RU2633564C1 - Method for manufacturing hollow blade of turbomachine - Google Patents

Method for manufacturing hollow blade of turbomachine Download PDF

Info

Publication number
RU2633564C1
RU2633564C1 RU2016138258A RU2016138258A RU2633564C1 RU 2633564 C1 RU2633564 C1 RU 2633564C1 RU 2016138258 A RU2016138258 A RU 2016138258A RU 2016138258 A RU2016138258 A RU 2016138258A RU 2633564 C1 RU2633564 C1 RU 2633564C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
blade
trough
scapula
dimensions
Prior art date
Application number
RU2016138258A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Михайлович Смыслов
Аскар Джамилевич Мингажев
Марина Константиновна Смыслова
Валерий Кузьмич Бердин
Вячеслав Юрьевич Гордеев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет"
Priority to RU2016138258A priority Critical patent/RU2633564C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2633564C1 publication Critical patent/RU2633564C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/38—Blades

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: method for producing a hollow blade of a turbomachine comprises forming blade back and trough elements by imparting a predetermined profile and dimensions to the plates, fixing them and providing predetermined profile and dimensions of the blade and their subsequent integral connection between each other. At that, the blade back and trough elements are connected to each other through additional metal elements forming an inlet and oulet blade edges which correspond to profile and sizes of inlet and outlet blade edges and have cavities providing conjugated connection to the blade back and trough elements.
EFFECT: use of various methods for connecting blade elements and increase wear resistance of the blades.
11 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам изготовления лопаток турбомашин, может применяться в авиационных газотурбинных двигателях и энергетических установках для рабочих и направляющих лопаток вентиляторов и турбин.The invention relates to methods for the manufacture of blades of turbomachines, can be used in aircraft gas turbine engines and power plants for working and guide vanes of fans and turbines.

Известен способ изготовления лопатки, включающий штамповку пластин заданного профиля и различной длины, их наложение одна на другую, соединение их между собой фигурными перемычками с формированием пакета пластин и заточкой кромок (АС СССР №178932 "Рабочая лопатка осевого компрессора", МПК F04D 29/38, 1966 г.).A known method of manufacturing a blade, including stamping plates of a given profile and various lengths, stacking them one on top of another, connecting them together with curly jumpers with the formation of a package of plates and sharpening the edges (USSR AS No. 178932 "Working blade of an axial compressor", IPC F04D 29/38 , 1966).

Наиболее близким по техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ изготовления пустотелой лопатки турбомашины, заключающийся в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом (Патент РФ№22290035, МПК F04D 29/38. Способ изготовления лопатки компрессора. 2004 г.).The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of manufacturing a hollow blade of a turbomachine, which consists in the formation of the elements of the back and trough of the blade by giving the plates a predetermined profile and dimensions, their fixation, providing a given profile and dimensions of the blade and their subsequent one-piece connection with each other (RF patent No. 22290035, IPC F04D 29/38. A method of manufacturing a compressor blade. 2004).

Недостатком данного способа изготовления лопатки являются ограниченные функциональные возможности и, как следствие, получение лопаток, обладающих низкой эрозионной стойкостью.The disadvantage of this method of manufacturing a blade is limited functionality and, as a result, obtaining blades with low erosion resistance.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей способа.The task of the invention is to expand the functionality of the method.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность использования различных методов соединения элементов лопатки и повышение износостойкости лопаток.The technical result of the invention is the ability to use various methods of connecting the elements of the blade and increase the wear resistance of the blades.

Технический результат достигается тем, что в способе получения пустотелой лопатки турбомашины, заключающемся в формировании элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом, в отличие от прототипа, выпуклую и вогнутую части лопатки соединяют между собой через дополнительные металлические элементы, образующие входную и выходную кромки лопатки, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки и имеющие углубления, обеспечивающие сопряженное присоединение с элементами спинки и корыта лопатки.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing a hollow blade of a turbomachine, which consists in forming the back and trough elements of the blade by giving the plates a predetermined profile and dimensions, their fixation, providing a given profile and dimensions of the blade and their subsequent one-piece connection with each other, unlike of the prototype, the convex and concave parts of the blade are connected to each other through additional metal elements forming the input and output edges of the blade corresponding to the profile and dimensions in the leading and outlet edges of the blade and having recesses providing conjugate connection with the elements of the back and trough of the blade.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления пустотелой лопатки турбомашины элементы спинки и корыта лопатки вырезают из прокатанного листа металла, дополнительные металлические элементы, образующие входную и выходную кромки лопатки, изготавливают из эрозионностойких материалов, а в качестве материала пластин элементов спинки и корыта лопатки используются титановые сплавы или легированные стали.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a hollow blade of a turbomachine, the back and trough elements of the blade are cut from a rolled sheet of metal, additional metal elements forming the inlet and outlet edges of the blade are made of erosion-resistant materials, and as the material of the plates of the back and trough of the blade titanium alloys or alloy steels are used.

Технический результат достигается также тем, что в способе изготовления пустотелой лопатки турбомашины фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют по следующим вариантам: помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят диффузионную сварку в вакууме или нейтральной среде, в частности при температуре в пределах 800-900°C и давлении 0,5-10 МПа; помещая их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладывают соответствующие элементы лопатки с обеспечением сварочных зазоров и производят дуговую сварку в защитной среде, в частности, используют аргоно-дуговую сварку; помещая их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладывают соответствующие элементы лопатки с обеспечением сварочных зазоров и производят электронно-лучевую сварку; помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят сварку твердофазным перемешиванием; помещая их в устройство, обеспечивающее возможность их взаимного перемещения без образования зазора и производят сварку трением в вакууме или нейтральной среде; помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят пайкой высокопрочным припоем.The technical result is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a hollow blade of a turbomachine, the fixing of the back and trough of the blade, as well as the elements of the inlet and outlet edges, is carried out according to the following options: placing them in a stamp repeating the profile and dimensions of the blade, fit the corresponding blade elements without gaps and diffusion welding is carried out in a vacuum or a neutral medium, in particular at a temperature in the range of 800-900 ° C and a pressure of 0.5-10 MPa; placing them in a fixing device that provides a given profile and dimensions of the blade, fit the corresponding elements of the blade with welding gaps and perform arc welding in a protective environment, in particular, argon-arc welding is used; placing them in a fixing device that provides a given profile and dimensions of the blade, stack the corresponding elements of the blade with welding gaps and perform electron beam welding; placing them in a stamp that repeats the profile and dimensions of the blade, fit the corresponding elements of the blade without gaps and perform welding by solid-phase mixing; placing them in a device that provides the possibility of their mutual movement without the formation of a gap and produce friction welding in a vacuum or neutral medium; placing them in a stamp that repeats the profile and dimensions of the scapula, fit the corresponding elements of the scapula without gaps and solder with high-strength solder.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже показаны элементы лопатки в поперечном сечении до их соединения (а) и готовая лопатка турбомашины после соединения ее элементов (б). Чертеж содержит: 1 - верхняя пластина (спинка); 2 - нижняя пластина (корыто); 3 - элемент входной кромки; 4 - элемент выходной кромки; 5 - входная кромка лопатки; 6 - выходная кромка лопатки; 7 - полость лопатки; 8 - готовая лопатка.The invention is illustrated in the drawing. The drawing shows the elements of the blade in cross section prior to their connection (a) and the finished blade of the turbomachine after connecting its elements (b). The drawing contains: 1 - upper plate (back); 2 - bottom plate (trough); 3 - element of the input edge; 4 - element of the output edge; 5 - input edge of the blade; 6 - output edge of the blade; 7 - the cavity of the scapula; 8 - finished blade.

Предложенный способ изготовления лопатки турбомашины осуществляется следующим образом. Сначала вырезают наружные пластины 1 и 2, составляющие лопатку. Наружные пластины 1 и 2 вырезают и изгибают таким образом, что они повторяют профиль и размер спинки и корыта лопатки 8. Из эрозионностойких материалов изготавливают элемент входной 3 и элемент выходной 4 кромки лопатки 8. Каждую пластину 1 и 2 вырезают из листового металлического материала, толщина которого выбирается исходя из заданной конструкции лопатки 8. Элементы входной 3 и выходной 4 кромки лопатки изготавливают, предусматривая пазы для присоединения элементов спинки 1 и корыта 2. Закрепляют элементы лопатки 1, 2, 3 и 4 так, чтобы они соответствовали размерам и конфигурации лопатки 8 (a и b на чертеже), и производят их соединение, например, диффузионной сваркой. В результате сварки стыков элементов лопатки 1, 2, 3 и 4 получают готовую лопатку 8 с входной кромкой 5, выходной кромкой 6 и полостью 7.The proposed method of manufacturing a turbomachine blade is as follows. First, the outer plates 1 and 2 are cut, making up the scapula. The outer plates 1 and 2 are cut out and bent in such a way that they repeat the profile and size of the back and troughs of the blade 8. The input element 3 and the output element 4 of the edge of the blade 8 are made of erosion-resistant materials. Each plate 1 and 2 is cut out of sheet metal material, thickness which is selected based on the given design of the blade 8. Elements of the input 3 and output 4 of the edge of the blade are made by providing grooves for connecting the elements of the back 1 and trough 2. Fasten the elements of the blade 1, 2, 3 and 4 so that they correspond update themselves the size and configuration of the blade 8 (a and b in the drawing), and produce their coupling, for example by diffusion bonding. As a result of welding the joints of the elements of the blades 1, 2, 3 and 4, a finished blade 8 with an inlet edge 5, an outlet edge 6 and a cavity 7 is obtained.

Предложенный способ изготовления лопатки турбомашины позволяет расширить функциональные возможности способа за счет использования различных методов соединения элементов лопатки и повышение эрозионной стойкости изготавливаемых лопаток. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет снизить вес изготавливаемой лопатки и упростить технологический процесс ее изготовления.The proposed method for manufacturing a blade of a turbomachine allows to expand the functionality of the method by using various methods of connecting the elements of the blade and increasing the erosion resistance of the manufactured blades. In addition, the proposed technical solution allows to reduce the weight of the manufactured blades and to simplify the manufacturing process.

Claims (11)

1. Способ изготовления пустотелой лопатки турбомашины, заключающийся в формирований элементов спинки и корыта лопатки путем придания пластинам заданного профиля и разменов, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки и их последующее неразъемное соединение друг с другом, отличающийся тем, что элементы спинки и корыта лопатки соединяют между собой через дополнительные металлические элементы, образующие входную и выходную кромки лопатки, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки и имеющие углубления, обеспечивающие сопряженное присоединение с элементами спинки и корыта лопатки.1. A method of manufacturing a hollow blade of a turbomachine, which consists in the formation of the elements of the back and trough of the blade by giving the plates a predetermined profile and dimensions, their fixation, providing a given profile and dimensions of the blade and their subsequent one-piece connection with each other, characterized in that the elements of the back and trough the blades are interconnected through additional metal elements forming the inlet and outlet edges of the blade, corresponding to the profile and size of the inlet and outlet edges of the blade and having recesses providing conjugate connection with elements of the back and trough of the scapula. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что элементы спинки и корыта лопатки вырезают из прокатанного листа металла, а дополнительные металлические элементы, образующие входную и выходную кромки лопатки, изготавливают из эрозионностойких материалов.2. The method according to p. 1, characterized in that the elements of the back and trough of the scapula are cut from a rolled sheet of metal, and additional metal elements forming the inlet and outlet edges of the scapula are made of erosion-resistant materials. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала пластин элементов спинки и корыта лопатки используют титановые сплавы.3. The method according to claim 1, characterized in that titanium alloys are used as the material of the plates of the elements of the back and trough of the blade. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала элементов спинки и корыта лопатки используют легированные стали.4. The method according to p. 1, characterized in that as the material of the elements of the back and trough of the blade use alloy steel. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют, помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят диффузионную сварку в вакууме или нейтральной среде.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the fixation of the elements of the back and trough of the blade, as well as the elements of the input and output edges, are carried out by placing them in a stamp repeating the profile and dimensions of the blade, fit the corresponding elements of the blade without gaps and perform diffusion welding in a vacuum or neutral medium . 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что диффузионную сварку в вакууме или нейтральной среде производят при температуре в пределах 800-900°C и давлении 0,5-10 МПа.6. The method according to p. 5, characterized in that the diffusion welding in a vacuum or neutral medium is carried out at a temperature in the range of 800-900 ° C and a pressure of 0.5-10 MPa. 7. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют, помещая их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладывают соответствующие элементы лопатки с обеспечением сварочных зазоров и производят дуговую сварку в защитной среде.7. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the fixing of the elements of the back and trough of the scapula, as well as the elements of the input and output edges, is carried out by placing them in a fixing device that provides a given profile and dimensions of the scapula, fit the corresponding scapular elements with the provision of welding gaps and perform arc welding in protective environment. 8. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют, помещая их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладывают соответствующие элементы лопатки с обеспечением сварочных зазоров и производят электронно-лучевую сварку.8. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the fixation of the elements of the back and trough of the scapula, as well as the elements of the input and output edges, is carried out by placing them in a fixing device that provides a given profile and dimensions of the scapula, stack the corresponding scapular elements with the provision of welding gaps and produce electron beam welding. 9. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют, помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят сварку твердофазным перемешиванием.9. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the fixation of the elements of the back and trough of the scapula, as well as the elements of the inlet and outlet edges, is carried out by placing them in a stamp repeating the profile and dimensions of the scapula, fit the corresponding scapular elements without gaps and perform welding by solid-phase mixing. 10. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют, помещая их в устройство, обеспечивающее возможность их взаимного перемещения без образования зазора, и производят сварку трением в вакууме или нейтральной среде.10. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the fixation of the elements of the back and trough of the scapula, as well as the elements of the inlet and outlet edges, is carried out by placing them in a device that allows them to move together without creating a gap, and friction welding in a vacuum or neutral medium. 11. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что фиксацию элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществляют, помещая их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладывают без зазоров соответствующие элементы лопатки и производят пайкой высокопрочным припоем.11. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the fixing of the elements of the back and trough of the scapula, as well as the elements of the inlet and outlet edges, is carried out by placing them in a stamp repeating the profile and dimensions of the scapula, fit the corresponding scapular elements without gaps and soldering with high-strength solder.
RU2016138258A 2016-09-26 2016-09-26 Method for manufacturing hollow blade of turbomachine RU2633564C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138258A RU2633564C1 (en) 2016-09-26 2016-09-26 Method for manufacturing hollow blade of turbomachine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138258A RU2633564C1 (en) 2016-09-26 2016-09-26 Method for manufacturing hollow blade of turbomachine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2633564C1 true RU2633564C1 (en) 2017-10-13

Family

ID=60129504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138258A RU2633564C1 (en) 2016-09-26 2016-09-26 Method for manufacturing hollow blade of turbomachine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2633564C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942231A (en) * 1973-10-31 1976-03-09 Trw Inc. Contour formed metal matrix blade plies
US4595340A (en) * 1984-07-30 1986-06-17 General Electric Company Gas turbine bladed disk assembly
RU2229035C2 (en) * 2002-08-13 2004-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Compressor blade making method
RU2464450C1 (en) * 2011-04-25 2012-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Manufacturing method of multi-layer blade of turbomachine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942231A (en) * 1973-10-31 1976-03-09 Trw Inc. Contour formed metal matrix blade plies
US4595340A (en) * 1984-07-30 1986-06-17 General Electric Company Gas turbine bladed disk assembly
RU2229035C2 (en) * 2002-08-13 2004-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Compressor blade making method
RU2464450C1 (en) * 2011-04-25 2012-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Manufacturing method of multi-layer blade of turbomachine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2896791B1 (en) Mistuned airfoil assemblies
US9243504B2 (en) Damper pin
US8894367B2 (en) Compound cooling flow turbulator for turbine component
EP2733311B1 (en) Nozzle ring
US8444389B1 (en) Multiple piece turbine rotor blade
US3606580A (en) Hollow airfoil members
EP2586978A2 (en) Turbine of a turbomachine
US10119547B2 (en) Housing device for a compressor stage of a compressor device that is embodied with multiple stages and method for manufacturing a housing device
US9797267B2 (en) Turbine airfoil with optimized airfoil element angles
JP2002295202A5 (en)
JP2005207424A (en) Hollow fan blade for gas turbine engine
US9546552B2 (en) Gas turbine
JP2005207425A (en) Hollow fan blade for gas turbine engine
JP2013064366A (en) Gas turbine blade
RU2680169C1 (en) Double alloy blade
RU95046U1 (en) BLANK TURBO MACHINE
RU2633564C1 (en) Method for manufacturing hollow blade of turbomachine
DE102014115475A1 (en) Trailing edge rounding of a gas turbine guide vane
CN208380978U (en) A kind of low-pressure compressor casing assembling unit structure
RU2464450C1 (en) Manufacturing method of multi-layer blade of turbomachine
RU2628843C1 (en) Method for manufacturing combined hollow blade of turbomachine of aluminium alloy
US20160115966A1 (en) Guide vane ring for a turbomachine and turbomachine
JP2010106833A (en) Hybrid turbine blade
US9765632B2 (en) Process for producing a TiAl guide vane ring for a gas turbine and a corresponding guide vane ring
EP3184736B1 (en) Angled heat transfer pedestal

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180927