками (3a, 3б) этой канавки, причем устройство блокировки может быть введено в канавку (2) через окно загрузки (6a, 6б) и содержит элемент блокировки (1б), который может быть поднят в гнездо фиксатора (9a, 9б), выполненное в боковых стенках (3a, 3б) канавки (2) под действием радиально расположенного винта перемещения (17), головка которого (41) упирается в дно этой канавки (2), отличающееся тем, что это устройство дополнительно содержит корпус (15), располагающийся между корневыми частями (7) пары лопаток (8a, 8б) и имеющий поперечное сечение, адаптированное к поперечному сечению канавки (2), причем корпус (15) содержит нижнее основание (20), располагающееся над дном канавки (2), и радиальное сквозное отверстие (22), поперечное сечение которого не является круглым и в котором элемент блокировки (16) устанавливается с возможностью перемещения под действием винта перемещения (17), а также тем, что размеры головки винта (41) выбираются таким образом, чтобы она оставалась заключенной между дном канавки (2) и основанием (20) корпуса (15).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средства, предназначенные для ограничения подъема элемента блокировки (16).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упомянутые средства, предназначенные для ограничения подъема элемента блокировки (16), содержат взаимодействующие друг с другом упорные поверхности (23a, 23б; 32а, 32б), сформированные соответственно на элементе блокировки (16) и на корпусе (15).

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что элемент блокировки (16) может быть убран в корпус.

Описание изобретения к патенту

Описание

Предлагаемое изобретение касается устройства блокировки лопаток в периферийной канавке диска турбомашины, причем лопатки содержат корневые части с креплением молотообразного типа и они могут быть введены в канавку через окно загрузки и удерживаются в этой канавке в результате взаимодействия их формы с боковыми стенками канавки, причем устройство блокировки может быть введено в канавку через окно загрузки и содержит элемент блокировки, который может быть поднят в гнездо фиксатора, выполненное в боковых стенках канавки, под действием винта радиального перемещения, головка которого упирается в дно этой канавки.

Может быть предусмотрена ступенчатая установка нескольких устройств блокировки этого типа. Обычно головка винта перемещения, которая является более широкой, чем его стержень, размещается в углублении, выполненном в дне канавки против соответствующего гнезда фиксатора. Вследствие того обстоятельства, что головка этого винта является более широкой, чем его стержень, этот винт является невыпадающим (см. патент GB 659592, 1951).

В таких конструкциях подобный элемент блокировки образован утолщением, сформированным на верхней поверхности корпуса, который в положении блокировки данного устройства упирается в боковые стенки канавки в непосредственной близости от горловины этой канавки. Этот корпус имеет нижнее основание, которое в положении блокировки удалено от головки винта с тем, чтобы обеспечить возможность скольжения этого корпуса в канавке в процессе монтажа лопаток. Действительно, для того, чтобы обеспечить возможность этого скольжения, утолщение, сформированное на корпусе, должно располагаться в канавке и основание этого корпуса при этом упирается в головку винта и располагается в непосредственной близости от дна этой канавки.

После того, как данное устройство установлено против гнезда фиксатора, корпус поднимают, поворачивая систему лопаток относительно диска в направлении наружу, приводя в движение винт перемещения при помощи ключа, адаптированного для зацепления с тем концом винта, который является противоположным его головке и размещен в отверстии, выполненном в платформах двух смежных лопаток. Удержание этого утолщения в гнезде фиксатора осуществляется путем реализации заклинивания между, с одной стороны, корпусом фиксатора, упирающимся в горловину диска, а с другой стороны, головкой винта, размещенной в углублении, выполненном в дне канавки. Эта система функционирует по принципу винт-гайка и стопорится либо при помощи локальной деформации, либо при помощи дополнительного витка, либо при помощи любого другого подходящего в данном случае средства.

Если по каким-либо причинам утрачивается действие эффекта упомянутого заклинивания, то только самоторможение удерживает данный винт и мешает утолщению освободиться из гнезда фиксатора.

По конструктивным соображениям моноблочная деталь, образованная корпусом и его утолщением, не содержит позитивных направляющих средств, действующих в процессе ее продвижения в канавке при выполнении операций монтажа. Таким образом, головка винта может оказаться ненадлежащим образом позиционированной в своем углублении в процессе затягивания этого винта, что может выразиться в последующем смещении головки винта в процессе функционирования данной турбомашины и в утрате эффекта заклинивания. В то же время, затягивание неудачно позиционированного винта может также повлечь за собой заедание его резьбы. При этом может быть обеспечено удержание данного утолщения в гнезде фиксатора, но в последующем это может вызвать затруднения при демонтаже данного устройства в процессе выполнения операций технического обслуживания.

Кроме того, когда данная турбомашина функционирует, винт подвергается воздействию значительных центробежных усилий, которые, в случае утраты эффекта заклинивания, могут вызвать вращение этого винта, причем данный винт при этом выходит в газовый поток, что по истечении некоторого времени может привести к освобождению этого утолщения из гнезда фиксатора в процессе остановки этой турбомашины.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы создать устройство блокировки упомянутого выше типа, которое, в режиме функционирования данной турбомашины, не допускает ослабления его затяжки и которое исключает заедание резьбы винта в процессе монтажа.

Поставленная в данном изобретении задача решается тем, что элемент блокировки, который может быть поднят в гнездо фиксатора, выполненное в боковых стенках канавки, под действием винта радиального перемещения, смонтирован с возможностью скольжения в осевом направлении в радиальном отверстии корпуса, имеющем поперечное сечение, адаптированное к поперечному сечению канавки, а также вследствие того, что головка винта заключена между дном канавки и основанием корпуса.

Таким образом, в данном случае корпус испытывает направляющее воздействие в процессе своего продвижения в канавке, что обеспечивает точную ориентацию в радиальном направлении оси винта и исключает заедание резьбы этих винтов. Кроме того, головка винта неподвижно зафиксирована в радиальном направлении по отношению к корпусу и воздействие центробежных усилий на элемент блокировки, в случае частичного ослабления затяжки винта, не позволяет ему поворачиваться вследствие того, что головка этого винта при этом находится в позитивном упоре в основание корпуса.

Говоря более конкретно, предлагаемое устройство отличается тем, что оно содержит корпус, расположенный между корневыми частями пары лопаток и имеющий поперечное сечение, адаптированное к поперечному сечению канавки, причем корпус содержит нижнее основание, располагающееся над дном канавки, и сквозное радиальное отверстие, поперечное сечение которого не является круглым и в котором элемент блокировки устанавливается с возможностью скольжения под действием винта перемещения, а также тем, что размеры головки этого винта выбираются таким образом, чтобы она оставалась заключенной между дном канавки и основанием корпуса.

Предпочтительным образом предлагаемое устройство дополнительно содержит средства, предназначенные для ограничения подъема элемента блокировки.

Эти средства, предназначенные для ограничения подъема элемента блокировки, содержат взаимодействующие друг с другом упорные поверхности, сформированные соответственно на элементе блокировки и на корпусе.

Предпочтительным образом этот элемент блокировки может быть убран в корпус. Это гарантирует беспрепятственное перемещение данного устройства в канавке в процессе монтажа.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания не являющегося ограничительным примера его реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении чертежи, на которых:

- фиг.1 представляет собой схематический вид сверху части диска колеса, не оборудованной лопатками;

- фиг.2 представляет собой схематический вид сверху части диска колеса, оборудованной лопатками с креплением молотообразного типа, зафиксированными при помощи устройства блокировки в соответствии с предлагаемым изобретением;

- фиг. 3 представляет собой схематический вид в разрезе по линии Ш-Ш, показанной на фиг.2, вдоль радиальной плоскости, проходящей через ось вращения данной турбомашины, причем сами лопатки на этой фигуре не показаны для большей ясности чертежа;

- фиг. 4 представляет собой схематический перспективный вид устройства блокировки, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением;

- фиг. 5 представляет собой схематический вид сверху корпуса предлагаемого устройства блокировки;

- фиг. 6 представляет собой схематический вид в разрезе по линии VI-VI, показанной на фиг.5, корпуса предлагаемого устройства блокировки;

- фиг.7 представляет собой схематический вид в разрезе по линии VII-VII, показанной на фиг.5, корпуса предлагаемого устройства блокировки;

- фиг.8 представляет собой схематический вид сверху элемента блокировки;

- фиг. 9 представляет собой схематический вид в разрезе по линии IX-IX, показанной на фиг.8, элемента блокировки;

- фиг. 10 представляет собой схематический вид в разрезе по линии Х-Х, показанной на фиг.8, элемента блокировки;

- фиг.11 представляет собой схематический вид сбоку винта перемещения.

На фиг. 3 представлен схематический вид в разрезе диска 1 колеса турбомашины, который содержит на своей периферийной части канавку 2, предназначенную для удержания корневых частей лопаток с креплением молотообразного типа. Эта канавка 2, ограниченная боковыми стенками 3а и 3б, имеющими криволинейное поперечное сечение, открывается в направлении наружу при помощи горловины 4, размер которой в направлении оси вращения данного колеса меньше размера полости 5, сформированной в донной части этой канавки 2. Корневые части лопаток имеют сечение по радиальной плоскости, проходящей через ось вращения диска 1, адаптированное к поперечному сечению канавки 2 для того, чтобы они удерживались в этой канавке в результате взаимодействия формы.

Фиг. 1 представляет собой схематический вид сверху части диска 1. Как можно видеть на этой фигуре, боковые стенки 3а и 3б содержат первую пару радиальных вырезов 6а и 6б, располагающихся друг против друга. Эти вырезы образуют окно загрузки, обеспечивающее возможность введения корневых частей 7 лопаток 8 в канавку 2 в процессе монтажа этих лопаток 8, а также вторую пару радиальных вырезов 9а и 9б, которые образуют гнездо фиксатора устройства блокировки лопаток, которое представляет собой объект предлагаемого изобретения. Эта вторая пара вырезов 9а и 9б смещена в угловом направлении по отношению к первой паре вырезов 6а и 66 на расстояние, эквивалентное величине угла, образованного двумя последовательно расположенными лопатками, или эквивалентное кратному значению величин этого угла. Здесь следует отметить, что один и тот же диск 1 колеса может содержать несколько устройств блокировки, выполненных в соответствии с предлагаемым изобретением.

На фиг.2 схематически представлена та же часть диска 1, но уже оборудованная своими лопатками 8. Каждая лопатка 8 содержит между своей корневой частью 7 и своей аэродинамической частью 10 платформу 11, которая будет перекрывать периферийную часть диска 1, причем совокупность этих платформ 11 для всех лопаток 8 ограничивает изнутри канал потока газов.

Для монтажа лопаток 8 на диске 1 действуют каждый раз одним и тем же образом, а именно последовательно вводят корневую часть 7 каждой лопатки 8 в канавку 2 через окно загрузки, образованное первой парой вырезов 6а и 66, и заставляют эту лопатку 8 перемещаться в направлении, показанном стрелкой F, вплоть до упора ее платформы 11 в платформу ранее введенной лопатки.

Все лопатки 8 являются идентичными друг другу за исключением предпоследней монтируемой лопатки, обозначенной позицией 8а, и последней монтируемой лопатки, обозначенной позицией 8б, причем обе эти лопатки представляют на смежных кромках своих платформ 11а и 11б вырезы 12а и 12б, которые образуют отверстие 13, функция которого будет пояснена ниже в данном описании.

После введения предпоследней лопатки 8а в канавку 2 через окно загрузки в эту канавку 2 вводят устройство блокировки 14, схематический перспективный вид которого показан на фиг.4, после чего устанавливают корневую часть 7 последней лопатки 8б в окно загрузки между последней смонтированной лопаткой 8а и первой смонтированной лопаткой и заставляют совокупность всех этих лопаток 8 перемещаться в направлении, показанном стрелкой F, на угол, соответствующий половине величины угла между двумя последовательно расположенными лопатками, таким образом, чтобы платформы 11 и 11б лопатки, смонтированной первой, и лопатки 86, смонтированной в последнюю очередь, примыкали друг к другу вдоль средней плоскости окна загрузки, образованного первой парой вырезов 6а и 6б. В этом положении устройство блокировки 14, располагающееся между корневыми частями 7 лопаток 8а и 8б, оказывается расположенным против второй пары вырезов 9а и 9б.

Эти вырезы 9а и 9б имеют размеры в осевом и в периферийном направлениях, несколько меньшие, чем соответствующие размеры вырезов 6а и 66 окна загрузки лопаток 8, для того, чтобы исключить возможность выпадения этих лопаток 8 в том случае, когда они в своем движении проходят перед упомянутыми вырезами 9а и 9б.

Как это схематически показано на фиг.3 и 4, устройство блокировки 14 состоит из трех деталей, а именно корпуса 15, более подробно показанного на фиг. 5-7, элемента блокировки 16, более подробно показанного на фиг.8-10, и винта перемещения 17, который можно видеть, в частности, на фиг.11.

Корпус 15 имеет сечение по радиальной плоскости, проходящей через ось вращения диска 1, по существу эквивалентное соответствующему сечению корневой части 7 лопатки 8, если не считать того, что этот корпус 15 содержит нижнее основание 20, располагающееся на небольшом расстоянии от дна канавки 2, которое ограничивает, вместе с этим дном, некоторое пространство 21, достаточное для того, чтобы разместить в нем головку винта 17 с тем, чтобы этот винт 17 был практически неподвижно зафиксирован в радиальном направлении по отношению к корпусу 15, о чем более подробно будет сказано ниже в данном описании. Таким образом, этот корпус 15 удерживается в канавке 2 в результате взаимодействия его формы с боковыми стенками 3а и 3б канавки 2 и надлежащим образом направляется в процессе его перемещения в этой канавке 2. При этом корпус 15 содержит сквозное радиальное отверстие 22, имеющее поперечное сечение, которое не является круглым и обычно имеет прямоугольную форму, и в котором имеет возможность скользить элемент блокировки 16.

Каждая из стенок корпуса 15, располагающихся против корневых частей 7 примыкающих друг к другу лопаток 8а и 8б, содержит соответственно окно 22а, 22б, открытое со стороны основания 20, причем верхние стенки этих окон 23а, 23б служат для ограничения вертикального отклонения элемента блокировки 16 в сквозном радиальном отверстии 22.

Элемент блокировки 16 имеет поперечное сечение, по существу эквивалентное поперечному сечению сквозного радиального отверстия 22. Высота этого сечения по существу равна высоте корпуса 15 и предпочтительным образом эта высота выбирается немного меньшей, чем высота корпуса 15, для того, чтобы в своем опущенном положении, показанном на фиг.4, элемент блокировки 16 оказался полностью убранным в радиальное отверстие 22 корпуса 15. Это опущенное положение соответствует положению, при котором выполняется монтаж или демонтаж лопаток 8.

Элемент блокировки 16, кроме того, содержит радиальное нарезное отверстие 30, оснащенное резьбой 31, предназначенной для взаимодействия с резьбой стержня 40 винта перемещения 17. На боковых сторонах элемента блокировки 16, располагающихся против окон 22а и 22б корпуса 15, сформированы боковые упоры 32а и 32б, которые имеют возможность перемещаться соответственно в окнах 22а и 22б. В том случае, когда верхние поверхности упоров 32а и 32б входят в упорный контакт с верхними стенками 23а и 23б окон 22а и 22б так, как это можно видеть на фиг.3, верхняя часть элемента блокировки 16 выступает над корпусом 15 и частично размещается в двух вырезах 9а и 9б. В этом положении корпус 15 оказывается неподвижно зафиксированным в канавке 2, что обеспечивает блокировку системы лопаток 8.

Винт перемещения 17 содержит имеющую достаточно большие размеры головку винта 41, которая размещается в пространстве 21, ограниченном основанием 20 корпуса 15 и дном канавки 2. Диаметр этой головки 41 выбирается таким образом, чтобы ее верхняя поверхность 42 имела возможность упираться в основание 20 корпуса 15. Конец 43 винта перемещения 17, противоположный головке этого винта 41, располагается в отверстии 13, сформированном вырезами 12а и 12б в платформах 11а и 11б. Этот конец винта 43 снабжен средствами взаимодействия с ключом затяжки, например с ключом, имеющим шестигранную головку, или с ключом типа "Allen".

Перед тем, как установить устройство блокировки 14 в канавку 2, прежде всего завинчивают винт перемещения в элемент блокировки 16 при помощи нижней поверхности этого винта. После этого устанавливают данную систему в сквозное радиальное отверстие 22 корпуса 15 через основание 20 таким образом, чтобы это основание 20 упиралось в верхнюю поверхность 42 головки винта 41, и таким образом, чтобы элемент блокировки 16 полностью располагался в радиальном сквозном отверстии 22. Удерживая винт перемещения 17 за его конец 43, можно установить это устройство блокировки 14 в канавку 2 через окно загрузки лопаток 8.

После того, как все лопатки 8 смонтированы, и после того, как выполнено перемещение всей совокупности этих лопаток таким образом, чтобы устройство блокировки 14 оказалось расположенным против вырезов 9а и 9б, поворачивают винт перемещения 17 при помощи средства затяжки винтового соединения, взаимодействующего с концом 43 этого винта, для того, чтобы частично поднять элемент блокировки 16 в гнездо фиксатора, образованное вырезами 9а и 9б, вплоть до того момента, когда верхние поверхности упоров 32а и 32б элемента блокировки 16 войдут в упорный контакт с верхними поверхностями 23а и 23б окон 22а и 22б корпуса 15. В этом конечном положении головка винта упирается в дно канавки 2 и корпус 15 упирается в боковые стенки 3а и 3б канавки 2.

Если по каким-либо причинам упомянутый винт слегка повернется в другом направлении в процессе функционирования данной турбомашины, и вследствие этого созданный в исходном состоянии эффект заклинивания исчезнет, происходит потеря упорного контакта между упорами 32а, 32б элемента блокировки 16 и верхними поверхностями 23а, 23б окон 22а, 22б корпуса 15, но при этом масса элемента блокировки 16, в процессе функционирования данной турбомашины подвергающаяся воздействию центробежных усилий, нагружает винт перемещения 17, и верхняя поверхность 42 головки винта 41 входит в упорный контакт с основанием 20 корпуса 15 на существенном расстоянии от оси винта перемещения 17, что противодействует дополнительному вращению этого винта перемещения 17.

Для того, чтобы элемент блокировки 16 имел возможность выходить из своего гнезда фиксатора, необходимо обеспечить существенный поворот винта для того, чтобы перевести элемент блокировки в сквозное радиальное отверстие 22, тогда как этот элемент блокировки естественным образом вынуждается, при помощи центробежных усилий, к перемещению в направлении наружу.

И наоборот, слишком плотное первоначальное заклинивание создает достаточно большое усилие под головкой винта, которое имеет тенденцию вызывать ослабление затяжки винта в поле центробежных сил.

Таким образом, благодаря использованию предлагаемого изобретения либо обеспечивается нагружение винта 17 при помощи элемента блокировки 16, если затяжка этого винта слегка ослаблена, либо возникает тенденция к ослаблению затяжки этого винта, если исходное заклинивание является слишком существенным, благодаря возникающим центробежным усилиям.

Таким образом, устройство в соответствии с предлагаемым изобретением обеспечивает достаточно надежную блокировку лопастей 8 на диске 1.