Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе

Авторы патента:


Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе
Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе
Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе
Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе
Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе
Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе
Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе

 


Владельцы патента RU 2501954:

СНЕКМА (FR)

Система регулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе содержит первую и вторую кольцевые направляющие, активирующий элемент, а также первый и второй блокирующие элементы. Первая кольцевая направляющая обеспечивает установку угла атаки указанной лопасти и имеет первое и второе гнезда, отдаленные друг от друга по окружности. Каждое гнездо образовано первой и второй упорными поверхностями. Вторая кольцевая направляющая выполнена концентрически с первой направляющей и расположена снаружи относительно нее. Вторая упорная поверхность первого гнезда и первая упорная поверхность второго гнезда ориентированы ко второй направляющей. Активирующий элемент размещен между первой и второй направляющими и имеет первую и вторую упорные поверхности. Первый блокирующий элемент размещен в первом гнезде напротив указанной второй упорной поверхности активирующего элемента. Второй блокирующий элемент размещен во втором гнезде напротив первой упорной поверхности активирующего элемента. Первый и второй блокирующие элементы выполнены с возможностью занимать нормальное центрированное положение, а также положения разблокировки в первом и втором круговом направлениях. При контроле указанной выше системы регулирования шага лопасти воздушного винта к активирующему элементу прикладывают активирующий крутящий момент. Другие изобретения группы относятся к воздушному винту турбовального двигателя, содержащему указанную выше систему регулирования шага лопасти, а также к авиационному двигателю, содержащему такой воздушный винт. Изобретения позволяют повысить надежность системы регулирования шага лопасти, а также снизить ее массу. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к системе регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе.

Изобретение также относится к воздушному винту, снабженному системой регулирования, и к способу управления этой системой.

Изобретение относится к воздушным винтам любого типа, т.е. к простым воздушным винтам или винтам противоположного вращения, предпочтительно, для турбореактивных двигателей или турбовинтовых двигателей.

Уровень техники

Турбовинтовой двигатель может быть снабжен системой регулирования шага лопасти, связанной с каждой из лопастей воздушного винта, обеспечивающей соответствие ориентации указанных лопастей и скорости самолета.

Указанная система разработана таким образом, что лопасть блокируется, сохраняя фиксированный угол атаки, когда система регулирования не приведена в действие, и обеспечивается сопротивление крутящему моменту, создаваемому аэродинамической силой, которая действует на указанную лопасть во время вращения воздушного винта. В общем, считается, что для сохранения фиксированного шага лопасть должна быть заблокирована в обоих направлениях вращения вокруг собственной оси. Для этого система, как правило, оснащается блокирующим механизмом, обычно такого типа, который обеспечивает контакт/трение между двумя участками, к примеру, дисковым тормозом. Чтобы произвести регулировку угла атаки лопасти, предварительно необходимо выполнить этап разблокировки лопасти, нарушая контакт между двумя участками блокирующего механизма.

Несомненно, указанный блокирующий механизм имеет недостатки, сильно усложняющие конструкцию системы регулирования, принимая во внимание массу, надежность и ограниченность пространства.

Раскрытие изобретения

Поэтому цель изобретения состоит в том, чтобы преодолеть, по меньшей мере, частично вышеупомянутые недостатки, относящиеся к вариантам конструкции согласно известному уровню техники.

Таким образом, задачей изобретения в первую очередь является система регулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе, содержащая:

- кольцевую часть, приспособленную для вмещения комля указанной лопасти, которая предназначена при вращении обеспечить установку угла атаки указанной лопасти, причем указанная кольцевая часть определяет первую направляющую, имеющую, по меньшей мере, первое и второе гнезда, которые по окружности отдалены друг от друга, при этом каждое гнездо образовано первой упорной поверхностью в первом круговом направлении (из двух круговых направлений) и второй упорной поверхностью во втором круговом направлении, противоположном указанному первому круговому направлению;

- вторую, по существу, кольцевую направляющую, концентрическую с первой направляющей, расположенную напротив и снаружи относительно первой направляющей, причем, указанная вторая упорная поверхность первого гнезда и указанная первая упорная поверхность второго гнезда ориентированы к указанной второй направляющей;

- активирующий элемент для кольцевой части, размещенный между первой и второй направляющими, причем, указанный активирующий элемент имеет первую упорную поверхность в первом круговом направлении, а также вторую упорную поверхность во втором круговом направлении;

- первый блокирующий элемент, предусмотренный между первой и второй направляющими и размещенный в указанном первом гнезде напротив указанной второй упорной поверхности активирующего элемента; и

- второй блокирующий элемент, предусмотренный между первой и второй направляющими и размещенный в указанном втором гнезде напротив указанной первой упорной поверхности активирующего элемента; причем

при работе турбовального двигателя указанные первый и второй блокирующие элементы способны занимать:

- нормальное центрированное положение, при котором указанный первый блокирующий элемент, с одной стороны, контактирует со второй упорной поверхностью первого гнезда, находясь на расстоянии от указанной первой упорной поверхности указанного гнезда и от второй упорной поверхности активирующего элемента, и, с другой \ стороны, контактирует со второй направляющей, а именно, занимает положение, при котором первая пружина, установленная между указанной первой упорной поверхностью гнезда и указанным первым блокирующим элементом, вызывает первое контактное усилие, с которым указанная вторая упорная поверхность гнезда действует на первый блокирующий элемент, и создает первое усилие реакции указанной второй направляющей, действующее на указанный первый блокирующий элемент, при этом, первое контактное усилие и первое усилие реакции обеспечивают первое центрирование первой и второй направляющих, приводя их в совместное вращение в первом направлении,

и при котором указанный второй блокирующий элемент, с одной стороны, контактирует с первой упорной поверхностью второго гнезда, находясь на расстоянии от указанной второй упорной поверхности указанного гнезда и от первой упорной поверхности активирующего элемента, и, с другой стороны, контактирует со второй направляющей, а именно, занимает положение, при котором вторая пружина, установленная между указанной второй упорной поверхностью гнезда и указанным вторым блокирующим элементом, вызывает второе контактное усилие, с которым указанная первая упорная поверхность гнезда действует на блокирующий элемент, и создает второе усилие реакции указанной второй направляющей, действующее на указанный второй блокирующий элемент, при этом, второе контактное усилие и второе усилие реакции обеспечивают второе центрирование первой и второй направляющих, приводя их в совместное вращение в указанном втором направлении; и

- положение разблокировки в указанном первом круговом направлении, при котором блокирующий элемент контактирует со второй упорной поверхностью активирующего элемента, причем указанное положение разблокировки обеспечивается приложением первого активирующего крутящего момента в указанном первом круговом направлении к указанному активирующему элементу, величина которого обеспечивает создание первого усилия разблокировки, с которым указанная вторая упорная поверхность активирующего элемента действует на первый блокирующий элемент, противодействуя силе первой пружины, и которое является достаточным, чтобы свести к нулю указанное первое контактное усилие и, таким образом, нарушить указанное первое центрирование, к тому же, при указанном положении разблокировки в первом круговом направлении допускается, согласно указанному первому направлению активирующего крутящего момента, вращательное движение блока, содержащего указанную первую направляющую, указанные первый и второй блокирующие элементы и указанный активирующий элемент, относительно второй направляющей; и

- положение разблокировки в указанном втором круговом направлении, при котором второй блокирующий элемент контактирует с первой упорной поверхностью активирующего элемента, причем указанное положение разблокировки обеспечивается приложением второго активирующего крутящего момента в указанном втором круговом направлении к указанному активирующему элементу, величина которого обеспечивает создание второго усилия разблокировки, с которым указанная первая упорная поверхность активирующего элемента действует на второй блокирующий элемент, противодействуя силе первой пружины, и которое является достаточным, чтобы свести к нулю указанное второе контактное усилие и, таким образом, нарушить указанное второе центрирование, к тому же, при указанном положении разблокировки в первом круговом направлении допускается, согласно указанному второму направлению активирующего крутящего момента, вращательное движение блока, содержащего указанную, первую направляющую, указанные первый и второй блокирующие элементы и указанный активирующий элемент, относительно второй направляющей.

Изобретение отличается тем, что позволяет производить автоматическое блокирование лопастей, без приложения какого-либо активирующего крутящего момента к активирующему элементу, посредством первого и второго блокирующих элементов, занимающих свое нормальное центрированное положение, благодаря центрированию первой и второй направляющих.

При необходимости изменения шага лопасти к активирующему элементу прикладывается крутящий момент надлежащей величины и заданного направления, при этом указанный крутящий момент позволяет как разблокировать систему посредством помещения блокирующих элементов в одно из двух положений разблокировки, так и привести во вращение первую направляющую в требуемом направлении, обеспечивая установку утла атаки лопасти. Следует отметить, что разблокировка и вращение первой направляющей осуществляются одновременно, или практически одновременно.

Таким образом, система регулирования шага лопасти согласно изобретению имеет упрощенную конструкцию сравнительно с конструкциями, соответствующими известному уровню техники, и дает возможность простой регулировкой обеспечить как разблокировку лопастей, так и изменение угла атаки лопастей. В этой связи не требуется какой-либо отдельный блокирующий механизм, применяющийся ранее, что создает преимущества относительно массы, надежности и занимаемого пространства.

Наконец, система согласно изобретению также обеспечивает высокую точность установки шага лопасти, связанной с указанной системой.

Предпочтительно, указанные первая и вторая упорные поверхности активирующего элемента ориентируются к указанной первой направляющей. В результате облегчается вращение первой направляющей, обеспечивающей регулировку лопасти, так как усилие реакции второй направляющей, действующее на блокирующий элемент в контакте с активирующим элементом, значительно снижается, если не устраняется полностью. Фактически, снижается сопротивление вращательному движению первой направляющей.

Предпочтительно, система содержит упругое возвратное устройство, соединенное с указанным активирующим элементом и позволяющее, при отсутствии приложения к последнему указанного первого активирующего крутящего момента или указанного второго крутящего момента, сместить во вращении указанный активирующий элемент относительно указанной первой направляющей и тем самым автоматически возвратить указанные первый и второй блокирующие элементы в нормальное центрированное положение.

Система, предпочтительно, содержит приводной двигатель, регулирующий вращение указанного активирующего элемента. Указанный двигатель предназначен для создания активирующего крутящего момента, вызывающего смещение блокирующих элементов в положение разблокировки и также вызывающего вращение первой направляющей относительно второй направляющей.

Предпочтительно, указанные первый и второй блокирующие элементы являются роликами. Альтернативно, указанные первый и второй блокирующие элементы могут являться шарами. И в том, и в другом случае предусмотрены элементы, которые позволяют уменьшить трение, что является предпочтительным в сравнении со стопорными механизмами, типа дисковых тормозов, согласно известному уровню техники.

Предпочтительно, указанные первый и второй блокирующие элементы формируют пару блокирующих элементов, и система оснащена множеством пар блокирующих элементов, которые по окружности отдалены друг от друга. Это позволяет более равномерно распределить в круговом направлении усилия, обеспечивающие центрирование первой и второй направляющих. Кроме того, в этом случае на каждый блокирующий элемент в нормальном центрированном положении действуют меньшие силы сжатия по сравнению с силами сжатия, действующими на каждый блокирующий элемент при использовании единственной пары, что, в частности, позволяет повысить надежность системы.

Изобретение также относится к воздушному винту для авиационного турбовального двигателя, содержащему систему регулирования шага лопасти, например, вышеописанную, связанную с каждой из лопастей.

Изобретение также относится к авиационному турбореактивному двигателю, содержащему, по меньшей мере, один воздушный винт, как описано выше.

Турбинный двигатель, предпочтительно, содержит систему винтов противоположного вращения, при этом каждый из двух воздушных винтов имеет описанную ранее конструкцию, причем указанный турбинный двигатель является, предпочтительно, турбовинтовым двигателем, но, альтернативно, может представлять собой турбореактивный двигатель. Само собой разумеется, что в последнем случае система воздушных винтов формирует вентилятор турбореактивного двигателя.

В конечном счете, изобретения также относится к способу контроля системы урегулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе, как описано выше. Согласно этому способу при необходимости регулировки угла атаки лопасти к указанному активирующему элементу прикладывается надлежащий активирующий крутящий момент.

Другие преимущества и признаки изобретения будут очевидны из неограничительного подробного описания, представленного ниже.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 - схематичный вид в продольном полусечении части воздушного винта авиационного турбовального двигателя, согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - вид в перспективе упорного кольца для лопастей воздушного винта, представленного на фиг.1.

Фиг.3 - детальный вид в поперечном полусечении системы регулирования шага лопасти воздушного винта, представленного на фиг.1, соответствующий виду в полусечении по линии III-III на фиг.4.

Фиг.4 - детальный вид системы регулирования шага лопасти воздушного винта, соответствующий виду по линии IV-IV на фиг.3, с блокирующими элементами системы, находящимися в нормальном центрированном положении.

Фиг.5а - вид, аналогичный виду, представленному на фиг.4, но отличающийся тем, что блокирующие элементы системы занимают положение разблокировки в первом круговом направлении при регулировании лопасти с целью уменьшения угла атаки.

Фиг.5b - вид, аналогичный виду, представленному на фиг.5а, но отличающийся тем, что блокирующие элементы модуля занимают положение разблокировки во втором круговом направлении при регулировании лопасти с целью увеличения угла атаки.

Фиг.6 - вид в перспективе части системы регулирования согласно другому предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показана часть воздушного винта 1 турбовального двигателя согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, например, входящего в систему винтов противоположного вращения.

Ось X на чертеже соответствует продольному направлению воздушного винта 1, которое, в свою очередь, соответствует продольному направлению турбовинтового двигателя, в состав которого входит воздушный винт 1. Ось Y соответствует поперечному направлению воздушного винта 1, а ось Z соответствует вертикальному направлению или высоте, причем указанные три оси являются ортогональными.

Воздушный винт 1 содержит статор или кожух 2, центрированный по продольной оси 4, параллельной оси X. Указанный статор 2, как известно, составляет единое целое с другими кожухами турбинного двигателя.

Кроме того, на чертеже стрелкой 10, параллельной оси X, схематично показано основное направление воздушного потока, проходящего через воздушный винт 1, и указанное основное направление воздушного потока является базовым для используемых здесь терминов «выше по ходу» и «ниже по ходу».

С информационной целью следует отметить, что при использовании системы с винтами противоположного вращения эти два воздушных винта (показан только один) вращаются в противоположных направлениях вокруг оси 4, по которой они центрированы, их вращение происходит относительно статора 2, остающегося неподвижным.

Воздушный винт 1 содержит центрированный по оси 4 ведущий вал 16,который приводится во вращение устройством, обеспечивающим механическую передачу (не показано), например, представляющим собой блок шестерен эпициклической передачи, который приводится в движение непосредственно турбиной турбинного двигателя. При применении пары винтов противоположного вращения они могут приводиться в движение турбиной противоположного вращения.

На конце полого вала 16, который ниже по ходу, смонтирован ротор 18, на наружном конце которого, т.е. на кольцевом венце, радиально размещены лопасти 6 воздушного винта. Точнее, как показано на фиг.2, ротор 18 снабжен упорным кольцом 19 для лопастей, центрированным по оси 4 и имеющим ряд отдаленных друг от друга по окружности посадочных мест 21, каждое из которых предназначено для вмещения; комля лопасти винта и является неотъемлемой частью системы регулирования шага указанной лопасти.

Схематично показанная на фиг.1 система 26 регулирования шага лопасти делает возможным перемещение лопасти 6, с которой она связана, между положением, соответствующим минимальному углу атаки, и положением, соответствующим максимальному углу атаки, относительно оси 4. Перемещение каждой лопасти 6 между этими двумя положениями происходит при ее повороте вокруг своей оси, т.е., вокруг главной оси 24, которая также соответствует оси посадочного места в упорном кольце, в которое помещен комель 23 лопасти. Несомненно, каждая из лопастей 6 воздушного винта оснащена своей собственной системой 26 регулирования шага лопасти, причем системы управляются, предпочтительно, одновременно, чтобы углы атаки лопастей в любой момент были одинаковыми.

Система 26 регулирования шага лопасти согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения далее будет описываться со ссылкой на фиг.3 и 4.

Прежде всего, система содержит кольцевую часть 52, приспособленную для вмещения комля лопасти, центрированную по оси 24 и имеющую центральный участок, смонтированный с возможностью свободного вращения в посадочном месте 21 упорного кольца 19. Кроме того, между двумя частями предусмотрены подшипники 55', например, конические роликовые подшипники для того, чтобы облегчить их относительное вращательное движение вдоль оси 24.

Например, центральный участок кольцевой части 52, также называемый центровой опорой, имеет внутреннее отверстие 53, в котором размещен комель 23 лопасти и обеспечивается их совместное вращательное движение вдоль оси 24. Таким образом, вращение кольцевой части 52 предназначено, чтобы обеспечить вращательное движение лопасти 6 вдоль оси 24, и поэтому предназначено обеспечить установку угла атаки указанной лопасти.

Указанная кольцевая часть 52, предпочтительно, составляет внутреннюю часть центрированной по оси 24 системы регулирования и определяет первую направляющую 50, ориентируемую радиально наружу и, по существу, кольцевую. Первая направляющая имеет первое и второе гнезда 54а, 54b, радиально открытые наружу и отдаленные друг от друга в круговом направлении 55.

Первое гнездо 54а образовано первой упорной поверхностью В1 в первом круговом направлении 55а (из двух круговых направлений 55) и второй упорной поверхностью В2 во втором круговом направлении 55b, противоположном первому круговому направлению. В поперечном сечении ортогонально к оси 24, как показано на фиг.4, поверхностность В1 является, предпочтительно, плоской, и, предпочтительно, ортогональна локальному круговому направлению, т.е., тангенциальному направлению. К тому же, поверхность В2 также является, предпочтительно, плоской и также ориентируется радиально наружу, ее угол с локальным круговым направлением составляет, предпочтительно, от 5 до 85°, причем, его величина подбирается, в частности, в зависимости от коэффициентов трения используемых материалов, чтобы обеспечить центрирование, которое будет описано ниже.

Две поверхности Bl, В2 по окружности отдалены друг от друга, и между ними находится основание гнезда.

Второе гнездо 54b образовано первой упорной поверхностью В'1 в первом круговом направлении 55а (из двух круговых направлений 55) и второй упорной поверхностью В'2 во втором круговом направлении 55b. В поперечном сечении ортогонально к оси 24, как показано на фиг.4, поверхность В'2 является, предпочтительно, плоской и, предпочтительно, ортогональна локальному круговому направлению, т.е., тангенциальному направлению. Впрочем, поверхность В'1 также является, предпочтительно, плоской и также ориентирована радиально наружу, ее угол с локальным периферическим направлением, предпочтительно, составляет от 5 до 85°, причем его величина также подбирается в зависимости от коэффициентов трения используемых материалов, чтобы обеспечить центрирование. Эти две поверхности В'1, В'2 отдалены по окружности друг от друга, и между ними находится основание гнезда.

Поверхности В2 и В'1 являются сторонами радиального выступа 57, направленного наружу из кольцевой части 52, через который проходит радиальная симметричная плоскость Р, проходящая через ось 24. Гнезда 54а, 54b так же как их поверхности Bl, В2, В'1, В'2, фактически, размещены с обеих сторон плоскости Р, симметрично по отношению к ней, как показано на фиг.4. Таким образом, во втором круговом направлении 55b последовательно располагаются поверхностность В1, основание гнезда 54а, поверхностность В2, поверхность В'1, основание гнезда 54b и затем поверхность В'2.

Система 26 также включает вторую, по существу, кольцевую направляющую 56, также центрированную по оси 24, противоположную первой направляющей 50 и расположенную снаружи относительно нее с образованием кольцевого пространства между ними. Эта направляющая 56, радиально ориентированная вовнутрь, предусмотрена на упорном кольце 19 и расположена концентрически к посадочному месту 21 комля лопасти в отдалении от него.

Таким образом, каждая из двух поверхностей В2 и В'1, по существу, ориентируется ко второй направляющей 56, благодаря их наклону, как описано выше.

Система 26 также содержит активирующий элемент 60 для кольцевой части 52, размещенный между первой и второй направляющими 50, 56. Указанный элемент 60 имеет форму выступа, составляющего единое целое с внешним радиальным краем, по существу, кольцевой пластины 61 и также центрирован по оси 24. Указанный активирующий элемент, предпочтительно, с возможностью поворота соединен со второй направляющей 56, с которой он, предпочтительно, контактирует, его пластина 61 соединена с ротором приводного двигателя 40, чтобы она могла совершать вращательное движение вдоль оси 24. Следует отметить, что с этой целью двигатель 40 имеет статор, закрепленный на роторе 18 воздушного винта 1.

Активирующий элемент 60 имеет вторую упорную поверхность С2 в первом круговом направлении 55а, а также первую упорную поверхность С1 во втором круговом направлении 55b.

На фиг.4В показано, что в поперечном сечении, ортогональном оси 24, поверхность С2 является, предпочтительно, плоской и также ориентируется радиально внутрь к первому гнезду 54а, ее угол с локальным круговым направлением, предпочтительно, составляет от 5 до 85°. Аналогично, поверхность С1 является, предпочтительно, плоской и также ориентируется радиально внутрь, но ко второму гнезду 54b, ее угол с локальным круговым направлением также, предпочтительно, составляет от 5 до 85°.

В нормальном положении, показанном на фиг.4, которое будет объясняться ниже, поверхности С1 и С2 также размещены симметрично относительно плоскости Р, которая также соответствует плоскости симметрии выступа (активирующего элемента) 60.

Кроме того, предусмотрен блокирующий элемент 64а, предпочтительно, в виде ролика, размещенный между первой и второй направляющими в первом гнезде 54а напротив второй упорной поверхности С2 активирующего элемента 60. Аналогично, предусмотрен второй блокирующий элемент 64b, предпочтительно, в виде ролика, размещенный между первой и второй направляющими во втором гнезде 54b напротив первой упорной поверхности С1 активирующего элемента 60.

На фиг.4 представлена система 26 регулирования с блокирующими элементами 64а, 64b, занимающими при работе турбовального двигателя нормальное центрированное положение.

В указанном положении первый блокирующий элемент 64а, с одной стороны, контактирует со второй упорной поверхностью В2 и отдален от первой упорной поверхности В1 и основания гнезда, а с другой стороны, контактирует со второй направляющей 56. Это положение, в частности, обеспечивается первой пружиной 59а, установленной между первой упорной поверхностью В1 и роликом 64а. При этом указанная пружина 59а оказывает воздействие r1 на ролик 64а, перемещая последний во втором круговом направлении 55b до тех пор, пока он не войдет в контакт с упорной поверхностью В2. При этом вторая упорная поверхность В2 останавливает вращение ролика 64а в указанном втором круговом направлении 55b и оказывает на ролик 64а первое контактное усилие F1.

Усилие F1 приводит к возникновению первого усилия R1 реакции второй направляющей 56, действующего на ролик 64а. Таким образом, первое контактное усилие F1 и первое усилие R1 реакции совместно обеспечивают первое центрирование первой и второй направляющих, приводя их в совместное вращение в первом круговом направлении 55а. Следовательно, при работе турбовального двигателя, вызывающего вращение воздушного винта, аэродинамическая сила действует на лопасти и создает крутящий момент заданного направления, действующий на кольцевую часть 52, которая механически соединена с лопастями. Если заданное направление крутящего момента будет соответствовать первому круговому направлению 55 а, то кольцевая часть 52, предпочтительно, остается неподвижной во вращении относительно упорного кольца 19 вдоль оси 24, поскольку крутящий момент, приложенный к указанной кольцевой части 52, только усилит центрирование, обеспеченное роликом 64а, увеличивая усилия F1 и R1.

Находящийся все еще в нормальном положении центрирования второй блокирующий элемент 64b, с одной стороны, контактирует с первой упорной поверхностью В'1 в отдалении от второй упорной поверхности В'2 и основания гнезда и, с другой стороны, контактирует со второй направляющей 56. Указанное положение, в частности, обеспечивается второй пружиной 59b, установленной между второй упорной поверхностью В'2 и роликом 64b. При этом указанная пружина 59b оказывает воздействие r2 на ролик 64b, перемещая его в первом круговом направлении 55 а. Первая упорная поверхность В'1 останавливает вращение ролика 64b в указанном первом круговом направлении 55а, причем указанная упорная поверхность оказывает на ролик 64b второе контактное усилие F2.

Усилие F2 приводит к возникновению второго усилия R2 реакции второй направляющей 56, действующего на ролик 64b. Таким образом, второе контактное усилие F2 и второе усилие R2 реакции совместно обеспечивают второе центрирование первой и второй направляющих, приводя их в совместное вращение во втором круговом направлении 55b. Следовательно, при работе турбовального двигателя, вызывающего вращение воздушного винта, аэродинамическая сила действует на лопасти и создает крутящий момент заданного направления, действующий на кольцевую часть 52. Если заданное направление крутящего момента будет соответствовать второму круговому направлению 55b, то кольцевая часть 52, предпочтительно, остается неподвижной во вращении относительно упорного кольца 19 вдоль оси 24, поскольку крутящий момент, приложенный к указанной кольцевой части 52, только усилит центрирование, обеспеченное роликом 64b, увеличивая усилия F2 и R2.

Это нормальное центрированное положение блокирующих элементов 64а, 64b сохраняется до тех пор, пока двигатель 40 не приводится в действие и предотвращается любое изменение угла атаки лопасти.

Для изменения угла атаки лопасти система 26 должна регулироваться, чтобы перевести ролики 64а, 64b в другое, так называемое положение разблокировки в одном или в другом из указанных двух круговых направлений 55а, 55b.

На фиг.5 а представлена ситуация, когда положение лопастей нужно изменить, а именно, привести их в положение, соответствующее минимальному углу атаки.

В указанном положении разблокировки в первом круговом направлении ролик 64а приводится в контакт со второй упорной поверхностью С2. Положение разблокировки обеспечивается приложением создаваемого двигателем 40 первого активирующего крутящего момента С в первом круговом направлении 55а к активирующему элементу 60 и, конкретнее, к пластине 61, что приводит выступ (активирующий элемент) 60 в контакт с роликом 64а. Величина указанного крутящего момента С позволяет создать первое усилие F'l разблокировки, с которым вторая упорная поверхность С2 действует на первый ролик 64а, противоположное действию силы r1 первой пружины, стремясь сжать последнюю, чтобы, предпочтительно, привести ролик 64а в контакт с поверхностью В1. В общем, усилие F'l разблокировки является достаточным, чтобы свести к нулю первое контактное усилие F1. Поэтому нарушается контакт между роликом 64а и упорной поверхностью В2, в результате чего нарушается первое центрирование. Благодаря наклону упорной поверхности С2 к первой направляющей 50 также может быть нарушен контакт между второй направляющей 56 и роликом 64а, так как упорная поверхность С2 стремится поднять указанный ролик 64а.

Это сводит к нулю усилие R1 реакции и обеспечивает удержание указанного ролика 64а между сжимающейся пружиной 59а и поверхностью С2. В этом отношении, как упоминалось выше, сжатие пружины может быть таким, что ролик входит в контакт с упорной поверхностью В1. Если контакт между второй направляющей 56 и роликом 64а не нарушается, то для обеспечения относительного вращения и/или скольжения этих двух элементов предпочтительно сделать так, чтобы усилие R1 реакции было чрезвычайно низким.

Это положение позволяет привести кольцевую часть 52 во вращательное движение относительно второй направляющей 56 упорного кольца 19 вдоль оси 24 в первом круговом направлении 55а. Фактически, образуется блок, содержащий первую направляющую 50, первый и второй блокирующие элементы 64а, 64b и активирующий элемент 60, одновременно перемещающиеся во вращении под действием указанного активирующего элемента 60, который приводится в движение крутящим моментом С, при опоре ролика (блокирующего элемента) 64а, возможно, через пружину 59а на упорную поверхность В1. Кроме того, следует отметить, что этот принцип применим независимо от направления крутящего момента, приложенного к кольцевой части 52, возникающего вследствие аэродинамической силы, действующей на лопасть.

Также следует отметить, что второе центрирование не создает проблем для вращения центровой опоры 52 в первом круговом направлении 55а, по меньшей мере, потому, что это вращение стремится нарушить контакт между вторым роликом 64b и упорной поверхностью В'1, сводя к нулю усилие F2, в результате чего нарушается указанное второе центрирование. При этом ролик 64b способен сопровождать вращающуюся центровую опору 52, катясь и/или скользя по второй направляющей 56, оставаясь в своем втором гнезде.

Таким образом, активирующий крутящий момент С одновременно позволяет разблокировать систему 26 и вызвать вращение центровой опоры 52 относительно второй направляющей 56 упорного кольца 19 ротора. Это позволяет изменить шаг лопасти 6 и перевести лопасть из положения, соответствующего максимальному углу атаки, в положение, соответствующее минимальному углу атаки.

При остановке двигателя 40 система 26 управления автоматически восстанавливает свою конфигурацию, устанавливая ролики 64а, 64b в нормальное блокирующее положение посредством вышеупомянутого упругого возвратного устройства, соединенного с активирующим элементом 60, например, пружиной (не показано). Эта пружина фактически позволяет перемещать указанный активирующий элемент 60 во вращении относительно первой направляющей 50, чтобы нарушить контакт между роликом 64а и поверхностью С2. Одновременно, пружина 59а толкает ролик 64а назад к упорной поверхности В2, снова обеспечивая первое центрирование. Аналогичным образом пружина 59b толкает ролик 64b назад к упорной поверхности В'1, снова обеспечивая второе центрирование.

Таким образом, при остановке двигателя 40 центровая опора 52 поддерживает свое угловое положение относительно второй направляющей, что обеспечивает большую точность установки шага лопасти.

На фиг.5b представлена ситуация, когда положение лопастей нужно изменить, а именно, привести их в положение, соответствующее максимальному углу атаки.

В указанном положении разблокировки во втором круговом направлении 55b ролик 64b приводится в контакт с первой упорной поверхностью С1. Положение разблокировки обеспечивается приложением создаваемого двигателем 40 второго активирующего крутящего момента С во втором круговом направлении 55b к активирующему элементу 60 и, конкретнее, к пластине 61, что приводит выступ (активирующий элемент) 60 в контакт с роликом 64b. Величина указанного крутящего: момента С позволяет создать второе усилие F'2 разблокировки, с которым первая упорная поверхность С1 действует на второй ролик 64b, противоположное действию силы r2; второй пружины, стремясь сжать последнюю, чтобы, предпочтительно, привести ролик 64b в контакт с поверхностью В'2. В общем, усилие F'2 разблокировки является достаточным, чтобы свести к нулю второе контактное усилие F2. Поэтому нарушается контакт между роликом 64b и упорной поверхностью В'1, в результате чего нарушается второе центрирование.

Благодаря наклону упорной поверхности С1 к первой направляющей 50 также может быть нарушен контакт между второй направляющей 56 и роликом 64b, так как. упорная поверхность О стремится поднять указанный ролик 64b.

Это сводит к нулю усилие R2 реакции и обеспечивает удержание указанного ролика 64b между сжимающейся пружиной 59b и поверхностью С1. В этом отношении, как упоминалось выше, сжатие пружины может быть таким, что ролик 64b входит в контакт с упорной поверхностью В'2. Если контакт между второй направляющей 56 и роликом 64b не нарушается, то для обеспечения относительного вращения и/или скольжения этих двух элементов предпочтительно сделать так, чтобы усилие R2 реакции было чрезвычайно низким.

Это положение позволяет привести кольцевую часть 52 во вращение относительно второй направляющей 56 упорного кольца 19 вдоль оси 24 во втором круговом направлении 55b. Фактически, образуется блок, содержащий первую направляющую 50, первый и второй блокирующие элементы 64а, 64b и активирующий элемент 60, одновременно перемещающиеся во вращении под действием указанного активирующего элемента 60, который приводится в движение крутящим моментом С, при опоре ролика (блокирующего элемента) 64b, возможно, через пружину 59b на упорную поверхность В'2. Здесь снова следует отметить, что этот принцип применим независимо от направления крутящего момента, приложенного к кольцевой части 52, возникающего вследствие аэродинамической силы, действующей на лопасть.

Кроме того, следует отметить то, что первое центрирование не создает проблем для вращения центровой опоры 52 во втором круговом направлении 55b, по меньшей мере, потому, что это вращение стремится нарушить контакт между первым роликом 64а и упорной поверхностью В2, сводя к нулю усилие F1, в результате чего, нарушается указанное первое центрирование. При этом ролик 64а способен сопровождать вращающуюся центровую опору 52, катясь и/или скользя по второй направляющей 56, оставаясь в своем первом гнезде.

Таким образом, активирующий крутящий момент С одновременно позволяет разблокировать систему 26 и вызвать вращение центровой опоры 52 относительно второй направляющей 56 упорного кольца 19 ротора. Это позволяет изменить шаг лопасти 6 и перевести лопасть из положения, соответствующего минимальному углу атаки, в положение, соответствующее максимальному углу атаки.

При остановке двигателя 40 система управления 26 автоматически восстанавливает свою конфигурацию, устанавливая ролики 64а; 64b в нормальное блокирующее положение посредством вышеупомянутого упругого возвратного устройства, соединенного с активирующим элементом 60, так же как посредством пружин 59а, 59b, как описано выше.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено несколько пар блокирующих элементов 64а, 64b, по окружности отдаленных друг от друга вокруг оси 24, как показано на фиг.6. Предпочтительно, эти блокирующие элементы 64а, 64b размещены, чередуясь, причем каждая пара имеет активирующий элемент 60, расположенный между этими двумя блокирующими элементами 64а, 64b, как описано для предыдущего предпочтительного варианта осуществления изобретения. Кроме того, эти активирующие элементы 60, каждый в виде выступа, составляют единое целое с пластиной 61 и приводятся в движение приводным двигателем (не показано на фиг.6). Благодаря этой конфигурации обеспечивается более равномерное распределение в круговом направлении усилий, способствующих центрированию первой и второй направляющих.

Кроме того, хотя блокирующие элементы 64а, 64b, предпочтительно, являются роликами и упорные поверхности CI, С2, с которыми они взаимодействуют, предпочтительно, по существу, являются плоскими поверхностями, следует отметить, что в одном альтернативном варианте осуществления изобретения предусмотрены блокирующие элементы 64а, 64b, представляющие собой шары, и поверхности CI, С2, являющиеся, по существу, сферическими поверхностями.

Несомненно, в изобретении, которое описано исключительно посредством неограничительных примеров, специалисты в данной области техники могут выполнить разнообразные модификации.

1. Система (26) регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе, содержащая:
- кольцевую часть (52), приспособленную для вмещения комля указанной лопасти, которая предназначена при вращении обеспечить установку угла атаки указанной лопасти, причем указанная кольцевая часть определяет первую направляющую (50), имеющую, по меньшей мере, первое и второе гнезда (54а, 54b), которые по окружности отдалены друг от друга, при этом каждое гнездо образовано первой упорной поверхностью (В1, В'1) в первом круговом направлении (55а) (из двух круговых направлений (55)) и второй упорной поверхностью (В2, В'2) во втором круговом направлении, противоположном указанному первому круговому направлению;
- вторую, по существу, кольцевую направляющую (56), концентрическую с первой направляющей, расположенную напротив и снаружи относительно первой направляющей, причем указанная вторая упорная поверхность (В2) первого гнезда и указанная первая упорная поверхность (В'1) второго гнезда ориентированы к указанной второй направляющей;
- активирующий элемент (60) для кольцевой части (52), размещенный между первой и второй направляющими (50, 56), причем указанный активирующий элемент имеет первую упорную поверхность (С1) в первом круговом направлении, а также вторую упорную поверхность (С2) во втором круговом направлении;
- первый блокирующий элемент (64а), предусмотренный между первой и второй направляющими и размещенный в указанном первом гнезде (54а) напротив указанной второй упорной поверхности активирующего элемента (60); и
- второй блокирующий элемент (64b), предусмотренный между первой и второй направляющими и размещенный в указанном втором гнезде (54b) напротив указанной первой упорной поверхности активирующего элемента (60); причем
при работе турбовального двигателя указанные первый и второй блокирующие элементы (64а, 64b) способны занимать:
- нормальное центрированное положение, при котором указанный первый блокирующий элемент (64а), с одной стороны, контактирует со второй упорной поверхностью (В2) первого гнезда, находясь на расстоянии от указанной первой упорной поверхности (В1) указанного гнезда и от второй упорной поверхности (С2) активирующего элемента, и, с другой стороны, контактирует со второй направляющей, а именно, занимает положение, при котором первая пружина (59а), установленная между указанной первой упорной поверхностью (В1) гнезда и указанным первым блокирующим элементом (64а), вызывает первое контактное усилие (F1), с которым указанная вторая упорная поверхность (В2) гнезда действует на первый блокирующий элемент (64а), и создает первое усилие (R1) реакции указанной второй направляющей (56), действующее на указанный первый блокирующий элемент (64а), при этом первое контактное усилие (F1) и первое усилие (R1) реакции обеспечивают первое центрирование первой и второй направляющих, приводя их в совместное вращение в первом круговом направлении,
и при котором указанный второй блокирующий элемент (64b), с одной стороны, контактирует с первой упорной поверхностью (В'1) второго гнезда, находясь на расстоянии от указанной второй упорной поверхности (В'2) указанного гнезда и от первой упорной поверхности (С1) активирующего элемента, и, с другой стороны, контактирует со второй направляющей, а именно, занимает положение, при котором вторая пружина (59b), установленная между указанной второй упорной поверхностью (В'2) гнезда и указанным вторым блокирующим элементом (64b), вызывает второе контактное усилие (F2), с которым указанная первая упорная поверхность гнезда действует на второй блокирующий элемент (64b), и создает второе усилие (R2) реакции указанной второй направляющей (56), действующее на указанный второй блокирующий элемент (64), при этом второе контактное усилие (F2) и второе усилие (R2) реакции обеспечивают второе центрирование первой и второй направляющих, приводя их в совместное вращение в указанном втором круговом направлении; и
- положение разблокировки в указанном первом круговом направлении (55а), при котором блокирующий элемент (64а) контактирует со второй упорной поверхностью (С2) активирующего элемента (60), причем указанное положение разблокировки обеспечивается приложением первого активирующего крутящего момента (С) в указанном первом круговом направлении к указанному активирующему элементу (60), величина которого обеспечивает создание первого усилия (F'1) разблокировки, с которым указанная вторая упорная поверхность (С2) активирующего элемента действует на первый блокирующий элемент (64а), противодействуя силе первой пружины, и которое является достаточным, чтобы свести к нулю указанное первое контактное усилие (F1) и, таким образом, нарушить указанное первое центрирование, к тому же при указанном положении разблокировки в первом круговом направлении допускается, согласно указанному первому направлению активирующего крутящего момента (С), вращательное движение блока, содержащего указанную первую направляющую (50), указанные первый и второй блокирующие элементы (64а, 64b) и указанный активирующий элемент (60), относительно второй направляющей; и
- положение разблокировки в указанном втором круговом направлении (55b), при котором второй блокирующий элемент (64b) контактирует с первой упорной поверхностью (С1) активирующего элемента (60), причем указанное положение разблокировки обеспечивается приложением второго активирующего крутящего момента (С') в указанном втором круговом направлении к указанному активирующему элементу (60), величина которого обеспечивает создание второго усилия (F'2) разблокировки, с которым указанная первая упорная поверхность активирующего элемента действует на второй блокирующий элемент (64b), противодействуя силе второй пружины, и которое является достаточным, чтобы свести к нулю указанное второе контактное усилие (F2) и, таким образом, нарушить указанное второе центрирование, к тому же при указанном положении разблокировки в первом круговом направлении допускается, согласно указанному второму направлению активирующего крутящего момента (С'), вращательное движение блока, содержащего указанную первую направляющую (50), указанные первый и второй блокирующие элементы (64а, 64b) и указанный активирующий элемент (60), относительно второй направляющей.

2. Система регулирования по п.1, отличающаяся тем, что указанные первая и вторая упорные поверхности (С1, С2) активирующего элемента (60) также каждая ориентируются к указанной первой направляющей (50).

3. Система регулирования по п.1 или п.2, отличающаяся тем, что содержит упругое возвратное устройство, соединенное с указанным активирующим элементом и позволяющее, при отсутствии приложения к последнему указанного первого активирующего крутящего момента (С) или указанного второго крутящего момента (С'), сместить во вращении указанный активирующий элемент (60) относительно указанной первой направляющей (50) и тем самым автоматически возвратить указанные первый и второй блокирующие элементы (64а, 64b) в нормальное центрированное положение.

4. Система регулирования по п.1, отличающаяся тем, что содержит приводной двигатель (40), регулирующий вращение указанного активирующего элемента (60).

5. Система регулирования по п.1, отличающаяся тем, что указанные первый и второй блокирующие элементы (64а, 64b) являются роликами.

6. Система регулирования по п.1, отличающаяся тем, что указанные первый и второй блокирующие элементы (64а, 64b) являются шарами.

7. Система регулирования по п.1, отличающаяся тем, что указанные первый и второй блокирующие элементы (64а, 64b) формируют пару блокирующих элементов, и система оснащена множеством пар блокирующих элементов, которые по окружности отдалены друг от друга.

8. Воздушный винт (1) для авиационного турбовального двигателя, содержащий систему (26) регулирования шага лопасти по п.1, связанную с каждой из его лопастей (6).

9. Авиационный турбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, один воздушный винт (1) по п.8.

10. Способ контроля системы регулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе по п.1, отличающийся тем, что при необходимости регулировки угла атаки лопасти к указанному активирующему элементу прикладывают надлежащий активирующий крутящий момент (С, С').



 

Похожие патенты:

Предложено устройство для изменения наклона лопасти импеллера/пропеллера. Оно содержит по меньшей мере один линейный приводной механизм.

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов и обеспечивает при его использовании повышение ремонтопригодности и эксплуатационной экономичности осевых вентиляторов.

Изобретение относится к турбовинтовому двигателю с воздушными винтами изменяемого шага, в котором каждый воздушный винт содержит набор лопастей управляемого изменяемого шага.

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, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов с механизмом поворота лопаток и обеспечивает при его использовании предотвращение перегрузок и сверхнормативного нагревания корпуса перестановочного узла при повороте лопаток на ходу рабочего колеса.

Изобретение относится к устройству для измерения перестановочного хода гидравлического регулирующего устройства лопастей рабочего колеса осевого вентилятора и позволяет при его использовании обеспечить измерение перестановочного хода в регулирующем лопасти устройстве в ступичной камере осевого вентилятора.

Изобретение относится к вентиляторостроению, может быть использовано в рабочих колесах осевых вентиляторов и обеспечивает при его использовании повышение надежности, снижение стоимости осевых вентиляторов, регулируемых и реверсируемых на ходу изменением направления и частоты вращения рабочего колеса.

Изобретение относится к компрессорам необъемного вытеснения, а именно к регулируемым устройствам, направляющим текучую среду, для осевых компрессоров и вентиляторов газотурбинных двигателей, и позволяет предотвратить отцепление рычагов от кольца привода при любой деформации рычагов.

Изобретение относится к воздушному винту любого типа, применяемому в системе с одним воздушным винтом или в системе с контрвинтом, предпочтительно, авиационного турбореактивного или турбовинтового двигателя.

Изобретение относится к турбовинтовому двигателю с воздушными винтами изменяемого шага, в котором каждый воздушный винт содержит набор лопастей управляемого изменяемого шага.

Изобретение относится к газовым турбинам турбореактивных двигателей. .

Изобретение относится к энергетике. .

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в турбокомпрессорах для наддува изделия. .

Устройство управления ориентацией лопаток вентилятора турбовинтового двигателя, содержащего систему (24а) лопаток (26) вентилятора с регулируемой ориентацией, жестко соединенную при вращении с вращающимся кольцом (28а). Кольцо отцентровано по продольной оси (12) и механически связано с ротором турбины. Каждая лопатка системы соединена для регулировки ее ориентации с синхронизирующим кольцом (30а), отцентрованным по продольной оси. Устройство содержит, кроме того, силовой цилиндр (38), жестко соединенный при вращении с ротором турбины и механически связанный с синхронизирующим кольцом с помощью нескольких соединительных рычагов (40а). Каждый рычаг связан со штоком (44) силового цилиндра и шарнирно закреплен на синхронизирующем кольце таким образом, что движение силового цилиндра вызывает вращательное перемещение синхронизирующего кольца вокруг продольной оси. Турбовинтовой двигатель с двойным винтом содержит турбину (20) с двумя роторами противоположного вращения и две системы лопаток (26) вентилятора с регулируемой ориентацией. Достигается легкое, точное управление и уменьшение массы, поскольку рычаги работают на растяжение, и образующие их тяги могут быть уменьшенного диаметра, а устройство управления лишено зубчатых передач. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх