RO133845A0 - Centrifugal compressor rotary assembly made of advanced composite polymeric materials reinforced with carbon fibers - Google Patents

Centrifugal compressor rotary assembly made of advanced composite polymeric materials reinforced with carbon fibers Download PDF

Info

Publication number
RO133845A0
RO133845A0 ROA201900562A RO201900562A RO133845A0 RO 133845 A0 RO133845 A0 RO 133845A0 RO A201900562 A ROA201900562 A RO A201900562A RO 201900562 A RO201900562 A RO 201900562A RO 133845 A0 RO133845 A0 RO 133845A0
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
rotor
profile
layers
centrifugal compressor
rotary assembly
Prior art date
Application number
ROA201900562A
Other languages
Romanian (ro)
Inventor
Sebastian Ionuţ Vintilă
Radu Mihalache
Mihaela Raluca Condruz
Valeriu Alexandru Vilag
Raluca Maier
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare - Comoti
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare - Comoti filed Critical Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare - Comoti
Priority to ROA201900562A priority Critical patent/RO133845A0/en
Publication of RO133845A0 publication Critical patent/RO133845A0/en

Links

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to a centrifugal compressor rotary assembly made of advanced polymeric composites reinforced with carbon fibers, meant for turbo-jet engines used in aerospace field or in terrestrial applications requiring a certain flow-rate and pressure of air. According to the invention, the assembly consists of a transmission shaft (1) which, by means of a driving shaft (4), transfers the engine rotation movement to a rotor (2) provided with a disk (7) and some blades (3), the profile of the disk (7) comprising nine layers (9, 10 and 11) of bidirectional carbon fibre cloth of fundamental twill type, pre-impregnated with epoxy resin, having a specific weight of 200 g/m, 42% epoxy matrix, the layers (9, 10 and 11) being arranged according to the sequential arrangement [0°, 45°, 90°], and the profile of the blade (3) and a flowing channel (8) are formed of six layers (9) of bidirectional carbon fibre cloth of fundamental twill type, pre-impregnated with epoxy resin, arranged according to the sequential arrangement [0°], and, in the composite polymeric material reinforced with carbon fibers there is provided a metallic hub (5) consisting of a K-profile metallic bush in the center of the rotor (2), to engage the driving shaft (4), the geometry of the K-profile metallic hub (5) within the rotor (2) being similar to that of the driving shaft (4), which is made on the entire depth, by machining.

Description

Invenția se referă la un ansamblu rotativ de compresor centrifugal din materiale compozite polimerice avansate ranforsate cu fibre de carbon, destinat motoarelor turboreactoare utilizate în domeniul aerospațial sau în aplicații terestre ce necesită un anumit debit și presiune de aer.The invention relates to a rotary assembly of centrifugal compressor of advanced polymeric composite materials reinforced with carbon fibers, intended for turbojet engines used in the aerospace field or in ground applications that require a certain air flow and pressure.

Se cunoaște un rotor din material compozit ranforsat cu fibre unidirecționale aplicate radial și circumferențial, conform documentului US 4465434 A care oferă o rezistență ridicată la solicitările mecanice aplicate pe direcția orientării fibrelor. Rotorul cuprinde un butuc care prezintă o multitudine de lame extinse radial pe acestea. Butucul și lamele sunt realizate din straturi distincte, distanțate axial și realizate din fibre de carbon care se extind radial și pe toată circumferința. Rezistența butucului roții turbinei este dată de către fibrele de carbon orientate circumferențial, iar rezistența radială este dată lamelor de către fibrele orientate radial. Transmiterea sarcinilor de forfecare între fibrele radiale și cele circumferențiale este astfel minimizată.It is known a rotor made of composite material reinforced with radial and circumferential unidirectional fibers, according to the document US 4465434 A which offers a high resistance to the mechanical demands applied in the direction of fiber orientation. The rotor comprises a hub having a plurality of radially extended blades thereon. The hub and blades are made of distinct layers, axially spaced and made of carbon fibers that extend radially and around the circumference. The strength of the turbine wheel hub is given by the circumferentially oriented carbon fibers, and the radial resistance is given to the blades by the radially oriented fibers. The transmission of shear loads between radial and circumferential fibers is thus minimized.

Dezavantajul acestei modalități de așezare a armăturii constă în faptul că este dificil de realizat, iar prelucrarea mecanică ulterioară a materialului compozit polimerizat poate duce la apariția delaminărilor și implicit a distrugerii integrității structurii în funcționare la viteze mari de rotație.The disadvantage of this way of fitting the reinforcement is that it is difficult to achieve, and the subsequent mechanical processing of the polymerized composite material can lead to delaminations and consequently the destruction of the integrity of the structure in operation at high rotational speeds.

Se cunoaște o pală de compresor realizată din materiale compozite și o metodă de asamblare a acesteia, conform documentului WO 2014/190008 Al. Palele sunt formate dintro parte caracteristică realizată din material compozit care include o suprafață de aer având un interval care se extinde radial spre exterior în raport cu o axă de rotație și/sau o parte caracteristică de atașare a palei radial în interior de la suprafața aerului în raport cu axa de rotație. Caracteristica de fixare a palei poate fi orientată circumferențial în raport cu axa de rotațieIt is known a compressor blade made of composite materials and a method of its assembly, according to document WO 2014/190008 Al. The blades are formed from a characteristic part made of composite material which includes an air surface having a range that extends radially outwardly relative to a axis of rotation and / or a characteristic part of attaching the radial blade inwardly from the surface of the air into ratio to the axis of rotation. The locking feature of the blade can be oriented circumferentially with respect to the axis of rotation

Dezavantajul acestei pale de compresor constă în faptul că realizare individuală a aerofoliei palei, a platformei componentelor și asamblarea acestora, crește riscul de degradare, iar asigurarea unei transabilități și a unei repetabilități a procesului de fabricație este mult mai dificilă.The disadvantage of this compressor blade is that the individual construction of the blade aerofoil, the platform of the components and their assembly, increases the risk of degradation, and ensuring a traceability and repeatability of the manufacturing process is much more difficult.

Se cunoaște o pală de rotor destinată unui turbomotor, conform documentului EP 2077376 A2 care include un profil în secțiunea dintre vârful și baza opusă vârfului aerofoliei, în timp ce platforma palei include o pană, o porțiune cu buclă și o clemă.A rotor blade intended for a turbomotor is known, according to EP 2077376 A2 which includes a profile in the section between the tip and the base opposite the tip of the aerofolia, while the blade platform includes a wedge, a loop portion and a clamp.

Un dezavantaj al acestei soluții tehnice îl constituie componentele multiple ce trebuiesc realizate pentru fabricarea și asamblarea unui astfel de rotor. De asemenea, costurile de fabricare și riscurile sunt implicit mai ridicate.A disadvantage of this technical solution is the multiple components that must be made for the manufacture and assembly of such a rotor. Also, manufacturing costs and risks are implicitly higher.

Se cunoaște o metodă de realizare a unei pale de turbină din materiale compozite ranforsate cu fibre, conform documentului US 2017/0198591 Al. In cadrul acestei metode sunt realizate semi-forme ale aerofoliei palei, platformei și o semi-formă a unui element funcțional al paletei. Consolidarea semi-formelor se realizează în acest caz prin presarea pliurilor de țesătură într-o matriță, urmând ca ulterior să se impregneze elementele ranforsante cu matricea. Asamblarea părților componente ale palei se asamblează cu ajutorul altor pliuri de țesătură ce sunt ulterior impregnate.A method of making a turbine blade made of fiber-reinforced composite materials is known, according to the document US 2017/0198591 Al. Within this method, semi-forms of the aerofolia of the blade, the platform and a semi-form of a functional element of the pallet are made. In this case, the reinforcement of the semi-shapes is accomplished by pressing the fabric folds into a mold, and then reinforcing the reinforcing elements with the matrix. The assembly of the component parts of the blade is assembled by means of other fabric folds which are subsequently impregnated.

Dezavantajul acestei metode constă în faptul că anumite pliuri de element ranforsant sau secțiuni ale aerofoliei pot rămâne neimpregnate, astfel încât rolul structural al matricii să nu fie îndeplinit, respectiv nu se pot transmite solicitările către elementele de armare peThe disadvantage of this method is that certain folds of reinforcing element or sections of the aerofolia may remain impregnated, so that the structural role of the matrix is not fulfilled, respectively the requests to the reinforcing elements cannot be transmitted on

REȘEDINȚE DIRECTOR GENERAL ^/ȘjSțr.Ing. Valeniin ȘILIVEȘTRURESIDENCES GENERAL DIRECTOR ^ / ȘjSțr.Ing. Valeniin ȘILIVEȘTRU

a 2019 00562to 2019 00562

12/09/2019 parcursul funcționării palei aceasta putându-se degrada. De asemenea, pala fiind compusă din componente multiple, zonele de interconectare ale acestora sunt considerate zone susceptibile la cedare pe parcursul funcționării. în plus, injecția de element ranforsant poate conduce către o masă mai mare a componentei în comparație cu masa unei componente realizată utilizând altă tehnologie cum ar fi spre exemplu polimerizarea în autoclavă în prezența temperaturii, presiunii și vidului.12/09/2019 during the operation of the blade this can be degraded. Also, the shovel being composed of multiple components, their interconnection areas are considered areas susceptible to failure during operation. In addition, reinforcing element injection can lead to a larger mass of the component compared to the mass of a component made using other technology such as polymerization in autoclave in the presence of temperature, pressure and vacuum.

Se cunoaște în același scop o metodă de realizare a unei pale de turbină utilizând metoda de țesere tridimensională, conform documentului US 2017/0326757 Al, metodă conform căreia se pot obține palete monobloc având adăugate și elemente de rigidizate în anumite zone ale paletei. în mod similar cu metoda analizată anterior, impregnarea țesăturilor tridimensionale cu matricea compozitului este mult mai dificilă în comparație cu alte tipuri de țesături.A method of making a turbine blade using the three-dimensional weaving method is known for the same purpose, according to the document US 2017/0326757 Al, a method according to which one-piece pallets can be obtained having added and stiffening elements in certain areas of the pallet. Similar to the method analyzed above, the impregnation of three-dimensional fabrics with the composite matrix is much more difficult compared to other types of fabrics.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția, constă în echilibrarea dinamică a rotorului ansamblului rotativ de compresor.The technical problem that the invention solves is the dynamic balancing of the rotor of the rotary compressor assembly.

Ansamblu rotativ de compresor centrifugal din materiale compozite polimerice avansate ranforsate cu fibre de carbon, conform invenției, rezolvă problema tehnică menționată și elimină dezavantajele enumerate anterior, prin aceea că profilul discului este compus din nouă straturi de țesătură din fibre de carbon bidirecțională, tip diagonal fundamental, preimpregnată cu rășină epoxidică, având o greutate specifică de 200 g/m2 (42% matrice epoxidică), straturi dispuse conform așezării secvenționale [0°, 45°, 90°]3, iar profilul palei și canalul de curgere sunt formate din șase straturi de țesătură din fibre de carbon bidirecțională tip diagonal fundamental preimpregnate cu rășină epoxidică dispuse conform așezării secvenționale [0°]6 iar în materialul compozit polimeric ranforsat cu fibre de carbon este prevăzut un butuc metalic ce constă dintr-o bucșă metalică cu profil K în centrul rotorului, pentru antrenarea arborelui de angrenare, geometria butucului metalic cu profil K din cadrul rotorului fiind similară cu cea a arborelui de antrenare și se realizează pe întreaga adâncime prin intermendiul prelucrărilor mecanice.Rotary assembly of centrifugal compressor of advanced polymeric composites reinforced with carbon fibers, according to the invention, solves the mentioned technical problem and eliminates the disadvantages listed above, in that the profile of the disc is composed of nine layers of fabric of two-way carbon fiber, diagonal type fundamental , pre-impregnated with epoxy resin, having a specific weight of 200 g / m 2 (42% epoxy matrix), layers arranged according to the sequential setting [0 °, 45 °, 90 °] 3 , and the blade profile and the flow channel are formed from six layers of two-way carbon fiber diagonal fiber fundamentally pre-impregnated with epoxy resin disposed according to the sequential arrangement [0 °] 6 and in the polymer composite material reinforced with carbon fibers there is provided a metal hub consisting of a metal profile with K profile in the center of the rotor, for driving the drive shaft, g the geometry of the K-shaped metal hub within the rotor is similar to that of the drive shaft and is performed throughout the depth by means of mechanical machining.

Ansamblu rotativ de compresor centrifugal din materiale compozite polimerice avansate ranforsate cu fibre de carbon, conform invenției, este proiectat pornind de la o referință metalică existentă, realizată din aliaj fier-carbon. Referința metalică este caracterizată de șapesprezece pale cu grosimea de 3 mm. In etapa de proiectare a invenției s-au avut în vedere cerințele și restricțiile metodei de polimerizare utilizată (polimerizarea în autoclavă asistată de temperatură, presiune și vid), de performanțele gazodinamice impuse, dar și de asigurarea unui grad ridicat de repetabilitate a procesul tehnologic utilizat.Rotary assembly of centrifugal compressor of advanced polymeric composite materials reinforced with carbon fibers, according to the invention, is designed from an existing metal reference, made of iron-carbon alloy. The metallic reference is characterized by seventeen blades with a thickness of 3 mm. In the design stage of the invention were taken into account the requirements and restrictions of the polymerization method used (polymerization in autoclave assisted by temperature, pressure and vacuum), by the required gas performance, but also by ensuring a high degree of repeatability of the technological process used. .

Invenția poate fi integrată în componența secțiunii reci a unui motor turboreactor, mai exact în partea ce asigură comprimarea oxidantului și asigurarea unui debit și presiuni specifice, funcționând în intervalul de temperatură [-60°C... +120°C].The invention can be integrated in the composition of the cold section of a turbojet engine, more precisely in the part which ensures the compression of the oxidant and the assurance of a specific flow and pressures, operating in the temperature range [-60 ° C ... + 120 ° C].

Ansamblu rotativ de compresor centrifugal din materiale compozite polimerice avansate ranforsate cu fibre de carbon, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:The rotary assembly of a centrifugal compressor of advanced polymeric composites reinforced with carbon fibers, according to the invention, has the following advantages:

- înlăturarea dezavantajelor prelucrărilor mecanice asupra rotorului realizat din materiale compozite;- removing the disadvantages of mechanical processing on the rotor made of composite materials;

- înlăturarea dezavantajelor fabricării individuale a discului și a palelor rotorului;- eliminating the disadvantages of individual manufacturing of the disc and rotor blades;

- reducerea costurilor de fabricație;- reducing manufacturing costs;

- asigură o reducere a masei ansamblului rotativ al unui compresor centrifugal, ceea ce duce implicit la o reducere semnificativă a necesarului de energie, consum de combustibil mai scăzut și a reducerii emisiilor poluante;- it ensures a reduction of the mass of the rotary assembly of a centrifugal compressor, which implicitly leads to a significant reduction of the energy requirement, lower fuel consumption and the reduction of polluting emissions;

- prezintă un randament ridicat.- has a high efficiency.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1-6, care reprezintă:An example of embodiment of the invention is given below, in connection with FIG. 1-6, which represents:

- fig. 1 - secțiune trasversală printr-un compresor centrifugal;FIG. 1 - cross section through a centrifugal compressor;

EDINTE DIRECTOR GENERAL .Ine. ValentiiEDINTE DIRECTOR GENERAL .Ine. Valentii

a 2019 00562to 2019 00562

12/09/201912/09/2019

ΙοΙο

- fig.2 - rotorul compresor centrifugal în: a) vedere izometrică; b) vedere sus - parte activă; c) vedere spate - parte inactivă; d) vedere din lateral; e) vedere din secțiune; f) detaliu - vedere din secțiune inel metalic pentru echilibrare;- fig.2 - the centrifugal compressor rotor in: a) isometric view; b) top view - active part; c) rear view - inactive part; d) side view; e) section view; f) detail - view from the metal ring section for balancing;

- fig. 3 - pală rotor din material compozit polimeric ranforsat cu fibre de carbon în: a) vedere isometrică; b) vedere din față; c) vedere de sus;FIG. 3 - rotor blade made of carbon fiber reinforced polymeric composite material in: a) isometric view; b) front view; c) top view;

- fig.4 - arborele de angrenare și bucșă metalică cu profil K;- fig.4 - the gear shaft and metal bush with K profile;

- fig.5 - secțiune prin rotor cu exemplificarea încastrării bucșei metalice cu profil K în materialul compozit;- Fig. 5 - section through a rotor with an example of the embedding of the metal profile with K profile in the composite material;

- fig.6 - rotorul de compresor în: a) vedere în secțiune în rotorul de compresor centrifugal realizat din materiale compozite polimerice ranforsate cu fibre de carbon; b) vedere în perspectivă al unui sector de rotor evidențiind orientările straturilor de țesătură preimpregnată pentru pală, respectiv canalul de curgere la 0° și orientările straturilor de preimpregnat pentru disc la 0°, 45°, 90°.- fig.6 - the compressor rotor in: a) sectional view in the centrifugal compressor rotor made of carbon fiber reinforced polymeric composite materials; b) perspective view of a rotor sector highlighting the orientations of the pre-impregnated fabric layers for the blade, respectively the flow channel at 0 ° and the orientations of the pre-impregnated layers for the disk at 0 °, 45 °, 90 °.

Ansamblu rotativ de compresor centrifugal I din materiale compozite polimerice avansate ranforsate cu fibre de carbon, conform invenției și așa cum se poate observa și din cadrul fig.l, aste alcătuit dintr-un arbore de transmisie 1 care transferă mișcarea de rotație a motorului către un rotor 2 realizat din materiale compozite polimerice armate cu fibre de carbon prin intermediul unui arbore de antrenare 4 și al unui butuc 5 metalic ce constă dintr-o bucșă metalică cu profil K. Partea inferioară a rotorului 2 este prevăzută cu un inel metalic 6 încastrat în structura unui disc 7 pe parcursul procesului de fabricație cu rol în echilibrarea rotorului.Rotary assembly of centrifugal compressor I of advanced polymeric composite materials reinforced with carbon fibers, according to the invention and as can be seen from FIG. rotor 2 made of carbon fiber reinforced polymeric composite materials by means of a drive shaft 4 and a metal hub 5 consisting of a metal frame with profile K. The lower part of the rotor 2 is provided with a metal ring 6 recessed in the structure of a disk 7 during the manufacturing process with a role in balancing the rotor.

Rotorul are în componență un număr de șapte pale 3 (număr mai redus în comparație cu cele șaptesprezece pale în cazul referinței metalice) dispuse echidistant și fabricate integral din materiale compozite polimerice avansate ranforsate cu fibre de carbon, așa cum rezultă din cadrul fig.3. Palele 3 sunt goale la interior (pasaj de 3 mm) și prezintă un canal de curgere 8 cu o grosime exterioară de 6mm, mult mai mare în comparație cu grosimea referinței metalice. Discul 7 a fost proiecat astfel încât să fie parte comună cu palele 3 și de aceea, fiecare pală 3 este fabricată individual împreună cu o secțiune a discului 7 rotorului 2 - formând astfel un sector de rotor. Cele șapte sectoare rezultate sunt unite ulterior utilizând aceleași tip de straturi de țesătură preimpregnată.The rotor has a number of seven blades 3 (a smaller number compared to the seventeen blades in the case of metal reference) disposed evenly and made entirely of advanced polymeric composite materials reinforced with carbon fibers, as shown in fig. 3. The blades 3 are hollow inside (3 mm passage) and have a flow channel 8 with an outer thickness of 6mm, much larger compared to the thickness of the metal reference. The disc 7 was designed so that it is a common part with the blades 3 and therefore, each blade 3 is individually manufactured together with a section of the disc 7 of the rotor 2 - thus forming a rotor sector. The seven resulting sectors are subsequently joined using the same type of pre-impregnated fabric layers.

Componetele metalice ale rotorului 2 au un rol bine stabilit, butucul 5 arborelului constituit din bucșa de tip K (fig.4 și fig.5) rezolvă problema toleranțelor reduse la nivele mari de deformații, precum și a încărcărilor mecanice datorate transmiterii cuplului între arbore de transmisie 1 și rotor 2, în timp ce inelul metalic 6 are dublu rol, cel de element de rigidizare și rezolvă problema procesului laborios de echilibrare a rotorului.The metallic components of the rotor 2 have a well-established role, the hub 5 of the shaft constituted by the K-type bush (fig.4 and fig.5) solves the problem of the reduced tolerances at high levels of deformations, as well as of the mechanical loads due to the transmission of the torque between the shaft. transmission 1 and rotor 2, while the metal ring 6 has a dual role, that of stiffening element and solves the problem of the laborious process of balancing the rotor.

Profilul discului 7 așa cum se poate observa din cadrul fig.6 este compus din nouă straturi 9, 10 și 11 de țesătură din fibre de carbon bidirecțională, tip diagonal fundamental, preimpregnată cu rășină epoxidică, având o greutate specifică de 200 g/m2 (42% matrice epoxidică), straturi 9, 10 și 11 dispuse conform așezării secvenționale [0°, 45°, 90o]j. Aceste nouă straturi 9, 10 și 11 sunt așezate axial în raport cu arborele de angrenare 1 și se extind radial și circumferențial.The profile of disc 7 as can be seen from fig. 6 is composed of nine layers 9, 10 and 11 of two-way carbon fiber fabric, diagonal fundamental type, pre-impregnated with epoxy resin, having a specific weight of 200 g / m 2 (42% epoxy matrix), layers 9, 10 and 11 arranged according to the sequential arrangement [0 °, 45 °, 90 o ] j. These nine layers 9, 10 and 11 are located axially relative to the gear shaft 1 and extend radially and circumferentially.

Rezistența circumferențială a butucului 5 este asigurată de straturile preimpregnate care se extind circumferențial în timp ce rezistența radială este asigurată de straturile preimpregnate care se extind radial. Transmiterea forțelor de forfecare între straturile preimpregnate radiale și circumferențiale este minimă.The circumferential resistance of the hub 5 is provided by the pre-impregnated layers that extend circumferentially while the radial resistance is provided by the pre-impregnated layers that extend radially. The transmission of shear forces between the radial and circumferential pre-impregnated layers is minimal.

Profilul palei 3 și canalul de curgere 8 sunt formate din șase straturi 9 de țesătură din fibre de carbon bidirecțională tip diagonal fundamental preimpregnate cu rășină epoxidică dispuse conform așezării secvenționale [0°]6- Cele șapte pale 3 sunt introduse într-un calapod de aluminiu și aliniate folosind matrițele utilizate în fabricarea palelor 3. Intre palele 3 sunt așezate opt straturi 9 de țesătură din fibră de carbon preimpregnată, bidirecțională, orientate laThe profile of the blade 3 and the flow channel 8 are formed of six layers 9 of fabric of two-way carbon fiber diagonal fundamentally pre-impregnated with epoxy resin arranged according to the sequential setting [0 °] 6- The seven blades 3 are inserted in an aluminum calapod and aligned using the molds used in the manufacture of blades 3. Between the blades 3 are placed eight layers 9 of pre-impregnated, bidirectional, carbon fiber fabric oriented to

a 2019 00562to 2019 00562

12/09/201912/09/2019

0° pentru a face legătura între ele. Pentru ranforsarea rotorului 2 au fost așezate alte opt straturi 10, 11 de țesătură din fibre de carbon bidirecțională preimpregnate conform așezării secvenționale [0°/90°]4. De asemenea, pe spatele rotorului 2 este integrata bucșa metalică 5 în zona interfeței cu arborele de antrenare 1, ce rezolvă problema toleranțelor scăzute la nivele mari de deformații, precum și a încărcărilor mecanice datorate transmiterii cuplului dintre arbore 1 și rotor 2 și un inel metalic 6 pe spatele rotorului 2 rezolvând procesul de echilibrare.0 ° to make the connection between them. For the reinforcement of the rotor 2, another eight layers 10, 11 of pre-impregnated bidirectional carbon fiber fabric according to the sequential setting [0 ° / 90 °] 4 were placed. Also, behind the rotor 2 is integrated the metal bush 5 in the area of the interface with the drive shaft 1, which solves the problem of the low tolerances at high levels of deformations, as well as of the mechanical loads due to the transmission of the torque between the shaft 1 and rotor 2 and a metal ring. 6 on the back of the rotor 2 solving the balancing process.

Parametrii tehnologici de proces (nivelul de vid, presiune și temperatură) sunt date specifice corelate cu materialele preimpregnate utilizate pentru fabricarea rotorului. Temperatura de proces și etapele de post-polimerizare sunt definite în vederea obținerii unei temperaturi sau a unui interval de temperaturi de utilizare a materialului compozit ranforsat impuse de regimul de funcționare a rotorului dezvoltat, calculate în funcție de temperatura de tranziție vitroasă a matricii polimerice utilizate.The technological process parameters (vacuum level, pressure and temperature) are specific data correlated with the pre-impregnated materials used for the manufacture of the rotor. The process temperature and the post-polymerization steps are defined in order to obtain a temperature or a range of temperatures for using the reinforced composite material imposed by the operating regime of the developed rotor, calculated according to the glass transition temperature of the polymeric matrix used.

Avantajul și originalitatea prezentei invenții constă în realizarea unui ansamblu rotoric ce poate fi integrat în componența secțiunii reci a unui motor turboreactor prin redefmirea soluției constructive geometrice, definierea unei arhitecturi structurale având la bază materiale compozite polimerice ranforsate cu fibre de carbon, protocolul tehnologic de fabricare a rotorului și tehnologia de fabricație (polimerizarea în autoclavă asistată de temperatură, presiune și vid) care permite obținerea unor performanțe termo-mecanice ridicate și o masă semnificativ mai redusă în comparație cu modelul metalic de referință.The advantage and originality of the present invention consists in the realization of a rotor assembly which can be integrated into the cold section of a turbojet engine by redefining the geometric constructive solution, defining a structural architecture based on carbon fiber reinforced polymeric composite materials, the technological protocol for manufacturing rotor and manufacturing technology (polymerization in autoclave assisted by temperature, pressure and vacuum) which allows for high thermo-mechanical performance and a significantly lower mass compared to the reference metal model.

Claims (4)

REVENDICĂRI 1. Ansamblu rotativ de compresor centrifugal din materiale compozite polimerice avansate ranforsate cu fibre de carbon, alcătuit dintr-un arbore de transmisie (1) care transferă mișcarea de rotație a motorului cu ajutorul unui arbore de antrenare (4) către un rotor (3) prevăzut cu un disc (7) și cu niște pale (3) caracterizat prin aceea că profilul discului (7) este compus din nouă straturi (9,10 și 11) de țesătură din fibre de carbon bidirecțională, tip diagonal fundamental, preimpregnată cu rășină epoxidică, având o greutate specifică de 200 g/m2 (42% matrice epoxidică), straturi (9,10 și 11) dispuse conform așezării secvenționale [0°, 45°, 90°]3, iar profilul palei (3) și canalul de curgere (8) sunt formate din șase straturi (9) de țesătură din fibre de carbon bidirecțională tip diagonal fundamental preimpregnate cu rășină epoxidică dispuse conform așezării secvenționale [0°]ό iar în materialul compozit polimeric ranforsat cu fibre de carbon este prevăzut un butuc (5) metalic ce constă dintr-o bucșă metalică cu profil K în centrul rotorului (2), pentru antrenarea arborelui de angrenare (4), geometria butucului (5) metalic cu profil K din cadrul rotorului (2) fiind similară cu cea a arborelui de antrenare (4) și se realizează pe întreaga adâncime prin intermendiul prelucrărilor mecanice.1. Rotary assembly of centrifugal compressor of advanced polymeric composite materials reinforced with carbon fibers, consisting of a transmission shaft (1) that transfers the rotational motion of the motor by means of a drive shaft (4) to a rotor (3) provided with a disc (7) and with blades (3) characterized in that the profile of the disc (7) is composed of nine layers (9, 10 and 11) of fabric of two-way carbon fiber, diagonal fundamental type, pre-impregnated with resin epoxy, having a specific weight of 200 g / m 2 (42% epoxy matrix), layers (9,10 and 11) arranged according to the sequential setting [0 °, 45 °, 90 °] 3, and the blade profile (3) and the flow channel (8) is made up of six layers (9) of diagonal carbon fiber fabric diagonal type fundamentally pre-impregnated with epoxy resin arranged according to the sequential setting [0 °] ό and in the polymeric composite material reinforced with fibers. carbon is provided with a metal hub (5) consisting of a metal bushing with a K-profile in the center of the rotor (2), for driving the drive shaft (4), the geometry of the metal hub (5) with a K-profile within the rotor (2) being similar to that of the drive shaft (4) and is made throughout the depth by means of mechanical machining. 2. Ansamblu rotativ de compresor centrifugal, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că prezintă un număr de șapte pale (3) dispuse echidistant.Rotary assembly of a centrifugal compressor according to claim 1, characterized in that it has a number of seven blades (3) arranged evenly. 3. Ansamblu rotativ de compresor centrifugal, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că palele (3) prezintă un canal de curgere (8) cu grosimea exterioară de 6mm, din care grosimea perților palei intrados și extrados este de 4mm iar interiorul este gol având valoarea de minim 2.5mm, preferabil 3mm.3. Rotary assembly of centrifugal compressor, according to claims 1 and 2, characterized in that the blades (3) have a flow channel (8) with an outer thickness of 6 mm, of which the thickness of the inlet and extraction blade walls is 4 mm and the interior is hollow with a minimum value of 2.5mm, preferably 3mm. 4. Ansamblu rotativ de compresor centrifugal, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se integrează în materialul compozit polimeric ranforsat cu fibre de carbon un inel metalic (6) pentru echilibrarea dinamică a acestuia.Rotary assembly of a centrifugal compressor according to claim 1, characterized in that a metal ring (6) for dynamic balancing thereof is integrated into the carbon fiber reinforced polymeric composite material.
ROA201900562A 2019-09-12 2019-09-12 Centrifugal compressor rotary assembly made of advanced composite polymeric materials reinforced with carbon fibers RO133845A0 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201900562A RO133845A0 (en) 2019-09-12 2019-09-12 Centrifugal compressor rotary assembly made of advanced composite polymeric materials reinforced with carbon fibers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201900562A RO133845A0 (en) 2019-09-12 2019-09-12 Centrifugal compressor rotary assembly made of advanced composite polymeric materials reinforced with carbon fibers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO133845A0 true RO133845A0 (en) 2020-01-30

Family

ID=69184995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201900562A RO133845A0 (en) 2019-09-12 2019-09-12 Centrifugal compressor rotary assembly made of advanced composite polymeric materials reinforced with carbon fibers

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO133845A0 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1462606B1 (en) Multi-component hybrid turbine blade
US9309772B2 (en) Hybrid turbine blade including multiple insert sections
US8449260B2 (en) Composite load-bearing rotating ring and process therefor
US7942639B2 (en) Hybrid bucket dovetail pocket design for mechanical retainment
US20140127457A1 (en) Ceramic matrix composite component forming method
US9482095B2 (en) Web connected dual aerofoil members
EP1077126B1 (en) Injection formed hydrid airfoil
US9777593B2 (en) Hybrid metal and composite spool for rotating machinery
US11788420B2 (en) Fan blade comprising an insert of stiff fibers
EP3564487A1 (en) Composite airfoil for gas turbine engines
RU2239100C2 (en) Working wheel for centrifugal compressor and method of its manufacturing
US10677090B2 (en) Component having co-bonded composite and metal rings and method of assembling same
US20110014041A1 (en) Rotary Drum of an Axial Compressor Having a Composite Web
US20220055252A1 (en) Preform with one-piece woven fibrous reinforcement for inter-blade platform
RO133845A0 (en) Centrifugal compressor rotary assembly made of advanced composite polymeric materials reinforced with carbon fibers
US20240175363A1 (en) Vane comprising a structure made of composite material, and associated manufacturing method
US20240141917A1 (en) Blade comprising a structure made of composite material and associated manufacturing method
CA2945244C (en) Fabrication of gas turbine engine components using multiple processing steps
US11162418B2 (en) Fan comprising an inter-blade platform attached upstream by a ferrule
US11821333B2 (en) Blower vane
US11162367B2 (en) Rotor blade airfoil for a turbomachine