Результат интеллектуальной деятельности: ЛИНЕЙНАЯ ПРОКЛАДКА ДЛЯ МЕЖЛОПАТОЧНОЙ ПОЛКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к линейной прокладке для межлопаточной полки. Такая линейная прокладка выполнена между лопаткой и полкой между лопатками, и она является отдельной от лопаток, и она служит для ограничения потока воздуха между лопаткой и межлопаточной полкой. Такая прокладка используется, в частности, но неисключительно, в вентиляторах, между лопатками вентилятора и межлопаточными полками.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна линейная прокладка межлопаточной полки, которая имеет длину, причем прокладка содержит линейное основание для закрепления на межлопаточной полке и линейный выступ, выступающий от линейного основания, при этом упомянутый линейный выступ имеет линейный дистальный оконечный участок, выполненный с возможностью контакта со стенкой корытца или стенкой спинки лопатки, линейное углубление, образованное между линейным основанием и линейным выступом по меньшей мере на части длины упомянутой линейной прокладки. Этот тип прокладки продолжается вдоль корытца или спинки лопатки, включая ее переднюю кромку и/или заднюю кромку.

Выступ этого типа прокладки предшествующего уровня техники не обеспечивает возможность плотного прилегания к лопатке в зонах резкого изгиба или маленького радиуса кривизны, например, в таких, как зоны поблизости от передней кромки или задней кромки лопатки. В результате, в этих зонах между лопаткой и межлопаточной полкой протекает воздух. Уплотнение воздушного (или газового) канала таким образом не является совершенным, вследствие этого ухудшая характеристики газотурбинного реактивного двигателя.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в устранении вышеупомянутого недостатка, по меньшей мере в основном.

Изобретение достигает этой цели путем предложения линейной прокладки вышеуказанного типа, в которой по меньшей мере одна линейная прорезь продолжается по меньшей мере по части длины упомянутой прокладки.

Ниже, термины «прокладка», «основание», «выступ», «углубление», «прорезь» и «дистальный оконечный участок» могут быть использованы вместо терминов «линейная прокладка», «линейное основание», «линейный выступ», «линейное углубление», «линейная прорезь» и «линейный дистальный оконечный участок» для обозначения одних и тех же объектов. Аналогичным образом, термин «полка» может быть использован вместо термина «межлопаточная полка» для обозначения того же самого объекта.

Нетрудно понять, что линейная прокладка продолжается в предпочтительном направлении, представляющем собой продольное направление. Это продольное направление необязательно является прямолинейным и предпочтительно выполнено с возможностью следовать за контурами лопатки, в частности, поблизости от изгибов лопатки. Другими словами, можно считать, что направление длины следует по нейтральной линии прокладки. Таким образом, длина прокладки определяется и измеряется параллельно этому продольному направлению. Аналогичным образом, линейный выступ, линейное основание и линейное углубление все продолжаются вдоль этого продольного направления. Длина выступа, длина основания и длина углубления определяются и измеряются аналогичным образом параллельно этому продольному направлению. Нетрудно понять, что выступ выступает в ширину в направлении, которое является поперечным относительно продольного направления, от основания. Углубление определяется между основанием и выступом в участках прокладки, в которых основание и выступ образуют угол менее 90° (угол в девяносто градусов), при этом угол измеряется в поперечном сечении относительно продольного направления. Линейный дистальный оконечный участок представляет собой участок, который продолжается в длину в продольном направлении, и в ширину на расстояние, составляющее приблизительно 20% от ширины выступа. Таким образом, можно понять, что линейный дистальный оконечный участок выполнен на удалении от переходной зоны между выступом и основанием. В линейном дистальном оконечном участке выполнена и продолжается в продольном направлении по меньшей мере одна линейная прорезь.

Благодаря линейной прорези, дистальный оконечный участок становится локально более гибким, чем тот же самый дистальный оконечный участок при отсутствии у него такой прорези. По сравнению с прокладками предшествующего уровня техники, прорезь таким образом обеспечивает возможность более плотного прилегания выступа к контуру лопатки, в частности, в зонах лопатки, имеющих резкий изгиб или маленький радиус кривизны. Кроме того, поскольку эта прокладка является локально более гибкой благодаря прорези, она приспосабливается к форме лопатки, при этом подвергаясь действию меньших механических напряжений и износу, чем механические напряжения и износ, которым подвергаются прокладки предшествующего уровня техники, тем самым повышая срок службы прокладки согласно изобретению по сравнению с прокладками предшествующего уровня техники.

Предпочтительно по меньшей мере одна линейная прорезь образована в сегменте выступа, выполненном с возможностью контакта с лопаткой поблизости от передней кромки лопатки и/или поблизости от задней кромки лопатки.

Нетрудно понять, что сегмент выступа представляет собой участок выступа, рассматриваемый в продольном направлении. Передняя кромка и задняя кромка лопатки являются областями, которые имеют наиболее резкие изгибы. Благодаря размещению прорези в сегментах выступа, которые выполнены с возможностью вхождения в контакт с лопаткой поблизости от передней кромки и задней кромки, гарантируется, что прокладка будет как можно более точно согласовываться со стенкой лопатки, включая области поблизости от передней кромки и задней кромки.

Предпочтительно линейная прорезь продолжается по всей длине линейного выступа.

В этой конфигурации гарантируется, что дистальный оконечный участок имеет локальную гибкость, что позволяет выступу соответствовать форме контактной поверхности лопатки по всей ее длине. Это обеспечивает прокладку с лучшей возможностью достигать герметичного контакта со стенкой лопатки.

Предпочтительно межлопаточная линейная прокладка имеет поперечное сечение, которое изменяется по длине прокладки.

Нетрудно понять, что форма поперечного сечения линейной прокладки (т.е. ее сечение в плоскости, перпендикулярной продольному направлению прокладки) изменяется в продольном направлении прокладки. При наличии такого изменяющегося сечения прокладка выполнена с возможностью как можно более точно согласовываться с лопаткой в зависимости от формы лопатки.

В одном варианте осуществления изменяется поперечное сечение полки и/или изменяется поперечное сечение выступа.

Предпочтительно основание имеет буртик, выполненный с возможностью взаимодействия с кромкой межлопаточной полки.

Линейная прокладка в общем выполнена вдоль кромки полки, при этом упомянутая кромка должна находиться напротив корытца или спинки лопатки. Такой буртик обеспечивает возможность размещать прокладку в правильном положении по отношению к полке при монтаже этой прокладки на полке. С помощью такого буртика прокладка, таким образом, имеет защитный участок, покрывающий упомянутую кромку полки. Такой защитный участок служит, в частности, для того, чтобы амортизировать любые удары между лопаткой и полкой (или между противостоящими участками двух соседних полок), если они войдут в контакт.

Предпочтительно межлопаточная линейная прокладка включает в себя по меньшей мере один элемент жесткости выступа.

Такой элемент жесткости служит для того, чтобы сделать весь выступ более жестким по всему сечению выступа, таким образом, выступ лучше прижимается к стенке лопатки. Таким образом, с помощью элемента жесткости, выступ прижимается к стенке лопатки, тогда как с помощью прорези, дистальный конец выступа плотно прилегает к форме стенки лопатки и обеспечивает герметичный контакт.

Изобретение также обеспечивает межлопаточную полку, включающую в себя линейную прокладку межлопаточной полки согласно изобретению.

Изобретение также обеспечивает ротор, содержащий диск, имеющий множество лопаток и множество межлопаточных полок, смонтированных на его периферии, причем межлопаточная полка выполнена между каждой парой соседних лопаток, при этом по меньшей мере одна из межлопаточных полок включает в себя по меньшей мере одну линейную прокладку межлопаточной полки согласно изобретению.

Предпочтительно выступ упомянутой линейной прокладки выполнен с возможностью взаимодействия с хвостовиком лопатки под передней кромкой упомянутой лопатки, поблизости от упомянутой передней кромки.

В направлении высоты лопатка имеет, последовательно, хвостовик, за которым следует перо лопатки, при этом хвостовик является участком, посредством которого лопатка прикреплена к диску. Перо лопатки представляет собой участок лопатки, который взаимодействует с воздухом, это перо лопатки имеет переднюю кромку, заднюю кромку, корытце и спинку лопатки. Хвостовик имеет промежуточный участок, который не входит в зацепление с диском. Нетрудно понять, что прокладка взаимодействует с лопаткой в этом промежуточном участке. Термин «ниже» относится к направлению высоты лопатки, хвостовик лопатки определяет нижнюю часть лопатки, а перо лопатки определяет верхнюю часть лопатки. Таким образом, под утверждением, что прокладка размещена ниже передней кромки, следует понимать, что прокладка размещена в направлении высоты к нижней части лопатки относительно переходной зоны между хвостовиком и пером лопатки, в совмещении с передней кромкой. Термин «поблизости» означает, что прокладка выполнена в направлении высоты в зоне, продолжающейся приблизительно на 10% от полной высоты лопатки ниже передней кромки, и в продольном направлении в зоне, центрированной на передней кромке и продолжающейся приблизительно на 20% длины лопатки.

Предпочтительно каждая по меньшей мере из двух межлопаточных полок имеет по меньшей мере одну линейную прокладку межлопаточной полки согласно изобретению, причем по меньшей мере две межлопаточные полки расположены рядом с общей лопаткой, при этом упомянутая по меньшей мере одна линейная прокладка межлопаточной полки по меньшей мере из двух межлопаточных полок выполнена напротив упомянутой по меньшей мере одной линейной прокладки другой межлопаточной полки по меньшей мере из двух межлопаточных полок выше по потоку от передней кромки и/или ниже по потоку от задней кромки каждой лопатки, причем упомянутые линейные прокладки взаимодействуют посредством прижатия друг к другу выше по потоку от передней кромки и/или ниже по потоку от задней кромки упомянутой лопатки.

Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» относятся к направлению потока воздуха (или газа) вдоль лопатки, при этом воздух протекает в общем от передней кромки к задней кромке. Нетрудно понять, что каждая из двух соседних полок по обе стороны от лопатки имеет соответствующую прокладку согласно изобретению на своей кромке, обращенной к упомянутой лопатке. Эти прокладки продолжаются за пределы передней кромки и за пределы задней кромки лопатки (т.е. прокладки длиннее, чем лопатка), и они взаимодействуют непосредственно друг с другом посредством прижатия друг к другу в этих зонах за передней и задней кромками.

Изобретение также обеспечивает газотурбинный реактивный двигатель, включающий в себя ротор согласно изобретению.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение и его преимущества можно лучше понять из нижеследующего подробного описания вариантов осуществления изобретения, приведенных в качестве не имеющих ограничительного характера примеров. Описание ссылается на прилагаемые листы чертежей, на которых:

фиг. 1 показывает газотурбинный реактивный двигатель согласно изобретению;

фиг. 2 представляет частичный вид сечения вентилятора газотурбинного реактивного двигателя, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 представляет частичный вид в перспективе прокладки согласно изобретению внутри вентилятора газотурбинного реактивного двигателя согласно изобретению;

фиг. 4 показывает вентилятор, представленный на фиг. 2, если смотреть по стрелке IV;

фиг. 5 показывает линейные прокладки, представленные на фиг. 4, в сечении V;

фиг. 6 показывает линейные прокладки, представленные на фиг. 4, в сечении VI;

фиг. 7 показывает линейные прокладки, представленные на фиг. 4, в сечении VII;

фиг. 8 показывает линейные прокладки, представленные на фиг. 4, в сечении VIII;

фиг. 9 показывает линейные прокладки, представленные на фиг. 4, в сечении IX; и

фиг. 10 показывает сегмент линейной прокладки согласно изобретению на виде в перспективе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 показывает газотурбинный реактивный двигатель 100, включающий в себя вентилятор 80, образующий ротор согласно изобретению. Как показано на фиг. 2, вентилятор 80 содержит диск 82, имеющий установленные на его периферии как множество лопаток 50, так и множество межлопаточных полок 40, при этом каждая лопатка 50 размещена между двумя межлопаточными полками 40. Другими словами, каждая полка 40 выполнена между парой соседних лопаток 50. В этом примере каждая кромка 42a и 42b каждой полки 40, находящаяся напротив корытца 52a и спинки 52b соответствующих лопаток 50, обеспечена соответствующей линейной прокладкой 10 или 10ʹ согласно изобретению. Каждая линейная прокладка 10 и 10ʹ имеет соответствующее линейное основание 12, 12ʹ и линейный выступ 14, 14ʹ, при этом между основанием 12 и выступом 14 или между основанием 12ʹ и выступом 14ʹ образовано соответствующее линейное углубление 16, 16ʹ. В этом примере, прокладка 10 выполнена с возможностью взаимодействия с лопаткой 50 на ее корытце 52a, в то время как прокладка 10ʹ выполнена с возможностью взаимодействия с лопаткой 50 на ее спинке 52b. Каждая лопатка 50 имеет последовательно вдоль ее высоты H хвостовик 51, за которым следует перо 52 лопатки. Хвостовик 51 представляет собой участок 51a, зацепляемый в диске 82 и промежуточном участке 51b. Перо 52 лопатки имеет корытце 52a, спинку 52b лопатки, переднюю кромку 52c и заднюю кромку 52d (см. фиг. 4).

В общем, стенка корытца и стенка спинки лопатки являются по существу непрерывными (т.е. они не демонстрируют существенных различий) между промежуточным участком 51b хвостовика 51 и пером 52 лопатки, так что стенка корытца и стенка спинки лопатки у хвостовика лопатки иногда также упоминаются как корытце и спинка лопатки.

Как показано на фиг. 3, выступ 14 прокладки 10 взаимодействует с хвостовиком 51 лопатки 50 ниже передней кромки 52c лопатки 50 поблизости от упомянутой передней кромки 52c. Хотя это не показано, прокладка 10ʹ взаимодействует аналогичным образом с хвостовиком 51 лопатки 50, ниже передней кромки 52c лопатки 50, поблизости от упомянутой передней кромки 52c. Следует отметить, что фиг. 3 представляет собой частичный вид, который показывает только участок лопатки 50 (участок промежуточного участка 51a и участок пера 52 лопатки), вместе с участком полки 40 и участком прокладки 10.

Фиг. 4 представляет вид лопатки 50 вместе с двумя полками 40, как видно, если смотреть по стрелке IV на фиг. 2. Прокладки 10 и 10ʹ продолжаются от места выше по потоку от передней кромки 52c лопатки 50 к месту ниже по потоку от задней кромки 52d лопатки 50. Таким образом, каждая прокладка 10 и 10ʹ имеет сегмент 10a, 10ʹa, который продолжается выше по потоку от передней кромки 52c, сегмент 10b, 10ʹb, который продолжается напротив корытца 52a или спинки 52b, соответственно, лопатки 50, и сегмент 10c, 10ʹc, который продолжается ниже по потоку от задней кромки 52d лопатки 50. Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» рассматриваются по отношению к потоку воздуха, как представлено стрелкой C, протекающему вдоль лопатки 50, со стрелкой C, указывающей направление от места выше по потоку к месту ниже по потоку. Каждый сегмент прокладки продолжается по продольному участку прокладки. Продольные направления прокладок 10 и 10ʹ представлены соответствующими пунктирными линиями L и Lʹ. Находящиеся выше по потоку сегменты 10a и 10ʹa обращены друг к другу таким образом, что выступы 14 и 14ʹ прокладок 10 и 10ʹ взаимодействуют, упираясь друг в друга в зоне выше по потоку от лопатки 50 (см. фиг. 5). Аналогичным образом, находящиеся ниже по потоку сегменты 10c и 10ʹc обращены друг к другу таким образом, что выступы 14 и 14ʹc прокладок 10 и 10ʹ взаимодействуют посредством прижатия друг к другу в зоне ниже по потоку от лопатки 50 (см. фиг. 9).

В зонах, которые выполнены с возможностью вхождения в контакт с окрестностью передней кромки 52c и задней кромки 52d, прокладки 10 и 10ʹ имеют линейные прорези 120 & 122 и 120ʹ & 122ʹ (см. фиг. 5, 6, 8 и 9). Эти прорези 120, 122 и 120ʹ, 122ʹ продолжаются, соответственно, вдоль направлений, которые являются по существу параллельными продольным направлениям L и Lʹ. Следует отметить, что вдоль контура лопатки 50 продольные направления L и Lʹ являются по существу параллельными стенкам лопатки 50.

Как показано на фиг. 5 и 6, линейные дистальные оконечные участки 14a и 14ʹa имеют соответствующие линейные прорези 120 и 120ʹ. На каждой из этих фиг. 5 и 6 показано сечение сборочного узла, содержащего лопатку и полки, как показано на фиг. 4 поблизости от передней кромки 52c лопатки 50. Направления B и Bʹ, которые являются, соответственно, по существу параллельными выступам 14 и 14ʹ, указывают соответствующие направления ширины выступов 14 и 14ʹ. «Дистальная» природа дистального оконечного участка рассматривается вдоль этих направлений B и Bʹ, при этом дистальный оконечный участок выступа является отдаленным от его основания вдоль направления ширины выступа. Фиг. 7 представляет собой сечение сборочного узла лопатки и полок, как показано на фиг. 4 в зоне, отличающейся от места поблизости от передней кромки 52c или задней кромки 52d лопатки 50. В этой зоне, которая отличается от окрестности передней кромки 52c и задней кромки 52d, прокладки 10 и 10ʹ не имеют линейной прорези. Таким же образом, как и поблизости от передней кромки 52c, прокладки 10 и 10ʹ имеют соответствующие прорези 122 и 122ʹ поблизости от передней кромки 52d в дистальном оконечном участке 14a выступа 14 и в дистальном оконечном участке 14ʹa выступа 14ʹ, как показано на фиг. 8 и 9.

Поперечное сечение прокладок 10 и 10ʹ, и более конкретно, основания 12 и выступа 14 прокладки 10 и основания 12ʹ и выступа 14ʹ прокладки 10ʹ, изменяется вдоль продольного направления L или Lʹ, как видно на фиг. 5-9.

Фиг. 10 показывает сегмент прокладки 10, включающий в себя элементы 18 жесткости. В этом примере каждый элемент 18 жесткости представлен в форме ребра, образованного как одно целое с прокладкой 10. В одном варианте элемент жесткости образован армированием, выполненным в толщине выступа, или даже с помощью оболочки, выполненной вокруг выступа. Такие элементы жесткости также могут быть обеспечены для прокладки 10ʹ.

Прокладки 10 и 10ʹ имеют соответствующие буртики 20 и 20ʹ, выполненные в толщине основания 12 или 12ʹ. Таким образом, каждое из оснований 12 и 12ʹ имеет защитный участок 12a или 12ʹa, соответственно, покрывающий кромку 42a или 42b полки 40. Как показано на фиг. 4-9, защитные участки 12a и 12ʹa являются более толстыми в сегментах 10a, 10ʹa и 10c, 10ʹc (т.е. выше по потоку от передней кромки и ниже по потоку от задней кромки), чем в сегментах 10b и 10ʹb. Эти большие толщины в этих зонах служат, в частности, для придания жесткости прокладкам 10 и 10ʹ в этих зонах и предотвращения загибания выступов наружу (т.е. чтобы они не занимали положения рядом с пером 52 лопатки).

Прокладки 10 и 10ʹ предпочтительно выполнены из способного деформироваться эластомера, и они изготовлены посредством литья под давлением.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, очевидно, что в этих вариантах осуществления могут быть сделаны модификации и изменения, не выходя при этом за рамки общего объема изобретения, как определено формулой изобретения. В частности, индивидуальные особенности различных показанных и/или упомянутых вариантов осуществления могут быть объединены в дополнительных вариантах осуществления. Следовательно, описание и чертежи можно рассматривать в иллюстративном смысле, а не в ограничительном смысле.