Способ улучшения способности удержания лопатки с креплением типа асимметричного молотка

Способ улучшения способности удержания лопатки с креплением типа асимметричного молотка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к лопаточным дискам турбомашины, размещенным в коническом проточном тракте таким образом, что они образуют последние ступени компрессора низкого давления двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя с высокой степенью двухконтурности.

В турбореактивных двигателях с высокой степенью двухконтурности радиус проточного тракта первичного потока уменьшается от входа к выходу в компрессоре низкого давления. Конусность проточного тракта очень высока на уровне последних ступеней. Лопатки ступеней простираются в проточном тракте наклонно относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения компрессора, то есть наклонно относительно направления центробежной силы.

Изобретение относится, в частности, к лопаточным дискам вышеуказанного типа, в которых лопатки удерживаются креплением молотообразного типа в периферической горловине диска, причем горловина ограничена входной и выходной кромками, поверхности которых, соединенные в нижней части горловины, образуют выступы, на которые опираются боковыми сторонами ножки лопатки в рабочем положении турбомашины, и, кроме того, указанные выступы воспринимают реактивные нагрузки, результирующая которых находится предпочтительно в поле центробежных сил.

Для достижения указанного результата в публикации ЕР 0695856 предложено крепление типа асимметричного молотка, то есть подразумевается, что угол выступа входной кромки, имеющей наибольший диаметр, относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения, превышает угол, образованный выступом выходной кромки и этой плоскостью. На фиг.4В данного документа изображено соединение лопатка/диск в том случае, когда лопатка, испытывающая значительные осевые нагрузки, поворачивается вокруг центра вращения С, образованного концом выступа выходной кромки. На фиг.1 представлена фиг.4А из публикации ЕР 0695856. Позицией 1 обозначена лопатка, ножка 2 которой в форме ласточкина хвоста включает в себя переднюю боковую сторону 3а и заднюю боковую сторону 3b, поверхности которых опираются на выступы 4а, 4b на внутренних сторонах входной кромки 5 и выходной кромки 6, которые ограничивают горловину 7, образованную по периферии диска 12, и нижняя часть 8 которой соединяется с выступами 4а и 4b, соответственно, посредством скругленных поверхностей 9а и 9b.

В случае значительных осевых нагрузок в результате столкновения с осколком на аэродинамической части лопатки 1 последняя имеет тенденцию к вращению вокруг верхнего конца С выступа 4b выходной кромки 6. Конец 10 хвостовика 11 ножки лопатки 1, наиболее удаленный от центра вращения С, вынужден описывать геометрическую окружность (С).

Выступ 4а входной кромки 5 находится внутри геометрической окружности (С), а общие поверхности геометрической окружности (С) и сечения входной кромки 5 по плоскости, включающей ось вращения диска, представлены в форме полумесяца, максимальная толщина которого обозначена е.

Представляется очевидным, что при малой толщине е и малом угле А, образованном выступом 4а и касательной к окружности (С) на конце 10, деформации входной кромки 5 и хвостовика 11 в результате значительных осевых нагрузок могут вызвать отрыв лопатки 1.

Задачей изобретения является улучшение способности удержания вышеописанной лопатки с креплением типа асимметричного молотка.

Изобретение относится, в частности, к способу улучшения способности удержания лопатки с креплением типа асимметричного молотка, которая простирается в коническом проточном тракте и ножка которой удерживается в периферической горловине диска, причем указанная горловина включает в себя входную кромку и выходную кромку, которые образуют выступы, расположенные в асимметричных плоскостях относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения указанного диска, и на которые опираются поверхности передней и задней боковых сторон упомянутой ножки, при этом выступ входной кромки соединен у основания указанной горловины скругленной поверхностью, а передняя боковая сторона рядом с упомянутой скругленной поверхностью включает в себя хвостовик, расположенный внутри геометрической окружности (С) с радиусом (R) и центром на виртуальной оси вращения указанной лопатки в результате воздействия осевой нагрузки, причем указанная геометрическая окружность (С) отсекает во входной кромке полумесяц толщиной е.

Способ согласно изобретению отличается тем, что:

а) изменяется соединение между выступом входной кромки и нижней частью горловины за счет удаления части материала указанного диска; и

б) указанный диск оборудуется лопатками, в которых передняя боковая сторона имеет более объемный хвостовик, призванный увеличить величину радиуса R и величину расстояния е.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления со ссылками на фигуры сопровождающих чертежей, в числе которых:

фиг.1 изображает в разрезе по плоскости, проходящей через ось вращения, соединение лопатка/диск согласно предшествующему уровню техники в проточном тракте с сильной конусностью в том случае, когда лопатка имеет тенденцию к вращению вне горловины диска в результате воздействия осевой нагрузки,

фиг.2, аналогичная фиг.1, изображает усовершенствования, внесенные в горловину диска согласно изобретению, и

фиг.3 изображает усовершенствования, внесенные в ножку лопатки согласно изобретению.

На фиг.2 представлена позицией 20 часть материала, удаленного с диска 12 в зоне соединения 9а между выступом 4а входной кромки 5 и нижней частью 8 горловины 7. Этот материал может быть удален, например, фрезерованием или шлифованием.

Удаление части материала позволяет увеличить свободное пространство под хвостовиком 11 лопатки согласно предшествующему уровню техники и заменить лопатку, изображенную на фиг.1, новой лопаткой 30, показанной на фиг.3, включающей в себя более объемный хвостовик 1, чем хвостовик 11 лопатки согласно предшествующему уровню техники. Лопатка 30, за исключением хвостовика 31, идентична лопатке 1. Штрих-линией на фиг.3 показано сечение лопатки согласно предшествующему уровню техники.

Точка 32 хвостовика 31, наиболее удаленная от центра вращения С, отстоит от указанного центра на расстояние R1, превышающее R, а геометрическая окружность (С) с центром С и радиусом R1 отсекает в кромке 5 полумесяц толщиной е1, превышающей толщину полумесяца, изображенного на фиг.1, что существенно улучшает способность удержания модифицированной лопатки 1 в измененной горловине диска 12.

На фиг.3 видно также, что угол А1, образованный касательной к окружности (С1) в точке 32 и выступом 4а входной кромки 5, больше, чем соответствующий угол А согласно предшествующему уровню техники. Из фиг.3 представляется очевидным, что незначительные изменения, внесенные в диск 12 и в лопатку, позволяют увеличить существенным образом величину угла А и толщину е полумесяца.

Способ улучшения способности удержания лопатки (1) с креплением типа асимметричного молотка, которая простирается в коническом проточном тракте и ножка (2) которой удерживается в периферической горловине (7) диска (12), причем указанная горловина включает в себя входную кромку (5) и выходную кромку (6), которые образуют выступы (4а, 4b), расположенные в асимметричных плоскостях относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения указанного диска, и на которые опираются поверхности (3а, 3b) передней и задней боковых сторон упомянутой ножки, при этом выступ (4а) входной кромки (5) соединен с нижней частью (8) указанной горловины (7) скругленной поверхностью (9а), а передняя боковая сторона рядом с упомянутой скругленной поверхностью включает в себя хвостовик (11), расположенный внутри геометрической окружности (С) с радиусом (R) и центром на виртуальной оси вращения указанной лопатки (1) в результате воздействия осевой нагрузки, причем указанная геометрическая окружность (С) отсекает во входной кромке (5) полумесяц заданной толщины, отличающийся тем, что

а) изменяют соединение между выступом (4а) входной кромки (5) и нижней частью (8) горловины (7) за счет удаления части материала указанного диска и

б) указанный диск оборудуют лопатками (30), в которых передняя боковая сторона (3а) имеет более объемный хвостовик (31), призванный увеличить толщину указанного полумесяца, причем удаленный материал и хвостовик выбираются так, чтобы точка 32 хвостовика 31, наиболее удаленная от центра вращения С, отстояла от указанного центра вращения на расстояние R1, превышающее радиус R.