RU2799569C2 - Method for repairing blades from composite material - Google Patents
Method for repairing blades from composite material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2799569C2 RU2799569C2 RU2021134536A RU2021134536A RU2799569C2 RU 2799569 C2 RU2799569 C2 RU 2799569C2 RU 2021134536 A RU2021134536 A RU 2021134536A RU 2021134536 A RU2021134536 A RU 2021134536A RU 2799569 C2 RU2799569 C2 RU 2799569C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- tool
- plates
- filling
- root part
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Данное изобретение относится к способу ремонта лопатки газотурбинного двигателя, в частности, лопатки из композиционного материала.This invention relates to a method for repairing a gas turbine engine blade, in particular a composite blade.
Уровень техникиState of the art
Вентилятор газотурбинного двигателя классически содержит ротор с лопатками, например, из композиционного материала, окруженный корпусом вентилятора, содержащим внутреннюю стенку, содержащую истираемый материал, предназначенный для взаимодействия с наружными концами или концевыми частями лопаток.A gas turbine engine fan classically comprises a rotor with blades, for example, made of composite material, surrounded by a fan housing containing an inner wall containing an abradable material designed to interact with the outer ends or end portions of the blades.
В случае, когда происходят трения между концевыми частями лопаток и истираемым материалом, существует риск повреждения концевых частей лопаток, в частности, когда лопатки выполнены из композиционного материала. Такое повреждение приводит к появлению зазора между указанными концевыми частями и корпусом вентилятора, что отрицательно сказывается на характеристиках газотурбинного двигателя.In the case where friction occurs between the blade tips and the abrasive material, there is a risk of damage to the blade tips, in particular when the blades are made of composite material. Such damage results in a gap between said end portions and the fan casing, which adversely affects the performance of the gas turbine engine.
Чтобы избежать такого ухудшения характеристик, предусматривают восстановление концевых частей поврежденных лопаток. При таком восстановлении, согласно спецификациям, следует соблюдать очень малые допуски, например, порядка 0,2 мм. Согласно предусмотренному решению, в концевой части лопатки добавляют смолу, затем производят механическую обработку полимеризованной смолы по требуемому размеру. Такое решение трудно применять в случае композитных лопаток, так как зоны концевых частей лопаток, восстановленные при помощи смолы, могут проявлять тенденцию к разрушению или к отслоению во время операций механической обработки. Кроме того, такой способ требует использования дорогостоящих центров механической обработки.To avoid such deterioration in performance, the restoration of the end parts of the damaged blades is envisaged. With this restoration, according to the specifications, very small tolerances must be observed, for example, of the order of 0.2 mm. According to the provided solution, resin is added at the end of the blade, then the polymerized resin is machined to the required size. Such a solution is difficult to apply in the case of composite blades, as the resin-reinforced blade tip regions may tend to break or flake off during machining operations. In addition, this method requires the use of expensive machining centers.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Задачей изобретения является преодоление вышеупомянутых недостатков при помощи простого и недорогого способа.The object of the invention is to overcome the aforementioned disadvantages in a simple and inexpensive way.
Для этого изобретением предложен способ ремонта лопатки из композиционного материала, расположенной в так называемом осевом направлении, при этом указанная лопатка содержит корневую часть и перо, осевой конец которого, противоположный к корневой части, содержит подлежащую ремонту зону, при этом указанное перо содержит поверхность корытца и поверхность спинки, согласно изобретению способ содержит этапы, на которых:To do this, the invention proposes a method for repairing a blade made of composite material located in the so-called axial direction, while said blade contains a root part and a feather, the axial end of which, opposite to the root part, contains the area to be repaired, while said feather contains the surface of the trough and back surface, according to the invention, the method comprises the steps of:
а) помещают лопатку в инструмент,a) place the spatula in the tool,
b) позиционируют по меньшей мере первую пластинку и по меньшей мере вторую пластинку на уровне ремонтируемой концевой зоны, соответственно на поверхности корытца и на поверхности спинки пера, при этом каждая пластинка содержит осевой конец, противоположный к корневой части, проходящий в осевом направлении за пределы соответствующего конца пера и позиционируемый относительно контрольной метки инструмента, при этом указанный конец каждой пластинки определяет осевой конец ремонтируемой зоны, при этом указанные пластинки ограничивают между собой объем заполнения,b) positioning at least the first plate and at least the second plate at the level of the repaired end zone, respectively, on the surface of the trough and on the surface of the back of the feather, each plate contains an axial end opposite to the root part, extending in the axial direction beyond the corresponding the end of the pen and positioned relative to the control mark of the tool, while the specified end of each plate determines the axial end of the repaired area, while these plates limit the filling volume between themselves,
с) объем заполнения заполняют пастообразным или текучим материалом заполнения, таким как не полимеризованная смола или композитная паста-заполнитель, таким образом, чтобы материал заполнения не выходил за пределы объема заполнения,c) the filling volume is filled with a pasty or flowable filling material, such as a non-polymerized resin or a composite filling paste, in such a way that the filling material does not extend beyond the filling volume,
d) производят отверждение материала заполнения посредством термической обработки или полимеризации указанного материала,d) curing the filling material by heat treatment or polymerization of said material,
е) удаляют пластинки.e) remove the plates.
Таким образом, пластинки, определяющие объем заполнения, задают осевой размер зоны, восстанавливаемой при помощи материала заполнения. Следовательно, нет необходимости в осуществлении операции механической обработки после затвердевания материала заполнения, что позволяет избежать риска повреждения восстановленной зоны, а также использования центра механической обработки.Thus, the plates that determine the filling volume determine the axial size of the zone that is restored using the filling material. Therefore, it is not necessary to carry out a machining operation after the filling material has solidified, thus avoiding the risk of damage to the repaired area as well as the use of a machining center.
Инструмент может содержать опорные поверхности, образующие контрольные поверхности и взаимодействующие с корневой частью лопатки таким образом, чтобы позиционировать указанную лопатку в осевом направлении в инструменте, при этом инструмент дополнительно содержит упор, выполненный с возможностью приходить в положение опоры на корневую часть или перо лопатки, чтобы позиционировать указанную лопатку в инструменте в направлении, перпендикулярном к осевому направлению.The tool may contain support surfaces that form control surfaces and interact with the root part of the blade in such a way as to position the specified blade in the axial direction in the tool, while the tool additionally contains a stop configured to come into a position of support on the root part or feather of the blade, so that position the specified blade in the tool in a direction perpendicular to the axial direction.
Упор выполнен, например, с возможностью приходить в положение опоры на заднюю кромку лопатки.The stop is made, for example, with the ability to come into a position of support on the trailing edge of the blade.
Корневую часть лопатки можно удерживать в положении опоры на указанные опорные поверхности инструмента при помощи средств блокировки. Средства блокировки могут содержать складной угольник.The root portion of the blade can be held in a position of support on said tool bearing surfaces by means of locking means. The locking means may comprise a folding square.
Корневая часть лопатки может быть выполнена в виде ласточкина хвоста.The root part of the blade can be made in the form of a dovetail.
Этап (с) можно осуществить, когда лопатка установлена в инструменте.Step (c) can be carried out when the blade is installed in the tool.
Во время этапа (b) указанные пластинки можно заблокировать в положении на лопатке, при этом комплекс, образованный указанной лопаткой и пластинками, можно затем извлечь из инструмента перед этапом (с).During step (b), said blades can be locked in position on the paddle, and the complex formed by said paddle and blades can then be removed from the tool prior to step (c).
Пластинки можно заблокировать на лопатке, в частности, на пере, при помощи средств блокировки, например, при помощи по меньшей мере одной струбцины.The lamellae can be locked onto the blade, in particular the feather, by locking means, for example by means of at least one clamp.
Во время этапа (b) пластинки можно позиционировать в осевом направлении относительно контрольной поверхности инструмента.During step (b), the inserts can be positioned axially relative to the reference surface of the tool.
Указанная контрольная поверхность может имитировать поверхность истираемого материала, например, корпуса вентилятора газотурбинного двигателя.Said reference surface may simulate the surface of an abraded material, such as a gas turbine fan housing.
Во время этапа (с) излишек материала заполнения, выходящий за пределы объема заполнения, можно удалить путем выравнивания или шабрения.During step (c), excess fill material extending beyond the fill volume can be removed by leveling or scraping.
Инструмент выравнивания или шабрения может содержать гибкую часть, например, из силикона, прижимаемую к осевым концам пластинок, чтобы снять излишек материала заполнения. Таким образом, операция выравнивания или шабрения не является операцией механической обработки, и такая операция становится возможной с учетом текучего или пастообразного состояния материала заполнения во время этого этапа.The leveling or scraping tool may include a flexible portion, such as silicone, pressed against the axial ends of the laminae to remove excess fill material. Thus, the leveling or scraping operation is not a machining operation, and such an operation is made possible by considering the fluid or pasty state of the fill material during this step.
Материал заполнения можно вводить в объем заполнения при помощи шпателя.The fill material can be introduced into the fill volume using a spatula.
Соответствующий конец пера, контрольная поверхность и пластинки ограничивают замкнутый объем заполнения, при этом материал вводят в указанный замкнутый объем во время этапа (с) таким образом, чтобы заполнить его полностью.The respective pen end, control surface and plates define a closed filling volume, wherein the material is introduced into said closed volume during step (c) in such a way as to fill it completely.
Такой способ не требует этапа выравнивания или шабрения до затвердевания материала заполнения, поскольку размеры замкнутого объема заполнения соответствуют требуемым размерам.Such a method does not require a leveling or scraping step before the filling material has hardened, since the dimensions of the closed filling volume correspond to the required dimensions.
Материал заполнения можно вводить в объем заполнения при помощи шприца.The fill material can be injected into the fill volume using a syringe.
Материал заполнения может представлять собой термореактивную смолу.The filling material may be a thermosetting resin.
Смола является, например, эпоксидной смолой или смолой на основе полиуретана. Например, смола может иметь наполнитель из коротких усилительных волокон, например, таких как стекловолокна длиной менее 3 мм. Смола может также иметь наполнитель из стеклянных шариков, диаметр которых составляет от 50 до 100 микрон.The resin is, for example, an epoxy resin or a polyurethane resin. For example, the resin may be filled with short reinforcing fibers such as glass fibers less than 3 mm in length. The resin may also be filled with glass beads that are 50 to 100 microns in diameter.
Смола имеет, например, усадку менее 2%.The resin has, for example, a shrinkage of less than 2%.
Указанные концы пластинок можно перекрыть запорной стенкой, чтобы замкнуть объем заполнения, при этом материал заполнения вводят или нагнетают в указанный объем заполнения, например, через отверстие.Said ends of the plates can be covered with a barrier wall to close the filling volume, wherein the filling material is introduced or forced into said filling volume, for example through an orifice.
Изобретение, его другие подробности, отличительные признаки и преимущества будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.The invention, its other details, features and advantages will be more apparent from the following description, presented as a non-limiting example, with reference to the accompanying drawings.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 показана блок-схема различных этапов способа ремонта лопатки согласно варианту осуществления изобретения;In FIG. 1 shows a block diagram of the various steps of a blade repair method according to an embodiment of the invention;
на фиг. 2 схематично показана лопатка, установленная в инструменте, вид в перспективе;in fig. 2 schematically shows a blade mounted in a tool, perspective view;
на фиг. 3 схематично показана концевая часть лопатки и пластинка, вид в перспективе;in fig. 3 schematically shows the tip of the blade and the plate, perspective view;
на фиг. 4-6 схематично показаны концевые части лопатки, иллюстрирующие различные последовательные этапы осуществления способа;in fig. 4-6 schematically show the end parts of the blade, illustrating the various successive steps in the implementation of the method;
на фиг. 7 схематично показана концевая часть лопатки, согласно другому варианту осуществления изобретения.in fig. 7 schematically shows the tip of a blade according to another embodiment of the invention.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Фиг. 1-6 схематично иллюстрируют способ ремонта композитной лопатки 1 вентилятора для газотурбинного двигателя согласно варианту осуществления.Fig. 1-6 schematically illustrate a method for repairing a
Лопатка 1 расположена вдоль оси Х и содержит корневую часть 2 лопатки в виде ласточкина хвоста, находящуюся в нижней части фиг. 2, и профилированное перо 3, содержащее поверхность 4 корытца и поверхность 5 спинки. Перо 3 содержит первый осевой конец, соединенный с корневой частью 2 лопатки, и второй осевой конец, называемый также концевой частью 6 (фиг. 3), противоположный к первому концу. Корневая часть 2 содержит две наклонные поверхности 7, обращенные в направлении концевой части 6 лопатки, образующие опорные поверхности, предназначенные для взаимодействия с соответствующими поверхностями диска ротора вентилятора.The
Поверхности корытца 4 и спинки 5 соединяются на уровне передней кромки 8 и задней кромки 9. Передняя кромка 8 должна находиться выше по потоку относительно задней кромки 9 по отношению к направлению прохождения воздушного потока через вентилятор.The surfaces of the
Лопатка 1 выполнена из композиционного материала, содержащего, например, волокнистую ткань, погруженную в матрицу из смолы.The
Задачей заявленного способа ремонта является восстановление первоначальной геометрии концевой части 6 лопатки 1 после износа указанной концевой части 6. Восстановление концевой части 6 лопатки 1, называемое также заполнением, необходимо осуществлять с теми же размерными допусками, что и для первоначальной лопатки 1, например, порядка 0,2 мм, что заставляет, в частности, тщательно контролировать осевое расстояние между соответствующим концом 6 пера 3 и осью ротора вентилятора и, следовательно, осевое расстояние между соответствующим концом 6 пера 3 и опорными поверхностями 7 корневой части 2 лопатки.The objective of the claimed repair method is to restore the original geometry of the
Заявленный способ ремонта прежде всего содержит этап (Е1) позиционирования и блокировки лопатки 1 в инструменте 10.The claimed repair method primarily comprises the step (E1) of positioning and blocking the
Инструмент 10 содержит неподвижную опору 11, две опорные зоны 12 и упорный элемент 13, неподвижные относительно опоры 11. The
Каждая опорная зона 12 содержит наклонную поверхность 12а, которая должна образовать опору или опорную поверхность для соответствующих опорных поверхностей 7 корневой части 2 лопатки, чтобы ограничить перемещение лопатки 1 вдоль оси Х, вверх на фиг. 2.Each
Выходной конец или конец, образующий заднюю кромку 9 корневой части 2 лопатки, опирается также на упорный элемент 13 инструмента 10, обеспечивая позиционирование лопатки 1 относительно инструмента 10 вдоль оси Y, перпендикулярной к оси Х.The outlet end or the end forming the
Средства блокировки, например, такие как фланец типа складного угольника, действуют осевым усилием F, направленным вверх на фиг. 2, чтобы удерживать опорные поверхности 7 корневой части 2 лопатки на опорных поверхностях 12а опорных зон 12.The locking means, such as, for example, a flange of the folding angle type, act with an axial force F directed upwards in FIG. 2 in order to hold the bearing surfaces 7 of the
Инструмент 10 содержит также пластинки 14, прижимаемые с двух сторон зоны концевой части 6, то есть к поверхностям корытца 4 и спинки 5 лопатки 1. Форма каждой пластинки 14 адаптирована к форме поверхности корытца 4 или спинки 5 лопатки 1. Каждая пластинка 14 содержит первый осевой конец 15, обращенный к корневой части 2 лопатки, и противоположный второй осевой конец 16. Положение вторых осевых концов 16 пластинок 14 относительно остальной части инструмента 10 контролируют, например, за счет опоры указанных вторых концов 16 на опорную зону 17 опоры 11. Иначе говоря, можно контролировать осевое расстояние между опорными поверхностями 7 и вторыми концами 16 пластинок 14. Боковые края 18 пластинок 14 соединяются на уровне задней кромки 9 и передней кромки 8 концевой части 6 пера 3.The
Поврежденная концевая часть 6 пера 3 и пластинки 14 ограничивают подлежащий восстановлению объем 19.The
Пластинки 14 могут быть неподвижно соединены с инструментом 10 или могут быть неподвижно соединены с лопаткой 1. В этом последнем случае пластинки 14 могут быть прижаты к концевой части 6 лопатки при помощи любых соответствующих средств, например, таких как струбцины.The
После этого лопатку 1 и пластинки 14 можно извлечь из инструмента 10.After that, the
Затем можно заполнить вышеупомянутый объем 19 пастообразным или текучим материалом 20 заполнения (этап Е2, фиг. 1 и 4). Этот материал 20 является, например, термореактивной смолой, например эпоксидной смолой или смолой на основе полиуретана. Смола имеет, например, наполнитель из коротких усилительных волокон, например, таких как стекловолокна длиной менее 3 мм. Смола может иметь наполнитель из стеклянных шариков, диаметр которых составляет от 50 до 100 микрон.It is then possible to fill the
Излишек термореактивного материала 20 можно удалить во время этапа выравнивания или шабрения (этап Е3, фиг. 1 и 5) при помощи инструмента, который, например, может быть гибким инструментом из силикона, чтобы избежать любого повреждения пластинок 14. В частности, следует избегать изменения размера между вторыми концами 16 пластинок 14 и опорными поверхностями 7 корневой части 2 лопатки.
После этого материал 20 заполнения подвергают отверждению посредством полимеризации, например, во время этапа термической обработки (этап Е4, фиг. 1). Во время этого этапа материал заполнения имеет усадку, например, менее 2%. Положение вторых концов 16 пластинок 14 можно корректировать, чтобы учитывать или чтобы упредить такую усадку и получить, таким образом, после усадки и затвердевания требуемый размер.Thereafter, the filling
Затем пластинки 14 можно снять (этап Е5, фиг. 1 и 6), чтобы получить отремонтированную лопатку 1, то есть лопатку 1 с восстановленной концевой частью 6, и чтобы вернуться к первоначальным размерам лопатки 1 с учетом размерных допусков.The
Согласно другому варианту осуществления, показанному на фиг. 7, вторые концы 16 пластинок 14 можно перекрыть запорной стенкой 21, чтобы замкнуть восстанавливаемый объем 19. Материал 20 заполнения можно вводить или нагнетать в указанный объем 19, например, при помощи шприца через отверстие 21а, чтобы полностью заполнить указанный объем 19. Лопатку 1, пластинки 14 и запорную стенку 21 можно удерживать в положении на остальной части инструмента 10 во время этапа введения или нагнетания материала 20 заполнения в указанный объем.According to another embodiment shown in FIG. 7, the second ends 16 of the
Затем указанный материал 20 можно подвергнуть отверждению, например, посредством термической обработки, после чего восстановленную лопатку 1 можно извлечь из инструмента 10.Said
Claims (14)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1904490 | 2019-04-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021134536A RU2021134536A (en) | 2023-05-26 |
RU2799569C2 true RU2799569C2 (en) | 2023-07-06 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2350757C1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Turbomachine composite material blade |
US8146250B2 (en) * | 2008-05-30 | 2012-04-03 | General Electric Company | Method of replacing a composite airfoil |
WO2013137964A2 (en) * | 2011-12-21 | 2013-09-19 | Hontek Corporation | Method and coating for protecting and repairing an airfoil surface |
US8925200B2 (en) * | 2008-03-27 | 2015-01-06 | United Technologies Corporation | Method for repairing an airfoil |
WO2017158037A1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Repair member for a vane assembly of a gas turbine and method for repairing a damaged vane of a vane assembly of a gas turbine |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2350757C1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Turbomachine composite material blade |
US8925200B2 (en) * | 2008-03-27 | 2015-01-06 | United Technologies Corporation | Method for repairing an airfoil |
US8146250B2 (en) * | 2008-05-30 | 2012-04-03 | General Electric Company | Method of replacing a composite airfoil |
WO2013137964A2 (en) * | 2011-12-21 | 2013-09-19 | Hontek Corporation | Method and coating for protecting and repairing an airfoil surface |
WO2017158037A1 (en) * | 2016-03-16 | 2017-09-21 | Nuovo Pignone Tecnologie Srl | Repair member for a vane assembly of a gas turbine and method for repairing a damaged vane of a vane assembly of a gas turbine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2501641C2 (en) | Method of grinding turbo machine vaned discs and grinder to this end | |
US9057272B2 (en) | Protective polishing mask | |
US9689269B2 (en) | Leading edge protector | |
US20150151485A1 (en) | Method of fastening structural metal reinforcement on a portion of a gas turbine blade made of composite material, and an injection mold for performing such a method | |
EP2305984A2 (en) | A method of securing a liner panel to the casing of a turbomachine | |
CN101592044A (en) | Replace the method for composite airfoil | |
US20080226457A1 (en) | Turbomachine rotor disk | |
EP2295727A2 (en) | A sealing assembly | |
RU2799569C2 (en) | Method for repairing blades from composite material | |
GB2487799A (en) | Aligning the blades of a gas turbine rotor during tip grinding | |
JP3880039B2 (en) | Method and apparatus for ultrasonic shot peening of an axial cavity for fixing vanes onto a rotor | |
US9957842B2 (en) | Method and apparatus for supporting blades | |
US11787135B2 (en) | Method of repairing a composite blade | |
US11559920B2 (en) | Seal gasket element for a mixing apparatus, method for obtaining and applying the same, and special equipment for fitting the same | |
EP2008758A1 (en) | Repaired gas turbine engine components and related methods | |
EP3880937A1 (en) | Turbine blade with radial support, shim and related turbine rotor | |
RU2684079C2 (en) | Composite housing for low pressure compressor of axial-flow turbo-machine | |
CA2744166A1 (en) | Linear friction welding of an aerofoil blisk | |
EP3880938A1 (en) | Turbine blade with radial support, shim and related turbine rotor | |
US20150239062A1 (en) | Inertia friction disk welding | |
US3278997A (en) | Method and apparatus for making a onepiece core for casting bladed wheels | |
RU2021134536A (en) | METHOD FOR REPAIRING BLADES FROM COMPOSITE MATERIAL | |
EP2960008A1 (en) | Rotor blade manufacture | |
JPH0375722B2 (en) | ||
RU2606569C1 (en) | Blade for hydroturbine |