Способ изготовления комбинированной полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин. Способ изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава заключается в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом. При этом элементы спинки и корыта лопатки из алюминиевого сплава соединяют между собой через дополнительный металлический элемент, выполненный либо из титана или титанового сплава, либо из легированной стали, образующий внутренний каркас лопатки, а также входную и выходную кромки лопатки, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки и имеющие углубления, обеспечивающие сопряженное присоединение с элементами спинки и корыта лопатки. Изобретение направлено на повышение прочностных характеристик и эрозионной стойкости. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин, может применяться в авиационных газотурбинных двигателях и энергетических установках для рабочих и направляющих лопаток вентиляторов и турбин.

Известен способ изготовления лопатки, включающий штамповку пластин заданного профиля и различной длины, их наложение одна на другую, соединение их между собой фигурными перемычками с формированием пакета пластин и заточкой кромок. (А.с. СССР №178932, МПК F04D 29/38. Рабочая лопатка осевого компрессора, 1966 г.).

Наиболее близким по техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ изготовления полой лопатки турбомашины, заключающийся в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом. (Патент РФ№2229035, МПК F04D 29/38. Способ изготовления лопатки компрессора. 2004 г.).

Недостатком данного способа изготовления лопатки являются ограниченные функциональные возможности и, как следствие, получение лопаток, обладающих невысокой эрозионной стойкостью и прочностью.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей способа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение прочностных характеристик и эрозионной стойкости лопаток.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава, заключающемся в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом, согласно изобретению элементы спинки и корыта лопатки из алюминиевого сплава соединяют между собой через дополнительный металлический элемент, выполненный либо из титана или титанового сплава, либо из легированной стали, образующий внутренний каркас лопатки, а также входную и выходную кромки лопатки, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки и имеющие углубления, обеспечивающие сопряженное присоединение с элементами спинки и корыта лопатки.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава элементы спинки и корыта лопатки вырезают или штампуют из прокатанного листа алюминиевого сплава.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава используют следующие дополнительные приемы: фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также дополнительного металлического элемента, образующего внутренний каркас лопатки, а также ее входную и выходную кромки осуществляют помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят: либо диффузионную сварку в вакууме или нейтральной среде, либо дуговую сварку в защитной среде, либо электронно-лучевую сварку, сварку твердофазным перемешиванием, либо сварку трением в вакууме или нейтральной среде, либо пайку высокопрочным припоем.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показаны элементы лопатки в поперечном сечении до их соединения (Фиг. 1а) и готовая лопатка турбомашины после соединения ее элементов (Фиг. 1b). На фиг. 2 представлены элементы лопатки до их соединения в 3D изображении. Фиг. 1 и 2 содержат: 1 - верхняя пластина (спинка); 2 - нижняя пластина (корыто); 3 - дополнительный металлический элемент, образующий внутренний каркас лопатки, а также входную и выходную кромки лопатки; 4 - входная кромка лопатки; 5 - выходная кромка лопатки; 6 - соединительные поверхности. Фиг. 2 содержит: 7 - полости лопатки; 8 - готовая лопатка.

Предложенный способ изготовления лопатки турбомашины осуществляется следующим образом. Сначала из алюминиевого сплава изготавливают (вырезают, штампуют) наружные пластины 1 и 2, составляющие лопатку. Наружные пластины 1 и 2 вырезают и изгибают таким образом, что они повторяют профиль и размер спинки и корыта лопатки 8. Из эрозионно-стойких материалов (либо из титана или титанового сплава, либо из легированной стали,) изготавливают дополнительный металлические элемент, образующий внутренний каркас лопатки, а также входную 4 и выходную кромки 5 лопатки 8. Каждую пластину 1 и 2 вырезают (или штампуют) из листового из алюминиевого сплава, толщина которого выбирается исходя из заданной конструкции лопатки 8. Дополнительный металлические элемент 3 лопатки 8 изготавливают предусматривая пазы для присоединения элементов спинки 1 и корыта 2. Закрепляют элементы лопатки 1, 2 и 3 так, чтобы они соответствовали размерам и конфигурации лопатки 8 (фиг. 1а и b, фиг. 2) и производят их соединение, например, диффузионной сваркой по соединительным поверхностям 6. В результате сварки стыков элементов лопатки 1, 2 и 3 получают готовую лопатку 8 с входной кромкой 4, выходной кромкой 5 и полостями 7.

Предложенный способ изготовления лопатки турбомашины позволяет расширить функциональные возможности способа за счет использования различных методов соединения элементов лопатки и повышения эрозионной стойкости изготавливаемых лопаток. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет снизить вес изготавливаемой лопатки и упростить технологический процесс ее изготовления.

1. Способ изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава, заключающийся в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом, отличающийся тем, что элементы спинки и корыта лопатки из алюминиевого сплава соединяют между собой через дополнительный металлический элемент, выполненный либо из титана или титанового сплава, либо из легированной стали, образующий внутренний каркас лопатки, а также входную и выходную кромки лопатки, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки и имеющие углубления, обеспечивающие сопряженное присоединение с элементами спинки и корыта лопатки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что элементы спинки и корыта лопатки вырезают или штампуют из прокатанного листа алюминиевого сплава.

3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также дополнительного металлического элемента, образующего внутренний каркас лопатки, а также ее входную и выходную кромки осуществляют помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят диффузионную сварку в вакууме или нейтральной среде.

4. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют помещая их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладывают соответствующие элементы лопатки с обеспечением сварочных зазоров и производят дуговую сварку в защитной среде.

5. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют помещая их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладывают соответствующие элементы лопатки с обеспечением сварочных зазоров и производят электронно-лучевую сварку.

6. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят сварку твердофазным перемешиванием.

7. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют помещая их в устройство, обеспечивающее возможность их взаимного перемещения без образования зазора и производят сварку трением в вакууме или нейтральной среде.

8. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят пайку высокопрочным припоем.



 

Похожие патенты:

Осевой вентилятор имеет мотор (1), на котором со стороны ротора закреплена крыльчатка (24), от втулки (ступицы) которой отходят лопасти вентилятора (24), имеющие передний и задний кант (26, 27).

Длинная пустотелая широкохордная лопатка вентилятора, состоящая из оболочки, выполненной из листа из титанового сплава, и жестко скрепленных с ней силовых несущих элементов: лонжерона, выполненного из титанового сплава, и остальных, выполненных из волокнистого однонаправленного металломатричного высокомодульного композиционного материала.

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.

Группа изобретений относится к области машиностроения, а именно к пустотелым широкохордным лопаткам вентилятора с демпфером для гашения вибраций и способам изготовления пустотелых широкохордных лопаток вентиляторов.

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.

Предлагается создание вентилятора охлаждения для двигателя, узла вентилятора охлаждения и транспортного средства, оснащенного узлом вентилятора охлаждения. Вентилятор охлаждения включает: первый лопастной вал (100), несущий множество лопастей (110); второй лопастной вал (200), несущий множество лопастей (210), установленный на первом лопастном валу (100) и вращающийся относительно первого лопастного вала (100); приводной двигатель, соединенный с первым лопастным валом (100), для вращения первого лопастного вала (100); торсионная пружина (300), первый конец которой соединен с первым лопастным валом (100), а второй конец соединен со вторым лопастным валом (200).

Группа изобретений относится к способу изготовления лопасти вентилятора и к устройству для его реализации. Осуществляют нагревание листовой заготовки c последующим прижатием к форме для лопасти вентилятора.

Группа изобретений относится к турбомашиностроению и может быть использована при изготовлении турбовентиляторных или турбореактивных двигателей воздушных судов.

Создан пропеллерный вентилятор, включающий в себя ступицу, имеющую овальную форму в аксиальном направлении, множество лопаток, которые проходят от ступицы, и, по меньшей мере, одно ребро жесткости, которое проходит от ступицы и образовано ближе к передней кромке каждой из множества лопаток.

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к осевым вентиляторам авиационных газотурбинных двигателей. Рабочее колесо высокооборотного осевого вентилятора содержит диск, установленные в диске лопатки и трактовые полки, установленные на диске между лопатками с образованием внутренней поверхности межлопаточного канала.

Группа изобретений относится к изготовлению импеллера турбомашины, включающего ступицу и лопатки, путем послойного аддитивного наращивания слоев из порошкового материала. Способ включает последовательное добавление одного слоя порошкового материала за другим, селективное приложение энергии к порошковому материалу в слое в виде облучения высокоэнергетическим источником и отверждение участков слоя порошкового материала. Послойное аддитивное наращивание слоев из порошкового материала в по меньшей мере одной массивной части ступицы ведут с обеспечением затвердевания порошкового материала с образованием решеточной полой структуры с внешней монолитной структурой оболочки, охватывающей решеточную полую структуру. Предложен также импеллер турбомашины, в котором по меньшей мере одна массивная часть ступицы имеет решеточную полую структуру с внешней монолитной структурой оболочки, охватывающей решеточную полую структуру. Обеспечивается снижение массы импеллера при одновременном сохранении требуемой механической прочности и химико-физической стойкости. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области турбо-машиностроения, в частности к авиационному моторостроению, и может быть использовано в рабочих колесах осевых компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД). В известном рабочем колесе осевого компрессора газотурбинного двигателя, включающем установленные на диске ротора рабочие лопатки, каждая из которых содержит хвостовик и перо, ограниченное выпуклой и вогнутой поверхностями с выполненными на них в средней части по высоте пера лопатки бандажными полками, бандажные полки смежных лопаток соединены между собой с образованием не менее одного антивибрационного бандажного кольца несимметричного профиля, выпуклая сторона которого расположена со стороны диска вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале, согласно изобретению кольцо снабжено компенсационными ребрами симметричного аэродинамического профиля, выполненными по меньшей мере на одной из бандажных полок каждой лопатки и расположенных вдоль линий тока воздуха в межлопаточном канале, при этом размер ребер в радиальном направлении равен сумме 0,1 длины лопатки и величины зазора между торцом лопатки и стационарным корпусом. Профиль полок, образующих антивибрационное бандажное кольцо, выполнен в виде профиля крыла, на выпуклой и вогнутой поверхностях пера каждой лопатки могут быть выполнены расположенные по высоте две и более бандажные полки, образующие бандажные кольца, а бандажные полки выполнены в средней части пера на расстоянии от торца лопатки, равном 0,2…0,7 ее длины. Применение изобретения позволяет снизить уровень механических напряжений в перьях рабочих лопаток, замках и дисках ротора ГТД за счет частичной компенсации центробежных сил аэродинамической силой, возникающей на антивибрационных полках рабочих лопаток при обтекании их воздухом (газом). Снижение уровня механических напряжений, в свою очередь, влечет снижение массы, габаритов и стоимости узлов, повышение надежности работы из-за улучшения условий работы антивибрационных бандажных полок рабочих лопаток осевого компрессора. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам изготовления пустотелых лопаток турбомашин. Способ получения пустотелой лопатки турбомашины, заключающийся в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом. При этом элементы спинки и корыта лопатки соединяют между собой через дополнительные металлические элементы, образующие входную и выходную кромки лопатки, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки и имеющие углубления, обеспечивающие сопряженное присоединение с элементами спинки и корыта лопатки. Изобретение направлено на возможность использования различных методов соединения элементов лопатки и повышение износостойкости лопаток. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Лопатка (112) ротора турбомашины, содержащая хвостовик (113) и вершину (114), разнесенные на высоту (h) лопатки, имеющая по меньшей мере один промежуточный сегмент (112a) между хвостовиком (113) лопатки и вершиной (114) лопатки, который имеет обратную стреловидность на по меньшей мере 50% высоты (h) лопатки, и концевой сегмент (112b) с прямой стреловидностью между промежуточным сегментом (112a) и вершиной (114) лопатки, причем концевой сегмент (112b) также имеет угол наклона линии, проходящей через центры тяжести (CG) последовательных профилей лопатки, относительно радиальной оси (Y) лопатки в направлении вращения (R) ротора. Настоящее изобретение позволяет дополнительно уменьшить риск динамического самозацепления лопатки ротора, содержащей концевой сегмент с прямой стреловидностью между вершиной лопатки и промежуточным сегментом, который имеет обратную стреловидность на протяжении по меньшей мере 50% высоты лопатки. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

Защитная накладка композитной лопатки турбинного двигателя, предназначенная для адгезионного сцепления с передней кромкой упомянутой лопатки и имеющая по всей высоте сечения лопатки форму латинской буквы V. Защитная накладка имеет основание, переходящее в два расширяющихся крыла и выполненное с возможностью формирования, по меньшей мере, одного приемного пространства продолжающегося в продольном направлении указанного основания защитной накладки. По меньшей мере, в одном приемном пространстве упомянутого основания защитной накладки установлен узел из множества пучков волокон, определяющих количество волокон, которое варьируется по всей высоте упомянутого приемного пространства. Узел из множества пучков волокон включает в себя, по меньшей мере, два концентрических пучка волокон, цилиндрический пучок, имеющий первую длину, а также трубчатый пучок, перекрывающий часть первого пучка волокон. Таким образом, плотность арматуры может быть простым и быстрым способом адаптирована к его форме, при этом более высокая плотность - вблизи вершины лопатки, а меньшая плотность - вблизи основания лопатки. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции лопатки турбомашины, в частности осевого компрессора газотурбинного двигателя. Лопатка турбомашины выполнена в виде пера с прикрепленными к нему входной и выходной кромками, выполненными из материала с пористой структурой. Соединение осуществляется при помощи пайки, сварки или лазерной наплавки. Толщина входной кромки в месте ее соединения с пером составляет 0,1-0,65, а выходной кромки - 0,1-0,35 от максимальной толщины пера. Входная или/и выходная кромки в продольном направлении могут быть выполнены из отдельных сегментов. Достигается увеличение надежности турбомашины и уменьшение её массы за счет локализации трещины в пористой структуре кромки и толщины места соединения кромки с пером, выбранной из условия сочетания максимальной прочности пера лопатки, места соединения пера и кромки, а также минимальной массы кромки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Лопатка (4) вентилятора для авиационного турбореактивного двигателя, содержащая перо (6), аксиально проходящее между передней кромкой (18) и задней кромкой (20), и содержащая множество сечений пера (S), уложенных радиально между сечением ножки (Spied) и сечением вершины (). Все сечения пера, заключенные между сечением ножки (Spied) и сечением пера (S30), расположенным на радиальной высоте, соответствующей 30% общей радиальной высоты пера, имеют скелетную кривую, имеющую точку перегиба. Скелетная кривая сечения пера образована изменениями скелетного угла в зависимости от положения вдоль хорды лопатки, а скелетный угол представляет собой угол, образованный между касательной к каждой точке скелета лопатки и осью двигателя. Такая геометрия лопатки вентилятора позволяет добиться понижения ее первой моды перегиба без увеличения, тем не менее, массы и длины турбореактивного двигателя. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Лопатка (4) вентилятора для авиационного турбореактивного двигателя, содержащая перо (6), аксиально проходящее между передней кромкой (18) и задней кромкой (20), и содержащая множество сечений пера (S), уложенных радиально между сечением ножки (Spied) и сечением вершины (). Все сечения пера, заключенные между сечением ножки (Spied) и сечением пера (S30), расположенным на радиальной высоте, соответствующей 30% общей радиальной высоты пера, имеют скелетную кривую, имеющую точку перегиба. Скелетная кривая сечения пера образована изменениями скелетного угла в зависимости от положения вдоль хорды лопатки, а скелетный угол представляет собой угол, образованный между касательной к каждой точке скелета лопатки и осью двигателя. Такая геометрия лопатки вентилятора позволяет добиться понижения ее первой моды перегиба без увеличения, тем не менее, массы и длины турбореактивного двигателя. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Описаны способ и система аэро/гидродинамического регулирования потока ньютоновской текучей среды в радиальной турбомашине, которые с использованием конформного вихрегенератора обеспечивают возможность улучшения энергетической эффективности и возможность управления в различных точках в турбокомпрессоре или обрабатывающем устройстве для аэро/гидродинамической обработки потока ньютоновской текучей среды. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин. Способ изготовления полой лопатки турбомашины из алюминиевого сплава заключается в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам из алюминиевого сплава заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом. При этом элементы спинки и корыта лопатки из алюминиевого сплава соединяют между собой через дополнительный металлический элемент, выполненный либо из титана или титанового сплава, либо из легированной стали, образующий внутренний каркас лопатки, а также входную и выходную кромки лопатки, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки и имеющие углубления, обеспечивающие сопряженное присоединение с элементами спинки и корыта лопатки. Изобретение направлено на повышение прочностных характеристик и эрозионной стойкости. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх