×
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 391-400 из 928.
20.01.2016
№216.013.a177

Волокнистая структура, образующая фланец и контрфланец

Изобретение относится к волокнистой структуре для изготовления композитной части, способу ее изготовления, к композитной части и способу ее изготовления. Волокнистая структура для изготовления композитной части изготовлена трехмерным сплетением и имеет главный участок и край, смежный с главным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572977
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.01.2016
№216.013.a1e6

Межлопаточная герметизация для колеса турбины или компрессора турбомашины

Колесо ступени турбомашины содержит средства межлопаточной герметизации, включающие вкладыши, введенные в продольные полости боковых кромок платформ лопаток и упирающиеся в рабочем режиме в боковые кромки платформ соседних лопаток. Каждый вкладыш имеет удлиненную цилиндрическую форму и содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573088
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.03.2016
№216.014.bf89

Комбинированный турбопрямоточный реактивный двигатель

Комбинированный турбопрямоточный реактивный двигатель содержит наружный корпус, центральное тело, воздуховод, по меньшей мере, первую ступень воздушного компрессора, турбонасос и дозвуковую турбину. Центральное тело соединено с наружным корпусом конструктивными связями и образует с ним входной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576403
Дата охранного документа: 10.03.2016
27.03.2016
№216.014.c634

Многослойная панель акустической обработки, гондола турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель

Многослойная панель акустической обработки содержит первую сердцевину с ячеистой структурой, размещенную между перфорированным покрытием и промежуточным покрытием и вторую сердцевину с ячеистой структурой, размещенную между промежуточным покрытием и непрерывным покрытием. Перфорированное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578768
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c644

Способ изготовления детали

Изобретение относится к способу изготовления детали, в частности армирующего ребра крыльчатки турбомашины. Способ включает получение по меньшей мере одной волокнистой структуры путем трехмерного переплетения нитей и воздействие на волокнистую структуру горячим изостатическим прессованием с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578886
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c7ac

Система впрыска топлива для турбореактивного двигателя и способ сборки такой системы впрыска

Изобретение относится к энергетике. Система впрыска топлива для турбореактивного двигателя, включающая в себя неподвижную часть и скользящую траверсу, дополнительно содержащую центрирующий конус, предназначенный для центрирования инжектора топлива относительно системы впрыска, причем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578775
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c7b4

Способ управления зазором в вершинах лопаток ротора турбины

Способ управления зазором между вершинами лопаток ротора турбины газотурбинного авиационного двигателя, с одной стороны, и кольцеобразным бандажом турбины корпуса, окружающим лопатки, с другой стороны, причем способ содержит этап, на котором управляют скоростью потока и/или температурой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578786
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c85c

Направляющее и уплотняющее устройство, шестеренчатая коробка передач турбомашины и турбомашина

Направляющее и уплотняющее устройство, предназначенное для установки в отверстии корпуса, сквозь которое проходит вал в турбомашине, содержит узел из углеволокна. Узел из углеволокна расположен вокруг вала в отверстии корпуса и содержит кольцо, удерживаемое валом, и кольцевую поверхность трения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578264
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c880

Волокнистая структура для детали, изготовленной из композитного материала, содержащая один или более дугообразных участков

Упрочняющая волокнистая структура (100) для детали из композитного материала является тканой как единое целое посредством многослойного переплетения между множеством слоев уточных нитей (102) и множеством слоев основных нитей (101), расположенных смежно между двумя поверхностями указанной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578996
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.03.2016
№216.014.c9b6

Способ и устройство обнаружения вращающегося срыва потока в компрессоре газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель

Согласно изобретению, способ обнаружения вращающегося срыва потока в компрессоре газотурбинного двигателя содержит следующие этапы: обнаруживают (Е40) аномальное ускорение газотурбинного двигателя или рабочую кривую компрессора, характерную для нарушения в работе газотурбинного двигателя;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577921
Дата охранного документа: 20.03.2016
+ добавить свой РИД