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 PDF

Info

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
Application number
RU2022112546A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Грибановский
Original Assignee
Владимир Александрович Грибановский
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Александрович Грибановский filed Critical Владимир Александрович Грибановский
Application granted granted Critical
Publication of RU2786291C1 publication Critical patent/RU2786291C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: turbine construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of turbine construction, more specifically to methods for manufacturing compressor guide vanes for a gas turbine engine, mainly for aircraft. The guide vanes of the compressor are made of a composite material, the manufacture of which includes cutting the layers for the blades, their final design is made in a mold. The finished blade on the peripheral side has a shank for fastening in the rim, on the opposite side of the blade for fastening in the support ring there is a shank with the profile of the last root section of the blade, such a shank simplifies the manufacture of composite material layers and a mold for pressing the blades. The rim is formed by winding from threads or bundles with subsequent polymerization, the holes for the blade shanks are made by punching or milling. The support ring consists of inlet and outlet half rings, for the manufacture of which layers of composite material are cut, they are placed in a mold, the mold is pressed, polymerized and disassembled, thus obtaining inlet and outlet support half rings, which have grooves for attaching the blade root. The assembly of the guide vane apparatus is carried out by installing the blade roots in the holes of the rim, then after installing all the blade roots in one of the support semi-rings, the second support semi-ring is laid, aligning the grooves of the latter with the blade roots. Both supporting half rings are compressed, for example, by bolts, while the blade roots are firmly fixed in the support ring.
EFFECT: significant simplification of the technological process and reduction of labor intensity.
1 cl, 7 dwg

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 rim 2, a support ring 3, consisting of an input support semi-ring 4 and an output support semi-ring 5. Strong pinching of the blade in the apparatus is achieved by the fact that the blade is attached with a shank 6 in the hole 14 of the rim 2 (Fig. 3, Fig. 7), and for fastening in the groove 15 of the support ring 3, the blade has a shank 7, made according to the profile of the last root section of the pen 8 (Fig. 7), such a shank simplifies the manufacture of layers of composite material and molds for blade design.

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: back 9, leading edge 10 and trough 11 (Fig. 5 ). Filling the mold begins with laying the material of the back 9 in the matrix 12, then the layers of the material of the blade 8 (Fig. 4) and the last material of the trough 11 is laid (Fig. 6). The punch 13 is installed and the mold is pressed and heated to the polymerization temperature of the composite material used. After disassembling the mold, a guide vane is obtained, having a shank 6 for installation in the rim 2 and a shank 7 for mounting in the groove 15 of the support ring 3 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 7). The rim is produced by winding from threads or tows, polymerization is carried out, and holes 14 for the shank 6 of the blade 1 are produced by cutting on a press or milling (Fig. 7). For the manufacture of support semi-rings 4, 5, layers of composite material are cut, which are placed in a mold, pressed and polymerized, after disassembling the mold, a support semi-ring is obtained. The assembly of the guide vane apparatus is performed in the following order: the blade 1 with the shank 6 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3) enters the hole 14 (Fig. 7) of the rim 2, and the shank 7 is placed in the grooves 15 of one of the supporting semirings, for example, the input 4, after placing all the blades, the output support semi-ring 5 is installed, aligning the grooves 15 with the shanks 7 of the blades (Fig. 2). Then both supporting half-rings are pressed, for example, with bolts, which ensures tight fastening of the blades.

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)

Способ изготовления направляющего лопаточного аппарата компрессора авиационного двигателя из композиционного, включающий раскрой материала для лопаток, окончательное оформление которых производится в пресс-форме, намотку обода из нитей или жгутов с последующей полимеризацией, производство опорного кольца, при этом формируются внутренние аэродинамические поверхности газового тракта обода и опорного кольца, отличающийся тем, что у лопатки с периферийной стороны выполняется хвостовик для крепления в ободе, хвостовик с профилем последнего корневого сечения пера лопатки для крепления в опорном кольце, в ободе отверстия под хвостовик лопатки изготавливают вырубкой на прессе или фрезерованием, для опорного полукольца раскраивают слои композиционного материала, укладывают их в пресс-форму, производят прессование, полимеризацию и разборку пресс-формы, таким образом получая входное и выходное полукольца, которые имеют пазы для закрепления хвостовика лопатки, сборку лопаточного аппарата производят с установки хвостовиков лопаток в отверстия обода, затем после установки всех лопаток хвостовиками в одно из опорных полуколец укладывают второе опорное полукольцо, совмещая пазы последнего с хвостовиками лопаток, оба опорных полукольца сжимаются, например, болтами, при этом происходит прочное закрепление хвостовиков лопаток в опорном кольце.A method for manufacturing an aircraft engine compressor guide vane apparatus from a composite material, including cutting material for blades, the final design of which is carried out in a mold, winding a rim from threads or bundles with subsequent polymerization, production of a support ring, while forming the internal aerodynamic surfaces of the rim gas path and support ring, characterized in that the blade on the peripheral side has a shank for fastening in the rim, a shank with a profile of the last root section of the blade feather for fastening in the support ring, holes in the rim for the blade shank are made by punching on a press or by milling, for the support half ring they are cut layers of composite material, put them in a mold, press, polymerize and disassemble the mold, thus obtaining inlet and outlet half rings that have grooves for fixing the blade root, assembling the blade apparatus t from the installation of the blade roots in the holes of the rim, then after installing all the blades with the shafts, the second support semi-ring is laid in one of the support semi-rings, aligning the grooves of the latter with the blade roots, both support semi-rings are compressed, for example, by bolts, while the blade roots are firmly fixed in the support ring.
RU2022112546A 2022-05-05 Method for manufacturing a guide vane for an aircraft engine compressor RU2786291C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2786291C1 true RU2786291C1 (en) 2022-12-19

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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