Рабочее колесо осевого вентилятора (варианты)

Авторы патента:

Белоусов Николай Игоревич (RU)

F04D29/34 - крепление лопастей

Владельцы патента RU 2516993:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)

Заявленное рабочее колесо осевого вентилятора может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники. Рабочее колесо содержит ступицу с основаниями, снабженными пазами шириной S. В указанных пазах установлены хвостовики листовых лопаток толщиной s, присоединенные к основаниям посредством штифтового соединения. Внутренние поверхности хвостовика и паза выполнены в виде участков кругового цилиндра разных радиусов. При этом в первом варианте внутренние поверхности хвостовика и паза обращены друг к другу, а во втором - наружные поверхности хвостовика и паза обращены друг к другу. Приведены математические выражения для радиуса паза как функции от радиуса хвостовика, толщин паза и хвостовика и хорды хвостовика. Группа изобретений направлена на повышение надежности и технологичности. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники.

Известно рабочее колесо осевого вентилятора, содержащее ступицу с выполненными заодно с ней профилированными лопатками (см. патент РФ №2133383, МПК: F04D 19/00, 1999 г.). Недостатком этого рабочего колеса осевого вентилятора является сложность конструкции, вызванная выполнением профилированных лопаток заодно со ступицей.

Этого недостатка лишено рабочее колесо осевого вентилятора, содержащее ступицу с основаниями, снабженными пазами шириной S, в которых установлены хвостовики листовых лопаток толщиной s, присоединенные к основаниям посредством штифтовых соединений, выбранное в качестве прототипа (см. патент РФ N 2422681, МПК: F04D 19/02, 2011 г.) Выполнение лопаток листовыми существенно упрощает конструкцию рабочего колеса.

Недостатком такого рабочего колеса осевого вентилятора является его низкая надежность, что вызвано наличием зазора в соединении между хвостовиком листовой лопатки и пазом за счет допусков на толщину листа и ширину паза. Наличие допусков на толщину листа, из которого изготавливают лопатки, неизбежно, также невозможно изготовление паза (а его можно сделать либо методом фрезерования, либо методом электроэрозионной обработки) с высокой точностью, обеспечивавшей бы плотную посадку хвостовика в паз. При вибрациях, свойственных изделиям авиационной, а особенно космической техники, листовая лопатка начинает колебаться в пределах указанного зазора, что приводит к увеличению амплитуды ее колебаний, и, в конечном итоге, к разрушению лопатки, вызванному циклическими напряжениями изгиба. Другим недостатком рабочего колеса является низкая технологичность, что связано с необходимостью крепления хвостовика каждой лопатки к основанию как минимум двумя штифтами - при креплении хвостовика лопатки одним штифтом невозможно обеспечить фиксацию лопатки в угловом направлении относительно оси этого штифта.

Техническим результатом заявляемого устройства является повышение надежности и технологичности.

Указанный технический результат по первому варианту достигается за счет того, что в известном рабочем колесе осевого вентилятора, содержащем ступицу с основаниями, снабженными пазами шириной S, в которых установлены хвостовики листовых лопаток толщиной s, присоединенные к основаниям посредством штифтового соединения, в отличие от известного внутренняя поверхность хвостовика каждой листовой лопатки выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса r с образующей, параллельной продольной оси листовой лопатки, а внутренняя поверхность паза каждого основания выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса R с образующей, параллельной образующей внутренней поверхности хвостовика листовой лопатки, и внутренние поверхности хвостовика и паза обращены друг к другу, при этом

$R \geq \frac{r - \sqrt{r^{2} - L^{2}} - d}{2} + \frac{L^{2}}{2 (r - \sqrt{r^{2} - L^{2}} - d)},$

где d=S-s, a L - половина ширины хорды хвостовика листовой лопатки по ее внутренней поверхности;

Указанный технический результат по второму варианту достигается за счет того, что в известном рабочем колесе осевого вентилятора, содержащем ступицу с основаниями, снабженными пазами шириной S, в которых установлены хвостовики листовых лопаток толщиной s, присоединенные к основаниям посредством штифтового соединения, в отличие от известного, наружная поверхность хвостовика каждой листовой лопатки выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса r_H с образующей, параллельной продольной оси листовой лопатки, а наружная поверхность паза каждого основания выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса R с образующей, параллельной образующей внутренней поверхности хвостовика листовой лопатки, и наружные поверхности хвостовика и паза обращены друг к другу, при этом

$R_{i} \leq \frac{r_{i}^{} - \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}} + d}{2} + \frac{L^{2}}{2 (r_{i}^{} - \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}} + d)},$

где d=S-s, a L - половина ширины хорды хвостовика листовой лопатки по ее наружной поверхности.

Дополнительно, для максимального упрощения конструкции, при реализации как первого варианта, так и второго варианта, основания могут быть выполнены за одно целое со ступицей, при этом в конструкциях осевых вентиляторов с достаточно большим втулочным отношением, при котором окружные скорости точек в любом сечении лопатки близки по значению, вся листовая лопатка может быть выполнена с постоянным по ее длине профилем (как рабочая часть лопатки, находящаяся в потоке перекачиваемого воздуха, так и ее хвостовик).

На фиг.1 приведен пример конкретного выполнения рабочего колеса осевого вентилятора, первый вариант, главный вид; на фиг.2 - то же, вид справа; на фиг.3 - то же, вид сверху; на фиг.4 - расчетная схема для вывода математической зависимости, первый вариант; на фиг.5 - пример конкретного выполнения рабочего колеса осевого вентилятора, второй вариант, главный вид; на фиг.6 - то же, вид сверху; на фиг.7 - расчетная схема для вывода математической зависимости, второй вариант. Фиг.2 относится к обоим вариантам исполнения рабочего колеса осевого вентилятора.

Рабочее колесо осевого вентилятора, как по первому варианту, так и по второму варианту, содержит ступицу 1 с основаниями 2, снабженными пазами 3, в которых установлены хвостовики 4 листовых лопаток 5, присоединенные к основаниям 2 посредством штифтового соединения штифтом 6. У каждой лопатки 5 есть продольная ось 7. Ширина каждого паза 3 равна S, а толщина хвостовика 4 каждой листовой лопатки 5 равна s. При выполнении рабочего колеса по первому варианту внутренняя поверхность 8 хвостовика 4 каждой листовой лопатки 5 выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса r с образующей, параллельной продольной оси 7 листовой лопатки 5, а внутренняя поверхность 9 паза 3 каждого основания 2 выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса R с образующей, параллельной образующей внутренней поверхности 8 хвостовика 4 листовой лопатки 5, внутренние поверхности 8 хвостовика 4 и 9 паза 3 обращены друг к другу, при этом

$R \geq \frac{r - \sqrt{r^{2} - L^{2}} - d}{2} + \frac{L^{2}}{2 (r - \sqrt{r^{2} - L^{2}} - d)},$

где d=S-s, a L - половина ширины хорды хвостовика листовой лопатки по ее внутренней поверхности.

Рабочее колесо осевого вентилятора работает следующим образом: при приведении ступицы 1 во вращение от вала, установленного внутри нее (не показан), листовые лопатки 5 создают поток перекачиваемого газа. При этом за счет выполнения геометрических размеров паза и хвостовика по приведенной в формуле изобретения геометрической зависимости обеспечивается беззазорное соединение хвостовика 4 в пазу 3 - хвостовик 4 имеет три зоны линейного контакта со стенками паза 3 - одна зона контакта по образующей наружной поверхности хвостовика 4 в середине хвостовика и две зоны контакта по образующим внутренней поверхности хвостовика 4 по краям его поперечного сечения. Беззазорное соединение хвостовика с пазом позволяет устранить возможность колебаний лопаток 5 относительно пазов 3 и позволяет обеспечить угловую фиксацию лопатки 5 использованием только одного штифта 6 в каждом соединении хвостовика 4 с пазом 3. При попытке «провернуть» лопатку в угловом направлении относительно оси штифта 6 (за счет сил инерции, реакции потока перекачиваемого газа на лопатку) возникают реакции со стороны указанных трех зон линейного контакта, препятствующие этому перемещению, поскольку такое перемещение сразу вызывает упругие деформации хвостовика 4 лопатки 5, препятствующие такому перемещению. Таким образом, штифт обеспечивает фиксацию лопатки в радиальном направлении, а указанные три зоны линейного контакта - фиксацию лопатки в угловом направлении. Признак «внутренние поверхности хвостовика и паза обращены друг к другу» однозначно определяет их взаимное положение, для которого справедливы вышеприведенные выводы и расчетная схема. Теоретически возможно и другое взаимное расположение - когда внутренняя поверхность хвостовика и наружная поверхность паза обращены друг к другу - для него приведенное математическое выражение неприменимо, но такое взаимное расположение не имеет практического смысла, т.к. может быть обеспечено лишь при большой величине d = S-s, что будет сильно снижать аэродинамические характеристики колеса за счет сильной турбулизации потока. Для наглядности проведем расчет значения R для хвостовика лопатки со следующими параметрами: s = 1 мм, L = 6 мм, S = 1^+0,2мм, r = 35 мм. Подставив эти значения (приняв для S максимально возможное с учетом допуска S = 1,2 мм, получим по математическому выражению: R ≥ 56, 41 мм.

Ниже приведен вывод математической зависимости для первого варианта. На фиг.4 приведена расчетная схема, где точка А - середина хорды внутренней поверхности хвостовика, В - крайняя точка внутренней поверхности хвостовика, О и О₁- центры внутренних поверхностей паза 3 и хвостовика 4 соответственно, точка С - точка касания наружной поверхности хвостовика 4 и наружной поверхности паза 3. На фиг.4 приведен случай, когда наружная поверхность хвостовика 4 точно касается (без зазора и натяга) наружной поверхности паза 3.

Тогда расстояние

$O_{1} C = r + s (1)$

Примем расстояние AC=h (высота верхней точки профиля наружной поверхности хвостовика 4 над хордой внутренней поверхности хвостовика.

$h = O_{1} C - O_{1} A = r + s - \sqrt{r^{2} - L^{2}} (2)$

- следует из свойств прямоугольного треугольника O₁AB.

Аналогично, приняв расстояние АС - Н (высота верхней точки профиля наружной поверхности паза 3 над хордой внутренней поверхности хвостовика - в общем случае величины Н и h не равны друг другу, но на фиг.4 приведен частный случай равенства), из свойств треугольника ОАВ получим:

$H = O C - O A = R + S - \sqrt{R^{2} - L^{2}} (3)$

очевидно, что условием беззазорного соединения будет неравенство Н ≤ h (4), т.е. хвостовик лопатки, опираясь краями (точка В и вторая, не показанная на фиг.4, но симметричная ей относительно прямой О₁О) на внутреннюю поверхность паза 3, своей наружной поверхностью опирается на наружную поверхность паза 3 в точке С.

Подставив в (4) значения Н и h из выражений (3) и (2), получим

$R + S - \sqrt{R^{2} - L^{2}} \leq r + s - \sqrt{r^{2} - L^{2}} (5)$

Введя обозначение d=S-s, получим, перенеся некоторые члены неравенства:

$R + d - r + \sqrt{r^{2} - L^{2}} \leq \sqrt{R^{2} - L^{2}} (6)$

Введем обозначение $N = r - \sqrt{r^{2} - L^{2}} - d (7)$ и подставим в (6):

$R - N \leq \sqrt{R^{2} - L^{2}} (8)$

Возведя обе части неравенства в квадрат и приведя подобные члены, получим:

$- 2 R N + N^{2} \leq - L^{2} (9),$

или

$2 R N \geq N^{2} + L^{2} (10)$

Поскольку N - величина положительная (на фиг.4 это расстояние от точки А до внутренней поверхности паза 3, измеренное по прямой ОС), то R ≥N/2+L²/2N (11), откуда, подставив значение N из (7), получим приведенное в формуле изобретения для первого варианта математическое выражение.

Конструкция рабочего колеса осевого вентилятора (второй вариант) в основном схожа с конструкцией рабочего колеса по первому варианту. Отличия в следующем: наружная поверхность 10 хвостовика 4 каждой листовой лопатки 5 выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса R_Hс образующей, параллельной продольной оси 7 листовой лопатки 5, а наружная поверхность 11 паза 3 каждого основания 2 выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса R_H с образующей, параллельной образующей наружной поверхности 10 хвостовика 4 листовой лопатки 5, наружные поверхности 10 хвостовика 4 и 11 паза 3 обращены друг к другу, при этом

$R_{i} \leq \frac{r_{i}^{} - \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}} + d}{2} + \frac{L^{2}}{2 (r_{i} - \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}} + d)},$

где d=S-s, a L - половина ширины хорды хвостовика листовой лопатки по ее наружной поверхности.

Рабочее колесо осевого вентилятора (второй вариант) работает следующим образом: при приведении ступицы 1 во вращение от вала, установленного внутри нее (не показан), листовые лопатки 5 создают поток перекачиваемого газа. При этом за счет выполнения геометрических размеров паза и хвостовика по приведенной в формуле изобретения геометрической зависимости обеспечивается беззазорное соединение хвостовика 4 в пазу 3 - хвостовик 4 имеет три зоны линейного контакта со стенками паза 3 - одна зона контакта по образующей внутренней поверхности хвостовика 4 в середине хвостовика и две зоны контакта по образующим наружной поверхности хвостовика 4 по краям его поперечного сечения. Беззазорное соединение хвостовика с пазом позволяет устранить возможность колебаний лопаток 5 относительно пазов 3, и позволяет обеспечить угловую фиксацию лопатки 5 использованием только одного штифта 6 в каждом соединении хвостовика 4 с пазом 3. При попытке «провернуть» лопатку в угловом направлении относительно оси штифта 6 (за счет сил инерции, реакции потока перекачиваемого газа на лопатку) возникают реакции со стороны указанных трех зон линейного контакта, препятствующие этому перемещению, поскольку такое перемещение сразу вызывает упругие деформации хвостовика 4 лопатки 5, препятствующие такому перемещению. Таким образом, штифт обеспечивает фиксацию лопатки в радиальном направлении, а указанные три зоны линейного контакта - фиксацию лопатки в угловом направлении. Признак «наружные поверхности хвостовика и паза обращены друг к другу» однозначно определяет их взаимное положение, для которого справедливы вышеприведенные выводы и расчетная схема. Теоретически возможно и другое взаимное расположение - когда внутренняя поверхность хвостовика и наружная поверхность паза обращены друг к другу - для него приведенное математическое выражение неприменимо, но такое взаимное расположение не имеет практического смысла, т.к. может быть обеспечено лишь при большой величине d = S-s, что будет сильно снижать аэродинамические характеристики колеса за счет сильной турбулизации потока.

Ниже приведен вывод математической зависимости для второго варианта. На фиг.7 приведена расчетная схема, где точка D -середина хорды наружной поверхности хвостовика, Е - крайняя точка наружной поверхности хвостовика, Q и Q₁ - центры наружных поверхностей паза 3 и хвостовика 4 соответственно, точка F - точка касания внутренней поверхности хвостовика 4 и внутренней поверхности паза 3. На фиг.7 приведен случай, когда внутренняя поверхность хвостовика 4 точно касается (без зазора и натяга) внутренней поверхности паза 3.

Тогда расстояние Q₁F = r_H - s (12)

Примем расстояние FD= z (расстояние от центра профиля внутренней поверхности хвостовика 4 до хорды наружной поверхности хвостовика

$z = Q_{1} D - Q_{1} F = \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}} - r_{H} + s (13)$ - следует из свойств прямоугольного треугольника Q₁ED.

Аналогично, приняв расстояние DF - Z (расстояние от центра профиля внутренней поверхности паза 3 до хорды наружной поверхности хвостовика в общем случае величины Z и z не равны друг другу, но на фиг.7 приведен частный случай равенства), из свойств треугольника QED получим:

$Z = F G - D G = F G - (Q G - Q D) = S - (R_{H} - \sqrt{R_{i}^{2} - L^{2}}) = S - R_{H} + \sqrt{R_{i}^{2} - L^{2}} (14)$ Очевидно, что условием беззазорного соединения будет неравенство Z ≤ z (15), т.е. хвостовик лопатки, опираясь краями (точка Е и вторая, не показанная на фиг.7, но симметричная ей относительно прямой Q₁Q) на наружную поверхность паза 3, своей внутренней поверхностью опирается на внутреннюю поверхность паза 3 в точке F.

Подставив в (15) значения Z и z из выражений (14) и (13), получим

$S - R_{H} + \sqrt{R_{i}^{2} - L^{2}} \leq \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}} - r_{H} + s (16)$

Введя обозначение d-S-s, получим, перенеся некоторые члены неравенства:

$\sqrt{R_{i}^{2} - L^{2}} \leq R_{H} - d - r_{H} + \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}} (17)$

Введем обозначение $M = d + r_{H} - \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}}$ (18) и подставим в (17):

$R_{H} - M \geq \sqrt{R_{i}^{2} - L^{2}} (19)$

Возведя обе части неравенства в квадрат и приведя подобные члены, получим:

$- 2 R_{H} M + M^{2} \geq - L^{2} (20)$ ,или

$2 R_{H} M \leq M^{2} + L^{2} (21)$

Поскольку М величина положительная (на фиг.4 это расстояние DG),то

$R_{H} \leq M / 2 + L^{2} / 2 M (22)$

откуда, подставив значение М из (18), получим приведенное в формуле изобретения для второго варианта математическое выражение.

В приведенных примерах конкретного исполнения рабочего колеса, как по первому варианту, так и по второму варианту, основания выполнены за одно целое со ступицей в виде фрезерованных выступов на внутренней стороне ступицы. Однако, возможно и крепление лопатки к поворотному (как в прототипе) основанию, поэтому в независимых пунктах формулы изобретения приведен обобщающий признак «основание», которое может быть как элементом ступицы, так и установленной в ней отдельной детали. Также в примерах конкретного исполнения приведен случай, когда вся листовая лопатка выполнена с постоянным по ее длине профилем. Однако заявленное изобретение может быть использовано и в случае разных сечений хвостовика и рабочей части лопатки. Приведенные математические выражения накладывают точный предел только с одной стороны - минимальное значение радиуса внутренней поверхности паза для первого варианта, и максимальное значение радиуса наружной поверхности паза для второго варианта. Конкретное значение этих радиусов определяется методами обычного проектирования, например, исходя из критерия, чтобы при установке хвостовиков в пазы деформации хвостовиков оставались бы упругими.

В результате использования изобретения существенно повышается надежность рабочего колеса, т.к. беззазорное соединение хвостовика с пазом позволяет устранить возможность колебаний лопаток 5 относительно пазов 3. Также повышается и технологичность рабочего колеса за счет обеспечения фиксации лопатки использованием только одного штифта. Указанные преимущества позволяют рекомендовать заявленное техническое решение для использования в изделиях авиационной и космической техники.

Литература

1. Патент РФ №2133383, МПК: F04D 19/00, 1999 г.

2. Патент РФ N 2422681, МПК: F04D 19/02, 2011 г. (прототип).

1. Рабочее колесо осевого вентилятора, содержащее ступицу с основаниями, снабженными пазами шириной S, в которых установлены хвостовики листовых лопаток толщиной s, присоединенные к основаниям посредством штифтового соединения, отличающееся тем, что внутренняя поверхность хвостовика каждой листовой лопатки выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса r с образующей, параллельной продольной оси листовой лопатки, а внутренняя поверхность паза каждого основания выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса R с образующей, параллельной образующей внутренней поверхности хвостовика листовой лопатки, и внутренние поверхности хвостовика и паза обращены друг к другу, при этом
$R \geq \frac{r - \sqrt{r^{2} - L^{2}} - d}{2} + \frac{L^{2}}{2 (r - \sqrt{r^{2} - L^{2}} - d)},$
где d=S-s, a L - половина ширины хорды хвостовика листовой лопатки по ее внутренней поверхности.

2. Рабочее колесо осевого вентилятора по п.1, отличающееся тем, что основания выполнены за одно целое со ступицей.

3. Рабочее колесо осевого вентилятора по п.1, отличающееся тем, что вся листовая лопатка выполнена с постоянным по ее длине профилем.

4. Рабочее колесо осевого вентилятора, содержащее ступицу с основаниями, снабженными пазами шириной S, в которых установлены хвостовики листовых лопаток толщиной s, присоединенные к основаниям посредством штифтового соединения, отличающееся тем, что наружная поверхность хвостовика каждой листовой лопатки выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса r_н с образующей, параллельной продольной оси листовой лопатки, а наружная поверхность паза каждого основания выполнена в виде участка кругового цилиндра радиуса R_н с образующей, параллельной образующей наружной поверхности хвостовика листовой лопатки, и наружные поверхности хвостовика и паза обращены друг к другу, при этом
$R_{i} \leq \frac{r_{i} - \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}} + d}{2} + \frac{L^{2}}{2 (r_{i} - \sqrt{r_{i}^{2} - L^{2}} + d)},$
где d=S-s, a L - половина ширины хорды хвостовика листовой лопатки по ее наружной поверхности.

5. Рабочее колесо осевого вентилятора по п.4, отличающееся тем, что основания выполнены за одно целое со ступицей.

6. Рабочее колесо осевого вентилятора по п.4, отличающееся тем, что вся листовая лопатка выполнена с постоянным по ее длине профилем.

Ротор газотурбинного двигателя содержит диск с осевыми гнездами, выполненными на ободе диска для индивидуального крепления лопаток. На одной стороне обода устанавливают кольцо.

Ротор вентилятора газотурбинного двигателя или опытного двигателя // 2487250

Диск ротора газотурбинного двигателя, газотурбинный двигатель, содержащий такой диск, и защитная накладка ножек лопаток // 2487249

Рабочее колесо осевого компрессора газотурбинного двигателя // 2476729

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности, применимо в области компрессоростроения и может быть использовано в рабочих колесах осевых компрессоров газотурбинных двигателей.

Система соединения ступица-профиль для осевого вентилятора и осевой вентилятор, снабженный этой системой // 2470192

Вентилятор газотурбинного двигателя, газотурбинный двигатель и втулка крепления фланца платформы // 2467211

Вентилятор газотурбинного двигателя // 2459120

Диск ротора вентилятора газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель // 2454572

Вращающийся узел вентилятора газотурбинного двигателя, вентилятор, содержащий узел, и газотурбинный двигатель // 2451215

Система для компрессора двигателя летательного аппарата, содержащая лопатки с молоткообразным узлом крепления и наклонной корневой частью // 2430275

Турбинная или компрессорная лопатка // 2517005

Лопатка для турбины или компрессора содержит перо и хвостовик. Перо лопатки изготовлено из согнутой слоистой полосы из армированной волокном пластмассы, в которой в зоне фальца образована удерживающая петля, причем из лежащих друг на друге концов полосы сформирована поверхность лопатки. Хвостовик лопатки содержит продолговатую балку и соединенные с ней с фиксацией положения держатели, обеспечивающие крепление лопатки в канавке рабочего колеса. Перо лопатки с помощью удерживающей петли подвешено на балке хвостовика. Отдельные держатели соединены друг с другом с помощью боковых частей, ориентированных параллельно балке. Другое изобретение группы относится к рабочему колесу, содержащему ротор с канавками, а также указанные выше лопатки. Хвостовик каждой из лопаток вложен в соответствующую канавку ротора и с фиксацией положения соединен с ротором. Группа изобретений позволяет повысить долговечность лопаток. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Ротор вентилятора турбореактивного двигателя самолета // 2525817

Ротор вентилятора содержит лопатки (15) вентилятора, прикрепленные к периферии колеса (13). Каждая лопатка имеет хвостовик лопатки, находящийся в зацеплении с канавкой в этом колесе и удерживаемый в ней основным фиксатором (28). Основной фиксатор находится в зацеплении с пазами (34), сформированными рядом с вышерасположенным концом соответствующей канавки и на каждой ее стороне для противодействия движению хвостовика лопатки в осевом направлении. Основной фиксатор (28) соединен с дополнительным фиксатором, отличным от основного фиксатора. Дополнительный фиксатор отнесен от основного фиксатора на заранее определенное расстояние. Дополнительный фиксатор (32) расположен между основным фиксатором и вышерасположенным концом хвостовика лопатки, находящегося в зацеплении с канавкой. Дополнительный фиксатор (32) предпочтительно является тонкой стенкой. Позволяет фиксатору рассеять энергию удара и минимизировать ущерб, наносимый соседним лопаткам и деталям, при простой и дешевой конструкции. 1 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ крепления лопастей к ступице колеса // 2530198

Изобретение относится к креплению лопастей на рабочих колесах центробежных вентиляторов, компрессоров, насосов, может применяться в лопастных смесителях и турбинах. Лопасти устанавливают с натягом в радиальные пазы ступицы колеса. Концы лопастей, изогнутые под углом 90°, вставляют в продольные пазы штифтов, установленных с натягом в отверстиях, примыкающих к пазам ступицы. Отверстия для установки штифтов располагают на одном расстоянии от центра колеса. Изобретение обеспечивает быструю замену изношенных лопастей колеса, позволяет использовать простые в изготовлении детали. 1 ил.

Ротор барабанного типа осевого компрессора // 2553839

Ротор барабанного типа осевого компрессора предназначен для газотурбинных двигателей, преимущественно авиационных. Рабочие лопатки (4) ротора установлены своими хвостовиками (3) в пазах (2), разнесенных по длине барабана (1) кольцевыми рядами. Лопатки (4) выполнены с нижней полкой (6) пера (5) и ножкой (7). Ножка (7) расположена между полкой (6) и хвостовиком (3) с поперечным разделением верхней поверхности хвостовика (3) на две части. Пазы (2) и установленные в них хвостовики (3) вытянуты вдоль наружной поверхности барабана (1) и выполнены в форме прямой призмы, имеющей расширяющееся в сторону ножки (7) продольное сечение. На верхние поверхности хвостовиков (3) установлены с предварительным натягом силовые кольца (9) из композиционного материала, по одному, по меньшей мере, на каждый кольцевой ряд частей верхних поверхностей хвостовиков. Достигается снижение величины радиальных и окружных напряжений, испытываемых материалом барабана в процессе работы, обеспечение возможности снижения массы барабана при проектировании и существенного увеличения окружных скоростей ротора. 4 ил.

Вентилятор газотурбинного двигателя // 2555099

Вентилятор газотурбинного двигателя содержит диск ротора, на наружной периферийной части которого предусмотрены ячейки (14), предназначенные для установки корневых частей (24) лопаток и ограниченные продольными ребрами (12). Каждое из ребер содержит радиальное ушко (26), предназначенное для крепления упомянутого диска на роторе компрессора, располагающегося по потоку позади этого вентилятора. Боковые поверхности упомянутых ушек (26) образуют упоры, предназначенные для удержания лопаток, установленных на диске. Скобки (32), имеющие U-образную форму, устанавливаются на ушки диска. Каждая из этих скобок содержит две боковые лапки, покрывающие боковые поверхности одного радиального ушка. Скобки для ушек диска исключают износ боковых поверхностей этих ушек в результате их повторяющегося механического контакта с лопатками в том случае, когда вентилятор подвергается воздействию эффекта авторотации. Таким образом, отпадает необходимость демонтировать газотурбинный двигатель для того, чтобы выполнить восстановительный ремонт ушек ребер диска вентилятора, поскольку установка скобок может быть осуществлена непосредственно на установленном под крылом самолета двигателе. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Рабочее колесо вентилятора или компрессора и способ его изготовления // 2578256

Изобретение относится к компрессоростроению. Рабочее колесо, в котором лопатки соединены с опорным кольцом, передним и задним фланцами, хвостовик лопатки защемлен межлопаточным креплением. Способ изготовления рабочего колеса включает раскрой материала лопаток и заготовок для опорного кольца, переднего и заднего фланцев. Раскрой для лопаток осуществляют с обеспечением выхода за пределы контура хвостовика материала по форме поверхности, ограниченной хвостовиками на опорном кольце, переднем и заднем фланцах. При прессовании лопаток материал, выходящий за контур хвостовика, сохраняется в исходном состоянии. Затем в сепаратор пресс-формы укладывают заготовки для оформления переднего фланца и профиля опорного кольца. Далее устанавливают лопатки в полость сепаратора, пропитывают связующим и укладывают материал, выходящий за контур хвостовика. Устанавливают в пресс-форму эластичный пуансон, на него укладывают слои материала межлопаточного крепления и заднего фланца. Задачей изобретения является снижение массы и повышение прочности рабочего колеса. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Износостойкая деталь ножки лопатки вентилятора турбореактивного двигателя // 2582845

Вентилятор (1) турбореактивного двигателя летательного аппарата содержит множество лопаток (10) вентилятора. Каждая лопатка содержит аэродинамическое перо (15), хвостовик (12) лопатки, помещенный в одну из выемок (8) диска, и ножку (13), вставленную между пером и хвостовиком. Ножка включает в себя заднюю часть, содержащую первую поверхность (13а), расположенную со стороны корыта (20) пера, и вторую поверхность (13b), расположенную со стороны спинки (22) этого пера. Диск (2) вентилятора содержит между выемками (8) крепежные фланцы (26), выступающие радиально наружу так, что первая поверхность и вторая поверхность (13а, 13b) расположены соответственно напротив двух крепежных фланцев (26, 26). Вентилятор содержит износостойкую деталь (40), установленную на лопатке так, чтобы образовать защитный кожух (32а, 32b) на каждой первой и второй поверхностях (13а, 13b) ножки, предотвращающий контакт между каждой поверхностью (13а, 13b) и крепежным фланцем (26, 26), расположенным напротив нее. Достигается увеличение срока службы лопатки. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Колесо с лопатками турбодвигателя и способ балансировки колеса // 2599440

Колесо с лопатками турбодвигателя содержит диск, внешняя периферия которого имеет канавку для установки основания лопатки. Между основанием лопатки и дном канавки установлена прокладка. Прокладка представляет собой прокладку с двумя стабильными положениями, причем в первом стабильном положении для установки или демонтажа прокладка не оказывает усилия на основание лопатки, а во втором стабильном положении прокладка оказывает радиальное усилие на основание лопатки для придания лопатке неподвижности и ее стабилизации. Прокладка выполнена в виде пластинчатой пружины, причем форма и масса прокладки заданы так, чтобы переход от первого стабильного положения ко второму стабильному положению осуществлялся под действием центробежных сил. При балансировке указанного выше колеса устанавливают лопатку и прокладку в положение установки в канавку на диске. Вращают колесо со скоростью, достаточной для перемещения лопаток под действием центробежной силы в рабочее положение и для возникновения перехода каждой прокладки в ее второе стабильное положение для стабилизации лопаток в их рабочем положении. Затем осуществляют балансировку колеса для устранения дисбаланса. Группа изобретений позволяет повысить срок службы колеса турбодвигателя, за счет повышения точности балансировки колеса, имеющего лопатки, установленные с зазором в его канавках. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Ротор турбомашины и турбореактивный двигатель // 2607986

Ротор турбомашины содержит диск с осевыми углублениями на ободе, лопатки, установленные в углублениях, межлопаточные полки, установленные между углублениями, осевой клин, расположенный между ножкой лопаток и дном углублений, а также поперечный фиксатор, обеспечивающий осевую блокировку вперед лопаток в их углублениях. Фиксатор направляется в радиальных бороздках, выполненных в боковых поверхностях углублений, и радиально опирается на осевой клин. Осевой клин блокируется в направлении вверх по потоку, упираясь в поперечный кольцевой элемент, жестко соединенный с диском. Межлопаточные полки удерживаются на месте посредством расположенного вверх по потоку кольца, содержащего часть, образующую опору для лапки, выполненную на межлопаточных полках. Осевой клин и поперечный фиксатор не соединены друг с другом. Каждый осевой клин содержит радиальный гребень, образующий осевой упор в кольцо, а поперечный фиксатор содержит осевую лапку, образующую осевой упор для осевого клина. Другое изобретение группы относится к турбореактивному двигателю с переднерасположенным вентилятором, содержащему указанный выше ротор. Группа изобретений позволяет упростить сборку и разборку ротора турбомашины. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя // 2642976

Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности, может быть использовано в конструкции рабочих колес осевых компрессоров газотурбинных двигателей. Рабочее колесо ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя содержит диск с кольцевым пазом и лопатки. Между противолежащими кромками паза образован зазор. В противолежащих кромках кольцевого паза диска выполнен по меньшей мере один установочный паз. Хвостовики лопаток установлены в кольцевом пазу диска по окружности, причем боковые поверхности хвостовиков лопаток контактируют со стенками кольцевого паза. Вкладыши с фиксаторами установлены в кольцевом пазу. По меньшей мере одна контровочная лопатка установлена в установочном пазу между двумя близлежащими вкладышами, контактные боковые поверхности хвостовика которой направлены в стороны упомянутых вкладышей и установлены в пазах, выполненных в близлежащих торцах последних. Между близлежащими торцами вкладышей и хвостовиков лопаток образованы зазоры, равные или большие по ширине, чем расстояние, на которое боковая контактная поверхность хвостовика контровочной лопатки входит в паз в торце вкладыша. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является упрощение монтажа/демонтажа любой из лопаток в рабочем колесе ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя. 7 ил.