Лопатка турбомашины

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции лопатки турбомашины, в частности осевого компрессора газотурбинного двигателя. Лопатка турбомашины выполнена в виде пера с прикрепленными к нему входной и выходной кромками, выполненными из материала с пористой структурой. Соединение осуществляется при помощи пайки, сварки или лазерной наплавки. Толщина входной кромки в месте ее соединения с пером составляет 0,1-0,65, а выходной кромки - 0,1-0,35 от максимальной толщины пера. Входная или/и выходная кромки в продольном направлении могут быть выполнены из отдельных сегментов. Достигается увеличение надежности турбомашины и уменьшение её массы за счет локализации трещины в пористой структуре кромки и толщины места соединения кромки с пером, выбранной из условия сочетания максимальной прочности пера лопатки, места соединения пера и кромки, а также минимальной массы кромки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области турбомашиностроения и, в частности, может быть использовано в осевых компрессорах газотурбинных двигателей.

Во время работы компрессора его лопатки подвержены повреждениям посторонними предметами, попадающими в рабочий тракт. Повреждения существенно снижают ресурс компрессора, что может привести к его поломке или потребовать внеплановый ремонт. Для защиты лопаток компрессора от повреждения посторонними предметами применяются защитные устройства (фильтры, сетки), устанавливаемые на входе в компрессор и существенно ухудшающие его аэродинамические характеристики.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является лопатка вентилятора газотурбинного двигателя с присоединенной усиленной входной кромкой (RU №2445465, МПК F01D 5/14, опубл. 25.09.2007).

В известной лопатке усиленная кромка со сплошной структурой обладает большей прочностью, чем перо, и в случае разрушения может повредить лопатки, расположенные следом по потоку. Так же усиленная кромка (со сплошной структурой) может оторваться при соударении с посторонним предметом, т.к. клеевое соединение кромки с пером подвергается повышенным нагрузкам (вследствие отсутствия демпфирования удара). А усиленные кромки с внутренними полостями невозможно применить на малогабаритных лопатках, к тому же клеевое соединение не работоспособно в области высоких температур, на последних ступенях компрессоров.

Задача изобретения - обеспечить работоспособность лопатки турбомашины с поврежденными кромками.

Ожидаемый технический результат - снижение массы и повышение надежности турбомашины.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известной лопатке турбомашины, выполненной в виде пера с прикрепленной к нему входной кромкой, согласно изобретению толщина входной кромки в месте ее соединения с пером составляет 0,1…0,65 от максимальной толщины пера, при этом входная кромка выполнена из материала с пористой структурой. Выходная кромка лопатки также может быть выполнена из материала с пористой структурой, а ее толщина в месте соединения с пером составляет 0,1…0,35 от максимальной толщины пера. Входная или/и выходная кромки в продольном направлении могут быть выполнены из отдельных сегментов.

Работоспособность лопаток турбомашины с поврежденными кромками достигается за счет локализации трещины в пористой структуре кромки, а толщина места соединения кромки с пером выбирается из условия сочетания максимальной прочности пера лопатки, места соединения пера и кромки, а также минимальной массы кромки.

Сплошная пористая структура кромки позволяет применять данное изобретение во всех ступенях компрессора, независимо от габаритов лопаток. Точечное крепление кромок к перу лопатки исключает распространение трещины в перо, что исключает необходимость ремонта места повреждения в эксплуатации. Так же пористая структура полки имеет повышенную податливость и при соударении с посторонней частицей легко деформируется, и не передает энергию удара в перо лопатки. Данное изобретение наиболее оправдано при применении в рабочих моноколесах компрессора, устраняя их главный недостаток - отсутствие ремонтопригодности в эксплуатации.

На приведенных чертежах показано:

на фиг. 1 - общий вид лопатки турбомашины;

на фиг. 2 - поперечное сечение лопатки турбомашины.

Лопатка турбомашины выполнена в виде пера 1 с прикрепленными к нему входной и выходной кромками 2 и 3. Перо 1 выполнено из материала со сплошной структурой, а кромки 2, 3 - из материала с пористой структурой.

Последние соединяются с пером 1 при помощи пайки, сварки или лазерной наплавки. Толщина h1 входной кромки 2 в месте ее соединения с пером 1 составляет 0,1-0,65 от максимальной толщины Н пера 1. Толщина h2 выходной кромки 3 в месте ее соединения с пером 1 составляет 0,1-0,35 от максимальной толщины Н пера 1. Кромки 2 или/и 3 в продольном направлении могут быть выполнены из отдельных сегментов 4.

Во время работы турбомашины (в частности, осевого компрессора) в ее проточную часть могут попадать посторонние частицы. Кромка лопатки, имеющей сплошную структуру материала, легко деформируется или надрывается, вследствие ее малой толщины и прочности. В месте повреждения может возникнуть трещина, которая, распространяясь в перо, приводит к обрыву лопатки и повреждению других деталей турбомашины.

Кромка лопатки, предложенной в изобретении, обладая повышенной податливостью и трещиностойкостью за счет пористой структуры, при соударении с посторонней частицей легко деформируется, не передавая энергию удара в перо, тем самым не повреждая его, а трещина от места повреждения локализуется в кромке. При этом турбомашина сохраняет свою работоспособность без необходимости выполнения ремонта.

Перо лопатки, а также место соединения кромки с пером не подвержено повреждениям посторонними частицами вследствие их увеличенной по отношению к кромкам толщины.

Осуществление изобретения позволит увеличить надежность турбомашины и уменьшить ее массу.

1. Лопатка турбомашины, выполненная в виде пера с прикрепленной к нему входной кромкой, отличающаяся тем, что толщина входной кромки в месте ее соединения с пером составляет 0,1-0,65 от максимальной толщины пера, при этом входная кромка выполнена из материала с пористой структурой.

2. Лопатка турбомашины по п. 1, отличающаяся тем, что ее выходная кромка выполнена в виде отдельного элемента с пористой структурой, прикрепленного к перу, причем ее толщина в месте соединения с пером составляет 0,1-0,35 от максимальной толщины пера.

3. Лопатка турбомашины по п. 2, отличающаяся тем, что входная или/и выходная кромки в продольном направлении выполнены из отдельных сегментов.



 

Похожие патенты:

Защитная накладка композитной лопатки турбинного двигателя, предназначенная для адгезионного сцепления с передней кромкой упомянутой лопатки и имеющая по всей высоте сечения лопатки форму латинской буквы V.

Лопатка (112) ротора турбомашины, содержащая хвостовик (113) и вершину (114), разнесенные на высоту (h) лопатки, имеющая по меньшей мере один промежуточный сегмент (112a) между хвостовиком (113) лопатки и вершиной (114) лопатки, который имеет обратную стреловидность на по меньшей мере 50% высоты (h) лопатки, и концевой сегмент (112b) с прямой стреловидностью между промежуточным сегментом (112a) и вершиной (114) лопатки, причем концевой сегмент (112b) также имеет угол наклона линии, проходящей через центры тяжести (CG) последовательных профилей лопатки, относительно радиальной оси (Y) лопатки в направлении вращения (R) ротора.

Изобретение относится к способам изготовления пустотелых лопаток турбомашин. Способ получения пустотелой лопатки турбомашины, заключающийся в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом.

Изобретение относится к области турбо-машиностроения, в частности к авиационному моторостроению, и может быть использовано в рабочих колесах осевых компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД).

Группа изобретений относится к изготовлению импеллера турбомашины, включающего ступицу и лопатки, путем послойного аддитивного наращивания слоев из порошкового материала.

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин. Способ изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава заключается в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом.

Осевой вентилятор имеет мотор (1), на котором со стороны ротора закреплена крыльчатка (24), от втулки (ступицы) которой отходят лопасти вентилятора (24), имеющие передний и задний кант (26, 27).

Длинная пустотелая широкохордная лопатка вентилятора, состоящая из оболочки, выполненной из листа из титанового сплава, и жестко скрепленных с ней силовых несущих элементов: лонжерона, выполненного из титанового сплава, и остальных, выполненных из волокнистого однонаправленного металломатричного высокомодульного композиционного материала.

Лопатка газотурбинного двигателя, имеющая множество секций лопатки, упакованных вдоль радиальной оси (Z-Z). Каждая секция лопатки расположена вдоль продольной оси (Х-Х) между передней кромкой и задней кромкой и вдоль тангенциальной оси (Y-Y) между стороной корытца и стороной спинки.

Группа изобретений относится к области машиностроения, а именно к пустотелым широкохордным лопаткам вентилятора с демпфером для гашения вибраций и способам изготовления пустотелых широкохордных лопаток вентиляторов.

Металлическая усиливающая деталь турбомашины для установки на переднюю кромку или заднюю кромку композитной лопатки турбомашины, такой как лопатка вентилятора турбореактивного или турбовинтового двигателя самолета, содержит усилительные средства, расположенные на сердцевине металлической усиливающей детали в полостях соединительных поверхностей двух металлических усилительных листов.

Изобретение относится к способу армирования передней кромки (16) лопасти (12) для ее защиты, а также к лопасти с армированием и может найти применение при изготовлении или восстановлении лопасти турбинного двигателя, вертолета или пропеллера.

Способ демонтажа усилительного элемента (230) детали (216), содержащий следующие этапы: крепят, по меньшей мере, один металлический штырь (272) на одной боковой стенке (234) усилительного элемента (230) и, по меньшей мере, один другой металлический штырь (272) на другой боковой стенке (234) усилительного элемента (230), причем эти штыри (272) проходят по существу перпендикулярно к боковым стенкам (234), на которых их крепят.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора КНД ГТД выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора КНД ГТД выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД) выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию.

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Вал ротора КНД ГТД выполняют барабанно-дисковым, собирая четырехступенчатую по числу дисков конструкцию.

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).

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).

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.

Способ образования детали из композиционного материала с керамической матрицей заключается в нанесении барьерного слоя во внутреннем канале керамического элемента, чтобы закрыть внутренний канал с образованием формы, содержащей полость.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции лопатки турбомашины, в частности осевого компрессора газотурбинного двигателя. Лопатка турбомашины выполнена в виде пера с прикрепленными к нему входной и выходной кромками, выполненными из материала с пористой структурой. Соединение осуществляется при помощи пайки, сварки или лазерной наплавки. Толщина входной кромки в месте ее соединения с пером составляет 0,1-0,65, а выходной кромки - 0,1-0,35 от максимальной толщины пера. Входная илии выходная кромки в продольном направлении могут быть выполнены из отдельных сегментов. Достигается увеличение надежности турбомашины и уменьшение её массы за счет локализации трещины в пористой структуре кромки и толщины места соединения кромки с пером, выбранной из условия сочетания максимальной прочности пера лопатки, места соединения пера и кромки, а также минимальной массы кромки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх