RU2578256C2 - Fan impeller or compressor and method of making same - Google Patents

Fan impeller or compressor and method of making same Download PDF

Info

Publication number
RU2578256C2
RU2578256C2 RU2014107395/06A RU2014107395A RU2578256C2 RU 2578256 C2 RU2578256 C2 RU 2578256C2 RU 2014107395/06 A RU2014107395/06 A RU 2014107395/06A RU 2014107395 A RU2014107395 A RU 2014107395A RU 2578256 C2 RU2578256 C2 RU 2578256C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
support ring
flange
impeller
rear flanges
Prior art date
Application number
RU2014107395/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014107395A (en
Inventor
Владимир Александрович Грибановский
Сергей Николаевич Никитин
Арсен Маратович Ахметов
Ильдар Булатович Адигамов
Original Assignee
Открытое акционерное общество Институт технологии и организации производства (ОАО НИИТ)
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 Открытое акционерное общество Институт технологии и организации производства (ОАО НИИТ) filed Critical Открытое акционерное общество Институт технологии и организации производства (ОАО НИИТ)
Priority to RU2014107395/06A priority Critical patent/RU2578256C2/en
Publication of RU2014107395A publication Critical patent/RU2014107395A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2578256C2 publication Critical patent/RU2578256C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to compressor engineering. Impeller, in which blades are connected with support ring, front and rear flanges, blade root pinched auger blade attachment. Method for fabrication of impeller includes cutting material of blades and support ring, front and rear flanges. Cutting blades with output of outside contour of liner material shaped limited butts on support ring, front and rear flanges. During pressing blades material extending beyond shank is stored in initial state. Workpieces are then placed in separator of mould for processing front flange and profile of support ring. Blade in cavity of separator, impregnated with binder and material is laid, extending beyond shank. Method includes placing in mould an elastic puncheon, layers of material are laid thereon for blade attachment and rear flange.
EFFECT: objective of invention is reduction of weight and improving strength of impeller.
5 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения, точнее к конструкциям рабочих колес вентилятора и компрессора и способам их изготовления из композиционных материалов для газотурбинного двигателя, преимущественно авиационного.The invention relates to the field of turbine construction, more specifically to the designs of the impellers of the fan and compressor and methods for their manufacture from composite materials for a gas turbine engine, mainly aircraft.

Стремление снизить удельную массу рабочего колеса вентилятора и компрессора привело к созданию различных конструкций. Известны изобретения, направленные на снижение массы вентиляторной лопатки (патент RU №2412017, опубл. 20.02.2011 г.; патент RU №2338886, опубл. 21.11.2008 г.), которыми предусмотрено изготовление полых лопаток, что снижает их массу по сравнению с цельнометаллической лопаткой, однако резко увеличивается стоимость полых лопаток, т.к. значительно усложняется их производство.The desire to reduce the specific gravity of the impeller of the fan and compressor led to the creation of various designs. Known inventions aimed at reducing the mass of the fan blade (patent RU No. 2412017, publ. 02/20/2011; patent RU No. 2338886, publ. 11/21/2008), which provides for the manufacture of hollow blades, which reduces their weight compared to full metal blade, however, the cost of hollow blades increases sharply, because their production is much more complicated.

Получило широкое развитие использование композиционных материалов для производства различных деталей летательных аппаратов, в т.ч. газотурбинных двигателей. Ряд изобретений (патент RU №2413590, опубл. 10.03.2011 г.; патент RU №2462620, опубл. 27.09.2012 г.) направлен на создание из композиционных материалов лопаток, которые по своим техническим характеристикам не уступают титановым лопаткам, но значительно снижают массу вентилятора и компрессора, при этом трудоемкость изготовления композиционных лопаток намного ниже по сравнению с полыми лопатками. Однако остается узким местом в конструкции изделий крепление лопаток из композиционного материала к ободу титанового диска.The use of composite materials for the production of various parts of aircraft, including gas turbine engines. A number of inventions (patent RU No. 2413590, publ. 03/10/2011; patent RU No. 2462620, publ. 09/27/2012) is aimed at creating blades from composite materials that are not inferior to titanium blades in their technical characteristics but significantly reduce the mass of the fan and compressor, while the complexity of manufacturing composite blades is much lower compared to hollow blades. However, there remains a bottleneck in the design of products fastening the blades of composite material to the rim of the titanium disk.

Известно изобретение (патент RU №2382910, опубл. 27.02.2010 г.). Рабочее колесо компрессора, содержащее отдельные сектора из слоистого композиционного материала на полимерной основе, объединенные в рабочее колесо несущими силовыми кольцами из композиционного материала, а сектор включает рабочую лопатку, хвостовая часть которой выполнена в виде ножки с криволинейной геометрией, определяемой полками, разделенными пазами, размещенными по высоте ножки, под соответствующие силовые кольца, размещенные в этих пазах. Такая конструкция значительно легче по массе узла, состоящего из лопаток, закрепленных на титановом диске. Однако наличие пазов на ножке (хвостовике) снижает прочность всей конструкции, т.к. в ножке волокна композиционного материала перерезаны. При использовании композиционного материала необходимо стремиться к тому, чтобы последний работал на растяжение, что позволит создать наиболее прочную конструкцию.The invention is known (patent RU No. 2382910, publ. 02.27.2010). The compressor impeller, containing individual sectors of a layered composite material on a polymer basis, united into the impeller by bearing force rings of composite material, and the sector includes a working blade, the tail of which is made in the form of a leg with curvilinear geometry defined by shelves separated by grooves placed the height of the legs, under the corresponding power rings placed in these grooves. This design is much lighter in weight of the node, consisting of blades mounted on a titanium disk. However, the presence of grooves on the leg (shank) reduces the strength of the entire structure, because in the leg, the fibers of the composite material are cut. When using composite material, it is necessary to strive to ensure that the latter works in tension, which will create the most durable structure.

Известен способ получения рабочего колеса компрессора (патент RU №2502601, опубл. 27.12.2013 г.) из композиционного материала, включающий раскрой слоев материала лопаток, при этом слои имеют длину больше контура длины лопаток на величину, превышающую длину дуги опорного кольца между лопатками. Раскраивают и единые слои, из которых получают передний и задний фланцы и часть опорного кольца. Затем прессуют лопатки, при этом получают со стороны корневого сечения наметку опорного кольца и часть слоя композиционного материала остается в исходном состоянии. Далее полученные полуфабрикаты укладывают в пресс-форму в следующей последовательности: первыми укладывают слои, из которых формируют передний фланец и опорное кольцо, а часть слоя, из которого оформляют задний фланец, остается свободной. После этого устанавливают лопатки и материал, оставшийся в исходном состоянии, пропитывают, укладывают в полость пресс-формы, в которой формируется опорное кольцо, затем устанавливается эластичный пуансон и на него укладываются слои композиционного материла для получения заднего фланца, окончательно собирают пресс-форму, нагревают, прессуют, разбирают. Полученное монолитное рабочее колесо - облегченной конструкции, с повышенными прочностными характеристиками и низкой удельной массой.A known method of obtaining the impeller of the compressor (patent RU No. 2502601, publ. 12/27/2013) from composite material, including cutting layers of material of the blades, the layers have a length greater than the contour of the length of the blades by an amount exceeding the arc length of the support ring between the blades. Single layers are also cut out, from which the front and rear flanges and part of the support ring are obtained. Then, the blades are pressed, while the side of the root section is marked with the outline of the support ring and part of the layer of composite material remains in its original state. Next, the resulting semi-finished products are placed in the mold in the following sequence: the layers are laid first, from which the front flange and the support ring are formed, and the part of the layer from which the rear flange is formed remains free. After this, the blades are installed and the material remaining in the initial state is impregnated, placed in the cavity of the mold in which the support ring is formed, then an elastic punch is installed and layers of the composite material are laid on it to obtain the rear flange, the mold is finally assembled, heated press, disassemble. The resulting monolithic impeller is of lightweight construction, with increased strength characteristics and low specific gravity.

Этот способ применим для рабочих колес, у которых малогабаритные лопатки. Для рабочих колес первых ступеней компрессора, у которых относительно большие размеры лопаток, и рабочего колеса вентилятора данный способ неприменим, т.к. место крепления лопатки к опорному кольцу недостаточно надежное для действия больших сил (прототип).This method is applicable for impellers with small blades. For impellers of the first compressor stages, which have relatively large dimensions of the blades, and the fan impeller, this method is not applicable, because the place of attachment of the blade to the support ring is not reliable enough for the action of large forces (prototype).

В данном изобретении решается задача создания высоконагруженной конструкции рабочего колеса вентилятора и компрессора (далее рабочего колеса) из композиционного материала повышенной прочности и жесткости при значительном снижении удельной массы.This invention solves the problem of creating a highly loaded design of the impeller of the fan and compressor (hereinafter the impeller) of a composite material of increased strength and stiffness with a significant reduction in specific gravity.

Поставленная задача решается тем, что в рабочем колесе из композиционного материала лопатки выполняются монолитно с опорным кольцом, которое в свою очередь соединено монолитно с передним и задним фланцами так, что в сечении вдоль оси колеса получается швеллерообразная фигура. Лопатки снабжены хвостовиком, который неразъемно соединен с опорным кольцом и с внутренними поверхностями переднего и заднего фланцев, кроме того, для прочности хвостовики усилены межлопаточным креплением из композиционного материала, выполненным по форме поверхности, образованной хвостовиками лопаток на внутренних поверхностях опорного кольца, переднего и заднего фланцев. В результате получается монолитное рабочее колесо из композиционного материала, обладающее высокой жесткостью и прочностью и низкой удельной массой.The problem is solved in that in the impeller of the composite material, the blades are made in one piece with the support ring, which in turn is connected in one piece with the front and rear flanges so that in the cross section along the axis of the wheel a channel-like figure is obtained. The blades are equipped with a shank, which is inseparably connected with the support ring and with the inner surfaces of the front and rear flanges, in addition, for strength, the shanks are reinforced with an inter-blade mount made of composite material made in the form of a surface formed by the shanks of the blades on the inner surfaces of the support ring, front and rear flanges . The result is a monolithic impeller made of composite material with high rigidity and strength and low specific gravity.

Для изготовления предлагаемого рабочего колеса необходима определенная последовательность технологических действий. При раскрое исходного материала (углеткань, стеклоткань и др.) выполняют заготовки лопаток и единые заготовки для опорного кольца, переднего и заднего фланцев. Особенность заготовки лопатки заключается в том, что часть материала по форме внутренних поверхностей на опорном кольце, переднем и заднем фланцах, ограниченных хвостовиками лопаток, выходит за контур хвостовика со стороны, примыкающей к переднему фланцу, а со стороны, примыкающей к заднему фланцу, по форме поверхности на заднем фланце между хвостовиками лопаток. При оформлении аэродинамического профиля пера лопатки и хвостовика у последнего вдоль стороны, примыкающей к переднему фланцу, формируется ребро высотой 2…10 мм, остальной материал, выходящий за пределы контура хвостовика, не пропитывают связующим. При раскрое слоев материала для фланцев и опорного кольца учитывают их размеры, чтобы заготовки для них получить из единого слоя. Пропитывают слои материала, если используется импрег, и укладывают их в пресс-форму, при этом часть композиционного материала укладывают в полость сепаратора пресс-формы, в которой оформляется передний фланец и аэродинамический профиль опорного кольца. Затем лопатки вставляют в сепаратор, который обеспечивает номинальное расположение лопаток в пресс-форме, а это в свою очередь выполняет требования конструкторской документации на рабочее колесо. После этого пропитывают связующим материал, выходящий за пределы контура хвостовика лопаток, и предварительно формуют в полости сепаратора в дополнение к имеющемуся там материалу опорного кольца и переднего фланца. Далее в пресс-форму устанавливают эластичный пуансон, который нижней частью формует передний фланец, периферийной поверхностью опорное кольцо, а на верхнюю поверхность эластичного пуансона укладывают слои композиционного материала, выходящие за пределы контура хвостовика лопатки, и на него укладывают слои композиционного материала для получения заднего фланца, устанавливают нажимной пуансон, под действием которого и эластичного пуансона оформляется задний фланец, и дают давление на эластичный пуансон. Производят отверждение по режиму, необходимому для конкретного композиционного материала, и разборку пресс-формы известными технологическими приемами. Таким образом, получается монолитное рабочее колесо жесткой и прочной конструкции с минимальной удельной массой.For the manufacture of the proposed impeller requires a certain sequence of technological steps. When cutting the source material (carbon fabric, fiberglass, etc.), blade blanks and single blanks for the support ring, front and rear flanges are performed. A feature of the blade blank is that part of the material, in the form of internal surfaces on the support ring, front and rear flanges bounded by the shanks of the blades, extends beyond the shank contour from the side adjacent to the front flange, and from the side adjacent to the rear flange, in shape surfaces on the rear flange between the shanks of the blades. When designing the aerodynamic profile of the feather of the blade and the shank of the latter along the side adjacent to the front flange, a rib 2 ... 10 mm high is formed, the rest of the material that extends beyond the contour of the shank is not impregnated with a binder. When cutting layers of material for the flanges and the support ring, their dimensions are taken into account so that the blanks for them can be obtained from a single layer. They impregnate the material layers, if an impreg is used, and lay them in the mold, while part of the composite material is laid in the cavity of the mold separator, in which the front flange and the aerodynamic profile of the support ring are formed. Then the blades are inserted into the separator, which provides the nominal location of the blades in the mold, and this in turn fulfills the requirements of the design documentation for the impeller. After that, the material that extends beyond the contour of the shank of the blades is impregnated with a binder and preformed in the separator cavity in addition to the material of the support ring and the front flange there. Then, an elastic punch is installed in the mold, which forms the front flange with the lower part, a support ring with the peripheral surface, and layers of composite material extending beyond the contour of the shank of the blade are laid on the upper surface of the elastic punch, and layers of composite material are laid on it to obtain a rear flange , set the pressure punch, under the action of which the elastic punch is formed back flange, and give pressure on the elastic punch. Curing is carried out according to the mode necessary for a particular composite material, and the disassembly of the mold by known technological methods. Thus, a monolithic impeller of a rigid and strong design with a minimum specific gravity is obtained.

На фиг.1, фиг.2 показан общий вид рабочего колеса.Figure 1, figure 2 shows a General view of the impeller.

На фиг.3 изображен раскрой слоя композиционного материала для формирования переднего и заднего фланцев и опорного кольца.Figure 3 shows the cutting of a layer of composite material for forming the front and rear flanges and the support ring.

На фиг.4 представлен раскрой материала лопатки.Figure 4 presents the cutting material of the scapula.

Фиг.5, фиг.6 - пресс-форма для изготовления лопатки.Figure 5, figure 6 - mold for the manufacture of the blades.

Фиг.7, фиг.8, фиг.9 - пресс-форма для сборки и прессования рабочего колеса.Fig.7, Fig.8, Fig.9 is a mold for assembling and pressing the impeller.

Рабочее колесо (фиг.1, фиг.2) состоит из лопаток 1 (аэродинамический профиль условно не показан), опорного кольца 2, переднего фланца 3, заднего фланца 4. Опорное кольцо 2 с аэродинамическим профилем формируется из композиционного материала 5 заготовки (фиг.3), из этой же заготовки оформляют передний 3 и задний 4 фланцы (фиг.1, фиг.2, фиг.3). Прочное закрепление в рабочем колесе лопаток достигается дополнительным межлопаточным креплением, выполняемым композиционным материалом 6 опорного кольца 2, на переднем 3 и заднем 4 фланцах материалом 7, 8 соответственно (фиг.4). Таким образом, хвостовик 9 лопатки 1 жестко защемлен в рабочем колесе.The impeller (Fig. 1, Fig. 2) consists of blades 1 (aerodynamic profile not shown conventionally), a support ring 2, a front flange 3, a rear flange 4. A support ring 2 with an aerodynamic profile is formed from the composite material 5 of the workpiece (Fig. 3), from the same workpiece, the front 3 and rear 4 flanges are formed (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3). Strong fastening in the impeller of the blades is achieved by an additional interscapular fastening made by composite material 6 of the support ring 2, on the front 3 and rear 4 flanges of the material 7, 8, respectively (figure 4). Thus, the shank 9 of the blade 1 is rigidly pinched in the impeller.

В данной конструкции учитывается, что композиционные материалы имеют наибольшую прочность при растяжении вдоль волокон, а наиболее нагруженным из-за действия центробежных, изгибающих и др. сил является место крепления лопаток 1 к опорному кольцу 2, поэтому последнее усиливается фланцами 3, 4, образуя жесткий силовой элемент рабочего колеса, в котором волокна работают преимущественно на растяжение, т.к. фланцы являются крепежными элементами, через которые передаются силы, возникающие при вращении. Швеллерообразное сечение силового элемента (фланцы и опорное кольцо) обеспечивает высокую удельную прочность всей конструкции рабочего колеса. Для жесткого защемления лопаток 1 в рабочем колесе и увеличения его жесткости и прочности вводятся межлопаточные элементы крепления 6, 7, 8 (фиг.1, фиг.2, фиг.4), которые монолитно соединены с опорным кольцом 5 и фланцами 3, 4 соответственно.This design takes into account that composite materials have the greatest tensile strength along the fibers, and the most loaded due to the action of centrifugal, bending, and other forces is the place of attachment of the blades 1 to the support ring 2, so the latter is strengthened by flanges 3, 4, forming a rigid the power element of the impeller, in which the fibers work primarily in tension, because flanges are fasteners through which the forces generated by rotation are transmitted. The channel-shaped cross section of the power element (flanges and support ring) provides high specific strength of the entire design of the impeller. To rigidly pinch the blades 1 in the impeller and increase its rigidity and strength, interscapular fastening elements 6, 7, 8 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 4) are introduced, which are seamlessly connected to the support ring 5 and flanges 3, 4, respectively .

Способ изготовления рабочего колеса заключается в раскрое различных размеров слоев материала (фиг.4) лопатки 1, при этом слои раскраиваются с учетом того, что часть материала (фиг.1, фиг.2, фиг.4) по форме внутренних поверхностей на опорном кольце, переднем и заднем фланцах, ограниченных хвостовиками лопаток, выходит за контур хвостовика со стороны, примыкающей к переднему фланцу (зоны 6, 7, 8 фиг.4), а со стороны, примыкающей к заднему фланцу, по форме поверхности на заднем фланце между хвостовиками лопаток (зона 8, фиг.4). Материал, выходящий за контур хвостовика, необходим для формирования межлопаточного крепления части 6 опорного кольца 2, части 7, 8 для усиления фланцев 3, 4 соответственно и для прочного закрепления хвостовика 9 в рабочем колесе (фиг.1, фиг.2, фиг.4).A method of manufacturing an impeller consists in cutting various sizes of material layers (Fig. 4) of the blade 1, while the layers are cut taking into account that part of the material (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 4) is shaped according to the shape of the inner surfaces of the support ring , the front and rear flanges bounded by the shanks of the blades, extends beyond the contour of the shank from the side adjacent to the front flange (zones 6, 7, 8 of FIG. 4), and from the side adjacent to the rear flange, according to the shape of the surface on the back flange between the shanks blades (zone 8, figure 4). Material extending beyond the shank contour is necessary for forming the interscapular fastening of the support ring part 6, part 7, 8 for reinforcing the flanges 3, 4, respectively, and for firmly securing the shank 9 in the impeller (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 4 )

Также производят раскрой слоев материала (фиг.3) для оформления переднего 3, заднего 4 фланцев и опорного кольца 2 часть 5 (фиг.1, фиг.2). Количество слоев и их размеры рассчитываются для каждого конкретного колеса с учетом конфигурации лопатки, опорного кольца, фланцев и необходимой прочности. Далее каждый слой, который формирует перо 1 и хвостовик 9 лопатки (фиг.4), пропитывают связующим в зонах 1 и 9 и частично в зоне 7 вдоль хвостовика шириной 2…10 мм, затем слои выкладывают в матрице 10 (фиг.5, фиг.6) пресс-формы, устанавливают пуансон 11 и проводится прессование в соответствии с технологическим режимом для применяемого композиционного материала. Изготовленная лопатка 1 вдоль хвостовика 9 имеет ребро 12 высотой 2…10 мм для точной фиксации в пресс-форме (фиг.7, фиг.8, фиг.9). Ребро 12 изготавливается вдоль хвостовика 9 на стороне, которая контактирует с переднем фланцем 3 (фиг.1). Материал в зонах 6, 7, 8 (фиг.6) остается в исходном состоянии. Далее пропитывают, если используется импрег, раскрой слоев (фиг.3) и выкладывают их в пресс-форме, при этом кольцевая часть 3 (фиг.3) укладывается в сепаратор 11 (фиг.7) в полость 13, где оформляется передний фланец 3 (фиг.1, фиг. 3, фиг.7, фиг.9), а часть 5 (фиг.3) раскроя укладывается в полость 14 сепаратора 11 (фиг.7), в которой формируется часть 5 опорного кольца 2 с аэродинамическим профилем (фиг.1), при укладке совмещают прорези 15 (фиг.3) с прорезями 16 сепаратора 11 (фиг.8). Как известно, в композиционном материале армирующий элемент - ткань изготавливается из нитей: основы и уток, поэтому прочность полоски, вырезанной под различными углами к основе, будет отличаться. Исходя из сказанного, для получения равнопрочного изделия при укладке раскроя (фиг.3) в пресс-форму каждый следующий слой поворачивают в одном направлении на угол, равный кратному углу между лопатками, при этом за ориентир берут основу ткани. При формировании заднего фланца 4 (фиг.1) в каждом слое стык элементов 4 (фиг.3, фиг.7, фиг.9) слабое место с точки зрения прочности. Для создания равнопрочного фланца угол α между осью элемента 4 и диаметром раскроя меняют от 0° до 30° с шагом, например, 10°, а при укладке в пресс-форму угол α элемента 4 поочередно меняют по часовой и против часовой стрелки относительно диаметра раскроя (фиг.3). Таким образом достигается равнопрочность заднего фланца.Also, the layers of material are cut (Fig. 3) for the design of the front 3, rear 4 flanges and the support ring 2 part 5 (Fig. 1, Fig. 2). The number of layers and their sizes are calculated for each specific wheel, taking into account the configuration of the blade, support ring, flanges and the required strength. Next, each layer that forms the feather 1 and the shank 9 of the blade (FIG. 4) is impregnated with a binder in zones 1 and 9 and partially in zone 7 along the shank 2 ... 10 mm wide, then the layers are laid out in the matrix 10 (FIG. 5, FIG. .6) molds, set the punch 11 and pressed in accordance with the technological regime for the applied composite material. The manufactured blade 1 along the shank 9 has a rib 12 with a height of 2 ... 10 mm for precise fixation in the mold (Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9). The rib 12 is made along the shank 9 on the side that is in contact with the front flange 3 (Fig. 1). The material in zones 6, 7, 8 (Fig.6) remains in its original state. Next, if impregnation is used, cut the layers (Fig. 3) and lay them out in the mold, while the annular part 3 (Fig. 3) is laid in the separator 11 (Fig. 7) in the cavity 13, where the front flange 3 is formed (Fig. 1, Fig. 3, Fig. 7, Fig. 9), and the cutting part 5 (Fig. 3) fits into the cavity 14 of the separator 11 (Fig. 7), in which a part 5 of the support ring 2 with an aerodynamic profile is formed (Fig. 1), when laying, the slots 15 (Fig. 3) are combined with the slots 16 of the separator 11 (Fig. 8). As you know, in the composite material, the reinforcing element - the fabric is made of threads: warp and weft, so the strength of the strip cut at different angles to the warp will differ. Based on the foregoing, in order to obtain an equally durable product when laying the nesting (Fig. 3) in the mold, each next layer is rotated in the same direction by an angle equal to a multiple of the angle between the blades, and the basis of the fabric is taken for reference. When forming the rear flange 4 (Fig. 1) in each layer, the joint of the elements 4 (Fig. 3, Fig. 7, Fig. 9) is a weak point in terms of strength. To create an equal-strength flange, the angle α between the axis of the element 4 and the cutting diameter is changed from 0 ° to 30 ° in increments of, for example, 10 °, and when laying in the mold, the angle α of the element 4 is alternately changed clockwise and counterclockwise relative to the diameter of the cutting (figure 3). Thus, equal strength of the rear flange is achieved.

Затем в прорези 16 сепаратора 11 (фиг.8) и в прорези 15 раскроя (фиг.3) вставляют лопатки 1 (фиг.7, фиг.8) до упора в корпус 17 пресс-формы, укладывают материал межлопаточного крепления 7 и 6 (фиг.4, фиг.7), предварительно пропитав связующим, в полости 13 и 14 сепаратора пресс-формы соответственно. Далее в пресс-форму устанавливается эластичный пуансон 18 (фиг.7, фиг.8, фиг.9), например, из резины, полиуретана, пневматический и т.д. На него укладывают пропитанную связующим часть 8 межлопаточного крепления раскроя на лопатку 1 (фиг.4, фиг.7, фиг.9) и часть 4 (фиг.3, фиг.7, фиг.9) и устанавливают нажимной пуансон 19 (фиг.9), который придает форму и размеры заднему фланцу, и скрепляют с сепаратором, например, болтами (не показаны). На эластичный пуансон 18 подают давление, например, конусом 20 (фиг.7, фиг.8, фиг.9), под действием которого эластичный пуансон 18 создает давление на композиционный материал, предназначенный для опорного кольца 2, содержащий элементы 5, 6 (фиг.1, фиг.9), переднего фланца 3 с частью 7 межлопаточного крепления, заднего фланца 4 с частью 8 межлопаточного крепления. Таким образом, эластичный пуансон создает давление на все элементы композиционного материала, соединяя их в единое целое. Отверждение проводится по режиму, соответствующему применяемому композиционному материалу для рабочего колеса.Then, in the slot 16 of the separator 11 (Fig. 8) and in the slot 15 of the cutting (Fig. 3), the blades 1 (Fig. 7, Fig. 8) are inserted all the way into the mold body 17, the material of the interscapular mount 7 and 6 is laid ( 4, FIG. 7), having previously been impregnated with a binder, in the cavities 13 and 14 of the mold separator, respectively. Next, an elastic punch 18 (Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9) is installed in the mold, for example, of rubber, polyurethane, pneumatic, etc. The impregnated part 8 of the interscapular attachment of the cutting on the blade 1 (Fig. 4, Fig. 7, Fig. 9) and part 4 (Fig. 3, Fig. 7, Fig. 9) are laid on it and a pressure punch 19 is installed (Fig. 9), which gives the shape and dimensions of the rear flange, and fasten with a separator, for example, bolts (not shown). The elastic punch 18 is supplied with pressure, for example, by the cone 20 (Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9), under the action of which the elastic punch 18 creates pressure on the composite material intended for the support ring 2 containing elements 5, 6 (Fig. .1, Fig. 9), the front flange 3 with the interscapular mount part 7, the rear flange 4 with the interscapular mount part 8. Thus, the elastic punch creates pressure on all elements of the composite material, combining them into a single whole. Curing is carried out according to the mode corresponding to the applied composite material for the impeller.

После разборки пресс-формы получают монолитное рабочее колесо (фиг.1), содержащее опорное кольцо, передний и задний фланцы, рабочие лопатки, прочно защемленные в рабочем колесе, в т.ч. и межлопаточным креплением.After disassembling the mold, a monolithic impeller is obtained (Fig. 1), containing a support ring, front and rear flanges, impellers, which are firmly pinched in the impeller, incl. and interscapular mount.

Данным изобретением решается задача создания высоконагруженного рабочего колеса вентилятора или компрессора из композиционного материала высокой жесткости и прочности, с низкой удельной массой.This invention solves the problem of creating a highly loaded impeller of a fan or compressor from a composite material of high rigidity and strength, with a low specific gravity.

Claims (5)

1. Рабочее колесо вентилятора или компрессора из композиционного материала, включающее лопатки, неразъемно выполненные с опорным кольцом, имеющим аэродинамический профиль, передний и задний фланцы, и собранные в монолитный узел, отличающееся тем, что лопатки хвостовиками неразъемно соединены с передним и задним фланцами и защемлены межлопаточным креплением, выполненным по форме поверхности, ограниченной хвостовиками лопаток на опорном кольце, переднем и заднем фланцах, и соединенным монолитно с последними.1. The impeller of a fan or compressor made of composite material, including blades, one-piece made with a support ring having an aerodynamic profile, front and rear flanges, and assembled in a monolithic unit, characterized in that the blades are inseparably connected to the front and rear flanges and pinched interscapular mount, made in the form of a surface limited by the shanks of the blades on the support ring, the front and rear flanges, and connected seamlessly with the latter. 2. Способ изготовления из композиционного материала рабочего колеса вентилятора или компрессора, включающий раскрой слоев композиционного материала для получения заготовки, предназначенной для формирования переднего и заднего фланцев и части опорного кольца с аэродинамическим профилем, раскрой слоев композиционного материала для лопаток, прессование лопаток, укладку в пресс-форму заготовки, предназначенной для формирования переднего и заднего фланцев и части опорного кольца, с расположением частей упомянутой заготовки в полости сепаратора пресс-формы, предназначенной для оформления переднего фланца и аэродинамического профиля опорного кольца, последующую укладку лопаток в прорезь сепаратора, обеспечивающего номинальное расположение лопаток на опорном кольце, установку в пресс-форму эластичного пуансона, предназначенного для формирования внутренних поверхностей переднего и заднего фланцев и опорного кольца, на который укладываются слои материала для заднего фланца, установку нажимного пуансона пресс-формы, скрепление его с сепаратором и образование монолитного рабочего колеса прессованием путем подачи давления на эластичный пуансон, отличающийся тем, что раскрой слоев композиционного материала для лопаток осуществляют с обеспечением выхода за пределы контура хвостовика лопатки со стороны, примыкающей к переднему фланцу от продольной оси лопатки, материала по форме поверхности, ограниченной хвостовиками на опорном кольце, переднем и заднем фланцах, а со стороны хвостовика, примыкающей к заднему фланцу, по форме поверхности на заднем фланце между хвостовиками, предназначенного для защемления хвостовика межлопаточным креплением, прессование лопаток производят с сохранением материала, выходящего за контур хвостовика, в исходном состоянии, а перед укладкой их в сепаратор пропитывают связующим, затем производят предварительное формирование межлопаточной поверхности переднего фланца и опорного кольца, после установки эластичного пуансона на него укладывают слои материала межлопаточного крепления и заднего фланца.2. A method of manufacturing a fan or compressor impeller from composite material, comprising cutting layers of composite material to produce a workpiece designed to form the front and rear flanges and part of the support ring with an aerodynamic profile, cutting layers of composite material for the blades, pressing the blades, laying in a press - the shape of the workpiece designed to form the front and rear flanges and part of the support ring, with the location of the parts of the said workpiece in the cavity the arator of the mold designed to form the front flange and the aerodynamic profile of the support ring, the subsequent laying of the blades in the slot of the separator, providing the nominal location of the blades on the support ring, installation of an elastic punch in the mold for forming the inner surfaces of the front and rear flanges and the supporting rings, on which the layers of material for the back flange are laid, installation of the compression mold punch, its fastening with the separator and the formation of monolithic of the impeller by pressing by applying pressure to an elastic punch, characterized in that the layers of the composite material for the blades are opened to ensure that the blade contour extends beyond the contour of the blade from the side adjacent to the front flange from the longitudinal axis of the blade, the material in the form of a surface limited by shanks support ring, front and rear flanges, and from the side of the shank adjacent to the rear flange, according to the shape of the surface on the rear flange between the shanks, intended for clamping the shank with interscapular fastening, the pressing of the blades is carried out with the material leaving the contour of the shank in the initial state, and before laying them in the separator, they are impregnated with a binder, then the preliminary formation of the interscapular surface of the front flange and the support ring is carried out, after the elastic punch is installed, layers are laid on it interscapular mount material and rear flange. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при оформлении лопатки с хвостовиком у последнего вдоль стороны, примыкающей к переднему фланцу, оформляют ребро высотой 2…10 мм.3. The method according to claim 2, characterized in that when the design of the blades with a shank at the latter along the side adjacent to the front flange, form a rib height of 2 ... 10 mm 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что каждую следующую заготовку для опорного кольца, переднего и заднего фланцев при укладке в пресс-форму поворачивают в одном направлении на угол, равный кратному углу между лопатками, при этом отсчет угла ведут от основы ткани (углеткань, стеклоткань и др.).4. The method according to claim 2, characterized in that each subsequent blank for the support ring, front and rear flanges when laying in the mold is turned in one direction by an angle equal to a multiple of the angle between the blades, while the angle is counted from the base of the fabric (carbon fabric, fiberglass, etc.). 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что при раскрое заготовок для опорного кольца, переднего и заднего фланцев угол между осью элемента, формирующего задний фланец, и диаметром раскроя меняют от 0 до 30° с шагом, например, 10°, а при укладке в пресс-форму поочередно меняют заготовки с углом между осью элемента, формирующего задний фланец, и диаметром раскроя так, что угол меняется по часовой и против часовой стрелки относительно диаметра заготовки. 5. The method according to claim 2, characterized in that when cutting the blanks for the support ring, front and rear flanges, the angle between the axis of the element forming the rear flange and the cutting diameter is changed from 0 to 30 ° in increments of, for example, 10 °, and when laying in the mold, the workpieces are alternately changed with an angle between the axis of the element forming the rear flange and the cutting diameter so that the angle changes clockwise and counterclockwise relative to the diameter of the workpiece.
RU2014107395/06A 2014-02-26 2014-02-26 Fan impeller or compressor and method of making same RU2578256C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014107395/06A RU2578256C2 (en) 2014-02-26 2014-02-26 Fan impeller or compressor and method of making same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014107395/06A RU2578256C2 (en) 2014-02-26 2014-02-26 Fan impeller or compressor and method of making same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014107395A RU2014107395A (en) 2015-09-10
RU2578256C2 true RU2578256C2 (en) 2016-03-27

Family

ID=54073134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014107395/06A RU2578256C2 (en) 2014-02-26 2014-02-26 Fan impeller or compressor and method of making same

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2578256C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798639C1 (en) * 2022-02-11 2023-06-23 Владимир Александрович Грибановский Method for manufacturing an aircraft engine compressor or fan impeller from a composite material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU937786A1 (en) * 1980-07-14 1982-06-23 За витель Turbomachine impeller
SU992840A1 (en) * 1981-03-23 1983-01-30 Донецкое производственное объединение по горному машиностроению "Донецкгормаш" Axial-flow fan runner
RU2382910C1 (en) * 2008-11-18 2010-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Compressor impeller
RU2502601C1 (en) * 2012-04-10 2013-12-27 Открытое акционерное общество Институт технологии и организации производства (ОАО НИИТ) Method of making compressor impeller

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU937786A1 (en) * 1980-07-14 1982-06-23 За витель Turbomachine impeller
SU992840A1 (en) * 1981-03-23 1983-01-30 Донецкое производственное объединение по горному машиностроению "Донецкгормаш" Axial-flow fan runner
RU2382910C1 (en) * 2008-11-18 2010-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Compressor impeller
RU2502601C1 (en) * 2012-04-10 2013-12-27 Открытое акционерное общество Институт технологии и организации производства (ОАО НИИТ) Method of making compressor impeller

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798639C1 (en) * 2022-02-11 2023-06-23 Владимир Александрович Грибановский Method for manufacturing an aircraft engine compressor or fan impeller from a composite material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014107395A (en) 2015-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2945652C (en) Composite fan
RU2502601C1 (en) Method of making compressor impeller
US10737760B2 (en) Multi-box wing spar and skin
US8449260B2 (en) Composite load-bearing rotating ring and process therefor
US10589475B2 (en) Braided blades and vanes having dovetail roots
US20130101428A1 (en) Rotor blade for a wind turbine and methods of manufacturing the same
JP2015147412A (en) Laminated i-blade stringer
JP5745633B2 (en) Method for producing composite structure and composite structure obtained by the method
RU2239100C2 (en) Working wheel for centrifugal compressor and method of its manufacturing
RU2617752C2 (en) Working wheel of the fan and compressor and method of its manufacture from composite material
US9976429B2 (en) Composite disk
RU2578256C2 (en) Fan impeller or compressor and method of making same
RU2586553C1 (en) Method of making compressor or fan impeller from composite material
JP2016075272A (en) Braided blades and vanes having dovetail roots
RU2679956C1 (en) Aviation engine impeller and method for manufacture thereof from composite material
JPH05171901A (en) Dividing and integrally molding of turbine rotor
RU2769595C1 (en) Method for manufacturing an aircraft engine impeller from a composite material
RU2798639C1 (en) Method for manufacturing an aircraft engine compressor or fan impeller from a composite material
RU2757082C1 (en) Composite impeller of a compressor or a fan and the method for its manufacture
CN109099003B (en) Fan blade for turbofan engine
RU2495255C2 (en) Blade of axial impeller machine