ПРОКЛАДКА ИЗ ФОЛЬГИ ДЛЯ ЛОПАТКИ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, ЛОПАТКА ВЕНТИЛЯТОРА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКУЮ ПРОКЛАДКУ ИЗ ФОЛЬГИ, И ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКУЮ ЛОПАТКУ ВЕНТИЛЯТОРА Российский патент 2011 года по МПК F01D5/30 

Предлагаемое изобретение относится к прокладке из фольги, предназначенной для лопатки турбореактивного двигателя и содержащей две ветви, выполненные с возможностью охватить боковые стороны корневой части лопатки.

Более конкретно, предлагаемое изобретение может относиться к прокладке из фольги, предназначенной для лопатки вентилятора турбореактивного двигателя. Данная прокладка из фольги и корневая часть лопатки предназначены для установки во внутреннюю полость ложемента, образованного осевой канавкой, выполненной в диске вентилятора. Этот ложемент является открытым с передней по потоку части, но ограничен с задней по потоку части специальной стенкой. Эта стенка образована передней по потоку поверхностью барабана компрессора низкого давления турбореактивного двигателя. Барабан компрессора обычно имеет относительно небольшую толщину в этом месте.

В предлагаемой заявке на патент осевое направление определяется как направление, являющееся параллельным оси вращения вентилятора двигателя. Кроме того, передняя по потоку часть и задняя по потоку часть той или иной детали определяются по отношению к нормальному направлению течения газов внутри этого турбореактивного двигателя.

При использовании прокладки из фольги классического типа, например, как раскрыто в документе FR 1281033, встречаются следующие недостатки: в процессе вращения вентилятора такая прокладка из фольги смещается, совершая осевое возвратно-поступательное движение внутри своего ложемента, и повторяющимся образом ударяется о барабан компрессора низкого давления. Такие повторяющиеся удары прокладки из фольги в барабан приводят к его повреждению и сокращению срока его службы. При этом обычно отмечают формирование на барабане отпечатка, который образует зону начала распространения трещин. Это явление оказывается тем более неблагоприятным, что барабан представляет собой относительно дорогостоящую деталь.

Для устранения данного недостатка известно формирование на прокладке из фольги двух лапок, проходящих соответственно от переднего по потоку конца ветвей прокладки, причем лапки загнуты в направлении навстречу друг другу. Лапки упираются в переднюю по потоку поверхность корневой части лопатки в том случае, когда прокладка из фольги перемещается в направлении по потоку. Таким образом, лапки удерживают прокладку из фольги прежде, чем она ударится о поверхность барабана.

Однако указанные лапки имеют тенденцию разгибаться под действием толкающих усилий, которые воздействуют на них со стороны корневой части лопатки. Таким образом, после их разгибания эти лапки перестают играть роль упора и прокладка из фольги больше не удерживается ими и ударяется о барабан.

Данное изобретение имеет задачей устранить описанную выше проблему и разработать прокладку из фольги для лопатки турбореактивного двигателя, содержащую две ветви, имеющие возможность охватывать боковые поверхности корневой части лопатки, и две лапки, проходящие соответственно от конца каждой из двух ветвей, причем две эти лапки загнуты в направлении навстречу друг другу, отличающуюся тем, что упомянутые лапки связаны между собой таким образом, чтобы не иметь возможности разгибаться.

В соответствии с первым способом выполнения упомянутые лапки выполнены достаточно длинными для того, чтобы быть загнутыми одна на другую и быть соединенными между собой непосредственно. Так, например, они могут быть соединены между собой при помощи сварки, клепки, болтовым соединением или же путем вставления одной лапки в другую.

В соответствии со вторым способом выполнения прокладка из фольги содержит некоторую соединительную деталь, связывающую упомянутые лапки таким образом, чтобы не допустить их разгибания. Этот второй способ выполнения позволяет выполнять лапки более короткими и имеющими обычно менее сложную форму, чем форма лапок в соответствии с первым способом выполнения.

Используемая в данном случае соединительная деталь может иметь различные формы. В то же время эта соединительная деталь может быть зафиксирована на лапках, то есть может быть соединена с лапками таким образом, чтобы воспрепятствовать всякому относительному движению между этой деталью и лапками, или же, наоборот, может быть связана с этими лапками при обеспечении некоторой свободы их относительного движения.

В процессе исследований, выполненных в рамках осуществления предлагаемого изобретения, было установлено, что для ограничения износа диска вентилятора и/или корневой части лопатки оказывается предпочтительным, чтобы корневая часть лопатки имела возможность двигаться внутри прокладки из фольги в направлениях, отличных от осевого направления.

Таким образом, в соответствии с предпочтительным способом осуществления предлагаемого изобретения упомянутая соединительная деталь присоединяется к лапкам таким образом, чтобы допустить некоторое взаимное расхождение ветвей прокладки из фольги (что сводится к обеспечению возможности взаимного расхождения упомянутых лапок) и, следовательно, не препятствовать так называемым "боковым" движениям корневой части лопатки внутри прокладки из фольги.

Таким образом, в качестве примера, соединительная деталь может представлять собой направляющую, принимающую упомянутые лапки внутри двух своих концов.

Для того чтобы допустить взаимное расхождение лапок, либо обе лапки присоединяются к концам направляющей таким образом, чтобы они обе оставались свободными по поступательному движению вдоль направления расхождения ветвей прокладки из фольги, либо одна из этих лапок фиксируется на направляющей, например, при помощи сварки, тогда как другая остается свободной по упомянутому поступательному движению.

Предпочтительно, чтобы обе лапки были закреплены на концах соединительной детали, причем соединительная деталь имеет возможность растягиваться вдоль направления взаимного расхождения ветвей.

Соединительно деталь предпочтительно может представлять собой гибкую пластину, по меньшей мере часть которой является искривленной или содержит складки. Искривленная или содержащая складки часть соединительной детали или лапки предпочтительно является выпуклой в направлении внутрь прокладки из фольги.

Предпочтительно лапки перекрываются друг с другом и прикреплены одна к другой, причем по меньшей мере одна из лапок представляет собой гибкую пластину, по меньшей мере часть которой является искривленной или содержит складки.

Лапки могут вставляться друг в друга таким образом, чтобы оставаться свободными по поступательному движению вдоль направления взаимного расхождения ветвей.

Изобретение также относится к лопатке вентилятора, корневая часть которой охвачена вышеописанной прокладкой из фольги.

Изобретение также относится к турбореактивному двигателю, содержащему лопатку вентилятора, корневая часть которой охвачена вышеописанной прокладкой из фольги.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше понятны из описания примеров его осуществления, приведенного со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей, в числе которых:

- фиг.1 представляет собой схематический вид в разобранном виде системы, содержащей часть диска вентилятора, шпонку, пример прокладки из фольги в соответствии с предлагаемым изобретением и корневую часть лопатки вентилятора;

- фиг.2 представляет собой вид спереди по стрелке II системы, представленной на фиг.1, но уже в собранном состоянии;

- фиг.3 представляет собой вид в осевом разрезе по стрелке III-III системы, показанной на фиг.2;

- фиг.4 представляет собой детальный вид в изометрии по стрелке IV соединительной детали для прокладки из фольги, показанной на фиг.1-3;

- фиг.5 представляет собой вид в разрезе по плоскости V-V соединительной детали, показанной на фиг.4;

- фиг.6 представляет собой вид в разрезе, аналогичный виду, показанному на фиг.5, иллюстрирующий другой тип соединительной детали;

- фиг.7 представляет собой детальный вид в изометрии, демонстрирующий пример реализации прокладки из фольги в соответствии с предлагаемым изобретением, оборудованной соединительной деталью другого типа;

- фиг.8 представляет собой детальный вид в изометрии, демонстрирующий пример реализации прокладки из фольги в соответствии с предлагаемым изобретением, не содержащей соединительной детали;

- фиг.9 представляет собой детальный вид в изометрии, демонстрирующий другой пример реализации прокладки из фольги в соответствии с предлагаемым изобретением, не содержащей соединительной детали.

На фиг.1-3 схематически представлены: диск вентилятора 2, содержащий на своей периферийной части множество осевых канавок 4, определяющих, вместе с передней по потоку поверхностью 8 барабана компрессора низкого давления 6, ложемент 10, в который может быть вставлена шпонка 12, прокладка из фольги 20 и корневая часть 16 лопатки 14. Следует отметить, что существуют аналогичные системы монтажа, не содержащие шпонки 12.

Прокладка из фольги 20 содержит две боковые ветви 21А и 21В и имеет возможность охватывать корневую часть лопатки 16. Как это можно видеть на фиг.2, прокладка из фольги 20 опирается на шпонку 12. Корневая часть лопатки 16, шпонка 12, барабан 6 и диск вентилятора 2 изготовлены, например, из титанового сплава. Что касается прокладки из фольги 20, то она представляет собой деталь изнашивания, изготовленную из более твердого сплава, такого, например, как сплав, известный под маркой Inconel 718, и выполняет функцию ограничения износа корневой части лопатки 16 и диска вентилятора 2. Поскольку прокладка из фольги 20 изготовлена из материала, более твердого, чем материал барабана 6, повторяющиеся соударения между двумя этими элементами будут приводить к повреждению барабана.

Для того чтобы исключить такие соударения, прокладка из фольги 20 содержит две лапки 22, которые проходят от ее переднего по потоку конца с каждой стороны от корневой части лопатки и которые загнуты в направлении навстречу друг другу. Эти лапки 22 связаны между собой при помощи соединительной детали 24, которая не позволяет им разгибаться. Передняя по потоку и задняя по потоку части прокладки из фольги и других деталей определяются по отношению к направлению нормального течения потока газов внутри турбореактивного двигателя, представленному стрелкой F на фиг.3.

В соответствии с одним из способов выполнения лапки 22 фиксируются, при помощи сварки, клепки, болтового соединения или любого другого подходящего в данном случае средства крепления, на концах соединительной детали 24. В примере выполнения, представленном на фиг.4 и 5, точка сварки 26 реализована между каждой лапкой 22 и соединительной деталью 24. В то же время эта соединительная деталь 24 имеет возможность вытягиваться вдоль направления взаимного расхождения ветвей 21А и 21В, то есть вдоль направления, параллельного поперечной оси А и представленного на фиг.4.

Для того чтобы обеспечить возможность такого вытягивания, соединительная деталь 24 может представлять собой гибкую пластину, по меньшей мере часть которой является искривленной или содержит складки. В примере выполнения, представленном на фиг.4 и 5, соединительная деталь 24 представляет собой гибкую пластину, снабженную несколькими складками 28 в своей средней части таким образом, чтобы эта деталь 24 была выпуклой в направлении по потоку, то есть в направлении корневой части лопатки 16. В том случае, когда ветви 21А, 21В и соответствующие им лапки 22 стремятся отдалиться друг от друга в направлении оси А, выпуклая часть детали 24 становится плоской таким образом, что эта деталь 24 вытягивается и обеспечивает возможность взаимного расхождения ветвей 21А и 21В.

То обстоятельство, что деталь 24 будет выпуклой в направлении корневой части лопатки 16, размещенной внутри прокладки из фольги 20, то есть в рассматриваемом здесь случае в направлении по потоку, позволяет амортизировать соударения между прокладкой из фольги 20 и корневой частью лопатки 16, поскольку эта выпуклая часть 25 деформируется (то есть стремится стать плоской) в том случае, когда она упирается в корневую часть лопатки 16. Кроме того, упомянутая выпуклая часть удерживает точки сварки 26 и лапки 22 на некотором расстоянии от корневой части лопатки 16 и предохраняет эти части от ударов.

В соответствии с другим примером выполнения, представленным на фиг.6, соединительная деталь 124 может быть выпуклой в направлении навстречу потоку. В этом случае выпуклая часть 125 не входит в контакт с корневой частью лопатки 16 (здесь она не выполняет функцию амортизации), но она всегда обеспечивает возможность вытягивания для детали 124.

Что касается поперечного сечения выпуклой части 25, 125, то она может представлять складки и/или по меньшей мере один искривленный участок. На фиг.6 выпуклая часть 125 образована искривленным участком, тогда как на фиг.5 выпуклая часть 25 имеет пять плоских граней, отделенных друг от друга четырьмя складками. Следует отметить, что чем больше складок имеет выпуклая часть 25, тем более легко она поддается деформации, что способствует вытягиванию детали 24 и амортизации прокладки из фольги 22 на корневой части лопатки 16.

В соответствии с еще одним способом выполнения, проиллюстрированным на фиг.7, упомянутая соединительная деталь представляет собой направляющую 224, принимающую упомянутые лапки 22 во внутреннюю полость двух своих концов. Эта направляющая 224 может быть изготовлена, например, сгибанием пластины самой на себя. В примере выполнения, представленном на фиг.7, одна из лапок 22 прикреплена к одному из концов соединительной детали 224, тогда как другая лапка 22 связана с другим концом соединительной детали 224 таким образом, чтобы оставаться свободной по поступательному движению вдоль направления взаимного расхождения ветвей, то есть параллельно поперечной оси А'.

Для того чтобы облегчить вставление свободной по поступательному движению лапки 22 внутрь направляющей 224, соответствующий конец этой направляющей имеет скошенный край.

Факт фиксации по меньшей мере одной из лапок 22 на соединительной детали 24 позволяет иметь единую систему для манипуляций. Кроме того, исключается всякая опасность отрыва соединительной детали в процессе функционирования.

Ниже со ссылками на фиг.8 и 9 будут описаны два примера выполнения прокладок из фольги, не содержащих соединительных деталей.

В примере, представленном на фиг.8, две лапки 22 прокладки из фольги 20 взаимно перекрываются и прикреплены одна к другой. Они могут быть скреплены вместе, например, при помощи точечной сварки 26. Для того чтобы дать возможность прокладке из фольги растягиваться вдоль направления А'' взаимного расхождения ветвей 21А, 21В, по меньшей мере одна из упомянутых лапок представляет собой гибкую пластину, по меньшей мере часть которой является искривленной или имеет складки. В рассматриваемом примере выполнения, для того чтобы не создавать разбалансированности, обе лапки 22 содержат выпуклую часть 325, ориентированную в направлении по потоку и образованную искривленным участком. Альтернативным образом эта выпуклая часть 325 может содержать складки и/или может быть ориентированной в направлении против потока. То обстоятельство, что выпуклая часть 325 будет ориентирована в направлении внутрь прокладки из фольги 20, то есть в направлении корневой части лопатки 16, позволяет обеспечить амортизацию соударений между этой прокладкой из фольги 20 и корневой частью лопатки 16, поскольку выпуклая часть 325 деформируется в том случае, когда она входит в опорный контакт с корневой частью лопатки 16.

В примере выполнения, представленном на фиг.9, две лапки 22 прокладки из фольги 20 перекрываются между собой и вставляются одна в другую таким образом, чтобы оставаться свободными по поступательному движению вдоль направления взаимного расхождения ветвей. В этом примере выполнения одна из лапок 22 представляет два крыла 23, верхнее и нижнее, загнутые таким образом, чтобы сформировать направляющую, внутри которой имеет возможность скользить другая лапка 22.

В соответствии с еще одним примером реализации, не представленным на приведенных в приложении фигурах, одна из лапок 22 имеет овальное отверстие, внутри которого имеет возможность скользить специальный штифт. Этот штифт может быть либо неподвижно закреплен на другой лапке 22, либо он также может скользить внутри овального отверстия, выполненного в этой другой лапке 22.

Выше были описаны примеры выполнения прокладки из фольги, предназначенной для лопаток вентилятора турбореактивного двигателя. Тем не менее, эти прокладки из фольги могут быть использованы и для других типов лопаток турбореактивного двигателя, таких, например, как лопатки компрессора низкого давления турбореактивного двигателя.

В то же время в описанных выше примерах выполнения подлежащая защите часть турбореактивного двигателя, то есть барабан компрессора низкого давления 6, располагается по потоку позади упомянутой прокладки из фольги. Следовательно, упомянутые лапки 22 проходят от переднего по потоку конца прокладки из фольги 20. Однако может быть рассмотрен также случай, когда подлежащая защите часть турбореактивного двигателя будет располагаться спереди по потоку от этой прокладки из фольги. В этом случае лапки 22 будут проходить от заднего по потоку конца этой прокладки из фольги 20.

Прокладка из фольги, предназначенная для лопатки турбореактивного двигателя, содержит две ветви, выполненные с возможностью охватывать боковые поверхности корневой части лопатки, и две лапки, проходящие соответственно от конца каждой из двух упомянутых ветвей. Обе лапки связаны между собой без возможности разгибаться. Другое изобретение группы относится к лопатке вентилятора, корневая часть которой охвачена указанной выше прокладкой из фольги. Еще одно изобретение группы относится к турбореактивному двигателю, содержащему лопатку вентилятора, корневая часть которой охвачена указанной выше прокладкой из фольги. Изобретения позволяют исключить повреждения барабана компрессора низкого давления, за счет надежной фиксации прокладки в осевом направлении. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Прокладка из фольги (20), предназначенная для лопатки (14) турбореактивного двигателя и содержащая две ветви (21А, 21В), выполненные с возможностью охватывать боковые поверхности корневой части (16) лопатки, и две лапки (22), проходящие соответственно от конца каждой из двух упомянутых ветвей, отличающаяся тем, что обе лапки связаны между собой без возможности разгибаться.

2. Прокладка из фольги по п.1, отличающаяся тем, что она содержит соединительную деталь (24, 124, 224), связывающую упомянутые лапки таким образом, чтобы не допустить их разгибания.

3. Прокладка из фольги по п.2, отличающаяся тем, что соединительная деталь (24, 124, 224) связана с лапками (22) таким образом, чтобы обеспечить возможность взаимного расхождения ветвей (21А, 21В) прокладки из фольги.

4. Прокладка из фольги по п.3, отличающаяся тем, что соединительная деталь (224) представляет собой направляющую, принимающую лапки (22) внутрь двух своих концов.

5. Прокладка из фольги по одному из пп.3 или 4, отличающаяся тем, что одна из упомянутых лапок (22) неподвижно фиксируется на одном из концов упомянутой соединительной детали (224), тогда как другая лапка (22) связана с другим концом этой соединительной детали (224) таким образом, чтобы оставить ее свободной по поступательному движению вдоль направления взаимного расхождения упомянутых ветвей (21А, 21В).

6. Прокладка из фольги по п.2, отличающаяся тем, что обе лапки (22) закреплены на концах соединительной детали (24, 124), причем соединительная деталь имеет возможность растягиваться вдоль направления взаимного расхождения ветвей (21А, 21В).

7. Прокладка из фольги по п.6, отличающаяся тем, что соединительная деталь (24, 224) представляет собой гибкую пластину, по меньшей мере часть которой (25, 125) является искривленной или содержащей складки.

8. Прокладка из фольги по п.1, отличающаяся тем, что лапки (22) перекрываются друг с другом и прикреплены одна к другой, причем по меньшей мере одна из лапок (22) представляет собой гибкую пластину, по меньшей мере часть (325) которой является искривленной или содержит складки.

9. Прокладка из фольги по п.1, отличающаяся тем, что лапки (22) вставляются одна в другую таким образом, чтобы оставаться свободными по поступательному движению вдоль направления взаимного расхождения ветвей (21А, 21В).

10. Прокладка из фольги по п.7 или 8, отличающаяся тем, что упомянутая искривленная или содержащая складки часть (25, 125, 325) соединительной детали (24, 124) или лапки (22) является выпуклой в направлении внутрь прокладки из фольги (20).

11. Лопатка (14) вентилятора, корневая часть (16) которой охвачена прокладкой из фольги (20) в соответствии с п.1.

12. Турбореактивный двигатель, отличающийся тем, что он содержит лопатку (14) вентилятора, корневая часть (16) которой охвачена прокладкой из фольги (20) в соответствии с п.1.