Осевой вентилятор

Авторы патента:

БЛАСС Уве (DE)

ГУЙЛЬБАУД Фредерик (DE)

АШЕРМАНН Уве (DE)

F04D29/32 - с осевым потоком

Владельцы патента RU 2608800:

МАЛЕ ИНТЕРНЭШНЛ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к осевому вентилятору для перемещения охлаждающего воздуха, в частности для двигателя внутреннего сгорания автомобиля, включающему в себя закрепленные на ступице (12), имеющие сторону нагнетания и сторону разрежения, заднюю кромку (16, 17, 18) и глубину (t) лопасти (13, 14, 15) вентилятора, на соответствующей стороне нагнетания которых располагается имеющая подъем против направления (D) вращения осевого вентилятора (11) рампа (13a, 14a, 15a) ступицы. Задняя кромка (16, 17, 18) имеет расположенную радиально снаружи рампы (13a, 14a, 15a) ступицы внешнюю зону (16a, 17a, 18a) и расположенную радиально внутри рампы (13a, 14a, 15a) ступицы внутреннюю зону (16b, 17b, 18b). Изобретение направлено на улучшение обтекания воздуха. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к осевому вентилятору для подачи охлаждающего воздуха, в частности для двигателя внутреннего сгорания автомобиля, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.

Осевой вентилятор в соответствии с родовым понятием выявлен в более ранней патентной заявке данного заявителя с ведомственным номером 102010042325.4. Осевой вентилятор имеет закрепленные на кольце ступицы лопасти вентилятора, которые на своей стороне нагнетания имеют рампу ступицы, а на своей стороне разрежения имеют элементы для направления потока воздуха, называемые также стабилизаторами, которые служат для оказания воздействия на воздушный поток. Лопасти вентилятора имеют, соответственно, переднюю кромку, называемую также кромкой набегания потока, а также заднюю кромку, именуемую также кромкой стекания потока. Задняя кромка лопасти вентилятора имеет, в основном, два радиально проходящих участка, а именно внешний, расположенный снаружи рампы ступицы участок, и внутренний, расположенный внутри рампы ступицы участок. Внутреннему участку задней кромки, из соображений экономии массы вовнутрь, то есть в направлении кольца ступицы, придано поперечное V, так что образуется выемка для задней кромки и, тем самым, уменьшается ширина лопасти вентилятора. Выявило себя то обстоятельство, что вследствие наличия такой выемки задней кромки возникает поперечное и/или обратное течение на лопасти вентилятора, которое оказывает негативное воздействие на поток на стороне нагнетания соседней лопасти вентилятора. Вследствие наличия такого поперечного и/или обратного течения в зоне рампы ступицы возникает турбулентная структура, которая приводит к снижению кпд.

Из EP 05151839 A1 известен осевой вентилятор с лопастями вентилятора, на стороне нагнетания которых располагается имеющая подъем против направления течения рампа ступицы. Рампа ступицы заполняет собой как бы область стоячей воды в зоне хвостовика лопасти и предотвращает, тем самым, образование сопровождающегося потерями турбулентного течения.

Из DE 19929978 B4 известен осевой вентилятор с лопастями вентилятора, на стороне разрежения которых располагаются элементы для направления потока воздуха, а на стороне нагнетания - рампы ступицы. Благодаря этому, образуется проточный канал, который способствует стабильному проведению потока в зоне хвостовиков лопастей.

Задачей предложенного на рассмотрение изобретения является создание осевого вентилятора с улучшенными условиями обтекания, в частности предотвращение образования сопровождающегося потерями турбулентного потока.

Задача изобретения решается посредством независимого пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из последующих зависимых пунктов формулы изобретения. В соответствии с формулой изобретения лопасть вентилятора имеет заднюю кромку с двумя участками, причем первый внешний участок находится радиально снаружи рампы ступицы, а второй внутренний участок радиально внутри рампы ступицы. В соответствии с изобретением предпочтительным является, если задняя кромка во внешней зоне радиально снаружи рампы ступицы имеет форму, которая от радиального положения рампы ступицы, в основном, неизменным образом продолжается радиально внутрь во внутреннюю зону, и в радиально самой внутренней зоне проходит к ступице. Благодаря этому, добиваются результата в соответствии с изобретением в плане достижения стабилизации течения на лопасти вентилятора в зоне рампы ступицы, то есть поперченное и/или обратное течение вокруг задней кромки лопасти вентилятора, по меньшей мере, уменьшается или прекращается совсем. Это приводит к существенному повышению кпд вентилятора и к значительному увеличению перемещенного посредством вентилятора объемного потока в рабочей точке вентилятора. Кроме того, снижается характерный уровень громкости звука.

Далее предпочтительным является, если радиально самая внутренняя зона является радиально внутренней частью радиуса радиально внутренней зоны.

Также предпочтительно, если эта часть составляет примерно третью часть, примерно четвертую часть или предпочтительно менее чем примерно пятую часть радиуса внутренней зоны задней кромки.

Таким образом, имеются три зоны, внешняя зона и внутренняя зона, причем внутренняя зона опять же разделена на так называемую промежуточную зону и на самую внутреннюю зону. Таким образом, в соответствии с изобретением предпочтительным является, если задняя кромка во внешней зоне радиально снаружи рампы ступицы имеет форму, которая от радиального положения рампы ступицы, в основном, неизменным образом продолжается радиально внутрь в так называемую промежуточную зону внутренней зоны, и в радиально самой внутренней зоне проходит к ступице. При этом эта форма в направлении к ступице может представлять собой изгиб или может быть выполнена с приданием ей поперечного V и т.д.

В предпочтительном варианте осуществления лопасть вентилятора имеет также и во внутренней зоне, в основном, ту же глубину лопасти, что и во внешней зоне, то есть, в частности, задняя кромка лопасти от внешнего участка, в основном, по прямой переходит во внутренний участок, так что, в целом, образуется прямая задняя кромка до зоны хвостовика лопасти. При этом определенное искривление передней кромки, которое в данном случае для упрощения изображено в виде прямой линии, не мешает, причем непрямая изогнутая передняя кромка также была бы допустима.

Таким образом, по сравнению с вентилятором из более ранней патентной заявки, глубина лопасти, а также ширина лопасти в зоне внутри рампы ступицы в предпочтительном варианте увеличены.

Под термином «глубина лопасти» понимается аксиальная протяженность лопасти вентилятора. Глубина лопасти - это проекция ширины лопасти в направлении периферии, причем ширина лопасти это расстояние между передней кромкой лопасти и задней кромкой лопасти, измеренное по хорде.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения задняя кромка в самой внутренней зоне закруглена. Благодаря этому, оказывается возможен снижающий напряжение переход задней кромки лопасти в зону ступицы.

В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления изобретения задняя кромка лопасти в своей самой внутренней зоне посредством закругления переходит в свободную кромку рампы ступицы. Таким образом, добиваются увеличения прочности в зоне хвостовика лопасти для присоединения лопасти вентилятора к ступице. Кроме того, образуется обтекаемый канал между стороной разрежения и стороной нагнетания в зоне хвостовика лопасти и рампы ступицы. Под «свободным концом рампы ступицы» понимается обращенная от лопасти вентилятора и выступающая за лопасть вентилятора кромка рампы ступицы.

В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения на стороне разрежения лопастей вентилятора располагаются стабилизаторы, которые в предпочтительном варианте находятся радиально внутри рампы ступицы. Размещенная вниз по течению потока зона стабилизатора входит, таким образом, во внутренний участок задней кромки лопасти. Посредством стабилизаторов, в сочетании с рампами ступицы между двумя лопастями добиваются дальнейшей стабилизации потока в зоне хвостовика лопасти.

В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления изобретения ступица выполнена в виде кольца ступицы, имеющего, в основном, меньшую аксиальную протяженность, чем лопасти вентилятора. Цилиндрической ступицы в классическом понимании в данном случае больше не существует. Аксиальная протяжность лопастей вентилятора - как упоминалось ранее - обозначается как глубина лопасти, которая представляет собой проекцию ширины лопасти в направлении периферии. Лопасти вентилятора выступают как своими передними кромками, так и своими задними кромками за пределы торцевых поверхностей кольца ступицы. Таким образом, проходящая по прямой в самую внутреннюю зону задняя кромка образует аксиальный выступ лопасти вентилятора относительно кольца рампы.

В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения осевой вентилятор имеет относительную величину ступицы D_i/D_a более 42%, причем относительная величина ступицы представляет собой частное от диаметра ступицы и наружного диаметра лопастей вентилятора. Аксиальный выступ задней кромки лопасти во внутренней зоне работает особо предпочтительно у вентиляторов со сравнительно большой относительной величиной ступицы, так как эта величина неблагоприятным образом влияет на кпд и на перемещенный вентилятором объемный поток и, таким образом, в данном случае происходит компенсация. Увеличенная относительная величина ступицы может выявляться при этом в случае меньшего наружного диаметра, когда лопасти вентилятора из-за ступенчатого изменения мощности укорачиваются.

В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения осевой вентилятор посредством кольца ступицы прочно соединен с муфтой жидкостного трения, которая, со своей стороны, приводится в действие от двигателя внутреннего сгорания и приводит в действие вентилятор с регламентированной частотой вращения выходного вала. При более высоких мощностях увеличивается диаметр муфты жидкостного трения и, тем самым, диаметр ступицы, что может приводить к увеличению относительной величины ступицы. В данном случае выступ лопасти в соответствии с изобретением, который приводит к увеличению кпд и объемного потока, воздействует особенно положительно.

В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления изобретения лопасти вентилятора имеют поперечное V в зоне хвостовика лопасти, вследствие чего лопасть вентилятора приобретает форму лопатки. Предпочтительным при этом является незначительное утолщение материала в зоне соединения лопасти вентилятора и кольца ступицы, а также повышенная прочность.

Примеры осуществления изобретения представлены на чертежах и описываются далее более детально, причем из описания и/или чертежей очевидны другие признаки и/или преимущества изобретения. На чертежах представлено:

фиг.1 - вариант осуществления лопасти вентилятора в соответствии с уровнем техники;

фиг.2 - вариант осуществления лопасти вентилятора в соответствии с изобретением со стабилизированным течением;

фиг.3 - фрагмент вентилятора в соответствии с изобретением, в объемном изображении;

фиг.4 - радиальный разрез ступицы вентилятора;

фиг.5 - фрагмент осевого вентилятора в плоскости сечения VI-VI;

фиг.6 - разрез в плоскости сечения VI-VI с фиг.5.

Фиг.1 демонстрирует расположение лопастей 1, 2 осевого вентилятора в соответствии с уровнем техники. Направление вращения вентилятора обозначено стрелкой D. Лопасти 1, 2 вентилятора имеют соответственно на своей стороне нагнетания рампы 3, 4 ступицы, а также задние кромки 1a, 2a лопастей. Задние кромки, называемые также кромками 1a, 2a стекания потока, имеют в своей зоне, расположенной радиально внутри, то есть внутри рампы 3, 4 ступицы, соответственно углубления или выемки 5, 6. Такие выемки или укорачивания ширины лопастей вентилятора использовались в уровне техники, так как, с одной стороны, их наличие означало уменьшение веса, а с другой стороны, имело место мнение, что лопасть вентилятора в зоне хвостовика в этом случае не способствует увеличению мощности. В качестве недостатка выявило себя, однако, поперечное и/или обратное течение, обозначенное стрелками W. Вследствие обтекания задней кромки лопасти в зоне выемки 5 выявляется обозначенный стрелкой W шлейф турбулентности, который приводит к снижению кпд вентилятора, к уменьшению объема потока и к повышенному шумообразованию.

Фиг.2 схематично демонстрирует вариант осуществления лопастей 7, 8 вентилятора и их задних кромок 7a, 8a в соответствии с изобретением. Направление вращения осевого вентилятора обозначено стрелкой D. На сторонах нагнетания лопастей 7, 8 вентилятора расположены рампы 9, 10 ступицы, которые разделяют задние кромки 7a, 8a лопастей на радиально внешние и радиально внутренние зоны. В соответствии с изобретением радиально внутренняя зона задней кромки 7a вентилятора проходит, в основном, по прямой, то есть от перехода внешней зоны к внутренней зоне имеет место, в основном, прямое расположение.

Другими словами, ширина лопасти 7 вентилятора, по сравнению с шириной лопасти 1 вентилятора в соответствии с уровнем техники, в радиально внутренней зоне увеличена, так что выемка отсутствует.

Эта увеличенная зона выделена посредством обозначенного жирной линией контура 7b. Увеличенная ширина лопасти в зоне 7b препятствует представленному на фиг.1, сопряженному с потерями мощности, поперечному и/или обратному течению. В частности, обозначенное стрелкой S течение радиально снаружи рампы 10 ступицы на лопасти 8 вентилятора далее не искажается. С другой стороны, и под рампой 10 ступицы образуется сравнительно стабильное и свободное от турбулентности течение, обозначенное стрелкой Р. Удлинение задней кромки лопасти в радиально внутренней зоне 7b, то есть увеличение ширины лопасти, приводит к значительному наращиванию объема потока и кпд, а также к снижению шума.

Под термином «ширина лопасти» следует понимать расстояние между передней кромкой и задней кромкой или длину хорды лопасти. Под глубиной лопатки понимается проекция ширины лопатки в направлении периферии.

Фиг.3 демонстрирует фрагмент осевого вентилятора 11 в соответствии с изобретением в трехмерном изображении. Изображение демонстрирует кольцо 12 ступицы, на котором закреплены, то есть монолитно отлиты, лопасти 13, 14, 15 вентилятора. Лопасти 13, 14, 15 вентилятора имеют соответственно на своих сторонах нагнетания рампы 13a, 14a, 15a ступицы, которые имеют подъем против обозначенного стрелкой D направления вращения. Рампы 13a, 14a, 15a ступицы, из соображений прочности, соединены ребрами с кольцом ступицы на его задней стороне. Лопасти 13, 14, 15 вентилятора имеют соответственно задние кромки 16, 17, 18, называемые также кромками 16, 17, 18 стекания потока, которые проходят, в основном, по прямой в радиальном направлении снаружи внутрь. Посредством расположенного по течению потока конца рампы 13a, 14a, 15a ступицы задние кромки 16, 17, 18 разделяются на два участка, а именно на радиально внешние участки или зоны 16a, 17a, 18a, а также на радиально внутренние участки или зоны 16b, 17b, 18b. Внутренние участки 16b, 17b, 18b задних кромок 16, 17, 18 лопастей по радиусу или по закруглению R переходят в свободные кромки рампы 13a, 14a, 15a ступицы, причем выносные линии ссылочных позиций 13a, 14a, 15a отходят от свободных кромок. Таким образом, создается оптимизированная по прочности структура вентилятора, которая может воспринимать возникающие в процессе работы вентилятора силы, в частности центробежные силы. Стороны разрежения лопастей вентилятора имеют стабилизаторы 19 в форме плавников.

Фиг.4 демонстрирует радиальный разрез (разрез в радиальной плоскости) кольца 12 ступицы осевого вентилятора 11, причем для одинаковых элементов используются те же ссылочные позиции, что и на фиг.3. Направление потока воздуха обозначено стрелкой L. Кольцо 12 ступицы имеет аксиальную протяженность а, и лопасть 14 вентилятора имеет глубину t, которая - как упоминалось ранее - определена как проекция ширины лопасти в направлении периферии. На чертеже видно, что глубина t лопасти существенно больше аксиальной протяженности а кольца 12 ступицы. Глубина t лопасти предпочтительно примерно в два раза больше аксиальной протяженности а кольца 12 ступицы. Задняя кромка 17 лопасти вентилятора проходит, в основном, прямолинейно в радиальном направлении, причем самый внутренний участок задней кромки 17 закруглен. Рампа ступицы представляется как площадь сечения, обозначенная 14a.

Фиг.5 демонстрирует вид не представленного полностью осевого вентилятора 20 с передней стороны или со стороны разрежения лопастей 21 вентилятора, на которых расположены элементы 22 для направления потока воздуха. Осевой вентилятор 20 включает в себя металлическое несущее кольцо 23, которое, с одной стороны, соединено с пластмассовой ступицей осевого вентилятора 20, а с другой стороны, может быть закреплено на не изображенной муфте, предпочтительно на муфте жидкостного трения. Обозначенные ссылочными позициями 21a, 21b, 21c лопасти вентилятора разрезаны в плоскости VI-VI.

Фиг.6 демонстрирует разрез осевого вентилятора 20 в плоскости VI-VI. Изображение демонстрирует различные площади сечения лопастей 21a, 21b, 21c вентилятора. Как видно в плоскости VI-VI разреза с фиг.5, лопасти 21a, 21b, 21c вентилятора относительно своих радиальных центральных линий разрезаны в различных плоскостях, причем площадь сечения для центральной лопасти 21b может рассматриваться как касательное сечение и располагается радиально внутри рампы ступицы. Площадь сечения лопасти 21c с фиг.6 располагается выше рампы ступицы, которая в данном случае снабжена ссылочной позицией 24 и на фиг.5 не видна, так как располагается на обратной стороне лопастей 21 вентилятора. На основании площади сечения центральной лопасти 21b вентилятора можно сделать заключение о ширине b лопасти, то есть о расстоянии между передней и задней кромками. Проекция ширины b лопасти в направлении периферии выявляет не обозначенную глубину t лопасти, которая по всей радиальной зоне примерно постоянна и притом при примерно прямо проходящей задней кромке лопасти.

Другие признаки и предпочтительные варианты осуществления изобретения выявляются на основании упомянутой в начале, более ранней патентной заявки данного заявителя со служебным номером 102010042325.4 - эта более ранняя патентная заявка в полном объеме включена в содержание предложенной на рассмотрение заявки. В соответствии с этим, преимуществом может являться сгибание лопастей вентилятора в направлении их хвостовиков, а также смещение расположенной внутри зоны с поперечным V на кольцо ступицы. За счет придания поперечного V добиваются лопатообразной формы лопастей вентилятора и оптимизированного по напряжению перехода между лопастью вентилятора и кольцом ступицы.

1. Осевой вентилятор для перемещения охлаждающего воздуха, в частности, для двигателя внутреннего сгорания автомобиля, включающий в себя закрепленные на ступице (12), имеющие сторону нагнетания и сторону разрежения, заднюю кромку (16, 17, 18) и глубину (t) лопасти (13, 14, 15) вентилятора, на соответствующей стороне нагнетания которых располагается имеющая подъем против направления (D) вращения осевого вентилятора (11) рампа (13а, 14а, 15а) ступицы, причем задняя кромка (16, 17, 18) имеет расположенную радиально снаружи рампы (13а, 14а, 15а) ступицы внешнюю зону (16а, 17а, 18а) и расположенную радиально внутри рампы (13а, 14а, 15а) ступицы внутреннюю зону (16b, 17b, 18b), причем задняя кромка во внешней зоне радиально снаружи рампы ступицы имеет форму, которая от радиального положения рампы ступицы, в основном, неизменным образом продолжается радиально внутрь во внутреннюю зону и в радиально самой внутренней зоне проходит к ступице, отличающийся тем, что задняя кромка (16, 17, 18) в своей радиально самой внутренней зоне закруглена и посредством закругления (R) переходит в свободную кромку рампы (13а, 14а, 15а) ступицы.

2. Осевой вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что радиально самая внутренняя зона является радиально внутренней частью радиуса радиально внутренней зоны.

3. Осевой вентилятор по п. 2, отличающийся тем, что частью является примерно третья часть, примерно четвертая часть или предпочтительно менее чем примерно пятая часть радиуса внутренней зоны задней кромки.

4. Осевой вентилятор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что глубина (t) лопасти во внутренней зоне (16b, 17b, 18b) соответствует глубине (t) лопасти во внешней зоне (16а, 17а, 18а).

5. Осевой вентилятор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что задняя кромка (16, 17, 18) во внешней и во внутренней зонах (16а, 16b, 17а, 17b, 18а, 18b) выполнена, однако, без самой внутренней зоны, в основном, в виде прямой кромки.

6. Осевой вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что на стороне разрежения лопастей (21) вентилятора располагаются выполненные в виде стабилизаторов элементы (22) для направления потока воздуха.

7. Осевой вентилятор по п. 6, отличающийся тем, что стабилизаторы (22) проходят во внутреннюю зону (16b, 17b, 18b) задних кромок (16, 17, 18).

8. Осевой вентилятор по п. 1, отличающийся тем, что ступица выполнена в виде кольца (12) ступицы с аксиальной протяженностью (а), которая существенно меньше, чем глубина (t) лопастей вентилятора.

9. Осевой вентилятор по любому из пп. 1-3, 6-8, отличающийся тем, что осевой вентилятор (11) имеет относительную величину ступицы D_i/D_a более 42%, причем D_i - это наружный диаметр ступицы (12), a D_a - наружный диаметр лопастей (14) вентилятора.

10. Осевой вентилятор по любому из пп. 1-3, 6-8, отличающийся тем, что внутри кольца (12) ступицы расположена и жестко соединена с кольцом (12) ступицы муфта жидкостного трения.

11. Осевой вентилятор по любому из пп. 1-3, 6-8, отличающийся тем, что лопастям (13, 14, 15) вентилятора в направлении их хвостовиков придано поперечное V, причем зона лопасти (13, 14, 15) вентилятора, которой придано поперечное V, по меньшей мере, частично опущена на ступицу или на кольцо (12) ступицы.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо третьей ступени вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (КНД ТРД) содержит диск, включающий ступицу с центральным отверстием, полотно и обод, а также лопатки, имеющие каждая хвостовик и перо с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой.

Рабочее колесо второй ступени ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты) // 2603383

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо второй ступени ротора содержит диск и лопаточный венец.

Рабочее колесо ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты) // 2603380

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо четвертой ступени вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (КНД ГТД) содержит диск, включающий ступицу с центральным отверстием, полотно и обод, а также лопатки, имеющие каждая хвостовик и перо с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой.

Рабочее колесо ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты) // 2603379

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо третьей ступени вала ротора КНД ГТД содержит диск, включающий ступицу с центральным отверстием, полотно и обод, а также лопатки, имеющие каждая хвостовик и перо с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой.

Рабочее колесо ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты) // 2603377

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо первой ступени вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (КНД ГТД) содержит диск, включающий ступицу с центральным отверстием, полотно и обод, а также лопатки, имеющие, каждая, хвостовик и перо с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой.

Диск четвёртой ступени вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя // 2603307

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных турбореактивных двигателей. Диск выполнен в виде моноэлемента, включающего ступицу с центральным отверстием, обод с фронтальной и тыльной полками, разделенными кольцевым пазом, и полотно.

Диск первой ступени ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты) // 2603304

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Диск первой ступени ротора компрессора низкого давления ГТД выполнен в виде моноэлемента, включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное ступицей, снабженной центральным отверстием.

Диск третьей ступени ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты) // 2603222

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Диск третьей ступени ротора компрессора низкого давления ГТД выполнен в виде моноэлемента, включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное ступицей, снабженной центральным отверстием.

Диск последней ступени ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя // 2603220

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Диск последней ступени ротора компрессора низкого давления ГТД выполнен в виде моноэлемента, включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное ступицей, снабженной центральным отверстием.

Диск третьей ступени вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты) // 2603219

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных турбореактивных двигателей. Диск третьей ступени выполнен в виде моноэлемента, включающего ступицу с центральным отверстием и снабженную кольцевым коническим силовым элементом с углом наклона образующей и радиусом выходной контактной кромки, равными ответным параметрам упомянутой конической диафрагмы цапфы задней опоры вала.

Рабочее колесо ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты) // 2611497

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо второй ступени вала ротора КНД ГТД содержит диск, включающий ступицу с центральным отверстием, полотно и обод, а также лопатки, имеющие каждая хвостовик и перо с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой. Обод диска соединен с полотном с образованием разноплечих кольцевых конических наклонных полок. Внешняя поверхность обода выполнена с углом наклона образующей относительно оси вала ротора, радиус которого монотонно изменяется в сторону потока рабочего тела с градиентом радиального расширения Gоб=(0,22÷0,32) [м/м]. Обод диска снабжен равномерно разнесенной по периметру диска системой пазов для закрепления лопаток. Продольная ось каждого паза образует с осью вала ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиальной оси пера лопатки, угол α установки хвостовика лопатки, определенный в диапазоне значений α=(19÷27)°. Лопатка выполнена с переменным по высоте пера углом γ установки профиля пера относительно фронтальной линии решетки профилей лопаточного венца, убывающим с радиальным удалением от оси ротора с градиентом Gy.п=(196,3÷282,2) [град/м]. Кроме того, перо лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной. Максимальная толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом Gy.т=(1,14÷1,63)⋅10-2 [м/м]. Группа изобретений обеспечивает повышение КПД и увеличение запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса рабочего колеса ротора КНД без увеличения материалоемкости. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Рабочее колесо четвёртой ступени ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя // 2612282

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Рабочее колесо четвертой ступени вала ротора КНД ТРД содержит диск, включающий ступицу с центральным отверстием, полотно и обод, а также лопатки, имеющие каждая хвостовик и перо с профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой. Обод диска соединен с полотном с образованием кольцевых полок, разделенных по периметру обода кольцевым пазом для заведения хвостовиков лопаток рабочего колеса. Ступица выполнена симметрично развитой относительно средней условной плоскости полотна, нормальной к оси вала ротора, с осевой шириной, превышающей толщину прикорневой части полотна в 5,5÷7,3 раза. Лопатка выполнена с переменным по высоте пера углом γ установки профиля пера относительно фронтальной линии решетки профилей лопаточного венца, убывающим с радиальным удалением от оси ротора с градиентом Gy.п.=152,3÷218,9 [град/м]. Перо лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и корыта относительно хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки. Изобретение обеспечивает повышение кпд и увеличение запаса ГДУ на всех режимах работы компрессора при повышении ресурса рабочего колеса последней четвертой ступени КНД без увеличения материалоемкости. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты), каскад уплотнений опоры вала ротора, узел опоры вала ротора, контактная втулка браслетного уплотнения вала ротора, маслоотражательное кольцо вала ротора // 2614017

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Задняя опора вала ротора КНД ТРД выполнена радиально-упорной, включает соединенные барабанно-дисковую и цилиндрическую составляющие вала ротора и содержит шарикоподшипник, разделяющий опору на статорную и роторную части. Статорная часть включает корпус опоры, выполненный заедино с корпусом шарикоподшипника в виде конической диафрагмы, разъемно соединенной с фланцами шарикоподшипника и промежуточного корпуса двигателя. Внутреннее силовое кольцо выполнено для разъемного соединения с корпусом браслетного уплотнения и кольцевых держателей крышек лабиринтных уплотнений. Роторная часть опоры включает выполненные заедино нижнюю часть конической диафрагмы барабанно-дисковой составляющей, переходящей в цапфу вала ротора КНД, разъемно соединенную с цилиндрической составляющей вала полым стяжным болтом. На цилиндрической составляющей вала ротора установлены многогребешковый кольцевой элемент лабиринтного уплотнения, контактная втулка браслетного уплотнения и маслоотражательное кольцо, а также внутреннее кольцо шарикоподшипника, поджимаемые к упорному буртику цилиндрической составляющей вала внешним стяжным элементом с кольцевым бортовым элементом с образованием открытого коллектора для сбора и подачи смазочно-охлаждающей жидкости к телам качения шарикоподшипника, к маслоотражательному кольцу и контактной втулке браслетного уплотнения посредством каналов во внешней поверхности цилиндрической составляющей вала ротора. Контактная втулка браслетного уплотнения выполнена с маслоотводящим каналом системы охлаждения опоры. Контактная втулка и маслоотражательное кольцо образуют каналы для двух последовательных встречно направленных потоков проточного тракта смазочно-охлаждающей жидкости. Изобретение позволяет увеличить износостойкость опоры вала ротора КНД, улучшить работу смазочно-охлаждающей системы задней опоры, повысить КПД опоры и ресурс работы компрессора в целом. 6 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Опора вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты), корпус опоры вала ротора и корпус шарикоподшипника опоры вала ротора // 2614020

Группа изобретений относится к области производства и эксплуатации газотурбинных двигателей. Опора вала ротора компрессора низкого давления расположена в промежуточном корпусе двигателя и содержит выполненный опорно-упорным шарикоподшипник, разделяющий опору на статорную и роторную части. Статорная часть с внутренней стороны выполнена заодно с внешним кольцом шарикоподшипника, а по внешнему периметру закреплена в промежуточном корпусе двигателя и снабжена держателями крышек лабиринтных уплотнений. Роторная часть включает цапфу барабанно-дисковой составляющей вала ротора, разъемно соединенную с цилиндрической составляющей вала ротора, через которую роторная часть опирается на внутреннее кольцо шарикоподшипника, а также содержит полифункциональный внешний стяжной элемент в виде круглоцилиндрической гайки и соединительный элемент в виде полого болта. Роторная и статорная части опоры находятся в общей для них масляной среде. Корпус опоры снабжен дополнительными отверстиями для маслообмена и удаления масла при необходимости. Изобретение позволяет адаптировать компрессор низкого давления, как части двигателя, к более чувствительной к режиму поступления внешнего воздушного потока интенсивной работе в неподвижных условиях наземного функционирования. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Опора вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты), корпус задней опоры вала ротора, элемент вала ротора, полифункциональный внешний стяжной элемент вала ротора, соединительный элемент вала ротора, корпус подшипника задней опоры вала ротора // 2614029

Группа изобретений относится к области производства и эксплуатации газотурбинных двигателей. Опора вала ротора компрессора низкого давления расположена в промежуточном корпусе двигателя и содержит выполненный опорно-упорным шарикоподшипник, разделяющий опору на статорную и роторную части. Статорная часть с внутренней стороны выполнена заодно с внешним кольцом шарикоподшипника, а по внешнему периметру закреплена в промежуточном корпусе двигателя и снабжена держателями крышек лабиринтных уплотнений. Роторная часть включает цапфу барабанно-дисковой составляющей вала ротора, разъемно соединенную с цилиндрической составляющей вала ротора, через которую роторная часть опирается на внутреннее кольцо шарикоподшипника, а также содержит полифункциональный внешний стяжной элемент в виде круглоцилиндрической гайки и соединительный элемент в виде полого болта. Роторная и статорная части опоры находятся в общей для них масляной среде. Группа изобретений позволяет адаптировать компрессор низкого давления, как части двигателя, к более чувствительному режиму поступления внешнего воздушного потока и к интенсивной работе в неподвижных условиях наземного функционирования. 7 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Компрессор низкого давления газотурбинного двигателя авиационного типа (варианты) // 2614708

Группа изобретений относится к области производства и эксплуатации газотурбинных двигателей. Компрессор низкого давления (КНД) двухконтурного двухвального газотурбинного двигателя (ГТД) авиационного типа выполнен осевым четырехступенчатым с входным направляющим аппаратом (ВНА). Корпус статора КНД оснащен лопаточными венцами направляющих аппаратов (НА) лопатки соответственно первой, второй и третьей ступеней и сдвоенного спрямляющего аппарата. КНД имеет переднюю и заднюю опоры вала ротора. Передняя опора закреплена в корпусе ВНА КНД. Задняя опора - в промежуточном корпусе (ПК) двигателя. Вал ротора включает барабанно-дисковую и цилиндрическую составляющие, первая из которых включает рабочие колеса по числу ступеней ротора. Подшипники разделяют опоры на статорную и роторную части. Статорная часть передней опоры включает корпус опоры, соединенный с корпусом подшипника и ступицей ВНА с образованием компактных кольцевых полостей. Одна полость снабжена упругим кольцом, а лента кольца снабжена перфорацией в виде рассредоточенных отверстий. Другая кольцевая полость содержит элемент упругого демпфирования колебаний вала с системой упругих балочек. Задняя опора вала ротора содержит опорно-упорный подшипник и внешний стяжной элемент, снабженный открытым коллектором для сбора и напорной подачи смазочно-охлаждающей жидкости к подшипнику и подачи жидкости к кольцу лабиринта с выходом в масляную полость. Корпус задней опоры снабжен дополнительным рядом отверстий для перетока масла в масляной полости. Барабанно-дисковая составляющая вала ротора КНД выполнена с радиальной и угловой конфигурацией внешней поверхности ободов дисков рабочих колес всех ступеней, совмещенной с внутренней поверхностью проточной части двигателя на осевом участке обтекания совокупности ободов дисков вала ротора потоком рабочего тела. Лопатки рабочих колес выполнены со спиральной закруткой относительно оси пера, создающей переменный по высоте пера угол γуст установки профиля пера между хордой профиля и фронтальной линией решетки профилей в плоской развертке цилиндрического сечения лопаточного венца. Изобретение позволяет расширить диапазон рабочих режимов устойчивой работы компрессора с демпфированием колебаний вала ротора без вхождения в резонансные частоты, повысить КПД газодинамической устойчивости и ресурс без увеличения материалоемкости компрессора и двигателя в целом. 5 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 ил.

Компрессор низкого давления газотурбинного двигателя авиационного типа (варианты) // 2614709

Группа изобретений относится к области производства и эксплуатации газотурбинных двигателей. Компрессор низкого давления (КНД) двухконтурного двухвального газотурбинного двигателя (ГТД) авиационного типа выполнен осевым, четырехступенчатым с входным направляющим аппаратом (ВНА). Корпус статора КНД оснащен лопаточными венцами направляющих аппаратов (НА) лопатки соответственно первой, второй и третьей ступеней и сдвоенного спрямляющего аппарата. КНД имеет переднюю и заднюю опоры вала ротора. Передняя опора закреплена в корпусе ВНА КНД, задняя опора - в промежуточном корпусе (ПК) двигателя. Вал ротора включает барабанно-дисковую и цилиндрическую составляющие, первая из которых включает рабочие колеса по числу ступеней ротора. Подшипники разделяют опоры на статорную и роторную части. Статорная часть передней опоры включает корпус опоры, соединенный с корпусом подшипника и ступицей ВНА с образованием компактных кольцевых полостей. Одна полость снабжена упругим кольцом. Упругое кольцо снабжено выступами, взаимно смещенными по окружности с внешней и внутренней стороны кольца через один с угловой частотой γв.у.к.=(2,55÷3,82) [ед/рад]. Лента кольца снабжена перфорацией в виде рассредоточенных отверстий. Другая кольцевая полость содержит элемент упругого демпфирования колебаний вала с системой упругих балочек, расположенных с найденной в изобретении частотой. Задняя опора вала ротора содержит опорно-упорный подшипник и внешний стяжной элемент. Корпус задней опоры снабжен дополнительным рядом отверстий для перетока масла в масляной полости. Барабанно-дисковая составляющая вала ротора КНД выполнена с радиальной и угловой конфигурацией внешней поверхности ободов дисков рабочих колес всех ступеней, совмещенной с внутренней поверхностью проточной части двигателя на осевом участке обтекания совокупности ободов дисков вала ротора потоком рабочего тела. Лопатки рабочих колес выполнены со спиральной закруткой относительно оси пера, создающей переменный по высоте пера угол γуст установки профиля пера между хордой профиля и фронтальной линией решетки профилей в плоской развертке цилиндрического сечения лопаточного венца. Изобретение позволяет расширить диапазон рабочих режимов устойчивой работы компрессора с демпфированием колебаний вала ротора без вхождения в резонансные частоты. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ изготовления вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя и вал ротора компрессора низкого давления, изготовленный этим способом (варианты) // 2614719

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора КНД ГТД выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию. Изготовление вала выполняют в три стадии. На первой стадии изготавливают сборочные единицы - цапфы передней и задней опоры вала, диски и проставки. На второй стадии сборочные единицы собирают в три монтажные секции для последовательного их соединения с образованием вала ротора. Каждую секцию выполняют неразборной. В первую секцию монтируют цапфу передней опоры, диски первой и второй ступеней, проставку. Во вторую секцию включают диск третьей ступени, цапфу задней опоры и проставку. Третья секция - диск четвертой ступени. На третьей стадии секции последовательно соединяют через проставки и завершают монтаж, присоединяя диск четвертой ступени. Диски всех ступеней включают обод, переходящий в кольцевое полотно со ступицей. Радиус Rд1 диска первой ступени от оси вала ротора до внешней поверхности обода диска в средней плоскости полотна составляет (0,42÷0,61) от радиуса Rп.ч. периферийного контура проточной части. Внешнюю поверхность обода дисков выполняют с углом наклона образующей относительно оси вала ротора, совпадающим с углом наклона образующей внутреннего контура проточной части. Количество и частоту размещения пазов для рабочих лопаток увеличивают в направлении потока рабочего тела от первого диска к третьему. Изобретение позволяет улучшить технологические параметры изготовления КНД, необходимых для повышения КПД, и расширить запас газодинамической устойчивости в полном диапазоне режимов работы компрессора на 2,1%. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД) выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию. Изготовление вала выполняют в три стадии. На первой стадии изготавливают сборочные единицы - цапфы передней и задней опоры вала, диски и проставки. На второй стадии сборочные единицы собирают в три монтажные секции для последовательного их соединения с образованием вала ротора. Каждую секцию выполняют неразборной. В первую секцию монтируют цапфу передней опоры, диски первой и второй ступеней, проставку. Во вторую секцию включают диск третьей ступени, цапфу задней опоры и проставку. Третья секция - диск четвертой ступени. На третьей стадии секции последовательно соединяют через проставки и завершают монтаж, присоединяя диск четвертой ступени. Диски всех ступеней включают обод, переходящий в кольцевое полотно со ступицей. Внешнюю поверхность обода дисков выполняют с углом наклона образующей относительно оси вала ротора, совпадающим с углом наклона образующей внутреннего контура проточной части. Количество и частоту размещения пазов для рабочих лопаток увеличивают в направлении потока рабочего тела от первого диска к третьему. Технический результат состоит в улучшении технологических параметров изготовления КНД, необходимых для повышения КПД, и расширении запаса газодинамической устойчивости в полном диапазоне режимов работы компрессора на 2,1% при повышении ресурса вала ротора в 2 раза без увеличения материалоемкости компрессора. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора КНД ГТД выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию. Изготовление вала выполняют в три стадии. На первой стадии изготавливают сборочные единицы - цапфы передней и задней опоры вала, диски и проставки. На второй стадии сборочные единицы собирают в три монтажные секции для последовательного их соединения с образованием вала ротора. Каждую секцию выполняют неразборной. В первую секцию монтируют цапфу передней опоры, диски первой и второй ступеней, проставку. Во вторую секцию включают диск третьей ступени, цапфу задней опоры и проставку. Третья секция - диск четвертой ступени. На третьей стадии секции последовательно соединяют через проставки и завершают монтаж, присоединяя диск четвертой ступени. Диски всех ступеней включают обод, переходящий в кольцевое полотно со ступицей. Радиус Rд2 диска первой ступени от оси вала ротора до внешней поверхности обода диска в средней плоскости полотна составляет (0,54÷0,77) от радиуса Rп.ч. периферийного контура проточной части. Внешнюю поверхность обода дисков выполняют с углом наклона образующей относительно оси вала ротора, совпадающим с углом наклона образующей внутреннего контура проточной части. Количество и частоту размещения пазов для рабочих лопаток увеличивают в направлении потока рабочего тела от первого диска к третьему. Технический результат состоит в улучшении технологических параметров изготовления КНД, необходимых для повышения КПД, и расширении запаса газодинамической устойчивости в полном диапазоне режимов работы компрессора на 2,1% при повышении ресурса вала ротора в 2 раза без увеличения материалоемкости компрессора. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.