×
20.01.2018
218.016.1334

Результат интеллектуальной деятельности: Трехъярусная рабочая лопатка турбовентилятора

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002634509
Дата охранного документа
31.10.2017
Аннотация: Трехъярусная рабочая лопатка турбовентилятора содержит последовательно расположенные от корпуса турбовентилятора к диску ротора рабочую лопатку вентилятора и рабочую лопатку турбины, соединенные между собой посредством промежуточного элемента с образованием трех проточных газовых каналов. Промежуточный элемент выполнен в виде рабочей лопатки турбодетандера с образованием плавного перехода от профиля к профилю всех трех рабочих лопаток. Проточная часть газового канала рабочей лопатки турбодетандера ограничена полками. Рабочая лопатка вентилятора соединена с рабочей лопаткой турбодетандера посредством разъемного шарнирного соединения. Достигается интенсивное охлаждение двигателя, повышение тяги двигателя, снижение массы и увеличение прочностных показателей трехъярусной рабочей лопатки турбовентилятора, а также её надежности в целом. 1 ил.

Изобретение относится к области создания лопаточных машин и может быть использовано, в частности, в области авиадвигателестроения для создания совмещенной рабочей лопатки компрессора и турбины, размещенной на едином диске ротора.

В качестве прототипа изобретения выбрана трехъярусная рабочая лопатка турбовентилятора, содержащая последовательно расположенные от корпуса турбовентилятора к диску ротора рабочую лопатку вентилятора и рабочую лопатку турбины, соединенные между собой посредством промежуточного элемента с образованием трех проточных газовых каналов (см. US 2011268563 (A1), F01D5/08, опубл. 03.11.2011).

Недостатком известной трехъярусной рабочей лопатки турбовентилятора является отсутствие промежуточного элемента, выполненного в виде рабочей лопатки турбодетандера, что препятствует возможности дополнительного охлаждения газа (воздуха) при прохождении через канал, также снижает суммарную энергию турбин, приводящих вентилятор во вращение, а также жесткое соединение рабочей лопатки вентилятора с промежуточным элементом посредством неподвижного неразъемного соединения, что увеличивает изгибные напряжения в корневом сечении рабочей лопатки вентилятора, вызывая снижение запасов прочности и увеличение массы конструкции.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является возможность интенсивного охлаждения двигателя, повышение тяги двигателя, снижение массы и увеличение прочностных показателей трехъярусной рабочей лопатки турбовентилятора, а также надежности ее работы в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной трехъярусной рабочей лопатке турбовентилятора, содержащей последовательно расположенные от корпуса турбовентилятора к диску ротора рабочую лопатку вентилятора и рабочую лопатку турбины, соединенные между собой посредством промежуточного элемента с образованием трех проточных газовых каналов, промежуточный элемент выполнен в виде рабочей лопатки турбодетандера с образованием плавного перехода от профиля к профилю всех трех рабочих лопаток, при этом проточная часть газового канала рабочей лопатки турбодетандера ограничена полками, кроме того, рабочая лопатка вентилятора соединена с рабочей лопаткой турбодетандера посредством разъемного шарнирного соединения.

Наличие в конструкции трехъярусной рабочей лопатки турбовентилятора промежуточного элемента в виде рабочей лопатки турбодетандера позволяет сработать имеющийся перепад давления газового (воздушного) потока, создаваемого в газовом (воздушном) канале турбодетандера, сопровождаемый при этом снижением температуры газа (воздуха) в потоке, за счет превращения потенциальной энергий газового (воздушного) потока в кинетическую энергию вращения рабочей лопатки турбодетандера с выработкой дополнительной энергии для привода рабочей лопатки вентилятора, что приводит к повышению тяги двигателя. Снижение температуры газового (воздушного) потока за рабочей лопаткой турбодетандера позволяет интенсивнее охлаждать элементы двигателя, например затурбинный кок и реактивное сопло.

При этом наличие рабочей лопатки турбодетандера позволяет осуществить плавный переход от профиля к профилю всех трех рабочих лопаток, а именно от периферийного торца рабочей лопатки турбины к корневому торцу рабочей лопатки вентилятора, что позволяет избежать резкого ступенчатого перехода между соответствующими элементами, что позволяет снизить концентрацию напряжений в сечениях рабочей лопатки турбодетандера с экономией ее массы, увеличивая прочностные показатели трехъярусной рабочей лопатки турбовентилятора и, как следствие, повышая надежность ее работы в целом.

Проточная часть газового (воздушного) канала, ограниченная полками, препятствует утечкам газа (воздуха) между потоками, что приводит к сохранению тяги двигателя, и при сборке ротора турбовентилятора полки соседних рабочих лопаток турбовентилятора контактируют друг с другом, уменьшая вибрацию всех рабочих лопаток ротора турбовентилятора, повышая прочность и увеличивая надежность работы конструкции.

Рабочая лопатка вентилятора, соединенная с рабочей лопаткой турбодетандера посредством разъемного шарнирного соединения, позволяет создать ремонтопригодное разборное соединение, снижающее время и стоимость замены рабочей лопатки вентилятора; позволяет использовать материал рабочей лопатки вентилятора, например титановый, алюминиевый сплав или композит, отличный от материала рабочей лопатки турбины и турбодетандера, например никелевый, стальной сплав или металлокерамический композиционный материал, что снижает массу рабочей лопатки турбовентилятора; шарнирное соединение позволяет рабочей лопатке вентилятора при работе двигателя занять отклоненное положение, при котором изгибные напряжения в корневом сечении рабочей лопатки вентилятора минимальны, увеличивая прочность и надежность рабочей лопатки вентилятора и снижая ее массу.

На чертеже представлена трехъярусная рабочая лопатка турбовентилятора, вид сбоку.

Трехъярусная рабочая лопатка турбовентилятора содержит рабочую лопатку вентилятора 1, снабженную полкой 2, рабочую лопатку турбодетандера 3, снабженную полками 4 и 5, рабочую лопатку турбины 6, снабженную полками 7 и 8.

Проточная часть воздушного канала вентилятора 9 ограничена полкой 2 и корпусом турбовентилятора (на чертеже не показан), проточная часть газового (воздушного) канала турбодетандера 10 ограничена полками 4 и 5, проточная часть газового канала турбины 11 ограничена полками 7 и 8.

Рабочая лопатка вентилятора 1 по корневому торцу соединена с периферийным торцом рабочей лопатки турбодетандера 3 посредством разъемного соединения, например, шарнирным замком 12.

Рабочая лопатка турбины 6 по периферийному торцу жестко соединена с корневым торцом рабочей лопатки турбодетандера 3, например методом литья зацело, методом сварки из частей и т.п.

Трехъярусная рабочая лопатка турбовентилятора жестко фиксируется на диске ротора посредством разъемного замкового соединения, например, типа «елочный замок» (на чертежах не показан).

При работе газовые (воздушные) потоки турбодетандера и турбины, проходя через каналы, образованные рабочими лопатками турбодетандера 10 и турбины 11, срабатывают имеющийся у них (потоков) перепад давления, вырабатывая при этом механическую энергию. Полученная механическая энергия посредством рабочей лопатки вентилятора 1 сжимает воздушный поток вентилятора, формирующего тягу двигателя. Срабатывание перепада давления газового (воздушного) потока в канале турбодетандера 10 сопровождается снижением температуры потока в нем.

В совокупности это приводит к интенсивному охлаждению двигателя, повышению тяги двигателя, снижению массы и увеличению прочностных показателей трехъярусной рабочей лопатки турбовентилятора, а также ее надежности в целом.

Трехъярусная рабочая лопатка турбовентилятора, содержащая последовательно расположенные от корпуса турбовентилятора к диску ротора рабочую лопатку вентилятора и рабочую лопатку турбины, соединенные между собой посредством промежуточного элемента с образованием трех проточных газовых каналов, отличающаяся тем, что промежуточный элемент выполнен в виде рабочей лопатки турбодетандера с образованием плавного перехода от профиля к профилю всех трех рабочих лопаток, при этом проточная часть газового канала рабочей лопатки турбодетандера ограничена полками, кроме того, рабочая лопатка вентилятора соединена с рабочей лопаткой турбодетандера посредством разъемного шарнирного соединения.
Трехъярусная рабочая лопатка турбовентилятора
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 31 items.
20.10.2015
№216.013.82d1

Лопатка рабочего колеса ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565092
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.82e6

Вал ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных ТРД. Вал компрессора низкого давления выполнен ступенчатой барабанно-дисковой конструкции, включающей не более четырех дисков. Каждый диск включает обод, переходящий в кольцевое полотно,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565113
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.82fd

Диск первой ступени ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных турбореактивных двигателей. Диск первой ступени ротора компрессора низкого давления ТРД выполнен в виде моноэлемента, включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное ступицей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565136
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.01.2016
№216.013.a326

Секция вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты)

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Секция вала ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего корпус с проточной частью, выполнена в качестве первой секции вала ротора по ходу воздушного потока в КНД. Секция включает цапфу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573408
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a32f

Секция вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты)

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Секция вала ротора с лопатками компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего корпус с проточной частью, выполнена в качестве второй секции вала ротора по ходу воздушного потока в КНД. Секция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573417
Дата охранного документа: 20.01.2016
25.08.2017
№217.015.adf1

Воздухо-воздушный теплообменный аппарат

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано, в частности, в области авиадвигателестроения в системах охлаждения воздуха и газа газотурбинных двигателей. Воздухо-воздушный теплообменный аппарат имеет кольцевую форму, состоит из нескольких теплообменных модулей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612668
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.b5bb

Регулируемый направляющий аппарат осевого компрессора турбомашины

Изобретение может быть использовано для конструирования узлов компрессора с регулируемым направляющим аппаратом, преимущественно для газотурбинного двигателя. Регулируемый направляющий аппарат осевого компрессора турбомашины содержит двухопорные поворотные лопатки 1 с внутренними цапфами 4,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614456
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b68f

Многосегментный радиальный подшипник скольжения

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, в частности к опорам с расположением подшипника качения между двумя вращающимися роторами. Самоустанавливающийся многосегментный подшипник скольжения состоит из корпуса, внешнего (1) и внутреннего (3) колец,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614463
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b724

Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к устройствам для смазки опорных подшипников роторов турбомашин. Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины содержит откачивающий насос, всасывающая магистраль которого подключена к сливной магистрали масляной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614470
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b754

Комбинированное уплотнение ротора турбомашины

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Уплотнение ротора турбомашины содержит графитовое кольцо в виде сегментов, установленное в корпусе уплотнения и обжатое браслетной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614910
Дата охранного документа: 30.03.2017
Showing 1-10 of 50 items.
20.10.2015
№216.013.82d1

Лопатка рабочего колеса ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565092
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.82e6

Вал ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных ТРД. Вал компрессора низкого давления выполнен ступенчатой барабанно-дисковой конструкции, включающей не более четырех дисков. Каждый диск включает обод, переходящий в кольцевое полотно,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565113
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.82fd

Диск первой ступени ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам низкого давления авиационных турбореактивных двигателей. Диск первой ступени ротора компрессора низкого давления ТРД выполнен в виде моноэлемента, включает обод, переходящий в кольцевое полотно, усиленное ступицей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565136
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.01.2016
№216.013.a326

Секция вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты)

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Секция вала ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего корпус с проточной частью, выполнена в качестве первой секции вала ротора по ходу воздушного потока в КНД. Секция включает цапфу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573408
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a32f

Секция вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты)

Группа изобретений относится к области авиадвигателестроения. Секция вала ротора с лопатками компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего корпус с проточной частью, выполнена в качестве второй секции вала ротора по ходу воздушного потока в КНД. Секция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573417
Дата охранного документа: 20.01.2016
25.08.2017
№217.015.adf1

Воздухо-воздушный теплообменный аппарат

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано, в частности, в области авиадвигателестроения в системах охлаждения воздуха и газа газотурбинных двигателей. Воздухо-воздушный теплообменный аппарат имеет кольцевую форму, состоит из нескольких теплообменных модулей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612668
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.b5bb

Регулируемый направляющий аппарат осевого компрессора турбомашины

Изобретение может быть использовано для конструирования узлов компрессора с регулируемым направляющим аппаратом, преимущественно для газотурбинного двигателя. Регулируемый направляющий аппарат осевого компрессора турбомашины содержит двухопорные поворотные лопатки 1 с внутренними цапфами 4,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614456
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b68f

Многосегментный радиальный подшипник скольжения

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, в частности к опорам с расположением подшипника качения между двумя вращающимися роторами. Самоустанавливающийся многосегментный подшипник скольжения состоит из корпуса, внешнего (1) и внутреннего (3) колец,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614463
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b724

Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к устройствам для смазки опорных подшипников роторов турбомашин. Устройство для смазки опорного подшипника ротора турбомашины содержит откачивающий насос, всасывающая магистраль которого подключена к сливной магистрали масляной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614470
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.b754

Комбинированное уплотнение ротора турбомашины

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Уплотнение ротора турбомашины содержит графитовое кольцо в виде сегментов, установленное в корпусе уплотнения и обжатое браслетной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614910
Дата охранного документа: 30.03.2017
+ добавить свой РИД