×
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 161-170 из 928.
20.12.2013
№216.012.8daf

Упрощенная система регулирования шага лопасти воздушного винта в авиационном турбовальном двигателе

Система регулирования шага лопасти воздушного винта в турбовальном двигателе содержит первую и вторую кольцевые направляющие, активирующий элемент, а также первый и второй блокирующие элементы. Первая кольцевая направляющая обеспечивает установку угла атаки указанной лопасти и имеет первое и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501954
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.12.2013
№216.012.8db2

Система управления оборудованием газотурбинного двигателя, имеющим изменяемую геометрию, в частности, при помощи рычагов управления

Система управления по меньшей мере двумя видами оборудования с изменяемой геометрией, используемого в газотурбинном двигателе, причем данный газотурбинный двигатель содержит по меньшей мере один первый корпус и один второй корпус, и первый вид такого оборудования представляет собой ступень...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501957
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.12.2013
№216.012.8db8

Система зажигания в камере сгорания газотурбинного двигателя, включающая свечу полупроводникового типа, камера сгорания, содержащая такую свечу, и газотурбинный двигатель

Система зажигания содержит свечу полупроводникового типа в оболочке, трубку, жестко соединенную с камерой сгорания газотурбинного двигателя, подвижную втулку и средства направления воздуха для охлаждения полупроводника свечи. Подвижная втулка обеспечивает установку свечи в трубку и воспринимает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501963
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.12.2013
№216.012.91ec

Ориентируемая структура типа катетера или эндоскопа

Настоящее изобретение относится к ориентируемой структуре типа катетера или эндоскопа, предназначенной для обследования изнутри трехмерной системы, такой как турбогенератор (газотурбинный двигатель). Заявленная ориентируемая структура типа катетера или эндоскопа, предназначенная для наблюдения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503049
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.01.2014
№216.012.94ed

Лопатка турбины, снабженная средством регулирования расхода охлаждающей текучей среды

Лопатка турбины охлаждается внутренним потоком охлаждающей текучей среды, поступающей через отверстия, расположенные внизу хвостовой части лопатки. Лопатка включает в себя регулирующую пластину, снабженную отверстиями, расположенными в соответствии с отверстиями внизу хвостовой части лопатки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503819
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.94ef

Герметичность между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом турбины в газотурбинном двигателе

Газотурбинный двигатель содержит кольцевую камеру сгорания, секторальный направляющий сопловый аппарат турбины, расположенный на выходе камеры, и герметизирующие средства, аксиально размещенные между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом. Герметизирующие средства содержат кольцевое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503821
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.94f0

Турбина высокого давления с усовершенствованной камерой регулирования радиального зазора подвижных лопаток и турбомашина, использующая такую турбину

Турбина высокого давления содержит наружный корпус, распределитель, лопастное колесо, узел, образующий кольцо и размещенный по окружности вращающихся лопастей, устройство для регулирования радиального зазора между законцовками вращающихся лопастей и кольцом, а также кольцевую опору и кольцевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503822
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.94f1

Усовершенствование кольца управления углом установки неподвижных лопаток турбомашины

Турбомашина содержит ступень, включающую лопатки с изменяемым углом установки, размещенные по окружности в корпусе. Каждая лопатка содержит управляющий стержень, радиально выступающий снаружи корпуса и связанный рычагом с общим кольцом управления, соосным упомянутому корпусу и установленным с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503823
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.94f2

Система управления оборудованием с изменяемой геометрией газотурбинного двигателя, содержащая, в частности, барабанное соединение

Настоящее изобретение касается системы управления, по меньшей мере, двумя типами оборудования с изменяемой геометрией газотурбинного двигателя, содержащего первый корпус и второй корпус, при этом первым оборудованием является ступень статорных лопаток с изменяемым углом установки компрессора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503824
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.94f3

Устройство амортизации вибраций для креплений лопаток газовых лопаточных машин, газовая лопаточная машина, газотурбинный двигатель и высокооборотный винтовой двигатель

Устройство амортизации вибраций для лопатки газовой лопаточной машины, например газотурбинного двигателя, оборудованного вентилятором, или высокооборотного винтового двигателя. Лопатка содержит ножку (6) лопатки, выполненную с возможностью захождения в гнездо (2) диска (1), на котором выполнено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503825
Дата охранного документа: 10.01.2014
+ добавить свой РИД