×
09.06.2019
219.017.7b0e

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СБОРКИ ЦЕЛЬНЫХ ОБЛОПАЧЕННЫХ ДИСКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМПФИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК ТАКИХ ДИСКОВ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002371587
Дата охранного документа
27.10.2009
Аннотация: Способ сборки вместе цельных облопаченных дисков, в частности дисков компрессора турбореактивного двигателя, включает в себя установку средств для демпфирования колебаний, как на лопатки дисков, так и между ними и сварку дисков вместе посредством сварки трением. Для осуществления способа сборки предложено устройство для демпфирования колебаний лопаток цельного облопаченного диска, выполненное с возможностью установки его на лопатках диска для демпфирования колебаний указанных лопаток при соединении диска с другим диском посредством сварки трением. Устройство для демпфирования колебаний содержит закрывающие и заполняющие средства для закрытия лопаток и заполнения зазоров между лопатками и зажимные средства для удерживания и зажима закрывающих и заполняющих средств, установленных на лопатках. Закрывающие и заполняющие средства изготовлены из упруго деформируемого материала. Изобретения позволяют снизить вибрации, возникающие при сварке трением цельных облопаченных дисков, а также исключить возможность возникновения резонансных колебаний дисков при проведении сварки трением. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к способу сборки цельных облопаченных дисков и к устройству для демпфирования колебаний лопаток дисков в процессе их сборки.

Известны два типа облопаченных дисков, а именно один, в котором лопатки входят в зацепление в периферийные канавки в дисках, и другой, в котором диски выполнены за одно целое с лопатками, которые механически обработаны у периферии дисков (при этом диски данного типа называются цельными облопаченными дисками).

Цельные облопаченные диски чаще всего используют в компрессорах высокого давления и низкого давления турбореактивных двигателей для снижения массы.

Различные ступени дисков могут быть собраны вместе в аксиальном направлении посредством скрепления болтами, сварки электронным лучом или, в частности, когда диски изготовлены из никелевого сплава, посредством сварки трением инерционного типа или приводного типа.

Сварка трением состоит в плотном поджиме диска, вращение которого предотвращается, к другому диску, который вращается вокруг своей оси, и поступательное перемещение которого предотвращено. Трение между контактирующими поверхностями дисков приводит к выделению большого количества тепла, которое вызывает повышение температуры этих поверхностей, находящихся в контакте, и обеспечивает возможность соединения их вместе посредством сварки, как это описано, например, в публикации US 4033501.

Тем не менее, эта технология сборки приводит к высоким уровням вибрации и может вызвать резонансные колебания лопаток цельных облопаченных дисков, что может привести к их разрушению из-за растрескивания, обусловленного усталостью при вибрации.

В результате сварка трением используется, таким образом, только в случае дисков, имеющих лопатки, которые механически присоединены к ним впоследствии, то есть дисков, которые имеют периферийные канавки, предназначенные для приема и удерживания хвостовиков лопаток.

Одно решение может заключаться в сборке вместе цельных облопаченных дисков посредством сварки трением до механической обработки лопаток с тем, чтобы обеспечить для них возможность лучше выдерживать вибрацию, и последующей механической обработке лопаток после операции сварки дисков вместе. Однако данное решение будет очень дорогим и рискованным, в частности, из-за трудностей, связанных с использованием специального оборудования и оснастки для механической обработки лопаток между дисками, которые были собраны вместе.

Конкретной задачей изобретения является решение вышеуказанных проблем простым, эффективным и недорогим способом.

С этой целью согласно изобретению разработан способ сборки вместе цельных облопаченных дисков, включающий в себя установку средств для демпфирования колебаний как на лопатки дисков, так и между ними, и последующую сварку дисков вместе посредством сварки трением.

Изобретение обеспечивает возможность сборки вместе цельных облопаченных дисков посредством сварки трением за счет наличия демпфирующих средств, которые установлены на лопатках и между лопатками, в результате чего предотвращается вход их в резонанс при сварке трением.

Способ согласно изобретению также включает в себя установку дополнительных средств для демпфирования колебаний между демпфирующими средствами, установленными на лопатках дисков, и частью сварочной машины, которая обращена к демпфирующим средствам, установленным на лопатках.

Это позволяет также обеспечить максимальное демпфирование колебаний в узле, образованном лопатками и их демпфирующими средствами, в частности, для лопаток большого размера.

Предпочтительно эти дополнительные демпфирующие средства образованы блоками из эластомера, зажатыми между указанной частью сварочной машины и демпфирующими средствами, установленными на лопатках.

Способ согласно изобретению, в частности, предназначен для сборки вместе цельных облопаченных дисков, лопатки которых уже были механически обработаны, но тем не менее, он также может быть применен для сборки вместе дисков, имеющих лопатки, которые были механически обработаны только частично или которые еще не были механически обработаны.

В соответствии с изобретением также создано демпфирующее устройство для демпфирования колебаний лопаток цельного облопаченного диска, выполненное с возможностью установки его на лопатках диска для демпфирования колебаний указанных лопаток при соединении диска с другим диском посредством сварки трением и содержащее закрывающие и заполняющие средства для закрытия лопаток и заполнения зазоров между лопатками, причем указанные средства изготовлены из упруго деформируемого материала, и удерживающие и зажимные средства для удерживания и зажима закрывающих и заполняющих средств, установленных на лопатках.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения закрывающие и заполняющие средства содержат кольцевые накладки, предназначенные для введения их в контакт с соответствующими выпуклыми и вогнутыми поверхностями лопаток. Тем поверхностям кольцевых накладок, которые предназначены для введения в контакт с лопатками, предпочтительно придана форма, дополняющая форму лопаток. При этом, например, закрывающие средства могут содержать первую кольцевую накладку, предназначенную для поджима к расположенным спереди по потоку поверхностям лопаток и дисков, и вторую кольцевую накладку, предназначенную для поджима к расположенным сзади по потоку поверхностям лопаток и дисков, при этом обращенные друг к другу поверхности двух накладок имеют формы, которые являются дополняющими по отношению к формам лопаток и по существу дополняющими друг друга. Накладки предпочтительно изготавливают в пресс-формах, изготовленных посредством стереолитографии, исходя из цифровых файлов, задающих в цифровом виде формы лопаток.

Предпочтительно каждая кольцевая накладка образована из множества элементов, предназначенных для размещения торец к торцу впритык по окружности.

Это облегчает установку кольцевых накладок на лопатках или на удерживающих и зажимных средствах накладок. Накладки изготовлены из соответствующего эластомера, такого как силикон или полиуретан.

Средства для удерживания и зажима накладок содержат два кольца из жесткого материала, каждое из которых имеет радиальную кольцевую поверхность, предназначенную для поджима и обеспечения опоры для кольцевой накладки, и периферийную кромку, имеющую средства для аксиального поджатия накладок к лопаткам диска. Средства аксиального поджатия представляют собой, например, болты или винты.

Преимущество данного устройства состоит в том, что оно является простым в изготовлении и в установке по месту, и в том, что оно содержит малое количество деталей.

Предпочтительно устройство также содержит средства для центрирования и установки накладок в заданное положение на кольцах, например штыри, выступающие из накладок и входящие в соответствующие полости или отверстия колец.

Предпочтительно накладки имеют радиально внутренние кольцевые кромки, предназначенные для сдавливания и поджима их кольцами к периферийному кольцу диска, на котором образованы лопатки. Каждое кольцо предпочтительно образовано из двух полукруглых элементов, которые собраны вместе с возможностью разъединения и отделения, например, посредством скрепления их болтами.

Регулировочные прокладки могут быть размещены между кольцами для задания степени, до которой накладки зажимаются кольцами. В варианте осуществления существует возможность использования гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту для получения такого же результата.

В целом, устройство согласно изобретению обеспечивает следующие преимущества:

- оно защищает лопатки от любого риска повреждения при сварке трением;

- оно может быть многократно использовано свободно, при этом накладки или элементы накладок можно легко заменить в случае их износа;

- его легко и просто выполнить;

- его легко разбирать;

- оно занимает мало места в аксиальном направлении и оно не мешает сварке дисков трением; и

- его можно с одинаковым успехом использовать на диске, который является "стационарным", и на диске, который "движется" при сварке трением.

Другие преимущества и отличительные признаки изобретения станут очевидными при прочтении нижеприведенного описания неограничивающего примера воплощения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схематический осевой вид половины двух цельных облопаченных дисков, установленных на машине для сварки трением;

фиг.2 - схематический вид в перспективе с пространственным разнесением деталей диска и соответствующих демпфирующих средств;

фиг.3 - выполненный в большем масштабе местный осевой разрез, показывающий диск и его демпфирующие средства;

фиг.4 - вид в плане, выполненный с местным разрезом по линии IV-IV с фиг.3; и

фиг.5 - вид, соответствующий фиг.3 и показывающий дополнительные демпфирующие средства.

На фиг.1 показано схематическое изображение основных элементов машины для сварки трением двух цельных облопаченных дисков 2, 4 на общей оси.

Каждый цельный облопаченный диск 2, 4 имеет отверстие 6 и несет лопатки 8 на своей наружной периферии, причем указанные лопатки выполнены за одно целое с дисками 2, 4 и механически обработаны на периферии диска. Лопатки 8 выступают обычным образом наклонно относительно оси дисков 2, 4 на цилиндрическом кольце 10, прикрепленном посредством узкого кольцевого основания 12 к наружной периферии дисков 2, 4. Каждая лопатка 8 имеет вогнутую внутреннюю поверхность 14 и выпуклую наружную поверхность 16.

Вблизи его наружной периферии каждый диск 2, 4 также имеет цилиндрический выступ 18, который предназначен для использования в целях присоединения его посредством сварки трением к цилиндрическому выступу 18 другого цельного облопаченного диска, при этом выступ 18 расположен на той стороне дисков 2, 4, где должна быть выполнена сварка.

Для сварки трением первый диск 2 зажимают в губках 24 сварочной машины, и он опирается в аксиальном направлении на упоры сварочной машины, причем указанный диск 2 установлен с возможностью вращения вокруг оси дисков 2, 4, и предотвращается его поступательное перемещение в аксиальном направлении.

Другой диск 4 зажат в губках 20 и опирается в аксиальном направлении на упоры 22 сварочной машины, при этом предотвращается возможность вращения данного диска 4, но обеспечивается возможность его поступательного перемещения к диску 2, который может вращаться, до тех пор, пока обращенные друг к другу поверхности вышеупомянутых выступов 18 не станут тереться друг о друга с тем, чтобы обеспечить их приваривание друг к другу.

Сварка трением может представлять собой сварку инерционного типа или приводного типа в зависимости от того, обеспечивается ли вращение диска 2 во время сварки трением за счет его собственной инерции, или с помощью приводного средства.

Сварка трением вызывает интенсивную вибрацию лопаток 8 цельных облопаченных дисков 2, 4. Цель изобретения состоит в обеспечении того, что лопатки 8 не будут повреждаться за счет установки соответствующих демпфирующих средств 25 на лопатках дисков 2, 4.

В варианте осуществления, показанном на фиг.2-4, эти демпфирующие средства 25 включают в себя кольцевые накладки 26, 28, закрывающие лопатки 8 и заполняющие зазоры между лопатками 8.

Первая кольцевая накладка 26, показанная частично, предназначена для введения ее в контакт без зазора с вогнутыми поверхностями 14 лопаток 8, и вторая кольцевая накладка 28, показанная частично, предназначена для введения ее в контакт без зазора с выпуклыми поверхностями 16 лопаток 8. Поверхности накладок 26, 28, которые входят в контакт с лопатками 8, имеют форму, которая является по существу дополняющей соответственно по отношению к вогнутым и выпуклым поверхностям 14 и 16, как будет описано более подробно ниже со ссылкой на фиг.4.

Накладки 26 и 28 образованы из множества элементов, предназначенных для размещения по существу торец к торцу впритык по окружности. Они изготовлены из упруго деформируемого материала, такого как силикон или полиуретан, и они служат для демпфирования колебаний лопаток 8 во время сварки трением.

Накладки 26, 28 удерживаются и поджаты к лопаткам 8 двумя кольцами 30, 32, которые установлены с обеих сторон диска 4 и каждое из которых имеет радиальную кольцевую поверхность 34, предназначенную для плотного прилегания к вышеуказанным накладкам 26, 28 и обеспечения для них опоры.

Предпочтительно каждое из колец 30, 32 образовано двумя полукруглыми элементами, которые собраны вместе с помощью соответствующих средств, например посредством скрепления болтами. Кольца 30 и 32 имеют полости или отверстия 36 в по существу средних частях их радиальных поверхностей 34, предназначенные для приема штырей 38, выступающих из тех поверхностей накладок 26, 28, которые обращены в сторону от лопаток 8 диска 4.

Штыри 38 и соответствующие полости 36 служат для центрирования и установки накладок 26, 28 или элементов накладок в заданном положении на кольцах 30, 32. Штыри 38 имеют длину в аксиальном направлении, которая превышает толщину колец 30, 32 в зоне их радиальных поверхностей 34, и несут направленные наружу кольцевые кромки 40 на своих свободных концах, которые выступают из поверхностей соответствующих колец 30, 32, которые обращены в сторону от лопаток, в результате чего обеспечивается возможность удерживания накладок 26, 28 или элементов накладок у колец 30, 32 при установке демпфирующих средств 25 на лопатки 8.

Каждое кольцо 30, 32 также имеет цилиндрическую кромку 42, обращенную к другому кольцу 32, 30 и находящуюся у его радиально наружной периферии, расположенной вокруг лопаток 8, ив этих кромках 42 имеются отверстия 44, предназначенные для пропускания средств, служащих для зажима накладок 26, 28 в аксиальном направлении у лопаток 8 диска, например винтов или болтов.

Степень, с которой накладки 26, 28 зажимаются кольцами 30, 32, необходимо оптимизировать, чтобы обеспечить хорошее демпфирование колебаний лопаток 8. Для этой цели существует возможность размещения регулировочных прокладок заданной толщины между обращенными друг к другу сторонами кромок 42 колец 30, 32 или же использования гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту при затягивании вышеупомянутых средств для зажима накладок 26, 28.

Кольца 30, 32 также имеют соответствующие кольцевые канавки 46 на радиально внутренних участках их радиальных поверхностей 34, предназначенные для приема радиально внутренних краев 48, выступающих из накладок 26, 28, причем края 48 накладок предназначены для сдавливания и поджима к вышеупомянутому периферийному кольцу 10 диска 4 кольцами 30, 32 и соответствующими зажимными средствами.

Фиг.4 представляет собой вид в плане, выполненный с местным разрезом по линии IV-IV с фиг.3, и показывает форму поверхностей накладок 26, 28, которые входят в контакт с лопатками 8. Накладки 26, 28 или элементы накладок предпочтительно могут быть изготовлены в пресс-формах, которые изготовлены посредством стереолитографии на основе цифровых файлов, задающих в цифровом виде формы лопаток 8.

Накладка 26, предназначенная для контактирования с вогнутыми поверхностями 14 лопаток 8, имеет пилообразные участки 50, которые распределены с равными интервалами в угловом направлении и каждый из которых имеет выпуклую поверхность 58, предназначенную для поджима к вогнутой поверхности 14 лопатки 8, и радиальную поверхность 54, которая проходит между двумя лопатками 8. Расстояние между двумя следующими друг за другом участками 50 по существу равно расстоянию между двумя следующими друг за другом лопатками 8.

Накладка 28, предназначенная для контактирования с выпуклыми поверхностями 16 лопаток 8, имеет пилообразные участки 56, которые распределены с равными интервалами в угловом направлении и каждый из которых имеет вогнутую поверхность 52, предназначенную для поджима к выпуклой поверхности 16 лопатки 8, и радиальную поверхность 60, предназначенную для поджима к вышеупомянутой радиальной поверхности 54 участка 50 указанной другой накладки 26.

Участки 50, 56 накладок 26, 28 сцепляются друг с другом и входят в контакт с лопатками 8 по существу без зазора, за исключением зон у концов пилообразных элементов, образованных участками 50, 56, так что накладки 26, 28 могут быть зажаты относительно лопаток 8 без сжатия образующего их материала, противодействующего такому зажиму.

На фиг.5 показаны дополнительные демпфирующие средства 62, расположенные между кольцом 32 диска 4 и радиальной поверхностью губки 20 сварочной машины. Демпфирующие средства также могут быть размещены между кольцом 32 диска 2 и соответствующей радиальной поверхностью губки 24 сварочной машины.

Эти дополнительные демпфирующие средства 62 используются, в частности, с лопатками большого размера, у которых амплитуда колебаний больше на их наружных концах, чем в случае с лопатками малого размера.

Эти средства 62 содержат эластомерные блоки, которые могут иметь различную твердость и которые устанавливают с обеспечением предварительного напряжения между кольцами 30, 32 и губками 24, 20 сварочной машины. Предпочтительно блоки 64 меньшей твердости расположить у радиально внутренних частей колец, а блоки 66 большей твердости расположить у радиально наружных частей колец. Как правило, эластомеры, используемые для изготовления накладок 26, 28 и блоков 64, 66, имеют твердость, находящуюся, например, в диапазоне от 40 до 50 единиц по шкале А Шора.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 31-40 из 928.
10.03.2013
№216.012.2d91

Лопатка газотурбинного двигателя, выполненная литьем, и способ ее изготовления, турбина, содержащая такую лопатку, и газотурбинный двигатель

Изобретение относится к литейному производству. Лопатку газотурбинного двигателя выполняют литьем по выплавляемым моделям. Лопатка содержит перо 4, на конце которого находится пятка 5, выполненная в виде единой детали с пером. Пятка содержит площадку 5а, в которой выполнены первая ванночка 12 с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477196
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2ea0

Определение реперов интересующих точек в зоне поверхности детали и применение для оптимизации траектории и угла наклона зондов с токами фуко

Изобретение относится к определению реперов интересующих точек в зоне (10, 20) поверхности детали (100), включающему в себя установление плотного контакта в упомянутой зоне поверхностного контрольного образца (11, 21), представляющим собой тонкий и достаточно эластичный слой, чтобы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477467
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.2fe9

Колесо турбомашины

Колесо турбомашины, такой как авиационный турбореактивный двигатель, содержит по меньшей мере, один роторный диск, несущий лопатки, и, по меньшей мере, одно кольцо из композитного материала с металлической матрицей. Кольцо установлено на диске для восприятия центробежных усилий при работе. Оно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477800
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2fee

Панель-подложка для истирающегося покрытия в газотурбинном двигателе

Предложена панель-подложка для истирающегося покрытия для турбореактивного двигателя, содержащая жесткую подложку для крепления на внутренней стенке картера вентилятора, одна сторона которой покрыта слоистой структурой, поддерживающей слой истирающегося материала. Слоистая структура содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477805
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2fef

Центробежный маслоотделитель с переменным проходным сечением

Изобретение относится к центробежному маслоотделителю с переменным проходным сечением, содержащему полый вращающийся вал. Указанный вал имеет, по крайней мере, одно отверстие для пропуска воздуха и поршень, помещенный внутри вала таким образом, что внутренняя часть вала делится на два...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477806
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2ff1

Многоточечный инжектор для турбомашины

Топливный инжектор многоточечного типа, предназначенный для установки в системе впрыска камеры сгорания, содержит стойку подачи топлива, первую и вторую обечайки, по меньшей мере, одну ступень завихрителей, вставленную в отверстие корпуса первой обечайки, топливный жиклер. Первая обечайка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477808
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2fff

Сепаратор, предназначенный для питания турбины охлаждающим воздухом, газотурбинный двигатель

Кольцевая камера сгорания оборудована сепаратором, расположенным между радиально внутренней стенкой и внутренним фланцем этой камеры сгорания. Сепаратор содержит трубчатую часть, центрированную на главной оси упомянутой камеры сгорания, и входной конец которой расположен на входе отверстия,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477822
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.33c9

Направляющий элемент вала в турбомашине

Изобретение относится к опоре подшипника для удерживания в нужном направлении вала в турбореактивном двигателе. Она содержит кольцевую часть, изготовленную из материала типа с эффектом запоминания формы, которая сохраняет первоначальную форму, когда оказываемая нагрузка остается ниже пороговой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478800
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33ca

Герметизация полости ступицы выпускного картера в газотурбинном двигателе

Выпускной картер газотурбинного двигателя содержит две коаксиальные внутреннюю и наружную цилиндрические стенки, соединенные радиальными стойками, и цилиндрический кожух. Цилиндрический кожух соединен с задним концом радиально внутренней стенки и ограничивает полость ступицы вместе с радиально...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478801
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33cf

Вентилятор для турбомашины летательного аппарата и турбомашина летательного аппарата, содержащая такой вентилятор

Вентилятор для турбомашины летательного аппарата содержит входной конус турбомашины, диск вентилятора и также лопатки вентилятора. Конус турбомашины имеет наружную поверхность, предназначенную для того, чтобы вдоль нее проходил проточный тракт турбомашины. Лопатки вентилятора установлены на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478806
Дата охранного документа: 10.04.2013
Показаны записи 1-2 из 2.
29.04.2019
№219.017.41fb

Способ заделки при помощи сварки трением отверстия металлической детали, применение опорной детали и удерживающей детали в указанном способе

Изобретение может быть использовано при ремонте сквозных отверстий, выполненных в металлических деталях, в частности при ремонте фланца из алюминиевого сплава турбореактивного двигателя. Металлический стержень приводят во вращение и вставляют в отверстие детали с ее лицевой стороны для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002376116
Дата охранного документа: 20.12.2009
29.04.2019
№219.017.4212

Способ закупоривания отверстия в металлической детали при помощи сварки в результате трения и использование металлического стержня и опорной детали подшипника для осуществления этого способа

Изобретение может быть использовано при ремонте труднодоступных отверстий, выполненных в металлических деталях, значительно удаленных от места расположения сварочного оборудования, например во фланце турбореактивного двигателя. Металлический стержень приводят во вращательное движение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002377108
Дата охранного документа: 27.12.2009
+ добавить свой РИД