ЛОПАТКА КОМПРЕССОРА ОСЕВОЙ ТУРБОМАШИНЫ С ОТВЕТВЛЕНИЯМИ У ОСНОВАНИЯ И НА ВЕРШИНЕ ЛОПАТКИ И ТУРБОМАШИНА, СОДЕРЖАЩАЯ УКАЗАННУЮ ЛОПАТКУ Российский патент 2019 года по МПК F01D5/14 

Область техники

[0001] Изобретение относится к лопатке турбомашины. Более конкретно, изобретение относится к лопатке турбомашины, которая содержит ответвления. Также, изобретение относится к лопаточному аппарату с рядом разветвленных лопаток. Также, изобретение относится к турбомашине, которая содержит лопатку и/или лопаточный аппарат согласно изобретению.

Уровень техники

[0002] Лопатка осевой турбомашины, как правило, содержит профилированную лопасть, которая проходит в направлении потока турбомашины. С целью уменьшения количества лопаток в ряду, сохраняя при этом уровень производительности, известно изготовление лопаток с ответвлениями.

[0003] В документе FR 2 914 943 А1 раскрывается лопатка вентилятора осевой турбомашины. Лопатка содержит первую часть, которая проходит от втулки вентилятора, и несколько других частей, продлевающих первую часть наружу. Все эти части соединены посредством платформы, которую размещают на наружном конце первой части. Однако эта конфигурация лопаток уменьшила жесткость. Наличие платформы в центре канала может нарушать поток. Во время работы ответвления подвергаются воздействию вибрации и сил, которые могут повредить лопатку. Лопатка обладает значительной массой. Наличие ответвлений размещает нагрузку на платформу; для механической прочности платформы необходимо, чтобы ее выполняли толще, что нарушает поток.

Изложение сущности изобретения

Техническая проблема

[0004] Целью настоящего изобретения является решение по меньшей мере одной из проблем, существующих на уровне техники. Точнее, целью изобретения заключается в повышении жесткости лопатки турбомашины с ответвлениями. Кроме того, цель изобретения заключается в создании более жесткого лопаточного аппарата с разветвленными лопатками. Кроме того, цель изобретения заключается в защите турбомашины в случае забора воздуха.

Техническое решение

[0005] Изобретение относится к лопатке осевой турбомашины, содержащей: лопасть, проходящую в радиальном направлении и имеющую два радиально противоположных конца; и первую группу ответвлений, которые радиально продлевают один из концов лопасти, примечательной тем, что дополнительно содержит вторую группу ответвлений, которые радиально продлевают другой из противоположных концов лопасти и которые смещены по отношению друг к другу по окружности турбомашины.

[0006] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения лопатка содержит фиксирующую опору, соединенную с группой ответвлений с помощью концов ответвлений, которые радиально противоположны лопасти, при этом, факультативно, она содержит фиксирующую опору на каждой стороне лопасти, при этом опору соединяют с лопастью посредством группы ответвлений.

[0007] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения каждое противоположное лопасти ответвлений по меньшей мере одной группы ответвлений на одном конце лопасти содержит свободную часть, факультативно, каждая свободная часть проходит от передней кромки к задней кромке соответствующего ответвления.

[0008] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одно ответвление первой группы накладывается радиально на по меньшей мере одно ответвление второй группы, при этом ответвления соединены посредством лопасти.

[0009] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ответвления первой группы проходят с каждой стороны лопасти по ее толщине и полностью перекрывают ответвления второй группы.

[0010] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения группы ответвлений образуют ряды ответвлений, которые, как правило, являются параллельными, при этом ответвления каждой группы содержат взаимно противоположные поверхности.

[0011] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения передняя кромка и задняя кромка по меньшей мере одного ответвления первой группы имеет то же количество отдельных изогнутых частей, как и передняя кромка и задняя кромка ответвления второй группы, чье ответвление размещено радиально напротив.

[0012] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения первая группа и вторая группа содержат разное количество ответвлений, факультативно, ответвления группы с большим количеством ответвлений соединены на разной радиальной высоте.

[0013] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ответвления группы, состоящие из большего количества ответвлений имеют меньшую толщину по сравнению с ответвлениями другой группы.

[0014] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения лопатка содержит два ответвления на внутреннем конце лопасти и три ответвления на внешнем конце лопасти, при этом группы имеют разные интервалы Е между своими лопатками.

[0015] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна группа содержит два боковых ответвления и по меньшей мере одно центральное ответвление, при этом по меньшей мере одно центральное ответвление проходит по продолжению суммарной кривой профилей лопасти.

[0016] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одно ответвление проходит в радиальном направлении лопасти и смещена по толщине лопасти, ответвления на каждом конце лопасти, как правило, отклонены друг относительно друга.

[0017] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ответвления по меньшей мере одной или каждой группы перекрываются в осевом направлении по большей части своей длины L, и каждое ответвление проходит в осевом направлении по большей части, предпочтительно по всей длине лопасти, при этом ответвления по меньшей мере одной и каждой группы соединены, ответвления и лопасть являются цельными и производятся с помощью технологии послойного синтеза на основе металлического порошка.

[0018] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения радиальная высота одной группы ответвлений отличается от другой.

[0019] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения осевая длина передней кромки и задней кромки отличается в пределах одного и того же конца лопатки или отличается от одного конца лопатки к другому.

[0020] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения угловые интервалы между ответвлениями одной группы отличаются от другой.

[0021] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ответвления смещены друг относительно друга по толщине лопасти.

[0022] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ответвления выравниваются вдоль передних кромок и/или вдоль задних кромок изобретения.

[0023] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ответвления содержат соединительные кромки, которые, по меньшей мере, частично сливаются с целью соединения ответвлений друг с другом вдоль лопасти.

[0024] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения соединительные кромки ответвлений соединены по большей части, предпочтительно по всей своей длине L и/или длине хорды лопасти.

[0025] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения лопасть и/или ответвления содержат передние кромки и задние кромки, при этом передняя кромка лопасти радиально продлевает переднюю кромку ответвлений и/или задняя кромка лопасти радиально продлевает заднюю кромку лопастей.

[0026] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения передние кромки и задние кромки ответвлений направлены по касательной к передней кромке и задней кромке лопасти, соответственно.

[0027] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одно или каждое ответвление имеет высоту Н2, которая составляет более 5%, предпочтительно более 10%, предпочтительнее более 20% высоты H1 лопасти.

[0028] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения лопатка представляет собой лопатку компрессора, факультативно лопатку компрессора низкого давления, или лопатку турбины, или лопатку вентилятора.

[0029] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ответвления на стороне лопасти сходятся друг относительно друга по своей высоте Н2 и своей длине L.

[0030] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения лопасть разделяют по ее толщине на несколько ответвлений.

[0031] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ответвления радиально разграничивают лопасть.

[0032] Изобретение также относится к турбомашине, которая содержит по меньшей мере одну лопатку, примечательной тем, что по меньшей мере одна лопатка выполнена в соответствии с изобретением, при этом турбомашина предпочтительно содержит компрессор с рядами лопаток, при этом по меньшей мере одна или каждая лопатка компрессора выполнена в соответствии с изобретением.

[0033] Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения ряд лопаток содержит два концентрических бандажа или два концентрических сегмента бандажа, а также несколько лопаток, проходящих радиально между бандажами, при этом бандажи соединяются друг с другом посредством каждой группы ответвлений.

Предусмотренные преимущества

[0034] Изобретение обеспечивает возможность жестко закрепить лопасть. Все это благодаря тому, что ответвляющиеся лопасти образуют угол на конце соединительной лопасти в местах, где они соединяются. Кромку соединительной лопасти жестко закрепляют, при этом ее механическая прочность больше не основывается только на центральной части соединительной лопасти. В результате, центральную часть можно выполнить более тонкой и оптимизировать. Улучшение и усиление аэродинамических характеристик позволяют уменьшать количество лопаток в лопаточном отсеке.

[0035] Изобретение позволяет усилить лопаточный аппарат, образуя соединения между смежными боковыми ответвлениями. Бандаж или сегмент бандажа образует мост, который соединяет концы ответвлений в пределах одной лопатки, или одну лопатку, смежную с другой. Таким способом, ответвления защищают от вибраций, которые могут их разрушить.

[0036] Наличие ответвлений между лопастью и бандажом увеличивает места крепления, зоны распределения и передачи усилий. Факт того, что два ответвления смежных лопаток могут также соединяться, позволяет распределять усилия в разных лопатках. Более того, обеспечение интервалов в пределах ряда соединенных ответвлений дает возможность оптимизировать гибкость, жесткость и передачу усилий в лопаточном аппарате.

[0037] Изобретение позволяет увеличить количество лопастей, которые могут перехватывать элемент в случае забора воздуха. Элемент можно замедлить и факультативно приостановить, или также разделить благодаря передним кромкам, которые были добавлены. Следовательно, количество забираемых элементов далее уменьшается выше по потоку, что позволяет защитить элементы ниже по потоку. Расположение ответвлений на конце лопасти обеспечивает эффективное противодействие участкам возле стенок каналов для текучей среды, местам, где часто размещаются участки в результате газодинамики и/или наклонов каналов.

[0038] Конфигурация, в которой ответвления перекрываются в осевом направлении, позволяет усиливать жесткость формируемой лопасти. Лопасть можно выполнить более тонкой и легкой, поскольку она меньше подвержена скручиванию. Профили лопасти можно лучше приспособить к аэродинамическим требованиям. Данная конфигурация усиливает соединения между ответвлениями, что делает их более устойчивыми к случаям забора воздуха.

Краткое описание графических материалов

[0039] На фиг. 1 изображена осевая турбомашина согласно настоящему изобретению.

[0040] На фиг. 2 схематически показан компрессор турбомашины в соответствии с настоящим изобретением.

[0041] На фиг. 3 показан лопаточный аппарат в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

[0042] На фиг. 4 показан лопаточный аппарат согласно второму варианту осуществления изобретения.

[0043] На фиг. 5 показан лопаточный аппарат согласно третьему варианту осуществления изобретения.

[0044] На фиг. 6 показан лопаточный аппарат согласно четвертому варианту осуществления изобретения.

[0045] На фиг. 7 показан лопаточный аппарат согласно пятому варианту осуществления изобретения.

[0046] На фиг. 8 показана лопатка согласно шестому варианту осуществления изобретения.

[0047] На фиг. 9 показана лопатка в соответствии с седьмым вариантом осуществления изобретения.

[0048] На фиг. 10 показана лопатка в соответствии с восьмым вариантом осуществления изобретения.

Описание вариантов осуществления изобретения

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

[0050] На фиг. 1 показано упрощенное изображение осевой турбомашины. В этом конкретном примере она является двухконтурным турбореактором. Турбореактор 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 10 турбины. Во время работы механическая мощность турбины 10, передаваемая через центральный вал на ротор 12, приводит в движение два компрессора 4 и 6. Разные ступени турбины могут соединяться со ступенями компрессоров посредством соосных валов. Эти компрессоры содержат несколько рядов роторных лопаток, соответствующих рядам статорных лопаток. Таким образом, вращение ротора вокруг его оси 14 вращения обеспечивает создание потока воздуха и предусматривает его постепенное сжатие до его входа в камеру 8 сгорания.

[0051] Приточный вентилятор, как правило называемый вентилятором или нагнетателем 16, соединен с ротором 12 и создает поток воздуха, который разделяется на первичный поток 18, проходящий через разные вышеупомянутые ступени турбомашины, и вторичный поток 20, проходящий через кольцевой канал (показан частично) по длине машины, чтобы затем снова соединиться с первичным потоком на выходе турбины. Вторичный поток можно ускорить, чтобы сгенерировать реакцию. Первичный поток 18 и вторичный поток 20 являются круговыми потоками, они направляются корпусом турбомашины. С этой целью в корпусе предусмотрены цилиндрические стенки или бандажи, которые могут быть внутренними или наружными.

[0052] Турбомашина может содержать компрессор или часть компрессора, в которой радиально циркулирует поток. Она также может содержать подобную турбину. Лопатки, в частности их передние кромки и/или их задние кромки, могут проходить радиально или по оси.

[0053] На фиг.2 показан вид в разрезе компрессора осевой турбомашины 2, такой как показана на фиг. 1. Компрессор может быть компрессором 4 низкого давления. Предоставляется возможность увидеть в нем часть вентилятора 16 и разделительное сопло 22 первичного потока 18 и вторичного потока 20. Ротор 12 содержит несколько рядов роторных лопаток 24, в данном случает три.

[0054] Компрессор 4 низкого давления может содержать некоторое количество выпрямительных устройств, в данном случае четыре, каждое из которых содержит ряд статорных лопаток 26. Выпрямительные устройства соединены с вентилятором 16 или рядом роторных лопаток, чтобы выпрямлять поток воздуха с целью преобразования скорости потока в давление.

[0055] В основном, статорные лопатки 26 проходят по своей высоте через поток 18, факультативно, радиально от наружного бандажа 28, и могут закрепляться в том месте при помощи штифта, факультативно образованного на фиксирующей платформе.

[0056] Лопатки (24, 26) могут по отдельности крепиться к статору или к ротору 12, или могут быть сгруппированы в лопаточные конструкции, которые содержат несколько лопаток, образующих ряд по окружности. Лопатки (24, 26) могут быть сгруппированы в лопаточных корпусах с несколькими лопатками и бандажом, или с двумя концентрическими бандажами (30, 32), между которыми радиально проходят лопатки (24, 26).

[0057] Лопаточный аппарат может быть цельным, он может быть выполнен в виде цельной детали, факультативно, в результате технологии послойного синтеза. Он также может быть выполнен путем спаивания ответвлений и лопастей друг с другом.

[0058] Роторные лопатки 24 и/или статорные лопатки 26 компрессора могут быть разветвленными. Конфигурация ответвлений может варьироваться от

одного ряда лопаток к другому и может быть разветвленной в нижней части и/или на вершине лопатки. Можно видеть стыки 27 между ответвлениями и лопастями лопаток

[0059] На фиг. 3 показан лопаточный аппарат 34 турбомашины в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Показанный лопаточный аппарат 34 является статорным лопаточным аппаратом, он также может быть роторным лопаточным аппаратом.

[0060] Лопаточный аппарат 34 можно понимать в качестве поверхности, которая факультативно является жесткой, позволяя направлять текучую среду во время потока. Его можно понимать как набор лопаток 26. Лопаточный аппарат может быть рядом лопаток и/или может содержать ряд лопаток, при этом несколько лопаток 26 образуют часть кольцевого ряда. Лопатки 26 расположены на стенке, такой как бандаж или часть бандажа, факультативно внутренняя часть 32 бандажа. Стенка или часть бандажа могут быть выполнены в форме окружности или дуги окружности.

[0061] Каждая лопатка 26 может восходить, факультативно проходить радиально, от бандажа 32. Каждая лопатка 26 содержит лопасть 36 и ответвления 38. Лопасть 36 может представлять собой соединительную лопасть 36, соединяющую ответвления 38, при этом ответвления могут быть ответвляющимися лопастями 38. Ответвления 38 одной лопатки находятся на расстоянии друг от друга в направлении вдоль окружности.

[0062] Каждая лопасть 36 и/или каждое ответвление 38 может, как правило, иметь форму листа, который, как правило, может проходить в главной плоскости, при этом лист может быть, как правило, искривленным во внутрь и/или иметь переменную толщину. Лопасть содержит переднюю кромку 40 и заднюю кромку 42, которые разграничивают вогнутую поверхность и выпуклую поверхность.

[0063] Ответвления 38 могут представлять собой боковые ответвления 38, в том смысле, что они проходят сбоку от лопасти 36 в направлении ее толщины и/или перпендикулярно к хорде лопасти 36. Каждое ответвление 38 имеет два противоположных конца лопасти по его высоте, факультативно радиальных. Один из концов соединены с лопастью 36, а другой соединен с бандажом 32, образующим опору. Бандаж 32 и лопатки могут быть цельными или бандаж может содержать отверстия 44, в которых закреплены и/или впаяны концы ответвлений.

[0064] Бандаж 32 может быть частью внешнего корпуса, или стенки ротора, такой как стенка барабана ротора. Бандаж может образовывать окружность или часть дуги окружности, например, дуговидную полосу материала.

[0065] Высота ответвления 38, лопасти 36, или лопатки 26 может быть перпендикулярной по отношению к передней кромке и/или задней кромке крыла, и/или может быть ориентирована перпендикулярно к текучей среде. Лопасть и ответвления предназначены для прохождения в направлении потока турбомашины.

[0066] Ответвления 38 смежных лопаток 26 отдаляют друг от друга, они обеспечивают проход между лопатками вдоль наружной поверхности бандажа 32. В сочетании с бандажом, ответвления по меньшей мере одной или каждой лопатки образуют канал 48, которая проходит через лопатку 26. Этот канал 48 выполнен с возможностью сопровождения потока турбомашины. Верхние концы лопастей свободны, и они образуют части.

[0067] На фиг. 4 показан лопаточный аппарат 134 согласно второму варианту осуществления изобретения. Для обозначения идентичных или сходных элементов на фиг. 4 используется та же нумерация, что и на предыдущих фигурах, однако все номера увеличены на 100. На фиг. показан ряд лопаток 126, при этом наличие бандажа не обязательно. Каждая лопатка 126 показана в виде кривой, которая может соответствовать передней кромке, и/или задней

кромке, и/или суммарной кривой аэродинамических профилей лопасти или ответвления.

[0068] Ряд включает в себя несколько лопаток 126, с ответвлениями 138 на том же конце или той же стороне, что и лопасть 136. Ответвления 138 проходят по окружности в направлении смежной лопатки 126, и в частности ответвлений 138 смежных лопаток. Смежные ответвления 138 двух смежных лопаток 126 соединены, например, с радиальным концом лопатки, таким как конец противоположный тому, который принимает лопасть. Таким образом, лопатки 126 образуют, с непрерывностью периферийного материала, цепочку лопаток, которые соединены друг с другом посредством своих ответвлений 138.

[0069] Термин "соединенный" следует понимать в том смысле, что ответвления 138 или лопасти 138 ответвления содержат соединительные или сливающиеся кромки. На стыках ответвлений общая толщина может быть меньше всей толщины каждого ответвления.

[0070] По меньшей мере два или каждые два смежных ответвления 138 смежных лопаток 126 могут образовывать между собой желоб 150. Желоб 150 следует понимать как вытянутое углубление, такое как проход, который разграничивают сбоку между двумя противоположными стенками ответвлений.

[0071] На фиг. 5 показан лопаточный аппарат 234 согласно третьему варианту осуществления изобретения. Для обозначения идентичных или сходных элементов на фиг.5 используется та же нумерация, что и на предыдущих фигурах, однако все номера увеличены на 200.

[0072] Лопаточный аппарат 234 содержит ряд лопаток 226 с несколькими лопатками, образующими часть кольцевого ряда. Ряд может образовывать окружность. Лопатки 226 расположены на стенке, такой как бандаж (230, 232)

или часть бандажа. Стенка или часть бандажа могут быть выполнены в форме окружности или дуги окружности.

[0073] Лопаточный аппарат может представлять собой корпус лопаток. Он может содержать по меньшей мере три лопатки 226, каждая из которых с лопастью или ответвлениями, которые продлевают лопасть по радиальной высоте лопасти. Лопатки, вместе с их ответвлениями, могут быть отдалены друг от друга.

[0074] Лопаточный аппарат 234 содержит два сегмента бандажа, такие как сегмент 232 внутреннего бандажа и сегмент 230 внешнего бандажа, которые можно понимать как угловые секторы трубок. Сегменты являются концентричными и образуют канал для жидкой среды, чей центр по радиальной высоте расположен в области лопасти, факультативно на средней высоте.

[0075] По меньшей мере одна или каждая лопатка 226 может содержать две группы ответвлений 238, каждая из которых соединены с концами лопасти 236 и с сегментом бандажа (230, 232). Таким образом, сегменты бандажа в данной последовательности соединены друг с другом с помощью первых групп ответвлений 238, лопастей 236, вторых групп ответвлений 238. Каждое ответвление соединено с лопаткой и/или с бандажом по большей части, предпочтительно по всей своей длине.

[0076] Группы ответвлений 238 по меньшей мере одной лопатки или каждой лопатки может состоять из разного количества ответвлений. Факультативно группы, которые имеют наибольшее количество ответвлений 238 находятся на одной стороне лопасти 236. Расположение ответвлений одной смежной группы может отличаться от другой.

[0077] Например, группа может содержать по меньшей мере три ответвления, включая два боковых ответвления 238 по окружности между которыми расположено по меньшей мере одно центральное ответвление 238. Все эти

ответвления 238 можно соединить, при этом каждое ответвление имеет соединительную кромку, кромки сливаются. Факультативно, по меньшей мере одна или каждая лопатка 226 имеет ответвления 238, которые соединены на разной высоте лопасти 236. Ответвления 238 могут проходить от другого ответвления 238 так, чтобы находиться в отдаленности от другого ответвления и/или лопасти 236. Такое ответвление 238 может образовывать подпорку, которая увеличивает жесткость лопаточного аппарата 234. Ответвление 238 может проходить сбоку с одной стороны лопасти 236, затем с другой, или могут проходить только с одной стороны лопасти 236.

[0078] На фиг. 6 показан лопаточный аппарат 334 согласно четвертому варианту осуществления изобретения. Для обозначения идентичных или сходных элементов на фиг.6 используется та же нумерация, что и на предыдущих фигурах, однако все номера увеличены на 300. Показанный лопаточный аппарат представляет собой статорный лопаточный аппарата, в качестве альтернативы он может соединяться с ротором.

[0079] Лопаточный аппарат 334 содержит несколько групп лопаток. Каждая группа может образовывать угловую часть кольцевого ряда лопаток. Каждая группа лопаток содержит несколько лопаток 326, каждая из которых имеет лопасть 336 и ответвления 338, продлевающие лопасть 336 по высоте, факультативно по радиальной высоте. Каждая лопатка 326 может содержать две группы ответвлений. Радиально с одной стороны смежные ответвления 338 группы лопаток 326 можно соединить, с другой стороны ответвления 338 оставляют на расстоянии. Группы лопаток могут быть отдалены друг от друга. В частности, ответвления группы лопаток могут быть отдалены по окружности от каждого ответвления 338 группы смежных лопаток.

[0080] На фиг. 7 показан лопаточный аппарат 434 согласно пятому варианту осуществления изобретения. Для обозначения идентичных или сходных элементов на фиг.7 используется та же нумерация, что и на предыдущих

фигурах, однако все номера увеличены на 400. Конкретные номера использованы для элементов, характерных для этого варианта осуществления.

[0081] Лопаточный аппарат 434 содержит ряд лопаток 426, образующий по меньшей мере часть кольцевого ряда турбомашины. Лопатки 426 расположены на стенке, такой как бандаж или часть бандажа (430, 432). Стенка или часть бандажа могут быть выполнены в форме окружности или дуги окружности.

[0082] Ряд может иметь смешанную конструкцию лопаток 426. Некоторые лопатки 426 могут быть без ответвлений по меньшей мере на одном конце или на каждом конце. Количество ответвлений 438 на одной радиальной стороне лопаточного аппарата может изменяться между лопатками 426. Некоторые, факультативно все смежные ответвления 438 разных лопаток 426 можно соединять. На одной радиальной стороне лопаточного аппарата ответвления могут образовывать ряд и/или могут соединяться друг с другом с целью образования цепочки ответвлений 438, которая также может быть соединена с бандажом 430 в дополнении к соединенным лопастям 436. Это двойное соединение ответвлений усиливает жесткость бандажа и, следовательно, лопаточного аппарата против сил скручивания.

[0083] На фиг. 8 показана лопатка 526 согласно шестому варианту осуществления изобретения. Для обозначения идентичных или сходных элементов на фиг. 8 используется та же нумерация, что и на предыдущих фигурах, однако все номера увеличены на 500. Конкретные номера использованы для элементов, характерных для этого варианта осуществления. Лопаткой 526 может быть статорная лопатка 526 как показано на фиг. 2.

[0084] Лопатка 526 может содержать лопасть 536 и по меньшей мере два ответвления 538, факультативно три или более ответвлений 538. Лопасть 536 может представлять собой соединительную лопасть 536 или основную лопасть 536, в том смысле, что ее высота и/или толщина больше, чем высота и/или толщина каждого ответвления 538. Соединительная лопасть 536

образует соединительную часть 552 и ответвления 538 образуют ответвленную часть 554, при этом части накладываются по высоте.

[0085] Ответвления 538 могут быть ответвляющимися лопастями 538, которые соединяются посредством соединительной лопасти 536. С этой целью они могут содержать соединительные кромки, которые по меньшей мере, частично сливаются для соединения ответвлений друг с другом по хорде соединительной лопасти. Соединительные кромки 556 могут образовывать концы, разграничивающие ответвляющие лопасти 538. Соединительная лопасть 536 и ответвляющиеся лопасти 538 предназначены для расположения в направлении потока турбомашины.

[0086] Соединительная лопасть 536 расположена в продолжении ответвляющихся лопастей 538 на своем стыке. Соединительная лопасть 536 может формировать места соединения, разграничивающие ответвляющиеся лопасти 538. Они могут образовывать участки соединительной лопасти. Они могут образовывать ответвления 538, которые отделяются от соединительной лопасти в области стыка. Соединительную лопасть 536 можно разделить на ответвляющиеся лопасти. Ответвления могут быть прикреплены друг к другу и/или один на другом.

[0087] Соединительная лопасть 536 и/или каждая ответвляющаяся лопасть 538 может содержать переднюю кромку 540, заднюю кромку 542. Соединительная лопасть и/или каждая ответвляющаяся лопасть может содержать вогнутую поверхность и выпуклую поверхность, которые проходят от передней кромки 540 к соответствующей задней кромке 542. Вогнутая поверхность и выпуклая поверхность соединительной лопасти является касательной, факультативно по всей хорде лопасти, по отношению к смежным поверхностям ответвляющихся лопастей 538.

[0088] Соединительная лопасть 536 и/или каждая ответвляющаяся лопасть 538 может содержать аэродинамические профили 558, которые факультативно являются изогнутыми и последовательно располагаются по высоте,

факультативно радиальной высоте. Центры тяжести аэродинамических профилей 558 соединительной лопасти 536 и/или каждой ответвляющейся лопасти 538 могут описывать суммарную кривую 560. Суммарные кривые 560 ответвляющихся лопастей 538 могут быть в радиальном и/или осевом и/или периферийном направлении суммарной кривой 560 соединительной лопасти 536, факультативно постепенно смещенной. Ответвляющиеся лопасти могут образовывать между собой желоб 562, факультативно отдаленный от соединительной лопасти 536. Высота H1 соединительной лопасти 536 может быть больше или равной высоте Н2 каждой ответвляющейся лопасти 538.

[0089] Передние кромки 540 и/или задние кромки 542 и/или суммарные кривые 560 каждой ответвляющейся лопасти 538 могут иметь отклонение, факультативно усиление, и/или инверсию кривизны по отношению к передней кромке 540 и/или задней кромке 542, и/или суммарной кривой 560 соединительной лопасти 536, соответственно.

[0090] Максимальная толщина аэродинамических профилей 558 соединительной лопасти 536 может быть больше максимальной толщины аэродинамических профилей 558 каждой ответвляющейся лопасти 538. Поверхность каждого аэродинамического профиля 558 соединительной лопасти может быть больше или равна поверхности каждого аэродинамического профиля по меньшей мере одного или каждого ответвления. Сумма поверхностей аэродинамических профилей ответвлений на заданной высоте может быть больше или равной поверхности каждого аэродинамического профиля лопасти.

[0091] Лопатка 526 содержит по меньшей мере две ответвляющихся лопасти 538, факультативно три или четыре, или даже больше на одном конце. Лопатка 526 может содержать опору 564, которая соединена с ответвляющимися лопастями. Факультативно, опора 564 представляет собой фиксирующую платформу 564, например, снабженную фиксирующим штифтом 566. Ответвляющиеся лопасти 538, соединительная лопасть 536 и,

факультативно, опора 564 могут быть цельными. Они могут быть выполнены при помощи технологии послойного синтеза с использованием титанового порошка.

[0092] По меньшей мере одна или каждая ответвляющаяся лопасть 538 может содержать по высоте лопатки части, которые расположены под углом по отношению друг к другу. Этими частями могут быть кривые, и эти части могут иметь отклонения или инверсии кривизны. По высоте, средняя ось суммарной кривой 560 по меньшей мере одной или каждой ответвляющейся лопасти 538 расположена под углом относительно средней оси соединительной лопасти 536. Эти геометрические параметры можно наблюдать в областях передней кромки 540 и/или задней кромки 542 и/или суммарной кривой 560 профилей 558.

[0093] Расстояние Е между ответвляющимися лопастями 538, измеренное напротив соединительной лопасти 536 в области ее передних кромок 540 или в области ее задних кромок 542 или в области максимальной ширины прохода, больше, чем большая часть средней или максимальной толщины соединительной лопасти 536. Расстояние Е может быть меньше длины L ответвляющихся лопастей 538 и/или меньше высоты Н2 ответвляющихся лопастей. По меньшей мере для одной или каждой ответвляющейся лопасти 538 длина L может быть больше или равной высоте Н2.

[0094] На фиг. 9 показана лопатка 626 согласно седьмому варианту осуществления изобретения. Для обозначения идентичных или сходных элементов на фиг. 9 используется та же нумерация, что и на предыдущих фигурах, однако все номера увеличены на 600. Конкретные номера использованы для элементов, характерных для этого варианта осуществления.

[0095] Лопатка 626 содержит две разветвленные части 654, соединенные соединительной частью 652. Соединительная лопасть 636 лопатки 626 содержит два противоположных конца 668 по высоте указанной соединительной лопасти, например, радиальные концы, такие как вершина и

хвостовик. Соединительная лопасть 636 может содержать ответвляющиеся лопасти 638 на каждом своем радиальном конце, при этом указанные ответвляющиеся лопасти образуют первую группу и вторую группу лопастей 638 ответвления, при этом каждая группа соединена с одним из концов 668 соединительной лопасти 636. Высота Н2 лопастей ответвления одной группы может отличаться от другой и может быть ниже высоты H1 соединительной лопасти 636.

[0096] Концы лопастей ответвления могут быть свободными частями 670. Они могут образовывать части в виде аэродинамических профилей искривленных лопаток. Концы могут содержать крепежные средства, такие как фиксирующие штифты. Каждый конец на одной стороне лопатки может содержать фиксирующее отверстие 672, отверстия 672 факультативно выровнены в соответствии с рядом, который формируют соединенные лопасти ответвления.

[0097] На фиг. 10 показана лопатка 726 согласно восьмому варианту осуществления изобретения. Для обозначения идентичных или сходных элементов на фиг. 10 используется та же нумерация, что и на предыдущих фигурах, однако все номера увеличены на 700. Конкретные номера использованы для элементов, характерных для этого варианта осуществления.

[0098] Лопатка 726 содержит соединительную лопасть 736 с двумя противоположными концами 768 по высоте H1, при этом каждый конец 768 содержит ответвления 738, которые продлевают лопасть в направлении высоты. Ответвления образуют первую группу ответвлений на одном конце 768 лопасти 736 и вторую группу ответвлений 738 на другом конце 768. Противоположные концы 768 содержат разное количество ответвлений 738.

[0099] Группы ответвлений могут накладываться по высоте лопатки 726 и разделены лопастью 736. Одна из групп может перекрывать другую группу, при этом перекрытие может происходить по средней хорде лопасти и/или по толщине лопасти.

[00100] Одна группа ответвлений может быть соединена с опорой 764, такой как фиксирующая платформа 764. Группа ответвлений со стороны, противоположной опоре 764, может иметь свободные кромки 770 и, возможно, крепежные средства 774, такие как выступы 774 или выпуклости 774. Эти средства могут опционально использоваться, чтобы прочно прикреплять ответвления к стенке, к опоре или к бандажу.

[00101] Лопатки первых пяти вариантов осуществления изобретения могут быть выполнены в соответствии с шестым, или седьмым, или восьмым вариантом осуществления изобретения. Лопаточный аппарат может содержать ответвления на каждом конце по высоте лопастей. На каждом из этих концов количество ответвлений может быть разным. Лопатки согласно седьмому и восьмому вариантам осуществления могут принимать конфигурации лопатки шестого варианта осуществления, в частности, с учетом всего, что касается расположения передних кромок, задних кромок, кромок соединений, суммарных кривых, а также расположения лопастей ответвления по отношению к соединительной лопасти.

Лопатка осевой турбомашины содержит лопасть, а также первую и вторую группы ответвлений. Лопасть проходит в радиальном направлении и имеет два радиально противоположных конца. Ответвления первой группы радиально проходят по одному из концов лопасти, а ответвления второй группы радиально проходят по другому из противоположных концов лопасти. Ответвления второй группы смещены относительно друг друга по окружности турбомашины. При этом ответвления расположены в области аэродинамического воздействия потока текучей среды. Другое изобретение группы относится к турбомашине, содержащей по меньшей мере одну указанную выше лопатку. Группа изобретений позволяет повысить жесткость лопатки, а также улучшить аэродинамические характеристики турбомашины. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Лопатка (226; 326; 426; 626; 726) осевой турбомашины (2), содержащая:

лопасть (236; 336; 436; 636; 736), которая проходит в радиальном направлении и имеет два радиально противоположных конца (668; 768); и

первую группу ответвлений (238; 338; 438; 638; 738), которые радиально проходят по одному из концов лопасти,

отличающаяся тем, что дополнительно содержит

вторую группу ответвлений (238; 338; 438; 638; 738), которые радиально проходят по другому из противоположных концов (668; 768) лопасти (236; 336; 436; 636; 736) и которые смещены относительно друг друга по окружности турбомашины (2), и

при этом ответвления (238; 338; 438; 638; 738) расположены в области аэродинамического воздействия потока текучей среды.

2. Лопатка (726) по п. 1, отличающаяся тем, что лопатка содержит фиксирующую опору (764) на каждой стороне лопасти, при этом каждая фиксирующая опора (764) соединена с группой ответвлений посредством концов ответвлений (738), которые радиально противоположны лопасти (736).

3. Лопатка (626; 726) по п. 1 или п. 2, отличающаяся тем, что каждое противоположное лопасти (636; 736) ответвление (638; 738) по меньшей мере одной группы ответвлений на одном конце (668; 768) лопасти содержит свободную часть (670; 770), каждая свободная часть проходит от передней кромки к задней кромке соответствующего ответвления.

4. Лопатка (226; 326; 426; 626; 726) по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно ответвление (238; 338; 438; 638; 738) первой группы накладывается радиально на по меньшей мере одно ответвление второй группы, при этом ответвления соединены лопастью (236; 336; 436; 636; 736).

5. Лопатка (226; 326; 426; 626; 726) по п. 1, отличающаяся тем, что группы ответвлений (236; 336; 436; 636; 736) образуют ряды ответвлений (236; 336; 436; 636; 736), которые являются параллельными, при этом ответвления (236; 336; 436; 636; 736) каждой группы содержат взаимно противоположные поверхности.

6. Лопатка (226; 326; 426; 626; 726) по п. 1, отличающаяся тем, что передняя кромка и задняя кромка по меньшей мере одного ответвления (238; 338; 438; 638; 738) первой группы имеют такое же количество отдельно изогнутых частей, что и передняя кромка и задняя кромка ответвления второй группы, ответвление которой расположено радиально напротив.

7. Лопатка (226; 426; 726) по п. 1, отличающаяся тем, что первая группа и вторая группа содержат разное количество ответвлений (238; 438; 738), при этом ответвления группы, содержащие больше ответвлений (238), соединены на разной радиальной высоте.

8. Лопатка (226; 426; 726) по п. 8, отличающаяся тем, что ответвления (238; 438; 738) группы, которая имеет больше ответвлений, имеют меньшую толщину, чем ответвления другой группы.

9. Лопатка (226; 426; 726) по п. 1, отличающаяся тем, что содержит два ответвления (238; 438; 738) на внутреннем конце лопасти (236; 436; 736) и три ответвления (238; 438; 738) на внешнем конце лопасти, при этом группы содержат разные интервалы Е между своими ответвлениями (238; 438; 738).

10. Лопатка (226; 426; 726) по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна группа содержит две стороны ответвлений (238; 438; 738) и по меньшей мере одно центральное ответвление (238; 438; 738), при этом по меньшей мере одно центральное ответвление проходит по продолжению суммарной кривой профилей лопасти (236; 436; 736).

11. Лопатка (226; 326, 426; 626, 726) по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно ответвление (238; 338; 438; 638; 738) проходит в радиальном направлении лопасти (236; 336; 436; 636; 736) и является смещенным по толщине лопасти (236; 336; 436; 636; 736), при этом ответвления на каждом конце (668; 768) лопасти расположены под углом один по отношению к другому (другим).

12. Лопатка (226; 326, 426; 626, 726) по п. 1, отличающаяся тем, что каждое ответвление (238; 338; 438; 638; 738) проходит в осевом направлении по всей длине лопасти (236; 336; 436; 636; 736), при этом ответвления по меньшей мере одной или каждой группы соединены, при этом ответвления и лопасть являются цельными и выполнены посредством технологии послойного синтеза на основе металлического порошка.

13. Турбомашина (2), содержащая по меньшей мере одну лопатку, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна лопатка (226; 326; 426; 626; 726) выполнена в соответствии с любым из пп. 1-12, при этом турбомашина (2) предпочтительно содержит компрессор (4; 6) с рядами лопаток, при этом по меньшей мере одна или каждая лопатка компрессора (226; 326; 426; 626; 726) выполнена в соответствии с любым из пп. 1-12.

14. Турбомашина (2) по п. 13, отличающаяся тем, что ряд лопаток (236; 336; 436) содержит два концентрических бандажа или два концентрических сегмента (230; 232; 330; 332; 430; 432) бандажа и несколько лопаток (226; 426; 726), проходящих радиально между бандажами, при этом бандажи соединены друг с другом посредством каждой группы ответвлений (238; 338; 438).