КРЕПЕЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ ЛОПАСТЕЙ И ВЕНТИЛЯТОР Российский патент 2015 года по МПК F04D29/54 F02K3/06 F01D25/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к крепежной конструкции направляющих лопастей и тому подобному, предназначенной для прикрепления направляющей лопасти, которая используется для вентилятора двигателя воздушного судна и предназначена для выпрямления воздушного потока, к раме вентилятора или кожуху вентилятора.

Предшествующий уровень техники

Вентилятор двигателя воздушного судна забирает воздух в: кольцевой центральный проход (основной проход), образованный внутри бочкообразного основного корпуса двигателя (внутренней бочке двигателя), и обходной проход, образованный между внешней периферийной поверхностью основного корпуса двигателя и внутренней периферийной поверхностью бочкообразного кожуха вентилятора, размещенного снаружи основного корпуса двигателя. Общая конфигурация вентилятора изложена ниже.

Диск вентилятора обеспечен с возможностью вращения на переднем участке основного корпуса двигателя. Множество лопаток ротора вентилятора обеспечено на внешней периферийной поверхности диска вентилятора на равных интервалах в окружном направлении. Кроме того, множество направляющих лопастей обеспечено дальше по ходу относительно лопаток ротора вентилятора между основным корпусом двигателя и кожухом вентилятора на равных интервалах в окружном направлении. Множество направляющих лопастей выпрямляет поток воздуха, забираемый в обходной проход.

В связи с этим, множество направляющих лопастей может иметь функцию в качестве конструкционного тела, предназначенного для соединения в виде одного целого кожуха вентилятора с рамой вентилятора, которая является частью основного корпуса двигателя, дополнительно к функции выпрямления воздушного потока, или только может иметь функцию выпрямления воздушного потока. В первом случае, металл, такой как алюминиевый сплав, типично используется в качестве составляющего материала направляющих лопастей. В последнем случае, металл, такой как алюминиевый сплав, или композитный материал, выполненный из термоотверждающейся смолы, такой как эпоксидная смола, и армирующих волокон, таких как углеродистые волокна, типично используется в качестве составляющего материала направляющих лопастей. Кроме того, в последнем случае используют множество растяжек, которые размещаются дальше по ходу относительно направляющих лопастей с интервалами в окружном направлении, составляющий материал которых представляет собой металл, такой как алюминиевый сплав, и заставляет растяжки частично иметь функцию в качестве конструкционного тела. Пример вышеуказанной конструкции раскрыт в EP 1548233 A1.

Следует отметить, что уровень техники, раскрытый патентными документами 1-3, также представляет собой предшествующий уровень техники, относящийся к настоящему изобретению.

Перечень ссылок Патентная литература

ПЛ 1 US 5320490

ПЛ 2 JP 2766423 B2

ПЛ 3 JP 05-149148 A

Краткое изложение сущности изобретения

Техническая проблема. В последние годы, диаметр вентилятора стремился становиться больше из-за требования на увеличение степени двухконтурности для улучшения топливной эффективности двигателя воздушного судна. В ответ на это, становится необходимым повысить уменьшение веса вентилятора, то есть, уменьшение веса двигателя воздушного судна. С другой стороны, вес вентилятора, то есть, вес двигателя воздушного судна, тяжелее в случае, как описано выше, где металл, такой как алюминиевый сплав, представляет собой составляющий материал направляющих лопастей, чем в случае, где легкий композитный материал представляет собой составляющий материал направляющих лопастей. Более того, даже в случае, где составляющий материал направляющих лопастей представляет собой легковесный композитный материал, уменьшение веса самих направляющих лопастей может быть повышено, но требуется множество растяжек, использующих металл, такой как алюминиевый сплав, в качестве составляющего материала. По этой причине, нелегко в достаточной мере повысить уменьшение веса вентилятора, то есть, уменьшение веса двигателя воздушного судна.

С учетом этого, целью настоящего изобретения является обеспечение крепежной конструкции направляющих лопастей и тому подобного с новой конфигурацией, которая может в достаточной мере повысить уменьшение веса двигателя воздушного судна.

Решение проблемы

Первый аспект настоящего изобретения представляет собой крепежную конструкцию направляющих лопастей, предназначенную для прикрепления направляющей лопасти к раме вентилятора или к кожуху вентилятора двигателя воздушного судна, при этом направляющая лопасть используется для вентилятора двигателя воздушного судна, образована, используя в качестве составляющего материала композитный материал, выполненный из термоотверждающейся смолы или термопластичной смолы и армирующих волокон, и предназначена для выпрямления воздуха, при этом кожух вентилятора размещен снаружи рамы вентилятора, при этом крепежная конструкция направляющих лопастей содержит: поверхность сопряжения, образованную на концевом участке направляющей лопасти; первый установочный участок, образованный в поверхности сопряжения направляющей лопасти; поддерживающий элемент, выполненный из металла в качестве его составляющего материала, при этом поддерживающий элемент соединен в виде одного целого с рамой вентилятора или с кожухом вентилятора; поддерживающую поверхность сопряжения, выполненную с возможностью клинообразного зацепления с поверхностью сопряжения направляющей лопасти, образованную в поддерживающем элементе, и второй установочный участок, подлежащий установке на первый установочный участок направляющей лопасти, образованный в поддерживающей поверхности сопряжения поддерживающего элемента.

В качестве первого установочного участка, выступающий участок лопасти, выступающий в направлении, ортогональном относительно радиального направления, может быть образован в поверхности сопряжения лопасти. В качестве второго установочного участка, поддерживающий углубленный участок, помещенный в глубине в ортогональном направлении, может быть образован в поддерживающей поверхности сопряжения.

Направляющая лопасть может иметь слоистую конструкцию, в которой элементы, выполненные из композитного материала и каждый образованный в форме листа, накладываются друг на друга. В этом случае, образующий выступ элемент, предназначенный для образования выступающего участка лопасти, может быть обеспечен в одном из промежутков между наложенными друг на друга, имеющими форму листа элементами, выполненными из композитного материала.

Образующий выступ элемент может представлять собой слоистое тело, в котором множество имеющих форму листа элементов, выполненных из композитного материала, накладываются друг на друга.

Образующий выступ элемент может представлять собой блок, выполненный из любого одного из армированного коротким волокном композитного материала и трехмерного армированного волокном композитного материала.

Образующий выступ элемент может включать в себя множество взаимно независимых, имеющих форму листа элементов, выполненных из композитного материала. В этом случае, имеющие форму листа элементы композитного материала, составляющие образующий выступ элемент, обеспечены в, по меньшей мере, двух из промежутков между имеющими форму листа элементами композитного материала, составляющими слоистую конструкцию.

В качестве первого установочного участка, углубленный участок лопасти, помещенный в глубине в направлении, ортогональном относительно радиального направления, может быть образован в поверхности сопряжения лопасти. В качестве второго установочного участка, поддерживающий выступающий участок, выступающий в ортогональном направлении, может быть образован в поддерживающей поверхности сопряжения.

В крепежной конструкции направляющих лопастей, поддерживающая поверхность сопряжения поддерживающего элемента может быть соединена с поверхностью сопряжения лопасти направляющей лопасти посредством усилия зажима между болтом и гайкой, и передаточный элемент, предназначенный для передачи усилия зажима на поверхность сопряжения лопасти направляющей лопасти и поддерживающую поверхность сопряжения поддерживающего элемента, обеспечен между поверхностью направляющей лопасти, противоположной от поверхности сопряжения лопасти, и любым одним из гайки и головки болта.

Второй аспект настоящего изобретения представляет собой вентилятор, предназначенный для забора воздуха в кольцевой центральный проход, образованный внутри бочкообразного основного корпуса двигателя воздушного судна, и в обходной проход, образованный между внешней периферийной поверхностью основного корпуса двигателя и внутренней периферийной поверхностью бочкообразного кожуха вентилятора, размещенного снаружи основного корпуса двигателя, содержащий крепежную конструкцию направляющих лопастей по любому из пп.1-8.

Полезные преимущества изобретения

Настоящее изобретение может обеспечить направляющую лопасть с функцией в качестве конструкционного тела, предназначенного для соединения в виде одного целого рамы вентилятора и кожуха вентилятора друг с другом, дополнительно к функции выпрямления потока воздуха, даже если составляющий материал направляющей лопасти представляет собой композитный материал, так как жесткость сопряжения между концевым участком направляющей лопасти и рамой вентилятора или кожухом вентилятора может в достаточной мере гарантироваться относительно сжимающей нагрузки в радиальном направлении, нагрузки на растяжение в радиальном направлении, и изгибающей нагрузки в ортогональном направлении, которые возникают во время работы двигателя воздушного судна. Это позволяет больше не использовать металл в качестве составляющего материала направляющей лопасти или располагать множество растяжек, составляющий материал которых представляет собой металл, дальше по ходу относительно направляющей лопасти с интервалами в окружном направлении. Это может в достаточной мере повысить уменьшение веса вентилятора, другими словами, уменьшение веса двигателя воздушного судна.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой разрез половины переднего участка двигателя воздушного судна, который включает в себя вентилятор первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой схему, показывающую крепежную конструкцию направляющих лопастей первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет собой разрез крепежной конструкции направляющих лопастей, взятый по линии III-III Фиг.2.

Фиг.4 представляет собой разрез, показывающий выступающий участок лопасти и поддерживающий углубленный участок первого и второго вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5(а)-5(с) представляют собой разрезы выступающего участка лопасти первого и второго вариантов осуществления, на которых показаны примеры выступающего участка лопасти.

Фиг.6 представляет собой схему, показывающую другой тип крепежной конструкции направляющих лопастей первого варианта осуществления настоящего изобретения, которая соответствует Фиг.3.

Фиг.7 представляет собой разрез половины переднего участка двигателя воздушного судна, который включает в себя вентилятор второго варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 представляет собой схему, показывающую крепежную конструкцию направляющих лопастей второго варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9 представляет собой разрез крепежной конструкции направляющих лопастей, взятый по линии IV-IV Фиг.8.

Описание вариантов осуществления

Первый вариант осуществления

Описания будут даны для первого варианта осуществления настоящего изобретения посредством ссылки на Фиг.1-Фиг.6. Следует отметить, что на чертежах, ссылочный знак "FF" обозначает направление вперед, а ссылочный знак "FR" обозначает направление назад. Более того, термин "сопряжение" в этой заявке означает соединение, достигнутое посредством горячей запрессовки, приклеивания и тому подобного, дополнительно к соединению, достигнутому посредством усилия зажима между болтом и гайкой. Кроме того, выражение "соединить в виде одного целого" означает соединить элементы друг с другом таким образом, чтобы не изменить относительные положения между соединенными элементами.

Как показано на Фиг.1, вентилятор 1 первого варианта осуществления настоящего изобретения предназначен для забора воздуха в кольцевой центральный проход 5, образованный внутри бочкообразного основного корпуса 3 двигателя (внутренняя бочка 3 двигателя) воздушного судна, и обходной проход 9, образованный между внутренней периферийной поверхностью бочкообразного кожуха 7 вентилятора, расположенного снаружи основного корпуса 3 двигателя, и внешней периферийной поверхностью основного корпуса 3 двигателя. Конфигурация и тому подобное вентилятора 1 первого варианта осуществления настоящего изобретения описываются ниже.

Диск 11 вентилятора обеспечен на переднем участке основного корпуса 3 двигателя с подшипником 13, расположенным между ними с возможностью вращения вокруг осевого центра С двигателя (осевого центра вентилятора 1). Диск 11 вентилятора соосно соединен в виде одного целого с роторами многоступенчатой турбины низкого давления (изображение которых опущено), расположенной в задней части вентилятора 1. Кроме того, множество установочных пазов (установочных вырезов) 15 образовано во внешней периферийной поверхности диска 11 вентилятора на равных интервалах в окружном направлении.

Лопатки 17 ротора вентилятора установлены в соответствующие установочные пазы 15 диска 11 вентилятора. Другими словами, множество лопаток 17 ротора вентилятора обеспечено на внешней периферийной поверхности диска 11 вентилятора посредством использования соответствующих установочных пазов 15 на равных интервалах в окружном направлении. Кроме того, множество распорок 19 обеспечено на переднем и заднем участках в промежутках между нижними поверхностями (глубокими поверхностями) установочных пазов 15 диска 11 вентилятора и лопатками 17 ротора вентилятора соответственно. Кольцевой передний удерживающий элемент 21 для удерживания множества лопаток 17 ротора вентилятора спереди обеспечен в виде одного целого на переднем участке диска 11 вентилятора, тогда как кольцевой задний удерживающий элемент 23 для удерживания множества лопаток 17 ротора вентилятора сзади обеспечен в виде одного целого на заднем участке диска 11 вентилятора. В частности, передний удерживающий элемент 21 соединен в виде одного целого с носовым обтекателем 25 для направления воздуха, тогда как задний удерживающий элемент 23 соосно соединен в виде одного целого с ротором 29 компрессора 27 низкого давления, расположенного в задней части вентилятора 1.

По этой причине, работа двигателя воздушного судна вращает диск 11 вентилятора, который, таким образом, вращает множество лопаток 17 ротора вентилятора в виде одного целого с диском 11 вентилятора. Это обеспечивает возможность забора воздуха в центральный проход 5 и обходной проход 9.

Множество направляющих лопастей 31 обеспечено дальше по ходу относительно лопаток 17 ротора вентилятора в промежутке между основным корпусом 3 двигателя и кожухом 7 вентилятора и на равных интервалах в окружном направлении. Множество направляющих лопастей 31 представляет собой множество направляющих лопастей, которые выпрямляют поток воздуха, забираемого в обходной проход 9 (другими словами, воздуха, завихряющегося посредством множества лопаток 17 ротора вентилятора). Композитный материал, выполненный из термоотверждающейся смолы или термопластичной смолы и армирующих волокон, используется в качестве составляющего материала каждой направляющей лопасти 31. Примеры термоотверждающейся смолы включают эпоксидную смолу, феноловую смолу и полиимидную смолу. Примеры термопластичной смолы включают полиэфирный имид, полиэфир эфира оксикетона и сульфид полифенилена. Примеры армирующих волокон включают углеродистые волокна, арамидные волокна и стекловолокна. Каждая направляющая лопасть 31, например, имеет конструкцию (многослойную конструкцию), в которой композитные материалы, образованные в форме листа, накладываются друг на друга в направлении толщины (направлении толщины направляющей лопасти 31), или трехмерную матерчатую конструкцию. Кроме того, внутренний концевой участок (основной участок) каждой направляющей лопасти 31 в радиальном направлении соединен в виде одного целого с парой крепежных фланцев 33f бочкообразной рамы 33 вентилятора, которая составляет часть основного корпуса 3 двигателя. Внешний концевой участок (верхний участок) каждой направляющей лопасти 31 в радиальном направлении соединен в виде одного целого с парой крепежных фланцев 7f кожуха 7 вентилятора. Платформа 35 расположена между внутренними концевыми участками (основными участками) в радиальном направлении каждых двух соседних направляющих лопастей 31.

Описания будут затем даны для крепежной конструкции 37 направляющих лопастей, предназначенной для прикрепления направляющих лопастей 31 (внутренних концевых участков направляющих лопастей 31 в радиальном направлении) к раме 33 вентилятора.

Как показано на Фиг.2 и Фиг.3, поверхность 39 сопряжения лопасти, параллельная относительно радиального направления (радиального направления вентилятора 1) RD, образована в каждом из переднего и заднего участков внутреннего концевого участка каждой направляющей лопасти 31 в радиальном направлении. Кроме того, в качестве первого установочного участка, выступающий участок 41 лопасти, выступающий в направлении SD, ортогональном относительно радиального направления RD, и имеющий форму, подобную трапеции на виде сбоку, образован в каждой поверхности 39 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31. Как описано позже, выступающий участок 41 лопасти устанавливается в поддерживающий углубленный участок 59 в качестве второго установочного участка, образованного в поддерживающем элементе 43. Например, выступающий участок 41 лопасти и поддерживающий углубленный участок 59 клинообразно сцепляются друг с другом.

Фиг.4 представляет собой разрез, показывающий выступающий участок 41 лопасти (или выступающий участок 71 лопасти, подлежащий описанию позже) и поддерживающий углубленный участок 59 (или поддерживающий углубленный участок 89, подлежащий описанию позже), и показывает состояние, в котором выступающий участок 41 лопасти еще не был установлен в поддерживающий углубленный участок 59 (или выступающий участок 71 лопасти еще не был установлен в поддерживающий углубленный участок 89). Как показано на Фиг.4, выступающий участок 41 лопасти имеет форму, подобную клину, например. В качестве боковых поверхностей выступающего участка 41 лопасти, сужающиеся поверхности (наклонные поверхности) 41а, 41а, которые образованы с их интервалом, постепенно уменьшающимся по направлению к поддерживающему углубленному участку 59, включены в выступающий участок 41 лопасти. Когда выступающий участок 41 лопасти установлен в поддерживающий углубленный участок 59, сужающиеся поверхности 41а, 41а входят в контакт с расширяющимися поверхностями 59а, 59а поддерживающего углубленного участка 59, и, таким образом, ограничивают положение направляющей лопасти 31 относительно поддерживающего элемента 43.

Фиг. 5(а)-5(с) представляют собой разрезы выступающего участка 41 лопасти, когда направляющая лопасть 31 имеет слоистую конструкцию из композитных материалов 32, каждый образованный в форме листа (в дальнейшем каждый называется листом композитного материала). Как описано выше, направляющая лопасть 31 может быть образована посредством наложения друг на друга вышеупомянутого множества листов композитного материала. В этом случае, любой один из образующих выступ элементов 42, показанных на Фиг.5(а)-5(с), обеспечен на участке, в котором выступающий участок 41 лопасти направляющей лопасти 31 подлежит образованию. Следовательно, образован выступ в виде выступающего участка 41 лопасти. Образующий выступ элемент 42 обеспечен в, по меньшей мере, одном из зазоров между наложенными друг на друга листами 32 композитного материала. Например, как показано на Фиг.5(а) и Фиг.5(b), образующий выступ элемент 42 может быть обеспечен в, по меньшей мере, одном из зазоров. Иным образом, как показано на Фиг.5(с), листы 34 композитного материала, совместно служащие в качестве образующего выступ элемента 42, могут быть обеспечены в, по меньшей мере, двух из зазоров, каждый между прилегающими листами 32, 32 композитного материала.

Образующий выступ элемент 42, показанный на Фиг.5(а), представляет собой слоистое тело, полученное посредством наложения друг на друга листов 34 композитного материала. Из препрегов листов 32 композитного материала, совместно образующих направляющую лопасть 31, заданное количество препрегов сначала накладывается друг на друга, а затем препреги листов 34 композитного материала, составляющие слоистое тело, накладываются друг на друга. Впоследствии, остающиеся препреги листов 32 композитного материала накладываются друг на друга. Затем, получающийся в результате продукт подвергается горячей штамповке. Тем самым, направляющая лопасть 31 и выступающий участок 41 лопасти образуются одновременно. Следует отметить, что, когда образуется выступающий участок 41 лопасти (направляющая лопасть 31), слой 36 прокладки может быть обеспечен на верхнем (самом внешнем) листе 32 композитного материала, который обращен к поддерживающему углубленному участку 59. В зависимости от необходимости, слой 36 прокладки полируется и отрезается с целью компенсации изменения размера выступающего участка 41 лопасти, которое происходит вследствие теплового сжатия листов 32 композитного материала после их образования. Однако, в случае, где используется пресс-форма, выполненная с учетом теплового сжатия, слой 36 прокладки не требуется обеспечивать, так как использование такой пресс-формы делает изменение размера пренебрежимо малым. Кроме того, слоистое тело, выполненное из листов 34 композитного материала, может быть образовано в форме блока до наложения друг на друга препрегов листов 32 композитного материала. В этом случае, это слоистое тело размещается после наложения друг на друга препрегов заданного количества листов 32 композитного материала. После этого, остальная часть препрегов листов 32 композитного материала накладывается друг на друга, и затем получающийся в результате продукт подвергается горячей штамповке.

Как очевидно из вышеописанных производственных процессов, между армирующими волокнами листов 34 композитного материала и армирующими волокнами листов 32 композитного материала нет волоконного склеивания, и листы 32 композитного материала задают общую форму направляющей лопасти 31, при этом ни одно из их внутренних армирующих волокон не отрезается. По этой причине, механическая прочность направляющей лопасти 31 не ухудшается вследствие образования выступающего участка 41 лопасти. Следует отметить, что листы 34 композитного материала могут быть образованы из того же материала, что и материал листов 32 композитного материала, или из материала, отличного от материала листов 32 композитного материала.

Образующий выступ элемент 42, показанный на Фиг.5(b), представляет собой блок (бугор), выполненный из армированного коротким волокном композитного материала или трехмерного армированного волокном композитного материала. Другими словами, обеспечен единый блок вместо слоистого тела, выполненного из листов 34 композитного материала, показанных на Фиг.5(а). В этом случае, этот блок размещается после заданного количества препрегов листов 32 композитного материала, как в случае, показанном на Фиг.5(а). После этого, остальная часть препрегов листов 32 композитного материала накладывается друг на друга, и затем получающийся в результате продукт подвергается горячей штамповке. Тем самым, направляющая лопасть 31 и выступающий участок 41 лопасти образуются одновременно. В случае, показанном также на Фиг.5(b), листы 32 композитного материала задают общую форму направляющей лопасти 31, при этом ни одно из их внутренних армирующих волокон не отрезается. По этой причине, механическая прочность направляющей лопасти 31 не ухудшается вследствие образования выступающего участка 41 лопасти. Здесь, слой 36 прокладки может быть размещен аналогичным образом относительно слоя прокладки в случае, показанном на Фиг.5(а), и, следовательно, соответствующие описания будут опущены.

Образующий выступ элемент 42, показанный на Фиг.5(с), образован посредством множества листов 34 композитного материала, обеспеченных соответствующим образом в, по меньшей мере, двух из зазоров между прилегающими листами 32, 32 композитного материала. Каждые прилегающие два из листов 34 композитного материала обеспечены независимо друг от друга (или индивидуально) таким образом, чтобы размещать один лист 32 композитного материала между ними. Листы 34 композитного материала в целом образуют выступ в виде выступающего участка 41 лопасти. Выступающий участок 41 лопасти и направляющая лопасть 31 образуются одновременно посредством наложения друг на друга препрегов листов 32 композитного материала и препрегов листов 34 композитного материала поочередно и подвергания получающегося в результате продукта горячей штамповке. В случае, показанном также на Фиг.5(с), листы 32 композитного материала задают общую форму направляющей лопасти 31, при этом ни одно из их внутренних армирующих волокон не отрезается. По этой причине, механическая прочность направляющей лопасти 31 не ухудшается вследствие образования выступающего участка 41 лопасти. Здесь, слой 36 прокладки может быть размещен аналогичным образом относительно слоя прокладки в случае, показанном на Фиг.5(а), и, следовательно, соответствующие описания будут опущены.

Поддерживающий элемент 43, составляющий материал которого представляет собой металл, такой как алюминиевый сплав или титановый сплав, соединен в виде одного целого с каждым крепежным фланцем 33f рамы 33 вентилятора посредством усилия зажима между болтами 45 и гайками 47. Каждый поддерживающий элемент 43 образован из основного тела 49 поддерживающего элемента, имеющего форму, подобную букве Т на виде сбоку, и блока 51 сопряжения, образованного в виде одного целого с основным телом 49 поддерживающего элемента. Кроме того, поддерживающая поверхность 53 сопряжения, параллельная относительно радиального направления RD, образована в блоке 51 сопряжения каждого поддерживающего элемента 43. Поддерживающая поверхность 53 сопряжения каждого поддерживающего элемента 43 соединена с соответствующей поверхностью 39 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31 посредством усилия зажима между болтами 55 и гайками 57.

В качестве второго установочного участка, подлежащего установке на первый установочный участок, поддерживающий углубленный участок 59, помещенный в глубине в ортогональном направлении SD, и имеющий форму, подобную трапеции на виде сбоку, образован в поддерживающей поверхности 53 сопряжения каждого поддерживающего элемента 43. Как показано на Фиг.4, в качестве боковых поверхностей поддерживающего углубленного участка 59 каждого поддерживающего элемента 43, расширяющиеся поверхности (наклонные поверхности) 59а, 59а, которые образованы с их интервалом, постепенно увеличивающимся по направлению к выступающему участку 41 лопасти, включены в поддерживающий углубленный участок 59. Таким образом, поддерживающий углубленный участок 59 устанавливается в соответствующий выступающий участок 41 лопасти направляющей лопасти 31. Другими словами, поддерживающий углубленный участок 59 и выступающий участок 41 лопасти клинообразно сцепляются друг с другом. Углы наклона сужающихся поверхностей 41а, 41а и расширяющихся поверхностей 59а, 59а относительно направления их сцепления равны друг другу с целью достижения установки. Следует отметить, что, хотя передний поддерживающий элемент 43 и задний поддерживающий элемент 43 представляют собой поддерживающие элементы, которые являются независимыми друг от друга в направлении вперед-назад, передний поддерживающий элемент 43 и задний поддерживающий элемент 43, взамен, могут быть образованы в виде единого элемента.

Передаточный элемент 61, составляющий материал которого представляет собой металл, такой как алюминиевый сплав или титановый сплав, обеспечен между поверхностью направляющей лопасти 31 на противоположной стороне каждой поверхности 39 сопряжения лопасти и гайками 47. Каждый передаточный элемент 61 предназначен для передачи усилия зажима между болтами 45 и гайками 47 на поверхность сопряжения лопасти направляющей лопасти 31 и поддерживающую поверхность 53 сопряжения поддерживающего элемента 43. Передаточный элемент 61 имеет достаточно жесткую конструкцию с целью передачи усилия зажима надлежащим образом. Эта конструкция образована посредством использования толстой плоской пластины (плоского стержня) или полотна, например. Следует отметить, что, подобно поддерживающему элементу 43, передаточный элемент 61 может быть соединен в виде одного целого с крепежным фланцем 33f рамы 33 вентилятора.

В связи с этим, как показано на Фиг.6, может использоваться конфигурация, в которой: в качестве первого установочного участка, углубленный участок 63 лопасти, помещенный в глубине в ортогональном направлении SD, и имеющий форму, подобную трапеции на виде сбоку, образован в каждой поверхности 39 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31; и в качестве второго установочного участка, поддерживающий выступающий участок 65, выступающий в ортогональном направлении SD, и установленный в (или клинообразно сцепленный с) углубленный участок 63 лопасти, образован в поддерживающей поверхности 53 сопряжения каждого поддерживающего элемента 43, вместо конфигурации, в которой: выступающий участок 41 лопасти, выступающий в ортогональном направлении SD, и имеющий форму, подобную трапеции на виде сбоку, образован в каждой поверхности 39 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31; и поддерживающий углубленный участок 59, помещенный в глубине в ортогональном направлении SD, образован в поддерживающей поверхности 53 сопряжения каждого поддерживающего элемента 43. Кроме того, выступающий участок 41 лопасти или углубленный участок 63 лопасти направляющей лопасти 31 и поддерживающий углубленный участок 59 или поддерживающий выступающий участок 65 поддерживающего элемента 43 могут иметь форму, подобную треугольнику на виде сбоку, вместо имеющих форму, подобную трапеции на виде сбоку.

Описания будут затем даны для крепежной конструкции 67 направляющих лопастей, предназначенной для прикрепления направляющей лопасти 31 (внешнего концевого участка направляющей лопасти 31 в радиальном направлении) к кожуху 7 вентилятора. Как показано на Фиг.1, кожух 7 вентилятора размещен снаружи основного корпуса 3 двигателя (рамы 33 вентилятора) и задает обходной проход 9 для побуждения выпущенного воздуха из вентилятора 1 протекать между кожухом 7 вентилятора и основным корпусом 3 двигателя.

Как показано на Фиг.2 и Фиг.3, поверхность 69 сопряжения лопасти, параллельная относительно радиального направления RD, образована в каждом из переднего и заднего участков внешнего концевого участка каждой направляющей лопасти 31 в радиальном направлении. Кроме того, в качестве первого установочного участка, выступающий участок 71 лопасти, выступающий в направлении SD, ортогональном относительно радиального направления RD, и имеющий форму, подобную трапеции на виде сбоку, образован в каждой поверхности 69 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31.

Как показано на Фиг.4, выступающий участок 71 лопасти имеет форму, подобную клину, например. В качестве боковых поверхностей выступающего участка 71 лопасти, сужающиеся поверхности (наклонные поверхности) 71а, 71а, которые образованы с их интервалом, постепенно уменьшающимся по направлению к поддерживающему углубленному участку 89, включены в выступающий участок 71 лопасти. Когда выступающий участок 71 лопасти установлен в поддерживающий углубленный участок 89, сужающиеся поверхности 71а, 71а входят в контакт с расширяющимися поверхностями 89а, 89а поддерживающего углубленного участка 89, и, таким образом, ограничивают положение направляющей лопасти 31 относительно поддерживающего элемента 73.

В случае, где направляющая лопасть 31 образована посредством наложения друг на друга множества листов 32 композитного материала, выступающий участок 71 лопасти образован посредством того же способа, как и способ, применяющийся к выступающему участку 41 лопасти. Другими словами, выступ в виде выступающего участка 71 лопасти образован на участке, где выступающий участок 71 лопасти направляющей лопасти 31 подлежит образованию посредством обеспечения любого одного из образующих выступ элементов 42, показанных на Фиг.5(а)-5(b). Слой 36 прокладки также может быть обеспечен на выступающем участке 71 лопасти. В этом отношении, описания для конкретного способа образования выступающего участка 71 лопасти и его эффекта будут опущены, так как способ и эффект являются такими же, что и способ и эффект выступающего участка 41 лопасти.

Поддерживающий элемент 73, составляющий материал которого представляет собой металл, такой как алюминиевый сплав или титановый сплав, соединен в виде одного целого с каждым крепежным фланцем 7f кожуха 7 вентилятора посредством усилия зажима между болтами 75 и гайками 77. Каждый поддерживающий элемент 73 образован из основного тела 79 поддерживающего элемента, имеющего форму, подобную букве Т на виде сбоку, и блока 81 сопряжения, образованного в виде одного целого с основным телом 79 поддерживающего элемента. Кроме того, поддерживающая поверхность 83 сопряжения, параллельная относительно радиального направления RD, образована в блоке 81 сопряжения каждого поддерживающего элемента 73. Поддерживающая поверхность 83 сопряжения каждого поддерживающего элемента 73 соединена с соответствующей поверхностью 69 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31 посредством усилия зажима между болтами 85 и гайками 87.

Поддерживающий углубленный участок 89, помещенный в глубине в ортогональном направлении SD, и имеющий форму, подобную трапеции на виде сбоку, образован в поддерживающей поверхности 83 сопряжения каждого поддерживающего элемента 73. Как показано на Фиг.4, поддерживающий углубленный участок 89 каждого поддерживающего элемента 73 включает в себя расширяющиеся поверхности (наклонные поверхности) 89а, 89а, которые образованы с их интервалом, постепенно увеличивающимся по направлению к выступающему участку 71 лопасти. Таким образом, поддерживающий углубленный участок 89 устанавливается в соответствующий выступающий участок 71 лопасти направляющей лопасти 31. Другими словами, поддерживающий углубленный участок 89 и выступающий участок 71 лопасти клинообразно сцепляются друг с другом. Углы наклона сужающихся поверхностей 71а, 71а и расширяющихся поверхностей 89а, 89а относительно направления их сцепления равны друг другу с целью достижения установки. Следует отметить, что, хотя передний поддерживающий элемент 73 и задний поддерживающий элемент 73 представляют собой поддерживающие элементы, которые являются независимыми друг от друга в направлении вперед-назад, передний поддерживающий элемент 73 и задний поддерживающий элемент 73, взамен, могут быть образованы в виде единого элемента.

Передаточный элемент 91, составляющий материал которого представляет собой металл, такой как алюминиевый сплав или титановый сплав, обеспечен между поверхностью направляющей лопасти 31 на противоположной стороне каждой поверхности 69 сопряжения лопасти и гайками 87. Каждый передаточный элемент 91 предназначен для передачи усилия зажима между болтами 85 и гайками 87 на поверхность 69 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31 и поддерживающую поверхность 83 сопряжения поддерживающего элемента 73. Передаточный элемент 91 имеет достаточно жесткую конструкцию с целью передачи усилия зажима надлежащим образом. Эта конструкция образована посредством использования толстой плоской пластины (плоского стержня) или полотна, например. Следует отметить, что, подобно поддерживающему элементу 73, передаточный элемент 91 может быть соединен в виде одного целого с крепежным фланцем 7f кожуха 7 вентилятора.

В связи с этим, как показано на Фиг.6, может использоваться конфигурация, в которой: в качестве первого установочного участка, углубленный участок 93 лопасти, помещенный в глубине в ортогональном направлении SD, и имеющий форму, подобную трапеции на виде сбоку, образован в каждой поверхности 69 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31; и в качестве второго установочного участка, поддерживающий выступающий участок 95, выступающий в ортогональном направлении SD, и установленный в (или клинообразно сцепленный с) углубленный участок 93 лопасти, образован в поддерживающей поверхности 83 сопряжения каждого поддерживающего элемента 73, вместо конфигурации, в которой: выступающий участок 71 лопасти, выступающий в ортогональном направлении SD, и имеющий форму, подобную трапеции на виде сбоку, образован в каждой поверхности 69 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31; и поддерживающий углубленный участок 89, помещенный в глубине в ортогональном направлении SD, образован в поддерживающей поверхности 83 сопряжения каждого поддерживающего элемента 73. Кроме того, выступающий участок 71 лопасти или углубленный участок 93 лопасти направляющей лопасти 31 и поддерживающий углубленный участок 89 или поддерживающий выступающий участок 95 поддерживающего элемента 73 могут иметь форму, подобную треугольнику на виде сбоку, вместо имеющих форму, подобную трапеции на виде сбоку.

Затем, описания будут даны для работы и эффекта первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Направляющая лопасть 31 (внутренний концевой участок направляющей лопасти 31 в радиальном направлении) может быть прикреплена к раме 33 вентилятора, при этом оказывая клиновой эффект, полученный посредством выступающего участка 41 лопасти направляющей лопасти 31 и поддерживающего углубленного участка 59 поддерживающего элемента 43 (или посредством углубленного участка 63 лопасти направляющей лопасти 31 и поддерживающего выступающего участка 65 поддерживающего элемента 43), так как: выступающий участок 41 лопасти (или углубленный участок 63 лопасти) образован в поверхности 39 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31; поддерживающий элемент 43, составляющий материал которого представляет собой металл, такой как алюминиевый сплав, соединен в виде одного целого с каждым крепежным фланцем 33f рамы 33 вентилятора; и поддерживающий углубленный участок 59 (или поддерживающий выступающий участок 65), подлежащий установке в выступающий участок 41 лопасти (или углубленный участок 63 лопасти) направляющей лопасти 31, образован в каждой поддерживающей поверхности 53 сопряжения поддерживающего элемента 43. Это делает возможным в достаточной мере гарантировать жесткость сопряжения (прочность сопряжения) между внутренним концевым участком направляющей лопасти 31 в радиальном направлении и рамой 33 вентилятора относительно сжимающей нагрузки в радиальном направлении RD, нагрузки на растяжение в радиальном направлении RD, и изгибающей нагрузки в ортогональном направлении SD, которые возникают во время работы двигателя воздушного судна.

Аналогичным образом, направляющая лопасть 31 (внешний концевой участок направляющей лопасти 31 в радиальном направлении) может быть прикреплена к кожуху 7 вентилятора, при этом оказывая клиновой эффект, полученный посредством выступающего участка 71 лопасти направляющей лопасти 31 и поддерживающего углубленного участка 89 поддерживающего элемента 73 (или посредством углубленного участка 93 лопасти направляющей лопасти 31 и поддерживающего выступающего участка 95 поддерживающего элемента 73), так как: выступающий участок 71 лопасти (или углубленный участок 93 лопасти) образован в поверхности 69 сопряжения лопасти направляющей лопасти 31; поддерживающий элемент 73, составляющий материал которого представляет собой металл, такой как алюминиевый сплав, соединен в виде одного целого с каждым крепежным фланцем 7f кожуха 7 вентилятора; и поддерживающий углубленный участок 89 (или поддерживающий выступающий участок 95), подлежащий установке в выступающий участок 71 лопасти (или углубленный участок 93 лопасти) направляющей лопасти 31, образован в каждой поддерживающей поверхности 83 сопряжения поддерживающего элемента 73. Это делает возможным в достаточной мере гарантировать жесткость сопряжения (прочность сопряжения) между внешним концевым участком направляющей лопасти 31 в радиальном направлении и кожухом 7 вентилятора относительно сжимающей нагрузки в радиальном направлении RD, нагрузки на растяжение в радиальном направлении RD, и изгибающей нагрузки в ортогональном направлении SD, которые возникают во время работы двигателя воздушного судна.

Соответственно первый вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает возможность для направляющей лопасти 31 иметь функцию в качестве конструкционного тела, предназначенного для соединения в виде одного целого рамы 33 вентилятора и кожуха 7 вентилятора друг с другом, дополнительно к функции выпрямления воздуха, даже если составляющий материал направляющей лопасти 31 представляет собой композитный материал, так как жесткость сопряжения между внутренним концевым участком направляющей лопасти 31 в радиальном направлении и рамой 33 вентилятора, а также жесткость сопряжения между внешним концевым участком направляющей лопасти 31 в радиальном направлении и кожухом 7 вентилятора, может в достаточной мере гарантироваться относительно сжимающей нагрузки в радиальном направлении RD, нагрузки на растяжение в радиальном направлении RD, и изгибающей нагрузки в ортогональном направлении SD, которые возникают во время работы двигателя воздушного судна. Это позволяет больше не использовать металл, такой как алюминиевый сплав, в качестве составляющего материала направляющей лопасти 31, или располагать множество растяжек, составляющий материал которых представляет собой металл, такой как алюминиевый сплав, дальше по ходу относительно направляющей лопасти 31, при этом обеспечивая интервалы в окружном направлении. Это может в достаточной мере повысить уменьшение веса вентилятора 1, другими словами, уменьшение веса двигателя воздушного судна.

Второй вариант осуществления

Описания будут даны для второго варианта осуществления настоящего изобретения посредством ссылки на Фиг.7-Фиг.9. На чертежах, ссылочный знак "FF" обозначает направление вперед, а ссылочный знак "FR" обозначает направление назад.

Как показано на Фиг.7-Фиг.9, вентилятор 97 второго варианта осуществления настоящего изобретения предназначен для забора воздуха в кольцевой центральный проход 5 и обходной проход 9 двигателя воздушного судна. Вентилятор 97 включает в себя такие же составные элементы, как и составные элементы вентилятора 1 в первом варианте осуществления настоящего изобретения, за исключением того, что вентилятор 97 имеет крепежную конструкцию 99 направляющих лопастей, конфигурация которой отличается от конфигурации крепежной конструкции 67 направляющих лопастей (см. Фиг.1-Фиг.4) вентилятора 1 первого варианта осуществления настоящего изобретения. Здесь, среди множества составных элементов вентилятора 97 второго варианта осуществления настоящего изобретения, составные элементы, соответствующие составным элементам вентилятора 1 первого варианта осуществления настоящего изобретения, будут обозначены такими же ссылочными позициями на чертежах.

Крепежная конструкция 99 направляющих лопастей используется, когда большая нагрузка (ни одна из сжимающей нагрузки в радиальном направлении, нагрузки на растяжение в радиальном направлении и изгибающей нагрузки в ортогональном направлении SD) не действует на направляющую лопасть 31 и кожух 7 вентилятора. Более конкретно, пара соединительных частей 101 образована на внешнем концевом участке направляющей лопасти 31 таким образом, что внешний концевой участок разделяется на пару соединительных частей 101. Каждая соединительная часть 101 направляющей лопасти 31 соединена с имеющим увеличенный диаметр участком 7е кожуха 7 вентилятора посредством усилия зажима между болтами 103 и гайками 105.

Второй вариант осуществления настоящего изобретения также приводит к такой же работе и эффектам, как и работа и эффекты первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено на том, что было описано касательно вышеприведенных вариантов осуществления, и что настоящее изобретение может осуществляться различными образами. Кроме того, объем прав, охраняемых настоящим изобретением, не ограничен вариантами осуществления.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение, может в достаточной мере повысить уменьшение веса вентилятора, другими словами, уменьшение веса двигателя воздушного судна.

Перечень ссылочных обозначений

1 вентилятор

3 основное тело двигателя

5 центральный проход

7 кожух вентилятора

7f крепежный фланец

9 обходной проход

11 диск вентилятора

17 лопатка ротора вентилятора

31 направляющая лопасть

33 рама вентилятора

33f крепежный фланец

37, 67 крепежная конструкция направляющих лопастей

39, 69 поверхность сопряжения лопасти

41, 71 выступающий участок лопасти (первый установочный участок)

43, 73 поддерживающий элемент

53, 83 поддерживающая поверхность сопряжения

59, 89 поддерживающий углубленный участок (второй установочный участок)

61, 91 передаточный элемент

63, 93 углубленный участок лопасти (первый установочный участок)

65, 95 поддерживающий выступающий участок (второй установочный участок)

Крепежная конструкция для прикрепления направляющей лопасти к раме или кожуху вентилятора двигателя воздушного судна. Направляющая лопасть образована из композитного материала. Направляющая лопасть предназначена для выпрямления потока воздуха. Кожух вентилятора размещен снаружи рамы вентилятора. Крепежная конструкция содержит: поверхность сопряжения, первый установочный участок, поддерживающий элемент, поддерживающую поверхность сопряжения и второй установочный участок. Поверхность сопряжения образована на концевом участке направляющей лопасти. Первый установочный участок образован в поверхности сопряжения направляющей лопасти. Поддерживающий элемент выполнен из металла в качестве его составляющего материала, при этом поддерживающий элемент соединен в виде одного целого с рамой вентилятора или с кожухом вентилятора. Поддерживающая поверхность сопряжения подлежит сопряжению с поверхностью сопряжения направляющей лопасти и образована в поддерживающем элементе. Второй установочный участок выполнен с возможностью клинообразного сцепления с первым установочным участком направляющей лопасти и образован в поддерживающей поверхности сопряжения поддерживающего элемента. Повышается жесткость и прочность сопряжения между направляющей лопастью и рамой или кожухом вентилятора. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Крепежная конструкция направляющих лопастей, предназначенная для прикрепления направляющей лопасти к любому одному из рамы вентилятора и кожуха вентилятора двигателя воздушного судна, при этом направляющая лопасть используется для вентилятора двигателя воздушного судна, образована, используя в качестве составляющего материала композитный материал, выполненный из термоотверждающейся смолы или термопластичной смолы и армирующих волокон, и предназначена для выпрямления потока воздуха, при этом кожух вентилятора размещен снаружи рамы вентилятора, при этом крепежная конструкция направляющих лопастей содержит:
поверхность сопряжения, образованную на концевом участке направляющей лопасти,
первый установочный участок, образованный в поверхности сопряжения лопасти направляющей лопасти,
поддерживающий элемент, выполненный из металла в качестве его составляющего материала, при этом поддерживающий элемент соединен в виде одного целого с рамой вентилятора или с кожухом вентилятора;
поддерживающую поверхность сопряжения, подлежащую сопряжению с поверхностью сопряжения направляющей лопасти, образованную в поддерживающем элементе, и
второй установочный участок, выполненный с возможностью клинообразного сцепления с первым установочным участком направляющей лопасти и образованный в поддерживающей поверхности сопряжения поддерживающего элемента.

2. Крепежная конструкция по п. 1, в которой
выступающий участок лопасти, выступающий в направлении, ортогональном относительно радиального направления, образован в поверхности сопряжения лопасти, в качестве первого установочного участка, и
поддерживающий углубленный участок, помещенный в глубине в ортогональном направлении, образован в поддерживающей поверхности сопряжения в качестве второго установочного участка.

3. Крепежная конструкция направляющих лопастей по п. 2, в которой направляющая лопасть имеет слоистую конструкцию, в которой элементы, выполненные из композитного материала и каждый образованный в форме листа, накладываются друг на друга, и
образующий выступ элемент, предназначенный для образования выступающего участка лопасти, обеспечен в одном из промежутков между наложенными друг на друга, имеющими форму листа элементами, выполненными из композитного материала.

4. Крепежная конструкция по п. 3, в которой образующий выступ элемент представляет собой слоистое тело, в котором множество имеющих форму листа элементов, выполненных из композитного материала, накладываются друг на друга.

5. Крепежная конструкция по п. 3, в которой образующий выступ элемент представляет собой блок, выполненный из любого одного из армированного коротким волокном композитного материала и трехмерного армированного волокном композитного материала.

6. Крепежная конструкция по п. 3, в которой
образующий выступ элемент включает в себя множество взаимно независимых, имеющих форму листа элементов, выполненных из композитного материала, и
имеющие форму листа элементы композитного материала, составляющие образующий выступ элемент, обеспечены в, по меньшей мере, двух из промежутков между имеющими форму листа элементами композитного материала, составляющими слоистую конструкцию.

7. Крепежная конструкция по п. 1, в которой
углубленный участок лопасти, помещенный в глубине в направлении, ортогональном относительно радиального направления, образован в поверхности сопряжения лопасти в качестве первого установочного участка, и
поддерживающий выступающий участок, выступающий в ортогональном направлении, образован в поддерживающей поверхности сопряжения в качестве второго установочного участка.

8. Крепежная конструкция по любому из пп. 1-7, в которой поддерживающая поверхность сопряжения поддерживающего элемента соединена с поверхностью сопряжения лопасти направляющей лопасти посредством усилия зажима между болтом и гайкой, и
передаточный элемент, предназначенный для передачи усилия зажима на поверхность сопряжения лопасти направляющей лопасти и поддерживающую поверхность сопряжения поддерживающего элемента, обеспечен между поверхностью направляющей лопасти, противоположной от поверхности сопряжения лопасти, и любым одним из гайки и головки болта.

9. Вентилятор, предназначенный для забора воздуха в кольцевой центральный проход, образованный внутри бочкообразного основного корпуса двигателя воздушного судна, и в обходной проход, образованный между внешней периферийной поверхностью основного корпуса двигателя и внутренней периферийной поверхностью бочкообразного кожуха вентилятора, размещенного снаружи основного корпуса двигателя, содержащий: крепежную конструкцию направляющих лопастей по любому из пп. 1-8.