Способ механической обработки лопатки и газотурбинный двигатель

Изобретение относится к общей области газовых турбин для самолетных или вертолетных двигателей и более конкретно к способу изготовления лопаток, который способствует минимизации напряжений и веса во время механической обработки. При механической обработке лопатки на станке для объемной механической обработки определяют опорные точки, которые должны служить в качестве контрольных точек для механической обработки. При этом обрабатываемая лопатка содержит перо, полку, содержащую передний и задний держатели, образованные соответственно под ее передним и задним участками для поддержки уплотнительного кожуха, хвостовик лопатки и стойку, расположенную между полкой и хвостовиком лопатки. Затем позиционируют лопатку на станке, используя упомянутые передний и задний держатели в качестве двух опорных точек для шеститочечной системы позиционирования, и производят механическую обработку. Другое изобретение группы относится к газотурбинному двигателю, включающему в себя множество лопаток, полученных указанным выше способом. Группа изобретений позволяет упростить механическую обработку лопатки и снизить ее вес. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к общей области газовых турбин для самолетных или вертолетных двигателей и более конкретно оно относится к способу изготовления лопаток, который способствует минимизации напряжений и веса во время механической обработки.

Известно, что лопатки представляют собой очень сложные детали и процесс изготовления которых с использованием литья является длительным, дорогостоящим и сложным, в частности по причине требуемых производственных допусков.

Из-за размерных допусков величиной порядка миллиметра и из-за состояния поверхности литая деталь редко является деталью, которая может быть использована непосредственно. Поэтому позднее она должна быть подвергнута механической обработке по меньшей мере частично (обычно на станке с ЧПУ), что требует использования геометрической системы координат, которая является характерной для такой механической обработки. К сожалению, для выполнения операций механической обработки, необходимо выбирать систему для позиционирования детали в станке для механической обработки, которая является оптимизированной и которая обеспечивает требуемую точность, а также является удобной для контроля. Система позиционирования должна также быть статически определенной, т.е. она должна позволять однозначно определять положение детали в трех измерениях, обычно с использованием шести опорных точек, которые надлежащим образом распределены, в частности для того чтобы максимизировать расстояния между ними. После того как деталь была подвергнута механической обработке, данные опорные точки остаются и на практике они представляют собой не точки, а скорее пятна, имеющие конечные малые размеры, но в то же время достаточно малые, чтобы приближаться к идеальным точкам.

В документе FR 2956996 раскрыто устройство удержания лопатки во время механической обработки ее хвостовика.

К сожалению, подвижные лопатки турбин, например, обычно имеют малые размеры, что затрудняет максимизацию расстояний между упомянутыми опорными точками, в частности, когда опорные точки ненулевого размера приводят к дополнительному весу.

ОБЪЕКТ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, основной целью настоящего изобретения является устранение таких недостатков посредством предложения способа механической обработки лопаток, который позволяет, в частности, минимизировать концентрации механических напряжений, а также сохранить вес.

Данная цель достигается посредством способа механической обработки лопатки в станке для объемной механической обработки, причем упомянутая лопатка содержит аэродинамическое перо, полку, содержащую передний и задний держатели, образованные соответственно под ее передним и задним участками для поддержки уплотнительного кожуха, хвостовик лопатки и стойку, расположенную между упомянутой полкой и упомянутым хвостовиком лопатки, причем упомянутый способ отличается тем, что упомянутые держатели также образуют две опорные точки для шеститочечной системы позиционирования для позиционирования упомянутой лопатки в упомянутом станке для объемной механической обработки.

Посредством ограничения концентраций напряжения на лопатке данное объединение функции держателя и функции опорной точки позволяет упростить механическую обработку, которая должна осуществляться, а также обеспечить желаемую экономию в весе.

В соответствии с предпочтительным положением упомянутые опорные точки образованы на стороне спинки упомянутой стойки.

Изобретение также предусматривает лопатку, полученную упомянутым способом, и газотурбинный двигатель, включающий в себя множество лопаток, которые описаны выше.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения очевидны из приведенного ниже описания, выполненного со ссылкой на один прилагаемый чертеж, который показывает примерный вариант осуществления, не имеющий ограничительного характера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Упомянутый один чертеж представляет собой вид спереди лопатки 10 газотурбинного двигателя, например лопатки вентилятора, лопатки турбины или лопатки компрессора, которая известным способом прикреплена к периферии роторного диска двигателя (не показанного) и которая обычно содержит под полкой 12 отделенный от нее стойкой 14 хвостовик 16 лопатки елочного типа или типа «ласточкин хвост», каковой хвостовик размещен в соответствующем пазу или канавке (не показанной) в периферии роторного диска.

Стойка 14 имеет толщину, которая мала по сравнению с хвостовиком 16 лопатки, для того чтобы проходить через отверстие, образованное упомянутым пазом, и обеспечить механическое соединение между хвостовиком и аэродинамическим участком (или аэродинамическим профилем 18) лопатки. Под полкой обычно размещаются как передний, так и задний держатель 12А и 12В для уплотнительного кожуха 20, причем термины «передний» и «задний» приведены относительно потока воздуха, проходящего между лопатками.

Для того чтобы обеспечить механическую обработку такой лопатки, необходимо образовать опорные поверхности, которые должны представлять собой исходные поверхности для определения размеров деталей, и опорные точки, которые должны служить в качестве контрольных точек для механической обработки и для последующего контроля детали. Обычно предусмотрено шесть опорных точек, распределенных по всей детали для механической обработки, и они образуют участки шеститочечной системы позиционирования, позволяющей осуществлять механическую обработку детали в станке для объемной механической обработки.

В настоящем изобретении боковая поверхность стойки 14 на стороне спинки выбрана в качестве контрольной поверхности, а передний и задний держатель уплотнительного кожуха также используются в качестве опорных точек 22А, 22В для шеститочечной системы позиционирования для позиционирования лопатки в станке для объемной механической обработки, при этом другие четыре опорные точки распределены на других поверхностях лопатки. При такой конфигурации, упомянутые две опорные точки расположены относительно близко к краям стойки, тем самым максимизируя расстояние между ними. Таким образом, концентрация напряжений, которая возникает в результате большого количества малых радиусов кривизны, уже имеющихся в хвостовиках, в опорных точках для уплотнительного кожуха 20 не увеличивается, поскольку эти радиусы кривизны сгруппированы вместе с теми, которые являются результатом опорных точек, и к тому же уменьшается общий вес лопатки вследствие того, что функции опоры и держателя, которые объединены в этих двух точках, совпадают.

1. Способ механической обработки лопатки (10) на станке для объемной механической обработки, причем упомянутая лопатка (10) содержит перо (18), полку (12), содержащую передний и задний держатели (12А, 12В), образованные соответственно под ее передним и задним участками для поддержки уплотнительного кожуха (20), хвостовик (16) лопатки и стойку (14), расположенную между упомянутой полкой и упомянутым хвостовиком лопатки, причем упомянутый способ содержит этап, на котором определяют опорные точки, которые должны служить в качестве контрольных точек для механической обработки, при этом способ отличается тем, что

определяют две опорные точки (22А, 22В) как образованные упомянутыми передним и задним держателями;

позиционируют упомянутую лопатку на станке для объемной механической обработки, используя упомянутые передний и задний держатели, образующие две опорные точки (22А, 22В) для шеститочечной системы позиционирования.

2. Способ механической обработки по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые опорные точки образованы на стороне спинки упомянутой стойки.

3. Газотурбинный двигатель, включающий в себя множество лопаток, полученных способом механической обработки по п. 1 или 2.



 

Похожие патенты:

Лопасть вентилятора турбореактивного двигателя содержит хвостовик, концевую часть, переднюю и заднюю кромки. Передняя кромка лопасти имеет угол стреловидности, больший чем или равный +28° на участке лопасти, который расположен на радиальной высоте, лежащей в диапазоне от 60% до 90% от общей радиальной высоты лопасти, измеренной от ее хвостовика в направлении ее концевой части.

Изобретение относится к области машиностроения, может быть использовано при конструировании ступеней паровых и газовых турбин, компрессоров и направлено на повышение аэродинамической эффективности лопаточной решетки турбомашины.

Лопатка газотурбинного двигателя, имеющая множество секций лопатки, упакованных вдоль радиальной оси (Z-Z). Каждая секция лопатки расположена вдоль продольной оси (Х-Х) между передней кромкой и задней кромкой и вдоль тангенциальной оси (Y-Y) между стороной корытца и стороной спинки.

Лопатка ротора газовой турбины, включающая в себя корневую часть, платформу и перьевую часть. Платформа содержит входную и выходную стороны, боковые стороны, проходящие от входной к выходной стороне, а также осевую и радиальную канавки в каждой боковой стороне платформы.

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинный двигатель, включающий в себя контур (10) охлаждения окружающего воздуха, содержащий охлаждающий канал (26), расположенный в лопатке (22) турбины и в сообщении по текучей среде с источником (12) окружающего воздуха; и предварительный завихритель (18), причем упомянутый предварительный завихритель содержит внутренний обод, наружный обод и множество направляющих лопаток, каждая проходящая от внутреннего обода до наружного обода.

Изобретение относится к способу армирования передней кромки (16) лопасти (12) для ее защиты, а также к лопасти с армированием и может найти применение при изготовлении или восстановлении лопасти турбинного двигателя, вертолета или пропеллера.

Узел пера и полки хвостовика для дозвукового потока включает полку хвостовика и установленное на ней перо облопаченного колеса газотурбинного двигателя. Полка хвостовика имеет поверхность, расположенную между перьями, которая представляет собой поверхность полки хвостовика и которая радиально образует внутренность газопропускающих каналов, образованных между перьями.

Лопатка компрессора имеет аэродинамическую часть заданного профиля по существу в соответствии со значениями X, Y и Z декартовой системы координат, представленными в масштабируемой таблице, выбранной из группы таблиц, состоящей из Таблиц 1-11, в которой значения X, Y и Z декартовой системы координат являются безразмерными значениями, приведенными с возможностью преобразования в размерные расстояния путем умножения значений X, Y и Z декартовой системы координат на некоторое число, при этом X и Y представляют собой координаты, которые, будучи соединенными непрерывными дугами, задают сечения профиля аэродинамической части на каждой высоте Z, при этом сечения профиля аэродинамической части на каждой высоте Z соединены друг с другом с формированием полного профиля аэродинамической части.

Компрессор содержит поворотные статорные лопатки. Лопатка компрессора имеет аэродинамическую часть заданного профиля по существу в соответствии со значениями X, Y и Z декартовой системы координат, приведенными в масштабируемой таблице, которая выбрана из группы таблиц, состоящей из Таблиц 1-2, и в которой значения X, Y и Z декартовой системы координат являются безразмерными значениями, преобразуемыми в размерные расстояния путем умножения значений X, Y и Z декартовой системы координат на некоторое число, причем координаты X и Y представляют собой координаты, которые, будучи соединенными непрерывными дугами, определяют сечения профиля аэродинамической части на каждой высоте Z, при этом сечения профиля аэродинамической части на каждой высоте Z плавно соединены друг с другом с формированием полной формы аэродинамической части.

Изобретение относится к энергетике. Лопатка турбомашины, содержащая перо лопатки, вытянутое в осевом направлении между передней кромкой и задней кромкой, а в радиальном направлении - между хвостовиком и вершиной.

Изобретение относится к изготовлению узлов турбины, работающей в условиях высоких температур. Способ изготовления узла (10, 10а) турбины в виде расположенных между двумя платформами (46, 46΄) по меньшей мере двух аэродинамических профилей (12, 14), который формируют монолитным, включает создание первой защиты путем нанесения теплозащитного покрытия на по меньшей мере два соседних аэродинамических профиля (12, 14), при этом в процессе нанесения по меньшей мере одна область (16) одного аэродинамического профиля (14), находящегося в теневой зоне другого аэродинамического профиля (12, 14), остается необработанной, создание второй защиты в по меньшей мере одной необработанной области (16) одного аэродинамического профиля (14), находящегося в теневой зоне другого аэродинамического профиля (12, 14), путем модификации поверхности до нанесения теплозащитного покрытия или после его нанесения, причем первая и вторая технологии защиты отличаются одна от другой и вторая технология защиты приводит к модификации поверхности по меньшей мере одной области (16) одного аэродинамического профиля (14) из двух соседних аэродинамических профилей (12, 14), которая останется необработанной или которая осталась необработанной, путем нанесения покрытия, или травления, или придания шероховатости, или путем химического преобразования поверхности.

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано, например, при чистовой обработке лопаток газотурбинного двигателя. Способ включает удаление обработкой с помощью адаптированного инструмента (20) припуска обрабатываемой зоны (8), при этом для определения конечного положения инструмента в ходе обработки осуществляют цифровое моделирование поверхности (11) теоретического профиля в виде сетки (13) и моделирование позиции каждой точки (Р) контакта между деталью и инструментом (20) в процессе обработки, измеряют посредством зондирования детали для каждого узла Ni, находящегося за пределами внешней границы (12) обрабатываемой зоны (8), отклонение (дельта Ni) между положением узла Ni на исходной поверхности (10) и рассчитанной позицией узла на поверхности (11) теоретического профиля, путем соответствующих расчетов определяют отклонение (дельта Р), необходимое для добавления к каждой точке Р для достижения в ней контакта между деталью и инструментом (20), относительно системы координат обрабатывающего станка.

Изобретение относится к области энергетики. Разделительное устройство содержит завихритель (1, 20, 30) из листового материала, содержащий множество изогнутых лопаток (4), имеющих кромку (6) со стороны входа потока, образующую входной угол (α), и кромку (8) со стороны выхода потока, образующую выходной угол (β), при этом кромка со стороны входа потока и кромка со стороны выхода потока проходят от центрального участка (3) к периферийной кромке (9), причем периферийная кромка проходит между конечными точками кромки со стороны входа потока и кромки со стороны выхода потока, а входной угол больше, чем выходной угол, при этом периферийная кромка изогнутых лопаток выполнена на виде сверху круговой.

Изобретение относится к изготовлению детали ковкой. Способ включает измерение геометрических характеристик кованой детали, сравнение измеренной геометрии с заданной геометрией и выявление дефектных зон, не соответствующих заданной геометрии.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при обработке профиля пера рабочих лопаток газотурбинных двигателей на станках с ЧПУ. Способ включает обработку концевой торовой фрезой, которую перемещают эквидистантно обрабатываемой поверхности.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении диафрагмы (1) внутреннего корпуса модуля низкого или среднего давления паровой турбины.

Группа изобретений относится к машиностроению и может быть испоьзована при фрезеровании изделий с врезной подачей. Режущая головка содержит поверхность основания, боковую область, соединенную с поверхностью основания, верхнюю область, соединенную с боковой областью, и верхние ножи, расположенные на верхней области и имеющие режущие кромки, предназначенные для контакта с изделием для удаления материала и проходящие от центральной точки верхней области к периферии верхней области и расположенные под углом относительно базовой плоскости, приблизительно перпендикулярной указанной оси.

Изобретение относится к изготовлению моноблочного лопаточного диска путем его резания абразивной струей. Осуществляют непрерывное вырезание детали, проходящей через всю толщину блока материала в форме диска, с помощью эжекционной головки, расположенной напротив первой наружной поверхности блока.

Изобретение относится к способу производства моноблочного лопаточного диска. Осуществляют вырезание абразивной водяной струей блока материала, имеющего дисковидную форму, выполняемое для удаления материала из блока на уровне пространств между лопатками для формирования заготовок лопаток, проходящих радиально от ступицы.

Изобретение относится к коллектору вентилятора и способу его изготовлении. С помощью лазера осуществляют раскрой обечаек, фланцев в виде сегмента окружности, соединительных фланцев и стоек в виде ребер жесткости.

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки плиты с оребренной поверхностью и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Сварку осуществляют со стороны плиты. Предварительно на внешнюю поверхность плиты наносят места сварки, совпадающие с местами сварки на оребренной поверхности. В местах сварки выполняют сквозные одноступенчатые отверстия с уменьшением диаметра по глубине плиты. Совмещают свариваемые детали. В отверстия, выполненные в плите, устанавливают штифты до контакта с ребром. Высота штифта превышает глубину внутреннего отверстия в плите. После чего производят точечную сварку в местах установки штифтов. Высота выступания штифта в наружное отверстие составляет не менее половины его глубины. Плита и оребренная поверхность могут быть выполнены из тонколистового титанового сплава. Изобретение обеспечивает минимальные значения послесварочных деформаций, высокую точность сборки свариваемых деталей, исключающую их взаимное смещение, и возможность получения качественных сварных соединений в различных пространственных положениях. 2 з.п. ф-лы, 1ил., 1 пр.

Изобретение относится к общей области газовых турбин для самолетных или вертолетных двигателей и более конкретно к способу изготовления лопаток, который способствует минимизации напряжений и веса во время механической обработки. При механической обработке лопатки на станке для объемной механической обработки определяют опорные точки, которые должны служить в качестве контрольных точек для механической обработки. При этом обрабатываемая лопатка содержит перо, полку, содержащую передний и задний держатели, образованные соответственно под ее передним и задним участками для поддержки уплотнительного кожуха, хвостовик лопатки и стойку, расположенную между полкой и хвостовиком лопатки. Затем позиционируют лопатку на станке, используя упомянутые передний и задний держатели в качестве двух опорных точек для шеститочечной системы позиционирования, и производят механическую обработку. Другое изобретение группы относится к газотурбинному двигателю, включающему в себя множество лопаток, полученных указанным выше способом. Группа изобретений позволяет упростить механическую обработку лопатки и снизить ее вес. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх