Рабочее колесо осевого вентилятора



Рабочее колесо осевого вентилятора
Рабочее колесо осевого вентилятора
Рабочее колесо осевого вентилятора

 


Владельцы патента RU 2484310:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к осевым турбомашинам, и может быть использовано в осевых вентиляторах для проветривания шахт, рудников и метрополитенов. Рабочее колесо осевого вентилятора содержит ступицу, втулку, диски, которыми втулка соединена со ступицей, лопатки с хвостовиками и узлы крепления лопаток к втулке, хвостовик лопатки имеет бурт, а узел ее крепления снабжен стаканом с внутренней кольцевой канавкой и стопорным кольцом, к которому поджат бурт хвостовика лопатки, при этом стакан неподвижно установлен в пазах дисков, а стопорное кольцо - в указанной канавке стакана. Изобретение направлено на снижение металлоемкости и момента инерции рабочего колеса осевого вентилятора за счет перераспределения нормальной силы инерции лопаток на диски, минуя втулку, т.е. путем снижения напряжений в последней. 3 ил.

 

Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к осевым турбомашинам, и может быть использовано в осевых вентиляторах для проветривания шахт, рудников и метрополитенов.

Известен осевой вентилятор по патенту РФ №2235920, кл. F04D 29/36, опубл. 10.09.2004, содержащий ступицу и лопатки с элементами, фиксирующими угловое положение лопатки путем установки этих фиксирующих элементов в отверстия ступицы, расположенные вокруг отверстия под хвостовик лопатки, причем хвостовики лопаток закреплены в ступице, каждая лопатка имеет основание в виде плоского тела, хвостовик выполнен выходящим из основания лопатки, а фиксирующий элемент выполнен в виде штифта, установленного на опорной поверхности основания лопатки в зонах, определенных в зависимости от заданных углов установки лопаток.

Недостатком данного технического решения является то, что часть ступицы, которая выполняет функцию втулки осевого вентилятора и воспринимает нормальные силы инерции лопаток при его вращении, имеет большие массу и момент инерции относительно оси вращения ротора. Это обусловлено необходимостью соблюдения условий прочности узла крепления лопатки. Поэтому для данного осевого вентилятора необходимы более грузоподъемные опоры ротора и большая мощность привода.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому решению является рабочее колесо осевого вентилятора (Демочко С.И., Кузнецов А.В., Паршинцев В.П. Неисправности шахтных вентиляторных установок главного проветривания. - М., Изд-во "Недра". - С.127, рис.32а), содержащее ступицу, втулку, диски, которыми втулка соединена со ступицей, лопатки с хвостовиками и узлы крепления лопаток к втулке, при этом хвостовик лопатки имеет бурт, а узел ее крепления - стопорное кольцо, к которому поджат бурт хвостовика лопатки.

Недостатком такой конструкции является то, что нагрузка от нормальной силы инерции лопаток (центробежной силы), возникающей при вращении осевого вентилятора, передается хвостовиком лопатки через его бурт на стопорное кольцо и далее через втулку на диски. Нормальная сила инерции лопатки, например, у осевого вентилятора ВОМД-24 составляет 4,7 тонны, а у осевого вентилятора ВОД-21 - 15 тонн. Для обеспечения условий прочности втулка имеет большую толщину. Например, у осевого вентилятора ВОМД-24 она составляет 20 мм. Поэтому рабочее колесо имеет большие массу и момент инерции относительно оси вращения. Это обуславливает необходимость иметь более грузоподъемные опоры ротора осевого вентилятора и большую мощность приводного двигателя.

Задачей заявляемого устройства является снижение металлоемкости и момента инерции рабочего колеса осевого вентилятора за счет перераспределения нормальной силы инерции лопаток на диски, минуя втулку, т.е. путем снижения напряжений в последней.

Поставленная задача решается тем, что в рабочем колесе осевого вентилятора, содержащем ступицу, втулку, диски, которыми втулка соединена со ступицей, лопатки с хвостовиками и узлы крепления лопаток к втулке, при этом хвостовик лопатки имеет бурт, а узел ее крепления - стопорное кольцо, к которому поджат бурт хвостовика лопатки, согласно техническому решению диски имеют пазы, а узел крепления лопатки снабжен стаканом, имеющим внутри кольцевую канавку, при этом стакан неподвижно установлен в пазах дисков, а стопорное кольцо - в указанной канавке стакана.

При указанной совокупности признаков нормальная сила инерции лопатки (центробежная сила), возникающая при вращении рабочего колеса, передается через бурт хвостовика лопатки и стопорное кольцо на стакан и далее на диски. Тем самым втулка не воспринимает центробежные силы от лопаток и может иметь значительно меньшую толщину. При этом рабочее колесо осевого вентилятора становится не только менее металлоемким, но и имеет существенно меньший момент инерции относительно оси вращения, т.к. уменьшение массы осуществлено у детали (втулки), наиболее удаленной от оси вращения рабочего колеса осевого вентилятора.

Сущность технического решения поясняется примером конструктивного исполнения рабочего колеса осевого вентилятора и чертежами фиг.1-3, где показано: на фиг.1 - фрагмент рабочего колеса осевого вентилятора (продольный разрез), на фиг.2 - вид Б на фиг.1, на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2.

Рабочее колесо осевого вентилятора включает ступицу 1, втулку 2, которая соединена со ступицей 1 дисками 3, лопатки 4 с хвостовиками 5, имеющими бурт 6, и узел крепления лопаток 4 к втулке 2, включающий стопорное кольцо 7, к которому поджат, например пружиной 8, бурт 6 хвостовика 5 лопатки 4. Диски 3 имеют пазы 9, а узел крепления лопатки 4 снабжен стаканом 10, имеющим внутри кольцевую канавку (позиция не обозначена), в которой установлено стопорное кольцо 7, при этом стакан 10 неподвижно установлен в пазах 9 дисков 3.

Устройство работает следующим образом. При невращающемся рабочем колесе осевого вентилятора пружина 8 поджимает бурт 6 хвостовика 5 лопатки 4 к стопорному кольцу 7 и не дает лопатке 4 опуститься вниз под действием ее веса. При вращении рабочего колеса осевого вентилятора на лопатку 4 действует нормальная сила инерции (центробежная), направленная вдоль оси лопатки 4. Эта сила через хвостовик 5, бурт 6 и стопорное кольцо 7 передается на стакан 10, который неподвижно соединен с дисками 3. Поэтому силу инерции лопатки 4 воспринимают диски 3, а втулка 2 рабочего колеса осевого вентилятора этой силой не нагружена.

Рабочее колесо осевого вентилятора, содержащее ступицу, втулку, диски, которыми втулка соединена со ступицей, лопатки с хвостовиками и узлы крепления лопаток к втулке, при этом хвостовик лопатки имеет бурт, а узел ее крепления - стопорное кольцо, к которому поджат бурт хвостовика лопатки, отличающееся тем, что диски имеют пазы, а узел крепления лопатки снабжен стаканом, имеющим внутри кольцевую канавку, при этом стакан неподвижно установлен в пазах дисков, а стопорное кольцо - в указанной канавке стакана.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к компрессору, в частности вентилятору турбореактивного двигателя, содержащему ступицу (36) и множество лопаток, каждая из которых жестко закреплена своим основанием (16) на ступице.

Изобретение относится к компрессорам необъемного вытеснения и может быть использовано в конструкции осевых вентиляторов и вентиляторных контурах двухконтурных турбовентиляторных двигателей (ДТРД).

Изобретение относится к устройствам рабочих колес вентиляторов, в частности для гидравлического регулирования лопаток рабочего колеса осевого вентилятора, и обеспечивает регулирование лопаток таким образом, чтобы даже в случае исчезновения напряжения можно было удержать лопатки в их последнем перед этим положении до того момента, когда после переключения питания сети другой управляющий блок возьмет на себя функцию регулирования положения лопаток.

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий космической техники. .

Изобретение относится к турбокомпрессорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения и позволяет при его использовании повысить ресурс и надежность двигателя путем обеспечения центровки и устранения вибраций ротора за счет перераспределения толщин по ширине ступиц дисков.

Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности, при изготовлении преимущественно высокоскоростных и высоконагруженных рабочих колес вентиляторов из композиционных материалов, и обеспечивает при своем использовании повышение жесткости и прочности конструкции рабочего колеса вентилятора.

Изобретение относится к авиационным газотурбинным двигателям, а именно к роторам, и позволяет при его использовании повысить надежность и ресурс двигателя путем эффективного отбора воздуха от компрессора на охлаждение турбины двигателя.

Направляющая лопатка компрессора или рабочая лопатка осевого компрессора с осевым направлением, радиальным направлением (R), ступицей компрессора и корпусом компрессора. Направляющая лопатка или рабочая лопатка содержит аэродинамическую поверхность (1) с профильными сечениями (3, 5, 15А-15Е), имеющую размах, линию изгиба и переднюю кромку (7), на которой линия изгиба заключает с осевым направлением компрессора угол передней кромки лопатки. На задней кромке линия изгиба заключает с осевым направлением (A) компрессора угол задней кромки. Профильные сечения (3, 5, 15A-15E) аэродинамической поверхности лопатки расположены одно поверх другого на передней кромке (7) по прямой линии, проходящей в радиальном направлении (R) компрессора от ступицы компрессора к корпусу компрессора. Углы передней кромки профильных сечений аэродинамической поверхности изменяются вдоль размаха и больше для профильных сечений аэродинамической поверхности вблизи ступицы и вблизи стенки, чем для профильных сечений аэродинамической поверхности в середине размаха. Достигается снижение пространственных потерь и повышение запаса устойчивости при адекватном запасе прочности. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение относится к области очистки и сжатия воздуха, а именно к циркуляционному форсированному и вентиляционному воздушному компрессору. Циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор, включающий корпус компрессора и ротор, отличается тем, что ротор состоит из лопаточного колеса и ведущего вала; лопаточное колесо состоит из ступицы вала, диска лопаточного колеса и рабочих лопаток; лопаточное колесо соединено с диском лопаточного колеса с помощью хвостовиков рабочих лопаток и сформировано сложением множества ярусов перьев рабочих лопаток; воздушный канал выполнен между двумя смежными перьями рабочих лопаток и имеет вход воздушного канала и выход воздушного канала. Изобретение направлено на обеспечение циркуляционного форсированного и вентиляционного воздушного компрессора, имеющего более простую конструкцию, низкую материалоемкость, небольшой вес и низкие потери на трение, в результате чего циркуляционный форсированный и вентиляционный воздушный компрессор имеет больший КПД и меньшее энергопотребление, а также более широкую область применения, удобен при транспортировке, установке и обслуживании. 8 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к компрессорной рабочей лопатке (10) для компрессоров с осевым потоком предпочтительно стационарных газовых турбин. Предусмотрено, что для уменьшения потерь в радиальном зазоре средняя линия (32) расположенных на стороне вершины лопатки профилей (30) пера (12) компрессорной рабочей лопатки (10) имеет по меньшей мере две точки (36, 38) перегиба. За счет наличия двух точек (36, 38) перегиба получаются для контура (42) стороны всасывания на участке от 35% до 50% длины хорды профиля участок (D) контура стороны всасывания, который выполнен вогнутым, и для контура (40) стороны давления участок (Е) контура стороны давления, который выполнен выпуклым. С помощью этой геометрии обеспечивается возможность генерирования приводящего к меньшим потерям вихря в зазоре с целью повышения общего коэффициента полезного действия снабженного этими компрессорными рабочими лопатками (10) осевого компрессора. 2 н. и 15 з. п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к втулке воздушного винта с лопастями с изменяемым углом установки для газотурбинного двигателя, в частности для газотурбинного двигателя с вентилятором, не закрытым обтекателем. Эта втулка воздушного винта содержит многоугольное кольцо 134, представляющее по существу радиальные цилиндрические пазы 136, распределенные вокруг центральной оси этого кольца 134 и предназначенные для размещения в них упомянутых лопастей, роторный элемент 143 турбины данного газотурбинного двигателя и скобу удержания, закрепленную на упомянутом кольце таким образом, чтобы связывать это кольцо с упомянутым роторным элементом 143. Эта втулка дополнительно содержит множество предохранительных элементов 144 удержания, связанных с роторным элементом 143, причем каждый из этих предохранительных элементов удержания имеет по меньшей мере одну опорную поверхность 145, располагающуюся против наружной поверхности 146 упомянутого кольца 134 и отстоящую от нее на некоторое расстояние в радиальном направлении. Достигается повышение безопасности за счёт удержания лопастей и обломков при разрушении многоугольного кольца втулки воздушного винта. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Газотурбинный двигатель (1) включает в себя корпус приводов (2) с расположенным за ним ниже по потоку воздуха (3) компрессором (4) с передними по потоку спрямляющими (8) и рабочими (9) титановыми лопатками. На переднем хвостовике (12) вала (13) компрессора установлено зубчатое колесо (14) привода агрегатов. На зубчатом колесе выполнен направленный к корпусу приводов (2) упорный радиальный торец (16), а на корпусе приводов выполнена ответная торцу (16) опорная радиальная поверхность (17). Отношение минимального осевого расстояния H между входной кромкой передней рабочей лопатки и выходной кромкой направляющей лопатки компрессора к осевому расстоянию h между упорным торцом зубчатого колеса и опорной поверхностью корпуса приводов находится в пределах 1,1…3. Путем исключения поломок титановых лопаток компрессора в случае разрушения его радиально-упорного подшипника повышается надежность газотурбинного двигателя. 2 ил.

Газотурбинный двигатель (1) включает в себя диск (13) вентилятора (2) и конусный вал (8) компрессора низкого давления (3), закрепленные радиальными фланцами (9) и (16) на радиальном фланце (11) общего вала (12) вентилятора призонными болтами (19). Конусный вал (8) компрессора низкого давления установлен фланцем (9) на наружной поверхности (10) фланца (11) вала (12) вентилятора. Диск (13) вентилятора размещен фланцем (16) на внутренней поверхности (17) фланца (11) вала (12) вентилятора. Отношение толщины h радиального фланца диска вентилятора в месте размещения призонных болтов к толщине Н радиального фланца вала вентилятора находится в пределах 0,8…1,2. Отношение толщины h1 радиального фланца конусного вала компрессора низкого давления в месте размещения призонных болтов к толщине Н радиального фланца вала вентилятора находится в пределах 0,4…0,8. Путем исключения смятия призонных болтов, а также исключения появления дисбаланса роторов вентилятора и компрессора низкого давления при работе газотурбинного двигателя повышается его надежность. 2 ил.

Ротор компрессора турбомашины включает диск, несущий лопатки. Стенка диска на его радиально внешнем конце выполнена из нескольких угловых секторов, каждый из которых ограничен между спинкой первой лопатки и корытом второй лопатки, следующей за первой в окружном направлении. Каждый из секторов включает выпученный участок, выпуклый в осевом и окружном направлениях. Выпученный участок имеет вершину, находящуюся радиально снаружи по отношению к воображаемой поверхности вращения вокруг оси диска ротора, проходящей через четыре точки, определяемые пересечением стенки, соответственно, с передней кромкой каждой из первой и второй лопаток и задней кромкой каждой из лопаток. Вершина отстоит в окружном направлении от спинки первой лопатки на расстояние от 30% до 70% окружного расстояния между спинкой и корытом лопаток, измеренное на уровне вершины. Стенка также включает в себя выше по потоку от выпученного участка впадинный участок, вогнутый в осевом направлении и в окружном направлении и имеющий основание, которое является приближенно точечным. Другие изобретения группы относятся к компрессору, включающему такой ротор, и турбомашине содержащей указанный компрессор. Группа изобретений позволяет повысить коэффициент полезного действия ротора компрессора турбомашины. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Дозвуковая лопасть осевой турбомашины, предназначенная располагаться радиально на указанной машине, содержит переднюю кромку, заднюю кромку и две аэродинамические поверхности. Аэродинамические поверхности расположены на противоположных друг к другу сторонах и проходят по длине лопасти, причем каждая соединяет переднюю кромку с задней кромкой. Передняя кромка лопасти имеет S-образный латеральный профиль. Самая передняя часть передней кромки находится на высоте, заключенной в пределах 3-20% длины лопасти, и/или самая задняя часть передней кромки находится на высоте, заключенной в пределах 85-97% высоты лопасти. Другое изобретение группы относится к компрессору осевой турбомашины, содержащему ротор по меньшей мере с одной ступенью лопастей ротора и статор по меньшей мере с одной ступенью лопастей статора, причем лопасти по меньшей мере одной из ступеней ротора и статора выполнены как указано выше. Еще одно изобретение группы относится к осевой турбомашине, содержащей указанный компрессор. Группа изобретений позволяет повысить производительность двигателя по сравнению с оптимизированной ступенью, имеющей лопатки с передними кромками S-образного профиля, на величину порядка одного процента. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных ТРД. Вал компрессора низкого давления выполнен ступенчатой барабанно-дисковой конструкции, включающей не более четырех дисков. Каждый диск включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное массивной ступицей. Толщина полотном диска не менее чем в три раза меньше осевой ширины ступицы. Опертый на полотно обод снабжен системой наклонных пазов для установки хвостовиков рабочих лопаток. Пазы равномерно разнесены по периметру диска. Продольная ось каждого паза диска третьей ступени образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к оси пера, угол α установки хвостовика лопатки. Ободы первых трех дисков образуют относительно средней плоскости полотна две неравноплечие полки, которыми непосредственно или через проставки диски объединены в барабанно-дисковую конструкцию вала ротора. Вал собран из неразъемных монтажных секций. Полотно диска первой ступени и полотно диска третьей ступени снабжены кольцевыми элементами, неразъемно соединенными с ответными диафрагмами цапф передней и задней опоры. Образующая кольцевого элемента диска третьей ступени наклонена к оси вала под углом β. В заявленном узле диски соединены через кольцевые проставки. Проставки снабжены Г-образным в консольным отгибом, образующим фланец с системой отверстий для пропуска элементов разъемного соединения с соответствующим диском, радиально разнесенных по периметру фланца. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса вала ротора КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений, связанных единым творческим замыслом, относится к области авиадвигателестроения, а именно к рабочим колесам компрессоров низкого давления авиационных ТРД. Рабочее колесо первой ступени вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя содержит диск со ступицей, центральным отверстием, полотно и обод, а также выпукло-вогнутых в поперечном сечении лопатки. Каждая лопатка включает перо и хвостовик. Обод ассиметрично соединен с полотном диска с образованием двух разноплечих наклонных в направлении вектора потока фронтальной и тыльной конических полок. Суммарная равноплечая часть ширины полок снабжена пазами, в которые заведены хвостовики лопаток. Тыльная полка обода дополнена выступающим за габарит пера лопатки кольцевым уширением, превышающим ширину фронтальной полки. Продольная ось каждого из пазов образует с осью рабочего колеса в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к оси пера, угол α0 установки хвостовика в диапазоне значений α0=(17÷27)°. Пазы равномерно разнесены по периметру диска. При этом хорда боковых кромок пера в корневой зоне лопатки образует с осью ротора в проекции угол установки пера αк, нарастающий по радиальной высоте пера с градиентом закрутки пера, составляющим Gз.п.=(124,0÷186,8) [град/м]. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении КПД и увеличении запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса рабочего колеса первой ступени КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх