Рабочая лопатка вентилятора



Рабочая лопатка вентилятора
Рабочая лопатка вентилятора
Рабочая лопатка вентилятора

 


Владельцы патента RU 2485355:

Открытое акционерное общество "АВИАДВИГАТЕЛЬ" (RU)

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения. В рабочей лопатке вентилятора выходы (10) и (11) боковых участков (12) и (13) внутреннего элемента (9) выполнены на спинке (6) пера (2) лопатки в направлениях входной (3) и выходной (4) кромок пера. Со стороны входной кромки (3) на спинке (6) пера кромка (14) выхода (10) бокового участка (12) внутреннего элемента (9) расположена от входной кромки (3) пера лопатки на расстоянии L1 не менее 5В, где В - ширина стенки (7) корыта (5) пера лопатки. Длина L2 хвостовика (1) в месте соединения (17) с диском (18) вдоль оси (19) меньше на 15% длины L3 проточной поверхности (20) хвостовика. Путем переноса выходов боковых участков внутреннего элемента на спинку пера лопатки повышается надежность лопатки и уменьшается ее масса за счет уменьшения длины хвостовика. 3 ил.

 

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а более конкретно к конструкции рабочей лопатки вентилятора газотурбинного двигателя летательного аппарата.

Известна конструкция рабочей лопатки вентилятора с широким хвостовиком на уровне корневого сечения пера лопатки (патент RU №2354854).

Недостатком известной конструкции лопатки является большая длина хвостовика, что увеличивает массу лопатки и рабочего колеса в целом.

Известна стреловидная лопатка вентилятора, в которой хвостовик со стороны входной кромки лопатки выходит вдоль оси вращения за границу выходной кромки в периферийном сечении лопатки (патент №US №6071077).

Недостатком известной конструкции является широкий хвостовик, что увеличивает массу лопатки.

Наиболее близкой к заявляемой конструкции является рабочая лопатка вентилятора со сварным швом между корытом и спинкой на входной и выходной кромках лопатки (патент RU №2382911).

Недостатком известной конструкции является наличие сварных швов на входной и выходной кромках лопатки, что может привести к повреждению лопатки при попадании посторонних предметов.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности лопатки путем исключения сварных швов на входной и выходной кромках лопатки, а также в снижении массы лопатки за счет уменьшения длины хвостовика.

Сущность технического решения заключается в том, что в рабочей лопатке вентилятора, содержащей хвостовик и перо с входной и выходной кромками, состоящее из корыта, спинки и расположенного между ними внутреннего элемента, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ выходы боковых участков внутреннего элемента выполнены на спинке пера лопатки в направлениях входной и выходной кромок пера, причем кромка выхода бокового участка внутреннего элемента со стороны входной кромки на спинке пера лопатки расположена от входной кромки пера на расстоянии L1 не менее 5В, где В - ширина стенки корыта пера лопатки, при этом длина L2 хвостовика в месте соединения с диском выполнена на 15% меньше длины L3 проточной поверхности хвостовика.

Выполнение на спинке пера лопатки в направлениях входной и выходной кромок выходов боковых участков внутреннего элемента обеспечивает образование монолитных участков входной и выходной кромок лопатки без сварных швов на кромках, что повышает надежность лопатки.

Расположение кромки выхода бокового участка внутреннего элемента со стороны входной кромки на спинке пера на расстоянии L1 не менее 5В (В - ширина стенки корыта пера лопатки) обеспечивает прочность лопатки.

При L1 меньше 5В пластические деформации входной кромки пера лопатки от попадания постороннего предмета на вход в двигатель могут привести к раскрытию стыка стенок и внутреннего элемента.

Выполнение длины L2 хвостовика в месте соединения с диском на 15% меньше длины L3 проточной поверхности хвостовика уменьшает массу лопатки и рабочего колеса в целом.

На фиг.1 - изображен общий вид лопатки.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 - элемент I на фиг.2 в увеличенном виде (входная кромка лопатки и наружные стенки с боковым участком внутреннего элемента).

Рабочая лопатка вентилятора состоит из хвостовика 1 и пера 2. Перо 2 имеет входную кромку 3, выходную кромку 4, корыто 5 и спинку 6. Корыто 5 образовано стенкой 7. Спинка 6 образована стенкой 8, частично стенкой 7 в зонах входной 3 и выходной 4 кромок пера 2 и внутренним элементом 9 выходами 10 и 11 боковых участков 12 и 13 указанного элемента.

Выходы 10 и 11 направлены соответственно к входной 3 и выходной 4 кромкам пера 2.

Кромка 14 выхода 10 бокового участка 12 внутреннего элемента 9 расположена на спинке 6 от входной кромки 3 на расстоянии L1 не менее 5В, где В - ширина стенки 7 пера 2 лопатки.

Стенка 7 пера 2 на расстоянии L1 от входной кромки 3 образует монолитный участок 15. Со стороны выходной кромки 4 также стенкой 7 образован монолитный участок 16.

Для уменьшения массы рабочей лопатки длина L2 хвостовика 1 в месте соединения 17 с диском 18 вдоль оси 19 выполнена меньше на 15% длины L3 проточной поверхности 20 хвостовика 1 (терминология по ГОСТ 23537-79).

Задний торец 21 хвостовика 1 в месте соединения с диском 18 не выходит вдоль оси 19 за выходную кромку 4 пера лопатки.

При попадании посторонних предметов (птиц, градин и др.) на вход в газотурбинный двигатель, стенки 7, 8, внутренний элемент 9 и зоны их сварки испытывают нагрузки в зависимости от массы постороннего предмета.

В экстремальных случаях происходит деформация и повреждение входной кромки 3 лопатки, стенки 7 корыта 5, а затем и выходной кромки 4. Повреждение спинки 6 при этом наименьшее.

Наличие монолитных участков 15 и 16 соответственно в зоне входной кромки 3 и выходной кромки 4, а также расположение выходов 10 и 11 боковых участков 12 и 13 внутреннего элемента 9 на спинке 6 на заданном удалении от указанных кромок повышает надежность лопатки.

Рабочая лопатка вентилятора, содержащая хвостовик и перо с входной и выходной кромками, состоящее из корыта, спинки и расположенного между ними внутреннего элемента, отличающаяся тем, что выходы боковых участков внутреннего элемента выполнены на спинке пера лопатки в направлениях входной и выходной кромок пера, причем кромка выхода бокового участка внутреннего элемента со стороны входной кромки на спинке пера лопатки расположена от входной кромки пера на расстоянии L1 не менее 5В, где В - ширина стенки корыта пера лопатки, при этом длина L2 хвостовика в месте соединения с диском выполнена на 15% меньше длины L3 проточной поверхности хвостовика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу изготовления лопатки турбомашины, может применяться в авиационных газотурбинных двигателях и энергетических установках при изготовлении рабочих и направляющих лопаток вентиляторов, компрессоров и турбин.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к пустотелым лопаткам газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к области осевых вентиляторов или осевых нагнетателей воздуха и может быть использовано, например, в дорожных тоннелях для обеспечения прочности и надежности крыльчатки вентилятора в режиме эксплуатации.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции лопастей вентилятора градирни, и может быть использовано, например, в промышленной теплоэнергетике, в частности на химических, нефтехимических и других предприятиях, где требуется охлаждение оборотной воды.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции лопастей вентилятора градирни, и может быть использовано, например, в промышленной теплоэнергетике, в частности на химических, нефтехимических и других предприятиях, где требуется охлаждение оборотной воды.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции лопастей вентилятора градирни, и может быть использовано, например, в промышленной теплоэнергетике, в частности на химических, нефтехимических и других предприятиях, где требуется охлаждение оборотной воды.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкции лопастей вентилятора градирни, и может быть использовано, например, в промышленной теплоэнергетике, в частности на химических, нефтехимических и других предприятиях, где требуется охлаждение оборотной воды.

Колесо компрессора с облегченными лопатками включает в себя диск и приваренные к нему облегченные лопатки. Облегченная лопатка состоит из двух частей, соединенных между собой сваркой. В каждой части лопатки выполнены полости таким образом, что соседние полости образуют ребра, вершинами которых между собой соединены обе части лопатки в корневой области. Ребра в корневой области лопатки ориентированы преимущественно радиально по отношению к оси вращения. В средней и периферийной областях ребра изогнуты таким образом, что ребра одной части лопатки скрещиваются с ребрами другой части лопатки, соединяясь между собой по контактным площадкам. Выбор геометрических размеров, количества и направления ребер, количества, формы и расположения контактных площадок осуществляется исходя из условий статического и динамического нагружения лопаток и колеса компрессора. Достигается минимизация массы рабочих лопаток и массы колес компрессора. 3 ил.

Лопасть осевого вентилятора предназначена для использования в бытовых целях, а также во вспомогательных механизмах для обеспечения циркуляции воздуха. Лопасть содержит выпуклый набегающий край, вогнутый сбегающий край, корневую часть и верхнюю кромку. Радиус кривизны вогнутого сбегающего края выполнен равным радиусу кривизны средней линии лопасти, а радиус кривизны выпуклого набегающего края выбран исходя из обеспечения необходимой толщины лопасти в среднем по ее длине сечении. Угол входа воздушной массы в межлопастной канал и угол выхода из него связаны соотношением: γ=tan -1(φ/cosα), где γ - угол выхода воздушной массы из межлопастного канала; φ - коэффициент, учитывающий потери скорости воздушной массы в межлопастном канале, составляющий от 1 до 0,9; α - угол входа воздушной массы в межлопастной канал. Параметры лопасти выполнены в соответствии со следующими выражениями: R=a/(cosα-cosγ), где R - радиус кривизны средней линии лопасти; а - ширина лопасти в осевом направлении, l=(2πR(γ-α))/360, где l - общая длина лопасти, b=R (sinγ-sinα), где b - ширина лопасти по фронту. Повышаются производительность, напор и к.п.д. работы вентилятора при сохранении необходимой прочности и жесткости лопасти в процессе эксплуатации. 4 ил.

Лопатка вентиляторного ротора содержит перо и хвостовик, изготовленные из композитного материала, а также металлическую обшивку. Хвостовик лопатки выполнен у базового конца пера лопатки с возможностью соединения с пазом диска вентилятора. Обшивка прикреплена к передней кромке пера лопатки и проходит в направлении размаха для защиты ее передней кромки. Обшивка включает в себя основную часть и пару соединительных фланцев, продолжающихся от ее задних кромок. Обшивка разделена на базовый сегмент обшивки со стороны базового конца пера лопатки и верхний сегмент обшивки со стороны верхнего конца пера лопатки, плавно продолжающийся от базового сегмента. Длина верхнего сегмента не превышает длины базового сегмента обшивки в направлении размаха. Длина k основной части обшивки в предполагаемом месте удара составляет 10% ≤ k ≤ 60% хорды, а предполагаемое место удара находится на расстоянии 80% размаха от базового конца обшивки. Длина m обшивки вдоль торцевой кромки лопатки вентиляторного ротора составляет m ≥ 40% хорды. Другое изобретение группы относится к вентилятору, содержащему диск, имеющий множество соединительных пазов на его наружной периферии и расположенный внутри корпуса двигателя, а также множество указанных выше лопаток вентиляторного ротора, соединенных с множеством соединительных пазов. Группа изобретений позволяет обеспечить защиту лопатки из композитного материала от повреждения посторонним предметом без существенного увеличения ее веса и снижения аэродинамических характеристик. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Лопатка осевого компрессора содержит входную кромку, выходную кромку, корыто и спинку с выполненными на ее поверхности вихрегенераторами сферической формы, вогнутыми внутрь лопатки. Каждый вихрегенератор снабжен, по меньшей мере, двумя подводящими каналами с выходными отверстиями диаметра (0,05…0,25)D, равноудаленными от оси симметрии вихрегенератора, сориентированной в направлении набегающего потока. Расстояние от оси симметрии вихрегенератора до выходного отверстия составляет (0,1…0,4)D. Входные отверстия подводящих каналов расположены на корыте лопатки, а выходные расположены на расстоянии (0,025…0,7)D от передней кромки вихрегенератора. Подводящие каналы выполнены под углом 20°…110° к хорде лопатки, где D - диаметр отпечатка вихрегенератора. Реализация изобретения позволит увеличить диапазон безотрывного обтекания лопаток до 3%, увеличить расход воздуха через компрессор до 2% и увеличить КПД компрессора до 4% за счет получения устойчивой вихревой структуры потока в вихрегенераторах. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к конструированию и доводке турбомашин, а именно рабочих лопаток осевых компрессоров. В способе обеспечения устойчивости рабочих лопаток турбомашины к автоколебаниям, при котором определяют для исходной лопатки первую и вторую изгибную и первую крутильную формы собственных колебаний и соответствующие им частоты, выбирают критерий изгибно-крутильной связанности и задают диапазон его допустимых значений, отстраивают исходную лопатку от автоколебаний, определяют критерий изгибно-крутильной связанности для отстроенной лопатки, по принадлежности значения которого заданному диапазону судят об устойчивости к автоколебаниям, в отличие от известного отстройку исходной лопатки от автоколебаний выполняют путем изгиба ее пера в сторону спинки, при этом форма изгиба соответствует первой изгибной форме собственных колебаний исходной лопатки. Изобретение направлено на повышение устойчивости рабочих лопаток турбомашины к автоколебаниям без перепрофилирования и увеличения их массы. 2 ил.

Изобретение относится к лопатке ротора вентилятора. Лопатка ротора вентилятора имеет переднюю кромку 41 лопатки ротора. На стороне центральной втулки передней кромки 41 лопатки ротора формируется вертикальная секция 49 центральной втулки. От верхнего края вертикальной секции 49 центральной втулки к стороне полуразмаха передней кромки 41 лопатки ротора формируется секция 51 полуразмаха с наклоном назад. От верхнего края секции 51 полуразмаха с наклоном назад к краю законцовки передней кромки 41 лопатки ротора формируется секция 53 законцовки с наклоном вперед. От края центральной втулки передней кромки 41 лопатки ротора к базовому краю вертикальной секции 49 центральной втулки формируется секция 55 центральной втулки с наклоном назад. Секция 55 центральной втулки с наклоном назад наклонена назад, так что ее верхний край размещается позади ее базового края. Изобретение направлено на повышение прочности и аэродинамических характеристик лопатки вентилятора. 2 н. и 3 з. п. ф-лы, 7 ил.

Винт содержит плоскую поверхность (13.2), которая проходит вдоль задней поверхности лопасти (13), и ширина которой составляет 1/3 ширины лопасти (13), заднюю закругленную по радиусу поверхность (13.1), которая пересекает плоскую поверхность (13.2) и имеет радиус R, который составляет 2/3 ширины задней поверхности и тем самым дополняет остальную часть задней поверхности. На свободном конце радиуса (13.1) задней поверхности внутренняя контактная поверхность (13.3) с радиусом, равным 1.5 R, пересекает плоскость вращения винта так, что образует угол величиной 3-9 градусов. Закругленная по радиусу поверхность (13.4) выходной кромки, которая имеет радиус 0,5 R пересекает плоскость, расположенную ниже половины толщины края лопасти указанной внутренней контактной поверхности (13.3) и плоской поверхности (13.2), и изогнута в направлении, противоположном внутренней контактной поверхности (13.3). Расстояние от точки пересечения указанных закругленных по радиусу поверхностей (13.1, 13.3), которые имеют радиус R и 1.5 R, до плоскости, где расположена задняя плоская поверхность (13.2), составляет 1/4 и 1/5 ширины в проекции задней поверхности. Диаметр F задней поверхности (13.7) лопасти (13) заключен в диапазоне значений диаметра от R400 до R650. Изобретение направлено на повышение энергетического КПД. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик. Лопатка предназначена для установки в любой из пазов диска рабочего колеса второй ступени. Хвостовик лопатки имеет продольную ось, соосную или параллельную геометрической оси паза диска и образующую с осью ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиальной оси пера лопатки, угол установки хвостовика лопатки α0, определенный в диапазоне α0=(17÷27)°. Перо лопатки выполнено с переменной относительно оси ротора осевой закруткой, нарастающей с радиальным удалением от оси вала ротора с градиентом закрутки пера Gз.п., определенным в проекции на условную осевую плоскость в диапазоне (159,2÷245,8) [град/м]. Перо лопатки выполнено с боковыми кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом увеличения хорды Gy.x., составляющим (1,6÷2,5)·10-2 [м/м]. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в улучшении геометрической конфигурации, пространственной жесткости, силовых и аэродинамических параметров лопатки рабочего колеса второй ступени вала ротора КНД ТРД, а также в повышении КПД и расширении диапазона режимов газодинамической устойчивости компрессора при повышении ресурса лопатки. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик. Лопатка предназначена для установки в любой из пазов диска рабочего колеса третьей ступени. Хвостовик лопатки имеет продольную ось, соосную или параллельную геометрической оси паза диска и образующую с осью ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиальной оси пера лопатки, угол установки хвостовика лопатки α0, определенный в диапазоне α0=(20,44÷29,8)°. Перо лопатки выполнено с переменной относительно оси ротора осевой закруткой, нарастающей с радиальным удалением от оси вала ротора с градиентом закрутки пера Gз.п., определенным в проекции на условную осевую плоскость в диапазоне Gз.п.=(169,54÷248,4) [град/м]. Перо лопатки выполнено с боковыми кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом увеличения хорды Gy.x., составляющим (5,84÷8,4)·10-2 [м/м]. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в улучшении геометрической конфигурации, пространственной жесткости, силовых и аэродинамических параметров лопатки рабочего колеса третьей ступени вала ротора КНД ТРД, а также в повышении КПД и расширении диапазона режимов газодинамической устойчивости компрессора при повышении ресурса лопатки. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх