Распорная вставка лопатки и узел диска ротора газотурбинного двигателя

Узел диска ротора газотурбинного двигателя содержит ряд кольцевых ступиц, множество разнесенных по окружности пазов в форме ласточкина хвоста, множество лопаток вентилятора и множество распорных вставок лопаток. Каждая из ступиц окружает центральную линию и соединена с венцом диска перемычкой. Пазы в форме ласточкина хвоста расположены в венце и проходят по окружности между стойками диска. Стойки диска проходят в осевом направлении от переднего конца до заднего конца венца, а в радиальном направлении - внутрь от наружной поверхности венца диска. Лопатки вентилятора имеют хвостовики в форме ласточкина хвоста, расположенные в пазах в форме ласточкина хвоста. Каждая из распорных вставок расположена внутри каждого из пазов в форме ласточкина хвоста между донной стенкой паза в форме ласточкина хвоста и проходящей в осевом направлении нижней поверхностью хвостовика в форме ласточкина хвоста. Распорная вставка содержит проходящую в осевом направлении основу, разнесенные друг от друга переднюю, среднюю и заднюю площадки крепления в форме ласточкина хвоста, полость, проходящую вокруг основы и между передней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста, и язычок распорной вставки. Площадки крепления расположены вдоль основы. Язычок распорной вставки отступает в основном в осевом направлении вперед от передней площадки и имеет пересекающиеся проходящие в осевом и радиальном направлениях отверстия. Основа и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста имеют нижние изогнутые поверхности. Каждая из передней, средней и задней площадок крепления в форме ласточкина хвоста имеет подъем, выступающий над основой и имеющий плоскую верхнюю поверхность. Изобретение позволяет повысить тягу вентилятора без увеличения размера лопаток, а также надежное крепление лопаток в случае повреждения одной из них. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 29 ил.

 

Настоящее изобретение относится в целом к распорным вставкам лопаток газовой турбины, расположенным под хвостовиками в форме ласточкина хвоста лопаток внутри пазов в форме ласточкина хвоста в узлах газотурбинного двигателя, и более конкретно - к таким распорным вставкам для узлов вентилятора, имеющих лопатки вентилятора с дугообразными хвостовиками в форме ласточкина хвоста, которые вставлены в дугообразные пазы в форме ласточкина хвоста в диске ротора вентилятора.

Известный турбовентиляторный газотурбинный двигатель, такой как описанный в патенте США №5820347 (кл. F 01 D 5/32, опубл. 13.10.1998) и используемый для энергоснабжения самолета в полете, включает вентиляторный узел, имеющий множество разнесенных по окружности лопаток вентилятора, проходящих радиально наружу от диска ротора. Поток окружающего воздуха направляется между лопатками и таким образом сжимается для создания тяги для энергоснабжения самолета в полете. Вентиляторный узел обычно включает множество разнесенных по окружности лопаток вентилятора, каждая из которых имеет хвостовик в форме ласточкина хвоста, расположенный в соответствующем ему проходящем в осевом направлении пазу или прорези в форме ласточкина хвоста в периметре или венце диска ротора. Пазы в форме ласточкина хвоста образованы стойками в форме ласточкина хвоста и соответствуют по конфигурации хвостовикам в форме ласточкина хвоста лопаток для удерживания в радиальном направлении лопаток на диске ротора. Лопатки также удерживаются в осевом направлении в диске ротора для предотвращения осевого перемещения лопаток в направлениях против хода потока и по ходу потока. Распорная вставка заполняет остаток пространства под хвостовиком лопатки внутри паза.

В случае потери лопатки лопатка или часть лопатки высвобождается и ударяет по первой следующей лопатке, примыкающей к поврежденной лопатке, вызывая поворот первой следующей лопатки в направлении по окружности. Настоящее изобретение в особенности применимо для вентиляторных узлов с дугообразными хвостовиками и пазами в форме ласточкина хвоста. Это вызывает возрастание нагрузки в точечных районах, что угрожает целостности крепления в форме ласточкина хвоста. Необходимо предотвращать слишком сильный поворот лопатки и возрастание нагрузки в углах. Когда лопатка имеет тенденцию к повороту, распорная вставка оказывается зажатой между нижней поверхностью хвостовика лопатки и донной поверхностью паза в диске и таким образом предотвращает поворот. Вращательный момент распределяется по большей части поверхности давления, а не в угловых точках хвостовика в форме ласточкина хвоста.

Был разработан узел диска вентилятора для конструкции со ступицей малого радиуса, включающий дугообразные хвостовик и паз в форме ласточкина хвоста для получения адекватной площади опоры и пути нагружения в диск. Эта конструкция используется для увеличения потока воздуха через лопатки вентилятора для увеличения тяги без увеличения размера до конца лопатки или сдерживая его в определенных пределах. Внутренняя граница канала для потока, часто называемая ступицей, смещена радиально внутрь по сравнению с конструкцией существующих двигателей или двигатель имеет оригинальную конструкцию с применением так называемой ступицы малого радиуса. Обычно переходная в радиальном направлении часть является переходом от изогнутой части лопатки в канале для потока к прямому хвостовику в верхней части ласточкина хвоста. Благодаря малому внутреннему диаметру канала для потока переходная в радиальном направлении часть лопатки вентилятора от аэродинамической или изогнутой части лопатки к хвостовику в форме ласточкина хвоста значительно укорочена. Очень желательно иметь усовершенствованную распорную вставку для конструкции со ступицей малого радиуса, которая включает дугообразные хвостовик и паз в форме ласточкина хвоста для адекватного удерживания лопатки, то есть первой следующей лопатки, примыкающей к поврежденной лопатке в случае потери лопатки.

Согласно одному объекту настоящего изобретения создана распорная вставка лопатки газотурбинного двигателя, содержащая: проходящую в осевом направлении основу; разнесенные друг от друга переднюю, среднюю и заднюю площадки крепления в форме ласточкина хвоста, соответственно расположенные вдоль основы; полость, проходящую вокруг основы и между передней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста; при этом указанная основа и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста имеют нижние изогнутые поверхности основы и каждая из передней, средней и задней площадок крепления в форме ласточкина хвоста имеет подъем, выступающий над основой и имеющий плоскую верхнюю поверхность подъема.

Предпочтительно, полость заполнена эластомерным материалом и дополнительно содержит сечение постоянной конфигурации и размера между передней и задней площадками в форме ласточкина хвоста.

Распорная вставка может дополнительно содержать язычок, отступающий в основном в осевом направлении вперед от передней площадки, причем язычок имеет пересекающиеся проходящие в осевом и радиальном направлениях отверстия.

Преимущественно, язычок распорной вставки имеет прямоугольное сечение, отступает в осевом направлении вперед от передней поверхности передней площадки и имеет плоскую верхнюю поверхность, находящуюся в одной плоскости с плоскими верхними поверхностями подъемов.

Предпочтительно, распорная вставка выполнена дугообразной, а основа и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста изогнуты вдоль дуги окружности, перпендикулярной радиальной оси и описанной вокруг нее.

Согласно другому объекту настоящего изобретения создан узел диска ротора газотурбинного двигателя, содержащий: ряд кольцевых ступиц, окружающих центральную линию, причем каждая из ступиц соединена с венцом диска перемычкой; множество разнесенных по окружности пазов в форме ласточкина хвоста, расположенных в венце, проходящих по окружности между стойками диска, проходящих в осевом направлении от переднего конца до заднего конца венца и проходящих в радиальном направлении внутрь от наружной поверхности венца диска; множество лопаток вентилятора, имеющих хвостовики в форме ласточкина хвоста, расположенные в пазах в форме ласточкина хвоста; множество распорных вставок лопаток, каждая из которых расположена внутри каждого из пазов в форме ласточкина хвоста между донной стенкой паза в форме ласточкина хвоста и проходящей в осевом направлении нижней поверхностью хвостовика в форме ласточкина хвоста, причем каждая из распорных вставок содержит: проходящую в осевом направлении основу; разнесенные друг от друга переднюю, среднюю и заднюю площадки крепления в форме ласточкина хвоста, соответственно расположенные вдоль основы; полость, проходящую вокруг основы и между передней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста; при этом указанная основа и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста имеют нижние изогнутые поверхности основы и каждая из передней, средней и задней площадок крепления в форме ласточкина хвоста имеет подъем, выступающий над основой и имеющий плоскую верхнюю поверхность подъема.

При этом распорная вставка может дополнительно содержать язычок, отступающий в основном в осевом направлении вперед от передней площадки и имеющий пересекающиеся проходящие в осевом и радиальном направлениях отверстия язычка.

Предпочтительно, полость распорной вставки заполнена эластомерным материалом, а распорная вставка дополнительно содержит поперечное сечение постоянной конфигурации и размера между передней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста.

Преимущественно, язычок распорной вставки имеет прямоугольное сечение, отступает в осевом направлении вперед от передней поверхности передней площадки и имеет плоскую верхнюю поверхность, находящуюся в одной плоскости с плоскими верхними поверхностями подъемов.

Как вариант, пазы в форме ласточкина хвоста выполнены дугообразными и расположены в венце, хвостовики в форме ласточкина хвоста выполнены дугообразными, распорная вставка выполнена дугообразной, а основа и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста изогнуты вдоль дуги окружности, перпендикулярной радиальной оси и описанной вокруг нее.

Узел может дополнительно содержать проходящие по окружности кольцевые пазы для предотвращения разрыва, проходящие в радиальном направлении сквозь венец в пазы в форме ласточкина хвоста между каждой парой соседних перемычек.

Предпочтительно, передняя, средняя и задняя площадки соответственно крепления в форме ласточкина хвоста расположены вдоль основы таким образом, что пазы для предотвращения разрыва располагаются между передней, средней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста.

Кроме того, узел может дополнительно содержать: пары расположенных друг напротив друга по окружности удерживающих пазов, проходящих сквозь свесы соседних по окружности пар стоек диска в месте выступания свесов в осевом направлении от венца; держатели, расположенные в парах удерживающих пазов, причем держатели проходят поперек пазов в форме ласточкина хвоста так, чтобы удерживать в осевом направлении хвостовики в форме ласточкина хвоста в пазах в форме ласточкина хвоста, и каждый из держателей в радиальном направлении удерживается соответствующей одной из распорных вставок, и каждый из держателей включает прямоугольную прорезь, сквозь которую проходит соответствующий один язычок распорной вставки.

Предпочтительно, держатель включает полку, которая расположена в радиальном направлении под прорезью и на которой лежит язычок распорной вставки.

Преимущественно, узел дополнительно содержит: проходящее в радиальном направлении отверстие полки, проходящее сквозь полку и совпадающее с проходящим в радиальном направлении отверстием язычка; болт распорной вставки, имеющий головку болта и резьбовой ствол болта распорной вставки; ствол болта распорной вставки проходит сквозь отверстие полки и проходящее в радиальном направлении отверстие язычка таким образом, что головка болта распорной вставки входит в зацепление с полкой, и гайку распорной вставки, навинченную на ствол болта распорной вставки таким образом, что гайка распорной вставки входит в зацепление с язычком распорной вставки.

Новые признаки, представляющиеся отличительными для настоящего изобретения, изложены и отграничены в формуле изобретения. Изобретение будет описано более конкретно в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг.1 изображает вид частичного сечения, показывающего переднюю секцию турбовентиляторного газотурбинного двигателя и иллюстрирующего типичный узел вентилятора, соответствующий настоящему изобретению.

Фиг.2 изображает вид в перспективе с пространственным разделением деталей ротора вентилятора в узле вентилятора, показанном на фиг.1.

Фиг.3 изображает вид в перспективе диска вентилятора, показанного на фиг.1.

Фиг.4 изображает увеличенный вид сечения диска вентилятора, показанного на фиг.3.

Фиг.5 изображает вид сечения ротора диска вентилятора, показанного на фиг.2, установленного на секции ускорительного ротора передней секции турбовентиляторного газотурбинного двигателя, показанной на фиг.1.

Фиг.6 изображает вид в перспективе спереди обтекателя ротора вентилятора, показанного на фиг.1.

Фиг.7 изображает вид в перспективе сзади обтекателя ротора вентилятора, показанного на фиг.1.

Фиг.8 изображает увеличенный вид сечения обтекателя ротора вентилятора, показанного на фиг.1.

Фиг.9 изображает вид сечения паза в форме ласточкина хвоста в диске вентилятора, показанного на фиг.3.

Фиг.10 изображает увеличенный перспективный вид части диска вентилятора, показанного на фиг.3.

Фиг.11 изображает вид сечения нижней части лопатки вентилятора с отверстиями для облегчения лопатки вентилятора, установленной в паз в форме ласточкина гнезда в диске вентилятора, показанном на фиг.1.

Фиг.12 изображает увеличенный вид в перспективе передней части диска вентилятора, показанного на фиг.10.

Фиг.13 изображает вид в перспективе распорной вставки для помещения в паз в форме ласточкина хвоста диска вентилятора, показанного на фиг.10.

Фиг.14 изображает вид в перспективе передней части распорной вставки, показанной на фиг.13, удерживаемой держателем в диске вентилятора, показанном на фиг.1.

Фиг.15 изображает вид в перспективе спереди держателя, показанного на фиг.14.

Фиг.16 изображает вид в перспективе сзади держателя, показанного на фиг.14.

Фиг.17 изображает вид сечения, иллюстрирующий передний уплотнитель и задний уплотнитель диска вентилятора, показанного на фиг.1.

Фиг.18 изображает вид в сечении при взгляде в радиальном направлении внутрь, иллюстрирующий передний уплотнитель, показанный на фиг.17.

Фиг.19 изображает вид в перспективе спереди плоскости вентилятора ротора вентилятора, показанного на фиг.1.

Фиг.20 изображает вид в сечении при взгляде в радиальном направлении внутрь, иллюстрирующий плоскости вентилятора, собранные на роторе вентилятора, показанном на фиг.1.

Фиг.21 изображает вид в перспективе при взгляде в радиальном направлении изнутри, иллюстрирующий плоскость, показанную на фиг.19.

Фиг.22 изображает вид сечения распорной вставки, выполненного по линии 22-22 с фиг.13.

Фиг.23 изображает вид сечения распорной вставки, выполненного по линии 23-23 с фиг.13.

Фиг.24 изображает вид сечения распорной вставки, выполненного по линии 24-24 с фиг.13.

Фиг.25 изображает увеличенный вид части диска вентилятора, находящуюся в окружении прерывистой линии на фиг.5.

Фиг.26 изображает вид в перспективе с пространственным разделением деталей уплотнителей плоскости вентилятора, показанной на фиг.20.

Фиг.27 изображает вид сечения плоскости по линии 27-27 на фиг.26.

Фиг.28 изображает увеличенный вид кольцевого паза, показанного на фиг.4.

Фиг.29 изображает увеличенный вид болтового соединения монтажной пластины и ускорительного каскада, показанного на фиг.5.

На фиг.1 схематически показана передняя часть авиационного турбовентиляторного газотурбинного двигателя 10, включающего типичный вариант выполнения роторного узла в соответствии с настоящим изобретением в форме узла 12 вентилятора, который вращается валом 14 привода вентилятора, приводимым в действие турбиной низкого давления (не показана). Узел 12 вентилятора включает роторный диск 16 вентилятора, от которого отходит в радиальном направлении наружу один ряд 18 расположенных в осевом направлении и разнесенных по окружности лопаток 20 вентилятора. По ходу потока после узла 12 вентилятора расположен обычный ускорительный компрессор 26, имеющий разнесенные в осевом направлении ряды ускорительных направляющих лопаток 22 и ряды ускорительных рабочих лопаток 24, установленные на вращающемся ускорительном каскаде 28. Кольцевая монтажная пластина 29 имеет кольцевые ряды множества радиально-внутренних отверстий 174, радиально-наружных отверстий 208 и радиально-промежуточных отверстий 23, расположенных в радиальном направлении между радиально-внутренними отверстиями и наружными отверстиями. Кольцевая монтажная пластина 29 прикреплена болтами или другим образом неподвижно соединена с ускорительным каскадом 28 множеством соединений 25 пластина-болт. Каждое из соединений 25 пластина-болт содержит каретный болт 37, вставленный в одно из промежуточных отверстий 23 и в одно из множества отверстий 19 каскада в ускорительном каскаде 28. Каждый из каретных болтов 37 имеет головку 21 болта, захватывающую монтажную пластину 29 и прикрепленную к стволу 476 резьбовым свободным концом 478 и гладкой частью 480 между головкой 21 болта и свободным концом 478. Гладкая часть проходит сквозь промежуточное отверстие 23 и отверстие 19 каскада. Каретный болт 37 крепится потайной гайкой 33, навинченной на свободный конец 278 для соединения ускорительного каскада 28 с пластиной 29. Неподвижная посадка между потайными гайками 33 и монтажной пластиной 29 удерживает гайки на месте, когда к головкам 21 болтов прилагают вращающий момент для затяжки соединений 25 пластина-болт.

Монтажная пластина 29 неподвижно соединяется с роторным диском 16 множеством внутренних болтовых соединений 30, как показано более подробно на фиг.5 и 17. Таким образом, ускорительный каскад 28 соединяется с роторным диском 16 посредством монтажной пластины 29 и монтажная пластина считается частью ускорительного каскада. Ускорительный каскад и диск вентилятора вращаются турбиной (не показана) посредством приводного вала 14 вентилятора. Приводной вал 14 вентилятора с возможностью вращения поддерживается в неподвижной конструкции или каркасе 38 двигателя упорным подшипником 43.

Как показано на фиг.2 и 3, каждая из лопаток 20 вентилятора имеет изогнутую аэродинамическую часть 56 со стороной повышенного давления и стороной разрежения 55 и 57 соответственно, проходящими между передней и задней кромками LE и ТЕ соответственно. Аэродинамическая часть 56 прикреплена к дугообразному хвостовику 58 в форме ласточкина хвоста, и переходная часть 60 лопатки 20 вентилятора проходит между аэродинамической частью и хвостовиком. Как показано на фиг.4, роторный диск 16 вентилятора является многоступичным диском, имеющим венец 62, прикрепленный к ряду ступиц 64 диска с отверстиями 66 с соответствующим количеством перемычек 68, окружающих центральную линию 11. Каналы 61 между перемычками проходят в осевом направлении между перемычками 68 и в радиальном направлении между венцом 62 и ступицами 64.

Хотя в показанном здесь типичном варианте осуществления изобретения использованы три идентичные ступицы, может использоваться другое количество ступиц, такое как 2 или 4 или более. Диск, соответствующий изобретению, не ограничен использованием идентичных ступиц, перемычек и отверстий. Ступицы, перемычки и отверстия могут иметь разные радиальные и осевые размеры. Поскольку лопатка 20 вентилятора имеет большую осевую длину L относительно наружного диаметра диска 16, отмеченного радиальным расстоянием R1 от наружной поверхности 63 диска до центральной линии 11 двигателя, диск с несколькими ступицами более эффективен, чем традиционный диск с одной ступицей, вследствие его меньшего веса. Диск с несколькими ступицами, соответствующий настоящему изобретению, может также применяться в других частях двигателя, таких как компрессор или турбина.

Обратившись к фиг.4, отметим, что венец 62 отнесен в радиальном направлении очень недалеко от ступиц 64. Каналы 61 между перемычками широкие и короткие по сравнению с каналами в обычных дисках. Каналы между перемычками имеют относительно большую максимальную ширину W1 канала, проходящую в осевом направлении между перемычками 68, по сравнению с относительно малыми длинами LC каналов, проходящими в радиальном направлении между венцом 62 и ступицами 64. Максимальная ширина W1 канала составляет такой же порядок, как и длина LC канала. Каналы 61 между перемычками по существу закруглены, и перемычки 68 имеют относительно большие внутреннее и наружное скругления 71 и 73 соответственно, внутреннее округление 71 проходит в пределах около 30-70% длины LC канала и в показанном типичном варианте составляет около 50% длины LC канала. Каналы между перемычками короткие и широкие и в типичном варианте перемычки 68 сформированы по существу внутренним и наружным скруглениями 71 и 73, которые имеют большие внутренний и наружный радиусы 75 и 77 кривизны соответственно. В целом, внутреннее и наружное скругления 71 и 73 формируют существенную часть перемычки 68. Внутренние скругления 71 велики и имеют большой внутренний радиус 75 кривизны для устранения больших концентраций напряжения, которые могут возникать между ступицами 64 и перемычками 68.

Как показано на фиг.2, 3 и 4, множество разнесенных по окружности дугообразных пазов 52 в форме ласточкина хвоста расположены в венце 62 и проходят по окружности между стойками 50 диска в осевом направлении от переднего конца 65 до заднего конца 67 венца и радиально внутрь от наружной поверхности 63 венца диска. Дугообразные пазы 52 в форме ласточкина хвоста используют для приема и удерживания в радиальном направлении дугообразных хвостовиков 58 в форме ласточкина хвоста.

Дугообразные хвостовики 58 в форме ласточкина хвоста, дугообразные пазы 52 в форме ласточкина хвоста и стойки 50 диска имеют конфигурацию дуги и изогнуты в плоскости, перпендикулярной радиальной оси RA и вокруг нее. Это показано дугой AR, проходящей через стойку 50 диска, которая описана вокруг радиальной оси RA с радиусом R кривизны. Каждый дугообразный хвостовик 58 в форме ласточкина хвоста устроен так, что он может скользить в осевом направлении назад вдоль дуги в соответствующий один из множества дугообразных пазов 52 в форме ласточкина хвоста и удерживается в радиальном направлении и направлении вдоль окружности венцом 62 диска и, более конкретно, стойками 50. Каждая стойка 50 имеет свес 69, выступающий в осевом направлении вперед от венца 62 диска и расположенный радиально снаружи на стойке. В типичном варианте наружная поверхность 63 венца 62 диска является смежной со стойками 50 диска и свесами 69. Хотя скользящее движение является круговым движением вдоль дуги, здесь оно называется также осевым скользящим движением.

Как показано на фиг.9, на стойках 50 диска внутри и вдоль дугообразного паза 52 в форме ласточкина хвоста сформированы конические подрезы 74. Подрезы 74 проходят между конической поверхностью 76 давления паза в форме ласточкина хвоста на стойке 50 диска и частью с закругленным или тороидальным сечением внутри и вдоль дугообразного паза 52 в форме ласточкина хвоста. Коническая поверхность 76 давления паза в форме ласточкина хвоста предназначена для вхождения в контакт с конической поверхностью 78 давления хвостовика в форме ласточкина хвоста на дугообразном хвостовике 58 в форме ласточкина хвоста. Подрезы 74 имеют коническую форму и в типичном варианте показаны как имеющие угол 81 подреза относительно поверхности 76 давления паза в форме ласточкина хвоста на стойке 50 диска, составляющий около 30 градусов. Контактные напряжения вдоль хвостовика по дуге контакта высоки при вращении лопаток 20 вентилятора с высокой скоростью, например при ускорении работы двигателя и взлете самолета. Подрезы на стойках 50 помогают смягчать остроту контактных напряжений.

Как показано на фиг.1, 4 и 5, венец 62 имеет проходящие по окружности кольцевые пазы 70 для предотвращения разрыва между каждой парой 72 соседних перемычек 68. Пазы 70 для предотвращения разрыва проходят в радиальном направлении через венец 62 в пазы 52 в форме ласточкина хвоста и обеспечивают блокировку трещин. Пазы 70 для предотвращения разрыва образуют пути усиленных кольцевых нагрузок между частями 82 венца 62, от которых отходят перемычки 68, которые препятствуют распространению трещины от одной части 82 венца диска 16 к другой. В типичном варианте пазы 70 для предотвращения разрыва имеют сечение с конфигурацией стрельчатого свода 85 с радиально наружным радиусом 83 оживальной кривой и радиально внутренним радиусом 84 оживальной кривой, при этом радиально внутренний радиус оживальной кривой существенно больше.

Как показано на фиг.3 и 4, кольцевое переднее удлинение 86 (показанное здесь цилиндрическое кольцевое переднее удлинение) имеет кольцевой передний фланец 90 и кольцевой задний фланец 87 удлинения. Задний фланец 87 удлинения прикреплен болтами к кольцевому переднему кронштейну 89, отступающему вперед от самой передней 88 из перемычек 68 диска 16. Альтернативные варианты включают переднее удлинение 86, сформированное или отлитое как единое целое с самой передней 88 из перемычек 68 диска 16 и отступающее от нее вперед. Кольцевой задний кронштейн 96 (показанный здесь конический кольцевой задний кронштейн) отступает в осевом направлении назад от самой задней 98 из перемычек 68 диска 16, сформирован или отлит как единое целое с ней и имеет кольцевой задний фланец 94. Кольцевой задний фланец 94 прикреплен болтами к приводному валу 14 вентилятора, как показано на фиг.1, и таким образом соединяет диск вентилятора с приводным валом вентилятора. Передний фланец 90 имеет вырезанные в форме зубцов края с множеством распределенных по окружности передних отверстий 100 для болтов, выполненных в выступах 101 между вырезанными секциями переднего фланца. В переднем удлинении 86 выполнено множество распределенных по окружности облегчающих отверстий 102 для уменьшения веса диска 16 и узла 12 вентилятора. Переднее удлинение 86 разрабатывают с достаточной гибкостью и с необходимой длиной для сглаживания разности или приспособления к разной степени увеличения в радиальном направлении между диском 16 и обтекателем 104.

На фиг.2, 3, 4, 5, 19 и 20 показаны отдельные плоскости 32 (отдельные от лопаток 20 вентилятора), расположенные по окружности между лопатками 20 вентилятора. Передние и задние проушины 34 и 35 диска соответственно выступают радиально наружу от стоек 50 вдоль наружной поверхности 63 венца 62 диска 16. Каждая из плоскостей 32 имеет стенку 27 плоскости с аэродинамическим профилем с радиально-наружной поверхностью 36, которая обращена радиально наружу и образует и поддерживает внутренний канал вентилятора для потока, проходящий в осевом направлении по всей ширине лопатки 20 вентилятора. Радиально внутренняя поверхность 236 стенки 27 плоскости обращена радиально внутрь. Стенки 27 плоскостей наклонены относительно центральной линии 11 для обеспечения увеличения радиуса наружной поверхности 36 (внутренней поверхности канала вентилятора для потока вдоль плоскости) в осевом направлении назад.

Радиально-наружный угол 45 стойки 50 диска имеет плоский скос 39, который занимает часть свеса 69 стойки диска. Стенки 27 плоскостей наклонены или скошены параллельно скосу 39. В показанном здесь типичном варианте стенка 27 плоскости параллельна скосу 39 и отнесена от него с первым зазором С1, показанным на фиг.5, составляющим около 0,76 мм вдоль радиально наружного угла 45 свеса 69 стойки 50 диска. Как показано на фиг.21, от внутренней поверхности 236 стенки 27 плоскости радиально внутрь отступает клиновидный буфер 238 плоскости. В типичном варианте буфер 238 плоскости имеет плоскую нижнюю поверхность 240 и между нижней поверхностью и внутренней поверхностью и наружной поверхностью 63 диска вдоль стойки 50 существует второй зазор С2, показанный на фиг.5, составляющий около 1,27 мм. Буфер 238 плоскости в альтернативном варианте может иметь изогнутую по окружности нижнюю поверхность, имеющую конфигурацию, соответствующую изогнутой по окружности наружной поверхности 63 диска.

Как показано на фиг.19, 20 и 21, стенки 27 плоскостей имеют прямоугольную переднюю часть 252 и изогнутую по окружности заднюю часть 244. Изогнутая по окружности задняя часть 244 конфигурирована так, чтобы она соответствовала изогнутому аэродинамическому сечению 56 между передней и задней кромками LE и ТЕ соответственно. Изогнутая по окружности задняя часть 244 имеет кромки 262 и 264 сторон повышенного давления и разрежения соответственно, которые конфигурированы так, чтобы они соответствовали сторонам 55 и 57 повышенного давления и разрежения аэродинамической секции 56 соответственно.

Как показано на фиг.5 и 17-21, каждая плоскость 32 имеет переднюю, среднюю и заднюю монтажные проушины 40, 42 и 44 соответственно, отступающие радиально внутрь от стенки 27 плоскости. Передняя и задняя монтажные проушины 40 и 44 расположены на переднем и заднем концах 46 и 48 стенки 27 плоскости соответственно, и средняя монтажная проушина 42 расположена в осевом направлении между ними, однако не обязательно посередине. Средняя и задняя монтажные проушины 42 и 44 имеют проходящие сквозь них в осевом направлении среднее и заднее отверстия 47 и 49 соответственно и внутри среднего и заднего отверстий расположены втулки 41. Типичными материалами для изготовления плоскости являются алюминиевые сплавы, например Алюминий 7075-Т73, которые не могут выдерживать большие напряжения смятия, создаваемые в них штифтами, используемыми для закрепления или удерживания в радиальном направлении плоскостей 32 на диске 16, когда вентилятор вращается с большими скоростями. Внутренняя часть отверстий в проушинах плоскости могла бы разрушаться под сминающей нагрузкой, создаваемой штифтами. Таким образом, типичный вариант осуществления настоящего изобретения включает запрессованные втулки 41 в среднем и заднем отверстиях 47 и 49 плоскости 32. Втулки 41 выполнены из более твердого материала с необходимым сопротивлением смятию, такого как Инконель 718. Втулки 41 запрессованы в отверстия с натягом в пределах 0,038-0,063 мм по диаметру. Таким образом, напряжение смятия, создаваемое штифтами, ослабляется втулками и не создает неблагоприятных воздействий на алюминиевую плоскость.

Имеющая прямоугольную конфигурацию передняя часть 252 стенки 27 плоскости включает переднюю кромку 140 плоскости, проходящую в осевом направлении вперед только до прохождения края венца 62, и переднюю монтажную проушину 40, отступающую от передней части 252 передней кромки плоскости поверх обращенной вперед кольцевой поверхности 142 венца и вровень с ней, как показано на фиг.5 и 25. Множество отверстий 214 в стойках проходят в осевом направлении назад в кольцевую поверхность 142 венца в передней части венца 62. Каждое отверстие 214 в стойке проходит в соответствующую стойку 50 диска.

Каждая из передних монтажных проушин 40 имеет переднее отверстие 51 проушины, удерживающее соответствующий один из множества проходящих назад штифтов 220 стоек. Каждый штифт 220 стойки имеет гладкий цилиндрический корпус 222, прикрепленный к более узкому стволу 224. Ствол 224 имеет резьбовой свободный конец 226 и гладкую часть 228 между гладким цилиндрическим корпусом 222 и свободным концом 226. Гладкая часть 228 расположена внутри отверстия 51 передней проушины для образования хорошей гладкой цилиндрической несущей поверхности, входящей в контакт с передней монтажной проушиной 40. Гладкая часть 228 имеет длину, равную ширине или толщине передней проушины с отверстием 51. На свободный конец 226 навинчена потайная гайка 230 с внутренней резьбой для крепления штифта 220 стойки к передней монтажной проушине 40. Потайная гайка 230 имеет небольшую часть 232 без резьбы с зенковкой, расположенную перед резьбой гайки.

Как показано на фиг.5 и 25, глубокое первое расточенное отверстие 152 проходит в осевом направлении сквозь каждую из передних проушин 34 диска до задней стенки 144 расточенного отверстия в заднем конце 156 передней проушины диска. Первое болтовое отверстие 154, соосное с первым расточенным отверстием 152, проходит в осевом направлении сквозь заднюю стенку 144. Передний штифт 150 также имеет гладкий цилиндрический корпус 159, прикрепленный к более узкому стволу 161, как описано выше. Ствол 161 имеет резьбовой свободный конец 226 и гладкую часть 228, расположенную между гладким цилиндрическим корпусом 157 и свободным концом 226. Гладкий цилиндрический корпус 157 переднего штифта 150 плотно посажен в первое расточенное отверстие 152. Более узкая гладкая часть 228 переднего штифта 150 расположена внутри первого болтового отверстия 154, которое проходит в осевом направлении сквозь заднюю стенку 144 передней проушины 34 диска. Гладкий цилиндрический корпус 159 и первое расточенное отверстие 152 имеют по существу одинаковый первый диаметр 160, первое болтовое отверстие 154 имеет второй диаметр 162 и первый диаметр больше второго диаметра. Имеющая внутреннюю резьбу потайная гайка 230 навинчена на свободный конец 226 ствола 161 для крепления переднего штифта 150 к передней проушине 34 диска.

Заднее отверстие 170 проходит в осевом направлении сквозь каждую из задних проушин 35 диска и совпадает с соответствующим одним из внутренних отверстий 174 в кольцевой монтажной пластине 29. Каждое из внутренних болтовых соединений 30 имеет каретный болт 180, расположенный в заднем отверстии 170 и внутреннем отверстии 174. Каждый каретный болт 180 имеет головку 182 болта, входящую в зацепление с задней проушиной 35 диска и прикрепленную к стволу 176 с резьбовым свободным концом 178 и гладкой частью 188 между головкой 182 болта и свободным концом 178. Гладкая часть проходит сквозь заднее отверстие 170 и внутренние отверстия 174. Каретный болт 180 крепится потайной гайкой 190, навинченной на свободный конец 178 для соединения задней проушины диска с пластиной 29. Неподвижная посадка между потайными гайками 190 и монтажной пластиной 29 удерживает гайки на месте, когда к головкам болтов прилагают вращающий момент для затяжки внутренних болтовых соединений.

Множество проходящих вперед задних штифтов 200 установлены в кольцевой монтажной пластине 29. Каждый задний штифт 200 имеет гладкий цилиндрический корпус 202, прикрепленный к более узкому стволу 204. Ствол 204 имеет резьбовой свободный конец 206 и гладкую часть 207 между гладким цилиндрическим корпусом 202 и свободным концом 206. Гладкий цилиндрический корпус 202 проходит в осевом направлении вперед от пластины. Гладкая часть 207 расположена в соответствующем одном из радиально-наружных отверстий 208 в кольцевой монтажной пластине 29. Имеющая внутреннюю резьбу потайная гайка 210 навинчена на свободный конец 206 для крепления заднего штифта 200 к кольцевой монтажной пластине 29. Потайная гайка 210 имеет небольшую часть 232 без резьбы с зенковкой, расположенную перед резьбой в гайке. Каждый из задних штифтов 200 расположен в соответствующем одном из задних отверстий 49 в задних монтажных проушинах 44.

Как показано на фиг.19, 20 и 21, между средней и задней монтажными проушинами 42 и 44 проходят изогнутые по окружности задние ребра 270 жесткости. Задние ребра 270 жесткости проходят по существу параллельно кромкам 262 и 264 сторон повышенного давления и разрежения соответственно и отнесены от них на первое расстояние 272 внутрь. Изогнутые по окружности передние ребра 271 жесткости проходят в осевом направлении от средней монтажной проушины 42 до передней кромки 274 буфера 238 плоскости, откуда клиновидный буфер 238 плоскости начинает отступать радиально внутрь от внутренней поверхности 236 стенки 27 плоскости. Передние ребра 271 жесткости суживаются или сходятся с внутренней поверхностью 236 плоскости 32 таким образом, что в любом осевом положении высота передних ребер жесткости меньше высоты буфера 238 плоскости вдоль проходящей в осевом направлении длины 239 буфера. Буфер 238 плоскости обеспечивает дополнительную жесткость для регулирования напряжения и деформации плоскости 32 и стенки 27 плоскости при ударах от столкновения со льдом или птицей в этом районе. Буфер 238 плоскости создает путь нагружения от тонкой стенки 27 плоскости в верхнюю часть стойки 50 диска и ограничивает деформации (и, таким образом, напряжения) в случае такого столкновения.

Каждая из плоскостей 32 установлена на диске 16 между двумя соседними лопатками 20 вентилятора. Сначала две соседние лопатки вентилятора устанавливают на диск 16 посредством скольжения по окружности хвостовиков 58 в форме ласточкина хвоста в соответствующие пазы 52 в форме ласточкина хвоста, пока вырез 59 (см. фиг.5 и 17) в переходной секции 60 лопатки 20 вентилятора не войдет в контакт с кольцевой монтажной пластиной 29. Таким образом, кольцевая монтажная пластина 29, рассматриваемая как часть вращающегося ускорительного каскада 28, обеспечивает удерживание сзади в осевом направлении лопатки 20 вентилятора. Затем на диск между двумя соседними установленными лопатками 20 вентилятора устанавливают плоскость 32 посредством выравнивания по окружности штифта 220 плоскости, переднего штифта 150 и заднего штифта 200 относительно соответствующих отверстий 214 в стойке и втулок 41 в среднем и заднем отверстиях 47 и 49 соответственно и скольжения плоскости в осевом направлении назад таким образом, чтобы штифты вставились в соответствующие им отверстия и втулки. Это формирует по существу средство штифт-проушина для удерживания в радиальном направлении и направлении вдоль окружности плоскости 32 на диске 16, пластине 29 и ускорительном каскаде 28.

Как показано на фиг.9, 12 и 13, дугообразная распорная вставка 290 расположена внутри каждого паза 52 в форме ласточкина хвоста между донной стенкой 292 паза в форме ласточкина хвоста, между стойками 50 диска и проходящей в осевом направлении нижней поверхностью 296 хвостовика 58 лопатки вентилятора в форме ласточкина хвоста для создания радиально наружу направленной силы или предварительной нагрузки на хвостовик лопатки в форме ласточкина хвоста для ограничения относительного движения между лопаткой ротора и диском ротора. Распорная вставка 290 включает основу 300 с передней, средней и задней площадками 302, 304 и 308 соответственно крепления в форме ласточкина хвоста, расположенных вдоль основы. Основа 300 и передняя, средняя и задняя площадки 302, 304 и 308 соответственно крепления в форме ласточкина хвоста имеют изогнутые нижние поверхности 310 основы, которые непрерывны и имеют такую же протяженность, как и донная стенка 292 паза в форме ласточкина хвоста. Каждая передняя, средняя и задняя площадка 302, 304 и 308 крепления в форме ласточкина хвоста имеет подъем 312, который выступает в радиальном направлении выше основы 300 и имеет плоскую верхнюю поверхность 314. Язычок 320 распорной вставки выступает в целом в осевом направлении вперед от передней площадки 302 и включает пересекающиеся, проходящие в осевом и радиальном направлениях отверстия 316 и 318 язычка соответственно. Язычок 320 распорной вставки имеет прямоугольное сечение 321 и выступает наружу от передней поверхности 322 передней площадки 302. Язычок 320 распорной вставки также имеет плоскую верхнюю поверхность 324, которая лежит в одной плоскости с плоскими верхними поверхностями 314 подъемов 312 каждой площадки. Основа 300 распорной вставки и передняя, средняя и задняя площадки 302, 304 и 308 крепления в форме ласточкина хвоста и язычок 320 распорной вставки изгибаются вдоль дуги окружности, описанной вокруг радиальной оси RA, проходящей в радиальном направлении от центральной линии 11 двигателя и лежащей в плоскости, перпендикулярной радиальной оси. В типичном варианте язычок 320 распорной вставки изогнут вдоль дуги окружности, как описано выше, в альтернативных вариантах он может быть под углом или отступать прямо от передней поверхности 322 передней площадки 302. Средняя площадка 304 крепления в форме ласточкина хвоста имеет вырез 340 распорной вставки под углом около 6 градусов в показанном здесь типичном варианте и могут использоваться другие углы, обеспечивающие до 6 градусов контролируемого поворота лопатки. Когда средняя площадка 304 крепления в форме ласточкина хвоста распорной вставки входит в контакт с донной стенкой 292 паза в форме ласточкина хвоста, поворот лопатки по окружности ограничивается. Средний распорный элемент предназначен для работы во взаимодействии с буфером 400 для защиты от вырвавшейся лопатки, расположенным на венце диска, который также допускает поворот до 6 градусов от хвостовика лопатки. Буфер 400 для защиты от вырвавшейся лопатки и вырез 340 распорной вставки предназначены для одновременного вхождения в контакт и работают параллельно для ограничения поворота лопатки до 6 градусов.

В одном варианте осуществления изобретения полость 330 вокруг основы 300 распорной вставки и между передней и задней площадками 302 и 308 крепления в форме ласточкина хвоста заполнена эластомерным материалом 332 для обеспечения мягкого взаимодействия с диском посредством окружения основного металла распорной вставки 290 эластомерным материалом, как показано на фиг.13, 22, 23 и 24. С заполненной полостью распорная вставка имеет непрерывные, проходящие в осевом направлении изогнутые кромки 319, которые плавно изгибаются по дуге, лежащей в плоскости, перпендикулярной радиальной оси RA и описанной вокруг нее. Заполненная полость также придает распорной вставке постоянную конфигурацию и размер поперечного сечения А между передней и задней площадками 302 и 308 крепления в форме ласточкина хвоста. Это мягкое взаимодействие обеспечивает некоторую способность предотвращения поворота лопатки посредством удерживания поверхностей давления в полном контакте. Передняя, средняя и задняя площадки 302, 304 и 308 соответственно крепления в форме ласточкина хвоста расположены вдоль основы 300 таким образом, что пазы 70 для предотвращения разрыва располагаются между передней, средней и задней площадками 302, 304 и 308 крепления в форме ласточкина хвоста так, что площадки крепления в форме ласточкина хвоста полностью входят в контакт с металлом диска, как показано на фиг.10.

Распорная вставка применена для удерживания лопаток радиально снаружи и предотвращения нежелательного поворота и повреждения следующих за ними лопаток вентилятора в случае разблокировки лопатки, когда освободившаяся лопатка вентилятора сталкивается с первой следующей лопаткой вентилятора. Первая следующая лопатка поворачивается по окружности и в случае с дугообразным креплением в форме ласточкина хвоста это вызывает рост нагрузок в точечных районах крепления в форме ласточкина хвоста, что создает угрозу целостности крепления в форме ласточкина хвоста первой следующей лопатки. Необходимо предотвращать слишком сильный поворот лопатки и возрастание нагрузки на углы.

Распорная вставка 290 скользит в паз 52 в форме ласточкина хвоста между донной стенкой 292 крепления в форме ласточкина хвоста и нижней поверхностью 296 хвостовика 58 в форме ласточкина хвоста лопатки вентилятора после того, как лопатка 20 вентилятора и две соседние плоскости установлены на венце 62 диска 16. Пары противостоящих по окружности удерживающих пазов 352 прорезаны в свесах 69 соседних по окружности стоек 50 диска в осевом местоположении на заднем конце свеса 69, где свес 69 стойки 50 диска начинает отступать в осевом направлении вперед от венца 62. Распорная вставка 290 скользит назад, пока язычок 320 не откроет удерживающие пазы 352. После этого, как показано на фиг.12, используют держатель 350 для блокирования в осевом направлении лопатки 20 вентилятора на месте.

Следует отметить, что распорная вставка может также быть прямой для использования в прямом пазу крепления в форме ласточкина хвоста. В таком варианте основа прямая и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста могут быть прямыми в осевом направлении и располагаются по оси вдоль основы.

Как показано на фиг.14, 15 и 16, держатель 350 является в целом монолитным блоком 360, имеющим толщину D1, со стенкой 362 держателя, отступающей радиально внутрь от блока и имеющей меньшую толщину D2 стенки. Вдоль радиально-внутренней кромки 366 стенки держателя расположена прямоугольная полка 364, отступающая в осевом направлении вперед от стенки 362 держателя перпендикулярно ей. В типичном варианте прорезь 368 держателя имеет прямоугольную форму и проходит сквозь стенку 362 держателя вдоль прямоугольной полки 364. Прорезь 368 держателя имеет конфигурацию и размеры, позволяющие язычку 320 распорной вставки скользить сквозь прорезь. В показанном здесь типичном варианте прорезь 368 держателя образует дугу или изогнута в сторону, а в альтернативном варианте скошена относительно центральной линии 365, проходящей в осевом направлении по середине полки 364. Язычок 320 распорной вставки также изогнут и в альтернативном варианте скошен относительно центральной линии 365 полки, как можно видеть на фиг.10. Проходящее в радиальном направлении отверстие 370 полки проходит сквозь прямоугольную полку 364 и располагается так, что оно совпадает с проходящим в радиальном направлении отверстием 318 язычка. Выступающая площадка 371 держателя отступает назад от задней стороны 374 держателя 350. Площадка 372 держателя имеет конфигурацию, приспособленную для эффективного вхождения в контакт с передней в осевом направлении плоскостью 414 хвостовика 58 в форме ласточкина хвоста, как показано на фиг.17 и 18. Перед установкой держателя 350 между лопаткой 20, передними ребрами 271 жесткости и плоскостью устанавливают передний уплотнитель 410 и запирают на месте держателем 350. Передний уплотнитель 410 закрывает потенциальные пути протечки у передней кромки лопатки без внесения усложнения боковых уплотнителей плоскости, прикрепленных к кромкам 262 и 264 сторон повышенного давления и разрежения соответственно плоскости 32.

После того как распорная вставка со скольжением вставлена по направлению назад в паз 52 в форме ласточкина хвоста, держатель поднимают из положения под свесами 69 стоек 50 диска в противостоящие по окружности удерживающие пазы 352. Когда держатель 350 находится на месте в удерживающих пазах 352, он проходит поперек паза 52 в форме ласточкина хвоста, удерживая в осевом направлении хвостовик 58 в форме ласточкина хвоста лопатки вентилятора в пазу 52 в форме ласточкина хвоста. Распорную вставку 290 перемещают со скольжением вперед и прямоугольный язычок 320 распорной вставки скользит в прорезь 368 держателя. Это может осуществляться с использованием инструмента, который легко входит в зацепление и выходит из зацепления с язычком 320 распорной вставки при помощи проходящего в осевом направлении отверстия 316. Язычок 320 распорной вставки и распорная вставка 290 располагаются так, что отверстие 370 полки совпадает с проходящим в радиальном направлении отверстием 318 язычка. Затем болт 373 распорной вставки, имеющий головку 379 болта и резьбовой ствол 376 болта, вставляют снизу в отверстие 370 полки вверх сквозь проходящее в радиальном направлении отверстие 318 язычка. Затем гайку 378 распорной вставки навинчивают и затягивают на стволе 376 болта так, что гайка распорной вставки входит в зацепление с язычком 320 распорной вставки и головка 379 болта распорной вставки входит в зацепление с прямоугольной полкой 364.

Как показано на фиг.26 и 27, боковые уплотнители плоскостей, обозначенные и показанные здесь как уголковые уплотнители 403 и 401 сторон повышенного давления и разрежения соответственно, имеют плоские основания 402 уплотнителей, прикрепленные или приклеенные, например, эпоксидной смолой к внутренней поверхности 236 плоскости 32 и проходящие в осевом направлении вдоль нее. Уголковые уплотнители 403 и 401 сторон повышенного давления и разрежения расположены между задним и передним ребрами 270 и 271 жесткости и боковыми кромками 262 и 264 повышенного давления и разрежения соответственно. Ветви 404 уголковых уплотнителей отступают радиально внутрь от оснований 402 уплотнителей. Уголковые уплотнители 403 и 401 сторон повышенного давления и разрежения имеют поперечное сечение, которое изменяется вдоль осевой длины уголковых уплотнителей для соответствия конфигурации лопатки 20 вентилятора, относительно которой они обеспечивают уплотнение.

Как показано на фиг.17 и 18, перед установкой держателя 350 в кольцевое пространство 412, сформированное между лопаткой 20, передними ребрами 271 жесткости соседних плоскостей 32 и внутренней поверхностью 236 соседних плоскостей, передней плоской поверхностью 414 вдоль хвостовика 58 в форме ласточкина хвоста и выемкой 416 между передней плоской поверхностью 414 и передней кромкой LE аэродинамической секции 56, вставляют передний уплотнитель 410. В типичном варианте осуществления изобретения передние уплотнители 410 имеют цилиндрическую конфигурацию. Каждый из передних уплотнителей 410 вставляют вверх через удерживающие пазы 352 так, что они упираются и создают уплотнение между лопаткой 20, передними ребрами 271 жесткости кромок 262 и 264 сторон повышенного давления и разрежения соседних плоскостей 32 и внутренними поверхностями 236 соседних плоскостей 32. После этого вставляют держатель 350. Передние уплотнители 410 и уголковые уплотнители 403 и 401 сторон повышенного давления и разрежения выполнены из силикона или какого-либо другого эластомерного материала.

К кольцевой монтажной пластине 29 прикреплен или приклеен, например, эпоксидной смолой кольцевой задний уплотнитель 430. Задний уплотнитель 430 в типичном варианте осуществления изобретения имеет круглое поперечное сечение и может быть описан как кольцо. Задний уплотнитель 430 расположен вдоль кольцевой монтажной пластины 29 и радиально изнутри относительно плоскостей 32 таким образом, что он уплотняет зазор, образованный между монтажной пластиной, задней кромкой ТЕ лопатки 20 и соседними плоскостями вблизи лопатки.

Как показано на фиг.2, 3, 9 и 10, на передней проушине 34 диска расположен мягкий буфер 400 диска вентилятора для защиты от вырвавшейся лопатки, предназначенный для предотвращения удара лопатки 20 вентилятора, высвободившейся в случае ее разблокировки, о соседнюю следующую за ней лопатку вентилятора. Буфер 400 для защиты от вырвавшейся лопатки включает выступающий в направлении по окружности прилив 440 на передней проушине 34 диска и отступает к стороне 57 разрежения аэродинамической секции 56 лопатки 20 вентилятора, показанной прерывистой линией на фиг.10. Соседняя следующая лопатка вентилятора поворачивается по окружности и для лопатки вентилятора с дугообразным хвостовиком в форме ласточкина хвоста поворот вызывает возрастание нагрузки в точечных районах хвостовика в форме ласточкина хвоста, которое создает опасность нарушения целостности хвостовика в форме ласточкина хвоста. Требуется предотвращение слишком сильного поворота лопатки и возрастания нагрузки на углы. Буфер 400 для защиты от вырвавшейся лопатки предназначен для взаимодействия с лопаткой 20 вентилятора, которая имеет отверстия 432 для облегчения лопатки вентилятора, показанные на фиг.11. Буфер 400 для защиты от вырвавшейся лопатки расположен в осевом направлении таким образом, чтобы обеспечивать контакт в осевом направлении в местоположении контакта 434 между отверстиями 432 для облегчения лопатки вентилятора, а не в районе отверстия для облегчения лопатки вентилятора. Для дополнительного обеспечения минимизации нагрузки буфер 400 для защиты от вырвавшейся лопатки имеет большую ширину, чем известные подобные буферы, и проходит в осевом направлении от центральной линии 435 отверстия одного отверстия 432 для облегчения лопатки вентилятора до центральной линии соседнего отверстия для облегчения лопатки вентилятора. Проходящий в направлении по окружности прилив 440 включает обращенную в направлении по окружности поверхность 442 буфера, которая обращена к стороне 57 разрежения и имеет мягкое покрытие 436, выполненное из металлического материала, такого как материал, нанесенный термическим напылением. Мягкое покрытие 436 предназначено для вхождения в контакт с лопаткой 20 вентилятора, и покрытие выполнено из материала, который мягче, чем материал, из которого выполнена лопатка вентилятора, что, таким образом, уменьшает повреждение лопатки. В типичном варианте осуществления изобретения поверхность 442 буфера имеет конфигурацию, соответствующую конфигурации лопатки 20 в районе контакта 434 в осевом направлении.

Как показано на фиг.6, 7 и 8, к переднему фланцу 90 переднего удлинения 86 и, таким образом, к диску 16 прикреплен обтекатель 104. Обтекатель 104, как показано здесь в типичном варианте осуществления изобретения, имеет полый корпус по существу конической конфигурации и является по существу цельным обтекателем. Обтекатель 104 имеет вершину 106, от которой назад отступает коническая секция 107, проходящая к переходной секции 108. Задняя коническая секция 109 проходит назад от переходной секции 108. Передняя и задняя конические секции 107 и 109 имеют разные углы конусности. Множество приливов 110 распределены по окружности по внутренней поверхности 112 обтекателя 104 и показаны здесь в положении в осевом направлении, в целом соответствующем положению переходной секции 108 между передней и задней коническими секциями 107 и 109 обтекателя. Множество расточенных отверстий 117 в приливах примыкают в осевом направлении и находятся перед соосными с ними болтовыми отверстиями 118 в обтекателе 104. Каждое из расточенных отверстий 117 и соответствующие им болтовые отверстия 118 проходят в осевом направлении параллельно центральной линии 11 сквозь обтекатель 104 и каждый из приливов 110. Болты 120 обтекателя проходят сквозь болтовое отверстие 118 и ввинчены в гайки 122 обтекателя, обжатые в передних болтовых отверстиях 100 в кольцевом переднем фланце 90, и крепят обтекатель 104 на кольцевом переднем фланце 90 и диске 16. Гайки 122 обтекателя являются гайками со стволом, который предотвращает вращение гайки, когда она обжата в переднем болтовом отверстии.

Задний фланец 126 обтекателя прикреплен к заднему в осевом направлении концу 128 обтекателя задней конической секции 109 обтекателя 104. По заднему фланцу обтекателя по окружности распределено множество отверстий 134 для облегчения фланца, проходящих в осевом направлении сквозь задний фланец 126 обтекателя. Отверстия 134 для облегчения фланца имеют достаточно большой размер, обеспечивающий получение большого зазора, позволяющего резьбовым передним частям штифтов 220 плоскости легко проходить через отверстия для облегчения фланца, когда обтекатель присоединяют и прикрепляют к переднему фланцу 90 переднего удлинения 86. Типичный вариант осуществления изобретения имеет больше отверстий 134 для облегчения фланца, чем штифтов 220 плоскости. Обтекатель 104 показан здесь как имеющий биконическую конфигурацию, имеющую переднюю коническую секцию 107 и заднюю коническую секцию 109, соединенные переходной секцией 108. Настоящее изобретение предполагает и другие конфигурации.

Штифты 220 плоскостей в отверстиях 214 стоек обеспечивают удерживание передней части плоскости в радиальном направлении. Передние монтажные проушины 40 плоскостей 32 блокированы между обращенной вперед кольцевой поверхностью 142 венца 62 и задним фланцем 126 обтекателя и таким образом обеспечивают удерживание плоскости в целом в осевом направлении.

Хотя здесь было описано то, что рассматривается как предпочтительные и типичные варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники из изложенного здесь будут очевидны другие модификации и таким образом в следующей формуле изобретения следует зафиксировать все такие модификации, как входящие в рамки сущности и объема изобретения.

Список деталей

10. Газотурбинный двигатель

11. Центральная линия двигателя

12. Узел вентилятора

14. Вал привода вентилятора

16. Диск ротора

18. Ряд лопаток

19. Отверстия каскада

20. Лопатки вентилятора

21. Головка болта

22. Направляющие лопатки ускорителя

23. Средние отверстия

24. Рабочие лопатки ускорителя

25. Болтовое соединение пластины

26. Компрессор ускорителя

27. Стенка плоскости

28. Ускорительный каскад

29. Монтажная пластина

30. Болтовые соединения

32. Плоскости

33. Гайки

34. Передняя проушина диска

35. Задняя проушина диска

36. Наружная поверхность

37. Каретный болт

38. Каркас

39. Плоский скос

40. Передние монтажные проушины

41. Втулка

42. Средние монтажные проушины

43. Упорный подшипник

44. Задние монтажные проушины

45. Внешний угол

46. Передние концы

47. Средние отверстия

48. Задние концы

49. Задние отверстия

50. Стойки диска

51. Отверстие

52. Пазы в форме ласточкина хвоста

55. Стороны повышенного давления

56. Аэродинамическая секция

57. Стороны разрежения

58. Хвостовики в форме ласточкина хвоста

59. Вырез

60. Переходная секция

61. Каналы между перемычками

62. Венец

63. Наружная поверхность

64. Ступицы

65. Передний конец

66. Отверстия ступиц

67. Задний конец

68. Перемычки

69. Свес

70. Пазы для предотвращения разрыва

71. Внутреннее скругление

72. Пара соседних перемычек

73. Наружное скругление

74. Подрезы

75. Внутренний радиус кривизны

76. Поверхность давления паза в форме ласточкина хвоста

77. Наружный радиус кривизны

78. Поверхность давления хвостовика в форме ласточкина хвоста

81. Угол подреза

82. Части венца

83. Внешний радиус оживальной кривой

84. Внутренний радиус оживальной кривой

85. Оживальный свод

86. Переднее удлинение

87. Задний фланец удлинения

88. Самая передняя перемычка

89. Кольцевой передний кронштейн

90. Передний фланец

94. Задний фланец

96. Задний кронштейн

98. Самая задняя перемычка

100. Болтовые отверстия

101. Выступы

102. Отверстия для облегчения

104. Обтекатель

106. Вершина

107. Передняя коническая секция

108. Переходная секция

109. Задняя коническая секция

110. Приливы

112. Внутренняя поверхность

117. Расточенное отверстие прилива

118. Болтовое отверстие прилива

120. Болты обтекателя

122. Гайки обтекателя

126. Задний фланец обтекателя

128. Задний конец обтекателя

134. Отверстия для облегчения

140. Передняя кромка плоскости

142. Поверхность венца

144. Задняя стенка

150. Передний штифт

152. Первое расточенное отверстие

154. Первое болтовое отверстие

156. Задний конец

157. Цилиндрический корпус

158. Свободный конец

159. Гладкая часть

160. Первый диаметр

161. Ствол

162. Второй диаметр

164. Резьбовая потайная гайка

170. Заднее отверстие

174. Внутренние отверстия

176. Ствол

178. Свободный конец

180. Болты

182. Головка болта

188. Гладкая часть

190. Гайка

200. Задние штифты

202. Цилиндрический корпус

204. Ствол

206. Свободный конец

207. Гладкая часть

208. Наружные отверстия

210. Гайка

214. Отверстия стоек

220. Штифт плоскости

222. Цилиндрический корпус

224. Ствол

226. Резьбовой свободный конец

228. Гладкая часть

230. Резьбовая потайная гайка

232. Часть без резьбы

236. Внутренняя поверхность

238. Буфер плоскости

239. Длина буфера

240. Плоская нижняя поверхность

244. Задняя часть

252. Передняя часть

262. Кромки сторон повышенного давления

264. Кромки сторон разрежения

270. Задние ребра жесткости

271. Передние ребра жесткости

272. Первое расстояние

274. Передняя кромка

278. Свободный конец

290. Распорная вставка

292. Донная стенка

296. Нижняя поверхность хвостовика

300. Основа

302. Передние площадки крепления в форме ласточкина хвоста

304. Средние площадки крепления в форме ласточкина хвоста

308. Задние площадки крепления в форме ласточкина хвоста

310. Поверхность основы

312. Подъем

314. Плоская верхняя поверхность

316. Проходящие в осевом направлении отверстия язычков

318. Проходящие в радиальном направлении отверстия язычков

319. Изогнутые кромки

320. Язычок распорной вставки

321. Прямоугольное сечение

322. Передняя поверхность

324. Плоская верхняя поверхность

330. Полость

332. Эластомерный материал

340. Вырез распорной вставки

350. Держатель

352. Удерживающие пазы

360. Монолитный блок

362. Стенка держателя

364. Прямоугольная полка

365. Центральная линия полки

366. Внутренняя кромка

368. Паз держателя

370. Отверстие в полке

371. Площадка держателя

372. Площадка держателя

373. Болт распорной вставки

374. Задняя сторона держателя

376. Ствол болта распорной вставки

378. Гайка распорной вставки

379. Головка болта распорной вставки

400. Буфер для защиты от вырвавшейся лопатки

401. Уголковые уплотнители сторон разрежения

402. Плоские основания уплотнителей

403. Уголковые уплотнители сторон повышенного давления

404. Наклонные ветви уплотнителей

410. Передний уплотнитель

412. Кольцевое пространство

414. Обращенная вперед плоскость

416. Выемка

430. Кольцевой задний уплотнитель

432. Отверстия для облегчения

434. Местоположение контакта

435. Центральная линия отверстия

436. Мягкое покрытие

440. Выступающий прилив

442. Поверхность буфера

476. Ствол

478. Резьбовой свободный конец

480. Гладкая часть

718. Инконель

А - площадь поперечного сечения

AR - дуга

С1 - первый зазор

С2 - второй зазор

D1 - толщина блока

D2 - толщина стенки держателя

L - большая длина канала

LC - короткая длина канала

R - радиус кривизны

R1 - радиальное расстояние

RA - радиальная ось

W1 - максимальная ширина

LE - передняя кромка

ТЕ - задняя кромка

1. Распорная вставка лопатки газотурбинного двигателя, содержащая проходящую в осевом направлении основу, разнесенные друг от друга переднюю, среднюю и заднюю площадки крепления в форме ласточкина хвоста, соответственно расположенные вдоль основы, полость, проходящую вокруг основы и между передней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста, и язычок распорной вставки, отступающий в основном в осевом направлении вперед от передней площадки, причем язычок имеет пересекающиеся проходящие в осевом и радиальном направлениях отверстия, при этом указанная основа и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста имеют нижние изогнутые поверхности основы и каждая из передней, средней и задней площадок крепления в форме ласточкина хвоста имеет подъем, выступающий над основой и имеющий плоскую верхнюю поверхность подъема.

2. Распорная вставка по п.1, в которой полость заполнена эластомерным материалом и которая дополнительно содержит сечение постоянной конфигурации и размера между передней и задней площадками в форме ласточкина хвоста.

3. Распорная вставка по п.1, в которой язычок распорной вставки имеет прямоугольное сечение, отступает в осевом направлении вперед от передней поверхности передней площадки и имеет плоскую верхнюю поверхность, находящуюся в одной плоскости с плоскими верхними поверхностями подъемов.

4. Распорная вставка по п.1, в которой распорная вставка выполнена дугообразной, а основа и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста изогнуты вдоль дуги окружности, перпендикулярной радиальной оси и описанной вокруг нее.

5. Распорная вставка по п.4, в которой полость заполнена эластомерным материалом и которая дополнительно содержит сечение постоянной конфигурации и размера между передней и задней площадками в форме ласточкина хвоста.

6. Распорная вставка по п.5, дополнительно содержащая язычок распорной вставки, отступающий в основном в осевом направлении вперед от передней площадки, причем язычок имеет пересекающиеся проходящие в осевом и радиальном направлениях отверстия.

7. Распорная вставка по п.6, в которой язычок распорной вставки имеет прямоугольное сечение, отступает в осевом направлении вперед от передней поверхности передней площадки и имеет плоскую верхнюю поверхность, находящуюся в одной плоскости с плоскими верхними поверхностями подъемов.

8. Узел диска ротора газотурбинного двигателя, содержащий ряд кольцевых ступиц, окружающих центральную линию, причем каждая из ступиц соединена с венцом диска перемычкой, множество разнесенных по окружности пазов в форме ласточкина хвоста, расположенных в венце, проходящих по окружности между стойками диска, проходящих в осевом направлении от переднего конца до заднего конца венца и проходящих в радиальном направлении внутрь от наружной поверхности венца диска, множество лопаток вентилятора, имеющих хвостовики в форме ласточкина хвоста, расположенные в пазах в форме ласточкина хвоста, множество распорных вставок лопаток, каждая из которых расположена внутри каждого из пазов в форме ласточкина хвоста между донной стенкой паза в форме ласточкина хвоста и проходящей в осевом направлении нижней поверхностью хвостовика в форме ласточкина хвоста, причем каждая из распорных вставок содержит проходящую в осевом направлении основу, разнесенные друг от друга переднюю, среднюю и заднюю площадки крепления в форме ласточкина хвоста, соответственно расположенные вдоль основы, полость, проходящую вокруг основы и между передней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста, и язычок распорной вставки, отступающий в основном в осевом направлении вперед от передней площадки и имеющий пересекающиеся проходящие в осевом и радиальном направлениях отверстия язычка, при этом указанная основа и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста имеют нижние изогнутые поверхности основы и каждая из передней, средней и задней площадок крепления в форме ласточкина хвоста имеет подъем, выступающий над основой и имеющий плоскую верхнюю поверхность подъема.

9. Узел по п.8, в котором полость распорной вставки заполнена эластомерным материалом, а распорная вставка дополнительно содержит поперечное сечение постоянной конфигурации и размера между передней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста.

10. Узел по п.9, в котором язычок распорной вставки имеет прямоугольное сечение, отступает в осевом направлении вперед от передней поверхности передней площадки и имеет плоскую верхнюю поверхность, находящуюся в одной плоскости с плоскими верхними поверхностями подъемов.

11. Узел по п.8, в котором пазы в форме ласточкина хвоста выполнены дугообразными и расположены в венце, хвостовики в форме ласточкина хвоста выполнены дугообразными, распорная вставка выполнена дугообразной, а основа и передняя, средняя и задняя площадки крепления в форме ласточкина хвоста изогнуты вдоль дуги окружности, перпендикулярной радиальной оси и описанной вокруг нее.

12. Узел по п.11, в котором полость распорной вставки заполнена эластомерным материалом, а распорная вставка дополнительно содержит поперечное сечение постоянной конфигурации и размера между передней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста.

13. Узел по п.12, в котором распорная вставка дополнительно содержит язычок распорной вставки, отступающий в основном в осевом направлении вперед от передней площадки и имеющий пересекающиеся проходящие в осевом и радиальном направлениях отверстия язычка.

14. Узел по п.13, дополнительно содержащий проходящие по окружности кольцевые пазы для предотвращения разрыва, проходящие в радиальном направлении сквозь венец в пазы в форме ласточкина хвоста между каждой парой соседних перемычек.

15. Узел по п.14, в котором передняя, средняя и задняя площадки соответственно крепления в форме ласточкина хвоста расположены вдоль основы таким образом, что пазы для предотвращения разрыва располагаются между передней, средней и задней площадками крепления в форме ласточкина хвоста.

16. Узел по п.15, в котором язычок распорной вставки имеет прямоугольное сечение, отступает в осевом направлении вперед от передней поверхности передней площадки и имеет плоскую верхнюю поверхность, находящуюся в одной плоскости с плоскими верхними поверхностями подъемов.

17. Узел по п.11, дополнительно содержащий пары расположенных друг напротив друга по окружности удерживающих пазов, проходящих сквозь свесы соседних по окружности пар стоек диска в месте выступания свесов в осевом направлении от венца, держатели, расположенные в парах удерживающих пазов, причем держатели проходят поперек пазов в форме ласточкина хвоста так, чтобы удерживать в осевом направлении хвостовики в форме ласточкина хвоста в пазах в форме ласточкина хвоста, и каждый из держателей в радиальном направлении удерживается соответствующей одной из распорных вставок, и каждый из держателей включает прямоугольную прорезь, сквозь которую проходит соответствующий один язычок распорной вставки.

18. Узел по п.17, в котором держатель включает полку, которая расположена в радиальном направлении под прорезью и на которой лежит язычок распорной вставки.

19. Узел по п.18, дополнительно содержащий проходящее в радиальном направлении отверстие полки, проходящее сквозь полку и совпадающее с проходящим в радиальном направлении отверстием язычка, болт распорной вставки, имеющий головку болта и резьбовой ствол болта распорной вставки, ствол болта распорной вставки проходит сквозь отверстие полки и проходящее в радиальном направлении отверстие язычка таким образом, что головка болта распорной вставки входит в зацепление с полкой, и гайку распорной вставки, навинченную на ствол болта распорной вставки таким образом, что гайка распорной вставки входит в зацепление с язычком распорной вставки.