РАБОЧАЯ ЛОПАТКА ВЕНТИЛЯТОРА Российский патент 2013 года по МПК F04D29/38 

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а более конкретно к конструкции рабочей лопатки вентилятора газотурбинного двигателя летательного аппарата.

Известна конструкция рабочей лопатки вентилятора с широким хвостовиком на уровне корневого сечения пера лопатки (патент RU №2354854).

Недостатком известной конструкции лопатки является большая длина хвостовика, что увеличивает массу лопатки и рабочего колеса в целом.

Известна стреловидная лопатка вентилятора, в которой хвостовик со стороны входной кромки лопатки выходит вдоль оси вращения за границу выходной кромки в периферийном сечении лопатки (патент №US №6071077).

Недостатком известной конструкции является широкий хвостовик, что увеличивает массу лопатки.

Наиболее близкой к заявляемой конструкции является рабочая лопатка вентилятора со сварным швом между корытом и спинкой на входной и выходной кромках лопатки (патент RU №2382911).

Недостатком известной конструкции является наличие сварных швов на входной и выходной кромках лопатки, что может привести к повреждению лопатки при попадании посторонних предметов.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности лопатки путем исключения сварных швов на входной и выходной кромках лопатки, а также в снижении массы лопатки за счет уменьшения длины хвостовика.

Сущность технического решения заключается в том, что в рабочей лопатке вентилятора, содержащей хвостовик и перо с входной и выходной кромками, состоящее из корыта, спинки и расположенного между ними внутреннего элемента, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ выходы боковых участков внутреннего элемента выполнены на спинке пера лопатки в направлениях входной и выходной кромок пера, причем кромка выхода бокового участка внутреннего элемента со стороны входной кромки на спинке пера лопатки расположена от входной кромки пера на расстоянии L₁ не менее 5В, где В - ширина стенки корыта пера лопатки, при этом длина L₂ хвостовика в месте соединения с диском выполнена на 15% меньше длины L₃ проточной поверхности хвостовика.

Выполнение на спинке пера лопатки в направлениях входной и выходной кромок выходов боковых участков внутреннего элемента обеспечивает образование монолитных участков входной и выходной кромок лопатки без сварных швов на кромках, что повышает надежность лопатки.

Расположение кромки выхода бокового участка внутреннего элемента со стороны входной кромки на спинке пера на расстоянии L₁ не менее 5В (В - ширина стенки корыта пера лопатки) обеспечивает прочность лопатки.

При L₁ меньше 5В пластические деформации входной кромки пера лопатки от попадания постороннего предмета на вход в двигатель могут привести к раскрытию стыка стенок и внутреннего элемента.

Выполнение длины L₂ хвостовика в месте соединения с диском на 15% меньше длины L₃ проточной поверхности хвостовика уменьшает массу лопатки и рабочего колеса в целом.

На фиг.1 - изображен общий вид лопатки.

На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 - элемент I на фиг.2 в увеличенном виде (входная кромка лопатки и наружные стенки с боковым участком внутреннего элемента).

Рабочая лопатка вентилятора состоит из хвостовика 1 и пера 2. Перо 2 имеет входную кромку 3, выходную кромку 4, корыто 5 и спинку 6. Корыто 5 образовано стенкой 7. Спинка 6 образована стенкой 8, частично стенкой 7 в зонах входной 3 и выходной 4 кромок пера 2 и внутренним элементом 9 выходами 10 и 11 боковых участков 12 и 13 указанного элемента.

Выходы 10 и 11 направлены соответственно к входной 3 и выходной 4 кромкам пера 2.

Кромка 14 выхода 10 бокового участка 12 внутреннего элемента 9 расположена на спинке 6 от входной кромки 3 на расстоянии L₁ не менее 5В, где В - ширина стенки 7 пера 2 лопатки.

Стенка 7 пера 2 на расстоянии L₁ от входной кромки 3 образует монолитный участок 15. Со стороны выходной кромки 4 также стенкой 7 образован монолитный участок 16.

Для уменьшения массы рабочей лопатки длина L₂ хвостовика 1 в месте соединения 17 с диском 18 вдоль оси 19 выполнена меньше на 15% длины L₃ проточной поверхности 20 хвостовика 1 (терминология по ГОСТ 23537-79).

Задний торец 21 хвостовика 1 в месте соединения с диском 18 не выходит вдоль оси 19 за выходную кромку 4 пера лопатки.

При попадании посторонних предметов (птиц, градин и др.) на вход в газотурбинный двигатель, стенки 7, 8, внутренний элемент 9 и зоны их сварки испытывают нагрузки в зависимости от массы постороннего предмета.

В экстремальных случаях происходит деформация и повреждение входной кромки 3 лопатки, стенки 7 корыта 5, а затем и выходной кромки 4. Повреждение спинки 6 при этом наименьшее.

Наличие монолитных участков 15 и 16 соответственно в зоне входной кромки 3 и выходной кромки 4, а также расположение выходов 10 и 11 боковых участков 12 и 13 внутреннего элемента 9 на спинке 6 на заданном удалении от указанных кромок повышает надежность лопатки.

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения. В рабочей лопатке вентилятора выходы (10) и (11) боковых участков (12) и (13) внутреннего элемента (9) выполнены на спинке (6) пера (2) лопатки в направлениях входной (3) и выходной (4) кромок пера. Со стороны входной кромки (3) на спинке (6) пера кромка (14) выхода (10) бокового участка (12) внутреннего элемента (9) расположена от входной кромки (3) пера лопатки на расстоянии L₁ не менее 5В, где В - ширина стенки (7) корыта (5) пера лопатки. Длина L₂ хвостовика (1) в месте соединения (17) с диском (18) вдоль оси (19) меньше на 15% длины L₃ проточной поверхности (20) хвостовика. Путем переноса выходов боковых участков внутреннего элемента на спинку пера лопатки повышается надежность лопатки и уменьшается ее масса за счет уменьшения длины хвостовика. 3 ил.

Рабочая лопатка вентилятора, содержащая хвостовик и перо с входной и выходной кромками, состоящее из корыта, спинки и расположенного между ними внутреннего элемента, отличающаяся тем, что выходы боковых участков внутреннего элемента выполнены на спинке пера лопатки в направлениях входной и выходной кромок пера, причем кромка выхода бокового участка внутреннего элемента со стороны входной кромки на спинке пера лопатки расположена от входной кромки пера на расстоянии L₁ не менее 5В, где В - ширина стенки корыта пера лопатки, при этом длина L₂ хвостовика в месте соединения с диском выполнена на 15% меньше длины L₃ проточной поверхности хвостовика.