Междулопаточная площадка с боковым прогибом для опорного диска лопаток турбореактивного двигателя и опорный диск лопаток турбореактивного двигателя

Изобретение относится к турбореактивным двигателям, в частности к междулопаточным площадкам для опорных дисков лопаток вентилятора. Опорный диск лопаток содержит множество междулопаточных площадок, установленных между парами смежных лопаток. Каждая междулопаточная площадка содержит центральную часть и две боковые части. Центральная часть выполнена с возможностью жесткого соединения с опорным диском между двумя смежными лопатками и имеет первое сопротивление деформации. Боковые части являются продолжением двух боковых краев центральной части, каждая из которых выполнена с возможностью прогиба под действием удара лопатки, напротив которой она находится, и имеет второе сопротивление деформации, меньшее, чем указанное первое сопротивление деформации. Боковые части выполнены из материала с эффектом памяти. Изобретение позволяет уменьшить повреждение лопаток вентилятора в случае попадания посторонних предметов в турбореактивный двигатель. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к турбореактивным двигателям, в частности к междулопаточным площадкам для опорных дисков лопаток вентиляторов турбореактивного двигателя.

Как известно из предшествующего уровня техники, вентиляторы (или «фены») турбореактивного двигателя, лопатки которых содержат ножку криволинейного профиля, содержат опорные диски лопаток, оборудованные междулопаточными площадками, предназначенными для оптимизации воздушного потока между лопатками, в частности для формирования аэродинамического профиля внутреннего воздушного «тракта» на уровне лопаток.

С учетом своего функционального назначения, как показано в патенте US 4655687, эти площадки содержат боковые края, которые после установки находятся в непосредственной близости от лопаток. Однако при поломке лопатки, например при попадании в турбореактивный двигатель постороннего предмета, указанная лопатка может сместиться (или прогнуться) и столкнуться с боковым краем одной из соседних площадок. Это может привести к серьезным повреждениям лопатки (например, к образованию крупных или мелких трещин, вызывающим разрыв лопатки) и/или площадки (например, полный или частичный отрыв). Такие повреждения приводят к снижению эффективности работы турбореактивного двигателя, к потере его мощности и даже выходу из строя.

Задачей настоящего изобретения является сведение к минимуму и устранение последствий такого повреждения.

Задача решается тем, что междулопаточная площадка для опорного диска лопаток вентилятора турбореактивного двигателя согласно изобретению содержит центральную часть, выполненную с возможностью жесткого соединения с опорным диском между двумя смежными лопатками и имеющую первое сопротивление деформации, и две боковые части, служащие продолжением двух боковых краев центральной части, каждая из которых выполнена с возможностью прогиба под действием удара лопатки, напротив которой она находится, и имеет второе сопротивление деформации, меньшее, чем указанное первое сопротивление деформации, при этом боковые части выполнены из материала с эффектом памяти.

В результате этого при смещении лопатки боковая часть площадки, с которой она соприкасается, сгибается или сминается, значительно ограничивая таким образом повреждения, и лопатка получает гораздо большую свободу прогиба.

Площадку в соответствии с настоящим изобретением можно выполнять в разных вариантах.

Например, центральная часть может иметь первую толщину, тогда как боковые части имеют вторую толщину, меньшую этой первой толщины. Боковые части могут быть выполнены путем утончения боковых краев центральной части.

В указанных случаях боковые части и центральная часть могут быть выполнены моноблочно, однако, в качестве варианта, боковые части могут быть жестко присоединены к центральной части при помощи крепежных средств, например путем приклеивания или сварки.

В случае выполнения боковых частей из материала с эффектом памяти они восстанавливают свою первоначальную форму, когда лопатка возвращается в свое первоначальное положение.

Такую площадку, по меньшей мере, ее боковые части, могут быть выполнены из металлического материала.

Настоящее изобретение относится также к опорному диску лопаток, содержащему множество междулопаточных площадок описанного выше типа, соответствующим образом устанавливаемых между парами смежных лопаток.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения раскрыты в нижеследующем описании со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, в числе которых:

Фиг.1 представляет схематическое изображение части опорного диска лопаток, вид спереди.

Фиг.2 - схематическое изображение варианта выполнения площадки в соответствии с настоящим изобретением, вид сбоку.

Чертежи не только призваны дополнить описание настоящего изобретения, но могут также, в случае необходимости, помочь его определению.

Объектом настоящего изобретения является междулопаточная площадка, предназначенная для установки на опорном диске лопаток для вентилятора (или «фена») турбореактивного двигателя, содержащего лопатки с ножками криволинейного профиля (называемые также лопатками «с большой хордой»).

Как показано на фиг.1, опорный диск лопаток является элементом вентилятора (не показан), который устанавливают на валу ротора и на котором закрепляют множество лопаток 2 с ножкой криволинейного профиля и множество междулопаточных площадок 3, выполненных в виде отдельных деталей. В частности, каждая площадка 3 установлена на опорном диске 1 между двумя смежными лопатками 2 с возможностью формирования аэродинамического профиля внутреннего воздушного «тракта» на уровне лопаток.

Каждая отдельно выполненная площадка 3 содержит, как правило, две или три крепежные лапки, либо жестко соединенные с крепежными лапками опорного диска 1 при помощи крепежных шпилек, либо взаимодействующие с соответствующими гнездами указанного диска.

В примере выполнения, представленном на фиг.2, площадка 3 жестко соединена с опорным диском 1 при помощи крепежных лапок 4 (в поперечном разрезе на фиг.2 показана только одна крепежная лапка).

В соответствии с настоящим изобретением площадка 3 содержит центральную часть 5, жестко соединенную после установки с опорным диском 1 (например, при помощи крепежных лапок 4). Эта центральная часть 5 содержит два боковых края 6 и 7, каждый из которых находится напротив лопатки 2 и продолжен боковой частью 8 или 9.

Каждая боковая часть 8, 9 предназначена для установки на ней элемента (или прокладки), предназначенного для обеспечения уплотнения между площадкой и смежной лопаткой. Этот элемент (на фигуре не показан) предпочтительно выполняют из каучука или одного из производных от него материалов.

В соответствии с настоящим изобретением каждая боковая часть 8, 9 выполнена с возможностью прогиба или сжимания практически в направлении стрелок под действием удара лопатки, напротив которой она находится, когда последняя смещается к ней, например, вследствие воздействия попавшего в двигатель постороннего предмета.

Для обеспечения такого прогиба (упругого или неупругого) в случае воздействия давления со стороны соседней лопатки 2, площадка может быть выполнена в различных вариантах.

Согласно первому варианту выполнения, показанному на фиг.2, боковые части 8 и 9 выполняют путем утончения, локального или общего, боковых краев 6 и 7 площадки 3.

Предпочтительно, утончение является значительным, чтобы облегчить прогиб или сминание. Иначе говоря, боковые части 8 и 9 имеют гораздо меньшую толщину, чем центральная часть 5.

В данном первом варианте выполнения центральная часть 5 и боковые части 8 и 9 выполнены в виде моноблочного элемента.

Согласно второму варианту выполнения центральную часть 5 и боковые части 8 и 9 выполняют из материалов с различными характеристиками сопротивления деформации. В частности, необходимо, чтобы сопротивление деформации центральной части 5 было существенно выше, чем сопротивление деформации боковых частей 8 и 9.

Для достижения этой разницы в сопротивлении можно применить два технических решения.

Первое решение состоит в изменении некоторых физических характеристик центральной части 5 или боковых частей 8 и 9, например, путем бомбардировки соответствующим потоком частиц.

Действительно, можно либо повысить прочность центральной части 5, либо понизить прочность боковых частей 8 и 9. В этом случае, как и в первом варианте выполнения, центральная часть 5 и боковые части 8 и 9 образуют моноблочный элемент. Важно отметить, что данный вариант выполнения можно комбинировать с первым вариантом выполнения, осуществляя утончение и изменяя некоторые физические характеристики.

Второе решение состоит в выполнении площадки 3 путем жесткого соединения боковых частей 8 и 9 и центральной части 5, например путем приклеивания или сварки. В этом случае центральную часть 5 и боковые части 8 и 9 предпочтительно выполняют из разных материалов и/или материалов, имеющих разные физические характеристики (в частности, разные значения сопротивления деформации). В данном случае также можно предусмотреть использование боковых частей 8 и 9, имеющих толщину, меньшую, чем центральная часть 5.

Для того чтобы боковые части 8 и 9 и площадка 3 могли восстанавливать свою первоначальную форму после возвращения лопатки в первоначальное положение, их можно выполнять из материала с эффектом памяти.

Площадку 3 в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно выполняют путем механической обработки металлической болванки, например, изготовленной из алюминия. Вместе с тем, ее можно выполнять и из другого материала, такого как композитный материал.

Настоящее изобретение не ограничивается представленными выше вариантами выполнения междулопаточной площадки и опорного диска лопаток, приведенными исключительно в качестве примеров, и оно может включать в себя любые варианты, которые может разработать специалист, в объеме нижеприведенной формулы изобретения.

1. Междулопаточная площадка (3) для опорного диска (1) лопаток (2) вентилятора турбореактивного двигателя, содержащая центральную часть (5), выполненную с возможностью жесткого соединения с опорным диском (1) между двумя смежными лопатками (2) и имеющую первое сопротивление, и две боковые части (8, 9), которые являются продолжением двух боковых краев (6, 7) центральной части (5) и каждая из которых выполнена с возможностью прогиба под действием удара лопатки (2), напротив которой она находится, и имеет второе сопротивление деформации, меньшее, чем указанное первое сопротивление деформации, при этом, по меньшей мере, боковые части (8, 9) выполнены из материала с эффектом памяти.

2. Площадка по п.1, отличающаяся тем, что указанная центральная часть (5) имеет первую толщину, причем боковые части (8, 9) имеют вторую толщину, меньшую, чем указанная первая толщина.

3. Площадка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что боковые части (8, 9) выполняют путем утончения боковых краев (6, 7) указанной центральной части (5).

4. Площадка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что боковые части (8, 9) и центральную часть (5) выполняют в виде моноблочного элемента.

5. Площадка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что боковые части (8, 9) жестко соединяют с центральной частью (5) при помощи крепежных средств.

6. Площадка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что ее выполняют из металлического материала.

7. Площадка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что ее выполняют из композитного материала.

8. Опорный диск (1) лопаток, отличающийся тем, что содержит множество междулопаточных площадок (3) по одному из пп.1-7, соответственно устанавливаемых между парами смежных лопаток (2).