УСИЛЕННАЯ ПРОКЛАДКА ЛОПАТКИ ВЕНТИЛЯТОРА Российский патент 2014 года по МПК F01D5/30 F01D25/06 F01D5/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к области вентиляторов турбореактивного двигателя для воздушного судна и более конкретно к прокладкам, выполненным с возможностью вставления между хвостом лопаток вентилятора и нижней частью отсеков, образованных диском вентилятора.

Предшествующий уровень техники

Вид в разобранном состоянии такого вентилятора реактивного двигателя изображен на фиг.1. Он в целом содержит диск 2, центрированный на оси 4 вентилятора, на котором по периферии диска образованы зубья 6, расположенные на расстоянии друг от друга в окружном направлении, причем каждый зуб простирается, приблизительно, продольно и радиально и, приблизительно, параллельно оси 4. Два последовательных зуба 6 в окружном направлении ограничивают отсек 8 между ними, который будет удерживать хвост 12 лопатки 10 вентилятора. Каждый зуб имеет расширенную головку для удерживания лопаток в направлении радиально наружу известным способом. Иначе говоря, отсек 8 имеет суженный наружный радиальный конец, через который может проходить ножка лопатки с меньшим сечением, чем ее хвост 12. Таким образом, полученная сборка является сборкой типа ласточкин хвост или «елочное крепление».

К тому же вентилятор 1 содержит прокладку 20, связанную с каждой лопаткой 10, и вставленную между нижним концом хвоста 12 лопатки и нижней частью 8а отсека, связанного с рассматриваемой лопаткой.

Как лучше видно из фиг.2, прокладка 20 блокирует лопатку 10 в направлении радиально вовнутрь, а так же способствует соприкосновению поверхностей соприкосновения хвоста 12 с силовым концом зубьев 6. К тому же, как видно из фиг.1, прокладка 20 содержит упор 22 осевого удерживания для ее соответствующей лопатки, причем этот упор 22 выполнен с возможностью нахождения в соприкосновении с удерживающим кольцом (не изображенным), поддерживаемым диском 2 и центрированным на оси 4.

Прокладка 20 обычно содержит металлический элемент 24 жесткости, вокруг которого помещены один или несколько наружных элементов 26, выполненных из эластомерного материала, следовательно, этот элемент 26 соприкасается с нижней частью 8а отсека и радиально внутренним концом хвоста 12 лопатки. Известным способом каждый элемент 26 выполнен посредством инжекционного формования на металлическом элементе жесткости, который предпочтительно выполнен из титана. Заливка посредством инжекционного способа связывает наружный элемент 26, выполненный из эластомерного материала, на несущей поверхности, предусмотренной на элементе 24 жесткости.

Несмотря на то что это технологическое решение широко используется в турбореактивных двигателях, оно может вызвать проблемы отделения (отслоения) наружного элемента 26. Эта проблема возникает, по существу, когда прокладка 20 вставлена между хвостом 12 и нижней частью 8а отсека во время установки двигателя и/или во время операций манипулирования, необходимых для вставления прокладки. Как схематично изображено на фиг.1, можно заметить, что прокладка вставляется в предназначенное для нее пространство посредством ее скольжения вдоль продольного направления 30, которое обычно слегка искривлено.

Когда происходит этот тип отрывания, свойства удерживания лопатки, связанные с это прокладкой, больше не могут быть удовлетворительными. К тому же, поскольку прокладка также выполняет функцию уменьшения вибрации в лопатке, ухудшение прокладки приведет к уменьшению демпфирования вибраций, происходящих на этой лопатке вентилятора во время работы.

Краткое изложение сущности изобретения

Следовательно, целью изобретения является, по меньшей мере, частичное преодоление недостатков, упомянутых выше, относящихся к вариантам осуществления согласно предшествующему уровню техники.

Для достижения этого целью изобретения является прокладка по п.1 или 2.

Предпочтительно, прокладка имеет форму полосы, простирающейся вдоль продольного направления, причем упомянутая волнистая зона содержит множество волн, следующих друг за другом вдоль этого же направления. Расположенные таким образом волны обеспечивают улучшенное сопротивление отслаиванию наружного элемента, выполненного из эластомерного материала, когда прокладка вставляется между хвостом лопатки и нижней частью отсека. Эти волны затем образуют непосредственные препятствия для взаимных смещений между элементом жесткости и наружным элементом прокладки вдоль продольного направления, которое обычно соответствует направлению, в котором прокладка вставляется в предназначенное для нее пространство под лопаткой.

Предпочтительно наружный элемент, выполненный из эластомерного материала, является вставкой, выполненной посредством литья на металлическом элементе жесткости, предпочтительно посредством инжекции под высоким давлением.

Предпочтительно металлический элемент жесткости выполнен из титана.

Другой целью изобретения является вентилятор турбореактивного двигателя, содержащий множество лопаток вентилятора и диск, образующий множество отсеков вокруг его периферии, причем хвост каждой лопатки вентилятора размещен в одном из отсеков, и прокладка, подобная той, что описана выше, вставлена между нижней частью отсека и упомянутым хвостом.

Предпочтительно каждая прокладка перемещается вдоль хвоста ее соответствующей лопатки вентилятора.

Предпочтительно каждая прокладка имеет упор осевого удерживания для его соответствующей лопатки вентилятора.

Наконец, другой целью изобретения является турбореактивный двигатель воздушного судна, содержащий вентилятор, подобный тому, который описан выше.

Другие преимущества и характеристики изобретения будут поняты из неограничивающего подробного описания, данного ниже.

Краткое описание чертежей

Это описание будет выполнено относительно прилагаемых чертежей, в которых:

- на уже описанной фиг.1 изображен вид в перспективе в разобранном состоянии части вентилятора турбореактивного двигателя для воздушного судна с известной конструкцией согласно предшествующему уровню техники;

- на фиг.2, также уже описанной, изображен вид в частичном разрезе вентилятора, изображенного на фиг.1;

- на фиг.3 изображен вид в перспективе прокладки для вентилятора турбореактивного двигателя согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

- на фиг.4 изображен вид, подобный фиг.3, на котором наружный элемент, выполненный из эластомерного материала, был удален для того, чтобы показать только металлический элемент жесткости и его несущую поверхность наружного элемента; и

- на фиг.4а изображен вид в разрезе, взятом по плоскости Р на фиг.4а, включая продольное направление прокладки, и на котором изображены волнистые зоны несущей поверхности, образованной металлическим элементом жесткости.

Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения

Таким образом, на фиг.3 изображена прокладка 120, выполненная согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Эта прокладка, которая имеет наружную форму, практически идентичную или подобную форме прокладки 20 согласно предшествующему уровню техники, изображенной на фиг.1 и 2, также имеет общую форму полосы, простирающейся вдоль продольного направления 130, с изогнутой формой, соответствующей направлению, вдоль которого также простираются хвост 12 его соответствующей лопатки и нижняя часть 8а отсека. Таким образом, следует понимать, что прокладка 120 будет вставлена между лопаткой 10 и нижней частью 8а отсека 8, которые изображены на фиг.1, с целью удерживания лопатки и демпфирования вибраций лопатки.

Как видно из фиг.3, металлический элемент 124 жесткости, предпочтительно выполненный из титана, оснащен наружным элементом 126 из эластомерного материала, который частично накрывает наружную поверхность этого элемента жесткости. Иначе говоря, наружный элемент 126, выполненный посредством инжекционного формования под высоким давлением эластомерного материала на элементе жесткости 124, оставляет часть наружной поверхности этого элемента жесткости свободной.

На фиг.4 изображен этот же элемент жесткости в состоянии, в котором он еще не покрыт его наружным элементом 126. Это делает несущую поверхность 134 этого наружного элемента видимой на фиг.4 и 4а, из которых видно, что она имеет несколько волнистых зон 136. Каждая волнистая зона 136 в действительности образована из последовательности волн 140, между которыми образованы закругленные впадины 142. Таким образом, во время инжекционного формования эластомерного материала эластомерный материал будет проникать во впадины 142, следствием чего является двукратное увеличение площади сцепления элемента 126 на элементе 124 жесткости и создание множества механических зацеплений волн элемента жесткости во впадинах на наружном элементе и наоборот.

В этом отношении для дополнительного уменьшения рисков отслаивания элемента 126 волны 140 каждой волнистой зоны 136 предусмотрены в последовательности вдоль продольного направления 130, в котором прокладка 120 может, как правило, смещаться относительно диска 2, чтобы быть вставленной между хвостом 12 лопатки и нижней частью 8а отсека. Как видно из фиг.4, предусмотрены две волнистые зоны 136, ориентированные в противоположных направлениях, одна из которых, возможно, прервана в одном или нескольких местах посредством элемента 124 жесткости, который образует часть наружной поверхности готовой прокладки. Когда прокладка будет вставлена на место в ее отсеке, волны 140 будут простираться вдоль окружного направления диска 2 вентилятора в направлении их амплитуды.

К тому же две волнистые зоны 136 соединены друг с другом посредством радиально наружной зоны 146 и радиально внутренней зоны (невидимой на фиг.4), причем эти две зоны являются предпочтительно плоскими и параллельными направлению 130. Они также образуют неотъемлемую часть несущей поверхности 134, на которой будет закреплен элемент 126, выполненный из эластомерного материала, когда инжекционное формование будет завершено.

Очевидно, прокладка 120, изображенная в этом документе, также имеет упор 122 осевого удерживания для ее соответствующей лопатки вентилятора, имеющий такую же геометрию, как упор 22, изображенный на прокладке 22 на фиг.1

Очевидно, специалисты в данной области техники могут выполнить различные изменения изобретения, так как оно было описано только посредством неограничивающих примеров.

Прокладка для вставления между хвостом лопатки вентилятора турбореактивного двигателя и нижней частью отсека, в котором размещен этот хвост. Отсек ограничен диском вентилятора. Прокладка имеет металлический элемент жесткости, оснащенный, по меньшей мере, одним наружным элементом, выполненным из эластомерного материала, и содержащий несущую поверхность (134) этого наружного элемента. Несущая поверхность (134) содержит, по меньшей мере, одну волнистую зону (136). Достигается надежное удержание и демпфирование лопатки за счет улучшенного сцепления между элементом жесткости и наружным элементом. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Прокладка (120), выполненная с возможностью вставления между хвостом (12) лопасти вентилятора турбореактивного двигателя и нижней частью (8а) отсека (8), в котором размещен этот хвост, причем отсек ограничен диском (2) вентилятора, причем упомянутая прокладка имеет металлический элемент (124) жесткости, оснащенный, по меньшей мере, одним наружным элементом (126), выполненным из эластомерного материала, причем упомянутый элемент жесткости имеет несущую поверхность (134) упомянутого наружного элемента, выполненного из эластомерного материала, отличающаяся тем, что упомянутая несущая поверхность (134) содержит, по меньшей мере, одну волнистую зону (136).

2. Прокладка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая несущая поверхность (134) имеет две волнистые зоны (136), ориентированные в противоположных направлениях.

3. Прокладка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что прокладка имеет форму полосы, простирающейся вдоль продольного направления (130), и тем, что упомянутая волнистая зона (130) содержит множество волн (140), следующих друг за другом вдоль упомянутого продольного направления (130).

4. Прокладка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый наружный элемент (126) выполнен посредством литья со вставкой на металлический элемент (124) жесткости.

5. Прокладка по п.1, отличающаяся тем, что металлический элемент (124) жесткости выполнен из титана.

6. Вентилятор (1) турбореактивного двигателя, содержащий множество лопастей (10) вентилятора и диск (2), образующий множество отсеков (8) вокруг его периферии, причем хвост (12) каждой лопасти (10) вентилятора размещен в одном из отсеков (8), и прокладка (120) по п.1 вставлена между нижней частью (8а) отсека и упомянутым хвостом (12).

7. Вентилятор по п.6, отличающийся тем, что каждая прокладка (12) перемещается вдоль хвоста (12) ее соответствующей лопасти вентилятора.

8. Вентилятор по п.6 или 7, отличающийся тем, что каждая прокладка (120) имеет упор (122) осевого удерживания для его соответствующей лопасти вентилятора.

9. Турбореактивный двигатель воздушного судна, содержащий вентилятор (1) по п.6.