×
27.02.2013
216.012.2b8f

Результат интеллектуальной деятельности: КОМПРЕССОР ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Правообладатели

№ охранного документа
0002476678
Дата охранного документа
27.02.2013
Аннотация: Изобретение относится к компрессору, в частности вентилятору турбореактивного двигателя, содержащему ступицу (36) и множество лопаток, каждая из которых жестко закреплена своим основанием (16) на ступице. Ступица имеет в области каждого основания лопатки внешний скос (38) и внутренний скос (40), вытянутые от задней кромки (30) лопатки до ее передней кромки (28). Внутренний и внешний скосы сходятся на входе передней кромки лопатки для образования выступающего утолщения (42), имеющего профиль, спиральный вокруг оси ступицы, для обеспечения принудительного течения газового потока в каждый проход течения для огибания основания лопатки, в основном, с внешней стороны последней, а внешний скос имеет профиль, наклонный относительно внешней поверхности спирали для того, чтобы отклонить газовый поток, проходящий в соответствующий проход течения от внешней стороны лопатки к внутренней поверхности соседней лопатки. Достигается улучшение эффективности компрессии и подкачки компрессора. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к общей области компрессоров для турбореактивных двигателей. Более конкретно оно относится к вентилятору (или компрессору низкого давления) турбореактивного двигателя двухконтурного типа.

В двухконтурном турбореактивном двигателе воздух последовательно сжимается в компрессоре низкого давления и компрессоре высокого давления, затем смешивается с топливом и воспламеняется в камере сгорания. Энергия горючих газов преобразуется в механическую энергию в турбине высокого давления для обеспечения привода компрессора высокого давления и турбины низкого давления. Последняя, в свою очередь, обеспечивает привод компрессора низкого давления.

Компрессор низкого давления, называемый также вентилятором, такого турбореактивного двигателя содержит обычно единственную ступень лопаток, закрепленных основаниями на ступице, которая вращается вокруг продольной оси турбореактивного двигателя. Кольцевой картер, концентрически размещенный вокруг ступицы, образует с последней кольцевую струю для течения воздуха, проходящего через вентилятор.

Что касается компрессора высокого давления, то он обычно состоит из нескольких ступеней, при этом каждая ступень образована решеткой неподвижных лопаток, размещенных за решеткой подвижных лопаток.

В настоящее время у разработчиков двигателей существует тенденция к уменьшению количества ступеней компрессора низкого давления для уменьшения его габаритных размеров и его массы. Для этого, чтобы не ухудшать рабочие характеристики турбореактивного двигателя, а именно компрессию воздуха, необходимо повышать эффективность компрессии и производительность вентилятора.

Одним из известных решений для повышения эффективности компрессии и производительности вентилятора является повышение радиуса струи течения воздуха через вентилятор. Например, документ US 6551761 описывает принцип «уменьшения» потока в области ступицы путем образования «впадин» между основаниями лопаток.

Наличие этих впадин позволяет основаниям лопаток сжимать воздух более легко и с меньшими аэродинамическими потерями.

Такое изменение струи потока воздуха позволяет уменьшить число Маха на входе вентилятора и лучше сжать воздух на выходе, усиливая эффект радиуса. Однако факт уменьшения потока в области ступицы может оказывать вредное воздействие на сечения оснований лопаток, в частности в зоне повторной компрессии, размещенной cо стороны наружной поверхности лопаток.

Настоящее изобретение имеет основной целью исправить такие недостатки путем предложения ступицы вентилятора, позволяющей еще больше увеличить эффективность компрессии и подкачки компрессора низкого давления турбореактивного двигателя.

Эта цель достигается в компрессоре турбореактивного двигателя, содержащем подвижную ступицу, вращающуюся вокруг продольной оси компрессора, и множество неподвижных лопаток, каждая из которых закреплена основанием на ступице, разнесенных одна от другой по окружности таким образом, чтобы образовать между лопатками проходы истечения газового потока, проходящего через компрессор, при этом каждая лопатка содержит внутреннюю поверхность и наружную поверхность, противолежащую по окружности внутренней поверхности, причем внутренняя и наружная поверхности размещены аксиально между передней кромкой и задней кромкой лопатки, отличающимся тем, что ступица в области каждого основания лопатки имеет:

внешний скос, прилегающий к наружной поверхности лопатки и размещенный аксиально от задней кромки лопатки до ее передней кромки;

внутренний скос, прилегающий к внутренней поверхности лопатки и размещенный аксиально от задней кромки лопатки до ее передней кромки;

внутренний и внешний скосы сходятся на входной части передней кромки лопатки для образования выступающего утолщения, причем упомянутое утолщение представляет собой спиральный профиль вокруг оси ступицы для усиления газового потока, протекающего в каждом проходе течения, охватывающего основание лопатки, в основном, с наружной стороны лопатки;

внешний скос между передней кромкой и задней кромкой имеет профиль, наклонный относительно внешней поверхности ступицы таким образом, чтобы отклонить газовый поток, протекающий в соответствующем проходе течения, от наружной стороны лопатки к внутренней поверхности соседней лопатки.

Вследствие наличия утолщения на входе каждой лопатки газовый поток, входящий в компрессор, принудительно огибает основание лопатки, проходя, в основном, по наружной поверхности последней (скорее, чем по ее внутренней поверхности). Газовый поток, таким образом, ускоряется вследствие разрежения, затем отклоняется к внутренней поверхности соседней лопатки благодаря наличию внешнего скоса. Эффективность компрессии и подкачки компрессии, таким образом, улучшается.

В соответствии с предпочтительным расположением наклон профиля каждого внешнего скоса постепенно уменьшается от передней кромки до задней кромки соответствующей лопатки.

В соответствии с другим предпочтительным расположением каждый внешний скос простирается по окружности на расстояние, которое постепенно увеличивается от передней кромки до задней кромки соответствующей лопатки.

В соответствии с еще одним предпочтительным расположением профиль утолщения соответствующей лопатки выступает в направлении вращения ступицы вокруг продольной оси компрессора.

В соответствии с другим предпочтительным расположением входной край утолщения, соединенный с лопаткой, по существу, размещен аксиально на одной линии с передней кромкой соседней лопатки.

Каждый внутренний скос может иметь между передней кромкой и задней кромкой соответствующей лопатки профиль, наклонный относительно внешней поверхности ступицы. В этом случае наклон профиля каждого внутреннего скоса может постепенно увеличиваться от передней кромки до задней кромки соответствующей лопатки и каждый внутренний скос может простираться по окружности на расстояние, которое постепенно уменьшается от передней кромки до задней кромки соответствующей лопатки.

Объектом изобретения является также турбореактивный двигатель, содержащий компрессор описанного выше типа.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг. 1 изображает частичный вид в продольном разрезе вентилятора по варианту осуществления изобретения;

- фиг. 2 изображает вид по II фиг.1,

- фиг. 3 изображает вид профиля соседних лопаток вентилятора по фиг. 1,

- фиг. 4 изображает частичный и развернутый вид профиля ступицы по линии поперечного разреза A-G фиг. 3.

Подробное описание варианта осуществления

Фиг.1 частично изображает вентилятор 10 (или компрессор низкого давления) турбореактивного двигателя, который является осесимметричным относительно своей продольной оси 12.

Вентилятор 10 размещен на входе турбореактивного двигателя. Он содержит множество лопаток 14, каждая из которых закреплена известным образом основанием 16 на подвижном диске 18, вращающемся вокруг продольной оси 12.

Как изображено на фиг. 2 и 3, лопатки 14 вентилятора равномерно расположены одна за другой по окружности таким образом, чтобы образовать между ними части кольцевого прохода (или струи) 20 течения потока 22 воздуха, проходящего через вентилятор 10.

Известно, что вращение диска 18 и лопаток 14 вентилятора передает энергию воздуху, проходящему через проходы 20 вентилятора и повышает его давление при уменьшении его относительной скорости течения.

Каждая лопатка 14 имеет внутреннюю поверхность 24 и внешнюю поверхность 26, противолежащую по окружности внутренней поверхности (фиг.2). Внутренняя и внешняя поверхности вытянуты, с одной стороны, аксиально между передней кромкой 28 и задней кромкой 30 лопатки, и, с другой стороны, радиально между основанием 16 и вершиной 32.

Впрочем, каждая лопатка имеет спиральный профиль между основанием 16 и ее вершиной 32, который оптимизирован для обеспечения наилучшей эффективности подкачки и компрессии воздуха.

Проход 20 течения потока воздуха через вентилятор радиально ограничен, с одной стороны, снаружи внутренней поверхностью кольцевого картера 34, имеющего центр по продольной оси 12 и окружающего лопатки 14, и, с другой стороны, изнутри внешней поверхностью ступицы 36, жестко соединенной с диском 18 и имеющей центр по продольной оси 12.

Ступица 36 может быть образована множеством платформ, каждая из которых жестко соединена с основанием лопатки 16, и которые, будучи установленными встык по окружности, образуют, по существу, непрерывную кольцевую поверхность.

В соответствии с изобретением в области каждого основания лопатки 16 ступица 36 имеет внешний скос 38, который переходит на внешнюю поверхность 26 соответствующей лопатки, и внутренний скос 40, который переходит на внутреннюю поверхность 24 лопатки.

Внутренний и внешний скосы могут быть получены деформацией ступицы 36. Каждый из них аксиально вытянут (то есть по продольной оси 12) с выхода на вход от задней кромки 30 лопатки до ее передней кромки 28.

Впрочем, в каждой лопатке 14 внутренние 38 и внешние 40 скосы сходятся на входе передней кромки 28 лопатки для образования утолщения, которое радиально выступает в проход 20 потока.

Образованное таким образом утолщение имеет профиль, который выполнен спиральным вокруг оси 12, при этом все утолщения ступицы 36 размещены спирально в одном и том же направлении (которое, предпочтительно, соответствует направлению вращения ступицы вокруг оси 12).

Спиральность профиля каждого утолщения 42 выполнена таким образом, чтобы ускорять поток воздуха, входящего в проход 20 потока на уровне основания лопатки, для обтекания им основания лопатки, предпочтительно, с внешней стороны последней (больше, чем с ее внутренней стороны).

Впрочем, каждый внешний скос 38 имеет между передней кромкой 28 и задней кромкой 30 соответствующей лопатки профиль, который наклонен относительно внешней поверхности спирали 36 (αА-αG), который, в частности, представлен на фиг. 4.

Наклон внешнего скоса позволяет потоку воздуха, проходящего в проходе потока, ограниченного внешней поверхностью 26 соответствующей лопатки и внутренней поверхностью 24 соседней лопатки, а точнее вдоль внешней стороны лопатки, отклоняться к внутренней поверхности соседней лопатки.

В области каждого основания 16 лопатки движение воздуха, входящего в проход 20 потока, схематично показано стрелками 44, изображенными на фиг. 2 и 3. Воздух проникает в проход потока, по существу, в аксиальном направлении. В зазоре, размещенном между входным краем спирали 26 и передней кромкой 28 лопаток, воздух, протекающий по внешней поверхности спирали, принудительно обтекает каждое основание лопатки, проходя, в основном, по внешней стороне последней. На выходе кромки 28 каждой лопатки наклон внешнего скоса 38 ускоряет поток воздуха вследствие разрежения и отклоняет его к внутренней поверхности соседней лопатки.

В соответствии с предпочтительной характеристикой изобретения наклон профиля каждого внешнего скоса 38 последовательно уменьшается от передней кромки 28 до задней кромки 30 соответствующей лопатки.

На фиг. 4 наклон профиля внешних скосов относительно внешней поверхности спирали переходит, таким образом, от угла αА, близкого к 90° (линия А соответствует поперечному разрезу на передней кромке лопаток), к углу αG, близкого к 0° (линия G соответствует поперечному разрезу ближе к выходу).

В соответствии с другой предпочтительной характеристикой изобретения каждый внешний скос 38 простирается (по направлению дуги окружности) на расстояние d1, которое постепенно увеличивается от передней кромки 28 до задней кромки 30 соответствующей лопатки (эта характеристика также представлена на фиг. 4).

Эти две характеристики позволяют, таким образом, облегчить рекомпрессию воздуха после того, как поток воздуха был ускорен на выходе передней кромки 28 каждой лопатки.

В соответствии с еще одной характеристикой изобретения входной край утолщения 42, соединенный с лопаткой 14, выровнен, по существу, аксиально (то есть по оси 12) по передней кромке 28 соседней лопатки.

Эта характеристика, которая, в частности, представлена на фиг. 2, позволяет максимально «перекрыть» проход потоку воздуха между внешней стороной лопатки и внутренней стороной соседней лопатки и, таким образом, больше ускорить обтекание воздухом основания лопаток с внешней стороны.

Следует также отметить, что толщина утолщения 42 постепенно уменьшается от передней кромки 28 лопаток, сходя на нет в области входного края ступицы 36.

Другие аспекты внутренних скосов, соединенных с лопатками 14, описаны ниже.

Как и внешние скосы, каждый внутренний скос 40 имеет между передней кромкой 28 и задней кромкой 30 соответствующей лопатки профиль, который наклонен относительно внешней поверхности ступицы 36, для увеличения проходного сечения.

Впрочем, в противовес внешним скосам наклон профиля каждого внутреннего скоса 40, предпочтительно, постепенно увеличивается от передней кромки 28 до задней кромки 30 соответствующей лопатки. Таким образом, наклон профиля внутренних скосов относительно внешней поверхности ступицы переходит от угла βА, близкого к 0°, к углу βG, близкого к 90° (фиг. 4).

В противовес внешним скосам каждый внутренний скос 40 простирается, предпочтительно, по окружности на расстояние d2, которое постепенно уменьшается от передней кромки 28 до задней кромки 30 соответствующей лопатки. Эта характеристика позволяет больше увеличить давление на внутренней стороне лопатки.


КОМПРЕССОР ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
КОМПРЕССОР ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
КОМПРЕССОР ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
КОМПРЕССОР ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 151-160 of 928 items.
10.11.2013
№216.012.7eea

Камера сгорания газотурбинного двигателя

Газотурбинный двигатель содержит кольцевую камеру сгорания, содержащую образованные вращением стенки, соответственно радиально внутреннюю и радиально наружную по отношению к оси газотурбинного двигателя, соединенные на своих входных концах кольцевым дном камеры, оборудованным средствами впрыска...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498163
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7f50

Способ испытания покрытия основания лопатки

Изобретение относится к области контроля качества антифрикционных покрытий для хвостовиков лопаток турбомашины. Сущность: испытательный образец диска содержит опорную поверхность, испытательный образец лопатки содержит опорную поверхность, на которую нанесено указанное покрытие. Испытательный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498265
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.81bc

Способ исправления металлических деталей

Изобретение относится к способу исправления металлических деталей, соединенных между собой при помощи высокотемпературной пайки. Исправляют паяные зоны при помощи лазера. Пиковая мощность лазера составляет (1500-3000) Вт. Лазер используют в импульсном режиме с частотой импульсов (4-8) Гц. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498888
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.11.2013
№216.012.82be

Турбомашина

Турбомашина включает статор, ротор, вращающийся в одном заданном направлении, и узел подшипника. Узел подшипника содержит первую часть, присоединенную к статору турбомашины при помощи набора болтов и гаек, вторую часть, присоединенную к ротору, и подшипник качения, расположенный между первой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499146
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.11.2013
№216.012.8513

Силовая установка летательного аппарата

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к силовой установке летательного аппарата. Силовая установка (10) содержит двухконтурный турбореактивный двигатель, охваченный гондолой, и средства (80) крепления двигателя на стойке (16). Гондола (12) содержит внутреннюю круглую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499745
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.898a

Ротор компрессора газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель

Ротор компрессора газотурбинного двигателя содержит, по меньшей мере, два коаксиальных диска, на которых расположены лопатки и которые соединены между собой, по существу, цилиндрической коаксиальной стенкой вращения, и средства центробежного забора воздуха. Средства забора воздуха содержат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500892
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.12.2013
№216.012.8c74

Способ удаления заусенцев с литейного стержня из керамического материала

Группа изобретений относится к изготовлению полых лопаток газотурбинных двигателей литьем по выплавляемым восковым моделям. Необожженный стержень, полученный из керамической пасты литьем под давлением в форме, располагают и крепят на держателе (300), на котором устанавливают фрезеровочный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501639
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.12.2013
№216.012.8c76

Способ полирования облопаченных дисков для турбомашины и полировальное устройство

Изобретение относится к способу и устройству полирования облопаченных дисков и может быть использовано для полирования центробежных рабочих колес компрессора турбомашины. Способ осуществляется в устройстве, содержащем резервуар с полирующим материалом, опору для облопаченного диска с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501641
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.12.2013
№216.012.8cbe

Устройство для крепления лопасти с изменяемым углом установки

Изобретение относится к устройствам для крепления лопастей с изменяемым углом установки. Устройство для крепления лопасти содержит кольцо (28), устанавливаемое вокруг наружного фланца (23) поворотной платформы (15) для лопасти (27) и выполненное с возможностью поворота на угол, достаточный,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501713
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.12.2013
№216.012.8daf

Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе

Система регулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе содержит первую и вторую кольцевые направляющие, активирующий элемент, а также первый и второй блокирующие элементы. Первая кольцевая направляющая обеспечивает установку угла атаки указанной лопасти и имеет первое и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501954
Дата охранного документа: 20.12.2013
Showing 151-160 of 667 items.
10.11.2013
№216.012.7ee9

Дефлектор днища камеры сгорания, камера сгорания с таким дефлектором и снабженный такой камерой сгорания газотурбинный двигатель

Камера сгорания газотурбинного двигателя выполнена кольцевой и содержит внешнюю стенку, внутреннюю стенку, стенку, связывающую обе стенки и образующую днище камеры, и, по меньшей мере, два дефлектора, вставленные в днище камеры. Каждый дефлектор содержит часть стенки, параллельную днищу камеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498162
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7eea

Камера сгорания газотурбинного двигателя

Газотурбинный двигатель содержит кольцевую камеру сгорания, содержащую образованные вращением стенки, соответственно радиально внутреннюю и радиально наружную по отношению к оси газотурбинного двигателя, соединенные на своих входных концах кольцевым дном камеры, оборудованным средствами впрыска...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498163
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7f50

Способ испытания покрытия основания лопатки

Изобретение относится к области контроля качества антифрикционных покрытий для хвостовиков лопаток турбомашины. Сущность: испытательный образец диска содержит опорную поверхность, испытательный образец лопатки содержит опорную поверхность, на которую нанесено указанное покрытие. Испытательный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498265
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.81bc

Способ исправления металлических деталей

Изобретение относится к способу исправления металлических деталей, соединенных между собой при помощи высокотемпературной пайки. Исправляют паяные зоны при помощи лазера. Пиковая мощность лазера составляет (1500-3000) Вт. Лазер используют в импульсном режиме с частотой импульсов (4-8) Гц. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498888
Дата охранного документа: 20.11.2013
20.11.2013
№216.012.82be

Турбомашина

Турбомашина включает статор, ротор, вращающийся в одном заданном направлении, и узел подшипника. Узел подшипника содержит первую часть, присоединенную к статору турбомашины при помощи набора болтов и гаек, вторую часть, присоединенную к ротору, и подшипник качения, расположенный между первой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499146
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.11.2013
№216.012.8513

Силовая установка летательного аппарата

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к силовой установке летательного аппарата. Силовая установка (10) содержит двухконтурный турбореактивный двигатель, охваченный гондолой, и средства (80) крепления двигателя на стойке (16). Гондола (12) содержит внутреннюю круглую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499745
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.898a

Ротор компрессора газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель

Ротор компрессора газотурбинного двигателя содержит, по меньшей мере, два коаксиальных диска, на которых расположены лопатки и которые соединены между собой, по существу, цилиндрической коаксиальной стенкой вращения, и средства центробежного забора воздуха. Средства забора воздуха содержат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500892
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.12.2013
№216.012.8c74

Способ удаления заусенцев с литейного стержня из керамического материала

Группа изобретений относится к изготовлению полых лопаток газотурбинных двигателей литьем по выплавляемым восковым моделям. Необожженный стержень, полученный из керамической пасты литьем под давлением в форме, располагают и крепят на держателе (300), на котором устанавливают фрезеровочный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501639
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.12.2013
№216.012.8c76

Способ полирования облопаченных дисков для турбомашины и полировальное устройство

Изобретение относится к способу и устройству полирования облопаченных дисков и может быть использовано для полирования центробежных рабочих колес компрессора турбомашины. Способ осуществляется в устройстве, содержащем резервуар с полирующим материалом, опору для облопаченного диска с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501641
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.12.2013
№216.012.8cbe

Устройство для крепления лопасти с изменяемым углом установки

Изобретение относится к устройствам для крепления лопастей с изменяемым углом установки. Устройство для крепления лопасти содержит кольцо (28), устанавливаемое вокруг наружного фланца (23) поворотной платформы (15) для лопасти (27) и выполненное с возможностью поворота на угол, достаточный,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501713
Дата охранного документа: 20.12.2013
+ добавить свой РИД