Ступица для винта с многоугольным усиленным кольцом и турбомашина, снабженная такой ступицей



Ступица для винта с многоугольным усиленным кольцом и турбомашина, снабженная такой ступицей
Ступица для винта с многоугольным усиленным кольцом и турбомашина, снабженная такой ступицей
Ступица для винта с многоугольным усиленным кольцом и турбомашина, снабженная такой ступицей
Ступица для винта с многоугольным усиленным кольцом и турбомашина, снабженная такой ступицей
Ступица для винта с многоугольным усиленным кольцом и турбомашина, снабженная такой ступицей
Ступица для винта с многоугольным усиленным кольцом и турбомашина, снабженная такой ступицей
Ступица для винта с многоугольным усиленным кольцом и турбомашина, снабженная такой ступицей
Ступица для винта с многоугольным усиленным кольцом и турбомашина, снабженная такой ступицей

 


Владельцы патента RU 2559904:

СНЕКМА (FR)

Ступица винта с лопастями с изменяемым углом установки для турбомашины содержит многоугольное кольцо для удержания лопастей и соединительное средство, связывающее многоугольное кольцо с элементом ротора турбины турбомашины. Многоугольное кольцо выполнено концентрично продольной оси турбомашины и содержит две торцевые кольцевые кромки. Кольцевые кромки разнесены параллельно одна другой и диаметрально жестко соединены зонами закрепления, выходящими из упомянутых торцевых кольцевых кромок, с кольцами с цилиндрическими радиальными гнездами для размещения лопастей. Кольца расположены на равномерном угловом расстоянии по боковой периферии многоугольного кольца и отделены одни от других промежуточными зонами. Промежуточные зоны размещены между двумя последовательными кольцами и торцевыми кольцевыми кромками и содержат усилительные элементы колец, установленные радиально и/или тангенциально и жестко соединенные с боковыми стенками двух последовательных колец. Другое изобретение группы относится к турбомашине с открытым вентилятором, содержащей указанную выше ступицу винта вентилятора. Группа изобретений позволяет исключить деформацию цилиндрических гнезд для лопастей вентилятора. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение касается ступицы для винта с изменяемым углом установки лопастей для турбомашины модели с открытым вентилятором (на англ. яз. "open rotor" или "unducted fan").

Вентилятор турбомашины такого типа обычно содержит два коаксиальных и наружных винта противоположного вращения, соответственно входной и выходной, каждый из которых приводится во вращение турбиной турбомашины и которые расположены, по существу, радиально снаружи гондолы этой турбомашины.

Каждый винт содержит обычно ступицу, содержащую многоугольное кольцо для крепления упомянутых лопастей, концентричное продольной оси турбомашины и содержащее две торцевые кольцевые кромки, разнесенные одна от другой и диаметрально жестко соединенные зонами закрепления, выходящими из упомянутых торцевых кольцевых кромок, с кольцами с цилиндрическими радиальными гнездами для приема упомянутых лопастей. Кольца распределены равномерно по углу по боковой периферии многоугольного кольца и отделены одни от других плоскими промежуточными зонами со сквозными полостями (или отверстиями), а также содержат соединительное средство для связи многоугольного кольца с элементом ротора турбины турбомашины.

Ступица для винта такого типа раскрыта в документе ЕР 2641251.

Лопасти могут поворачиваться в гнездах колец многоугольного кольца и для этого приводятся во вращение вокруг осей лопастей соответствующими средствами для регулирования угла установки лопастей, а также для функциональной оптимизации условий работы турбомашины.

При работе поворотные лопасти турбомашины и, в частности, ступица и лопасти винта, при разных углах подвергаются значительным напряжениям механического, теплового, аэродинамического и т.п. свойств. В частности, цилиндрические гнезда лопастей стремятся деформироваться до овальной формы вследствие усилий, возникающих на уровне радиальных колец многоугольного кольца. Действительно, так как зоны закрепления или соединения колец в торцевых кольцевых кромках являются широкими и заходят на значительную периферийную часть колец по причинам удержания и механической жесткости, усилия растяжения, оказываемые этими кромками на кольца, вызывают их овальность. Таким образом, дорожки качения подшипников, которые установлены между цилиндрическим гнездом каждого кольца и поворотным устройством (в частности, плоским и дисковым), несущим лопасть и обеспечивающим изменение угла ее установки, рискуют быстро разрушиться так, что они не смогут гарантировать точную работу лопастей с последствиями, к которым это приводит. Кроме того, для уменьшения массы многоугольного кольца, которое может иметь диаметр, превышающий метр, промежуточные зоны боковой периферии кольца снабжены сквозными полостями, выполненными попеременно и последовательно между кольцами с гнездами для радиального размещения лопастей. Вследствие этого выигрыш в массе является значительным, без вреда для механических характеристик многоугольного кольца.

Кроме того, использование композитных материалов становится все шире, в данном случае, для облегчения деталей, а также увеличения жесткости и срока службы. Таким образом, лопасти винтов предпочтительно изготовлены из этих композитных материалов. Однако следует отметить, что при работе ножки лопасти, связанные с наружной стороной многоугольного кольца, другая сторона которого обращена к турбинам, подвергаются воздействию относительно высоких температур, вызванных, в частности, циркуляцией горячего воздуха в вентиляционных трубопроводах элементов турбины. Действительно, часть этого горячего воздуха проходит через сквозные полости промежуточных зон и циркулирует вокруг ножек лопастей, нагревая последние. Композитные материалы лопастей несовместимы с этими температурами. Кроме того, продукты горения, коаксиально проходящие через турбомашину, участвуют в поддержании этих повышенных температурных уровней, в частности, путем теплопередачи через сами лопасти, несмотря на наличие вентиляционных воздуховодов. Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, которые касаются ступицы винта с изменяемым углом установки лопастей, при этом конструкция упомянутого многоугольного кольца гарантирует, в частности, отсутствие деформации цилиндрических гнезд колец.

Для решения этой задачи предложена ступица винта с изменяемым углом установки лопастей для турбомашины с продольной осью содержащая:

- многоугольное кольцо для удержания лопастей, концентричное продольной оси и содержащее две торцевые кольцевые кромки, разнесенные параллельно одна другой и диаметрально жестко соединенные зонами закрепления, выходящими из упомянутых торцевых кольцевых кромок, с кольцами с радиальными цилиндрическими гнездами для приема лопастей, при этом упомянутые кольца расположены равномерно по углу по периферии многоугольного кольца и отделены одни от других промежуточными зонами, и соединительные средства, связывающие многоугольное кольцо с роторным элементом турбины турбомашины,

отличающаяся тем, что промежуточные зоны, расположенные между двумя последовательными кольцами и торцевыми кольцевыми кромками, содержат усилительные элементы колец, которые радиально и/или тангенциально расположены и жестко соединены, по меньшей мере, с боковыми стенками двух последовательных колец.

Предпочтительно, чтобы каждый усилительный элемент, когда он размещен радиально, по существу, параллельно упомянутым торцевым кольцевым кромкам, был выполнен в виде тонкой твердой пластины, расположенной радиально в сквозной полости промежуточной зоны и жестко соединенной своими боковыми краями с соответствующими боковыми стенками двух последовательных колец. Таким образом, благодаря изобретению усилительные элементы с радиальными пластинами образуют нервюры жесткости, которые вследствие их расположения между двумя последовательными кольцами перпендикулярно диаметральному соединению последних с торцевыми кольцевыми кромками зонами закрепления препятствуют образованию овальности упомянутых колец и также овальности радиальных цилиндрических гнезд вследствие испытываемых механических напряжений. Последние воспринимаются без деформации колес. Дорожки качения подшипников, предусмотренные на вращающихся устройствах лопастей, сохраняют свою целостность.

Следует также отметить простоту изготовления усилительных элементов, которые, кроме того, что они препятствуют деформации колец, не увеличивают значительно вес кольца (тонкие пластинки) и оправдывают использование в нем сквозных полостей, тем более что зоны закрепления уменьшены.

Предпочтительно, чтобы упомянутые зоны закрепления торцевых кольцевых кромок на кольцах имели малую толщину вследствие наличия упомянутых усилительных элементов. Таким образом, даже если это оказывает меньшее сопротивление маятниковому движению, вызванному лопастями (лопатками), риск деформации на уровне зон закрепления уменьшенной толщины снижается, благодаря усилительным элементам, которые противодействуют этому маятниковому движению, исключая овальность колец. Например, толщина зон закрепления, по существу, является толщиной того же порядка, что и толщина упомянутых усилительных элементов, или толщина упомянутых колец. Предпочтительно также, чтобы усилительные элементы колец были выполнены в виде пластин и были расположены в радиальной плоскости, перпендикулярной продольной оси и включающей геометрические оси цилиндрических радиальных гнезд для приема лопастей, и на равном расстоянии от двух торцевых кольцевых кромок упомянутого кольца. Таким образом, каждое кольцо жестко удерживается четырьмя связями, перпендикулярными одни другим (две - с зонами закрепления торцевых кольцевых кромок, две - с усилительными элементами колец), придавая каждому из колец достаточную жесткость. Совокупность усилительных элементов образует, таким образом, усилительный диск колец, препятствующий образованию овальности гнезда.

Предпочтительно также, чтобы упомянутые усилительные элементы, выполненные в виде пластин, проходили по всей высоте упомянутых дисков в радиальном направлении. Таким образом, достигнута цель уменьшения деформации гнезд и повышения их устойчивости к рабочим нагрузкам.

Предпочтительно также, чтобы усилительные элементы, расположенные тангенциально, перекрывали промежуточные зоны зон между упомянутыми последовательными кольцами и упомянутыми торцевыми кольцевыми кромками, при этом упомянутая боковая периферия упомянутого многоугольного кольца является, по существу, плоской и непрерывной. Таким образом, сообщение между внутренней стороной упомянутого многоугольного кольца, обращенной к упомянутой турбомашине, и внешней стороной, обращенной к упомянутым лопастям, отсутствует. Благодаря закрытой конструкции боковой периферии упомянутого кольца вентиляционные воздуховоды проходят по границе с внутренней стороной многоугольного кольца, направляясь, таким образом, к выходу из турбомашины, не проходя сквозь кольцо. Таким образом, можно в полной безопасности использовать лопасти с ножками из композитного материала благодаря их многочисленным преимуществам и исключению разрушения ножек.

Предпочтительно также, чтобы каждый тангенциальный усилительный элемент был выполнен в форме тонкой перегородки, причем совокупность упомянутых перегородок перекрывает упомянутую боковую периферию упомянутого многоугольного кольца. Таким образом, такая конструкция позволяет минимизировать увеличение массы упомянутого многоугольного кольца, разделяя поток горячих газов между внутренней стороной многоугольного кольца и внешней его стороной, несущей композитные лопасти.

В частности, упомянутые тонкие оболочки расположены, по существу, посреди толщины многоугольного кольца.

Предпочтительно, чтобы упомянутые зоны закрепления, выходящие из торцевых кольцевых кромок и диаметрально связывающие кольца, имели уменьшенную толщину. Уменьшенная толщина этих зон соответствует, например, по существу, толщине колец.

Таким образом, перегородки, расположенные в промежуточных зонах боковой стенки кольца, являются не только тепловым экраном для ножек лопастей, но они также играют роль элементов жесткости для колец и зон укрепления.

Действительно, последние обычно являются широкими на значительной периферийной части колец для устойчивости и механической жесткости, так что усилия растяжения, оказываемые этими кромками на кольца, могут вызывать овальность последних. Следовательно, дорожки качения подшипников, которые находятся между цилиндрическим гнездом каждого кольца и вращающимся устройством, несущим лопасть и позволяющим обеспечить изменение угла ее установки, рискуют быстро разрушиться и не гарантировать правильную работу лопастей с вытекающими отсюда последствиями.

При уменьшении размера (толщины) этих зон закрепления влияние усилий растяжения уменьшается, снижая риск образования овальности колец; а уменьшение рисков деформации зон закрепления, которые могут быть обусловлены меньшим сопротивлением последних маятниковому движению, вызванному лопастями, нейтрализуется перегородками, тангенциально размещенными в промежуточных зонах по боковой периферии упомянутого кольца.

Предпочтительно, чтобы каждый усилительный элемент был выполнен в виде двух твердых тонких пластин, перпендикулярных одна другой и имеющих крестообразное поперечное сечение, при этом одна из пластин расположена радиально в сквозной полости, связывая два соответствующих кольца, а другая перпендикулярная пластина установлена касательно к боковой периферии многоугольного кольца, соединяя торцевые кольцевые кромки многоугольного кольца для перекрытия, таким образом, промежуточной зоны. Таким образом, увеличивается не только жесткость колец с устранением их деформации, но, кроме того, перекрытие сквозных полостей мешает части горячих вентиляционных газов, циркулирующих в выхлопных трубах турбомашины, проходить сквозь полости с внутренней стороны кольца, где расположены турбины, на внешнюю сторону, где находятся лопасти винта, и перегревать ножки лопастей, чувствительные к повышенным температурам, с учетом их выполнения из композитного материала.

Предпочтительно, чтобы усилительные элементы, будь они радиальными или касательными, были встроены в многоугольное кольцо. Последнее непосредственно изготавливают полностью технологией прокатки и механической обработки. Очевидно, упомянутые усилительные элементы могут быть также жестко присоединены к многоугольному кольцу после изготовления последнего.

Изобретение касается также турбомашины с открытым вентилятором.

Предпочтительно, он включает ступицу для винта упомянутого вентилятора, описанную выше.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 схематично изображает в продольном разрезе турбомашину с открытым вентилятором;

Фиг. 2 частично изображает в изометрии входной винт упомянутой турбомашины, снабженный радиальными усилительными элементами;

Фиг. 3 изображает в увеличенном масштабе частичный вид многоугольного кольца по Фиг. 2, представляющий радиальные усилительные элементы с тонкими пластинами для колец, удерживающих лопасти;

Фиг. 4 изображает вид усилительного элемента в поперечном разрезе в плоскости А-А по Фиг. 3;

Фиг. 5 изображает частичный вид в изометрии входного винта турбомашины с многоугольным кольцом ступицы, несущим лопасти винта и снабженным тангенциальными усилительными элементами;

Фиг. 6 изображает частичный вид в увеличенном масштабе кольца ступицы по Фиг. 5, снабженного соответствующими лопастями и представляющего тангенциальный усилительный элемент из тонкого материала, связывающий кольца с гнездами для размещения лопастей;

Фиг. 7 изображает радиальный разрез упомянутого многоугольного кольца в плоскости А-А по Фиг. 6;

Фиг. 8 изображает в поперечном разрезе, аналогичном Фиг. 4, вариант воплощения упомянутого усилительного элемента, одновременно радиального и тангенциального.

Обратимся вначале к Фиг. 1, которая представляет турбомашину 1 с открытым вентилятором (без обтекателя) (на англ. яз. "open rotor" или "unducted fan"), которая содержит с входа на выход в направлении газового потока внутри машины продольную ось А, компрессор 2, кольцевую камеру сгорания 3, турбину высокого давления 4 и две турбины низкого давления 5, 6 противовращения, то есть они вращаются в двух противоположных направлениях вокруг продольной оси А турбомашины.

Каждая из этих двух выходных турбин 5, 6 при вращении жестко соединена с одним из внешних винтов 7, 8, расположенных радиально снаружи гондолы 10, которая, по существу, выполнена цилиндрической и простирается вдоль оси А вокруг компрессора 2, камеры сгорания 3 и турбин 4, 5 и б.

Поток воздуха 11, который поступает в турбомашину, сжимается, затем смешивается с топливом и сжигается в камере 3 сгорания, а газообразные продукты горения проходят затем в турбины для привода во вращение винтов 7, 8, которые создают основную часть тяги турбомашины. Газообразные продукты горения, выходящие из турбин, выбрасываются из выхлопных труб 12 (стрелки 14) для увеличения тяги.

Винты 7, 8 установлены коаксиально один относительно другого и содержат несколько лопастей 15, равномерно расположенных вокруг продольной оси А турбомашины 1. Эти лопасти 15 размещены, по существу, радиально и имеют изменяемый угол установки, то есть они могут поворачиваться вокруг своих осей так, чтобы оптимизировать свое угловое положение в зависимости от работы турбомашины. В известном устройстве, описанном, в частности, в документе US-A-5263898, каждый винт 7, 8 содержит вращающуюся ступицу или роторный элемент 16, образованный, в основном, многоугольным кольцом 17, несущим лопасти 15 и расположенным концентрично продольной оси А турбомашины 1 перпендикулярно последней. Например, на входном винте 7, изображенном на Фиг. 1 и 2, многоугольное кольцо 17 ступицы 16 находится в соответствующей вращающейся части 10А гондолы 10 и связано с последней соответствующими соединительными средствами, обозначенными позицией 18 на Фиг. 1.

Такое многоугольное кольцо 17 для удержания лопастей 15 обычно конструктивно выполняется моноблочным, а его боковая периферия 19 состоит из двух многоугольных торцевых кольцевых кромок (или частей) 20 и 21, параллельных между собой и связанных промежуточными цилиндрическими частями 22, такими как радиальные кольца (или барабаны) 23. Последние расположены на равномерном угловом расстоянии по образованной таким образом боковой периферии 19 кольца 17, а боковые стенки 25 колец образуют радиальные цилиндрические гнезда 24, оси которых сходятся в одной радиальной плоскости к продольной оси А турбомашины 1 и которые предназначены для размещения установочных устройств 29 лопастей.

Установочные устройства 29 схематично показаны с наружной стороны на Фиг. 2 и детально описаны, например, в документе US-A-5263898. Вкратце, каждое устройство 29 несет с одной стороны ножку 15А лопасти 15, тогда как с другой стороны оно расположено в гнезде 24 кольца 23. Не изображенные лопасти, установленные в гнезде, посредством не изображенных средств обеспечивают поворот установочного устройства относительно гнезда кольца. Таким образом, в зависимости от скорости и фаз полета самолета можно изменять угол установки лопастей по общей команде, воздействующей на средства поворота лопастей.

Кроме того, как изображено на Фиг. 2 и 3, боковые стенки 25 цилиндрических колец 23 жестко соединены с торцевыми кольцевыми кромками 20, 21 зонами укрепления или связи 30, диаметрально оппозитно расположенных по боковой периферии 19 многоугольного кольца 17, высота которых предпочтительно идентична высоте торцевых кольцевых фланцев. На Фиг. 2, кроме того, видно, что приемные гнезда 24 установочных устройств 2 9 лопастей 15 размещены в вершинах пересечений плоских зон 31 (в данном примере в количестве двенадцати) боковой многоугольной периферии 19 кольца, выполнение которого осуществляется полностью соответствующими технологиями прокатки и механической обработки.

Так, для облегчения многоугольного кольца 17 плоские зоны 31, промежуточные между двумя последовательными кольцами, выполнены со сквозными полостями или отверстиями 33, которые ограничены боковыми стенками 25 последовательных колец и соответствующими частями торцевых кольцевых кромок 20, 21 кольца. Эти полости 33, таким образом, расположены попеременно с кольцами 23 на боковой периферии 19 многоугольного кольца, образующего ступицу 16 винта. Две из этих выполненных сквозных полостей 33 изображены на Фиг. 2 на участке D с зонами укрепления 30 (видна только одна из них), жестко соединяющими диаметрально кольцо 23 с торцевыми кольцевыми кромками 20, 21. Видно, что толщина или ширина изображенной зоны является значительной, что приводит, как было упомянуто выше, к овальности кольца вследствие усилий растяжения, оказываемых кромками на кольцо. В соответствии с изобретением в сквозных полостях 33 установлены усилительные элементы 26 для исключения деформации колец 23 и, в частности, их овальности, вследствие испытываемых ими значительных напряжений. Для этого в варианте воплощения, изображенного со ссылками на Фиг. 2-4, усилительные элементы 26 расположены радиально и жестко соединены с боковыми стенками 25 двух последовательных колец 23, воздействуя на эти боковые стенки перпендикулярно диаметральным зонам закрепления 30 колец 25 с торцевыми кольцевыми фланцами 20, 21 кольца, то есть там, где значителен риск появления овальности. Отмечается, что в противовес известным зонам закрепления 30 большой толщины, как изображено в кружке D на Фиг. 2, другие зоны 30 кольца имеют малую толщину е (Фиг. 3) порядка толщины колец или усилительных элементов, что значительно уменьшает воздействие кромок на кольца 23 и, таким образом, их овальность. Усилительные элементы 26 противостоят маятниковому движению, вызванному лопастями, рискующему увеличиться вследствие уменьшения размера е зон закрепления 30, и уменьшают риск деформации на уровне уменьшенных зон закрепления, способствуя упрочнению колец.

В этом варианте усилительные элементы 26 образованы тонкими твердыми пластинами 27, каждая из которых расположена в сквозной полости 33 и размещена в радиальной плоскости многоугольного кольца 17, то есть, как это показано на Фиг. 2 и 4, в плоскости, перпендикулярной продольной оси А турбомашины и включающей геометрические оси (В) цилиндрических приемных гнезд 24 для размещения лопастей, и на равном расстоянии от двух кольцевых концевых кромок 20, 21 кольца. Как изображено на Фиг. 2 и 3, тонкие твердые пластины 27, радиально размещенные таким образом, препятствуют деформации зон закрепления уменьшенной толщины и боковых стенок 25 колец 23, в том числе деформации дорожек качения подшипников при вращении лопастей. Совокупность тонких пластин 27 образует, таким образом, диск для восприятия усилий, образованный множеством усилительных нервюр. Для исключения любой деформации каждая тонкая твердая пластина 2 7 располагается по всей высоте колец 23, при этом боковые края 28 пластин жестко соединены со стенками 25 колец.

Таким образом, расположение этих усилительных элементов 26 и зон 30 уменьшенной толщины, отсутствие деформации гнезд колец, а также общая устойчивость кольца к различным рабочим нагрузкам усилены при исключении, в конечном итоге, разрушения дорожек качения подшипников, расположенных между гнездами колец и вращающимися установочными устройствами 29, так как боковая стенка 25 каждого кольца 23 "поддерживается" четырьмя перпендикулярными связями (две зоны связи 30 и два усилительных элемента 26).

Кроме того, добавление тонких пластин 27 для устранения рисков деформации уменьшенных зон укрепления и упрочнение колец не увеличивает значительно массу ступицы 16 винта 7, тем более что зоны укрепления 30 уменьшены.

Как указывалось выше, многоугольное кольцо 17 получают непосредственно соответствующими технологиями, тем более что торцевые кольцевые кромки 20, 21, кольца 23 и усилительные элементы 26 образуют одну и ту же деталь. Однако можно использовать укрепление путем соединения, сварки или иным путем тонких твердых пластин между боковыми стенками колец.

Ниже представлен другой вариант воплощения усилительных элементов 26, изображенный на Фиг. 5-7. Вначале установочные устройства 29 лопастей идентичны предыдущему воплощению. Короче говоря, каждому устройству соответствует пластина 29А, которая несет с одной стороны благодаря осевому шарнирному соединению связь типа шип-паз или иную, ножку 15А лопасти 15, которая вставляется с другой стороны снаружи многоугольного кольца в гнездо 24 кольца 23. В гнезде 24 установлена также круговая деталь 29В, но изнутри многоугольного кольца 17, для ее скрепления с пластиной и обеспечения ее осевой неподвижности, и не изображенные подшипники, расположенные в гнезде между пластиной и круговой деталью, обеспечивающие поворот соответствующими не изображенными средствами пластины относительно гнезда многоугольного кольца для изменения угла установки лопастей.

Боковые стенки 25 цилиндрических колец 23 жестко соединены с внешними торцевыми кольцевыми кромками 20, 21 зонами закрепления или связи 30, оппозитно диаметрально установленных по боковой периферии 19 многоугольного кольца 17. Высота этих зон 30 предпочтительно идентична высоте торцевых кольцевых кромок. На Фиг. 5, кроме того, видно, что приемные гнезда 24 установочных устройств 29 лопастей 15 размещены, как в предыдущем случае, в вершинах пересечений плоских промежуточных зон 31, образующих боковую многоугольную периферию 19 кольца. Изготовление последнего осуществляется целиком и получается соответствующими технологиями прокатки и механической обработки. Несмотря на то, что в предыдущих примерах воплощения, частично изображенных в кольце D на Фиг. 5, промежуточные плоские зоны 31 боковой периферии 19 многоугольного кольца 17 содержат сквозные полости или отверстия 33 без материала между торцевыми кольцевыми фланцами 20, 21 и цилиндрическими кольцами 23, эти плоские промежуточные зоны 31 являются непрерывными и сплошными. Для этого полости 33 снабжены усилительными элементами 26, которые в этом варианте являются касательными и каждое из которых представляет собой перегородку или лист 34 из материала с тонкой стенкой 35, как изображено на Фиг. 5-7. Совокупность этих перегородок 34 с тонкой стенкой 35 образует, таким образом, на боковой периферии 19 многоугольного кольца, тангенциальную разделительную камеру между внутренней стороной многоугольного кольца 17, которая обращена к турбинам 5, 6 турбомашины 1, а с наружной стороны обращена к лопастям 15 винта 7. Таким образом, понятно, что эта разделительная камера позволяет направлять и, таким образом, термически изолировать горячий газовый поток от вентиляционных проходов турбины низкого давления 5 и исключить, как и в предыдущем случае, его проход через сквозные полости и чрезмерный нагрев ножек 15А лопастей 15 винта, особенно когда последние выполнены из композитного материала, гораздо более чувствительного к нагреву, чем металлические материалы.

Кроме отвода горячего вентиляционного потока можно обеспечить соответствующую вентиляцию ножек лопастей винта воздухом потока. Таким образом, сохраняют адекватную температуру ножек лопастей на уровне наружной части многоугольного кольца 17, не прибегая к подогреву последних.

Конструктивно перегородки 34 получают непосредственно в процессе изготовления многоугольного кольца 17. Разумеется, они могли бы быть установлены позже. В частности, на Фиг. 4 показано, что перегородка 34 имеет минимальную толщину, чтобы не увеличивать массу многоугольного кольца.

Хотя усилительные элементы 26 с перегородками 34, по существу, расположены посредине толщины многоугольного кольца 17, они могли бы быть расположены иначе между наружной и внутренней сторонами многоугольного кольца, без выхода за рамки изобретения. Следует отметить, что 31 зоны закрепления 30 имеют уменьшенную толщину е (Фиг. 2 и 3), увеличивая немного промежуточные зоны. Толщина е может быть примерно такой же, как толщина боковой стенки колец. Как было упомянуто выше, уменьшение толщины зон закрепления приводит, в частности, к уменьшению влияния растягивающих усилий, оказываемых крномками на кольца и, таким образом, к уменьшению риска образования овальности последних, при этом противодействие маятниковому движению, вызываемому лопастями, которое может деформировать, таким образом, уменьшенные зоны закрепления, нейтрализуется наличием тангенциальных перегородок 34, которые перекрывают и делают более жесткой боковую периферию многоугольного кольца.

В качестве варианта, каждый усилительный элемент 2 6 мог бы иметь крестообразное поперечное сечение, как изображено, например, на Фиг. 8. Первая тонкая жесткая пластина 21А расположена так же, как в варианте по Фиг. 2-4, тогда как вторая тонкая пластина 27В выполняющая роль перегородки, перпендикулярна первой и расположена с каждой ее стороны, размещаясь по касательной в соответствующей сквозной полости 33 и доходя до торцевых кольцевых кромок 20, 21 и стенки колец 23, как в варианте воплощения на Фиг. 5-7. Таким образом, сквозные полости 33 по боковой периферии 19 многоугольного кольца 17 являются полностью закрытыми, при этом совокупность усилительных элементов 26 крестообразной формы способствует также упрочнению колец и всего кольца 17, а также термической изоляции наружной стороны ступицы 16, где находятся лопасти 15, от внутренней стороны, где находятся турбины. Таким образом, поток горячих вентиляционных газов, циркулирующий в турбомашине, направлен с внутренней стороны ступицы на многоугольное кольцо и больше не проходит через сквозные полости, рискуя вызвать перегрев ножек лопастей винта, особенно критический, когда последние выполнены из композитного материала.

1. Ступица винта с лопастями с изменяемым углом установки для турбомашины с продольной осью, содержащая:
многоугольное кольцо (17) для удержания лопастей (15), концентричное продольной оси и содержащее две торцевые кольцевые кромки (20, 21), разнесенные параллельно одна другой и диаметрально жестко соединенные зонами закрепления (30), выходящими из упомянутых торцевых кольцевых кромок, с кольцами (23) с цилиндрическими радиальными гнездами (24) для размещения лопастей, при этом упомянутые кольца (23) расположены на равномерном угловом расстоянии по боковой периферии многоугольного кольца и отделены одни от других промежуточными зонами (31), и соединительное средство (18), связывающее многоугольное кольцо (17) с элементом ротора турбины турбомашины,
отличающаяся тем, что промежуточные зоны (31), размещенные между двумя последовательными кольцами и торцевыми кольцевыми кромками, содержат усилительные элементы (26) колец (23), которые установлены радиально и/или тангенциально и жестко соединены, по меньшей мере, с боковыми стенками двух последовательных колец.

2. Ступица по п. 1, в которой усилительные элементы (26) при радиальном расположении, по существу параллельно упомянутым торцевым кольцевым кромкам, выполнены каждый в виде тонкой твердой пластины (27), установленной радиально в сквозной полости (33), предусмотренной в промежуточной зоне 31, и жестко соединенной своими боковыми краями (28) с соответствующими боковыми стенками (25) двух последовательных колец.

3. Ступица по п. 2, в которой зоны закрепления (30) торцевых кольцевых кромок (20, 21) на кольцах (23) имеют малую толщину (е), по существу, того же порядка, что и толщина усилительных элементов (26) или толщина колец (23).

4. Ступица по п. 2, в которой усилительные элементы (26) колец (23), выполненные в виде пластин (27), расположены в радиальной плоскости, перпендикулярной продольной оси (А) и включающей геометрические оси (В) радиальных цилиндрических гнезд (24) для размещения лопастей, и на равном расстоянии от двух торцевых кольцевых кромок (20, 21) многоугольного кольца.

5. Ступица по п. 2, в которой усилительные элементы (26), выполненные в виде пластин (27), расположены радиально по всей высоте упомянутых колец (23).

6. Ступица по п. 1, в которой усилительные элементы (26), когда они установлены тангенциально, перекрывают промежуточные зоны (31) между упомянутыми последовательными кольцами и упомянутыми торцевыми кольцевыми кромками, при этом боковая периферия (19) упомянутого многоугольного кольца выполнена, по существу, сплошной и непрерывной.

7. Ступица по п. 6, в которой усилительные элементы (26) выполнены в виде перегородки (34) из тонкого материала, при этом совокупность упомянутых перегородок перекрывает боковую периферию (19) многоугольного кольца (17).

8. Ступица по п. 7, в которой тонкие перегородки (34) размещены, по существу, посредине толщины многоугольного кольца (17).

9. Ступица по п. 1, в которой зоны укрепления (30), выходящие из торцевых кольцевых кромок (20, 21) и диаметрально соединяющие кольца (23), имеют уменьшенную толщину (е), по существу, того же порядка, что и кольца (23).

10. Ступица по п. 1, в которой каждый усилительный элемент (26) выполнен в виде двух тонких твердых пластин (27А, 27В), перпендикулярных между собой и имеющих крестообразное сечение, при этом одна (27А) из упомянутых пластин расположена радиально в промежуточной зоне (31), связывая два соответствующих кольца, а другая перпендикулярная пластина (27В) размещена по касательной к боковой периферии (19) многоугольного кольца, связывая упомянутые торцевые кольцевые кромки кольца для перекрывания упомянутой промежуточной зоны (31).

11. Ступица по п. 1, в которой упомянутые усилительные элементы (26) составляют одно целое с многоугольным кольцом (17) или жестко соединены с многоугольным кольцом (17).

12. Турбомашина 1 с открытым вентилятором, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, одну ступицу (16) винта упомянутого вентилятора по п. 1.



 

Похожие патенты:

Турбомашина содержит, по меньшей мере, один винт без обтекателя с лопатками с изменяемым углом установки. Эти лопатки удерживаются цилиндрическими пластинами, установленными вращающимися вокруг их осей (В) в радиальных пазах кольцевого роторного элемента и соединенными их радиально внутренними концами с регулировочным кольцом.

Предлагаемое изобретение относится к нагнетательной части (1а) двухконтурного турбореактивного двигателя, имеющей в своем составе множество лопаток (20) вентилятора и опорный диск (22) для этих лопаток.

Система регулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе содержит первую и вторую кольцевые направляющие, активирующий элемент, а также первый и второй блокирующие элементы.

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.

Система изменения угла атаки лопаток рабочего колеса, смонтированных на втулке, вращающейся вдоль оси рабочего колеса, содержит бесщеточный электродвигатель и механические соединительные средства.

Устройство управления ориентацией лопастей вентилятора турбовинтового двигателя, содержащего по меньшей мере один узел (24a) лопастей (26) вентилятора с регулируемой ориентацией, неподвижно соединенный во вращении с вращающимся кольцом (28a), механически связанным с ротором турбины.

Турбомашина содержит, по меньшей мере, один винт без обтекателя с лопатками с изменяемым углом установки. Эти лопатки удерживаются цилиндрическими пластинами, установленными вращающимися вокруг их осей (В) в радиальных пазах кольцевого роторного элемента и соединенными их радиально внутренними концами с регулировочным кольцом.

Устройство управления ориентацией лопаток вентилятора турбовинтового двигателя, содержащего систему (24а) лопаток (26) вентилятора с регулируемой ориентацией, жестко соединенную при вращении с вращающимся кольцом (28а).

Система регулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе содержит первую и вторую кольцевые направляющие, активирующий элемент, а также первый и второй блокирующие элементы.

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 области авиации, в частности к конструкциям турбовинтовых двигателей. Турбомашина содержит, по меньшей мере, один открытый воздушный винт, имеющий лопасти с регулируемым углом установки, замки которых заходят снаружи в радиальное гнездо кольцевого элемента ротора и направляются при повороте вокруг своих осей двумя подшипниками (76, 94) качения.
Наверх