ПЕРЕДНЯЯ ЧАСТЬ РАЗДЕЛИТЕЛЯ ОСЕВОЙ ТУРБОМАШИНЫ С АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2015 года по МПК F02C7/47 F02K3/04 

Предпосылки создания изобретения

[0001] Изобретение относится к двупоточным осевым турбомашинам. Более конкретно, изобретение относится к передней части разделителя двупоточной осевой турбомашины, при этом передняя часть разделяет поступающий поток воздуха на первичный и вторичный поток. Точнее говоря, изобретение относится к борьбе с обледенением передней части разделителя.

Уровень техники

[0002] Для оптимизации своей тяги турбореактивные двигатели имеют несколько круговых потоков воздуха. Первичный поток проходит через компрессор и камеру сгорания и затем расширяется в турбине. Вторичный поток обходит компрессор, камеру сгорания и турбину и затем снова соединяется с основным потоком на выходе турбореактивного двигателя. Потоки разделяются передней частью разделителя, расположенной со стороны входа потока в компрессор. Ее форма позволяет ей разделять поток воздуха, входящий в турбомашину, и ограничивает вход в компрессор. Будучи расположенным дальше в направлении потока за лопатками приточного вентилятора, она подвержена засасыванию посторонних предметов.

[0003] Воздух, входящий в турбомашину, имеет температуру атмосферы возле передней части разделителя. Эти температуры могут опускаться до -50°C на высоте. При наличии влаги на передней части может образовываться лед. Во время полета количество этого льда может увеличиваться и накапливаться в виде блоков на концах лопаток статора компрессора.

[0004] Эти блоки могут изменять геометрию передней части и воздействовать на поток воздуха, входящего в компрессор, что может снижать эффективность. При увеличении размеров блоков они могут становиться очень тяжелыми. Впоследствии они могут отламываться и засасываться компрессором, что может привести к повреждению ротора и лопаток статора. Это засасывание является особенно повреждающим, так как оно не проходит сначала через приточный вентилятор.

[0005] Для ограничения такого образования льда передние части разделителя снабжают антиобледенительными устройствами.

[0006] Патент US 6561760 B2 раскрывает систему для борьбы с обледенением передней части разделителя с применением выходящих газов. Передняя часть образуется из наружной стенки и наружного кожуха. Последний несет круговой ряд лопаток статора. Передняя часть разделителя содержит круговую щель, которая вмещает край наружного кожуха со стороны входа потока. Граница щели выполнена так, что формирует осевые каналы через толщу элементов. Эти каналы позволяют циркулировать выходящему газу, который обеспечивает эффект обогрева переднего края передней части разделителя. Последняя, таким образом, хорошо защищена от образования льда. Однако это решение требует сложных операций обработки. Эффективность главным образом сконцентрирована на каналах и зависит от теплопроводности материалов. Было бы сложно выбрать другой материал, например более прочный или легкий, если теплопроводность низкая. Также эта система требует того, что часть выходящих газов выбрасывается из турбореактивного двигателя.

[0007] Другим известным решением является применение масла, которое необходимо охладить для проведения борьбы с обледенением. Это масло может представлять собой масло для двигателя или масло для приводов, температурный контроль которого поддерживает работоспособное состояние турбореактивного двигателя и поддерживает его работу при оптимальных условиях.

[0008] Патент EP 2075194 A1 раскрывает масляно-воздушный теплообменник для охлаждения масла в турбореактивном двигателе. Теплообменник содержит масляный контур, расположенный внутри передней части разделителя. Контур может быть расположен на внутренней передней поверхности передней части разделителя или в его толще. Эта система позволяет эффективно освобождать от льда переднюю часть, в то время как охлаждается масло. Этот обменник, однако, является сложным для реализации. Его эффективность может снижаться на конце со стороны входа потока передней части разделителя, когда он имеет значительную толщину, например, в целях обеспечения механической прочности.

[0009] Патент EP 1942249 A2 раскрывает систему для передачи тепла в турбомашину. Система содержит набор трубок, проходящих вокруг периметра передней части разделителя турбомашины. Трубки расположены по ее периметру в кольцевых углублениях между стенками, ограничивающими первичный и вторичный потоки. Трубки механически защищены. Так как они прижаты к стенке, определяющей вторичный поток, они обеспечивают передачу тепла, которое способствует размораживанию. Однако эффективность трубки снижается на переднем крае передней части разделителя из-за расстояния, которое разделяет их. Окончание передней части является массивным и поэтому имеет высокую тепловую инерцию. Когда система должна работать с прерываниями, она менее отзывчива. Из-за различной толщины элементов поблизости трубы одна часть может быть холодной, в то время как другая - горячей, или по меньшей мере иметь температуру, которая значительно выше требуемой для размораживания. Работа такой системы является неоднородной. Также трубка располагается главным образом в верхней или внешней части (по отношению к оси вращения машины) передней части. Она является менее эффективной в нижней части (или внутренней) и может допускать образование льда на наружном кожухе статора.

Сущность изобретения

Техническая задача

[0010] Целью изобретения является решение по меньшей мере одной из проблем, описанных в разделе "Уровень техники". Целью изобретения также является улучшение эффективности масляной антиобледенительной системы в части со стороны входа потока передней части разделителя. Целью изобретения также является улучшение эффективности масляной антиобледенительной системы со стороны входа потока относительно первой ступени статора. Целью изобретения также является облегчение передней части разделителя, оснащенного масляным антиобледенительным устройством. Целью изобретения также является облегчение передней части разделителя.

Техническое решение

[0011] Изобретение относится к передней части разделителя осевой турбомашины, предназначенной для разделения кольцевого потока в турбомашине на первичный поток и вторичный поток, при этом передняя часть содержит:

[0012] - кольцевой передний край;

[0013] - направляющие стенки для первичного и вторичного потока, проходящие от переднего края;

[0014] - антиобледенительный канал на переднем крае, проходящий кольцеобразно через указанный край, при этом канал предназначен для проведения жидкой среды;

[0015] при этом канал содержит стенку, образующую передний край.

[0016] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения жидкая среда включает воздух, газ, масло или сочетание по меньшей мере двух из них.

[0017] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения поперечное сечение антиобледенительного канала имеет замкнутый контур, при этом направляющие поверхности для первичного и вторичного потока обеспечены на указанной стенке.

[0018] Согласно преимущественному варианту осуществления изобретения замкнутый контур имеет круглый или эллиптический профиль, при этом большая ось эллипса наклонена в сторону входа потока и к центру турбомашины по отношению к основной оси потока передней части, при этом угол наклона предпочтительно равен от 5° до 30°.

[0019] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения поперечное сечение стенки антиобледенительного канала имеет открытый контур, образующий кольцевое углубление с по меньшей мере одной из направляющих стенок первичного и вторичного потока, предпочтительно с направляющей стенкой вторичного потока.

[0020] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения стенка антиобледенительного канала имеет разную толщину, при этом толщина предпочтительно уменьшается в части канала со стороны входа потока.

[0021] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения стенка антиобледенительного канала утапливается в одну или по меньшей мере одну из направляющих стенок первичного и вторичного потока, при этом утапливание предпочтительно выполняется с промежутками по кольцевому профилю переднего края.

[0022] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения стенка антиобледенительного канала крепится по меньшей мере к одной из направляющих стенок первичного и вторичного потока посредством сваривания или сцепления.

[0023] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения передняя часть разделителя содержит промежуточный элемент, расположенный между стенкой антиобледенительного канала и телом, при этом промежуточная часть предпочтительно содержит изоляционный материал.

[0024] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения контур поперечного сечения стенки антиобледенительного канала содержит часть с радиусом кривизны менее 10,00 мм, предпочтительно менее 5,00 мм, более предпочтительно менее 2,00 мм, наиболее предпочтительно менее 1,00 мм, при этом указанная часть формирует конец переднего края со стороны входа потока.

[0025] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения канал разбит на сегменты и содержит по меньшей мере два сегмента, которые главным образом проходят через середину каждого кольцевого профиля переднего края, при этом канал предпочтительно содержит шесть сегментов канала, каждый из которых главным образом проходит через одну шестую указанного профиля.

[0026] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения направляющая стенка для вторичного потока формирует тело вращения указанной передней части, при этом направляющая стенка для первичного потока формирует наружный кожух статора с лопатками.

[0027] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения тело содержит переднюю поверхность, при этом стенка антиобледенительного канала существенно закрывает указанную поверхность.

[0028] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения передняя часть разделителя содержит крепежные полоски, предпочтительно из металла, расположенные на стенке антиобледенительного канала и направляющих стенках для первичного и вторичного потока. Основные оси полосок предпочтительно проходят в радиальных плоскостях, проходящих через ось вращения машины.

[0029] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения часть направляющей стенки для первичного потока со стороны входа потока соединена с направляющей стенкой для вторичного потока через стенку антиобледенительного канала.

[0030] В соответствии с преимущественным вариантом осуществления изобретения, передняя часть содержит кольцевую канавку для вставки края со стороны входа потока стенки разделения первичного потока, при этом стенка антиобледенительного канала расположена со стороны входа потока указанной канавки.

[0031] Стенка антиобледенительного канала может содержать металл, полимерный материал или композитный материал.

[0032] Стенка антиобледенительного канала является предпочтительно цельной, более предпочтительно выполнена из одного и того же материала.

[0033] Изобретение также относится к компрессору осевой турбомашины, содержащему переднюю часть разделителя, предназначенную для разделения кольцевого потока, входящего в турбомашину на первичный поток и вторичный поток, при этом передняя часть разделителя выполнена в соответствии с изобретением.

[0034] Изобретение также относится к осевой турбомашине, содержащей приточный вентилятор, за которым следует компрессор, при этом компрессор выполнен в соответствии с изобретением.

[0035] Преимущественно турбомашина содержит компрессор низкого давления и компрессор высокого давления, при этом антиобледенительный канал подключен к потоку горячего воздуха из турбомашины, горячий воздух предпочтительно отбирается с выхода компрессора высокого давления.

[0036] В соответствии с одним альтернативным вариантом изобретения антиобледенительный канал подключен к контуру смазывающего масла и/или контуру охлаждения в турбомашине.

[0037] В конкретных вариантах осуществления изобретение может содержать одну или несколько характеристик, раскрытых выше, отдельно или в любых технически возможных сочетаниях.

Преимущества изобретения

[0038] Изобретение обеспечивает борьбу с обледенением передней части разделителя оптимальным образом, особенно на ее переднем крае. Поэтому большая площадь передней части может быть освобождена от льда. Тепло жидкой среды проходит через участок с уменьшенной толщиной материала, таким образом, улучшая тепловой коэффициент полезного действия устройства. Эта конструкция улучшает борьбу с обледенением передней части разделителя посредством обеспечения постоянной эффективности на ее обеих стенках разделителя первичного и вторичного потока.

[0039] Эта конструкция передней части разделителя является простой. Это обеспечивает как снижение веса, так и экономию материала. Различные зоны материала могут быть удалены по сравнению с традиционной передней частью. Также может быть упрощен производственный процесс.

[0040] Изобретение использует масло турбомашины для извлечения тепла. Теплоноситель может течь в каналах с уменьшенными сечениями, имеющими изгибы. Горячий воздух является особенно текучим, что позволяет ему течь через малые сечения. Масло имеет высокую теплоемкость, дающую ей возможность работать при пониженных температурах для соответствия характеристикам определенных материалов.

Краткое описание графических материалов

[0041] На фиг.1 показана осевая турбомашина в соответствии с изобретением.

[0042] На фиг.2 показан компрессор низкого давления турбомашины по фиг.1.

[0043] На фиг.3 показана передняя часть разделителя осевой турбомашины согласно первому варианту осуществления изобретения.

[0044] На фиг.4 показана передняя часть разделителя осевой турбомашины согласно второму варианту осуществления изобретения.

[0045] На фиг.5 показана передняя часть разделителя осевой турбомашины согласно третьему варианту осуществления изобретения.

[0046] На фиг.6 показана передняя часть разделителя осевой турбомашины согласно четвертому варианту осуществления изобретения.

[0047] На фиг.7 показана передняя часть разделителя осевой турбомашины согласно пятому варианту осуществления изобретения.

[0048] На фиг.8 показана передняя часть разделителя осевой турбомашины согласно шестому варианту осуществления изобретения.

Описание вариантов осуществления

[0049] В следующем описании термины "внутренний" или "внешний" и "внутренний" или "наружный" относятся к положению относительно оси вращения турбомашины.

[0050] На фиг.1 показана осевая турбомашина. В этом случае это - двухконтурный турбореактивный двигатель; также это может быть многоконтурный турбореактивный двигатель, например, с тремя кольцевыми потоками. Турбореактивный двигатель 2 содержит первую ступень сжатия, так называемый компрессор 4 низкого давления, вторую ступень сжатия, так называемый компрессор 6 высокого давления, камеру 8 сгорания и одну или несколько ступеней турбины 10. При эксплуатации механическая мощность турбины 10 передается через центральный вал на ротор 12 и приводит в действие два компрессора 4 и 6. Редукционные механизмы могут увеличивать скорость вращения, передаваемую компрессорам. Альтернативно, разные ступени турбины могут быть соединены со ступенями компрессора посредством соосных валов. Последние содержат несколько рядов лопаток ротора, соединенных с рядами лопаток статора. Вращение ротора вокруг его оси 14 вращения обеспечивает создание потока и постепенно сжимает его до впуска в камеру 10 сгорания.

[0051] Приточный вентилятор, обычно обозначенный как вентилятор 16, соединен с ротором 12. Он устанавливается на конической центральной части и создает входной поток воздуха, который делится на первичный поток 18, проходящий через разные ступени турбомашины, указанные выше, и вторичный поток 20, проходящий через круговую трубу (показана частично) по длине машины и затем соединяющийся с основным потоком на выходе турбины. Первичный поток 18 и вторичный поток 20 являются круговыми потоками и направлены по каналам через корпус турбомашины. С этой целью корпус имеет цилиндрические стенки или кожухи, которые могут быть внутренними или наружными.

[0052] На фиг.2 показан вид в разрезе компрессора 4 низкого давления осевой турбомашины 2, такой как показана на фиг.1 В виде части турбовентилятора 18 можно увидеть переднюю часть 22 разделителя между первичным 18 и вторичным 20 воздушными потоками. Ротор 12 содержит несколько рядов лопаток 24 ротора, например три. Компрессор 4 низкого давления содержит несколько статоров, например четыре, при этом каждый содержит ряд лопаток 26 статора. Статоры взаимодействуют с вентилятором 16 или рядом лопаток ротора для выпрямления воздушного потока так, чтобы преобразовать скоростное давление потока в давление.

[0053] Передняя часть 22 разделителя соединена с внешним кольцом 28 первой ступени статора компрессора. Последняя имеет внутреннюю поверхность, подверженную образованию льда. Это образование может увеличиваться и встречаться с лопатками 26 вышерасположенного статора. Наружный кожух 28 исполняет структурную роль и может быть использован для размещения на нем слоя изнашиваемого материала 30.

[0054] На фиг.3 показана передняя часть 22 разделителя осевой турбомашины согласно первому варианту осуществления изобретения.

[0055] Передняя часть 22 разделителя имеет круговую форму. Она имеет тело 32. Последнее имеет форму вращения. Оно содержит наружную стенку 34, также имеющую форму тела вращения, которая контактирует со вторичным потоком 20. Оно соединено с наружным кожухом 28 статора посредством средства соединения, расположенного в его входной части. Его средство крепления 36 может содержать кольцевую канавку с осевым отверстием, направленным в сторону выхода потока. Наружный кожух 28 может содержать дополнительное средство для фиксации 38, например цилиндрическую поверхность, предназначенную для сочленения с канавкой 36. Наружный кожух 28 также может быть соединен с наружной стенкой 34 дальше в направлении выхода потока.

[0056] Для предотвращения образования льда или для его неоднородного плавления передняя часть 22 разделителя имеет антиобледенительное устройство. Последнее содержит канал 40, по которому циркулирует теплоноситель, предпочтительно горячий воздух. Этот горячий газ может поступать из одного из компрессоров турбомашины. Его извлечение в компрессоре высокого давления обеспечивает еще более горячий воздух. На выходе компрессора температура может достигать нескольких сотен градусов, возможно 700°C. Этот воздух требует контура отбора воздуха, который легко реализовать. Теплый воздух может факультативно содержать выходящий газ турбомашины.

[0057] В одном варианте осуществления изобретения теплоноситель может представлять собой масло турбомашины. Это масло может применяться для смазки или приведения в действие поршней. Масло может поступать из резервуара и насосов, применяемых для его циркуляции. Применение этой текучей среды является разумным, так как это обеспечивает охлаждение текучей среды.

[0058] Канал 40 имеет круговое поперечное сечение, и его внешняя поверхность является торической. Он проходит вокруг передней части 22 разделителя. Канал 40 может быть разделен на секторы. Он может быть выполнен в виде нескольких каналов, при этом каждый из которых проходит через участок передней части 22 разделителя. Их соединение позволяет полному каналу проходить через всю ее структуру.

[0059] Каждый сектор может быть запитан независимо. Через него может проходить поток масла, который потом отводится через трубы в теле 32. Трубы могут представлять собой отверстия, выполненные между наружным кожухом 28 и наружной стенкой 34. Сеть (не показана) распределяет и отводит теплоноситель перед и после его прохода через канал 40. В случае применения горячего воздуха возможно вводить горячий воздух в первичный поток через отверстия, выполненные во внутренней стороне стенки.

[0060] Стенка 42 устанавливается таким образом, чтобы контактировать с потоком, входящим в турбомашину, и формировать передний край 44, который разделяет входящий поток на первичный поток и вторичный поток. Это положение подразумевает как можно более эффективное использование масла, так как оно циркулирует настолько близко к зоне образования льда, насколько возможно. Таким образом, тепло передается без необходимости прохождения через большую толщину материала, что может ограничивать общую эффективность.

[0061] Стенка 42 содержит трубку, которая может быть цилиндрической или многоугольной. Круглое поперечное сечение облегчает сгибание. Она может быть объединена с телом 32 передней части 22 разделителя посредством пайки. Она также может быть сцеплена, что облегчает ее замену в случае повреждения. Она также представляет собой предохранительный элемент, который может поглощать некоторое повреждение при ударе без повреждения тела 32. В случае сплющивания трубки система остается вполне функционирующей, так как другие сектора обеспечивают циркуляцию масла, и поэтому происходит борьба с обледенением.

[0062] На фиг.4 показана передняя часть разделителя согласно второму варианту осуществления изобретения. На фиг.4 для одинаковых или подобных элементов использованы те же номера ссылок, что и на предыдущих фигурах, но увеличенные на 100. Конкретные номера использованы для элементов, характерных для этого варианта осуществления.

[0063] Передняя часть 122 разделителя содержит тело вращения 132 с наружной стенкой 134. Она содержит антиобледенительное устройство с каналом 140, определенным стенкой 142. Канал 140 проходит вокруг передней части разделителя 122. Поперечное сечение стенки является фасонным. Поперечное сечение стенки 142 и канала 140 являются круглыми. Она может иметь сплющенный участок для образования эксцентричной формы или эллипса. Передний конец со стороны входа потока большой оси эллипса или эксцентрика наклонен вовнутрь. Эта характеристика позволяет более точно разделить поток.

[0064] Стенка может иметь различную толщину, она может быть тоньше в месте контакта с потоком и толще в месте контакта с остальной передней частью. Эта конструкция позволяет передавать максимальное количество тепла в место, где может образовываться лед, и усиливать зоны соединения. Следует заметить, что утолщение может облегчать выполнение объединения.

[0065] Стенка 142 в первую очередь соединяется с наружной стенкой 134, а во вторую очередь - с наружным кожухом 128. Наружная стенка 134 может быть непосредственно присоединена к стенке 142 с применением наплавленных валиков 146. Наружный кожух 128 как таковой присоединен с помощью держателя 148, обеспеченного средством крепления 136. Они могут быть приварены к стенке 142 и содержать кольцевую канавку 136. Она предназначена для сопряжения с дополнительным средством крепления 138 наружного кожуха 128.

[0066] Стенка 142 проходит радиально от области внутренней поверхности наружного кожуха 128 к внутренней поверхности наружной стенки 134. Таким образом, эти поверхности непосредственно защищены от образования льда. Стенка 142 проходит через подходящую длину в осевом направлении, что увеличивает ее теплообменную способность. Таким образом, лопатки 126 лучше защищены от образования льда.

[0067] На фиг.5 показана передняя часть разделителя согласно третьему варианту осуществления изобретения. На фиг.5 для одинаковых или подобных элементов использованы те же номера ссылок, что и на предыдущих фигурах, но увеличенные на 200. Конкретные номера использованы для элементов, характерных для этого варианта осуществления.

[0068] Передняя часть 222 разделителя содержит тело вращения 232 с наружной стенкой 234. Оно содержит антиобледенительное устройство с каналом 240, определяемым фасонной стенкой 242. Стенка 242 может привариваться с применением наплавляемых валиков 246, герметизирующих канал 240. Профиль стенки может содержать изогнутые и прямые участки, которые облегчают получение любой желаемой геометрии. Эти прямые участки улучшают общую прочность, а изогнутые участки могут быть направлены на поглощение энергии удара посредством деформации.

[0069] Профиль стенки может быть закрытым или преимущественно открытым. Тело 232 имеет переднюю поверхность 250, проходящую главным образом радиально. Она предназначена для ограничения канала 240 в сочетании со стенкой 242. Эта характеристика уменьшает вес посредством исключения ряда из двух стенок, каждая из которых может выполнять функции другой. Передняя поверхность 250 образовывает по существу плоскую площадку для установки стенки 242 и выполняет функцию опорной поверхности, обращенной к потенциальным ударам. Таким образом, стенка 242 будет способна лучше противостоять этим ударам. Последняя может также обеспечивать механическое укрывание.

[0070] На фиг.6 показана передняя часть разделителя согласно четвертому варианту осуществления изобретения. На фиг.6 для одинаковых или подобных элементов использованы те же номера ссылок, что и на предыдущих фигурах, но увеличенные на 300. Конкретные номера использованы для элементов, характерных для этого варианта осуществления.

[0071] Передняя часть разделителя 322 содержит тело вращения 332 с наружной стенкой 334. Оно содержит антиобледенительное устройство с каналом 340, определенным стенкой 342.

[0072] Тело 332 содержит кольцевую канавку 352 со стороны входа потока. Эта канавка содержит участок для сочленения с другим компонентом. Она может иметь круговую форму и описывать угол α более 180°, предпочтительно в основном более 180°.

[0073] Внутри канавки 352 со стороны входа потока закреплена стенка 342, определяющая кольцевой канал 340. Профиль стенки может быть открытым, при этом канал по меньшей мере частично формируется поверхностью канавки 352 со стороны входа потока. Кольцевая канавка 352 со стороны входа потока обеспечивает установку стенки 342 в переднюю часть 322 посредством ее механического приема. Этот способ крепления может быть не сплошным.

[0074] Этот вариант осуществления изобретения исключает необходимость в других средствах крепления, таких как сваривание или сцепление. Таким образом, это упрощает операции по сборке и/или по возможной замене. Кроме того, это обеспечивает большую свободу выбора соответствующих материалов стенки 342 и тела. Избегают ограничений, связанных со способностью сваривания разных типов сплавов, таких как те, которые вызваны дифференциальным расширением.

[0075] На фиг.7 показана передняя часть разделителя согласно пятому варианту осуществления изобретения. На фиг.7 для одинаковых или подобных элементов использованы те же номера ссылок, что и на предыдущих фигурах, но увеличенные на 400. Конкретные номера использованы для элементов, характерных для этого варианта осуществления.

[0076] Передняя часть разделителя 422 содержит тело вращения 432 с наружной стенкой 434. Оно содержит антиобледенительное устройство с каналом 440, определенным стенкой 442, например, обладающим трубчатой формой. Тело 432 содержит кольцевую канавку на своей передней поверхности со стороны входа потока, в которой посредством крепежных полос 454, выполненных, например, из металла, удерживается стенка 442. Может быть использовано от двух до тридцати лент 454, распределенных по окружности.

[0077] Крепежные полосы 454 могут удерживать стенку 442 в канавке посредством ее стягивания. Они расположены с промежутками. Они расположены в осевом направлении и образовывают формы в виде буквы U или V, которые сцепляются со стенкой 442. Они могут прикрепляться к телу 432 и факультативно к стенке 442 посредством сцепления и/или сваривания. Эти полосы покрывают стенки, в частности на переднем крае 444. Однако они не уменьшают эффект борьбы с обледенением, так как они тонкие и узкие. Их толщина может находиться в диапазоне от 0,10 мм до 3,00 мм. Их ширина может находиться в диапазоне от 5,00 мм до 40,00 мм. Этот способ крепления позволяет избежать проблем с креплением, связанных с различиями материалов тела 432 и стенки 442. Применение полос для крепления упрощает замену стенки.

[0078] На фиг.8 показана передняя часть разделителя согласно шестому варианту осуществления изобретения. На фиг.8 для одинаковых или подобных элементов использованы те же номера ссылок, что и на предыдущих фигурах, но увеличенные на 500. Конкретные номера использованы для элементов, характерных для этого варианта осуществления.

[0079] Передняя часть 522 разделителя содержит тело вращения 532 с наружной стенкой 534. Оно содержит антиобледенительное устройство с каналом 540, определенным стенкой 542, возможно, обладающим трубчатой формой. Оно может быть присоединено к телу 532 через промежуточную часть 556. Оно может быть прикреплено к телу 532 и стенке 542 посредством сцепления и/или сваривания.

[0080] Промежуточная часть 556 может быть выполнена из изоляционного материала, который имеет более низкую теплопроводность, чем материалы стенки 542 и/или тела 532. Она может быть выполнена из композитного материала, факультативно с полимерной матрицей. Она также может быть выполнена из керамики. Этот признак изобретения обеспечивает концентрацию тепла на переднем крае 544 и уменьшает распространение тепла в направляющие стенки (528, 534). Они будут меньше подвержены расширению, и эффективность борьбы с обледенением увеличится.

[0081] Возможно реализовать антиобледенительную переднюю часть со стенкой в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, которая крепится к соединительной части в соответствии с шестым вариантом осуществления изобретения, при этом последняя имеет кольцевую канавку в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения, в которой располагается стенка. Также возможно улучшить крепление стенки с помощью крепежных лент в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения. Применяемая текучая среда может представлять собой воздух или масло; внимание должно быть уделено обеспечению средства герметизации.

Изобретение относится к передней части (122) разделителя осевой турбомашины, предназначенной для разделения кольцевого потока в турбомашине на первичный поток (118) и вторичный поток (120) для прохождения термодинамического цикла. Передняя часть (122) содержит антиобледенительное устройство со стенкой (142), определяющей по меньшей мере частично кольцевой канал (140). Поток горячего масла, создаваемый турбомашиной, циркулирует в последнем. Масло течет через кольцевую переднюю часть и освобождает ее от льда, в то время как само охлаждается. Стенка (142) расположена так, чтобы образовывать передний край (144) указанной передней части (122) разделителя. Стенка (142) является трубкой, которая может крепиться с помощью сцепления, сваривания или утапливания в выемку. Изобретение также относится к многоконтурной турбомашине с передними частями разделителя, снабженными антиобледенительными устройствами. Достигается более эффективная защита от обледенения. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя осевой турбомашины, предназначенная для разделения кольцевого потока в турбомашине на первичный поток (18, 118, 318, 418, 518) и вторичный поток (20, 120, 320, 420, 520), при этом передняя часть содержит:
- кольцевой передний край (44, 144, 344, 444, 544),
- направляющие стенки (28, 34, 128, 134, 328, 334, 428, 434, 528, 534) для первичного и вторичного потоков, проходящие от переднего края;
- антиобледенительный канал (40, 140, 340, 440, 540) на переднем крае, проходящий кольцеобразно через указанный край, при этом канал предназначен для проведения текучей среды и содержит стенку (42, 142, 342, 442, 542), имеющую поперечное сечение, образующее замкнутый контур;
при этом стенка (42, 142, 342, 442, 542) канала (40, 140, 340, 440, 540), образует передний край (44, 144, 344, 444, 544), направляющие стенки первичного и вторичного потоков прикреплены к указанной стенке.

2. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что замкнутый контур имеет круглый (40, 340, 440, 540) или эллиптический (140) профиль, при этом большая ось эллипса наклонена в направлении входа потока и к центру турбомашины по отношению к основной оси передней части.

3. Передняя часть (122) разделителя по п. 2, отличающаяся тем, что наклон большой оси эллипса составляет от 5° до 30°.

4. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что стенка (42, 142, 342, 442; 542) антиобледенительного канала (40, 140, 340, 440, 540) имеет переменную толщину.

5. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 4, отличающаяся тем, что переменная толщина стенки (42, 142, 342, 442; 542) антиобледенительного канала (40, 140, 340, 440, 540) уменьшена в части канала со стороны входа потока.

6. Передняя часть (322) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что стенка (342) антиобледенительного канала (340) утоплена в одной или по меньшей мере одной из направляющих стенок для первичного и вторичного потока.

7. Передняя часть (322) разделителя по п. 6, отличающаяся тем, что утапливание выполнено с промежутками по кольцевому профилю переднего края (344).

8. Передняя часть (522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что содержит промежуточную часть (556), расположенную между стенкой (542) антиобледенительного канала (540) и телом (534).

9. Передняя часть (522) разделителя по п. 8, отличающаяся тем, что промежуточная часть (556) содержит изоляционный материал.

10. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что контур поперечного сечения стенки (42, 142, 342, 442, 542) антиобледенительного канала (40, 140, 340, 440, 540) содержит часть с радиусом кривизны менее 10,00 мм, при этом указанная часть образует конец переднего края (44, 144, 344, 444, 544) со стороны входа потока.

11. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что радиус кривизны части контура поперечного сечения стенки (42, 142, 342, 442, 542) антиобледенительного канала (40, 140, 340, 440, 540) составляет менее 5,00 мм.

12. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что радиус кривизны части контура поперечного сечения стенки (42, 142, 342, 442, 542) антиобледенительного канала (40, 140, 340, 440, 540) составляет менее 2,00 мм.

13. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что радиус кривизны части контура поперечного сечения стенки (42, 142, 342, 442, 542) антиобледенительного канала (40, 140, 340, 440, 540) составляет менее 1,00 мм.

14. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что канал (40, 140, 340, 440, 540) разбит на сегменты и содержит по меньшей мере два сегмента, каждый из которых проходит через половину кольцевого профиля переднего края.

15. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 14, отличающаяся тем, что канал (40, 140, 340, 440, 540) содержит шесть сегментов, каждый из которых проходит через одну шестую кольцевого профиля переднего края.

16. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что направляющая стенка (34, 134, 334, 434, 534) вторичного потока (20, 120, 320) образует тело (32, 132, 332, 432, 532) вращения указанной передней части, при этом направляющая стенка (28, 128, 328, 428, 528) для первичного потока образует наружную стенку статора с лопатками.

17. Передняя часть (422) разделителя по п. 10, отличающаяся тем, что содержит крепежные полосы (454), расположенные на стенке антиобледенительного канала и направляющих стенках первичного и вторичного потоков.

18. Передняя часть (422) разделителя по п. 16, отличающийся тем, что крепежные полосы (454) выполнены из металла.

19. Передняя часть (122) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что часть направляющей стенки (128) со стороны входа потока части первичного потока (118) косвенно соединена с направляющей стенкой (134) вторичного потока (120) через стенку (142) антиобледенительного канала (140).

20. Передняя часть (22, 122, 322, 422, 522) разделителя по п. 1, отличающаяся тем, что содержит кольцевую канавку (36, 136, 336, 436, 536) для вставки края со стороны входа потока разделяющей стенки (28, 128, 328, 428, 528) первичного потока (18, 118, 318, 418, 518), при этом антиобледенительный канал (40, 140, 340, 440, 540) расположен со стороны входа потока указанной канавки.

21. Компрессор (4) осевой турбомашины (2), содержащий переднюю часть (22) разделителя, предназначенную для разделения кольцевого потока, входящего в турбомашину, на первичный поток (18) и вторичный поток (20), при этом передняя часть (22) разделителя выполнена по одному из пп. 1-20.

22. Осевая турбомашина (2), содержащая приточный вентилятор (16), за которым следует компрессор (4), при этом компрессор (4) выполнен по п. 21.