RU2367823C1 - Birotary screw-type blower - Google Patents

Birotary screw-type blower Download PDF

Info

Publication number
RU2367823C1
RU2367823C1 RU2008114599/06A RU2008114599A RU2367823C1 RU 2367823 C1 RU2367823 C1 RU 2367823C1 RU 2008114599/06 A RU2008114599/06 A RU 2008114599/06A RU 2008114599 A RU2008114599 A RU 2008114599A RU 2367823 C1 RU2367823 C1 RU 2367823C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
blade
impeller
rotation
section
Prior art date
Application number
RU2008114599/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Милешин (RU)
Виктор Иванович МИЛЕШИН
Сергей Владимирович Панков (RU)
Сергей Владимирович Панков
Евгений Прокофьевич Гладков (RU)
Евгений Прокофьевич ГЛАДКОВ
Игорь Константинович Орехов (RU)
Игорь Константинович ОРЕХОВ
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority to RU2008114599/06A priority Critical patent/RU2367823C1/en
Priority to PCT/RU2008/000283 priority patent/WO2009128742A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2367823C1 publication Critical patent/RU2367823C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/025—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the by-pass flow being at least partly used to create an independent thrust component
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D7/00—Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
    • F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
    • F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
    • F02K3/072—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with counter-rotating, e.g. fan rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/007—Axial-flow pumps multistage fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/024—Multi-stage pumps with contrarotating parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/20—Rotors
    • F05D2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/301—Cross-sectional characteristics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft engine production, particularly to blowers of aircraft gas turbine engines. Proposed screw-type blower comprises 1st and 2nd turbine wheels arranged one behind the other and furnished with vanes running in disks relative to radial axes. Front edges of the 1st turbine wheel vanes feature a departure from radial rotational axis increasing from the hub to periphery to create the vane sweep forward. 2nd turbine wheel vane front edges feature a departure from radial rotational axis decreasing from the hub to periphery to create the vane sweep forward. Birotary stew-type blower can be cowled.
EFFECT: reduced noise level.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, конкретно к вентиляторам авиационных газотурбинных двигателей.The invention relates to aircraft engine manufacturing, specifically to fans of aircraft gas turbine engines.

При разработке авиационных двигателей, в конструкции которых применены биротативные винтовентиляторы, составленные из двух противоположно вращающихся рабочих колес, значительные усилия разработчиков направляются на достижение удовлетворительных акустических характеристик данных винтовентиляторов при одновременном обеспечении требуемых аэродинамических и прочностных характеристик. Создаваемый биротативным винтовентилятором шум является следствием аэродинамического взаимодействия полей течений, образуемых вращающимися в противоположных направлениях лопатками рабочих колес, а также взаимодействием концевых вихрей от лопаток первого колеса с лопатками второго колеса и взаимодействием концевых вихрей от лопаток обоих колес за вторым рабочим колесом.In the development of aircraft engines, the design of which employs rotational propeller fans made up of two oppositely rotating impellers, considerable efforts of the developers are aimed at achieving satisfactory acoustic characteristics of these propeller fans while ensuring the required aerodynamic and strength characteristics. The noise generated by the rotational fan is the result of the aerodynamic interaction of the flow fields formed by the rotor blades rotating in opposite directions, as well as the interaction of the end vortices from the blades of the first wheel with the blades of the second wheel and the interaction of the end vortices from the blades of both wheels behind the second impeller.

Известен закапотированный биротативный винтовентилятор, патент США №4947642 от 7 апреля 1989 г., состоящий из двух противоположно вращающихся рабочих колес с поворачивающимися относительно радиальных осей лопатками, выполненными с аэродинамическими профилями в поперечных сечениях и с изменяющимися вдоль высоты лопаток отклонениями входных кромок от радиальных осей поворота лопаток, т.е. с изменяющимися по высоте лопаток расстояниями в их поперечных сечениях от входных кромок до осей поворота лопаток.Known capotated rotational fan drive, US patent No. 4947642 dated April 7, 1989, consisting of two oppositely rotating impellers with blades rotating relative to the radial axes, made with aerodynamic profiles in cross sections and with deviations of the input edges from the radial axis of rotation varying along the height of the blades blades, i.e. with distances varying in height of the blades in their cross sections from the input edges to the axis of rotation of the blades.

Недостатком данного технического решения является то, что периферийные части лопаток, как первого рабочего колеса, так и второго рабочего колеса отклонены в направлении потока относительно осей поворота лопаток. Вследствие этого расстояние между периферийными частями лопаток оказывается минимальным, что приводит как к интенсивному аэродинамическому взаимодействию между лопатками обоих рабочих колес, так и к интенсивному взаимодействию концевых вихрей, а следовательно, и к возникновению повышенного уровня шума.The disadvantage of this technical solution is that the peripheral parts of the blades of both the first impeller and the second impeller are deflected in the direction of flow relative to the axis of rotation of the blades. As a result, the distance between the peripheral parts of the blades turns out to be minimal, which leads to both intense aerodynamic interaction between the blades of both impellers and intensive interaction of the end vortices, and, consequently, to the appearance of an increased noise level.

Известен незакапотированный биротативный винтовентилятор, патент Германии № 3933776 от 10 октября 1989 г., состоящий из расположенных друг за другом первого рабочего колеса и второго рабочего колеса с лопатками, выполненными с возможностью поворачиваться в дисках относительно радиальных осей, с аэродинамическими профилями в поперечных сечениях и с изменяющимися вдоль высоты лопаток отклонениями входных кромок от радиальных осей поворота лопаток.A non-capotated birobot propeller fan is known, German patent No. 3933776 dated October 10, 1989, consisting of first impeller and second impeller located next to each other with blades made with the ability to rotate in disks relative to radial axes, with aerodynamic profiles in cross sections and with changing along the height of the blades deviations of the input edges from the radial axes of rotation of the blades.

Недостатком технического решения является то, что в данном винтовентиляторе периферийные части лопаток обоих рабочих колес отклонены в одну и ту же сторону в направлении потока, что приводит к минимальному расстоянию между периферийными частями. Следствием этого является интенсивное аэродинамическое взаимодействие между лопатками обоих рабочих колес и интенсивное взаимодействие концевых вихрей, а следовательно, и возникновение повышенного уровня шума, который из-за отсутствия наружной обечайки (капота) может оказаться даже более завышенным.A disadvantage of the technical solution is that in this fan heater, the peripheral parts of the blades of both impellers are deflected in the same direction in the flow direction, which leads to a minimum distance between the peripheral parts. The consequence of this is the intense aerodynamic interaction between the blades of both impellers and the intense interaction of the end vortices, and, consequently, the appearance of an increased level of noise, which, due to the absence of an external shell (hood), may turn out to be even higher.

Технической задачей заявляемого технического решения является снижение уровня шума, создаваемого биротативным винтовентилятором.The technical task of the proposed technical solution is to reduce the noise level created by the birobative fan heater.

В предлагаемом техническом решении интенсивность аэродинамического взаимодействия полей течений, образуемых вращающимися в противоположных направлениях лопатками рабочих колес, и интенсивности взаимодействия концевых вихрей от лопаток первого колеса с лопатками второго колеса и взаимодействия концевых вихрей от лопаток обоих колес за вторым рабочим колесом значительно ослабляются, что и приводит к снижению уровня шума, создаваемого биротативным винтовентилятором.In the proposed technical solution, the intensity of the aerodynamic interaction of the flow fields formed in the opposite directions of the blades of the impellers, and the interaction of the end vortices from the blades of the first wheel with the blades of the second wheel and the interaction of the end vortices from the blades of both wheels behind the second impeller are significantly weakened, which leads to reduce the noise level created by the biotic propeller fan.

Технический результат достигается биротативным винтовентилятором, состоящим из расположенных друг за другом первого рабочего колеса и второго рабочего колеса с лопатками, выполненными с возможностью поворачиваться в дисках относительно радиальных осей, с аэродинамическими профилями в поперечных сечениях и с изменяющимися вдоль высоты лопаток отклонениями входных кромок от радиальных осей поворота лопаток, отличающийся тем, что входные кромки лопаток первого рабочего колеса для создания у данных лопаток обратной стреловидности выполнены с отклонением в сторону против потока от радиальной оси поворота лопаток, определяемым по соотношению:The technical result is achieved by a rotational propeller fan consisting of a first impeller and a second impeller located next to each other with blades made with the possibility of rotation in the disks relative to the radial axes, with aerodynamic profiles in cross sections and with deviations of the input edges from the radial axes varying along the height of the blades rotation of the blades, characterized in that the input edges of the blades of the first impeller to create a reverse sweep of these blades filled with a deviation to the side against the flow from the radial axis of rotation of the blades, determined by the ratio:

di/dВТ=dВТ/bВТ-[c1×(hi/H)3+с2×(hi/Н)2+c3×(hi/Н)],d i / d VT = d VT / b VT - [c 1 × (h i / H) 3 + s 2 × (h i / H) 2 + c 3 × (h i / H)],

где c1 - константа при члене третьей степени, находящаяся в диапазоне -1,22÷+0,23,where c 1 is a constant when a member of the third degree is in the range -1.22 ÷ + 0.23,

c2 - константа при члене второй степени, находящаяся в диапазоне +1,61÷0,41,c 2 is a constant for a member of the second degree, which is in the range + 1.61 ÷ 0.41,

c3 - константа при члене первой степени, находящаяся в диапазоне -0,61÷+0,17,c 3 is a constant for a member of the first degree, which is in the range of -0.61 ÷ + 0.17,

di - локальное отклонение входной кромки аэродинамического профиля лопатки в локальном поперечном сечении от радиальной оси поворота лопатки,d i - local deviation of the input edge of the aerodynamic profile of the blade in the local cross section from the radial axis of rotation of the blade,

bВТ - хорда аэродинамического профиля лопатки в ее втулочном поперечном сечении,b VT - the chord of the aerodynamic profile of the blade in its sleeve cross section,

dВТ -отклонение входной кромки аэродинамического профиля лопатки во втулочном поперечном сечении от радиальной оси поворота лопатки,d VT is the deviation of the input edge of the aerodynamic profile of the blade in the sleeve cross section from the radial axis of rotation of the blade,

hi - локальное значение высоты расположения локального поперечного сечения лопатки, отсчитываемого от высоты расположения втулочного поперечного сечения,h i - the local value of the height of the local cross section of the blade, counted from the height of the sleeve cross section,

Н - высота лопатки,N is the height of the scapula,

а входные кромки лопаток второго рабочего колеса для создания у данных лопаток прямой стреловидности выполнены с отклонением в сторону против потока от радиальной оси поворота лопаток, определяемым по соотношению:and the input edges of the blades of the second impeller to create a direct sweep of these blades are made with a deviation to the side against the flow from the radial axis of rotation of the blades, determined by the ratio:

di/bВТ=dВТ/bВТ-[c4×(hi/H)3+с5×(hi/H)2+с6×(hi/Н)],d i / b BT = d VT / b VT - [c 4 × (h i / H) 3 + s 5 × (h i / H) 2 + s 6 × (h i / H)],

где c4 - константа при члене третьей степени, находящаяся в диапазоне +0,24÷+0,04,where c 4 is a constant when a member of the third degree is in the range + 0.24 ÷ + 0.04,

c5 - константа при члене второй степени, находящаяся в диапазоне +0,02÷+0,04,c 5 is a constant when a member of the second degree is in the range + 0.02 ÷ + 0.04,

С6 - константа при члене первой степени, находящаяся в диапазоне +0,04÷+0,02.C 6 is a constant for a member of the first degree, which is in the range + 0.04 ÷ + 0.02.

Биротативный винтовентилятор может быть выполнен закапотированным, т.е. содержать наружную обечайку.A biotic propeller fan can be made capotated, i.e. contain the outer shell.

Лопатки первого рабочего колеса и второго рабочего колеса могут быть установлены неподвижно относительно своих дисков, а радиальные оси, относительно которых измеряются локальные отклонения входных кромок аэродинамического профиля в поперечных сечениях лопаток, проходят через центры тяжести их втулочных поперечных сечений.The blades of the first impeller and the second impeller can be fixedly mounted relative to their disks, and the radial axes, relative to which the local deviations of the inlet edges of the aerodynamic profile in the cross sections of the blades are measured, pass through the centers of gravity of their sleeve cross sections.

Применение в вышеприведенных формулах для заявляемого биротативного винтовентилятора левых граничных значений констант c1÷c6 из их диапазонов изменения (c1=-1,22, c2=+1,61, с3=-0,61, c4=+0,24, c5=+0,02, c6=+0,04) приводит к достижению наибольшего расстояния между периферийными частями лопаток первого и второго рабочих колес, так как в этом случае вследствие создания максимально допустимой по условиям прочности обратной стреловидности у лопаток первого рабочего колеса их периферийные участки отклоняются в направлении против потока на максимально возможную величину, а одновременно вследствие создания максимально допустимой по условиям прочности прямой стреловидности у лопаток второго рабочего колеса их периферийные участки отклоняются в направлении по потоку на максимально возможную величину. При этом наибольшем расстоянии между периферийными участками лопаток обоих рабочих колес достигается наибольшее ослабление их аэродинамического взаимодействия между полями течений, создаваемых лопатками обоих рабочих колес, и взаимодействия концевых вихрей, благодаря чему и обеспечивается наибольший положительный эффект от использования предлагаемого изобретения, т.е. наиболее значительное снижение уровня создаваемого винтовентилятором шума.The use of the left boundary values of the constants c 1 ÷ c 6 in their above formulas for the inventive birotative fan heater from their ranges of variation (c 1 = -1.22, c 2 = + 1.61, c 3 = -0.61, c 4 = + 0.24, c 5 = + 0.02, c 6 = + 0.04) leads to the achievement of the greatest distance between the peripheral parts of the blades of the first and second impellers, since in this case, due to the creation of the maximum permissible strength under the conditions of the reverse sweep the blades of the first impeller, their peripheral sections deviate against the flow at the maximum possible The required value, and at the same time, due to the creation of the maximum sweep maximum permissible under the strength conditions for the blades of the second impeller, their peripheral sections deviate in the direction of flow by the maximum possible value. In this case, the greatest distance between the peripheral sections of the blades of both impellers is achieved by the greatest weakening of their aerodynamic interaction between the flow fields created by the blades of both impellers and the interaction of the end vortices, which ensures the greatest positive effect from the use of the present invention, i.e. the most significant reduction in fan noise.

При применении правых граничных значений констант c1÷c6 (c1=+0,23, c2=-0,41, с3=+0,17, c4=+0,04, c5=+0,04, c6=+0,02) обеспечивается минимальное расстояние между периферийными участками лопаток обоих рабочих колес, при котором еще возможен положительный эффект от использования предлагаемого технического решения.When applying the right boundary values of the constants c 1 ÷ c 6 (c 1 = + 0.23, c 2 = -0.41, c 3 = + 0.17, c 4 = + 0.04, c 5 = + 0, 04, c 6 = + 0.02) provides the minimum distance between the peripheral sections of the blades of both impellers, at which a positive effect from the use of the proposed technical solution is still possible.

Дополнительно сущность технического решения поясняется на чертежах.Additionally, the essence of the technical solution is illustrated in the drawings.

На фиг.1 показан вид рабочих колес заявленного биротативного винтовентилятора в меридиональном сечении при значениях констант c1÷c6, близких к левым граничным значениям из их диапазонов изменения.Figure 1 shows a view of the impellers of the claimed birobot propeller fan in a meridional section with constant values c 1 ÷ c 6 close to the left boundary values from their ranges of variation.

На фиг.2 приведен вид на лопатку первого рабочего колеса перпендикулярно поверхности лопатки в периферийной области.Figure 2 shows a view of the blade of the first impeller perpendicular to the surface of the blade in the peripheral region.

На фиг.3 представлен вид на лопатку второго рабочего колеса перпендикулярно поверхности лопатки в периферийной области.Figure 3 presents a view of the blade of the second impeller perpendicular to the surface of the blade in the peripheral region.

На фиг.4а показано поперечное сечение по А-А, фиг.1, лопатки первого рабочего колеса в периферийной области.On figa shows a cross section along aa, figure 1, the blades of the first impeller in the peripheral region.

На фиг.4б показано поперечное сечение по А-А, фиг.1, лопатки второго рабочего колеса в периферийной области.On figb shows a cross section along aa, figure 1, the blades of the second impeller in the peripheral region.

На фиг.4в показано поперечное сечение по Б-Б, фиг.1, лопатки первого рабочего колеса во втулочной области.On figv shows a cross section along BB, Fig.1, the blades of the first impeller in the sleeve region.

На фиг.4г показано поперечное сечение по Б-Б фиг.1, лопатки второго рабочего колеса во втулочной области.On Figg shows a cross section along BB of Fig.1, the blades of the second impeller in the sleeve region.

На фиг.1 в меридиональном сечении заявляемого биротативного винтовентилятора показаны расположенные друг за другом первое рабочее колесо 1 и второе рабочее колесо 2, вращающиеся в противоположных направлениях относительно оси 3 винтовентилятора. Лопатки 4 первого рабочего колеса 1 и лопатки 5 второго рабочего колеса 2 имеют возможность поворачиваться соответственно в дисках 6 и 7 относительно радиальных осей 8 и 9. Лопатки 4 и 5 обоих рабочих колес 1 и 2 выполнены с изменяющимися вдоль высоты лопаток формами входной кромки 10 лопатки 4 и входной кромки 11 лопатки 5. Форма входной кромки 10 лопатки 4 благодаря увеличивающемуся с ростом высоты расстоянию от входной кромки 10 до радиальной оси 8 поворота лопатки 4 в соответствии с заявляемым законом обеспечивает в ее периферийной части максимально возможную по условиям прочности обратную стреловидность. Форма входной кромки 11 лопатки 5 благодаря уменьшающемуся с ростом высоты расстоянию от входной кромки 11 до радиальной оси 9 поворота лопатки 5 в соответствии с заявляемым законом обеспечивает в ее периферийной части максимально возможную по условиям прочности прямую стреловидность. Вследствие этого периферийные части лопаток 4 первого рабочего колеса 1 и лопаток 5 второго рабочего колеса 2 оказываются разнесенными на максимально увеличенное расстояние, допустимое по прочностным требованиям. Для сведения на фиг.1 показаны высота Н лопатки первого рабочего колеса 1 и высота Н лопатки второго рабочего колеса 2, а также локальные высоты h1 расположения локальных поперечных сечений соответственно в лопатке 4 и в лопатке 5.Figure 1 in the meridional section of the inventive birotative propeller fan shows one after another the first impeller 1 and the second impeller 2, rotating in opposite directions relative to the axis 3 of the fan. The blades 4 of the first impeller 1 and the blades 5 of the second impeller 2 are able to rotate respectively in the disks 6 and 7 relative to the radial axes 8 and 9. The blades 4 and 5 of both impellers 1 and 2 are made with the shapes of the input edge 10 of the blade changing along the height of the blades 4 and the input edge 11 of the blade 5. The shape of the input edge 10 of the blade 4 due to increasing distance with increasing height from the input edge 10 to the radial axis 8 of rotation of the blade 4 in accordance with the claimed law provides in its peripheral part about the possible sweep under the conditions of strength. The shape of the input edge 11 of the blade 5 due to the decreasing distance with increasing height from the input edge 11 to the radial axis 9 of rotation of the blade 5 in accordance with the claimed law provides in its peripheral part the maximum possible sweep in terms of strength. As a result, the peripheral parts of the blades 4 of the first impeller 1 and the blades 5 of the second impeller 2 are spaced apart as much as possible, acceptable by strength requirements. For information, FIG. 1 shows the height H of the blade of the first impeller 1 and the height H of the blade of the second impeller 2, as well as the local heights h 1 of the location of the local cross sections respectively in the blade 4 and in the blade 5.

В случае использования закапотированного биротативного вентилятора он может быть оборудован наружной обечайкой 12.In the case of using a capotated birotative fan, it can be equipped with an outer shell 12.

На фиг.2 и фиг.3 показано, что при направлении взгляда перпендикулярно поверхности лопатки в периферийной области благодаря заявляемым законам изменения вдоль высоты формы входной кромки 10 лопатки 4 и входной кромки 11 лопатки 5 действительная обратная стреловидность лопатки 4 и действительная прямая стреловидность лопатки 5 оказываются более значительными в их периферийных частях, чем это показано на фиг.1 в меридиональном сечении винтовентилятора.Figure 2 and figure 3 shows that when the direction of view is perpendicular to the surface of the blade in the peripheral region due to the claimed laws of change along the height of the shape of the input edge 10 of the blade 4 and the input edge 11 of the blade 5, the actual reverse sweep of the blade 4 and the actual direct sweep of the blade 5 are more significant in their peripheral parts than that shown in figure 1 in the meridional section of the fan.

Лопатка 4 и лопатка 5 могут быть выполнены с выпуклостью 13 входной кромки 10 в направлении против потока в среднем участке лопатки 4 и с выпуклостью 14 выходной кромки в направлении по потоку в среднем участке лопатки 5, что способствует повышению прочности лопаток 4 и 5 и благодаря чему можно дополнительно еще больше усилить в периферийных участках обратную стреловидность лопатки 4 и прямую стреловидность лопатки 5 по сравнению со случаем отсутствия выпуклостей 13 и 14.The blade 4 and the blade 5 can be made with a convexity 13 of the input edge 10 in the direction against the flow in the middle section of the blade 4 and with a convexity 14 of the output edge in the direction of the flow in the middle section of the blade 5, which increases the strength of the blades 4 and 5 and therefore it is possible to further further strengthen in the peripheral regions the reverse sweep of the blade 4 and the direct sweep of the blade 5 compared with the case of the absence of bulges 13 and 14.

На фиг.4а, 4б, 4в, 4г приведены поперечные сечения лопатки 4 первого рабочего колеса 1 и лопатки 5 второго рабочего колеса 2, расположенные вблизи периферии (сечение А-А) и на втулке (сечение Б-Б) данных лопаток. Контуры этих поперечных сечений лопаток 4 и 5 представляют собой требуемые для обеспечения аэродинамических характеристик аэродинамические профили, левые носики которых являются точками входных кромок 10 и 11 (левые носики аэродинамического профиля лопатки 4 соответствуют ее входной кромке 10, а аналогичные носики лопатки 5 - ее входной кромке 11). На фиг.4а, 4б, 4в, 4г показано, что локальное отклонение di входной кромки 10 аэродинамического профиля лопатки 4 от оси 8 поворота лопатки 4 в поперечном сечении вблизи периферии значительно превосходит подобное отклонение dВТ входной кромки 10 от оси 8 поворота лопатки 4 в поперечном сечении на втулке вследствие создания обратной стреловидности в периферийном участке лопатки 4, а локальное отклонение di входной кромки 11 аэродинамического профиля лопатки 5 от оси 9 поворота лопатки 5 в поперечном сечении вблизи периферии значительно меньше подобного отклонения dвт входной кромки 11 от оси 9 поворота лопатки 5 в поперечном сечении на втулке из-за созданной прямой стреловидности в периферийном участке лопатки 5. Нужно отметить, что отклонение di входной кромки 11 от оси 9 поворота лопатки 5 в поперечном сечении периферийного участка лопатки 5 может оказаться и с обратным знаком, т.е. ось 9 на периферии лопатки 5 второго рабочего колеса 2 может находиться перед входной кромкой 11. Для сведения на фиг.4а, 46 показаны хорды 15 аэродинамических профилей поперечных сечений лопатки 4 и хорды 16 аэродинамических профилей поперечных сечений лопатки 5, а на фиг.4в и 4 г показаны хорды bВТ соответственно аэродинамических профилей поперечных сечений лопатки 4 и лопатки 5. В случае, когда лопатки 4 первого рабочего колеса 1 и лопатки 5 второго рабочего колеса 2 установлены неподвижно относительно соответственно диска 6 и диска 7, точки 8 и 9 в сечении Б-Б должны рассматриваться как центры тяжести соответственно втулочного сечения лопатки 4 и втулочного сечения лопатки 5, через которые проведены радиальные оси для отсчета локальных отклонений di лопатки 4 и отклонений di лопатки 5.On figa, 4b, 4c, 4g shows the cross-section of the blades 4 of the first impeller 1 and the blades 5 of the second impeller 2, located near the periphery (section aa) and on the sleeve (section bb) of these blades. The contours of these cross sections of the blades 4 and 5 are the aerodynamic profiles required to ensure aerodynamic characteristics, the left nozzles of which are the points of the input edges 10 and 11 (the left nozzles of the aerodynamic profile of the blade 4 correspond to its input edge 10, and similar spouts of the blade 5 correspond to its input edge eleven). On figa, 4b, 4c, 4d shows that the local deviation d i of the input edge 10 of the aerodynamic profile of the blades 4 from the axis 8 of rotation of the blades 4 in cross section near the periphery significantly exceeds a similar deviation d BT of the input edge 10 from the axis 8 of rotation of the blades 4 in cross section on the sleeve due to the creation swept in a peripheral portion of the blade 4, and a local deviation d i of the leading edge 11 of the airfoil of the blade 5 from the axis of rotation 9 of the blade 5 in cross-section near the periphery of considerably less similarity W th deviation d of the leading edge 11 from the axis 9 of rotation of the blade 5 in cross-section on the sleeve due sweepback formed in the peripheral portion of the blade 5. It should be noted that the deviation d i in the cross section of the leading edge 11 from the axis of rotation 9 of the blade 5 of the peripheral section of the blade 5 may also be with the opposite sign, i.e. axis 9 at the periphery of the blade 5 of the second impeller 2 may be located in front of the input edge 11. For information on figa, 46 shows the chords 15 of the aerodynamic profiles of the cross sections of the blades 4 and the chords 16 of the aerodynamic profiles of the cross sections of the blades 5, and in figv and 4 g shows the chords b BT respectively of the aerodynamic profiles of the cross sections of the blades 4 and blades 5. In the case when the blades 4 of the first impeller 1 and the blades 5 of the second impeller 2 are fixedly mounted relative to the disk 6 and disk 7, points 8 and 9 in BB should be considered as the centers of gravity, respectively, of the sleeve section of the blade 4 and the sleeve section of the blade 5, through which radial axes are drawn to count local deviations d i of the blade 4 and deviations d i of the blade 5.

На лопатки рабочих колес винтовентиляторов, вращающихся с высокими окружными скоростями, натекает набегающий поток со скоростями, часто в периферийных участках лопаток превышающими в относительном движении скорость звука. В этих условиях использование лопаток с прямой или обратной стреловидностью позволяет снизить потери при обтекании таких лопаток, так как при этом потери определяются скоростью, нормальной к скошенной входной кромке стреловидной лопатки и потому существенно уменьшенной по сравнению со скоростью, нормальной к радиальной входной кромке. Лопатка, обтекаемая потоком с уменьшенной скоростью, оказывает более ослабленное возмущающее воздействие на поток, что в свою очередь ослабляет аэродинамические взаимодейстия, создающие шум винтовентилятора.On the blades of the impellers of rotor fans rotating with high peripheral speeds, an incoming flow flows at speeds, often in the peripheral sections of the blades exceeding the speed of sound in relative motion. Under these conditions, the use of blades with direct or reverse sweep allows to reduce losses during the flow around such blades, since the losses are determined by the speed normal to the tapered inlet edge of the swept blade and therefore significantly reduced compared to the speed normal to the radial inlet edge. The blade, streamlined at a reduced speed, has a weakened disturbing effect on the stream, which in turn weakens the aerodynamic interactions that create the fan noise.

Таким образом, технический результат в заявляемом биротативном винтовентиляторе достигается благодаря тому, что вследствие увеличивающегося вдоль высоты лопатки отклонения входной кромки аэродинамического профиля от радиальной оси поворота лопатки первого рабочего колеса и вызванного этим смещения аэродинамического профиля в направлении против потока создается максимально допустимая по прочностным требованиям обратная стреловидность в периферийном участке этой лопатки и вследствие уменьшающегося вдоль высоты лопатки отклонения входной кромки аэродинамического профиля от радиальной оси поворота лопатки второго рабочего колеса и вызванного этим смещения аэродинамического профиля в направлении по потоку создается максимально допустимая по прочностным требованиям прямая стреловидность в периферийном участке этой лопатки. Оба эти обстоятельства приводят к тому, что периферийные части лопаток первого рабочего колеса и лопаток второго рабочего колеса оказываются разнесенными на максимально увеличенное расстояние, допустимое по прочностным требованиям. Создание максимально возможной обратной стреловидности у лопатки первого рабочего колеса и максимально возможной прямой стреловидности у лопатки второго рабочего колеса способствует тому, что эти лопатки оказывают наиболее ослабленное возмущающее воздействие на обтекающий их поток. Это обстоятельство и максимально увеличенное расстояние между периферийными частями лопаток первого и второго рабочих колес обеспечивают наибольшее ослабление интенсивности аэродинамического взаимодействия между полями течений, создаваемых вращающимися в противоположных направлениях лопатками обоих рабочих колес, интенсивности взаимодействия концевых вихрей от лопаток первого рабочего колеса с лопатками второго рабочего колеса и интенсивности взаимодействия концевых вихрей от лопаток обоих колес за вторым рабочим колесом, благодаря чему и достигается снижение уровня создаваемого винтовентилятором шума.Thus, the technical result in the inventive birotatic propeller fan is achieved due to the fact that due to the increasing along the blade height deviation of the inlet edge of the aerodynamic profile from the radial axis of rotation of the blade of the first impeller and the resulting displacement of the aerodynamic profile in the opposite direction to the flow, the maximum sweep, which is permissible according to strength requirements, is created in the peripheral section of this blade and due to decreasing along the height of the blade deflected I the leading edge of the airfoil on the radial axis of rotation of the blade of the second impeller and the consequent displacement of the airfoil in the downstream direction is created on the maximum allowable strength requirements line sweep in the peripheral portion of the blade. Both of these circumstances lead to the fact that the peripheral parts of the blades of the first impeller and the blades of the second impeller are spaced apart as much as possible, acceptable by strength requirements. Creating the maximum possible reverse sweep at the blades of the first impeller and the maximum possible direct sweep at the blades of the second impeller contributes to the fact that these blades have the most attenuated disturbing effect on the flow around them. This circumstance and the maximally increased distance between the peripheral parts of the blades of the first and second impellers provide the greatest attenuation of the intensity of the aerodynamic interaction between the flow fields created by the rotating blades of both impellers, the intensity of the interaction of the end vortices from the blades of the first impeller with the blades of the second impeller and the intensity of the interaction of the end vortices from the blades of both wheels behind the second impeller, blah gifted and which achieves a reduction in the noise level generated propfan.

Claims (3)

1. Биротативный винтовентилятор, состоящий из расположенных друг за другом первого рабочего колеса и второго рабочего колеса с лопатками, выполненными с возможностью поворачиваться в дисках относительно радиальных осей, с аэродинамическими профилями в поперечных сечениях, и с изменяющимися вдоль высоты лопаток отклонениями входных кромок от радиальных осей поворота лопаток, отличающийся тем, что входные кромки лопаток первого рабочего колеса, для создания у данных лопаток обратной стреловидности, выполнены с отклонением в сторону против потока от радиальной оси поворота лопаток, определяемым по соотношению:
di/bВТ=dВТ/bВТ-[c1·(hi/H)3+c2·(hi/H)2+c3·(hi/H)],
где c1 - константа при члене третьей степени, находящаяся в диапазоне -1,22÷+0,23,
c2 - константа при члене второй степени, находящаяся в диапазоне +1,61÷0,41,
c3 - константа при члене первой степени, находящаяся в диапазоне -0,61÷+0,17,
di - локальное отклонение входной кромки аэродинамического профиля лопатки в локальном поперечном сечении от радиальной оси поворота лопатки,
bВТ - хорда аэродинамического профиля лопатки в ее втулочном поперечном сечении,
dВТ - отклонение входной кромки аэродинамического профиля лопатки во втулочном поперечном сечении от радиальной оси поворота лопатки,
hi - локальное значение высоты расположения локального поперечного сечения лопатки, отсчитываемого от высоты расположения втулочного поперечного сечения,
Н - высота лопатки,
а входные кромки лопаток второго рабочего колеса, для создания у данных лопаток прямой стреловидности, выполнены с отклонением в сторону против потока от радиальной оси поворота лопаток, определяемым по соотношению:
di/bВТ=dВТ/bВТ-[c4·(hi/H)3+c5·(hi/H)2+c6·(hi/H)],
где c4 - константа при члене третьей степени, находящаяся в диапазоне +0,24÷+0,04,
c5 - константа при члене второй степени, находящаяся в диапазоне +0,02÷+0,04,
c6 - константа при члене первой степени, находящаяся в диапазоне +0,04÷+0,02.1. A rotational rotor fan, consisting of the first impeller and the second impeller located one after another with blades made with the possibility of rotation in the disks relative to the radial axes, with aerodynamic profiles in cross sections, and with deviations of the input edges from the radial axes varying along the height of the blades rotation of the blades, characterized in that the input edges of the blades of the first impeller, to create these blades reverse sweep, made with a deviation in the direction of tiv flow from the radial axis of rotation of the blades, determined by the ratio:
d i / b VT = d VT / b VT - [c 1 · (h i / H) 3 + c 2 · (h i / H) 2 + c 3 · (h i / H)],
where c 1 is a constant when a member of the third degree is in the range -1.22 ÷ + 0.23,
c 2 is a constant for a member of the second degree, which is in the range + 1.61 ÷ 0.41,
c 3 is a constant for a member of the first degree, which is in the range of -0.61 ÷ + 0.17,
d i - local deviation of the input edge of the aerodynamic profile of the blade in the local cross section from the radial axis of rotation of the blade,
b VT - the chord of the aerodynamic profile of the blade in its sleeve cross section,
d VT - deviation of the input edge of the aerodynamic profile of the blade in the sleeve cross section from the radial axis of rotation of the blade,
h i - the local value of the height of the local cross section of the blade, counted from the height of the sleeve cross section,
N is the height of the scapula,
and the input edges of the blades of the second impeller, to create a direct sweep of these blades, are made with a deviation to the side against the flow from the radial axis of rotation of the blades, determined by the ratio:
d i / b VT = d VT / b VT - [c 4 · (h i / H) 3 + c 5 · (h i / H) 2 + c 6 · (h i / H)],
where c 4 is a constant when a member of the third degree is in the range + 0.24 ÷ + 0.04,
c 5 is a constant when a member of the second degree is in the range + 0.02 ÷ + 0.04,
c 6 is a constant for a member of the first degree, which is in the range + 0.04 ÷ + 0.02. 2. Биротативный винтовентилятор по п.1, отличающийся тем, что он выполнен закапотированным.2. The rotational fan heater according to claim 1, characterized in that it is made capotated. 3. Биротативный винтовентилятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что лопатки первого рабочего колеса и второго рабочего колеса установлены неподвижно относительно своих дисков, а радиальные оси, относительно которых измеряются локальные отклонения входных кромок аэродинамического профиля в поперечных сечениях лопаток, проходят через центры тяжести их втулочных поперечных сечений. 3. The rotational fan heater according to claim 1 or 2, characterized in that the blades of the first impeller and the second impeller are stationary relative to their disks, and the radial axes, relative to which the local deviations of the input edges of the aerodynamic profile in the cross sections of the blades are measured, pass through the centers the severity of their sleeve cross sections.
RU2008114599/06A 2008-04-17 2008-04-17 Birotary screw-type blower RU2367823C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008114599/06A RU2367823C1 (en) 2008-04-17 2008-04-17 Birotary screw-type blower
PCT/RU2008/000283 WO2009128742A1 (en) 2008-04-17 2008-05-07 Birotary propeller fan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008114599/06A RU2367823C1 (en) 2008-04-17 2008-04-17 Birotary screw-type blower

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2367823C1 true RU2367823C1 (en) 2009-09-20

Family

ID=41167959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008114599/06A RU2367823C1 (en) 2008-04-17 2008-04-17 Birotary screw-type blower

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2367823C1 (en)
WO (1) WO2009128742A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806953C2 (en) * 2018-10-26 2023-11-08 Сафран Эркрафт Энджинз Gas turbine engine with uncapped counter-rotating propellers

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3005989B1 (en) * 2013-05-21 2017-08-18 Snecma AIRCRAFT TURBOPROPOWER

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US494762A (en) * 1893-04-04 rogers
SU731066A1 (en) * 1976-08-10 1980-04-30 Специализированное Шахтомонтажное Управление Карагандинского Производственного Объединения По Добыче Угля "Карагандауголь" Axial double stage fan
SU1670185A1 (en) * 1987-08-24 1991-08-15 Предприятие П/Я В-2572 Multistage axial-flow fan
DE3933776A1 (en) * 1989-10-10 1991-04-18 Mtu Muenchen Gmbh Prop-fan aircraft engine with contra-rotating fan rotors - has epicyclic gear train to connect turbines to fan rotors
RU70315U1 (en) * 2007-07-26 2008-01-20 Валерий Иванович Сафонов TURBO-FAN ENGINE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806953C2 (en) * 2018-10-26 2023-11-08 Сафран Эркрафт Энджинз Gas turbine engine with uncapped counter-rotating propellers

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009128742A1 (en) 2009-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101790421B1 (en) Structures and methods for forcing coupling of flow fields of adjacent bladed elements of turbomachines, and turbomachines incorporating the same
US9234524B2 (en) Boundary layer controlled logarithmic spiral blade
JPS5990797A (en) Centrifugal compressor and compression method
US7186080B2 (en) Fan inlet and housing for a centrifugal blower whose impeller has forward curved fan blades
JP5425192B2 (en) Propeller fan
JP3949663B2 (en) Centrifugal impeller
JP2012052443A (en) Propeller fan
JP4949882B2 (en) Centrifugal compressor impeller and centrifugal compressor
JP6854687B2 (en) Multi-stage fluid machine
RU2367823C1 (en) Birotary screw-type blower
RU2317225C2 (en) Marine propeller
CN110939603A (en) Blade and axial flow impeller using same
JP6620440B2 (en) Centrifugal compressor
JP3604533B2 (en) Wing for axial compressor
JPH05296195A (en) Axial fan
JP4973623B2 (en) Centrifugal compressor impeller
JP2003090279A (en) Hydraulic rotating machine vane
KR102558158B1 (en) Centrifugal impeller with partially opened shroud
CN106837859B (en) Draught fan impeller and centrifugal blower
JP3927887B2 (en) Stator blade of axial compressor
KR20170116754A (en) High pressure centrifugal impeller
JPH05340265A (en) Radial turbine moving blade
JP5248422B2 (en) Turbomachine and turbine runner
RU2367822C1 (en) Birotary srew-type blower
JP6758924B2 (en) Impeller

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20210804