Способ изготовления лопатки вентилятора турбины

Авторы патента:


Способ изготовления лопатки вентилятора турбины
Способ изготовления лопатки вентилятора турбины
Способ изготовления лопатки вентилятора турбины
Способ изготовления лопатки вентилятора турбины
Способ изготовления лопатки вентилятора турбины
Способ изготовления лопатки вентилятора турбины
Способ изготовления лопатки вентилятора турбины
Способ изготовления лопатки вентилятора турбины
Способ изготовления лопатки вентилятора турбины

 


Владельцы патента RU 2454290:

ТЕРБИН ЭНДЖИН КОМПОНЕНТС ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН (US)

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении лопатки вентилятора. Металлическая передняя кромка лопатки вентилятора турбины изготавливается обработкой резанием и формовкой удлиненной металлической части. Металлическая часть имеет передний и задний края, проходящие по длине части, и имеет в основном клиновидное поперечное сечение, причем противоположные стороны расходятся от переднего края к заднему краю. Полость вырезана внутрь от заднего края к переднему краю. Это придает части в целом V-образное поперечное сечение, имеющее расходящиеся назад от переднего края противоположные боковые стенки. Оправка вставляется в полость, и боковые стенки V-образной части отклоняются друг к другу, чтобы сжать полость по форме оправки. Затем часть устанавливается в качестве металлической передней кромки путем введения элемента лопатки вентилятора турбины в сжатую полость и прикрепления части к элементу. Повышается качество. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники

Эта технология относится к лопатке вентилятора турбины в авиационном двигателе.

Уровень техники

Реактивный двигатель для воздушного судна имеет турбину с лопатками вентилятора, которые засасывают воздух в двигатель по мере того, как турбина вращается. Лопатки вентилятора подвергаются воздействию атмосферы спереди двигателя и имеют вероятность столкновения с птицей или другим посторонним предметом, который может засосать в двигатель. Поэтому лопатка вентилятора турбины обычно имеет металлическую переднюю кромку для конструктивного усиления, чтобы защитить лопатку вентилятора от ударов птиц или подобного.

Сущность изобретения

Металлическая передняя кромка лопатки вентилятора турбины изготавливается обработкой резанием и формовкой удлиненной металлической части. Металлическая часть имеет передний и задний края, продолжающиеся по длине части, и имеет в целом клиновидное поперечное сечение, причем противоположные стороны расходятся от переднего края к заднему краю. Полость прорезана внутрь от заднего края к переднему краю. Это обеспечивает часть в целом V-образным поперечным сечением, имеющим расходящиеся назад от переднего края противоположные боковые стенки. Оправка вставляется в полость, и боковые стенки V-образной части отклоняются друг к другу, чтобы сжать полость по форме оправки. Затем часть устанавливается в качестве металлической передней кромки путем вставки элемента лопатки вентилятора турбины в сжатую полость и прикрепления части к элементу.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематичный вид, изображающий части лопатки вентилятора турбины в сечении.

Фиг.2 - схематичный вид в перспективе, изображающий начальное состояние части лопатки вентилятора с фиг.1.

Фиг.3 - схематичный вид в сечении, изображающий промежуточное состояние части, изображенной на фиг.2.

Фиг.4 - схематичный вид, изображающий часть с фиг.2, зажатую в приспособлении для резания.

Фиг.5 - схематичный вид, изображающий этап резания, который ставит деталь в промежуточное состояние с фиг.3.

Фиг.6 - схематичный вид, изображающий этап резания и обработки поверхности.

Фиг.7 - схематичный вид, частично изображающий этап формовки.

Фиг.8 - также схематичный вид, частично изображающий этап формовки.

Фиг.9 - схематичный вид в сечении, изображающий часть в законченном состоянии.

Подробное описание

Устройство, изображенное на чертежах, имеет части, которые являются примерами элементов, перечисленных в формуле изобретения. Следующее описание, таким образом, включает в себя примеры того, как средний специалист в данной области техники может осуществить и использовать заявленное изобретение. Здесь представлено удовлетворение установленных требований письменного описания, достаточности раскрытия, лучшего варианта, не накладывая ограничений, которые не перечислены в формуле изобретения.

Как частично показано на фиг.1, лопатка 10 вентилятора турбины имеет элемент 12 корпуса, выполненный из композитного материала. Металлическая часть 14 установлена на передний участок 16 элемента 12 корпуса, чтобы определить переднюю кромку лопатки 10 вентилятора турбины. Хотя элемент 12 корпуса показан схематично как единая деталь из композитного материала, он может содержать любую подходящую часть или комбинацию частей, которые вместе образуют лопатку 10 вентилятора с общей формой аэродинамического профиля. Металлическая часть 14, которая предпочтительно выполнена из титана, обеспечивает лопатке 10 вентилятора конструктивное усиление для защиты от ударов птиц.

Металлическая часть 14 сначала формуется в виде штампованной металлической полосы, имеющей удлиненную, в целом, прямоугольную форму, изображенной на фиг.2. Часть 14 тогда имеет передний и задний края 20 и 22, продолжающиеся по длине между ее противоположными концами 24 и 26. Хотя часть 14 будет изменяться по ее длине, чтобы соответствовать форме аэродинамического профиля элемента 12 корпуса (фиг.1), она сохраняет в целом клиновидное поперечное сечение, причем противоположные стороны 30 и 32 расходятся от переднего края 20 к заднему краю 22, как показано, например, на втором конце 26 на фиг.2.

В показанном примере противоположные стороны 30 и 32 имеют вогнутые контуры, и первая сторона 30 длиннее второй стороны 32. Передний край 20 является плоской поверхностью, которая ортогональна противоположным сторонам 30 и 32 на передних углах 34 и 36 части 14. Задний край 22 имеет неплоский контур, продолжающийся между задним углом 38 на более длинной стороне 30 и задним углом 40 на более короткой стороне 32. Важно, что начальная толщина T1 части 14 на заднем крае 22 по существу больше толщины T2 лопатки 10 вентилятора (фиг.1), где законченная часть 14 поднимается выше переднего участка 16 элемента 12 корпуса.

Металлическая часть 14 с фиг.2 принимает форму с фиг.3 при механической обработке. В частности, часть 14 зажимается в обрабатывающем приспособлении 50, как показано на фиг.4, и обрабатывается фрезой 52, как показано на фиг.5. Фреза 52, или одна или более подобных фрез различных размеров, врезается в часть 14, чтобы образовать полость 55. Полость 55 продолжается по длине части 14 от конца 24 до конца 26 и продолжается поперечно внутрь от заднего края 22 к переднему краю 20. Это обеспечивает всей длине части 14 в целом V-образное поперечное сечение, имеющее противоположные боковые стенки 60 и 62, которые расходятся к задней части. Подобно клиновидному сечению с фиг.2, V-образное сечение с фиг.3 будет изменяться, как требуется для соответствия форме аэродинамического профиля элемента 12 корпуса. Однако завышенная толщина T1 на задней стороне части 14 позволяет полости 55 иметь соответственно широко открытый конец 65 по всей ее полной длине. Кроме того, вогнутые контуры на противоположных сторонах 30 и 32 позволяют фрезе 52 обеспечить боковые стенки 60 и 62 с соответственно выпуклыми внутренними поверхностями 66 и 68. Широкий раствор 65 и выпуклые внутренние поверхности 66 и 68 увеличивают зазор, через который фрезой 52 можно манипулировать внутри полости 55, по мере того как она подается внутрь из заднего края 22 к переднему краю 20.

Помимо выпуклых внутренних боковых поверхностей 66 и 68 фреза 52 образует вогнутую внутреннюю поверхность 70 внизу полости 55. Внутренние поверхности 66, 68 и 70, все, обеспечиваются машинной обработкой. Затем часть 14 переносится на оправку 80 для фрезерования для машинной обработки наружных поверхностей, как показано на фиг.6. Обработка резанием снаружи также обеспечивает часть 14 вновь образованным передним краем 82, имеющим скругленный контур, подходящий для окончательной передней кромки лопатки 10 вентилятора.

Этап формования следует за этапами обработки резанием. Как показано на фиг.7, часть 14 помещается на фасонную оправку 90 так, чтобы передний участок 92 оправки 90 принимался в открытую полость 55. Передний участок 92 оправки 90 имеет тот же размер и форму, что и передний участок 16 элемента 12 корпуса, на который металлическая часть 14 будет устанавливаться, как показано на фиг.1. Часть 14 и оправка 90 нагреваются до повышенной температуры и помещаются между парой разогретых фасонных матриц 96 и 98, как показано на фиг.8. По мере того как матрицы 96 и 98 съезжаются, они отклоняют боковые стенки 60 и 62 части друг к другу и в верхнее зацепление с передним участком 92 оправки 90. Это сжимает полость 55 до формы переднего участка 92 оправки 90 и также переднего участка 16 элемента 12 корпуса. Такое формование части 14 предпочтительно выполняется процессом холодного или горячего формования при повышенной температуре, которая поддерживается ниже температуры ковки титана или другого металла, из которого выполнена часть 14. Часть 14 затем удаляется из фасонных матриц 96 и 98 и оправки 90 и охлаждается до комнатной температуры. Охлажденная и отформованная часть 14, как показано на фиг.9, затем устанавливается на элемент 12 корпуса без дополнительного нагрева, обработки резанием или формования и прикрепляется к элементу 12 корпуса подходящим образом, известным в данной области техники.

Патентоспособный объем изобретения ограничен формулой изобретения и может включать в себя другие примеры того, как изобретение может быть осуществлено и использовано. Другие такие примеры, которые могут быть доступны до или после даты подачи заявки, предполагаются принадлежащими объему формулы изобретения, если они имеют элементы, которые не отличаются от точного языка формулы изобретения, или если они имеют эквивалентные элементы с несущественными отличиями от точного языка формулы изобретения.

1. Способ изготовления металлической передней кромки, предназначенной для установки на передний участок заданных размеров и форм элемента корпуса лопатки вентилятора, согласно которому осуществляют механическую обработку удлиненной металлической части, имеющей передний край, проходящий по длине части, задний край, проходящий по длине части, и вырезание полости внутрь от заднего края к переднему краю для получения части, у которой противолежащие внутренние поверхности расходятся в направлении назад, помещают часть на формующую оправку, имеющую передний участок с заданными размерами и формой переднего участка элемента корпуса лопатки вентилятора, причем передний участок оправки размещают внутри полости, и
формуют часть на оправке, отклоняют противолежащие внутренние боковые поверхности друг к другу в форму переднего участка оправки.

2. Способ по п.1, при котором при вырезании получают часть с, в основном, V-образным поперечным сечением, у которого противолежащие боковые стенки расходятся назад.

3. Способ по п.1, при котором при вырезании получают противоположные внутренние поверхности с выпуклым контуром.

4. Способ по п.1, при котором при осуществлении механической обработки получают машинно-отделанные наружные поверхности до формования.

5. Способ по п.1, при котором при осуществлении механической обработки получают часть с передней кромкой, имеющей скругленный угол, соответствующий концевой передней кромке лопатки вентилятора до формования.

6. Способ по п.1, при котором при вырезании получают часть с вогнутой внутренней поверхностью, образующей дно полости, и противоположными внутренними боковыми поверхностями, имеющими выпуклые контуры, проходящие полностью от вогнутой внутренней поверхности к задней кромке части.

7. Способ изготовления металлической передней кромки, предназначенной для установки на передний участок заданных размеров и форм элемента корпуса лопатки вентилятора, согласно которому
осуществляют механическую обработку удлиненной металлической части, имеющей передний край, проходящий по длине части, и задний край, проходящий по длине части, врезание внутрь от заднего края к переднему краю для получения части с полостью большего размера, чем передний участок элемента корпуса лопатки вентилятора,
размещают часть на формующей оправке, имеющей передний участок с заданными размерами и формой переднего участка, причем передний участок оправки размещают внутри полости, и
формуют часть путем компрессионного отклонения части к оправке и на ней для стягивания полости в форму переднего участка оправки.

8. Способ по п.7, при котором при формовании формуют часть между фасонными матрицами за счет сведения матриц вместе на часть для компрессионного отклонения части к оправке и на ней.

9. Способ по п.7, при котором при врезании получают часть с, в основном, V-образным поперечным сечением, у которого противолежащие боковые стенки расходятся назад.

10. Способ по п.7, при котором в результате механической обработки получают машинно-отделанные наружные поверхности части до формования.

11. Способ по п.7, при котором механической обработкой получают часть с передней краем, имеющим скругленный угол, соответствующий концевой передней кромке лопатки вентилятора до формования.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области обработки давлением, а именно к изготовлению штампованных лопаток в энергомашиностроении и авиационной промышленности и др. .

Изобретение относится к изготовлению лопатки вентилятора газотурбинного двигателя. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно к способам изготовления полой вентиляторной лопатки из титанового сплава. .

Изобретение относится к технологии изготовления полых лопаток газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к упрочнению поверхностей тела и исправлению внутренних дефектов ударной обработкой. .

Изобретение относится к способам изготовления полых турбинных лопаток и может быть использовано в авиационной и энергетической промышленности. .

Изобретение относится к области обработки давлением и может быть использовано для изготовления лопатки колена стального трубопровода, спрофилированной по винтовой линии.

Изобретение относится к устройствам для закрутки деталей в виде лопаток газотурбинных двигателей и может найти применение в авиадвигателестроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу изготовления полуфабриката для элемента в форме крыла. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно, к способам изготовления полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя (ГТД), состоящей из выполненных из титанового сплава обшивок и заполнителя

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при производстве лопаток газотурбинных двигателей. Способ включает фрезерование пера лопатки на пятикоординатном станке с числовым программным управлением. Вращающейся фрезе сообщают перемещение и периодическую подачу на строчку вдоль оси заготовки лопатки в виде параллелепипеда, которую поворачивают относительно фрезы. Заготовку зажимают в размещенном на горизонтальном столе станка приспособлении вертикально относительно стола. Подводят к исходной точке контакта с обрабатываемой поверхностью лопатки и осуществляют фрезерование с приданием готовой формы хвостовика и предварительным фрезерованием элементов лопатки, находящихся в проточной части компрессора по меньшей мере за пять переходов при помощи цилиндрической ее торцевой и периферийной частью. Затем базируют заготовку вертикально относительно горизонтального стола станка по поверхности хвостовика, удаляют технологическую прибыль, обрабатывают заготовку с приданием готовой формы пера или пера с дополнительными конструктивными элементами лопатки при помощи конусной фрезы по меньшей мере за один переход при обработке пера лопатки с отклонением оси фрезы от нормали к обрабатываемой поверхности в плоскости направления подачи фрезы и в перпендикулярной ей плоскости или при помощи конусной и цилиндрической фрезы по меньшей мере за два перехода при обработке лопатки с дополнительными конструктивными элементами. Уменьшается время изготовления, упрощается технология. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к области изготовления полых лопаток авиационных двигателей способом сверхпластической формовки, и может быть использовано при изготовлении, например, полой вентиляторной лопатки турбомашины. Заготовка содержит формуемую и неформуемую части. По периметру неформуемой части расположена технологическая зона. На поверхности технологической зоны, которая будет расположена со стороны матрицы штампа, выполнены выступы для обеспечения плотного прилегания противоположной поверхности технологической зоны к пуансону при сомкнутом штампе. Повышается точность геометрических размеров, а также снижается трудоемкость ее изготовления. 5 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении бесприпусковых лопаток из двухфазных титановых сплавов. Исходную заготовку в виде прутка подвергают фасонированию. Затем производят изотермическую штамповку предварительно смазанной и нагретой фасонированной заготовки на гидравлическом прессе. После обрезки облоя осуществляют размерное химическое травление альфированного слоя штамповки и ее вакуумную термообработку. Затем правят нагретую штамповку методом изотермической термофиксации в нагретом штампе. Температура термофиксации ниже температуры вакуумной термообработки на 20-80°С. Выдержка под давлением от 2 кгс/мм2 составляет не менее 3 минут. В результате обеспечивается снятие остаточных напряжений с сохранением геометрических размеров штамповки, что позволяет исключить ее дальнейшее коробление, увеличение коэффициента использования металла за счет получения пера и проточной части полки хвостовика лопатки без припуска и уменьшение количества последующих механических операций по обработке профиля пера лопатки. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для закрутки деталей, преимущественно лопаток газотурбинных двигателей. Устройство содержит корпус, блок фиксации базового сечения лопатки, образованный двумя ложементами, фиксатор промежуточных сечений в виде ложементов, охватывающих сечения срединной зоны пера лопатки со стороны спинки и корыта, фиксатор концевого сечения в виде двух ложементов с возможностью их окружного перемещения. Ложементы соединены со штоками соответствующих гидроцилиндров, при этом ложементы, охватывающие сечения срединной зоны пера лопатки со стороны спинки, жестко связаны между собой и образуют гравюру пуансона штампа, а ложементы, охватывающие сечения срединной зоны пера лопатки со стороны корыта, жестко связаны между собой и образуют гравюру матрицы штампа. Пуансон и матрица образуют блок калибровки срединной зоны пера лопатки вместе с соответствующими гидроцилиндрами. Ложементы фиксатора концевого сечения жестко связаны с зубчатым колесом и образуют блок закрутки концевого сечения пера лопатки с соответствующими гидроцилиндрами. Ось зубчатого колеса совмещена с осью концевого закручиваемого сечения пера лопатки, а зубчатое колесо связано с приводом устройства. Имеется также тормоз. Расширяются технологические возможности и повышается точность взаимного расположения закручиваемых сечений пера лопатки относительно ее базового сечения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно к способам изготовления с использованием диффузионной сварки полого изделия. Изготавливают заготовки обшивок и заполнителя, при этом на внешней поверхности одной или обеих заготовок обшивок выполняют отдельные выступы для формирования из них впоследствии конструктивных элементов изделия, а по периметру технологической зоны соответственно одной или обеих заготовок обшивок выполняют сплошной выступ. Далее собирают заготовки в пакет, размещают пакет между половинами матрицы с расположением технологической зоны заготовок между соответствующими плоскими поверхностями половин матрицы. Осуществляют сжатие технологической зоны пакета между половинами матрицы, нагрев пакета и подачу рабочей среды в замкнутую полость, образованную между половиной матрицы и пакетом, для создания давления, необходимого для диффузионной сварки заготовок. Повышается качество соединения. 5 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении металлической накладки лопатки вентилятора газотурбинного двигателя. Осуществляют предварительное профилирование исходной заготовки с образованием в заготовке внутренней полости, параллельных боковых стенок и усиленной передней части. Далее формируют пакет под прокатку, для чего устанавливают в полость заготовки технологическую вставку с использованием при установке средства, предотвращающего в процессе прокатки схватывание заготовки с технологической вставкой по контактирующим поверхностям. Последующее профилирование заготовки осуществляют прокаткой в цилиндрических валках. Обеспечиваются требования эксплуатации защитной накладки. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. С использованием диффузионной сварки и сверхпластической формовки собирают заготовки обшивок и заполнителя в пакет. Предварительно на участки контактирующих поверхностей заготовок обшивок и заполнителя по заданному трафаретному рисунку наносят защитное покрытие. В заготовках обшивок выполняют проточку, а в заготовке заполнителя - прорезь для установки по крайней мере одной трубки. Герметизируют пакет по кромкам, исключая место установки по крайней мере одной трубки. Устанавливают трубку, соединяя ее с коллекторной зоной, и удаляют из полостей пакета кислород и связующее вещество защитного покрытия. Полностью герметизируют пакет, нагревают его и осуществляют диффузионную сварку заготовок по входной, выходной и периферийной кромкам. Придают цельной конструкционной заготовке аэродинамический профиль, производят сверхпластическую формовку посредством подачи в полости между заготовками обшивок и заполнителя рабочей среды с использованием по крайней мере одной трубки. Коллекторную зону располагают со стороны пакета, соответствующей периферийной кромке лопатки. Для установки по крайней мере одной трубки проточку в заготовках обшивок и прорезь в заготовке заполнителя выполняют на расстоянии от внешней границы входной или выходной кромки, меньшем L/3, где L - длина хорды лопатки по периферийной кромке. В результате обеспечивается устранение возможности появления брака при изготовлении лопаток без ухудшения эксплуатационных свойств лопатки и без повышения трудоемкости ее изготовления. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для закрутки деталей, преимущественно лопаток газотурбинных двигателей, и может найти применение в авиадвигателестроении и других отраслях промышленности. Устройство закрутки пера лопатки содержит ложемент фиксации замка лопатки, разъемный ложемент концевого сечения пера лопатки, разъемный ложемент промежуточного сечения пера лопатки и силовой привод. Разъемный ложемент промежуточного сечения пера лопатки содержит пуансон и матрицу с гравюрами спинки и корыта закрученного пера лопатки. Разъемный ложемент концевого сечения пера лопатки образован двумя полуколесами с возможностью окружного перемещения вокруг оси лопатки, каждое из которых снабжено выступающей платформой. Силовой привод выполнен в виде рычага с боковыми сторонами, параллельными хорде концевого сечения пера лопатки, образованного полуколесами при смыкании и взаимодействующего с копирами, жестко связанными с пуансоном и матрицей. Ложемент фиксации замка и разъемный ложемент концевого сечения пера лопатки установлены на подвижных верхней и нижней платформах, охватывающих разъемный ложемент промежуточного сечения пера лопатки. Опорные поверхности разъемного ложемента промежуточного сечения пера лопатки жестко связаны с плитами и имеют возможность поступательного перемещения относительно лопатки. Между платформами и плитами установлены пружины сжатия. Изобретение позволяет повысить производительность устройства закрутки пера лопатки и качество изготавливаемых им лопаток. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение может быть использовано для защиты передней или задней кромки лопатки компрессора авиационного двигателя. Металлическим листам штамповкой придают первоначальную форму, приближенную к форме спинки (1Е) и корыта (1I) вставки. Центральная часть (3) соответствует по форме внутренней полости выполняемой металлической вставки. Обе стороны центральной части смыкаются в по меньшей мере одной точке, воспроизводя внутреннюю форму передней или задней кромки защищаемой лопатки. Соединяют листы заготовки на уровне заостренного конца центральной части посредством точечного соединения и сварки боковых краев листов. Размещают заготовку в вакууме и закрывают ее сваркой вокруг центральной части с сохранением остаточного пространства между листами заготовки и по меньшей мере одной точкой центральной части. Соединяют заготовку посредством горячего изостатического прессования до деформации листов заготовки для полного охвата центральной части. Разрезают заготовку по средней поперечной плоскости для извлечения центральной части (3) и разделяют на две вставки. Проводят финишную механическую обработку внешнего профиля вставки. Способ обеспечивает расширение технологических возможностей изготовления вставки при выполнении полости. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх