×
10.05.2018
218.016.3ff6

Результат интеллектуальной деятельности: ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПРОТЯНУТЫХ ДИСКОВ, СОДЕРЖАЩЕЕ ДЕМПФИРУЮЩИЙ ПОЯС, И СПОСОБ ФРИКЦИОННОЙ СВАРКИ

Вид РИД

Изобретение

Правообладатели

№ охранного документа
0002648715
Дата охранного документа
28.03.2018
Аннотация: Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для сварки протянутых дисков. Способ фрикционной сварки протянутого диска, содержащего ячейки, выполненные с возможностью приема корней лопаток, включает в себя сварку с применением вспомогательного устройства. Устройство содержит круговой пояс из вязкоупругого полимера, выполненный с чередованием выступов и впадин. Указанный пояс содержит бандаж, выполненный с возможностью плотно располагаться вокруг периферии диска за счет радиального усилия стягивания бандажа. Выступы и впадины находятся на внутренней стороне бандажа, который является замкнутым и круговым. Во время сварки бандаж плотно располагают вокруг периферии диска, заводя выступы в ячейки, образованные на периферии диска так, чтобы выступы сжимались между зубьями диска, чередующимися с ячейками. Снижаются вибрации, увеличивается производительность процесса, повышается качество обработанной поверхности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к вспомогательному устройству сварки протянутых дисков, содержащему демпфирующий пояс, а также к соответствующему способу фрикционной сварки.

Часто диски турбореактивных и турбовинтовых двигателей сваривают между собой при помощи трения и в частности инерционного трения в плоскостях соединения, перпендикулярных к оси вращения получаемого таким образом ротора. Часто они содержат на своей периферии ряд ячеек, предназначенных для размещения корней лопаток и, в случае необходимости, крючки для стопорения лопаток, находящиеся на концах ячеек.

Этот способ сварки является исключительно энергоемким и почти всегда сопровождается интенсивными вибрациями высокой частоты. При этом на дне ячеек, а также на дне крючков стопорения лопаток могут появляться усталостные трещины.

Эти недостатки фрикционной сварки известны, и для их устранения было предложено соединять со свариваемыми деталями элементы, демпфирующие эти вибрации. Несколько примеров представлено в документах US 2004/108358 и US 2010/193572 A. Однако, как выяснилось, описанные в этих патентах демпфирующие устройства не приспособлены к частному случаю дисков, содержащих вырезанные периферические ячейки, и не препятствуют появлению вибрационно-усталостных трещин в наиболее чувствительных местах, а именно на сопряжениях между периферическими зубьями, разделяющими ячейки, и главной частью диска, начиная от дна ячеек, а также на дне крючков стопорения лопаток. В документе US 2006/051211 описан демпфирующий элемент более сложной конструкции, чем в изобретении, содержащий два боковых пояса из полимера, удерживаемые между двумя металлическими фланцами, которые сближают друг с другом для удержания поясов на боковых сторонах диска. Этот известный демпфирующий элемент относится к диску, свариваемому трением, но этот диск не имеет следующих друг за другом ячеек, разделенных зубьями, для размещения корней лопаток, так как описанный в этом документе диск является моноблочным лопаточным диском, выполненным за одно целое с лопатками.

Задача изобретения состоит в создании устройства защиты ячеек, вырезанных в дисках, при помощи демпфирования вибраций, подходящего для дисков, имеющих периферические ячейки.

Согласно изобретению новое устройство представляет собой круговой пояс, выполненный из вязкоупругого полимера, при этом пояс включает в себя чередование выступов и впадин и содержит бандаж, располагаемый вокруг периферии диска и стягивающий диск, при этом выступы и впадины находятся на внутренней стороне бандажа.

Пояс и его выступы частично охватывают зубья диска и ограничивают амплитуду их вибраций, тем более что выступы, зажатые между парами смежных зубьев, способствуют вибрации зубьев в одной фазе, что позволяет снизить высокие частоты и одновременно уменьшить амплитуду вибраций благодаря амортизационным свойствам их материалов. Следует подчеркнуть роль замкнутого кругового бандажа, который охватывает диск с радиальным усилием стягивания, способствуя демпфированию. В отличие от устройства из документа US 2006/051211 это устройство является моноблочным, то есть более простым в изготовлении и в применении. Оно является также более легким за счет исключения металлических фланцев, необходимых для удержания бокового пояса на диске, которые могут иметь большую инерцию, мешающую демпфированию.

Согласно усовершенствованному варианту пояс содержит боковые юбки, выполненные во внутреннем радиальном направлении. Они способствуют удержанию пояса на месте во время процесса сварки и одновременно позволяют уменьшить вибрации, которым могут подвергаться крючки стопорения лопаток при их наличии. Одновременно эти боковые юбки защищают обработанные поверхности ячеек от возможных микроскопических выбросов, связанных со сваркой.

Полимер должен обладать достаточными гибкостью и упругостью, чтобы его можно было располагать и стягивать вокруг диска, затем снимать с диска без остаточной деформации. В идеале он должен иметь достаточные характеристики демпфирования для эффективного уменьшения амплитуды вибраций. Для этого можно предложить полиуретаны.

Объектом изобретения является также способ фрикционной сварки протянутого диска, который осуществляют с применением описанного выше вспомогательного устройства, плотно располагая его вокруг диска, при этом выступы заходят в ячейки, выполненные на периферии диска, и сжимаются между зубьями диска, чередующимися с ячейками, во время сварки.

Согласно предпочтительному и факультативному отличительному признаку пояс имеет радиус, меньший наружного радиуса диска, чтобы обеспечивать вытяжку от 3 до 20% после его отделения от диска.

Далее следует описание одного из возможных вариантов осуществления изобретения, представленного исключительно в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан диск, для которого можно применить изобретение, общий вид;

на фиг. 2 показан пояс в свободном состоянии, общий вид;

на фиг. 3 детально показан диск, оснащенный поясом;

на фиг. 4 представлена сборка ротора с применением изобретения.

Показанный на фиг. 1 диск, на котором можно применить изобретение, имеет периферию, на которой ячейки 1 чередуются со сплошными участками, называемыми в данном случае зубьями 2. Ячейки 1 содержат дно, расширяющееся к центру диска, и более узкую верхнюю часть, образующую горловину 3. Ячейки 1 могут быть протянуты в продольном направлении или под углом. Концевые стороны зубьев 2 могут быть оснащены крючками, которые впоследствии будут удерживать лопатки диска, корни которых, заведенные в ячейки 1, имеют концы, снабженные ответными крючками; в крючки 4 зубьев 2 и в крючки корней лопаток вставляют кольца для их удержания вдоль ячеек 1. Эта конструкция сама по себе известна и на фигуре не показана.

При такой форме диска на сопряжениях 6 между зубьями 2 и главным центральным и сплошным участками 5 диска могут появляться трещины, начинающиеся на боковых сторонах этих сопряжений 6 и в частности в местах, обращенных к дну ячеек 1, где зубья 2 являются более узкими, а также на сопряжениях между крючками 4 и зубьями 2.

Согласно изобретению во время сварки используют демпфирующий пояс 7, показанный на фиг. 2. Он выполнен из полимера, обладающего достаточной вязкостью и упругостью, чтобы быть гибким, эластичным и чтобы значительно демпфировать вибрации. Он содержит бандаж 8, который располагают вокруг периферии диска, выступы 9 или зубцы на внутренней стороне, разделенные впадинами 10, и боковые юбки 11 с двух сторон бандажа 8, которые представляют собой сплошные полосы, проходящие в радиальном направлении внутрь. Выступы 9 заходят между зубьями 2, заполняя горловины 3.

Бандаж 8 давит на зубья 2 со стягивающей силой, зависящей от его расширения, когда его располагают вокруг зубьев 2. Выступы 9 сжимаются между смежными зубьями, удерживая их от смещения и действуя как упор в тангенциальном направлении, что уменьшает тенденцию зубьев 2 к изгибу. Юбки 11 способствуют удержанию пояса 7 вокруг диска во время сварки и служат также для осуществления давления и демпфирования на крючках 4.

Поскольку зубья 2 в меньшей степени могут прогибаться вокруг их сопряжения с главной частью 5 диска, сопряжения 6 подвергаются меньшему напряжению и усталостные трещины на них не появляются или появляются в гораздо меньшей степени.

Предпочтительно пояс 7 выполнен из полиуретана. Courbane 60R (зарегистрированный товарный знак) является материалом, обеспечивающим наиболее подходящие в рамках изобретения характеристики, в частности характеристики демпфирования.

Хорошие результаты демпфирования были получены с бандажом 8, внутренняя сторона которого имела в свободном состоянии радиус, на 3%-20% меньший наружного радиуса диска (радиусы измерены в местах впадин 10 и зубьев 2).

На фиг. 4 показано применение поясов 7, которые в данном случае располагают в нескольких экземплярах на стольких же дисках 12, уже соединенных между собой, но остающихся на месте, пока другие (непоказанные) диски будут соединены сваркой с уже полученной сборкой.

Сварку осуществляют так же, как и в известных решениях.


ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПРОТЯНУТЫХ ДИСКОВ, СОДЕРЖАЩЕЕ ДЕМПФИРУЮЩИЙ ПОЯС, И СПОСОБ ФРИКЦИОННОЙ СВАРКИ
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПРОТЯНУТЫХ ДИСКОВ, СОДЕРЖАЩЕЕ ДЕМПФИРУЮЩИЙ ПОЯС, И СПОСОБ ФРИКЦИОННОЙ СВАРКИ
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПРОТЯНУТЫХ ДИСКОВ, СОДЕРЖАЩЕЕ ДЕМПФИРУЮЩИЙ ПОЯС, И СПОСОБ ФРИКЦИОННОЙ СВАРКИ
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ ПРОТЯНУТЫХ ДИСКОВ, СОДЕРЖАЩЕЕ ДЕМПФИРУЮЩИЙ ПОЯС, И СПОСОБ ФРИКЦИОННОЙ СВАРКИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 131-140 из 928.
10.10.2013
№216.012.7255

Устройство капотирования мотогондолы блока силовой установки летательного аппарата

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к устройству капотирования гондолы двигателя летательного аппарата. Устройство капотирования образовано одним верхним полукапотом (2) и одним нижним полукапотом (3), симметричными по отношению к упомянутой симметрии и запираемыми между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494926
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.73a8

Устройство контроля насоса высокого давления в контуре питания топливом газотурбинного двигателя

Устройство и способ контроля насоса высокого давления в контуре питания топливом газотурбинного двигателя путем выявления открытия клапана нагнетания и отсечки, установленного на выходе клапана регулирования расхода топлива, путем измерения скорости вращения газотурбинного двигателя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495265
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.10.2013
№216.012.768c

Устройство разъединения опоры подшипника

Устройство разъединения опоры (7) подшипника в газотурбинном двигателе. Опора (7) подшипника содержит переднюю часть (1) и заднюю часть (2), содержащие соответственно множество передних отверстий (10) и задних отверстий (20), через которые проходят предохранительные винты (3). Для всех винтов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496008
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.10.2013
№216.012.7696

Способ и система для определения углового положения ротора турбореактивного двигателя

Объектом настоящего изобретения является способ определения углового положения первого ротора турбореактивного двигателя, согласно которому генерируют, по меньшей мере, одну вибрацию во время вращения первого ротора, при этом каждую вибрацию генерируют при прохождении первого ротора через одно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496018
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a5c

Лопасть для лопастного рабочего колеса турбомашины, участок соплового аппарата турбомашины, рабочее лопастное колесо и турбомашина

Лопасть рабочего колеса турбомашины содержит аэродинамический профиль с корытом, спинкой, задней и передней кромками, а также полку, проходящую от одного из концов аэродинамического профиля перпендикулярно его продольному направлению. Лопасть вместе с множеством одинаковых лопастей образовывает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496986
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a5e

Ротор газотурбинного двигателя, турбореактивный двигатель и заглушка для ротора газотурбинного двигателя

Ротор газотурбинного двигателя содержит диск с осевыми гнездами, выполненными на ободе диска для индивидуального крепления лопаток. На одной стороне обода устанавливают кольцо. В кольце в осевом продолжении гнезд выполняют отверстия, содержащие заглушку. Заглушка состоит из первой половины из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496988
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b17

Обнаружение аномалий в авиационном двигателе

Изобретение относится к обнаружению аномалий работы схемы для регулирования статорных клапанов в компрессорах турбореактивного двигателя Технический результат - оптимизация времени расчета для обнаружения аномалии поведения двигателя. Изобретение предусматривает способ и систему для обнаружения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497173
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7cd2

Способ изготовления детали лопаточного аппарата

Изобретение относится к изготовлению металлических лопаточных аппаратов низкого давления газотурбинного двигателя, в котором лопатки имеют внутреннюю полость, предназначенную для размещения в ней датчика детектирования газов или для сообщения с таким датчиком. Лопатка 1 имеет отверстие 9,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497627
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7ce7

Способ изготовления лопатки

Изобретение относится к изготовлению лопаток для газотурбинного двигателя. В способе изготавливают лопатки из алюминиевого сплава для газотурбинных двигателей путем выполнения каналов в заготовке лопатки, размещения в каналах вставок из медного сплава, осуществления ковки заготовки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497648
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7d01

Направляющая лопатка вентилятора, выполненная из трехмерного композиционного материала

Изобретение относится к способу изготовления направляющей лопатки, к направляющей лопатке из композиционного материала и к турбомашине, включающей в себя по меньшей мере одну направляющую лопатку. Способ включает в себя изготовление волоконной преформы посредством трехмерного переплетения одной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497674
Дата охранного документа: 10.11.2013
+ добавить свой РИД