Устройство для крепления лопасти с изменяемым углом установки

Изобретение относится к устройствам для крепления лопастей с изменяемым углом установки. Устройство для крепления лопасти содержит кольцо (28), устанавливаемое вокруг наружного фланца (23) поворотной платформы (15) для лопасти (27) и выполненное с возможностью поворота на угол, достаточный, чтобы фиксаторы (30, 31) закрыли концы паза поворотной платформы и удерживали в них корневую часть лопасти (27), и подвижные клинья, выполненные с возможностью удерживания корневой части лопасти в пазу. Кольцо (28) имеет по существу круглую форму с плоским срезом (40), на котором выполнен один из фиксаторов. В состав клиньев входит стопорный клин (35) для противодействия проскальзывания корневой части лопасти (27) в пазу (18) и опорный клин (38) для поддержки корневой части лопасти, расположенный на дне паза. Достигается облегчение монтажа-демонтажа лопасти с одновременным снижением веса. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к устройству для крепления лопасти с изменяемым углом установки.

Многие лопасти винтов имеют изменяемый угол установки для оптимизации их работы. В этом случае лопасть продолжена поворотной платформой, вращающейся в гнезде ступицы винта или, в целом, опорной детали. Лопасть и поворотная платформа являются отдельными деталями, при этом лопасть изготавливают из композитного материала, чтобы получить выигрыш в весе, а поворотная платформа выполнена из металла, чтобы выдерживать действующие на нее нагрузки. В некоторых конструкциях поворотную платформу заделывают в лопасть, которую формируют вокруг платформы посредством литья, поэтому обе детали являются неразъемными. С определенной точки зрения это является приемлемым решением, но имеет свои недостатки, связанные с более сложным изготовлением и с необходимостью выполнения лопасти более толстой, так как она должна охватывать поворотную платформу. К тому же не достигается непрерывность между нижней частью лопасти и опорной деталью, в которой находится поворотная платформа, что приводит к аэродинамическим потерям. Другие конструкции предусматривают раздельное изготовление лопасти и поворотной платформы и их соединение типа ласточкин хвост.

Такая известная конструкция показана на фиг.1 и 2 (или описана в документе US 5263898). Ступица 1 винта содержит круглое гнездо, в которое заходит поворотная платформа 2 для приведения во вращение лопасти 3. На фигурах показаны паз 4 в виде ласточкиного хвоста и корневая часть 5 соответствующего сечения лопасти 3. Вращение вокруг оси обеспечивается подшипниками 6 качения и упорными подшипниками 7 между ступицей 1 и поворотной платформой 2. Корневая часть 5 лопасти 3 закреплена в пазу 4 с одной стороны при помощи клина 8, вставленного в паз 4, а с другой стороны - при помощи клина 11, удерживаемого болтами 12, проходящими в поворотной платформе 2 параллельно по обе стороны от паза 4. Болты 12 служат также для прижатия клина 11 к пружине 61, установленной в пазу 4 под корневой частью 5 и предназначенной для удержания лопасти 3 в радиальном направлении, когда центробежной силы оказывается недостаточно для сохранения контакта между корневой частью 3 и пазом 4, в частности, во время остановки. В состоянии покоя пружина 61 слегка изогнута, и опорное усилие клина 11 поджимает ее, обеспечивая удержание лопасти 3. Зубчатый венец 60 удерживается вокруг поворотной платформы 2 в основном за счет запорного сектора 13, который закрывает венец, на котором его завинчивают, и который, в свою очередь, удерживается болтами 12, поддерживая клин 11 сзади. В этой конструкции поворотную платформу 2 можно легко оборудовать круглой верхней площадкой 14, выступающей в радиальном направлении из основных участков поворотной платформы и предназначенной для восстановления непрерывности стенки контура.

Недостатком этой конструкции является необходимость использования большого числа деталей для удержания лопасти в пазу.

Задача изобретения состоит в усовершенствовании и облегчении крепления лопасти, ее демонтажа или замены с одновременным обеспечением выигрыша в весе.

Поставленная задача решена в устройстве для крепления лопасти с изменяемым углом установки, содержащем лопасть, поворотную платформу, в верхнем пазу которой расположена корневая часть лопасти, и средства удержания корневой части лопасти в пазу. Согласно изобретению указанные средства содержат клинья, заходящие в паз и упирающиеся в корневую часть лопасти, и кольцо, установленное вокруг поворотной платформы и оборудованное узлами крепления к поворотной платформе и противоположными друг другу фиксаторами закрывания паза.

Кольцо является основной особенностью изобретения: достаточно посадить его вокруг поворотной платформы и зафиксировать на ней, чтобы оно закрыло концы паза и препятствовало смещению лопасти в обоих направлениях в сочетании с фиксирующими клиньями, установленными в пазу и не нуждающимися в креплении в этом пазу. В известном решении венец имеет прерывание и содержит проем перед пазом и с ним необходимо соединить запорный сектор, чтобы закрыть паз. Кроме того, этот венец не участвует в удержании лопасти и, поскольку он отделен от клина 11, он не содержит никаких фиксаторов кольца.

Кольцо может иметь приблизительную круглую форму, но при этом содержать плоский срез, на котором выполнен один из фиксаторов.

Клинья могут содержать клин для противодействия проскальзыванию корневой части лопасти в пазу и опорный клин для поддержки корневой части лопасти, расположенный на дне паза, что является исключительно простым расположением для дополнительного предупреждения движений корневой части лопасти в пазу.

Эти и другие особенности изобретения будут более подробно описаны со ссылками на чертежи.

На фиг.1 и 2 (уже описаны) показано известное устройство для крепления лопасти, виды сверху и в поперечном разрезе;

на фиг.3-10 показано устройство согласно изобретению;

на фиг.3 показана отдельно поворотная ось;

на фиг.4 показана установка корневой части лопасти и кольца на соединительном узле перед сборкой;

на фиг.5 показаны детали, изображенные на фиг.4 в сборе;

на фиг.6 показан стопорный клин;

на фиг.7 показаны клинья в собранном состоянии;

на фиг.8 показаны полуплощадки, закрывающие соединительный узел;

на фиг.9 показаны полуплощадки в собранном состоянии;

на фиг.10 показано отдельно кольцо.

Как показано на фиг.3, поворотная платформа 15 содержит главную часть 16 (показана только схематично, поскольку не является объектом изобретения) и верхнюю часть 17, посредством которой крепится лопасть и которая содержит паз 18. По обе стороны от паза 18 на боковых площадках 21 и 22, продолжая друг друга, выполнены две оппозитно расположенные лапки 19 и 20. Контур наибольшей части верхней части 17 является круглым и образует фланец 23. С одной стороны паза 18 выполнена выемка 24, так что верхние части ограничивающих ее кромок образуют выступы 25. Выступы 25 содержат вырезы 26 на своих внутренних краях, размещенные друг против друга, находясь при этом за пределами дна паза 18.

На фиг.4 показаны два других элемента соединения. Корневую часть лопасти 27 вставляют в паз 18 и вокруг фланца 23 надевают кольцо 28. Лопасть 27 (показана частично) и ее корневая часть выполнены классически. Кольцо 28 содержит неразрезной кольцевой обруч 29, по существу круглой формы, два фиксатора 30 и 31, закрепленных на обруче 29 в диаметрально противоположных положениях, и две крепежные лапки 32 и 33, тоже закрепленные в диаметрально противоположных положениях, но перпендикулярно положению фиксаторов 30 и 31. Фиксаторы 30 и 31, а также крепежные лапки 32 и 33 поднимаются над обручем 29, при этом лапки 32 и 33 в отличие от фиксаторов 30 и 31 выступают радиально внутрь.

Кольцо 28 может поворачиваться вокруг поворотной платформы 15, при этом кольцевой обруч 29 скользит по фланцу 23. Поскольку лапки 19 и 20 поворотной платформы 15 расположены перпендикулярно пазу 18, можно получить показанное на фигуре состояние. Соответствующий поворот кольца 28 прижимает лапки 32 и 33 соответственно, к опорным сторонам лапок 19 и 20 поворотной платформы 15, а фиксаторы 30 и 31 оказываются напротив концов паза 18, перекрывая их. Таким образом, образуется препятствие для выхода лопасти 27 из паза 18. Лапки 19, 20, 32 и 33 содержат отверстия, совпадающие друг с другом при их расположении друг против друга, что позволяет закрепить кольцо 28 на поворотной платформе 15 при помощи болтов 34, как показано на фиг.5. Очевидно, что такая система соединения является более простой, чем показанная на фиг.1 и 2.

Устройство дополнительно содержит два клина, предназначенных для удержания лопасти 27 в пазу 18 поворотной платформы 15 в определенном положении. Эти клинья показаны на фиг.6 и 7. Один из них является стопорным клином 35, предназначенным для предупреждения проскальзывания корневой части лопасти 27 в пазу 18. Он имеет общую плоскую форму в виде многоугольника, и его вставляют в вырезы 26. Клин 35 содержит в своей верхней части опорную поверхность 36 для упора в корневую часть лопасти 27 и отверстие 37 в своей нижней части. Стопорный клин 35 содержит часть из жесткого материала (металла или композита) и часть из деформируемого материала (например, на опорной поверхности 36), что позволяет стопорному клину 35 поглощать энергию во время столкновения лопасти 27 с инородным телом и, следовательно, уменьшать усилия, действующие на корневую часть лопасти 27. Отверстие 37 предназначено для вхождения в него второго клина, который является опорным клином 38, поддерживающим корневую часть лопасти 27, проходящую вдоль дна паза 18. Форма опорного клина соответствует форме плоского стержня, и его конец проходит через отверстие 37 и содержит крючок 39, загнутый вниз в сторону поворотной платформы 15 и проходящий под стопорным клином 35, охватывая тем самым перемычку 52. Клинья 35 и 38 являются свободными деталями, не содержащими таких средств, как винты, для соединения с другими деталями и удерживаемыми только за счет расклинивания, что еще больше упрощает конструкцию.

Как показано на фиг.4 и 5, фиксаторы 30 и 31 имеют разные размеры, а кольцевой обруч 29 в месте нахождения меньшего фиксатора 30 имеет больший радиус и содержит в этом месте плоский срез 40, соединяющий концы прямолинейных участков 41. Эта конструкция позволяет завершить монтаж. Кольцо 28 сажают на фланец 23 в угловом положении, показанном на фиг.5 и соответствующем собранному состоянию, в отсутствие лопасти 27 и клиньев 35 и 38. Плоский срез 40 слегка выходит за пределы выступов 25 своими прямолинейными участками 41, что дает возможность осуществить указанную посадку. После этого кольцо 28 слегка поворачивают, чтобы переместить его в положение, показанное на фиг.4, которое открывает доступ к пазу 18. Снизу в вырезы скользящим движением вставляют стопорный клин 35, а опорный клин 38 вставляют в отверстие 37, после чего корневую часть лопасти 27 вставляют в паз 18, перемещая ее со скольжением по опорному клину 38 до упора в стопорный клин 35. Обратный поворот кольца 28 позволяет установить фиксатор 30 меньшего размера перед концом стопорного клина 38, а фиксатор 31 большего размера перед противоположным проемом паза 18. После этого корневая часть лопасти 27 удерживается в пазу 18 с небольшим люфтом между фиксатором 31 и стопорным клином 35, которые находятся в неподвижных положениях, а также с небольшим люфтом в направлении поворотной платформы, поскольку опорный клин 38 удерживает ее прижатой к вершине паза 18. Опорный клин 38 препятствует выпадению стопорного клина 35, блокируя его извлечение из паза 18, даже если он занимает только незначительную часть сечения паза 18.

Устройство содержит также две по существу полукруглые полуплощадки 42 и 43, каждая из которых оборудована нижней лапкой 44 и 45, соответственно (фиг.8). Монтаж устройства завершают путем установки опорных сторон лапок 44 и 45 на лапках 19 и 20, соответственно, после чего устанавливают болты 34, при этом отверстия в лапках 44 и 45 совпадают с упомянутыми выше отверстиями. Полуплощадки 42 и 43 являются подобными и содержат, в частности, наружные круглые края 46 и 47, принадлежащие к одной окружности в собранном состоянии, но их внутренние края 48. и 49 отличаются, чтобы прилегать, соответственно, к корытцу и к спинке лопасти 27. Таким образом, становится возможным сохранять непрерывность потока газов вокруг лопасти 27. Это объясняет также тот факт, что полуплощадки 42 и 43 выполнены слегка изогнутыми и что их толщина не является равномерной.

Полностью собранное устройство показано на фиг.9. На фиг.10 отдельно показано кольцо.

1. Устройство для крепления лопасти с изменяемым углом установки, содержащее лопасть (27), поворотную платформу (15), в пазу (18) которой расположена корневая часть лопасти, и средства удержания корневой части лопасти в пазу, отличающееся тем, что указанные средства удержания содержат клинья (35, 38), расположенные в пазу и упирающиеся в корневую часть лопасти, и кольцо (28), расположенное вокруг поворотной платформы (15) и имеющее узлы (32, 33) крепления к поворотной платформе и противоположные друг другу фиксаторы (30, 31) для закрывания паза.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцо имеет по существу круглую форму с плоским срезом (40), на котором выполнен один из фиксаторов.

3. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что в состав клиньев входит стопорный клин (35) для противодействия проскальзыванию корневой части лопасти (27) в пазу (18) и опорный клин (38) для поддержки корневой части лопасти, расположенный на дне паза.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что стопорный клин удерживается в противоположных вырезах (26) на внутренних краях кромок, ограничивающих паз.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что стопорный клин выполнен из нескольких материалов, по меньшей мере, один из которых обладает свойством поглощения энергии при деформации.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что вырезы (26) расположены за пределами дна паза, при этом стопорный клин (35) установлен на опорном клине (38), который проходит через него и содержит на своем конце крючок (39), охватывающий перемычку (52) на стопорном клине (35) и опирающийся на один из фиксаторов.

7. Устройство по любому из пп.1, 2, 4-6, отличающееся тем, что узлы крепления на поворотной платформе представляют собой лапки кольца с отверстиями под болты, а поворотная платформа содержит соответствующие лапки (19, 20), имеющие опорные стороны для лапок кольца.

8. Устройство по п.3, отличающееся тем, что узлы крепления на поворотной платформе представляют собой лапки кольца с отверстиями под болты, а поворотная платформа содержит соответствующие лапки (19, 20), имеющие опорные стороны для лапок кольца.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что содержит полуплощадки (42, 43), каждая из которых имеет круглый край (46, 47), край (48, 49) для опоры на лопасть, а также лапку (44, 45) с выполненным в ней отверстием под болты и стороной для опоры на соответствующие лапки.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что содержит полуплощадки (42, 43), каждая из которых имеет круглый край (46, 47), край (48, 49) для опоры на лопасть, а также лапку (44, 45) с выполненным в ней отверстием под болты и стороной для опоры на соответствующие лапки.