РОТОР ВЕНТИЛЯТОРА Российский патент 2008 года по МПК F04D29/34 

Настоящее изобретение относится к системе фиксации положения сменных лопаток вентилятора турбовентиляторного двигателя в продольном направлении (параллельно оси ротора).

Более конкретно изобретение относится к ротору вентилятора, содержащему:

диск, в ободе которого выполнено множество пазов, по существу, параллельных оси ротора и разнесенных с равномерным угловым шагом,

множество сменных лопаток, которые выступают радиально наружу от периферии указанного диска, причем каждая лопатка содержит размещенный в пазу хвостовик,

задний фланец, который жестко соединен с указанным диском и в который упираются задние стороны хвостовиков лопаток,

и переднюю съемную накладку, которая жестко соединена с указанным диском и предназначена для удержания хвостовиков лопаток в пазах.

В данном случае термин «передняя сторона» обозначает сторону, обращенную к передней части двигателя, а «задняя сторона» - сторону, обращенную к задней части двигателя.

Передняя накладка ротора вентилятора обычно выполняется съемной, чтобы допускать замену лопатки в случае поломки. Это может происходить при попадании посторонних тел, таких как птицы, в особенности во время взлета и посадки летательных аппаратов, оснащенных турбовентиляторными двигателями.

По техническим условиям монтажа сборочного узла диска с лопатками в этом узле имеются осевые зазоры. Произвольное позиционирование лопаток вентилятора в пределах этого зазора выводит ротор из равновесия и создает вибрацию во время его работы. Это имеет особую важность с учетом того, что перо лопатки вентилятора имеет большую протяженность.

Значительные центробежные усилия, воздействующие на перо лопатки при работе ротора, могут также вызывать произвольное смещение лопаток вдоль оси ротора в пределах монтажного зазора.

В патенте США № 4033705 раскрыта система фиксации лопаток в продольном направлении (параллельном оси ротора), содержащая у каждого конца хвостовика лопатки палец, который взаимодействует с двумя наклонными канавками, выполненными в ободе диска с одной и другой стороны от паза, в который входит хвостовик лопатки. Пальцы, предусмотренные на каждой стороне диска, удерживаются радиально с помощью кольца, жестко прикрепленного к диску. В этом документе предусмотрено, что между каждой концевой стороной хвостовика лопатки и ближайшим к нему пальцем имеется пластина, образующая плоскую пружину. Роль плоской пружины заключается в радиальной фиксации пальца во время монтажа лопаток, перед установкой на место и креплением удерживающего кольца. Эти плоские пружины создают монтажный зазор на каждом конце лопатки, как это показано на фиг.2 чертежей к указанному документу, причем этот зазор является неконтролируемым.

В решении по патенту США № 5282720 предусмотрено, что между удерживающими фланцами и концами хвостовиков лопаток вставляют сотовые элементы, которые предназначены для поглощения части энергии в случае попадания птиц в вентилятор. В случае такого попадания сотовая структура последовательно деформируется и за счет этого рассеивает часть энергии. Сотовые элементы должны сохранять свою целостность во время монтажа фланцев, поэтому после монтажа неизбежно существует монтажный зазор. Поэтому при работе вентилятора возможно произвольное осевое смещение лопаток.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании ротора вентилятора описанного типа, в котором продольное положение лопаток фиксируется с помощью простого и дешевого устройства без создания проблем для монтажа и демонтажа лопаток в случае необходимости ремонта.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет того, что передняя накладка снабжена на своей задней стороне упругими средствами, предназначенными для передачи на передние стороны хвостовиков лопаток, после монтажа, усилий, достаточных для того, чтобы препятствовать любому продольному (осевому) смещению лопаток во время нормального функционирования двигателя. Под нормальным функционированием двигателя имеется в виду его работа, за исключением экстраординарных происшествий типа попадания посторонних тел или потери лопаток.

Таким образом, эти упругие средства после монтажа ротора передают на хвостовики лопаток усилие, достаточное для того, чтобы эти последние удерживались в положении упора в переднюю накладку, устраняя за счет этого монтажный зазор независимо от допусков на изготовление лопаток.

В предпочтительном примере выполнения для каждого хвостовика лопатки предусмотрены собственные упругие средства. Эти независимые упругие средства предпочтительно представляют собой фигурные стержни из эластомера, удерживаемые в отверстиях, выполненных в накладке.

В том случае когда ротор вентилятора дополнительно содержит подкладку, установленную между каждым хвостовиком лопатки и дном соответствующего паза, эта подкладка содержит радиальную закраину, упирающуюся в переднюю сторону хвостовика лопатки, а упругие средства находятся в положении упора в эту закраину.

Пример осуществления настоящего изобретения, его дополнительные особенности и преимущества будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, где

фиг.1 схематично изображает ротор вентилятора в разрезе,

фиг.2 более подробно иллюстрирует расположение передней накладки и лопатки, показывая монтажный зазор,

фиг.3 изображает часть ротора вентилятора в соответствии с изобретением на виде, подобном виду по фиг.2,

фиг.4А и 4В изображают стержень в перспективе,

фиг.5 изображает в перспективе заднюю сторону передней накладки, оснащенной стержнями.

На фиг.1 показан ротор 1 вентилятора с осью X, содержащий диск 2 и множество лопаток 3, которые разнесены с равномерным угловым шагом вокруг оси Х и выступают радиально наружу от периферии диска 2. Каждая из лопаток 3 содержит хвостовик (корневую часть) 4, который удерживается в выемке или пазу 5, выполненном на ободе диска 2, по существу, параллельно осевому направлению. Хвостовики 4 лопаток имеют закругленную форму, а пазы 5 выполнены ответными им по форме. Под действием центробежных сил при функционировании вентилятора хвостовики 4 лопаток удерживаются в пазах 5 наружными (в радиальном направлении) стенками этих пазов.

Между каждым хвостовиком 4 лопатки и дном паза 5 расположена подкладка 6. Эта подкладка имеет у передней стороны 7 диска 2 закраину 8, которая упирается в переднюю сторону 9 хвостовика 4 лопатки 3. Роль подкладки 6 состоит в том, чтобы помешать лопатке 3 западать в паз 5 во время остановки вентилятора, а также в том, чтобы воспринять часть ударной энергии, приходящейся на профиль или перо лопатки в случае, например, попадания постороннего тела или поломки соседней лопатки.

На задней стороне 10 диска укреплен задний фланец, не показанный на чертежах, в который упираются хвостовики 4 лопаток 3.

На передней стороне 7 диска 2 предусмотрена съемная передняя накладка 12. Ее роль заключается в том, чтобы не допускать выхода хвостовиков 4 лопаток 3 из пазов 5 посредством продольного скольжения после монтажа ротора 1. Передняя накладка 12 укреплена на фланцах диска 2 винтами, что позволяет снимать ее при необходимости замены лопатки 3.

На фиг.2 показан монтажный зазор J, который существует между закраиной 8 и задней стороной 13 передней накладки 12. Таким образом, хвостовик 4 лопатки 3 может смещаться в своем пазу 5 на расстояние J параллельно оси, что может вызывать неуравновешенность ротора 1 и приводить к вибрации во время его работы.

Согласно изобретению передняя накладка 12 имеет расположенное перед каждым хвостовиком 4 лопатки отверстие 15, в котором удерживается ножка 16 фигурного стержня 17 (называемого далее для краткости "стержнем") из эластомера. Этот стержень 17 имеет головку 18, диаметр которой больше диаметра отверстия 15, а толщина, по меньшей мере, равна зазору J. Таким образом, как показано на фиг.3, головка 18 стержня 17 расположена на задней стороне 13 передней накладки 12 и сжата между задней стороной 13 передней накладки и передней стороной закраины 8 подкладки 6.

Таким образом, стержень 17 передает на закраину 8 упругие усилия, направленные параллельно оси. Поскольку закраина 8 упирается в хвостовик 4 лопатки, он постоянно прижимается к заднему фланцу с упором в него. Это простое решение позволяет устранить возможность появления осевого зазора в зоне лопаток 3 и предотвратить тем самым продольное (осевое) смещение лопаток 3 в пазах.

Фиг.4А и 4В изображают в перспективе с двух сторон стержень 17, а фиг.5 изображает в перспективе заднюю сторону 13 передней накладки 12.

Стержни 17 очевидным образом устанавливают на передней накладке 12 перед ее монтажом на диске 2. Позицией 20 обозначено отверстие, выполненное в передней накладке и служащее для фиксации последней на фланцах диска 2 с помощью винтов. Затягивание этих винтов передает на головки 18 стержней 17 усилие сжатия, достаточное для того, чтобы противодействовать любому осевому смещению лопаток 3, и определяемое разностью между толщиной головок 18 в ненапряженном состоянии и величиной первоначального монтажного зазора J. Это усилие сжатия может быть различным на различных лопатках в зависимости от допусков на изготовление лопаток 3 и стержней 17.

Изобретение относится к ротору вентилятора, содержащему диск (2), обод которого содержит множество, по существу, осевых пазов (5), разнесенных с равномерным угловым шагом, множество сменных лопаток (3), которые проходят радиально наружу от периферии указанного диска (2), причем каждая лопатка содержит размещенный в пазу (5) хвостовик (4), задний фланец, который жестко соединен с указанным диском (2) и в который упираются задние стороны хвостовиков лопаток, и съемную переднюю накладку (12), которая жестко соединена с указанным диском (2) и предназначена для удержания хвостовиков (4) лопаток в пазах (5). Ротор характеризуется тем, что передняя накладка (12) снабжена на своей задней стороне (13) упругими средствами, предназначенными для передачи на передние стороны хвостовиков лопаток, после монтажа, усилий, достаточных для того, чтобы препятствовать любому смещению лопаток в осевом направлении во время нормального функционирования двигателя (кроме исключительных событий типа попадания посторонних тел или потери лопаток). 3 з.п. ф-лы., 5 ил.

1. Ротор вентилятора, содержащий диск (2), в ободе которого выполнено множество пазов (5), по существу, параллельных оси ротора и разнесенных с равномерным угловым шагом, множество сменных лопаток (3), которые выступают радиально наружу от периферии указанного диска (2), причем каждая лопатка содержит размещенный в пазу (5) хвостовик (4) лопатки, задний фланец, который жестко соединен с указанным диском (2) и в который упираются задние стороны хвостовиков лопаток, и съемную переднюю накладку (12), которая жестко соединена с указанным диском (2) и предназначена для удержания хвостовиков (4) лопаток в пазах (5), отличающийся тем, что передняя накладка (12) снабжена на своей задней стороне (13) упругими средствами (17), предназначенными для передачи на передние стороны хвостовиков лопаток после монтажа усилий, достаточных для того, чтобы препятствовать любому смещению лопаток (3) в осевом направлении во время нормального функционирования двигателя.2. Ротор вентилятора по п.1, отличающийся тем, что для каждого хвостовика (4) лопатки предусмотрены собственные упругие средства (17).3. Ротор вентилятора по п.2, отличающийся тем, что собственные упругие средства (17) для каждого хвостовика (4) лопатки выполнены в виде фигурного стержня (17) из эластомера, удерживаемого в отверстии (15), выполненном в передней накладке.4. Ротор вентилятора по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительно содержит подкладку (6), установленную между каждым хвостовиком (4) лопатки и дном соответствующего паза (5), причем каждая указанная подкладка (6) содержит радиальную закраину (8), которая упирается в переднюю сторону (9) указанного хвостовика (4) лопатки, а упругие средства находятся в положении упора в закраины (8).