УПЛОТНИТЕЛЬ С БОЛЬШИМ ДИАПАЗОНОМ СЖАТИЯ Российский патент 2013 года по МПК F02C7/28 F16J15/02 

Изобретение относится к уплотнителю, предназначенному для расположения между турбореактивным двигателем и гондолой воздушного судна.

Воздушное судно приводят в движение несколько турбореактивных двигателей, каждый из которых содержится в гондоле, которая также вмещает несколько дополнительных исполнительных устройств, связанных с ее работой и обеспечивающих различные функции, во время работы или простоя турбореактивного двигателя.

Как показано на фиг.2, гондола обычно имеет трубчатый каркас, содержащий (i) воздухозаборник 20 спереди турбореактивного двигателя 30, (ii) среднюю секцию 40, предназначенную для окружения вентилятора турбореактивного двигателя, (iii) заднюю секцию 50 с возможностью вмещения устройств реверса тяги и окружения камеры сгорания турбореактивного двигателя 30, и (iv) инжекционное сопло 60, выпускное отверстие которого расположено после турбореактивного двигателя.

Современные гондолы часто предназначены для вмещения двухконтурного турбореактивного двигателя, способного вырабатывать при вращении лопастей вентилятора струю горячего воздуха (также именуемую первичным потоком), выходящую из камеры сгорания турбореактивного двигателя.

Гондола, как правило, оснащена наружной конструкцией, именуемой наружным неподвижным каркасом (ННК), которая совместно с внутренней концентрической конструкцией, именуемой внутренним неподвижным каркасом (ВНК), ограничивает кольцевой проток, также именуемый потоковой секцией, предназначенный для направления потока холодного воздуха, именуемого вторичным потоком, который циркулирует снаружи турбореактивного двигателя. Первичный и вторичный поток, выбрасываются из турбореактивного двигателя сзади гондолы.

Таким образом, каждый узел воздушного судна, образующий реактивную струю, образован гондолой и турбореактивным двигателем и подвешен на фиксированной конструкции воздушного судна, например, под крылом или на фюзеляже с помощью пилона или мачты, закрепленной на турбореактивном двигателе или гондоле.

Задняя секция наружного каркаса гондолы традиционно образована двумя створками, по существу полуцилиндрической формы, на каждой стороне продольной вертикальной плоскости симметрии гондолы, а также с рабочим положением и положением технического обслуживания для обеспечения доступа к турбореактивному двигателю.

Две створки по существу смонтированы с возможностью поворота вокруг продольной оси, образующей шарнир в верхней части (верхняя соединительная линия, на 12 часов) реверса. Створки удерживаются по существу в замкнутом положении фиксаторами, расположенными по меньшей мере вдоль соединительной линии в нижней части (на 6 часов).

Таким образом известно, что узел воздушного судна, образующий реактивную струю, содержит функциональные сборочные узлы с возможностью относительных перемещений и между которыми необходимо размещение уплотнения.

В частности, важно, что две створки, которые окружают турбореактивный двигатель, образуют вторичный поток над частью течения его канала, протекающий без утечки к турбореактивному двигателю 30. В частности, важно создать уплотнительный барьер между передней частью каждой створки и турбореактивного двигателя с возможностью предотвращения любой утечки вторичного потока к турбореативному двигателю. Подобная утечка особенно опасна. В частности конструкция и размеры гондолы обеспечивают вторичный поток, оказывающий давление на ее внутренний каркас. Гондола не рассчитана для вмещения любого объема потока, создающего вторичный поток к турбореактивному потоку 30; высокий уровень потока может приводить к разрыву внутреннего каркаса гондолы.

Однако обеспечение уплотнения между двумя створками и турбореактивным двигателем представляет собой определенный ряд проблем. Во-первых, каждая из двух створок совершает осевое и радиальное перемещение относительно турбореактивного двигателя. Кроме того, учитывая большой размер компонентов, две створки могут испытывать значительные перемещения во время эксплуатации. Следовательно, уплотнение, расположенное между створками и турбореактивным двигателем, должно создавать уплотнительный барьер вне зависимости от положения створки относительно турбореактивного двигателя. Учитывая коэффициент сжатия известных уплотнителей и амплитуду перемещения, на которую должно быть обеспечено уплотнение, известные уплотнители, как правило выполненные с трубчатым сечением в виде подковы, не способны обеспечить достаточное уплотнение, так как они имеют диаметр, несопоставимый с расстоянием между створками и турбореактивным двигателем.

В документах WO 2004/088081 и WO 2004/113772 описаны уплотнители, содержащие цилиндрический участок, из которого выступает по меньшей мере одна губка. Однако эти уплотнители недостаточно удовлетворительны, в частности, потому что они не обладают большой прочностью на сжатие.

Задачей настоящего изобретения является устранение всех или некоторых из указанных выше недостатков.

В частности, задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является усовершенствование уплотнения между створкой заднего участка гондолы и турбореактивным двигателем в узле воздушного судна, образующем реактивную струю, когда они испытывают относительные перемещения больших амплитуд.

Объектом изобретения является по существу уплотнитель, выполненный с возможностью размещения между створкой задней секции гондолы и турбореактивным двигателем в узле воздушного судна, образующем реактивную струю; причем этот уплотнитель имеет цилиндрической участок и по меньшей мере одну губку, выступающую радиально от образующей линии цилиндрического участка, и дополнительно содержит продольное ребро, ориентированное радиально внутрь цилиндрического участка.

Таким образом, уплотнение согласно изобретению имеет цилиндрический участок, от которого отходит по меньшей мере одна губка. Уплотнение согласно изобретению способно поддерживать герметичный барьер между створкой заднего участка гондолы и турбореактивным двигателем в случае относительного перемещения больших амплитуд этих двух элементов. Уплотнение поддерживается уплотнителем, огибающая поверхность которого, то есть объем, внутри которого уплотнение способно перемещаться, остается ограниченной. Эта точка важна, так как кольцевое пространство, образованное между каждой створкой и турбореактивным двигателем, ограничено, однако способно изменяться с большими амплитудами при эксплуатации турбореактивного двигателя. Действие каждой губки в сочетании с эластичностью цилиндрического участка поддерживает герметичный барьер между створкой и турбореактивным двигателем вне зависимости от амплитуды перемещения между этими двумя элементами. Кроме того, ребро действует в качестве упора при полном сжатии цилиндрического участка.

Таким образом, изобретение предлагает уплотнение, сочетающее превосходную герметичность и большой диапазон сжатия, которое ограничено ребром.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, уплотнение имеет две в целом параллельных губки, обеспечивая таким образом возможность создания двойного уплотнительного барьера. Такая конструкция важна, поскольку каждая створка может совершать осевое и/или радиальное перемещение относительно турбореативного двигателя.

Кроме того, две губки могут быть ориентированы друг относительно друга в форме буквы V.

Для обеспечения крепления уплотнителя к несущей поверхности цилинрический участок может содержать плоскую поверхность на наружной поверхности.

Плоская поверхность предпочтительно расположена диаметрально противоположно по меньшей мере одной из губок. Подобная конструкция уплотнителя обеспечивает преимущество эластичности цилиндрической части и каждой губки, обеспечивая возможность поддержания контакта с герметизируемыми поверхностями.

Задняя поверхность продольного ребра предпочтительно опирается на плоскую поверхность. Подобная конструкция соответствует предпочтительному варианту выполнения уплотнителя, в котором уплотнитель закреплен на его плоской поверхности, создавая барьер между двумя элементами, перемещающимися перпендикулярно плоской поверхности.

Плоская поверхность может иметь продолжение в виде крепежной подошвы.

В частности, уплотнитель может быть выполнен из эластичного материала из стекла или арамида кремниевого типа, армированного волокнами.

Наконец, уплотнитель предпочтительно обладает максимальным соотношением габаритный размер/толщина материала больше 10 или даже больше 15. Максимальный габаритный размер определен расстоянием между свободным концом губы или губок и противоположным концом цилиндрического участка (например, несущей поверхности плоской поверхности), а толщина материала является толщиной уплотнителя в цилиндрическом участке или у губок. Многие уплотнители предшествующего уровня техники имеют наоборот большую толщину материала для максимального габаритного размера, который может быть того же порядка, что и размер уплотнителя согласно изобретению, что приводит к тому, что в уплотнителях предшествующего уровня техники упомянутое выше соотношение обычно приблизительно равно 5. Таким образом, в изобретении предлагается уплотнитель, форма которого позволяет обеспечить ему очень большой диапазон сжатия.

Сочетание следующих признаков: радиальные губки, большой диапазон сжатия и наличие продольного ребра, образующего компрессионный упор, обеспечивает исключительно высокие эксплуатационные показатели уплотнителя, предлагаемого в изобретении.

Для его лучшего понимания, изобретение описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, представляющие в качестве неограничивающего примера один вариант осуществления уплотнителя, предлагаемого в изобретении.

Фиг.1 является видом в разрезе одного варианта выполнения уплотнения согласно изобретению, установленного на створку задней секции гондолы;

Фиг.2 является покомпонентным видом в аксонометрии узла воздушного судна, образующего реактивную струю, содержащего гондолу и турбореактивный двигатель;

Фиг.3 является частичным видом в аксонометрии задней створки гондолы, изображающим расположения уплотнителей, предлагаемых в изобретении;

Фиг.4 является увеличенным видом детали IV, проиллюстрированной на фиг.3.

Как проиллюстрировано на фиг.1, уплотнитель 1, предлагаемый в изобретении, содержит два участка: с одной стороны цилиндрический участок 2, который в данном примере представляет кольцевую секцию в покое, и с другой стороны две губки 3, образующие между собой букву V. Угол, образуемый двумя губками, составляет около 30°. Каждая из двух губок 3 проходит, в общем, радиально от образующей линии цилиндрического участка 2 внутрь.

Уплотнитель 1 на наружной поверхности, на стороне диаметрально противоположной двум губкам, содержит плоскую поверхность 4; в представленном варианте плоская поверхность 4 продолжается в поперечном направлении плоской подошвой 5.

Необходимо также отметить, что уплотнитель 1 содержит продольное ребро 6, ориентированное внутрь цилиндрического участка 2 и задняя поверхность которого упирается в плоскую поверхность 4.

Этот уплотнитель 1 может, например, быть выполнен формованием из эластичного материала, например силикона или эластомера, армированного углеродными или арамидными волокнами.

Необходимо также отметить, что пленка 8 из материала с низким коэффициентом трения, например ПТФЭ, может быть зафиксирована на уплотнителе 1. Эта пленка 8 наносится на поверхности губок 3, расположенные друг напротив друга, и также часть цилиндрического участка 2, расположенную между двумя губками 3.

Как показано на фиг.1, уплотнитель 1 закреплен и зафиксирован клеем на несущей поверхности уплотнителя 51 задней секции гондолы.

Для завершения крепежа уплотнителя 1 необходимо обеспечить размещение подошвы посередине между пожарозащитной пластиной 52 и несущей поверхностью створки 51.

В процессе эксплуатации уплотнитель 1, который зафиксирован на каждой створке 51 задней секции гондолы, входит в контакт с турбореактивным двигателем и в частности, с кожухом, окружающим компрессор турбореактивного двигателя 30. Затем уплотнитель 1 сжимается между створкой, на которой он установлен, и кожухом турбореактивного двигателя 30.

В ходе работы турбореактивного двигателя каждая из двух створок 51 может перемещаться на большую амплитуду в радиальном направлении, а также в осевом направлении относительно турбореактивного двигателя 30. В частности, амплитуда перемещений между створкой 51 и турбореактивным двигателем 30 может составлять около 20 мм.

Следовательно, уплотнитель 1, предлагаемый в изобретении, обеспечивает возможность поддержания контакта в любых обстоятельствах и, следовательно, создает герметичный барьер между кожухом турбореактивного двигателя 30 и створкой 51, даже при максимальной радиальной амплитуде. Уплотнитель 1, предлагаемый в изобретении, обеспечивает высокую прочность на сжатие, реализуемую, во-первых, за счет изгибания двух губок 3, обладающих относительно низкой жесткостью, которая в любом случае ниже жесткости цилиндрического участка 2; во-вторых, при увеличении радиальной амплитуды в результате перемещения створки 51 относительно турбореактивного двигателя 30, цилиндрический участок 2 может сжиматься до тех пор, пока он не упрется в продольное ребро 6.

В случае перемещения створки 51 гондолы относительно турбореактивного двигателя 30 в осевом направлении, уплотнитель 1 поддерживает герметичность двумя губками 3, способными повторять перемещение створки.

Таким образом, в изобретении предлагается уплотнитель 1, обеспечивающий возможность поддержания герметичного барьера между двумя элементами, испытывающими относительные перемещения большой амплитуды, однако при этом огибающая поверхность этого уплотнения 1, то есть объем, внутри которого уплотнение 1 способно перемещаться, остается ограниченной. Таким образом, уплотнение, предлагаемое в изобретении, предотвращает поступление вторичного потока по направлению к турбореактивному двигателю. Этого результата достигают сочетая эластичный цилиндрический участок 2 с одной, предпочтительно двумя, губками, что обеспечивает контакт в случае перемещения больших амплитуд.

Как проиллюстрировано на фиг.3 и 4, уплотнитель 1, предлагаемый в изобретении, может быть размещен на задней секции 50 гондолы:

- у верхней соединительной линии (позиция 1а);

- в соединительном регионе с передним каркасом гондолы (ссылочная позиция 1b);

- и/или на ВНК 53, спереди (позиция 1с).

Изобретение несомненно не ограничено описанным выше в качестве примера вариантом осуществления изобретения, а относится ко всем его вариантам. Например, крепежная подошва может быть расположена по обе стороны плоской поверхности.

Уплотнитель для размещения между створкой задней секции гондолы и турбореактивным двигателем в узле воздушного судна, образующем реактивную струю, включает цилиндрической участок, губки и продольное ребро. Губки выступают радиально от образующей линии цилиндрического участка, продольное ребро выступает радиально внутрь цилиндрического участка, а максимальное соотношение габаритного размера уплотнителя к толщине материала более 10. Губки ориентированы друг относительно друга в форме буквы V, а цилиндрический участок содержит на своей наружной поверхности плоскую поверхность, расположенную диаметрально противоположно губкам. Изобретение позволяет повысить герметичность и сжимаемость уплотнения. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Уплотнитель, предназначенный для размещения между створкой (51) задней секции (50) гондолы и турбореактивным двигателем (30) в узле воздушного судна, образующем реактивную струю, указанный уплотнитель (1) имеет цилиндрический участок (2) и по меньшей мере одну губку (3), выступающую радиально от образующей линии цилиндрического участка (2), и дополнительно содержит продольное ребро (6), отходящее радиально внутрь цилиндрического участка (2), отличающийся тем, что максимальное соотношение габаритный размер/толщина материала более 10 или даже более 15.

2. Уплотнитель по п.1, отличающийся тем, что он имеет две, по существу, параллельные губки (3).

3. Уплотнитель по п.2, отличающийся тем, что две губки (3) ориентированы друг относительно друга в форме буквы V.

4. Уплотнитель по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический участок (2) содержит плоскую поверхность (4) на своей наружной поверхности.

5. Уплотнитель по п.4, отличающийся тем, что плоская поверхность (4) расположена диаметрально противоположно по меньшей мере одной из губок (3).

6. Уплотнитель по п.4 или 5, отличающийся тем, что задняя поверхность продольного ребра (6) опирается на плоскую поверхность (4).

7. Уплотнитель по п.4 или 5, отличающийся тем, что плоская поверхность (4) имеет продолжение в виде крепежной подошвы (5).

8. Уплотнитель по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он выполнен из эластичного материала, из стекла или арамида кремниевого типа, усиленного волокнами.