RU2221169C2

RU2221169C2 - Turbojet engine fan rotor

Info

Publication number: RU2221169C2
Application number: RU2002101357/06A
Authority: RU
Inventors: Шарль Жан-Пьер ДУГЕ (FR); Шарль Жан-Пьер ДУГЕ; Морис Ги ЖЮДЕ (FR); Морис Ги ЖЮДЕ; Клод Робер Луи ЛЕЖАР (FR); Клод Робер Луи ЛЕЖАР; Тьерри НИТР (FR); Тьерри НИТР
Original assignee: Снекма Мотер
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2004-01-10
Also published as: DE60204486T2; FR2819289B1; EP1223309B1; DE60204486D1; CA2364128A1; US20020090300A1; JP4031247B2; EP1223309A1; JP2002242888A; ES2240665T3; FR2819289A1; UA72255C2

Abstract

FIELD: turbojet engines. SUBSTANCE: fan rotor of turbojet engine has great number of detachable blades 18 secured on rim 12 of disk 10. Each fan blade 18 has root part 16 fitted in groove, mainly axial in direction, and of corresponding shape and made in rim 12 of disk 10. Each blade 18 of fan is held in groove by means of key 20 found under each root 16 of blade, and devices designed for holding keys 20 and root parts 16 of blades 16 axially. Said devices contain, in particular, flange 24 thrusting against surface of disk 10 front in direction of flow and connected to disk 10 by means of corresponding fasteners. Keys 20 are provided with thickening 22 on one of ends between root parts 16 of blades and flange 24. disk is provided with great number of radial projections 26 on its surface front in direction of flow, said projections alternate with grooves. Flange 24 is provided with great number of radial teeth 28 on its surface rear in direction of flow, capable of getting into thrust contact with radial projections 26 of disk 10. flange fastening devices are located on its part inner in radial direction. EFFECT: provision of holding blades in cascade manner in case of axial displacement. 4 cl, 6 dwg

Description

Предлагаемое изобретение касается системы полугруппового удержания подвижных лопаток турбореактивного двигателя. The present invention relates to a semi-group retention system for moving blades of a turbojet engine.

Более конкретно, это изобретение касается ротора вентилятора турбореактивного двигателя, содержащего множество съемных лопаток вентилятора, закрепленных на ободе диска, причем каждая из лопаток вентилятора содержит корневую часть или ножку лопатки, которая установлена в канавке по существу осевого направления и имеющей соответствующую форму, выполненной в ободе диска, причем каждая из лопаток вентилятора удерживается в канавке при помощи шпонки, установленной под корневой частью каждой лопатки, и средства, предназначенные для удержания в осевом направлении шпонок и корневых частей лопаток, причем эти средства содержат, в частности, фланец, упирающийся в переднюю по потоку поверхность диска и закрепленный на диске при помощи средств крепления. More specifically, this invention relates to a rotor of a fan of a turbojet engine comprising a plurality of removable fan blades mounted on a rim of a disk, each of the fan blades comprising a root portion or leg of a blade that is mounted in a groove of a substantially axial direction and having a corresponding shape made in the rim a disk, each of the fan blades being held in the groove with a key installed under the root of each blade, and means for holding axial direction of the dowels and root parts of the blades, and these means contain, in particular, a flange that abuts against the upstream surface of the disk and mounted on the disk by means of fastening.

В последующем изложении выражение "передняя по потоку поверхность" обозначает поверхность, обращенную в сторону передней части двигателя, а выражение "задняя по потоку поверхность" обозначает поверхность, обращенную в направлении задней части этого двигателя. Кроме того, выражение "внутренняя в радиальном направлении часть" обозначает зону, располагающуюся вблизи от оси вращения диска, а выражение "наружная в радиальном направлении часть" обозначает зону, удаленную от этой оси вращения. In the following discussion, the expression "upstream surface" refers to a surface facing toward the front of the engine, and the expression "rear upstream surface" refers to a surface facing toward the rear of the engine. In addition, the expression “radially inner part” means a zone located close to the axis of rotation of the disk, and the term “radially outer part” means a zone remote from this axis of rotation.

В патентном документе FR-A-2681374 описано крепление лопаток вентилятора турбореактивного двигателя, использующее фигурные скобы, располагающиеся спереди по потоку и сзади по потоку на периферийной части диска и снабженные отверстиями, предназначенными для крепления двух колец, предусмотренных соответственно на переднем по потоку кожухе и на барабане компрессора, которые взаимодействуют с концами корневых частей лопаток для того, чтобы неподвижно зафиксировать их в осевом направлении и в радиальном направлении. Лопатки вентилятора представляют на задней по потоку стороне их корневых частей два обтекателя, которые вставляются соответственно на внутренние и наружные в радиальном направлении поверхности первого кольца, а также представляют на передней по потоку стороне их корневых частей два обтекателя, которые вставляются соответственно на внутренние и наружные в радиальном направлении поверхности второго кольца. Patent Document FR-A-2681374 describes the mounting of a fan blade of a turbojet engine using shaped brackets located upstream and downstream on the peripheral part of the disk and provided with holes for mounting two rings provided respectively on the upstream casing and compressor drum, which interact with the ends of the root parts of the blades in order to immobilize them in the axial direction and in the radial direction. The fan blades represent on the upstream side of their root parts two fairings, which are inserted respectively on the radially inner and outer surfaces of the first ring, and also represent on the upstream side of their root parts two fairings, which are inserted respectively on the inner and outer radial direction of the surface of the second ring.

Такое устройство фиксации усложняет механическую обработку лопаток вентилятора, которые представляют два обтекателя на двух своих концах, а также делает затруднительной и длительной операцию замены одной поврежденной лопатки, поскольку необходимо отвинтить множество шпилек крепления кольца, причем эти шпильки располагаются в отверстиях фигурной скобы и характеризуются весьма затрудненным доступом к ним. Such a fixation device complicates the mechanical processing of fan blades, which are two fairings at their two ends, and also makes it difficult and time-consuming to replace one damaged blade, since it is necessary to unscrew a lot of ring fastening studs, and these studs are located in the holes of the curly bracket and are characterized by very difficult access to them.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить ротор вентилятора типа, который определен выше во вступительной части данного описания и в котором лопатки удерживаются каскадным образом в случае осевого смещения. An object of the present invention is to provide a fan rotor of the type defined above in the introductory part of this description and in which the blades are cascaded in the event of axial displacement.

Эта задача в соответствии с предлагаемым изобретением решается тем, что в роторе вентилятора турбореактивного двигателя, содержащем множество съемных лопаток вентилятора, закрепленных на ободе диска, причем каждая из лопаток вентилятора содержит корневую часть лопатки, которая устанавливается в канавку, имеющую по существу осевое направление и соответствующую форму и выполненную в ободе диска, и каждая из этих лопаток вентилятора удерживается в канавке при помощи шпонки, размещенной под каждой корневой частью лопатки, и средства, предназначенные для удержания в осевом направлении шпонок и корневых частей лопаток в канавках, причем эти средства содержат, в частности, фланец, упирающийся в переднюю по потоку поверхность диска и прикрепленный к этому диску при помощи соответствующих средств крепления, согласно изобретению упомянутые шпонки содержат на одном из своих концов утолщение, вставленное между корневыми частями лопаток и фланцем, и тем, что диск содержит на своей передней по потоку поверхности множество радиальных выступов, чередующихся с канавками, при этом фланец содержит на своей задней по потоку поверхности множество радиальных зубцов, способных входить в упорный контакт с радиальными выступами диска в случае осевого смещения лопатки, а также вследствие того, что средства крепления фланца на диске располагаются на внутренней в радиальном направлении части этого фланца. This task in accordance with the invention is solved by the fact that in the rotor of the fan of a turbojet engine containing many removable fan blades mounted on the rim of the disk, each of the fan blades contains the root part of the blade, which is installed in a groove having a substantially axial direction and corresponding the shape and shape of the rim of the disk, and each of these fan blades is held in the groove by means of a key located under each root part of the blade, and means assigned to hold in the axial direction of the dowels and root parts of the blades in the grooves, and these means contain, in particular, a flange that abuts against the upstream surface of the disk and attached to this disk by means of appropriate fastening means, according to the invention, said dowels contain on one of of its ends, a thickening inserted between the root parts of the blades and the flange, and the fact that the disk contains on its upstream surface many radial protrusions alternating with grooves, while The ring contains on its backstream surface a plurality of radial teeth capable of making persistent contact with the radial protrusions of the disk in the event of axial displacement of the blade, and also because the fastening means of the flange on the disk are located on the radially internal part of this flange.

Благодаря такой системе удержания надежность реализуемого удержания лопаток вентилятора весьма существенно повышается. Лопатки вентилятора фиксируются последовательно друг за другом следующим образом. Данная лопатка вентилятора прежде всего опирается на шпонку, после чего по меньшей мере один радиальный зубец фланца частично взаимодействует с выступом диска для того, чтобы зафиксировать эту лопатку вентилятора. Средства крепления самого фланца способствуют окончательной фиксации данной лопатки вентилятора. Thanks to such a retention system, the reliability of the realized retention of the fan blades is significantly increased. The fan blades are fixed sequentially one after another as follows. This fan blade primarily rests on the key, after which at least one radial tooth of the flange partially interacts with the protrusion of the disk in order to fix this fan blade. The fastening means of the flange itself contribute to the final fixation of this fan blade.

В случае осевого смещения одной лопатки возникающие при этом усилия воспринимаются одновременно радиальными выступами диска и средствами крепления фланца на этом диске. Таким образом, эти средства крепления фланца воспринимают только часть упомянутых усилий. В том случае, когда средства крепления фланца на диске содержат шпильки, количество этих шпилек может быть уменьшено по сравнению с их количеством, используемым на существующем уровне техники в данной области, который характеризуется патентным документом FR-A-2681374. И наконец, поскольку радиальные выступы диска не содержат отверстий крепления этого диска, эти выступы позволяют выдерживать более значительные осевые усилия по сравнению с фигурными скобами, описанными в патентном документе FR-A-2681374. In the case of axial displacement of one blade, the forces arising from this are perceived simultaneously by the radial protrusions of the disk and the means of fastening the flange on this disk. Thus, these means of fastening the flange perceive only part of the mentioned efforts. In the case where the means of fastening the flange on the disk contain studs, the number of these studs can be reduced in comparison with the number used in the existing level of technology in this field, which is characterized by patent document FR-A-2681374. And finally, since the radial protrusions of the disc do not contain mounting holes for this disc, these protrusions can withstand greater axial forces compared to braces described in patent document FR-A-2681374.

Предпочтительным образом радиальные выступы диска проходят в направлении наружу и радиальные зубцы фланца проходят в направлении внутрь. Можно также предусмотреть и такой вариант реализации, когда радиальные выступы диска проходят в направлении внутрь, а радиальные зубцы фланца проходят в направлении наружу. Preferably, the radial protrusions of the disk extend outward and the radial teeth of the flange extend inwardly. You can also provide such an implementation option, when the radial protrusions of the disk extend inward and the radial teeth of the flange extend outward.

Предпочтительным образом некоторый осевой зазор формируется между радиальными выступами диска и радиальными зубцами фланца. Preferably, a certain axial clearance is formed between the radial protrusions of the disk and the radial teeth of the flange.

Этот зазор позволяет обеспечить рассеивание части энергии в том случае, когда лопатка вентилятора, удерживаемая шпонкой, смещается в осевом направлении. This gap allows for the dissipation of part of the energy in the case when the fan blade, held by the key, is displaced in the axial direction.

В соответствии с одним из способов реализации предлагаемого изобретения средства крепления фланца на диске содержат множество шпилек, параллельных оси вращения диска. In accordance with one of the methods of implementing the invention, the means for fastening the flange to the disk comprise a plurality of studs parallel to the axis of rotation of the disk.

Эти шпильки здесь используются в количестве, достаточном для удержания упомянутого фланца на диске в случае осевого смещения одной лопатки вентилятора. Предпочтительным образом эти шпильки содержат систему винт-гайка, выдерживающую требуемые осевые усилия и усилия сдвига. These studs are used in an amount sufficient to hold said flange on the disk in case of axial displacement of one fan blade. Preferably, these studs comprise a screw-nut system that can withstand the required axial and shear forces.

Характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания не являющихся ограничительными примеров его реализации, где даются ссылки на приведенные в приложении чертежи. The characteristics and advantages of the invention will be better understood from the following description of non-limiting examples of its implementation, where references are given to the drawings in the appendix.

Фиг. 1 представляет собой схематический вид в разрезе системы осевого удержания лопаток вентилятора комбинированного или каскадного типа, выполненной в соответствии с предлагаемым изобретением, причем здесь стрелка F, ориентированная в направлении спереди назад по потоку, дополнительно представляет направление течения потока воздуха;
Фиг. 2 представляет собой схематический вид данной системы в разрезе по линии П-П, показанной на фиг.1, причем здесь упомянутый фланец удален;
Фиг.3 представляет собой схематический частичный перспективный вид с задней по потоку стороны к передней по потоку стороне наружной части диска, содержащей одну единственную шпонку для сохранения ясности чертежа, который показывает фланец в его разблокированном положении;
Фиг.4 представляет собой схематический вид, идентичный виду, показанному на фиг.3, но с фланцем в его зафиксированном положении;
Фиг. 5 представляет собой схематический вид в разрезе системы осевого удержания лопаток вентилятора комбинированного или каскадного типа, выполненной в соответствии с предлагаемым изобретением;
Фиг. 6 представляет собой схематический вид в направлении по потоку спереди назад, где показан диск без фланца.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an axial-holding system of a fan blade of a combined or cascade type made in accordance with the invention, wherein arrow F, oriented in the front-to-back direction in the flow, further represents the direction of flow of the air stream;
FIG. 2 is a schematic sectional view of this system along the PP line shown in FIG. 1, wherein said flange is removed;
Figure 3 is a schematic partial perspective view from the upstream side to the upstream side of the outer part of the disk containing one single key to maintain clarity of the drawing, which shows the flange in its unlocked position;
Figure 4 is a schematic view identical to the view shown in figure 3, but with the flange in its locked position;
FIG. 5 is a schematic sectional view of an axial retention system of a fan blade of a combined or cascade type, made in accordance with the invention;
FIG. 6 is a schematic view in a flow direction from front to back, where a disk without a flange is shown.

На фиг.1 и 2 схематически представлен диск 10 ротора вентилятора, содержащий обод 12, который представляет в своей периферийной части множество канавок 14, имеющих по существу осевое направление и равномерно распределенных вокруг оси вращения диска 10. 1 and 2 schematically shows a disk 10 of a fan rotor containing a rim 12, which is in its peripheral part a plurality of grooves 14 having a substantially axial direction and uniformly distributed around the axis of rotation of the disk 10.

В каждой из канавок 14 установлена, в результате скольжения в осевом направлении, корневая часть 16 одной лопатки 18 вентилятора. Между этой корневой частью 16 лопатки и донной частью канавки 14 вставляется шпонка 20, которая удерживает эту корневую часть 16 лопатки в состоянии упора в стенки соответствующей канавки 14. In each of the grooves 14, the root portion 16 of one fan blade 18 is installed, as a result of axial sliding. A key 20 is inserted between this root portion 16 of the blade and the bottom of the groove 14, which holds this root portion 16 of the blade in abutment against the walls of the corresponding groove 14.

Каждая шпонка 20 на одном из своих концов содержит утолщение 22. Предпочтительным образом это утолщение 22 располагается на переднем по потоку конце этой шпонки между передней по потоку поверхностью корневой части 16 лопатки и фланцем 24, упирающимся в переднюю по потоку поверхность диска 10. Этот фланец 24 образован внутренней стенкой обечайки, которая ограничивает изнутри канал течения потока воздуха через данный вентилятор. Each key 20 at one of its ends contains a thickening 22. Preferably, this thickening 22 is located on the upstream end of this key between the upstream surface of the root portion 16 of the blade and the flange 24 abutting against the upstream surface of the disk 10. This flange 24 formed by the inner wall of the shell, which restricts the inside of the channel for the flow of air through this fan.

Диск 10 содержит на своей передней по потоку поверхности множество чередующихся с канавками 14 радиальных выступов 26, ориентированных в направлении наружу. Фланец 24 содержит на своей задней по потоку поверхности множество радиальных зубцов 28, ориентированных в направлении внутрь и способных входить в упорный контакт с радиальными выступами 26 диска 10. The disk 10 comprises, on its upstream surface, a plurality of radial protrusions 26 alternating with grooves 14 oriented outward. Flange 24 comprises a plurality of radial teeth 28 on its backstream surface, oriented inward and able to engage in thrust contact with radial projections 26 of disk 10.

Описанная выше конструкция образует предпочтительный вариант реализации предлагаемого изобретения, но может также быть рассмотрен и такой вариант реализации, в котором радиальные выступы 26 диска 10 будут ориентированы в направлении внутрь, а радиальные зубцы 28 фланца 24 будут ориентированы в направлении наружу. The construction described above forms a preferred embodiment of the invention, but an embodiment may also be considered in which the radial protrusions 26 of the disk 10 are oriented inward and the radial teeth 28 of the flange 24 are oriented outward.

На фиг. 3 схематически показано, что для установки фланца 24 на диск 10 (положение разблокировки) пропускают радиальные зубцы 28 фланца 24 через вырезы 30, сформированные между радиальными выступами 26 диска 10 и располагающиеся над донными частями канавок 14. In FIG. 3 schematically shows that to install the flange 24 on the disk 10 (unlocking position) radial teeth 28 of the flange 24 are passed through the cutouts 30 formed between the radial protrusions 26 of the disk 10 and located above the bottom of the grooves 14.

Поворот фланца 24 по отношению к диску 10 относительно оси вращения лопаток 18 вентилятора на угол, составляющий половину угла, разделяющего две соседние канавки, позволяет затем радиальным зубцам 28 располагаться против радиальных выступов 26 по потоку позади от них. The rotation of the flange 24 relative to the disk 10 relative to the axis of rotation of the fan blades 18 by an angle equal to half the angle dividing two adjacent grooves, then allows the radial teeth 28 to be located against the radial protrusions 26 downstream of them.

На фиг. 4 схематически показан фланец 24 в заблокированном положении. Ширина радиальных зубцов 28 фланца 24 может превышать ширину радиальных выступов 26 диска 10 с тем, чтобы часть каждого из этих радиальных зубцов 28 позволяла закрепить в осевом направлении часть каждой из лопаток 18 вентилятора. In FIG. 4 schematically shows flange 24 in the locked position. The width of the radial teeth 28 of the flange 24 may exceed the width of the radial protrusions 26 of the disk 10 so that part of each of these radial teeth 28 allows axially to fasten part of each of the fan blades 18.

Фланец 24 удерживается в требуемом положении при помощи простого соединительного средства типа винт/гайка. The flange 24 is held in position by a simple screw / nut connection.

Средства крепления фланца 24 содержат средства блокировки, образованные шпильками, содержащими винты 44 и гайки 46. На фиг.5 схематически показана скоба 42, прикрепленная при помощи винтов 44 и гаек 46, заделанных в диск 10. Этот диск 10, который является неизменным в своей наружной в радиальном направлении части (радиальные выступы 26), представляет, таким образом, более простую форму в своей внутренней в радиальном направлении части. То же самое можно сказать и об фланце 24. The fastening means of the flange 24 contain locking means formed by studs containing screws 44 and nuts 46. Fig. 5 schematically shows a bracket 42 attached by screws 44 and nuts 46, embedded in the disk 10. This disk 10, which is unchanged in its of the radially outer part (radial protrusions 26), thus represents a simpler form in its radially inner part. The same can be said of flange 24.

Эта система закрепленной винтами скобы 42 одновременно служит для удержания по вращательному движению фланца 24 по отношению к диску 10 и для его удержания в осевом направлении, что требует соответствующего количества шпилек. This system of screw-fastened brackets 42 simultaneously serves to retain the rotational movement of the flange 24 with respect to the disk 10 and to hold it in the axial direction, which requires an appropriate number of studs.

На фиг. 6 схематически показано, что диск 10 представляет в своей внутренней в радиальном направлении части множество отверстий, предназначенных для удержания фланца 24 на диске 10. Фиксация фланца 24 на диске 10 осуществляется, например, при помощи множества винтов 44 и гаек 46 таким образом, чтобы надежно удерживать фланец 24 прижатым к диску 10 даже в случае попытки утраты одной лопатки. In FIG. 6 schematically shows that the disk 10 represents in its radially inner part a plurality of holes for holding the flange 24 on the disk 10. The flange 24 is fixed on the disk 10, for example, by means of a plurality of screws 44 and nuts 46 so that it reliably keep the flange 24 pressed against the disk 10 even in the event of an attempt to lose one blade.

Полугрупповое осевое удержание подвижных лопаток вентилятора осуществляется следующим образом. В случае смещения одной лопатки 18 вентилятора эта лопатка входит в контакт с упором с утолщением 22 шпонки 20. Часть радиальных зубцов 28 фланца 24 фиксирует данную лопатку 18 вентилятора. Зазор 48 сформирован между радиальными зубцами 28 фланца 24 и радиальными выступами диска 10 для того, чтобы обеспечить рассеивание части энергии в процессе попытки потери одной лопатки 18 вентилятора, причем в этом случае фланец 24 может деформироваться перед тем, как эти радиальные зубцы 28 войдут в контакт с упором с радиальными выступами диска 10. Semigroup axial retention of the movable fan blades is as follows. In case of displacement of one fan blade 18, this blade comes into contact with the stop with a thickening 22 of the dowel 20. A part of the radial teeth 28 of the flange 24 fixes this fan blade 18. A gap 48 is formed between the radial teeth 28 of the flange 24 and the radial protrusions of the disk 10 in order to ensure that part of the energy is dissipated during the attempt to lose one fan blade 18, in which case the flange 24 can be deformed before these radial teeth 28 come into contact with emphasis with radial protrusions of the disk 10.

Во внутренней в радиальном направлении части именно скоба 42 фиксирует данную лопатку 18 вентилятора. Система винт-гайка 44, 46 блокирует фланец 24 на диске 10. In the radially inner part, it is the bracket 42 that fixes this fan blade 18. The screw-nut system 44, 46 blocks the flange 24 on the disk 10.

Claims

1. The fan rotor of a turbojet engine containing a plurality of removable fan blades (18) mounted on the rim (12) of the disk (10), each of the fan blades (18) containing the root part (16) of the blade, which is installed in a groove having essentially the axial direction and the corresponding shape and made in the rim (12) of the disk (10), and each of these fan blades (18) is held in the groove (14) with the help of a key (20) located under each root part (16) of the blade, and means for holding in axial direction the key (20) and root parts (16) of the blades in the grooves, and these tools contain, in particular, a flange (24), abutting against the upstream surface of the disk (10) and attached to this disk (10) by appropriate means fastening, characterized in that the dowels (20) contain at one of their ends a thickening (22) located between the root parts (16) of the blades and the flange (24), while the disk (10) contains a lot of radial protrusions (26), alternating with said grooves (14), flange (24) containing there are many radial teeth (28) on its backstream surface that can come into contact with the stop with the radial protrusions (26) of the disk (10) in case of axial displacement of one blade, and the fastening means of the flange (24) on the said disk (10) located on the radially inner part of the flange.

2. The fan rotor according to claim 1, characterized in that the radial protrusions (26) of the disk (10) extend outward or inward, and the radial teeth (28) of the flange (24) extend inward or outward.

3. The fan rotor according to claim 1 or 2, characterized in that the axial clearance (48) is formed between the radial protrusions (26) of the disk (10) and the radial teeth (28) of the flange (24).

4. The fan rotor according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fastening means of the flange (24) on the disk (10) contain many studs (42, 44, 46) parallel to the axis of rotation of this disk (10).