PL199484B1

PL199484B1 - Tarcza wirnika gazowego silnika turbinowego

Info

Publication number: PL199484B1
Application number: PL350898A
Authority: PL
Inventors: James Michael Forrester; Janine Elizabeth Bolt; James Edwin Rhoda; Joseph Timothy Stevenson
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2008-09-30
Also published as: DE60121118T2; US6520742B1; EP1209320A3; PL350898A1; RU2281420C2; EP1209320A2; JP4052374B2; JP2002195102A; DE60121118D1; EP1209320B1

Abstract

Tarcza (16) wirnika gazowego silnika turbinowe- go ma szereg pier scieniowych piast (64) opisanych wokó l osi (11) polaczonych z obr ecz a tarczy (16) za pomoc a pó lki (68). Szereg rozstawionych na obwo- dzie w pewnych odst epach od siebie wczepinowych szczelin przechodzi przez obr ecz, biegn ac obwodo- wo pomi edzy s lupkami tarczy, biegn ac osiowo od przedniego ko nca (65) do tylnego ko nca (67) obr e- czy oraz biegn ac promieniowo do wewn atrz od ze- wn etrznej powierzchni (63) tarczy obr eczy. Biegn ace obwodowo pier scieniowe szczeliny bezpiecze nstwa (70) przechodz a promieniowo przez obr ecz we wczepinowe szczeliny pomi edzy ka zd a s asiedni a par a (72) pó lek (68) gdzie wczepinowe szczeliny s a w kszta lcie ko lowego luku. Promieniowo na zewn atrz na ka zdym s lupku tarczy znajduje si e biegn acy osiowo do przodu nawis, a na promieniowo ze- wn etrznym naro zniku ka zdego ze s lupków tarczy, na czesci nawisów znajduje si e faza. Tarcza zawiera ponadto szereg otworów w s lupkach, biegn acych osiowo do ty lu w obr eczy. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest tarcza wirnika gazowego silnika turbinowego. Wynalazek dotyczy ogólnie zespołów wentylatorowych w gazowych silnikach turbinowych, a zwłaszcza tarczy wentylatora gazowego silnika turbinowego do zespołu wentylatorowego posiadającego łopatki wentylatora ze stopkami wczepinowymi w kształcie łuku kołowego, które wchodzą we wczepinowe szczeliny w kształcie kołowego luku znajdujące się w tarczy wentylatora.

W skład dwuprzepł ywowego silnika gazowego uż ywanego do nap ę dzania samolotów wchodzi zespół wentylatorowy z szeregiem rozmieszczonych w pewnych odstępach od siebie na obwodzie łopatek wentylatora wychodzących promieniowo na zewnątrz z tarczy wirnika. Strumień powietrza płynie kanałem pomiędzy łopatkami i jest przez nie sprężany, w wyniku czego powstaje ciąg do napędu samolotu w locie. W skład zespołu wentylatorowego wchodzi na ogół szereg rozmieszczonych w pewnych odstępach od siebie na obwodzie łopatek wentylatora, każda ze stopką wczepinową wchodzącą w komplementarny, biegnący osiowo rowek wczepinowy lub szczelinę na obwodzie albo obręczy tarczy wirnika. Rowki wczepinowe są ograniczone słupkami wczepinowymi i są komplementarne pod względem konfiguracji z wczepinowymi stopkami łopatek tak, żeby trzymały w kierunku promieniowym łopatki w tarczy wirnika. Łopatki również są trzymane osiowo w tarczy wirnika w celu uniemożliwienia im osiowego ruchu w kierunku wlotowym i wylotowym. Na przednim końcu zespołu wentylatora jest osadzona osłona piasty zapewniająca płynne wpływanie strumienia powietrza do wentylatora.

Promieniowo wewnętrzną granicę przepływu strumienia powietrza w kanałach pomiędzy łopatkami zapewniają na ogół integralne platformy przy stopkach łopatek, które opierają się obwodowo o siebie pomię dzy są siednimi ł opatkami wentylatora. Cz ę sto istnieją powody do zwię kszania przep ł ywu powietrza przez łopatki wentylatora w celu zwiększenia ciągu bez zwiększania czy zatrzymywania na granicy wierzchołka łopatki wentylatora. Wewnętrzna granica drogi przepływu, określana często jako piasta, jest przesunięta promieniowo do wewnątrz w stosunku do istniejących konstrukcji silników, albo silnik jest pierwotnie konstruowany tak, żeby miał, co się tutaj określa, piastę o małym promieniu. Konwencjonalnie, promieniowa część przejściowa jest miejscem przechodzenia z krzywoliniowej sekcji łopatkowej na drodze przepływu na prosty trzon w górnej części elementu wczepinowego. Wskutek małej średnicy wewnętrznej drogi przepływu, promieniowa część przejściowa łopatki wentylatora z części aerodynamicznej lub zakrzywionej ł opatki ku stopce wczepinowej jest znacznie skrócona. Pożądane byłoby posiadanie zespołu tarczy wentylatora dla piasty o małym promieniu, w którym znajduje się stopka i szczelina wczepinowa w kształcie kołowego łuku dla zapewnienia odpowiedniego śladu i ścieżki obciążenia w tarczy.

Mająca kształt kołowego łuku stopka wczepinowa ma łuk ukształtowany w sposób ujawniony w patencie Stanów Zjedn. Ameryki nr 5,123,813, gdzie opisano szczeliny i stopki wczepinowe w kształcie kołowego łuku z osiami w formie łuków okręgu, patrząc na tarczę w kierunku promieniowym.

Tarcza wirnika gazowego silnika turbinowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera szereg pierścieniowych piast opisanych wokół osi, z których każda jest połączona z obręczą tarczy za pomocą półki, szereg rozstawionych na obwodzie w pewnych odstępach od siebie wczepinowych szczelin przechodzących przez obręcz, biegnących obwodowo pomiędzy słupkami tarczy, biegnących osiowo od przedniego końca do tylnego końca obręczy, oraz biegnących promieniowo do wewnątrz od zewnętrznej powierzchni tarczy obręczy, oraz biegnące obwodowo pierścieniowe szczeliny bezpieczeństwa przechodzące promieniowo przez obręcz we wczepinowe szczeliny pomiędzy każdą sąsiednią parą półek.

Korzystnie wczepinowe szczeliny są wczepinowymi szczelinami w kształcie kołowego łuku.

Korzystnie tarcza zawiera wychodzący osiowo do przodu nawis usytuowany promieniowo na zewnątrz na każdym ze wspomnianych słupków tarczy.

Korzystnie tarcza zawiera podcięcia uformowane pod płaszczyznami ciśnieniowymi wczepinowych szczelin na słupkach wzdłuż mającej kształt kołowego luku wczepinowej szczeliny.

Korzystnie tarcza zawiera pierścieniowy wysięgnik przedni posiadający pierścieniowy przedni kołnierz i połączony z pierścieniowym przednim ramieniem biegnącym do przodu od skrajnie przedniej jednej z półek.

Korzystnie tarcza zawiera pierścieniowy przedni wysięgnik, który ma tylny kołnierz wysięgnikowy przykręcony śrubami do pierścieniowego przedniego ramienia.

Korzystnie tarcza zawiera przednią i tylną łapę tarczy rozciągające się promieniowo na zewnątrz od słupków wzdłuż zewnętrznej powierzchni tarczy obręczy.

PL 199 484 B1

Korzystnie tarcza zawiera fazę na promieniowo zewnętrznym narożniku każdego ze słupków tarczy na części nawisów.

Korzystnie tarcza zawiera podcięcia uformowane pod płaszczyznami ciśnieniowymi wczepinowych szczelin na słupkach wzdłuż mającej kształt kołowego łuku wczepinowej szczeliny.

Korzystnie tarcza zawiera szereg otworów w słupkach, biegnących osiowo do tyłu w obręczy, gdzie każdy z otworów w słupkach biegnie osiowo do tyłu odpowiednio jednym ze słupków tarczy.

Korzystnie tarcza zawiera pierścieniowy wysięgnik przedni mający pierścieniowy przedni kołnierz i połączony z pierścieniowym przednim ramieniem biegnącym do przodu od skrajnie przedniej jednej z pólek.

Korzystnie pierścieniowy przedni wysięgnik ma tylny kołnierz wysięgnikowy przykręcony śrubami do pierścieniowego przedniego ramienia.

Korzystnie tarcza zawiera szereg rozmieszczonych na obwodzie otworów przelotowych odciążających przechodzących przez pierścieniowy przedni wysięgnik.

Korzystnie pierścieniowy przedni wysięgnik jest integralnie odlany z pierścieniowym przednim ramieniem.

Korzystnie tarcza zawiera szereg rozmieszczonych na obwodzie przelotowych otworów odciążających przechodzących przez pierścieniowy przedni wysięgnik.

Korzystnie tarcza zawiera szereg otworów w słupkach, biegnących osiowo do tyłu w kołowych powierzchniach obręczy w przedniej części obręczy.

Korzystnie każdy z otworów w słupkach biegnie osiowo do tyłu w odpowiednim jednym z sł upków tarczy.

Korzystnie tarcza zawiera przednią i tylną łapę tarczy biegnące promieniowo na zewnątrz od słupków tarczy wzdłuż zewnętrznej powierzchni tarczy.

W skład tarczy wirnika gazowego silnika turbinowego wchodzi pierwszy zespół pierścieniowych piast otaczających oś, przy czym każda z piast jest połączona z obręczą tarczy półką usztywniającą. W obręczy znajduje się szereg rozstawionych na obwodzie w pewnych odstępach od siebie szczelin oczepinowych, które biegną obwodowo pomiędzy słupkami tarczy, rozciągając się obwodowo od przedniego do tylnego końca obręczy oraz promieniowo do wewnątrz od zewnętrznej powierzchni tarczy obręczy. Biegnące obwodowo pierścieniowe szczeliny bezpieczeństwa przechodzą promieniowo przez obręcz do szczelin wczepinowych pomiędzy każdą parą sąsiednich półek. W pokazanym tu przykładzie wykonania wynalazku, szczeliny wczepinowe są szczelinami wczepinowymi w kształcie kołowego łuku.

W skł ad dalszych przyk ł adów wykonania wchodzą pojedyncze nastę pują ce cechy lub elementy, albo ich kombinacje. Wystający osiowo do przodu występ znajduje się promieniowo zewnętrznie na każdym ze słupków tarczy, a na promieniowo zewnętrznym narożniku każdego ze słupków, na części występów, znajduje się skos. Szereg otworów słupkowych rozciąga się osiowo ku tyłowi w obręczy, przy czym każdy z otworów słupkowych rozciąga się osiowo ku tyłowi w odpowiednim jednym ze słupków tarczy. Promieniowo na zewnątrz wychodzą do przodu i do tyłu ze słupków wzdłuż zewnętrznej powierzchni tarczy obręczy łapy tarczy. Ze skrajnie przedniej półki biegnie ku przodowi pierścieniowe przednie wydłużenie mające pierścieniowy przedni kołnierz i podłączone do pierścieniowego przedniego ramienia. Pierścieniowe przednie wydłużenie ma wydłużony do tyłu kołnierz przykręcony do pierścieniowego przedniego ramienia, albo, alternatywnie, pierścieniowe wydłużenie do przodu jest integralnie odlane z pierścieniowym przednim ramieniem. Szereg rozmieszczonych na obwodzie przelotowych otworów odciążających przechodzi przez pierścieniowy przedni wysięgnik.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przednią sekcję dwuprzepływowego silnika turbinowego z zespołem wentylatorowym według wynalazku, w przekroju; fig. 2 - wirnik wentylatora w zespole wentylatorowym z fig. 1, w rzucie perspektywicznym, w stanie rozłożonym na podzespoły; fig. 3 - tarczę wentylatora z fig. 1, w rzucie perspektywicznym; fig. 4 - tarczę wentylatora z fig. 3, w przekroju poprzecznym, w powiększeniu; fig. 5 - wirnik tarczy wentylatora z fig. 2 osadzony w pomocniczej sekcji wirnika w sekcji przedniej dwuprzepływowego silnika turbinowego z fig. 1, w przekroju; fig. 6 - kołpak wirnika wentylatora z fig. 1, w rzucie perspektywicznym, w widoku z przodu; fig. 7 - kołpak wirnika wentylatora z fig. 1, w rzucie

PL 199 484 B1 perspektywicznym, w widoku z tyłu; fig. 8 - kołpak wirnika wentylatora z fig. 1, w przekroju, w powiększeniu; fig. 9 - szczelinę wczepinową w tarczy wentylatora z fig. 3, w przekroju; fig. 10 - część tarczy wentylatora z fig. 3, w rzucie perspektywicznym, w powiększeniu; fig. 11 - dolną część łopatki wentylatora z otworami odciążającymi osadzoną w szczelinie wczepinowej w tarczy wentylatora z fig. 1, w przekroju; fig. 12 - przednią część tarczy wentylatora z fig. 10, w rzucie perspektywicznym, w powiększeniu; fig. 13 - element dystansowy w szczelinie wczepinowej tarczy wentylatora z fig. 10, w rzucie perspektywicznym; fig. 14 przednią część elementu dystansowego z fig. 13 sprzężoną z elementem ustalającym w tarczy wentylatora z fig. 1, w rzucie perspektywicznym; fig. 15 - element ustalający z fig. 14 w rzucie perspektywicznym w widoku z przodu; fig. 16 - element ustalający z fig. 14, w rzucie perspektywicznym, w widoku z tył u; fig. 17 - przednie i tylne uszczelnienia w tarczy wentylatora z fig. 1, w przekroju; fig. 18 - przednie uszczelnienie z fig. 17, w rzucie promieniowym do wewnątrz, w przekroju; fig. 19 - platformę wentylatora w wirniku wentylatora z fig. 1, w rzucie perspektywicznym, w widoku z przodu; fig. 20 - platformy wentylatora zamontowane na wirniku wentylatora z fig. 1, w rzucie promieniowym do wewnątrz, w przekroju; fig. 21 - platformę wentylatora z fig. 19, w rzucie perspektywicznym, w widoku promieniowo na zewnątrz; fig. 22 - element dystansowy z fig. 13 w przekroju płaszczyzną 22-22; fig. 23 - element dystansowy z fig. 13 w przekroju płaszczyzną 23-23; fig. 24 - element dystansowy z fig. 13 w przekroju płaszczyzną 24-24; fig. 25 - część tarczy wentylatora w obszarze ograniczonym okręgiem narysowanym linią przerywaną na fig. 5, w powiększeniu; fig. 26 - uszczelnienia platformy wentylatora z fig. 20, w rzucie perspektywicznym, w stanie rozłożonym na podzespoły; fig. 27 - platformę z fig. 26 w przekroju płaszczyzną 27-27, fig. 28 - część tarczy wentylatora w obszarze ograniczonym linią przerywaną z fig. 4, w powiększeniu; fig. 29 - płytowy zespół śrubowy pokazany na fig. 5 w obszarze ograniczonym linią przerywaną, w powiększeniu.

Na fig. 1 pokazano schematycznie przednią część dwuprzepływowego lotniczego silnika turbinowego 10, w skład którego wchodzi przykład wykonania zespołu wirnikowego według wynalazku w postaci zespoł u wentylatorowego 12, który obraca się na wale napę dowym 14 wentylatora napę dzanym przez turbinę niskiego ciśnienia (nie pokazaną). Na zespół wentylatorowy 12 składa się tarcza 16 wirnika wentylatora, z której wychodzi promieniowo na zewnątrz pojedynczy, usytuowany osiowo rząd 18 rozstawionych na obwodzie w pewnych odstępach od siebie łopatek 20 wentylatora. Za zespołem wentylatorowym 12 znajduje się konwencjonalna sprężarka pomocnicza 26 z rozstawionymi w pewnych odstę pach od siebie w kierunku osiowym rzędami kierownic pomocniczych 22 i rzędami łopatek pomocniczych 24 zamontowanych na obrotowym wrzecionie pomocniczym 28. W pierścieniowej płycie montażowej 29 znajdują się szeregi promieniowo wewnętrznych otworów 174, promieniowo zewnętrznych otworów 208 oraz promieniowo środkowych otworów 23, usytuowanych promieniowo pomiędzy otworami promieniowo wewnętrznymi i promieniowo zewnętrznymi. Pierścieniowa płyta montażowa 29 jest przykręcona do wrzeciona pomocniczego 28, albo połączona z nim w inny trwały sposób za pomocą szeregu płytowych zespołów śrubowych 25. Każdy z płytowych zespołów śrubowych 25 ma śrubę trzymającą 37 przechodzącą przez jeden ze środkowych otworów 23 i jeden z szeregu otworów 19 we wrzecionie pomocniczym 28. Każda ze śrub trzymających 37 ma łeb 21 śruby sprzęgający się z płytą montażową 29 i przymocowany do trzonu 476 z gwintowanym wolnym końcem 478 i gładką częścią 480 pomiędzy łbem 21 śruby a wolnym końcem 478.

Gładka część przechodzi przez środkowy otwór 23 i otwór 19 we wrzecionie. Śruba trzymająca 37 jest przymocowana za pomocą wpuszczanej nakrętki 33 nakręcanej na wolny koniec 278 w celu połączenia wrzeciona pomocniczego 28 z płytą 29. Istniejące pomiędzy wpuszczanymi nakrętkami 33 a płytą montaż ową 29 pasowanie z wciskiem trzyma nakrętki na miejscu po dokręceniu łbów 21 śrub w celu dociś nię cia pł ytowych zespoł ów ś rubowych 25.

Płyta montażowa 29 jest trwale przymocowana do tarczy 16 wirnika za pomocą szeregu wewnętrznych zespołów śrubowych 30, jak pokazano bardziej szczegółowo na fig. 5 i 17. Zatem wrzeciono pomocnicze 28 jest połączone z tarczą 16 wirnika za pomocą płyty montażowej 29, a płyta montażowa jest traktowana jako część wrzeciona pomocniczego. Wrzeciono pomocnicze i tarcza wentylatora są obracane przez turbinę (nie pokazaną) za pośrednictwem wału napędowego 14 wentylatora. Wal napędowy 14 wentylatora jest osadzony obrotowo w nieruchomej konstrukcji lub ramie 38 silnika na łożysku oporowym 43.

Nawiązując dalej do fig. 2 i 3, każda z łopatek 20 wentylatora ma zakrzywiony profil 56 z powierzchnią nadciśnieniową i podciśnieniową, odpowiednio, 55 i 57, biegnący pomiędzy krawędzią natarcia a krawędzią spływu, odpowiednio LE i TE. Profil 56 jest przymocowany do wczepinowej stopki 58 w kształcie łuku kołowego, a sekcja przejściowa 60 łopatki 20 wentylatora biegnie pomiędzy

PL 199 484 B1 sekcją profilową, a stopką. Nawiązując dalej do fig. 4, tarcza 16 wirnika wentylatora jest tarczą wielootworową z obręczą 62 przymocowaną do szeregu piast 64 tarczy z otworami 66 za pomocą odpowiedniej liczby półek 68 opisanych wokół osi 11. Pomiędzy półkami 68 i promieniowo pomiędzy obręczą 62 a piastami 64 biegną osiowo kanały 61 półek.

W przykładzie wykonania wynalazku zastosowano trzy identyczne piasty, co ilustruje możliwość zastosowania różnych liczb piast, na przykład 2 lub 4 albo więcej. Tarcza według wynalazku nie ogranicza się do identycznych piast, półek i otworów. Piasty, półki i otwory mogą mieć inne wymiary promieniowe i osiowe. Ponieważ łopatka 20 wentylatora ma dużą długość osiową L w stosunku do średnicy zewnętrznej tarczy 16, wynikającą z promieniowej odległości R1 od zewnętrznej powierzchni 63 tarczy do osi silnika 11, tarcza wielootworowa jest bardziej skuteczna niż tradycyjna tarcza jednootworowa, ze względu na jej mniejszą wagę. Wielootworowa tarcza według wynalazku może być również używana w innych częściach silnika, takich jak sprężarka lub turbina.

Nawiązując do fig. 4, należy zauważyć, że obręcz 62 znajduje się w pewnym odstępie promieniowym bardzo blisko od piast 64. Kanały 61 w półkach są szerokie i krótkie w porównaniu z kanałami w konwencjonalnych tarczach. Kanał y w pół kach mają stosunkowo duż e maksymalne szeroko ś ci W1 i biegną osiowo pomiędzy półkami 68, w porównaniu ze stosunkowo małymi długościami LC kanałów biegnących promieniowo pomiędzy obręczą 62 a piastami 64. Maksymalna szerokość W1 kanału jest tego samego rzędu wielkości co długość LC kanału. Kanały 61 w półkach są w zasadzie zaokrąglone a pół ki 68 mają stosunkowo duż e promieniowo wewnę trzne i zewnę trzne obszary przejś ciowe, odpowiednio, 71 i 73, przy czym wewnętrzny obszar przejściowy 71 biegnie w zakresie około 30-70 procent długości LC kanału i pokazano go w przykładzie wykonania jako stanowiący około 50 procent długości LC kanału. Kanały w pólkach są krótkie i szerokie oraz, w pokazanym przykładzie wykonania, półki 68 są utworzone w zasadzie za pomocą wewnętrznych i zewnętrznych obszarów przejściowych 71 i 73, które mają promienie krzywizny wewnętrzne i zewnętrzne, odpowiednio, 75 i 77. Ogólnie, wewnętrzne i zewnę trzne obszary przejściowe 71 i 73 tworzą zasadniczą część półki 68. Wewnę trzne obszary przejściowe 71 są duże i mają duży promień wewnętrzny 75 w celu uniknięcia dużych koncentracji naprężeń, jakie mogą powstawać pomiędzy piastami 64 a półkami 68.

Nawiązując dalej do fig. 2, 3 i 4, w obręczy 62 znajduje się szereg rozstawionych względem siebie na obwodzie szczelin wczepinowych 52 w kształcie kołowych łuków, które to szczeliny biegną obwodowo pomiędzy słupkami 50 tarczy, osiowo od przedniego końca 65 ku tylnemu końcowi 67 obręczy, oraz promieniowo do wewnątrz od zewnętrznej powierzchni 63 tarczy na obręczy. We wczepinowe szczeliny 52 w kształcie kołowego łuku wchodzą i są przez nie trzymane promieniowo wczepinowe stopki 58 w kształcie kołowego łuku.

Mające kształt kołowego łuku wczepinowe stopki 58, mające kształt kołowego łuku wczepinowe szczeliny 52 oraz słupki 50 tarczy są łukowe i zakrzywione prostopadle do i wokół promieniowej osi RA. Przykładem jest łuk AR przez słupek 50 tarczy, który jest opisany wokół promieniowej osi RA promieniem krzywizny R. Każda z mających kształt kołowego łuku wczepinowych stopek 58 jest skonstruowana tak, żeby mogła się ślizgać osiowo do tyłu wzdłuż łuku w odpowiedniej jednej z szeregu mających kształt kołowego łuku wczepinowych szczelin 52 i była trzymana promieniowo i obwodowo przez obręcz 62 tarczy, a zwłaszcza przez słupki 50. Każdy ze słupków 50 ma nawis 69 biegnący osiowo ku przodowi od obręczy 62 tarczy i usytuowany promieniowo na zewnątrz na słupkach. W przykładzie wykonania, zewnętrzna powierzchnia 63 tarczy obręczy 62 są siaduje ze słupkami 50 tarczy i nawisami 69. Pomimo, że ruch ślizgowy jest kołowy wzdłuż łuku, to jednak w dalszej części opisu określa się go jako osiowy ruch ślizgowy. Nawiązując do fig. 9, w słupkach 50 tarczy znajdują się stożkowe podcięcia 74 usytuowane wewnątrz i wzdłuż mającej kształt kołowego łuku szczeliny wczepinowej 52. Podcięcia 74 biegną pomiędzy stożkową powierzchnią ciśnieniową 76 wczepinowej szczeliny na słupku 50 tarczy, a zaokrągloną w przekroju poprzecznym lub toroidalną częścią wewnątrz i wzdłuż mającej kształt kołowego łuku szczeliny wczepinowej 52. Stożkowa powierzchnia ciśnieniowa 76 wczepinowej szczeliny jest skonstruowana tak, żeby stykała się ze stożkową powierzchnią ciśnieniową 78 wczepinowej stopki na mającej kształt kołowego łuku wczepinowej stopce 58. Podcięcia 74 są stożkowe i, w przedstawionym przykładzie wykonania, pokazano je jako mające kąt podcięcia 81 względem ciśnieniowej powierzchni 76 wczepinowej szczeliny na słupku 50 tarczy około 30 stopni. Naprężenia stykowe wzdłuż stopki na łuku styczności są wysokie podczas wirowania łopatek 20 wentylatora z dużą prędkością, jak to ma miejsce w trakcie przyspieszania silnika podczas startu samolotu. Podcięcia na słupkach 50 pomagają złagodzić ostrość naprężeń stykowych.

PL 199 484 B1

Nawiązując do fig. 1, 4 i 5, w obręczy 62 znajdują się biegnące obwodowo pierścieniowe szczeliny bezpieczeństwa 70 pomiędzy każdą sąsiednią parą 72 półek 68. Szczeliny bezpieczeństwa 70 biegną promieniowo przez obręcz 62 do wczepinowych szczelin 52 i zapewniają zatrzymywanie rozprzestrzeniania się pęknięć. Szczeliny bezpieczeństwa 70 zapewniają ścieżki dużych obciążeń obwodowych pomiędzy częściami 82 obręczy 62, z których wystają półki 68 biegnąc od obręczy 62, które wytrzymują rozprzestrzenianie się pęknięć od jednej części 82 obręczy tarczy 16 do drugiej. W przedstawionym przykładzie wykonania, szczeliny bezpieczeństwa 70 mają przekrój poprzeczny w kształcie ostrołuku o zewnętrznym promieniowo promieniu 83 ostrołuku i wewnętrznym promieniowo promieniu 84 ostrołuku, gdzie promieniowo wewnętrzny promień łuku jest znacznie większy.

Nawiązując dalej do fig. 3 i 4, pierścieniowy przedni wysięgnik 86 (w niniejszym przykładzie wykonania, cylindryczny pierścieniowy wysięgnik przedni) ma pierścieniowy przedni kołnierz 90 i pierścieniowy tylny kołnierz wysięgnikowy 87. Tylny kołnierz wysięgnikowy 87 jest przykręcony do pierścieniowego przedniego ramienia 89 biegnącego w przód od skrajnie przedniej 88 spośród półek 68 tarczy 16. W alternatywnych przykładach wykonania znajduje się przedni wysięgnik 86 integralnie uformowany lub odlany z biegnącą ku przodowi od skrajnie przedniej jednej 88 spośród półek 68 tarczy 16. Od skrajnie tylnej jednej 98 spośród półek 68 tarczy 16 biegnie osiowo do tyłu, stanowiąc jej integralny element lub odlew, pierścieniowe tylne ramie 96 (w tym przykładzie wykonania stożkowe, pierścieniowe ramię tylne) mające pierścieniowy tylny kołnierz 94. Pierścieniowy tylny kołnierz 94 jest przykręcony do wału napędowego 14 wentylatora, jak pokazano na fig. 1, łącząc w ten sposób tarczę wentylatora z jego wałem napędowym. Przedni kołnierz 90 ma zaokrąglone wycięcie z szeregiem rozmieszczonych na obwodzie przednich otworów 100 pod śruby przechodzących przez płatki 101 pomiędzy zewnętrznymi częściami zaokrąglonymi przedniego kołnierza. Przez przedni wysięgnik 86 przechodzi szereg rozmieszczonych na obwodzie otworów odciążających 102 dla zmniejszenia wagi tarczy 16 i zespołu wentylatorowego 12. Przedni wysięgnik 86 jest skonstruowany z wystarczającą giętkością i długością pod względem tłumienia lub kompensowania zróżnicowanej rozszerzalności promieniowej tarczy 16 i kołpaka 104.

Na fig. 2, 3, 4, 5, 19 i 20 pokazano nieintegralne platformy 32 (oddzielone od łopatek 20 wentylatora) usytuowane obwodowo pomiędzy łopatkami 20 wentylatora. Ze słupków 50 biegną promieniowo na zewnątrz wzdłuż zewnętrznej powierzchni 63 tarczy obręczy 62 tarczy 16 przednie i tylne łapy, odpowiednio, 34 i 35, tarczy. Każda z platform 32 ma wyprofilowaną aerodynamicznie ścianę 27 platformy z promieniowo zewnętrzną powierzchnią 36, która jest zwrócona promieniowo na zewnątrz i określa oraz utrzymuje wewnętrzną ścieżk ę przepływu wentylatora, która biegnie osiowo w poprzek łopatki 20 wentylatora. Promieniowo wewnętrzna powierzchnia 236 ściany 27 platformy jest zwrócona promieniowo do wewnątrz. Ściany 27 platformy są skośne względem osi 11 w celu zapewnienia rosnącego promienia powierzchni zewnętrznej 36 (wewnętrznej powierzchni ścieżki przepływu wentylatora wzdłuż platformy) w kierunku osiowo do tyłu.

Promieniowo zewnętrzny narożnik 45 słupka 50 tarczy ma płaską fazę 39, która obejmuje część nawisu 69 słupka tarczy. Ściany 27 platformy są pochylone pod pewnym kątem lub skośne równolegle do fazy 39. W przedstawionym przykładzie wykonania, ściany 27 platformy są równoległe do i znajdują się w pewnej odległości od pierwszej szczeliny C1, pokazanej na fig. 5, wynoszącej około 0,762 mm (30 milów = 0,03 cala) od fazy 39 wzdłuż promieniowo zewnętrznego narożnika 45 nawisu 69 słupka 50 tarczy. Nawiązując dalej do fig. 21, z wewnętrznej powierzchni 236 ściany 27 platformy wystaje promieniowo do wewnątrz mający kształt klina zderzak 238 platformy. Zderzak 238 platformy, w przedstawionym przyk ł adzie wykonania, ma pł aską powierzchnię dolną 240 oraz drugą szczelinę C2 o szerokości około 1,27 mm (50 milów), widoczną na fig. 5, pomiędzy powierzchnią denną a powierzchnią wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnią 63 tarczy wzdłuż słupka 50. W alternatywnym przykładzie wykonania, zderzak 238 platformy może mieć zakrzywioną obwodowo powierzchnię denną wyprofilowaną w taki sposób żeby wchodziła w zakrzywioną obwodowo zewnętrzną powierzchnię 63 tarczy.

Nawiązując do fig. 19, 20 i 21, ściany 27 platformy mają prostokątną część przednią 252 i zakrzywioną obwodowo część tylną 244. Zakrzywiona obwodowo część tylna 244 jest wyprofilowana w taki sposób, żeby wchodziła wokół zakrzywionej sekcji 56 profilu pomię dzy krawędzią natarcia i spływu profilu, odpowiednio, LE i TE. Zakrzywiona obwodowo część tylna 244 ma nadciśnieniową i podciśnieniową krawędź boczną, odpowiednio, 262 i 264, które są ukształtowane tak, żeby pasowały do nadciśnieniowej i podciśnieniowej strony, odpowiednio, 55 i 57, profilu 56.

Nawiązując do fig. 5 oraz 17-21, każda z platform 32 ma przednią, środkową i tylną łapę montażową, odpowiednio 40, 42 i 44, wystające promieniowo do wewnątrz ze ściany 27 platformy. PrzedPL 199 484 B1 nia i tylna łapa montażowa 40 i 44 znajdują się na przednim i tylnym końcu, odpowiednio, 46 i 48, ściany 27 platformy, a środkowa łapa montażowa 42 znajduje się osiowo pomiędzy nimi, chociaż niekoniecznie w połowie odległości. Środkowa i tylna łapa montażowa, 42 i 44, mają biegnący osiowo, przelotowy, środkowy i tylny otwór, odpowiednio 47 i 49, a w każdym z nich tuleję 41. Materiały, z jakich jest wykonana platforma, to na ogół stopy aluminium, takie jak Aluminum 7075-T73, który nie jest w stanie przenosić dużych naprężeń nośnych wywieranych na niego przez kołki używane do promieniowego zabezpieczania lub utrzymywania platform 32, w tarczy 16 podczas wirowania wentylatora z wysokimi prędkościami. Wewnętrzne powierzchnie otworów w łapach w platformach mogłyby popękać pod obciążeniem nośnym wywieranym przez kołki. Z tego względu, w przedstawionym przykładzie wykonania wynalazku zastosowano wciskane tuleje 41 w środkowym i tylnym otworze 47 i 49 platformy 32. Tuleje 41 są wykonane z twardszego materiału o niezbędnej zdolności nośnej, takiego jak Inconel 718. Tuleje 41 są wciskane w otwory z wciskiem rzędu 1,5-2,5 mila (0,038-0,064 mm) na średnicę. W ten sposób naprężenia nośne wywierane przez kołki są tłumione przez tuleje i nie wywierają negatywnego wpływu na aluminiową platformę.

Prostokątna część przednia 252 ściany 27 platformy ma krawędź natarcia 140 platformy biegnącą osiowo ku przodowi tuż za obręczą 62 i przednią łapę montażową 40 wychodzącą z przedniej części 252 na krawędzi natarcia platformy nad i na równi ze zwróconą do przodu kołową powierzchnią 142 obręczy jak pokazano na fig. 5 i 25. W kołową powierzchnię 142 obręczy, w przedniej części obręczy 62 wchodzi osiowo ku tyłowi szereg otworów 214 w słupkach. Każdy z otworów 214 w słupkach wchodzi w odpowiedni jeden ze słupków 50 tarczy.

W każdej z przednich łap montażowych 40 znajduje się przedni otwór 51 łapy do podtrzymywania odpowiedniego jednego z szeregu biegnących ku tyłowi kołków 220 platformy. Każdy z kołków 220 platformy ma gładki cylindryczny korpus 222 przymocowany do węższego trzonu 224. Trzon 224 ma gwintowany wolny koniec 226 i gładką część 228 pomiędzy gładkim cylindrycznym korpusem 222 a wolnym koń cem 226. Gładka część 228 przechodzi przez otwór 51 w przedniej ł apie, zapewniają c dobrą gładką cylindryczną powierzchnię nośną w styczności z przednią łapą montażową 40. Gładka część 228 ma długość równą szerokości lub grubości otworu 51 w przedniej łapie. Na wolny koniec 226 jest nakręcana wpuszczana nakrętka 230 z gwintem wewnętrznym w celu przymocowania kołka 220 platformy do przednich łap montażowych 40. Wpuszczana nakrętka 230 ma małą część niegwintowaną 232 z zagłębieniem przed gwintem w nakrętce.

Nawiązując do fig. 5 i 25, przez każdą z przednich łap 34 w tarczy przechodzi osiowo głęboki pierwszy otwór 152 z pogłębieniem walcowym, dochodzący do tylnej ścianki 144 otworu na tylnym końcu 156 przedniej łapy tarczy. Pierwszy otwór 154 pod śrubę, który jest współosiowy z pierwszym otworem 152 z pogłębieniem walcowym biegnie osiowo przez tylną ścianę 144. Przedni kołek 150 ma również gładki cylindryczny korpus 159 przymocowany do węższego trzonu 161, jak wspomniano wcześniej. Trzon 161 ma gwintowany wolny koniec 226 i gładką część 228 pomiędzy gładkim cylindrycznym korpusem 159 a wolnym końcem 226. Gładki cylindryczny korpus 159 przedniego kołka 150 jest ściśle osadzony w pierwszym otworze 152 z pogłębieniem walcowym. Węższa gładka część 228 przedniego kołka 150 przechodzi przez pierwszy otwór 154 pod śrubę, który biegnie osiowo przez tylną ścianę 144 przednich łap 34 w tarczy. Gładki cylindryczny korpus 159 i pierwszy otwór 152 z pogłębieniem walcowym mają w przybliżeniu taką samą pierwszą średnicę 160, pierwszy otwór 154 pod śrubę ma drugą średnicę 162, przy czym pierwsza średnica jest większa niż druga średnica. Na wolny koniec 226 trzonu 161 jest nakręcana wpuszczana nakrętka 230 z gwintem wewnętrznym w celu przymocowania przedniego kołka 150 do przedniej łapy 34 tarczy.

Przez każdą z tylnych łap 35 w tarczy przechodzi osiowo tylny otwór 170 centrycznie z odpowiednim jednym z wewnętrznych otworów 174 w pierścieniowej płycie montażowej 29. Każdy z wewnętrznych zespołów śrubowych 30 ma śrubę nośną 180 przechodzącą przez tylny otwór 170 i wewnętrzny otwór 174. Każda ze śrub nośnych 180 ma łeb 182 sprzęgający się z tylnymi łapami 35 w tarczy i przymocowany do trzonu 176 gwintowanym wolnym koń cem 178 i gł adką część 188 pomię dzy łbem 182 śruby a wolnym końcem 178. Gładka część przechodzi przez tylny otwór 170 i wewnętrzne otwory 174. Śruba nośna 180 jest przymocowana za pomocą wpuszczanej nakrętki 190 na wolnym końcu 178 nakręconej na wolny koniec 178 w celu połączenia tylnych łap tarczy z płytą 29. Pasowanie z wciskiem pomiędzy wpuszczanymi nakrętkami 190 a płytą montażową 29 trzyma nakrętki w miejscu kiedy łby śrub 182 są dokręcane w celu zamocowania wewnętrznych zespołów śrubowych.

Na pierścieniowej płycie montażowej 29 jest zamontowanych szereg biegnących do przodu tylnych kołków 200. Każdy z tylnych kołków 200 ma gładki cylindryczny korpus 202 przymocowany do

PL 199 484 B1 węższego trzonu 204. Trzon 204 ma gwintowany wolny koniec 206 i gładką część 207 pomiędzy gładkim cylindrycznym korpusem 202 a wolnym końcem 206. Gładki cylindryczny korpus 202 biegnie osiowo do przodu płyty. Gładka cylindryczna część 207 przechodzi przez odpowiedni jeden z promieniowo zewnętrznych otworów 208 w pierścieniowej płycie montażowej 29. Na wolny koniec 206 jest nakręcana wpuszczana nakrętka 210 z gwintem wewnętrznym w celu zamocowania tylnego kołka 200 do pierścieniowej płyty montażowej 29. We wpuszczanej nakrętce 210 znajduje się mała niegwintowana część 232 z zagłębieniem walcowym przed gwintem w nakrętce. Każdy z tylnych kołków 200 znajduje się w odpowiednim jednym z tylnych otworów 49 w tylnych łapach montażowych 44.

Nawiązując ponownie do fig. 19, 20 i 21, pomiędzy środkową a tylną łapą montażową 42 i 44 biegną zakrzywione obwodowe tylne żebra usztywniające 270. Tylne żebra usztywniające 270 biegną w przybliż eniu równolegle i w pierwszej odległ o ś ci 272 do wewną trz od nadciśnieniowej i podciś nieniowej krawędzi bocznej, odpowiednio 262 i 264. Zakrzywione obwodowe przednie żebra usztywniające 271 biegną osiowo od środkowej łapy montażowej 42 do przedniej krawędzi 274 zderzaka 238 platformy, skąd klinowy zderzak 238 platformy zaczyna wystawać promieniowo do wewnątrz z wewnętrznej powierzchni 236 ściany 27 platformy. Przednie żebra usztywniające 271 są stożkowe lub odgięte w dół ku wewnętrznej powierzchni 236 platformy 32 tak, żeby w dowolnym położeniu osiowym, wysokość przednich żeber usztywniających była mniejsza niż wysokość zderzaka 238 platformy wzdłuż biegnącej osiowo długości 239 zderzaka. Zderzak 238 platformy zapewnia dodatkową sztywność umożliwiającą sterowanie naprężeniami i uginaniem się platformy 32 i ściany 27 platformy w razie pojawienia się lodu lub uderzeń ptaków w tym obszarze. Zderzak 238 platformy tworzy ś cieżk ę obciążeń od cienkiej ścianki 27 platformy do góry słupka 50 tarczy i ogranicza ugięcia (a tym samym i naprężenia) w przypadku wystą pienia takich uderzeń.

Każda z platform 32 jest zamontowana na tarczy 16 pomiędzy dwiema sąsiednimi spośród łopatek 20 wentylatora. Najpierw montuje się dwie sąsiednie łopatki wentylatora na tarczy 16 wsuwając wzdłuż łuku wczepinowe stopki 58 w odpowiednie wczepinowe szczeliny 52 do chwili wejścia karbu 59 (patrz fig. 5 i 17) w sekcji przejściowej 60 łopatki 20 wentylatora w styczność z pierścieniową płytą montażową 29. Zatem, pierścieniowa płyta montażowa 29, będąca częścią obrotowego wrzeciona pomocniczego 28, zapewnia trzymanie łopatki 20 wentylatora w kierunku osiowym do tyłu. Następnie montuje się platformę 32 na tarczy pomiędzy dwiema zamocowanymi sąsiadująco ze sobą łopatkami 20 wentylatora, centrując obwodowo kołek 220 platformy, przedni kołek 150 oraz tylny kołek 200 z odpowiednimi otworami 214 w sł upkach i tulejami 41 w otworze ś rodkowym i tylnym, odpowiednio 47 i 49, i wsuwając osiowo platformę ku tyłowi tak, żeby kołki weszły w odpowiednie dla nich otwory i tuleje. To tworzy w zasadzie element kołkowo-kabłąkowy do promieniowego i obwodowego trzymania platformy 32 w tarczy 16, płycie 29 i pomocniczym wrzecionie 28.

Nawiązując do fig. 9, 12 i 13, w każdej z wczepinowych szczelin 52, pomiędzy dolną ścianką 292 wczepinowej szczeliny, pomiędzy słupkami 50 tarczy oraz biegnącą osiowo dolną powierzchnią 296 wczepinowej stopki 58 łopatki wentylatora, znajduje się mający kształt kołowego łuku element dystansowy 290 do wywierania skierowanej promieniowo na zewnątrz siły lub obciążenia wstępnego na wczepinową stopkę łopatki w celu ograniczenia względnych ruchów pomiędzy łopatką wirnika a tarczą wirnika. W skład elementu dystansowego 290 wchodzi część centralna 300 z przednim, środkowym i tylnym wczepinowym obszarem osadczym, odpowiednio, 302, 304 i 308, znajdującymi się wzdłuż części centralnej. Część centralna 300 oraz przedni, środkowy i tylny wczepinowy obszar osadczy, odpowiednio, 302, 304 i 308, mają dolne zakrzywione powierzchnie 310 części centralnej ciągłe i współbieżne z dolną ścianą 292 szczeliny wczepinowej. Każ dy z przednich, środkowych i tylnych wczepinowych obszarów osadczych 302, 304 i 308 ma nadlew 312, który biegnie promieniowo nad częścią główną 300 i ma płaską powierzchnię górną 314. W przybliżeniu osiowo ku przodowi przedniego obszaru osądczego 302 biegnie języczek dystansowy 320, w którym znajdują się przecinające się osiowo i promieniowo otwory, odpowiednio, 316 i 318. Języczek dystansowy 320 ma prostokątny przekrój poprzeczny 321 i biegnie na zewnątrz od przedniej powierzchni 322 przedniego obszaru osadczego 302. Języczek dystansowy 320 ma również płaską powierzchnię górną 324, która jest współpłaszczyznowa z płaskimi powierzchniami górnymi 314 nadlewów 312 każdego obszaru osadczego. Część centralna 300 elementu dystansowego oraz przedni, środkowy i tylny wczepinowy obszar osadczy 302, 304 i 308 oraz języczek dystansowy 320 są zakrzywione wzdłuż kołowego łuku normalnego do i wokół promieniowej osi RA biegnącej promieniowo od osi 11 silnika. W przedstawionym przykładzie wykonania, języczek dystansowy 320 jest zakrzywiony, jak opisano powyżej, wzdłuż kołowego łuku normalnego, natomiast w alternatywnych przykładach wykonania może on być pod

PL 199 484 B1 pewnym kątem albo może być prosty podczas biegu na zewnątrz od przedniej powierzchni 322 przedniego obszaru osadczego 302. W środkowym wczepinowym obszarze osadczym 304 znajduje się podcięcie 340 elementu dystansowego, w przedstawionym przykładzie wykonania wynoszące około 6 stopni, przy czym można również stosować inne kąty w celu umożliwienia łopatce sterowanego obrotu w granicach do 6 stopni. Po zetknięciu się środkowego wczepinowego obszaru osadczego 304 elementu dystansowego ze ścianką dolną 292 wczepinowej szczeliny, łopatka ma ograniczoną możliwość wykonania obrotu obwodowego. Zadaniem środkowego elementu dystansowego jest współdziałanie ze zderzakiem 400 łopatki na obręczy tarczy, co umożliwia również odchylenie od trzonu łopatki o wartość do 6 stopni. Zderzak 400 łopatki oraz podcięcie 340 elementu dystansowego są skonstruowane tak, żeby stykały się równocześnie i działały równolegle w celu ograniczenia obrotu łopatki do 6 stopni.

W jednym z przykł adów wykonania, pustą przestrzeń 330 wokół części centralnej 300 elementu dystansowego oraz pomiędzy przednim i tylnym wczepinowym obszarem osadczym 302 i 308 jest wypełniona materiałem elastomerowym 332 w celu zapewnienia miękkiego współdziałania z tarczą przez otaczający metal macierzysty centralnego elementu dystansowego 290 z materiałem elastomerowym, jak pokazano na fig. 13, 22, 23 i 24. Po wypełnieniu pustych przestrzeni, element dystansowy ma ciągłe, biegnące osiowo zakrzywione krawędzie 319, które płynnie wykrzywiają się łukiem normalnie do i wokół promieniowej osi RA. Wypełniona przestrzeń zapewnia również element dystansowy o stał ym kształ cie i wymiarach pola przekroju poprzecznego A pomię dzy przednim i tylnym wczepinowym obszarem osadczym 302 i 308. Takie miękkie współdziałanie zapewnia łopatce możliwość obracania się w kierunku przeciwnym poprzez trzymanie powierzchni nadciśnieniowych w pełnej styczności. Przedni, środkowy i tylny wczepinowy obszar osadczy, odpowiednio, 302, 304 i 308, znajdują się wzdłuż części głównej 300 tak, że pomiędzy przednim, środkowym i tylnym wczepinowym obszarem osadczym 302, 304 i 308 znajdują się szczeliny bezpieczeństwa 70 tak, żeby wczepinowe obszary osadcze całkowicie stykały się z tarczą, jak pokazano na fig. 10.

Zadaniem elementu dystansowego jest trzymanie łopatek w kierunku promieniowym na zewnątrz oraz zapobieganie obracaniu się i uszkodzeniu wylotowych łopatek wentylatora podczas wyjmowania łopatek, kiedy uwolniona łopatka wentylatora uderza w pierwszą wylotową łopatkę wentylatora. Pierwsza łopatka wylotowa wentylatora obraca się obwodowo i, w przypadku mającego kształt kołowego łuku połączenia wczepinowego powoduje obciążenie połączenia wczepinowego w miejscu, które naraziło spójność połączenia wczepinowego pierwszej łopatki wylotowej. Trzeba zapobiegać zbyt dużemu obracaniu się łopatek i obciążaniu narożników.

Element dystansowy 290 wślizguje się we wczepinową szczelinę 52 pomiędzy dolną ścianką 292 wczepinowej szczeliny a dolną powierzchnię 296 wczepinowej stopki 58 łopatki wentylatora po znalezieniu się łopatki 20 wentylatora i dwóch sąsiednich platform na obręczy 62 tarczy 16. Przez nawis 69 w są siadują cych obwodowo słupkach 50 tarczy są wycię te pary znajdują cych się po przeciwległ ych stronach obwodu szczelin trzymających 352 w położeniu osiowym na skrajnym tylnym końcu nawisu 69, gdzie nawis 69 słupka 50 tarczy zaczyna biec osiowo do przodu od obręczy 62. Element dystansowy 290 jest wsuwany do tyłu do położenia, w którym języczek 320 odsłoni szczeliny trzymające 352. Następnie, nawiązując do fig. 12, element ustalający 350 służy do osiowego zablokowania łopatki wentylatora w miejscu.

Należy zauważyć, że element dystansowy może być również prosty i nadawać się do stosowania w prostej szczelinie wczepinowej. W takim przykładzie wykonania, część główna jest prosta, a przedni, ś rodkowy i tylny wczepinowy obszar osadczy mogą być proste i umieszczone osiowo wzdłuż części głównej.

Nawiązując do fig. 14, 15 i 16, element ustalający 350 jest na ogół monolitycznym blokiem 360 o gruboś ci D1 ze ścianką 362 elementu ustalają cego wystają c ą promieniowo do wewną trz z bloku i mającą mniejszą grubość D2. Wzdłuż promieniowo wewnętrznej krawędzi 366 ś cianki ustalającej biegnie prostokątna półka 364 normalnie i osiowo do przodu do ścianki 362 elementu ustalającego. W przedstawionym przykładzie wykonania, szczelina ustalająca 368 jest prostok ątna i przechodzi przez ściankę ustalającą 362 pomiędzy i wzdłuż prostokątną półką 364. Szczelina ustalająca 368 ma kształt i wymiary umożliwiające ślizganie się języczka dystansowego 320 w szczelinie. W przedstawionym przykładzie wykonania szczelina ustalająca 368 jest łukowa lub krzywoliniowa, a w alternatywnym przykładzie wykonania jest ukośna względem osi 365 półki biegnąc osiowo poza środek półki 364. Języczek dystansowy 320 jest również krzywoliniowy i, w alternatywnym przykładzie wykonania, skośny względem osi 365 półki, jak można zobaczyć na fig. 10. Przez prostokątną półkę 364 przechodzi promieniowo otwór 370 wycentrowany z biegnącym promieniowo otworem 318 w języczku. Ku tyłowi

PL 199 484 B1 od tylnej strony 374 elementu ustalającego 350 biegnie uniesiony obszar osadczy 371 na elemencie ustalającym. Obszar osadczy 372 elementu ustalającego ma kształt przystosowany do skutecznego stykania się z osiową, skierowaną do przodu płaską powierzchnią 414 wzdłuż wczepinowej stopki 58, jak pokazano na fig. 17 i 18. Przed zainstalowaniem elementu ustalającego 350, pomiędzy łopatką 20, przednim żebrem usztywniającym 271 i platformą instaluje się przednie uszczelnienie 410, i blokuje je na miejscu za pomocą elementu ustalającego 350. Przednie uszczelnienie 410 zamyka potencjalne drogi przeciekania na krawędzi natarcia łopatki bez komplikowania uszczelnień bocznych platformy spojonych z nadciśnieniową i podciśnieniową krawędzią boczną, odpowiednio 262 i 264, platformy 32.

Po wsunięciu elementu dystansowego 290 do tyłu we wczepinową szczelinę 52, element ustalający jest unoszony znad nawisu 69 słupków 50 tarczy do zwróconych przeciwległe obwodowo szczelin utrzymujących 352. Kiedy element ustalający 350 znajdzie się na miejscu w szczelinach ustalających 352, to przechodzi przez wczepinową szczelinę 52 trzymającą osiowo wczepinową stopkę 58 łopatki wentylatora we wczepinowej szczelinie 52. Element dystansowy 290 jest wsuwany do przodu, a prostokątny języczek dystansowy 320 wślizguje się w szczelinę ustalającą 368. Można to zrobić za pomocą narzędzia, które łatwo sprzęga się i rozprzęga z języczkiem dystansowym 320 przez biegnący osiowo otwór 316 w języczku. Języczek dystansowy 320 i element dystansowy 290 są usytuowane w taki sposób, żeby otwór 370 w półce był wycentrowany z biegnącym promieniowo otworem 318 w języczku. Następnie przez dno otworu 370 w półce wkłada się śrubę dystansową 373 z łbem 379 i gwintowanym trzonem 376 tak, żeby biegła do góry przez przechodzący promieniowo otwór 318 w języczku. Następnie na trzon 376 śruby dystansowej nakręca się nakrętkę dystansową 378 i dociska ją tak, żeby nakrętka dystansowa sprzęgła się z języczkiem dystansowym 320 a łeb 379 śruby dystansowej sprzęga się z prostokątną półką 364.

Nawiązując do fig. 26 i 27, uszczelnienia boków platformy, które określa się tutaj nadciśnieniowym i podciśnieniowym skośnym uszczelnieniem bocznym, odpowiednio 403 i 401, mają płaskie podstawy uszczelniające 402 przymocowane lub spojone, na przykład za pomocą żywicy epoksydowej, do biegnącej osiowo podłużnie wewnętrznej powierzchni 236 platformy 32. Nadciśnieniowe i podciśnieniowe skośne uszczelnienia boczne, 403 i 401, są usytuowane pomiędzy tylnym a przednim żebrem usztywniającym 270 i 271, a nadciśnieniową i podciśnieniową krawędzią boczną, odpowiednio, 262 i 264. Z podstaw 402 uszczelnień wychodzą promieniowo do wewnątrz skośne nóżki uszczelniające 404. Nadciśnieniowe i podciśnieniowe skośne uszczelnienia boczne 403 i 401 mają przekrój poprzeczny, który zmienia się wzdłuż osiowej długości uszczelnień kątowych, dostosowując się do kształtu łopatek 20 wentylatora, które uszczelniają.

Nawiązując do fig. 17 i 18, przed założeniem elementu ustalającego, w pierścieniową przestrzeń 412, utworzoną pomiędzy łopatką 20, przednimi żebrami usztywniającymi 271 sąsiednich platform 32 i wewnętrzną powierzchnią 236 sąsiednich platform, zwróconą osiowo do przodu płaską powierzchnię 414 wzdłuż wczepinowej stopki 58, oraz wręg 416 pomiędzy zwróconą do przodu płaską powierzchnię 414, a krawędź natarcia LE profilu 56 wkłada się przednie uszczelnienie 410. Przednie uszczelnienia 410 w przedstawionym przykładzie wykonania mają kształt cylindryczny. Każde z przednich uszczelnień 410 jest wkł adane przez szczeliny utrzymują ce 352 tak, ż eby spoczęło pomiędzy i uszczelniło łopatkę 20, przednie żebra usztywniające 271 nadciśnieniowej i podciśnieniowej krawędzi bocznej 262 i 264 sąsiednich platform 32 oraz wewnętrzne powierzchnie 236 sąsiednich platform 32. Następnie instaluje się element ustalający 350. Przednie uszczelnienia 410 oraz nadciśnieniowe i podciśnieniowe skośne uszczelnienia boczne 403 i 401 są wykonane z silikonu lub jakiegoś innego materiału elastomerowego.

Pierścieniowe uszczelnienie tylne 430 jest przymocowane lub spojone, na przykład żywicą epoksydową, do pierścieniowej płyty montażowej 29. W przedstawionym przykładzie wykonania, tylne uszczelnienie 430 ma kołowy kształt przekroju poprzecznego tak, że uszczelnienie tylne można opisać jako opaskę. Tylne uszczelnienie 430 znajduje się wzdłuż pierścieniowej płyty montażowej 29 i promieniowo wewnętrznych platform 32 tak, że uszczelnia szczelinę wyznaczoną przez płytę montażową, krawędź spływu TE łopatki 20 oraz sąsiednie platformy wokół łopatki.

Nawiązując do fig. 2, 3, 9 i 10, na przedniej łapie 34 tarczy znajduje się miękki zderzak 400 łopatki tarczy wentylatora w celu zapobiegania wychodzeniu łopatki 20 wentylatora w razie uderzenia w nią przez sąsiednią łopatkę wylotową wentylatora. W skład zderzaka 400 łopatki wchodzi biegnący obwodowo występ 440 na przedniej łapie 34 tarczy, który biegnie ku podciśnieniowej stronie 57 profilu 56 łopatki 20 wentylatora, co pokazano liniami przerywanymi na fig. 10. Sąsiednia wylotowa łopatka wentylatora obraca się obwodowo i, w przypadku łopatki wentylatora z wczepinową stopką w kształcie

PL 199 484 B1 kołowego łuku, obrót powoduje nacisk wczepinowej stopki na miejsca, które narażają spójność wczepinowej stopki. Należy zapobiegać za dużemu obracaniu się łopatki i obciążaniu górnych narożników. Zderzak 400 łopatki ma zadanie pracować z tą łopatką 20 wentylatora, w której znajdują się otwory odciążające 432, takie jak pokazano na fig. 11. Zderzak 400 łopatki jest usytuowany osiowo tak, żeby zapewniał utrzymanie się kontaktu w miejscu 434 kontaktu osiowego pomiędzy otworami odciążającymi 432 zamiast w otworze odciążającym łopatki wentylatora. W celu dalszego zapewnienia minimalnego obciążenia, zderzak 400 łopatki jest szerszy niż poprzednie podobne zderzaki i osiowo rozpościera się od osi 435 otworu jednego z otworów odciążających 432 łopatki wentylatora do osi otworu sąsiedniego otworu odciążającego łopatki wentylatora. Biegnący obwodowo występ 440 ma zwróconą w kierunku obwodowym powierzchnię 442 zderzaka, która jest zwrócona ku podciśnieniowej stronie 57 i ma miękką powłokę 436 wykonaną z materiału metalowego, takiego jak metalowy materiał napylany termicznie. Miękka powłoka 436 jest skonstruowana tak, żeby stykała się z łopatką 20 wentylatora, a powłoka jest wykonana z materiału bardziej miękkiego niż materiał łopatki wentylatora, co ogranicza uszkodzenia łopatki. W przedstawionym przykładzie wykonania, powierzchnia 442 zderzaka jest wyprofilowana tak, żeby pasowała do kształtu łopatek 20 w miejscu styczności osiowej 434.

Nawiązując do fig. 6, 7 i 8, do przedniego kołnierza 90 przedniego wysięgnika 86 jest przymocowany kołpak 104, w wyniku czego jest połączony z tarczą 16. W kołpaku 104, jak pokazano w przedstawionym przykładzie wykonania, znajduje się wydrążony korpus o w przybliżeniu stożkowym kształcie oraz jednoczęściowy kołpak. Kołpak 104 ma końcówkę 106, z której wychodzi do tyłu ku sekcji przejściowej 108 przednia stożkowa sekcja 107. Tylna stożkowa sekcja 109 biegnie do tyłu od sekcji przejściowej 108. Przednia i tylna stożkowa sekcja 107 i 109 mają różne kąty stożków. Wokół pokazanej tu wewnętrznej powierzchni 112 kołpaka 104 jest rozmieszczonych szereg występów 110 w miejscach osiowych w przybliżeniu odpowiadających miejscu wewnątrz sekcji przejściowej 108 pomiędzy przednią i tylną stożkową sekcją 107 i 109 kołpaka. W osiowym sąsiedztwie, przed i współosiowo z otworami 118 pod śruby w nadlewie w kołpaku 104 znajduje się szereg otworów 117 w nadlewie z pogłębieniem walcowym. Każdy z otworów 117 w nadlewie z pogłębieniem walcowym i odpowiadających im otworów 118 w nadlewie pod śruby biegnie osiowo równolegle do osi 11 przez kołpak 104 i każdy z nadlewów 110. Przez otwór 118 pod śrubę przechodzą śruby 120 do kołpaka, które są wkrę cane w nakrętki 122 w kołpaku zakotwiczone w przednich otworach 100 pod śruby w pierścieniowym przednim kołnierzu 90 i mocują kołpak 104 do pierścieniowego przedniego kołnierza 90 i tarczy 16. Nakrętki 122 w kołpaku są nakrętkami trzonowymi, które zapobiegają przeciwnemu obracaniu się nakrętek po ich zakotwiczeniu w przednich otworach pod śruby.

Do osiowo tylnego końca 128 kołpaka w tylnej stożkowej sekcji 109 kołpaka 104 jest przymocowany tylny kołnierz 126 kołpaka. Na obwodzie tylnego kołnierza kołpaka jest rozmieszczonych szereg otworów odciążających 134, które przechodzą osiowo przez tylny kołnierz 126 kołpaka. Wymiary otworów odciążających 134 w kołnierzu są tak dobrane i z takimi luzami, że możliwe jest łatwe przechodzenie gwintowanych przednich części trzonowych kołków 220 w platformie przez otwory odciążające w kołnierzu podczas wprowadzania i mocowania kołpaka do przedniego kołnierza 90 przedniego wysięgnika 86. W przedstawionym przykładzie wykonania znajduje się więcej otworów odciążających 134 niż kołków 220 w platformie. Kołpak 104 pokazano tu w kształcie podwójnego stożka z przednią sekcją stożkową 107 i tylną sekcją stożkową 109 połączonymi ze sobą za pomocą sekcji przejściowej 108. W wynalazku moż na zastosować również inne kszta ł ty.

Kołki 220 w platformie w otworach 214 w słupkach zapewniają promieniowe utrzymanie przedniej części platformy. Przednie łapy montażowe 40 platformy 32 są zaklinowane pomiędzy zwróconą do przodu powierzchnią 142 kołowej obręczy 62 a tylnym kołnierzem 126 kołpaka, zapewniając w ten sposób osiowe trzymanie platformy jako całości.

Powyżej opisano zalecane przykłady wykonania wynalazku, ale możliwe są różnorodne jego modyfikacje, co jest oczywiste dla wszystkich osób zajmujących się tą dziedziną techniki, w związku z czym załączone zastrzeżenia patentowe obejmują wszystkie takie modyfikacje, które mieszczą się w zakresie i istocie wynalazku.

Poniżej zamieszczono wykaz elementów wymienionych w opisie i zastrzeżeniach patentowych i pokazanych na rysunku wraz z odpowiednimi odnoś nikami liczbowymi.

Wykaz części

10. gazowy silnik turbinowy

11. oś silnika

12. zespół wentylatorowy

PL 199 484 B1

14. wał napędowy wentylatora

16. tarcza wirnika

18. rząd

19. otwory we wrzecionie

20. łopatki wentylatora

21. łeb śruby

22. łopatki zespołu pomocniczego

23. środkowe otwory

24. łopatki pomocnicze

25. płytowe zespoły śrubowe

26. sprężarka pomocnicza

27. ściana platformy

28. wrzeciono pomocnicze

29. płyta montażowa

30. zespoły śrubowe

32. platformy

33. nakrętki

34. przednia łapa tarczy

35. tylna łapa tarczy

36. zewnętrzna powierzchnia

37. śruba trzymająca

38. rama

39. faza

40. przednie łapy montażowe

41. tuleja

42. środkowe łapy montażowe

43. łożysko oporowe

44. tylne łapy montażowe

45. zewnętrzny narożnik

46. przednie końce

47. środkowe otwory

48. tylne końce

49. tylne otwory

50. słupki tarczy

51. otwór

52. wczepinowe szczeliny

55. powierzchnie nadciśnieniowe

56. profil płata

57. powierzchnie podciśnieniowe

58. wczepinowe stopki

59. karb

60. sekcja przejściowa

61. kanały półek

62. obręcz

63. zewnętrzna powierzchnia

64. piasty

65. przedni koniec

66. otwory

67. tylny koniec

68. półki

69. nawis

70. szczeliny bezpieczeństwa

71. wewnętrzny obszar przejściowy

72. sąsiednia para

73. zewnętrzny obszar przejściowy

74. podcięcia

PL 199 484 B1

75. promień wewnę trzny krzywizny

76. powierzchnia ciś nieniowa wczepinowej szczeliny

77. zewnętrzny promień krzywizny

78. powierzchnia ciś nieniowa wczepinowej stopki

81. ką t podcię cia

82. części obręczy

83. zewnętrzny promień ostrołuku

84. wewn ę trzny promień ostrołuku

85. ostrołuk

86. przędni wysięgnik

87. tylny kołnierz wysięgnikowy

88. skrajnie przednia

89. pierścieniowe przednie ramię

90. przedni koł nierz 94. tylny kołnierz

96. tylne ramię 98. skrajnie tylna

100. otwory pod śruby

101. płatki

102. otwory odciążające

104. kołpak

106. końcówka

107. stożkowa sekcja przednia

108. sekcja przejściowa

109. stożkowa sekcja tylna

110. nadlewy

112. powierzchnia wewnętrzna

117. otwór w nadlewie z pogłębieniem walcowym

118. otwór w nadlewie pod śrubę

120. śruby kołpaka

122. nakrętki kołpaka

126. tylny kołnierz kołpaka

128. tylny koniec kołpaka

134. otwory odciążające

140. krawędź natarcia platformy

142. powierzchnia obręczy

144. tylna ściana

150. przedni kołek

152. pierwszy otwór z pogłębieniem walcowym

154. pierwszy otwór pod śrubę

156. tylny koniec

158. wolny koniec

159. cylindryczny korpus

160. pierwsza średnica

161. trzon

162. druga średnica

164. gwintowana nakrętka wpuszczana

170. tylny otwór

174. wewnętrzne otwory

176. trzon

178. wolny koniec

180. śruby

182. łeb śruby

188. gładka część

190. nakrętka

200. tylne kołki

PL 199 484 B1

202. cylindryczny korpus

204. trzon

206. wolny koniec

207. gładka cześć

208. zewnętrzne otwory

210. nakrętka

214. otwory w słupkach

220. kołek platformy

222. cylindryczny korpus

224. trzon

226. gwintowany wolny koniec

228. gładka część

230. gwintowana wpuszczana nakrętka

232. część niegwintowana

236. wewnętrzna powierzchnia

238. zderzak platformy

239. długość zderzaka

240. płaska powierzchnia dolna

244. część tylna

252. część przednia

262. nadciśnieniowe krawędzie boczne

264. podciśnieniowe krawędzie boczne

270. tylne żebra usztywniające

271. przednie żebra usztywniające

272. pierwsza odległość

274. przednia krawędź

278. wolny koniec

290. element dystansowy

292. dolna ścianka

296. dolna powierzchnia stopki

300. część główna

302. przednie wczepinowe obszary osadcze

304. środkowe wczepinowe obszary osadcze 308. tylne wczepinowe obszary osadcze 310. powierzchnia elementu głównego

312. nadlew

314. płaska powierzchnia górna

316. biegnące osiowo otwory w języczku

318. biegnące promieniowo otwory w języczku

319. zakrzywione krawędzie

320. języczek dystansowy

321. prostokątny przekrój poprzeczny

322. przednia powierzchnia

324. płaska powierzchnia górna

330. pusta przestrzeń

332. materiał elastomerowy

340. podcięcie elementu dystansowego

350. element ustalający

352. szczeliny ustalające

360. monolityczny blok

362. ścianka elementu ustalającego

364. prostokątna półka

365. oś półki

366. krawędź wewnętrzna

368. szczelina ustalająca

370. otwór w półce

PL 199 484 B1

371. obszar osadczy

372. obszar osadczy

373. śruba dystansowa

374. tylna strona elementu ustalającego

376. trzon śruby dystansowej

378. nakrętka dystansowa

379. łeb śruby dystansowej

400. zderzak łopatki

401. skośne uszczelnienia strony podciśnieniowej

402. płaskie podstawy uszczelniające

403. skośne uszczelnienia strony nadciśnieniowej

404. skośne nóżki uszczelniające

410. uszczelnienie przednie

412. pierścieniowa przestrzeń

414. przednia płaska powierzchnia

416. wręg

430. pierścieniowe uszczelnienie tylne

432. otwory odciążające

434. miejsce styku

435. oś otworu

436. miękka powłoka

440. wystający występ

442. powierzchnia zderzaka

476. trzon

478. gwintowany wolny koniec

480. gładka część

718. Inconel

A - pole przekroju poprzecznego

AR - łuk

C1 - pierwsza szczelina

C2 - druga szczelina

D1 - grubość bloku

D2 - grubość ścianki elementu ustalającego

L - dł ugość osi dł ugiej

LC - długość krótkiego kanału

R - promień krzywizny

R1 - promieniowa odległość

RA - promieniowa oś

W1 - maksymalne szerokości

LE - krawędź natarcia

TE - krawędź spływu

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Tarcza wirnika gazowego silnika turbinowego, znamienna tym, że zawiera szereg pierścieniowych piast (64) opisanych wokół osi (11), z których każda jest połączona z obręczą (62) tarczy (16) za pomocą półki (68), szereg rozstawionych na obwodzie w pewnych odstępach od siebie wczepinowych szczelin (52) przechodzących przez obręcz (62), biegnących obwodowo pomiędzy słupkami (50) tarczy (16), biegnących osiowo od przedniego końca (65) do tylnego końca (67) obręczy (62), oraz biegnących promieniowo do wewnątrz od zewnętrznej powierzchni (63) tarczy (16) obręczy (62), oraz biegnące obwodowo pierścieniowe szczeliny bezpieczeństwa (70) przechodzące promieniowo przez obręcz (62) we wczepinowe szczeliny (52) pomiędzy każdą sąsiednią parą (72) półek (68).

2. Tarcza według zastrz. 1, znamienna tym, że wczepinowe szczeliny są wczepinowymi szczelinami (52) w kształcie kołowego łuku.

PL 199 484 B1

3. Tarcza według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera wychodzący osiowo do przodu nawis (69) usytuowany promieniowo na zewnątrz na każdym ze wspomnianych słupków (50) tarczy (16).

4. Tarcza według zastrz. 3, znamienna tym, że zawiera podcięcia (74) uformowane pod płaszczyznami ciśnieniowymi (76) wczepinowych szczelin (52) na słupkach (50) wzdłuż mającej kształt kołowego łuku wczepinowej szczeliny (52).

5. Tarcza według zastrz. 2, znamienna tym, że zawiera podcięcia (74) uformowane pod płaszczyznami ciśnieniowymi (76) wczepinowych szczelin (52) na słupkach (50) wzdłuż mającej kształt kołowego łuku wczepinowej szczeliny (52).

6. Tarcza wedł ug zastrz. 3, znamienna tym, ż e zawiera pierś cieniowy wysię gnik przedni (86) posiadający pierścieniowy przedni kołnierz (90) i połączony z pierścieniowym przednim ramieniem (89) biegnącym do przodu od skrajnie przedniej (88) jednej z półek (68).

7. Tarcza wedł ug zastrz. 6, znamienna tym, ż e pierś cieniowy przedni wysię gnik (86) ma tylny kołnierz wysięgnikowy (87) przykręcony śrubami do pierścieniowego przedniego ramienia (89).

8. Tarcza według zastrz. 3, znamienna tym, że zawiera przednią i tylną łapę (34, 35) tarczy rozciągające się promieniowo na zewnątrz od słupków (50) wzdłuż zewnętrznej powierzchni (63) tarczy (16) obręczy (62).

9. Tarcza według zastrz. 8, znamienna tym, że zawiera fazę (39) na promieniowo zewnętrznym narożniku (45) każdego ze słupków (50) tarczy na części nawisów (69).

10. Tarcza według zastrz. 9, znamienna tym, że zawiera podcięcia (74) uformowane pod płaszczyznami ciśnieniowymi (76) wczepinowych szczelin (52) na słupkach (50) wzdłuż mającej kształt kołowego łuku wczepinowej szczeliny (52).

11. Tarcza według zastrz. 10, znamienna tym, że zawiera szereg otworów (214) w słupkach, biegnących osiowo do tyłu w obręczy (62), gdzie każdy ze otworów (214) w słupkach biegnie osiowo do tyłu w odpowiednim jednym ze słupków (50) tarczy.

12. Tarcza według zastrz. 11, znamienna tym, że zawiera podcięcia (74) uformowane pod płaszczyznami ciśnieniowymi (76) wczepinowych szczelin na słupkach (50) wzdłuż mającej kształt kołowego łuku wczepinowej szczeliny (52).

13. Tarcza według zastrz. 12, znamienna tym, że zawiera pierścieniowy wysięgnik przedni (86) mający pierścieniowy przedni kołnierz (90) i połączony z pierścieniowym przednim ramieniem (89) biegnącym do przodu od skrajnie przedniej (88) jednej z półek (68).

14. Tarcza według zastrz. 13, znamienna tym, że pierścieniowy przedni wysięgnik (86) ma tylny kołnierz wysięgnikowy (87) przykręcony śrubami do pierścieniowego przedniego ramienia (89).

15. Tarcza według zastrz. 13, znamienna tym, że zawiera szereg rozmieszczonych na obwodzie rozciągniętych otworów odciążających (102) przechodzących przez pierścieniowy przedni wysięgnik (86).

16. Tarcza według zastrz. 13, znamienna tym, że pierścieniowy przedni wysięgnik (86) jest integralnie odlany z pierścieniowym przednim ramieniem (89).

17. Tarcza według zastrz. 16, znamienna tym, że zawiera szereg rozmieszczonych na obwodzie przelotowych otworów odciążających (102) przechodzących przez pierścieniowy przedni wysięgnik (86).

18. Tarcza według zastrz. 3, znamienna tym, że zawiera fazę (39) na promieniowo zewnętrznym narożniku (45) każdego ze słupków (50) tarczy na części nawisów (69).

19. Tarcza według zastrz. 3, znamienna tym, że zawiera szereg otworów (214) w słupkach, biegnących osiowo do tyłu w kołowych powierzchniach (142) obręczy (62) w przedniej części obręczy (62).

20. Tarcza według zastrz. 19, znamienna tym, że każdy z otworów (214) w słupkach biegnie osiowo do tyłu w odpowiednim jednym ze słupków (50) tarczy (16).

21. Tarcza według zastrz. 3, znamienna tym, że zawiera przednią i tylną łapę (34, 35) tarczy biegnące promieniowo, na zewnątrz od słupków (50) tarczy (16) wzdłuż zewnętrznej powierzchni (63) tarczy (16).