Способ изготовления пустотелой лопатки турбомашины


 


Владельцы патента RU 2633564:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

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.

 

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 (АС СССР №178932 "Рабочая лопатка осевого компрессора", МПК F04D 29/38, 1966 г.).

Наиболее близким по техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ изготовления 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 (Патент РФ№22290035, 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 низкой эрозионной стойкостью.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность использования различных методов соединения элементов лопатки и повышение износостойкости лопаток.

Технический результат достигается тем, что в способе получения пустотелой лопатки турбомашины, заключающемся 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, в отличие от прототипа, выпуклую и вогнутую части 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.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления пустотелой лопатки турбомашины элементы спинки и корыта лопатки вырезают из прокатанного листа металла, дополнительные металлические элементы, образующие входную и выходную кромки лопатки, изготавливают из эрозионностойких материалов, а в качестве материала пластин элементов спинки и корыта лопатки используются титановые сплавы или легированные стали.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления пустотелой лопатки турбомашины фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют по следующим вариантам: помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят диффузионную сварку в вакууме или нейтральной среде, в частности при температуре в пределах 800-900°C и давлении 0,5-10 МПа; 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, в частности, используют аргоно-дуговую сварку; помещая их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладывают соответствующие элементы лопатки с обеспечением сварочных зазоров и производят электронно-лучевую сварку; помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят сварку твердофазным перемешиванием; помещая их в устройство, обеспечивающее возможность их взаимного перемещения без образования зазора и производят сварку трением в вакууме или нейтральной среде; помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят пайкой высокопрочным припоем.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже показаны элементы лопатки в поперечном сечении до их соединения (а) и готовая лопатка турбомашины после соединения ее элементов (б). Чертеж содержит: 1 - верхняя пластина (спинка); 2 - нижняя пластина (корыто); 3 - элемент входной кромки; 4 - элемент выходной кромки; 5 - входная кромка лопатки; 6 - выходная кромка лопатки; 7 - полость лопатки; 8 - готовая лопатка.

Предложенный способ изготовления лопатки турбомашины осуществляется следующим образом. Сначала вырезают 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 эрозионностойких материалов изготавливают элемент входной 3 и элемент выходной 4 кромки лопатки 8. Каждую пластину 1 и 2 вырезают из листового металлического материала, толщина которого выбирается исходя из заданной конструкции лопатки 8. Элементы входной 3 и выходной 4 кромки лопатки изготавливают, предусматривая пазы для присоединения элементов спинки 1 и корыта 2. Закрепляют элементы лопатки 1, 2, 3 и 4 так, чтобы они соответствовали размерам и конфигурации лопатки 8 (a и b на чертеже), и производят их соединение, например, диффузионной сваркой. В результате сварки стыков элементов лопатки 1, 2, 3 и 4 получают готовую лопатку 8 с входной кромкой 5, выходной кромкой 6 и полостью 7.

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

1. Способ изготовления пустотелой лопатки турбомашины, заключающийся в формирований элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам заданного профиля и разменов, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом, отличающийся тем, что 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.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что элементы спинки и корыта лопатки вырезают из прокатанного листа металла, а дополнительные металлические элементы, образующие входную и выходную кромки лопатки, изготавливают из эрозионностойких материалов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала пластин элементов спинки и корыта лопатки используют титановые сплавы.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала элементов спинки и корыта лопатки используют легированные стали.

5. Способ по любому из пп. 1-4, 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 диффузионную сварку в вакууме или нейтральной среде.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что диффузионную сварку в вакууме или нейтральной среде производят при температуре в пределах 800-900°C и давлении 0,5-10 МПа.

7. Способ по любому из пп. 1-4, 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.

8. Способ по любому из пп. 1-4, 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.

9. Способ по любому из пп. 1-4, 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.

10. Способ по любому из пп. 1-4, 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.

11. Способ по любому из пп. 1-4, 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 пайкой высокопрочным припоем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области турбо-машиностроения, в частности к авиационному моторостроению, и может быть использовано в рабочих колесах осевых компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД).

Группа изобретений относится к изготовлению импеллера турбомашины, включающего ступицу и лопатки, путем послойного аддитивного наращивания слоев из порошкового материала.

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.

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.
Наверх