RU2786291C1 - Method for manufacturing a guide vane for an aircraft engine compressor - Google Patents
Method for manufacturing a guide vane for an aircraft engine compressor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786291C1 RU2786291C1 RU2022112546A RU2022112546A RU2786291C1 RU 2786291 C1 RU2786291 C1 RU 2786291C1 RU 2022112546 A RU2022112546 A RU 2022112546A RU 2022112546 A RU2022112546 A RU 2022112546A RU 2786291 C1 RU2786291 C1 RU 2786291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- rim
- mold
- support
- shank
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 claims abstract description 17
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 210000003746 Feathers Anatomy 0.000 claims 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области турбостроения, точнее к способам изготовления направляющих лопаточных аппаратов компрессора из композиционного материала для газотурбинного двигателя, преимущественно авиационного.The invention relates to the field of turbine engineering, more precisely to methods for manufacturing compressor guide vanes from a composite material for a gas turbine engine, mainly for aircraft.
Известен «Способ изготовления направляющего аппарата компрессора авиационного двигателя» (патент RU №2661429, опубл. 16.07.2018), который позволяет получать изделия из композиционного материала с повышенными прочностными характеристиками.Known is the “Method of manufacturing an aircraft engine compressor guide vane” (patent RU No. 2661429, published on 07/16/2018), which allows to obtain products from a composite material with increased strength characteristics.
Способ изготовления направляющего лопаточного аппарата компрессора из композиционного материала включает раскрой слоев материала лопаток, прессование их в пресс-форме, размещение и центровку лопаток в сборочной пресс-форме и прессование аппарата. При раскрое слои композиционного материала выходят за пределы контура лопатки со стороны корневого сечения на длину, большую длины дуги опорного кольца между соседними лопатками, а со стороны периферийного сечения на длину, большую длины дуги обода между соседними лопатками. Материал пропитывают связующим в пределах контура лопатки и укладывают в пресс-форму, в которой сформируется аэродинамический профиль лопатки, на корневом и периферийном сечениях пера формируют часть опорного кольца и обода длиной 1…20 мм. Затем лопатки укладывают в сепаратор, который обеспечивает номинальное расположение лопаток в пресс-форме. Далее пропитывают материал, выходящий за пределы контура лопаток, и предварительно формируют в полостях сепаратора опорное кольцо и обод, после чего на наружную поверхность обода наматывают нити или жгуты, пропитывают связующим, укладывают в сепаратор пресс-формы, устанавливают пуансон, на который в месте его контакта с опорным кольцом, предварительно наматывают нити или жгуты, пропитанные связующим, и производят прессование, при этом в матрице формируют наружные поверхности обода, в пуансоне наружные поверхности опорного кольца, в сепараторе формируются внутренние аэродинамические поверхности, газового тракта обода и опорного кольца.SUBSTANCE: method for manufacturing a compressor guide vane apparatus from a composite material includes cutting layers of blade material, pressing them in a mold, placing and centering the blades in an assembly mold, and pressing the apparatus. When cutting, the layers of the composite material go beyond the contour of the blade from the side of the root section to a length greater than the length of the arch of the support ring between adjacent blades, and from the side of the peripheral section to a length greater than the length of the rim arc between adjacent blades. The material is impregnated with a binder within the contour of the blade and placed in a mold in which the aerodynamic profile of the blade is formed, a part of the support ring and rim 1–20 mm long is formed on the root and peripheral sections of the blade. The vanes are then placed in a separator which provides the nominal arrangement of the vanes in the mold. Next, the material that extends beyond the contour of the blades is impregnated, and a support ring and a rim are preliminarily formed in the cavities of the separator, after which threads or bundles are wound on the outer surface of the rim, impregnated with a binder, placed in the mold separator, a punch is installed on which, in place of its contact with the support ring, threads or bundles impregnated with a binder are preliminarily wound and pressed, while the outer surfaces of the rim are formed in the matrix, the outer surfaces of the support ring are formed in the punch, the internal aerodynamic surfaces, the gas path of the rim and the support ring are formed in the separator.
Однако применение данного способа создает определенные трудности в производстве направляющего аппарата, т.к. требуется пропитка связующим части композиционного материала при прессовании лопаток, а материал, выходящий за пределы контура лопатки, пропитывают при укладке в сепаратор пресс-формы.However, the use of this method creates certain difficulties in the production of the guide vane, because. it is required to impregnate a part of the composite material with a binder when pressing the blades, and the material that goes beyond the contour of the blade is impregnated when placed in the mold separator.
Известен «Способ изготовления направляющего лопаточного аппарата компрессора авиационного двигателя» (патент RU №2766040, опубл. 07.02,2022), принятый в качестве прототипа, который позволяет получать изделия из композиционных материалов с повышенными прочностными характеристиками.Known is the "Method of manufacturing a guide vane apparatus for an aircraft engine compressor" (patent RU No. 2766040, publ. 07.02.2022), adopted as a prototype, which allows to obtain products from composite materials with increased strength characteristics.
Способ изготовления направляющего лопаточного аппарата компрессора из композиционного материала включает раскрой слоев материала лопаток, при этом дополнительно раскраивают, по крайней мере, один слой, включающий материал спинки, передней кромки и корыта. Заполняют пресс-форму с укладки материала спинки, а завершают укладкой сверху материала корыта. Далее производят прессование лопаток в пресс-форме, размещение и центровку их в сборочной пресс-форме и прессование аппарата. При раскрое слои композиционного материала выходят за пределы контура лопатки со стороны корневого сечения на длину, большую длины дуги опорного кольца между соседними лопатками, а со стороны периферийного сечения на длину, большую длины дуги обода между соседними лопатками. Материал пропитывают связующим в пределах контура лопатки и укладывают в пресс-форму, в которой сформируется аэродинамический профиль лопатки, на корневом и периферийном сечениях пера формируется часть опорного кольца и обода длиной 1…20 мм. Затем лопатки укладываются в сепаратор, который обеспечивает номинальное расположение лопаток в пресс-форме. Далее пропитывают материал, выходящий за пределы контура лопаток, и предварительно формуют в полостях сепаратора опорное кольцо и обод, после чего на наружную поверхность обода наматывают нити или жгут, пропитанные связующим, сепаратор укладывают в пресс-форму, устанавливают пуансон, на который в месте его контакта с опорным кольцом, предварительно наматывают нити или жгут, пропитанные связующим, и производят прессование, при этом в матрице формируются наружные поверхности обода, в пуансоне наружные поверхности опорного кольца, в сепараторе формируются внутренние аэродинамические поверхности газового тракта обода и опорного кольца.A method for manufacturing a compressor guide vane apparatus from a composite material includes cutting the layers of the material of the blades, while additionally cutting at least one layer, including the material of the back, leading edge and trough. The mold is filled from laying the back material, and is completed by laying the trough material on top. Next, the blades are pressed in a mold, placed and centered in an assembly mold, and the apparatus is pressed. When cutting, the layers of the composite material go beyond the contour of the blade from the side of the root section to a length greater than the length of the arch of the support ring between adjacent blades, and from the side of the peripheral section to a length greater than the length of the rim arc between adjacent blades. The material is impregnated with a binder within the contour of the blade and placed in a mold in which the aerodynamic profile of the blade is formed, a part of the support ring and rim 1–20 mm long is formed on the root and peripheral sections of the airfoil. The vanes are then placed in a separator that provides the nominal position of the vanes in the mold. Next, the material that extends beyond the contour of the blades is impregnated, and a support ring and a rim are preliminarily formed in the cavities of the separator, after which threads or a bundle impregnated with a binder are wound on the outer surface of the rim, the separator is placed in a mold, a punch is installed on which, in place of it contact with the support ring, threads or a bundle impregnated with a binder are preliminarily wound and pressed, while the outer surfaces of the rim are formed in the matrix, the outer surfaces of the support ring are formed in the punch, the internal aerodynamic surfaces of the gas path of the rim and the support ring are formed in the separator.
Однако применение данного способа создает определенные трудности в производстве направляющего аппарата, т.к. требует пропитки связующим части композиционного материала для прессования лопаток, а материал, выходящий за пределы контура лопатки, пропитывают связующим перед укладкой лопаток в сепаратор пресс-формы.However, the use of this method creates certain difficulties in the production of the guide vane, because. requires impregnation of a binder part of the composite material for pressing the blades, and the material that extends beyond the contour of the blade is impregnated with a binder before laying the blades in the mold separator.
Данным изобретением решается задача создания способа, исключающего применение технологической операции «пропитки связующим исходного материала» перед прессованием лопаток, при этом оставляя в исходном состоянии материал, выходящий за контур лопатки, который пропитывается связующим перед укладкой в сборочную пресс-форму.This invention solves the problem of creating a method that excludes the use of the technological operation "impregnation with a binder of the source material" before pressing the blades, while leaving in its original state the material that goes beyond the contour of the blade, which is impregnated with a binder before being placed in the assembly mold.
Поставленная задача решается тем, что направляющий лопаточный аппарат изготавливается полностью из препрега. В пресс-форме изготавливается лопатка с двумя хвостовиками для крепления в ободе и опорном кольце, которое получают прессованием в виде переднего полукольца и заднего полукольца, соединяемые после установки лопаток.The problem is solved by the fact that the guide vanes are made entirely of prepreg. In the mold, a blade is made with two shanks for mounting in the rim and the support ring, which is obtained by pressing in the form of a front half-ring and a rear half-ring, connected after the installation of the blades.
Фиг. 1, фиг. 2 общий вид направляющего лопаточного аппарата компрессора.Fig. 1, fig. 2 is a general view of the compressor guide vanes.
Фиг. 3 лопатка.Fig. 3 spatula.
Фиг. 4 раскрой слоя материала лопатки.Fig. 4 cutting layers of blade material.
Фиг. 5 раскрой слоя материала лопатки, включающий материал: спинки, передней кромки и корыта.Fig. 5 cut a layer of blade material, including material: back, leading edge and trough.
Фиг. 6 увеличенное сечение пресс-формы с лопаткой.Fig. 6 enlarged section of the mold with a blade.
Фиг. 7 вид обода по стрелке Б.Fig. 7 view of the rim along arrow B.
Направляющий лопаточный аппарат (фиг. 1, фиг. 2) содержит лопатки 1, обод 2, опорное кольцо 3, состоящее из входного опорного полукольца 4 и выходного опорного полукольца 5. Прочное защемление лопатки в аппарате достигается тем, что лопатка крепится хвостовиком 6 в отверстии 14 обода 2 (фиг. 3, фиг. 7), а для крепления в пазу 15 опорного кольца 3 у лопатки имеется хвостовик 7, выполненный по профилю последнего корневого сечения пера 8 (фиг. 7),такой хвостовик упрощает изготовление слоев композиционного материала и пресс-формы для оформления лопатки.The guide vane apparatus (Fig. 1, Fig. 2) contains blades 1, a
Способ изготовления направляющего лопаточного аппарата компрессора из композиционного материала включает: раскрой различных размеров (фиг. 4) слоев материала лопаток 1, при этом один слой, по крайней мере, включает композиционный материал: спинки 9, передней кромки 10 и корыта 11 (фиг. 5). Заполнять пресс-форму начинают с укладки материала спинки 9 в матрицу 12, затем слои материала лопатки 8 (фиг. 4) и последним укладывают материал корыта 11 (фиг. 6). Устанавливают пуансон 13 производят прессование и нагрев пресс-формы до температуры полимеризации, применяемого композиционного материала. После разборки пресс-формы получается направляющая лопатка, имеющая хвостовик 6 для установки в ободе 2 и хвостовик 7 для крепления в пазу 15 опорного кольца 3 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 7). Обод производят намоткой из нитей или жгутов, проводят полимеризацию, а отверстия 14 под хвостовик 6 лопатки 1 производят вырубкой на прессе или фрезерованием (фиг. 7). Для изготовления опорных полуколец 4, 5 выполняют раскрой слоев композиционного материала, которые укладывают в пресс-форму, производят прессование и полимеризацию, после разборки пресс-формы получают опорное полукольцо. Сборку направляющего лопаточного аппарата выполняют в следующем порядке: лопатка 1 хвостовиком 6 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) входит в отверстие 14 (фиг. 7) обода 2, а хвостовиком 7 укладывают в пазы 15 одного из опорных полуколец, например, входного 4, после размещения всех лопаток устанавливается выходное опорное полукольцо 5, совмещая пазы 15 с хвостовиками 7 лопаток (фиг. 2). Затем оба опорных полукольца прижимаются, например, болтами, что обеспечивает плотное закрепление лопаток.A method for manufacturing a compressor guide vane apparatus from a composite material includes: cutting different sizes (Fig. 4) of layers of the material of the blades 1, while at least one layer includes a composite material:
Данным изобретением решается задача изготовления направляющего лопаточного аппарата компрессора авиационного двигателя из композиционного материала со значительным упрощением технологического процесса и снижением трудоемкости производства, кроме того в процессе эксплуатации возможна замена любой дефектной детали.This invention solves the problem of manufacturing the guide vanes of an aircraft engine compressor from a composite material with a significant simplification of the technological process and a decrease in the labor intensity of production, in addition, any defective part can be replaced during operation.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2786291C1 true RU2786291C1 (en) | 2022-12-19 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5464325A (en) * | 1993-06-25 | 1995-11-07 | Institut Fuer Luft- Und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige Gesellschaft Mbh | Turbo-compressor impeller for coolant |
RU2617752C2 (en) * | 2015-08-10 | 2017-04-26 | Владимир Александрович Грибановский | Working wheel of the fan and compressor and method of its manufacture from composite material |
RU2679956C1 (en) * | 2017-10-24 | 2019-02-14 | Владимир Александрович Грибановский | Aviation engine impeller and method for manufacture thereof from composite material |
RU2691868C1 (en) * | 2018-07-05 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | High-pressure turbine rotor of a gas turbine engine (versions) |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5464325A (en) * | 1993-06-25 | 1995-11-07 | Institut Fuer Luft- Und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige Gesellschaft Mbh | Turbo-compressor impeller for coolant |
RU2617752C2 (en) * | 2015-08-10 | 2017-04-26 | Владимир Александрович Грибановский | Working wheel of the fan and compressor and method of its manufacture from composite material |
RU2679956C1 (en) * | 2017-10-24 | 2019-02-14 | Владимир Александрович Грибановский | Aviation engine impeller and method for manufacture thereof from composite material |
RU2691868C1 (en) * | 2018-07-05 | 2019-06-18 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | High-pressure turbine rotor of a gas turbine engine (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2015256412B2 (en) | Composite fan | |
CN113623016B (en) | Woven blade and vane with dovetail root | |
US20210010377A1 (en) | Method for manufacturing a vane from a composite material with a fitted metal leading edge for a gas turbine | |
US11370181B2 (en) | Methods for manufacturing composite components | |
JP2015514026A5 (en) | ||
CA2880423A1 (en) | Composite annular casing of a compressor for a turbo machine | |
EP3754159A1 (en) | Composite blade and method for molding composite blade | |
RU2786291C1 (en) | Method for manufacturing a guide vane for an aircraft engine compressor | |
RU2239100C2 (en) | Working wheel for centrifugal compressor and method of its manufacturing | |
US11015461B2 (en) | Composite hollow blade and a method of forming the composite hollow blade | |
RU2661429C1 (en) | Method for manufacturing a guide blade device of an aircraft engine compressor | |
RU2798639C1 (en) | Method for manufacturing an aircraft engine compressor or fan impeller from a composite material | |
RU2766040C1 (en) | Method of making a guide vane of an aircraft engine compressor | |
JP2016075272A (en) | Braided blades and vanes having dovetail roots | |
RU2769595C1 (en) | Method for manufacturing an aircraft engine impeller from a composite material | |
EP3924176B1 (en) | A method of manufacturing a composite blade | |
RU2586553C1 (en) | Method of making compressor or fan impeller from composite material | |
RU2757082C1 (en) | Composite impeller of a compressor or a fan and the method for its manufacture | |
US20240199500A1 (en) | Method of manufacturing cmc component | |
RU2576725C1 (en) | Method of making impeller of centrifugal compressor from composite material | |
RU2578256C2 (en) | Fan impeller or compressor and method of making same | |
CN116249827A (en) | Method for producing a composite component having a cellular structure and corresponding component | |
RU2574209C2 (en) | Method of impeller manufacturing of centrifugal compressor out of composite material |