Патенты автора РУССИЙ Клеман (FR)
УЗЕЛ ТУРБИННОГО КОЛЬЦА // 2741192
Объектом настоящего изобретения является узел турбинного кольца, содержащий множество секторов (1) кольца из композиционного материала с керамической матрицей, образующих турбинное кольцо, и опорную конструкцию (2) кольца, содержащую два кольцевых фланца (11а;11b), между которыми удерживается крепежная часть (9) каждого сектора кольца, при этом каждый из кольцевых фланцев опорной конструкции кольца имеет по меньшей мере два наклонных участка (12а; 12b; 13а; 13b), опирающихся на крепежные части секторов кольца, при этом упомянутые наклонные участки образуют в меридиональном сечении не равный нулю угол относительно радиального направления (R) и осевого направления (А). По меньшей мере один из фланцев опорной конструкции кольца выполнен с возможностью упругой деформации. Достигается снижение интенсивности механических напряжений, которым подвергаются сектора кольца из композиционного материала с керамической матрицей (СМС) во время работы. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 15 ил.
Узел венца диска турбины содержит множество секторов венца, изготовленных из материала композита с керамической матрицей, образующих венец диска турбины, и конструкцию поддержки венца, имеющую первый и второй кольцевые фланцы. Каждый сектор венца содержит первую и вторую лапки, удерживаемые между двумя кольцевыми фланцами конструкции поддержки венца. Каждая из первой и второй лапок секторов венца имеет кольцевую канавку. Каждый из первого и второго кольцевых фланцев имеет кольцевой выступ, вставленный, соответственно, в кольцевую канавку первых лапок или в кольцевую канавку вторых лапок каждого сектора венца. Между кольцевым выступом первого фланца и кольцевыми канавками первых лапок и между кольцевым выступом второго фланца и кольцевыми канавками вторых лапок установлен упругий элемент. Изобретение позволяет обеспечить надежное удержание секторов кольца и компенсировать разницу в тепловом расширении секторов и поддерживающей конструкции. 7 з.п. ф-лы, 12 ил.
Изобретение относится к способу изготовления лопатки (100) газотурбинного двигателя из композиционного материала, содержащей волокнистое усиление, уплотненное матрицей. При этом способ включает в себя осуществление многослойного тканья для получения первой волокнистой заготовки (1) в виде единой детали. При этом указанная первая заготовка (1) содержит первую часть (2), образующую заготовку ножки лопатки и продолженную второй частью (3), имеющей толщину, меньшую толщины первой части (2). Указанная вторая часть (3) образует заготовку шипа. Затем осуществляют многослойное тканье для получения второй волокнистой заготовки (4; 14; 14’) в виде единой детали. При этом указанная вторая заготовка (4; 14; 14’) содержит первую часть (5; 15; 15’), образованную двумя стенками (5а; 5b; 15a; 15b; 15’a; 15’b), ограничивающими между собой внутреннее гнездо (6). Указанная первая часть (5; 15; 15’) образует заготовку пера, и по меньшей мере одну вторую часть (7; 17; 17’), проходящую от наружной поверхности указанных стенок (5а; 5b; 15a; 15b; 15’a; 15’b). При этом указанная по меньшей мере одна вторая часть (7; 17; 17’) образует заготовку площадки. Затем осуществляют соединение первой заготовки (1) в упрочненном или неупрочненном состоянии со второй заготовкой (4; 14; 14’) в неупрочненном состоянии путем посадки второй части (3) первой заготовки (1) во внутреннее гнездо (6) первой части (5; 15; 15’) второй заготовки (4; 14; 14’). После этого осуществляют совместное уплотнение соединенных таким образом первой (1) и второй (4; 14; 14’) заготовок для получения лопатки (100) газотурбинного двигателя. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.
Лопатка газотурбинного двигателя содержит перо, первую полку, расположенную на продольном конце пера, и по меньшей мере один функциональный элемент. Полка имеет внутреннюю поверхность, образующую проточный канал, и противоположную ей наружную поверхность. Функциональный элемент проходит из наружной поверхности первой полки и соединен с наружной поверхностью в окружном направлении. Лопатка представляет собой единую деталь из композиционного материала, содержащего многослойное переплетенное волокнистое усиление, уплотненное матрицей. Волокнистое усиление представляет собой единую деталь с первым участком, образующим усиление для пера лопатки, и вторым участком, образующим усиление для первой полки лопатки и для по меньшей мере одного функционального элемента. Второй участок волокнистого усиления содержит множество слоев нитей, которые связаны друг с другом посредством переплетения, за исключением зоны разделения между усилением для одного или каждого функционального элемента и усилением для первой полки. При изготовлении указанной лопатки изготавливают волокнистую заготовку в виде единой детали посредством многослойного переплетения. Формуют волокнистую заготовку для получения волокнистой преформы в виде единой детали, содержащей первый участок, образующий преформу для пера лопатки, и второй участок, образующий преформу для первой полки, и преформу для по меньшей мере одного функционального элемента. Уплотнение волокнистой преформы матрицей для получения лопатки из композиционного материала, содержащего волокнистое усиление, образованное преформой и уплотненное матрицей, образующей единую деталь, включающую перо, первую полку и по меньшей мере один функциональный элемент. Второй участок преформы содержит множество слоев нитей, связанных друг с другом посредством переплетения, с расположенной в них по меньшей мере одной несвязанной зоной, позволяющей разворачивать преформу одного или каждого функционального элемента относительно преформы для первой полки. Участок волокнистой заготовки, соответствующий второму участку преформы, включает один или более слоев нитей, взятых из участка волокнистой заготовки, соответствующего преформе пера, в одном или более местоположениях в продольном направлении. Преформа пера имеет переменную толщину в продольном направлении. В других вариантах выполнения лопатки и соответствующих им вариантах способа изготовления лопатка является роторной или статорной лопаткой и содержит на полке гребешки, крепежные крючки или опорный элемент для истирающегося покрытия соответственно. Другие изобретения группы относятся к рабочему колесу турбины или компрессора для газотурбинного двигателя, включающему указанные выше лопатки, выполненные из композиционного материала с керамической или органической матрицей. Еще одно изобретение группы относится к газотурбинному двигателю, содержащему указанное выше роторное колесо. Группа изобретений позволяет упростить способ изготовления волокнистой заготовки лопатки газотурбинного двигателя, снизить риск обрыва нитей и упростить конструкцию станков для формования преформы. 11 н. и 12 з.п. ф-лы, 36 ил.
При изготовлении лопатки из композиционного материала для подвижного колеса турбомашины сначала оптимизируют профиль лопатки посредством смещения центров тяжести различных сечений лопатки в тангенциальном и продольном направлениях. При этом компенсируют момент аэродинамической силы, действующий на нижнее сечение секций пера лопатки и нижнее сечение стойки лопатки, путем вычисления значения смещений для применения к центрам тяжести секций пера лопатки и стойки лопатки в тангенциальном и продольном направлениях для заданного режима вращения диска колеса турбомашины. После чего изготавливают лопатку с указанным оптимизированным профилем. Другое изобретение группы относится к лопатке из композиционного материала для подвижного колеса турбомашины, имеющей оптимизированный профиль и изготовленной указанным выше способом. При этом лопатка содержит перо, образованное множеством сечений лопатки, расположенных друг над другом в направлении, радиальном относительно колеса, замок, предназначенный для установки на диске колеса и продолженный стойкой, и площадку, расположенную между стойкой и пером. Замок соединен со стойкой через шейку, а координаты центра тяжести стойки лопатки определены математическими выражениями, защищаемыми настоящим изобретением. Группа изобретений позволяет снизить механические напряжения на замке лопатки во время работы турбомашины. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
При изготовлении лопатки турбомашины из композиционного материала, содержащего уплотненную матрицей волокнистую арматуру, выполняют трехмерное ткачество цельной волокнистой заготовки. Придают форму волокнистой заготовке с получением цельной волокнистой преформы, имеющей первую, вторую и третью части. Первая часть образует преформу хвостовика и пера лопатки, вторая часть образует преформу внутренней полки лопатки и/или гребешков наружной полки лопатки, а третья часть образует преформу арматуры внутренней полки лопатки и/или обтекаемых выступов наружной полки лопатки. Затем уплотняют волокнистую преформу матрицей с получением лопатки из композиционного материала, имеющей волокнистую арматуру, образованную преформой и уплотненную матрицей. Другое изобретение группы относится к лопатке турбомашины из композиционного материала, содержащего полученную трехмерным ткачеством нитей и уплотненную матрицей волокнистую арматуру, включающей первую часть, составляющую единое целое со второй и третьей частями. Первая часть образует хвостовик и перо лопатки, вторая часть образует внутреннюю полку лопатки и/или гребешки наружной полки лопатки, а третья часть образует арматуру внутренней полки и/или обтекаемых выступов наружной полки лопатки. Части волокнистой арматуры, соответствующие первой, второй и третьей частям лопатки, являются взаимно переплетающимися с нитями первой части волокнистой арматуры, проникающими во вторую часть волокнистой арматуры. Еще одно изобретение группы относится к турбомашине, оснащенной указанной выше лопаткой или содержащей лопатки, выполненные указанным выше способом. Группа изобретений позволяет повысить надежность лопаток турбомашины, выполненных из цельной волокнистой заготовки. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 22 ил., 1 табл.
Изобретение относится к способу изготовления турбомашинной лопатки из композиционного материала. Согласно способу применяют пространственное плетение для изготовления гибкой, состоящей из единой части волокнистой заготовки, включающей в себя участки преформы аэродинамической поверхности и основания лопатки. Раздельно формируют элемент полки лопатки, включающий в себя упрочненное волокнистое усиление по меньшей мере с одним отверстием с формой профиля аэродинамической поверхности лопатки, образованным в элементе полки. Зацепляют элемент полки с помощью его отверстия на гибкой волокнистой заготовке, при этом лопатку подвергают деформированию для того, чтобы скомпоновать ее с волокнистой заготовкой. Формуют волокнистую заготовку с элементом полки, смонтированным на ней, для того чтобы получить преформу с формой, которая является близкой к форме лопатки, которую необходимо изготовить. Укрепляют формы преформы в формовочной машине. Вводят матрицу в преформу для получения лопатки из композиционного материала, имеющую встроенную полку. Изобретение обеспечивает изготовление лопатки турбомашины сложной формы с повышенными физико-механическими свойствами. 12 з.п. ф-лы, 28 ил.
