SE468911B - Daempningsenhet foer anvaendning i ett stag hos en jetmotor - Google Patents

Description

CM GI) \O ..-A riktningen mellan bladenheterna eller tillståndet hos bladens framkanter, som kan ha fått gropar eller blivit avtrubbade.

Då fläktbladen arbetar inom det transsoniska eller superso- niska varvtalsområdet, kommer dessa variationer i fläktens första steg av bladenheter att alstra pulsationer eller fluktuationer i luftströmmens tryck, vilka benämns "multip- la enkeltoner". Dessa fortplantar sig framåt och kan på- verka stagen, så att dessa börjar vibrera med sin reso- nansfrekvens. Detta inträffar inom ett brett frekvensband.

En nackdel med det ovannämnda arrangemanget är att hög- periodiska utmattningspåkänningar kan framkalla sprickor i stagen. Denna sprickbildning uppträder såsom resultatet av att de multipla enkeltonerna alstrar böjnings- och tor- sionspåkänningar vid resonansfrekvens. En annan olägenhet är höga reparationskostnader på grund av sprickbildning. En av uppfinningens fördelar är sänkta reparationskostnader.

Huvudändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en dämp- ningsenhet, vilken kan ge en dämpning, som är tillräcklig för att reducera den energi i staget vilken härrör från excitation av multipla enkeltoner.

Uppfinningen avser också att åstadkomma en dämpningsenhet, vilken reducerar vibrationer i staget samt sprickbildning till följd av förekomsten av multipla enkeltoner.

Vidare avser uppfinningen att öka dämpningen i staget med avseende på grundtonen och första övertonen, som ger böj- nings- och torsionspåkänningar.

..!T.\ “H Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en dämpningsanordning, som i efterhand kan anordnas i staget och härigenom öka frontramens livslängd.

Enligt uppfinningen realiseras dessa ändamål med hjälp av en dämpningsenhet, vilken innefattar ett par på avstånd från varandra belägna friktionsbelägg inom åtminstone en av cellerna jämte organ, som bildar en dämpare mellan de båda friktionsbeläggen och är anordnade att vid böjning bringa en del av friktionsbeläggen i kontakt med åtminstone en av de nämnda sidoväggarna i och för dämpning av excitering av staget.

Härigenom erhålls tillräcklig dämpning för bortledning av den energi som motsvarar att multipla enkeltoner exciterar staget. Enligt uppfinningen åstadkommes relativrörelse mellan dämparen och stagets väggar. Vidare åstadkommes en normalkraft för friktionsdämpning, som uppträder i över- gången mellan stag och dämpningsenhet, så att energi bort- leds och risken för sprickbildning minskas. Uppfinnings- föremålet ger också en viskoelastisk dämpning vid uppträ- dande av skjuvningspåkänningar, som uppstår vid bockning eller böjning. Ytterligare uppnås ökad dämpning hos staget med avseende på resonansfrekvensernas grundton och första överton vid böjning och torsion.

Andra ändamål med, kännetecken för och fördelar hos upp- finningsföremålet framgår av efterföljande beskrivning, som hänför sig till ritningen.

Fig. 1 visar i perspektiv och delvis i sektion en frontram och en fläkt till en jetmotor med stag, vilka innehåller dämpningsorgan enligt uppfinningen. 465% 9* 4 Fig. 2 visar en tvärsektion genom en i ett stag installerad dämpningsenhet och enligt linjen 2-2 i fig. 1.

Med 10 har betecknats en del enligt ovan av en jetmotor, exempelvis av typ turbofläkt. I motorn 10 finns fläktblad 16, vilka kan vara av en godtycklig typ, som förmår arbeta inom det transsoniska eller supersoniska hastighetsområdet.

Motorn 10 har en frontram 12, vars uppströmsände bildar ett inlopp 14, dimensionerat för ett visst luftflöde. Nedströms om ramen 12 befinner sig en fläkt 16, vilken komprimerar luftströmmen från inloppet 14, av vilken åtminstone en del fortsätter nedströms till en (icke visad) drivsektion.

Bakom denna befinner sig en (icke visad) fläktturbin, som är förbunden med fläkten 16 över en (icke visad) axel. I drivsektionen ingår en (icke visad) axialkompressor, som komprimerar den av fläkten avgivna luften, som sedan ström- mar till en (icke visad) brännkammarsektion. Här förbränns bränslet till alstrande av förbränningsgaser med högt energiinnehåll, vilka driver en (icke visad) turbin, som i sin tur driver kompressorn. Förbränningsgaserna strömmar sedan till fläktturbinen och driver denna, som i sin tur driver fläkten. Motorer av denna typ finns beskrivna i US 3 879 941 och US 4 080 785, vilka båda åberopas såsom utövningsanvisningar.

Fläkten 16 har ett första, eller främre, fläktsteg med ett flertal rotorbladenheter 18, fördelade i omkretsriktningen runt en fläktrotor 20. Varje sådan främre rotorbladenhet 18 innefattar en ringsektion 22, som fortsätter bortom bladets ; korda och i radiell riktning befinner sig på avstånd från såväl bladrot som bladspets. De delar av ringsektionerna 22 , som skjuter utanför bladkordan är förenade med varandra. I fläkten 16 kan ingå ett flertal rader eller steg med ro- torbladenheter 18. 4368 91 Frontramen 12 befinner sig direkt framför eller uppströms om fläktrotorn 20 och innefattar en cylindrisk mantel 24, som avgränsar luftintaget 14. Frontramen 12 har ett flertal i omkretsriktningen fördelade stag 26, vilka sträcker sig radiellt utåt från en inre stödring eller nav 28 till yttermanteln 24. Varje stag 26 kan på sin bakkant ha en omställbar klaff eller ledskena 30. Navringen 28 har en konisk förlängning 32, som är riktad inåt och framåt samt uppbär ett främre fläktaxellager 34. Stagen 26 är fasta relativt yttermanteln 24 och den inre navringen 28.

Varje stag 26 har ett par väggar 36, vilka sträcker sig från en böjd framkant 38 till en öppen bakkant 40. Mellan dessa sidoväggar befinner sig en väsentligen U-formad gavelvägg 42, som tillsluter bakkanten 40 och är fäst vid väggarna 36 exempelvis genom hårdlödning. Mellan väggarna 36 befinner sig också ett inre förstyvningsorgan 44, som sträcker sig från framkanten 38 till bakkanten 40 i axiell riktning och i radiell riktning längs väggarnas 36 insidor.

Detta förstyvningsorgan 44 påminner i profil om en bikaka eller en fyrkantsvåg. I axialriktningen sträcker det sig längs stagets neutralaxel 46 mellan framkanten 38 och bakkanten 40. Det delar upp stagets 26 inre i ett flertal celler 48, vilka i fig. 2 vardera försetts med ett ord- ningsnummer inom en streckad cirkel. De första tre cellerna närmast framkanten 38 har den ordinarie hänvisningsbeteck- ningen 48. De efterföljande cellerna är numrerade upp till 13, vilken befinner sig intill stagets bakkant 40. Varje cell 48 har vertikala, snedställda sidoväggar 50 på ömse sidor om en vägg 52. Denna är så formad, att den ansluter sig till konturen hos stagväggarnas 36 insida och är fäst där, exempelvis medelst hârdlödning.

Den enligt uppfinningen utförda dämpningsenheten har be- tecknats 54 och innefattar ett remsformat dämpningsorgan 56, fastklämt mellan ett första friktionsorgan 58 och ett andra friktionsorgan 60. Dessa är väsentligen toroidformade och anligger mot förstyvningsorganets 44 väggparti 52 respektive direkt mot stagväggens 36 insida. Friktionsorga- net 58 består av ett väsentligen oelastiskt material med en godstjocklek av 0,3 mm och en största ytterdiameter av 4 mm. Dämpningsorganet 56 består av ett elastomert material och har en tjocklek på ca 1,2 mm. Friktionsorganet 60 består av ett väsentligen oelastiskt material med en vägg- tjocklek av 0,4 mm och en största ytterdiameter på 5,5 mm.

I andra utföringsformer av uppfinningen kan dessa mått vara annorlunda.

Dämpningsenheten 54 befinner sig i cellen med ordnings- nummer 10. Radiellt sträcker den sig längs staget 26 och är så orienterad, att dämpningsorganet 56 blir sidoförskjutet med ett avstånd mellan sin egen neutralaxel 62 och stagets neutralaxel 46, så att en relativrörelse erhålles mellan dämpningsenheten 54 och stagväggarna 36. Dämparens neutral- axel 62 kan befinna sig på endera sidan om stagets neutral- axel 46. Dämpningsenheten 54 kan sträcka sig utmed endast en del av stagets 26 längd räknat i radialriktningen, nämligen inom det område där deformationspåkänningarna på väggarna 36 är som störst. Dämparenheten 54 kan också befinna sig i någon annan cell än den här valda. Vidare kan fler än en sådan enhet 54 finnas i varje stag och en dylik enhet kan användas tillsammans med vilken som helst lämplig stagkonstruktion.

Under drift kan multipla enkeltoner genereras av fysikalis- ka variationer i det första steget av bladenheter 18, då fläktbladen arbetar inom det transsoniska eller superso- niska hastighetsområdet. Dessa ljudvågor fortskrider framåt och exciterar stagen 26, så att dessa börjar vibrera.

Härigenom framkallas i stagens väggar 36 böjnings- v; Q CI) ¶3 ...A och/eller torsionsrörelser. Till följd härav kommer dämp- ningsorganet 56 att böjas, så att åtminstone en del av friktionsorganen 58 och 60 kommer i kontakt med väggarna 36 samt härigenom absorberar och avleder den energi som den nämnda exciteringen framkallat i staget.

Enheten 54 arbetar alltså med friktionsdämpning för av- ledning av energin från gränsytan mellan enheten 54 och stagväggarna 36. Den ger en signifikant ökad dämpning av resonansfrekvensens grundton och första överton med av- seende på böjning och torsion. Det elastomera materialet i dämpningsorganet 56 ger en normalkraft för friktionsdämp- ning i tillägg till den viskoelastiska dämpningen, då det- samma utsätts för skjuvningspåkänningar till följd av böjning eller bockning av organet 56.

Uppfinningen har ovan beskrivits i illustrerande syfte och det skall betonas, att den använda terminologin är avsedd att vara beskrivande och inte begränsande.

Uppfinningstanken kan utövas i många olika former, exempel- vis tillämpas vid varje ihålig vingprofil, som har stag eller ledskenor uppströms om ett roterande blad. En sådan tillämpning kan vara vid en ihålig inloppsledskena framför en bakomliggande fläkt, en annan är vid en ihålig ledskena framför ett kompressorblad.

Claims (7)

468 911 z Patentkrav

1. Dämpningsenhet (56) för användning i ett stag (26) hos en jetmotor (10), vilket innefattar ett par på avstånd från var- andra belägna väggar (36), som sträcker sig mellan en framkant (38) och en bakkant (40), och ett mellan väggarna beläget för- styvningsorgan (44) med ett flertal celler (48), k ä n n e - t e c k n a d av att densamma innefattar ett par på avstånd från varandra belägna friktionsbelägg (58, 60) inom åtminstone en av cellerna (48) jämte organ, som bildar en dämpare (56) mellan de båda friktionsbeläggen och är anordnade att vid böj- ning bringa en del av friktionsbeläggen i kontakt med åtminstone en av de nämnda sidoväggarna i och för dämpning av excitering av staget.

2. Dämpningsenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att densamma (56) innefattar en dämpare av ett elastomert mate- rial.

3. Dämpningsenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att friktionsbeläggen består av ett väsentligen oelastiskt mate- rial.

4. Dämpningsenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att friktionsbeläggen (58, 60) är toroidformade.

5. Dämpningsenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ett av friktionsbeläggen har en största diameter, vilken är större än en största diameter hos det andra friktionsbelägget (ss).

6. Dämpningsenhet enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att dämparen är skivformad.

7. Dämpningsenhet enligt krav 1 för en jetmotor (10) med en frontram (12), som bildar ett luftintag (14), en nedströms om ramen belägen fläkt (16) och en nedströms om fläkten belägen 468 911 drivenhet, k ä n n e t e c k n a d därav, att staget sträcker sig radiellt mellan en yttre cylindrisk mantel (24) och en inre navring (28) i frøntramen (12).