Пустотелая лопатка турбомашины

Полезная модель относится к деталям турбомашин и может применяться в авиационных газотурбинных двигателях и энергетических установках в качестве рабочих и направляющих лопаток вентиляторов и турбин. Пустотелая лопатка турбомашины, содержит элементы спинки и корыта лопатки, сформированные путем придания пластинам заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки, а также их последующее неразъемное соединение друг с другом. При этом элементы спинки и корыта лопатки соединены между собой через дополнительные металлические элементы, образующие входную и выходную кромки лопатки, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки и имеющими углубления, обеспечивающие сопряженное присоединение с элементами спинки и корыта лопатки. Дополнительные металлические элементы, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки выполнены из эрозионно-стойкого материала. 1 н.з. и 19 з.п. ф-лы, 1 фиг.

Полезная модель относится к деталям турбомашин, может применяться в авиационных газотурбинных двигателях и энергетических установках в качестве рабочих и направляющих лопаток вентиляторов и турбин.

Известна полая лопатка, полученная путем приварки к обечайке арматурной стальной проволоки или приклеивания вертикальных стержней с последующей обмазкой адгезирующим и водоотталкивающим составом и заполнения полости, образованных обечайками, пластифицированным пенобетоном (А.С. СССР 985457, МПК F04D 29/38, "Лопатка вентилятора", 1982 г.).

Недостатком данной лопатки является невозможность применения в качестве высоконагруженных лопаток, применяемых в авиационных двигателях и энергетических установках, в связи с существенным превышением эксплуатационной температуры и нагрузок допустимых температур и прочности материалов, используемых для изготовления известной лопатки.

Известна также полая лопатка, полученная штамповкой пластин заданного профиля и различной длины, их наложением одну на другую, соединение их между собой фигурными перемычками с формированием пакета пластин и заточкой кромок. (А.С. СССР 178932 "Рабочая лопатка осевого компрессора" МПК F04D 29/38, 1966 г.).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является пустотелая лопатка турбомашины, содержащая элементы спинки и корыта лопатки, сформированные 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.)

Недостатком известной лопатки является их низкая эрозионная стойкость, поскольку на наиболее изнашиваемых участках входной и выходной кромок используется материал, обладающий низкой эрозионной стойкостью.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эрозионной стойкости лопаток за счет использования эрозионностойких элементов лопатки на наиболее изнашиваемых участках лопатки.

Технический результат достигается тем, что пустотелая лопатка турбомашины, содержащая элементы спинки и корыта лопатки, сформированные 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, элементы спинки и корыта лопатки соединены между собой через дополнительные металлические элементы, образующие входную и выходную кромки лопатки, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки и имеющими углубления, обеспечивающие сопряженное присоединение с элементами спинки и корыта лопатки.

Технический результат достигается тем, что пустотелая лопатка турбомашины, включает дополнительные металлические элементы, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки выполнены из эрозионно-стойкого материала, а в качестве эрозионно-стойкого материала применен стеллит.

Технический результат достигается тем, что пустотелая лопатка турбомашины, включает элементы спинки и корыта лопатки, вырезанные из прокатанного листа металла.

Технический результат достигается также тем, что в пустотелой лопатке турбомашины, в качестве материала пластин элементов спинки и корыта лопатки применены титановые сплавы или легированные стали.

Технический результат достигается также тем, что в пустотелой лопатке турбомашины, проведена фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок путем помещения их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, а также путем укладки без зазоров соответствующих элементов лопатки и проведения диффузионной сварки в вакууме или нейтральной среде, причем диффузионная сварка в вакууме или нейтральной среде проведена при температуре в пределах 800-900°С и давлении 0,5-10 МПа.

Технический результат достигается также тем, что в пустотелой лопатке турбомашины, проведена фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок, путем помещения их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладку соответствующих элементов лопатки с обеспечением сварочных зазоров и проведения дуговой сварки в защитной среде, а в качестве дуговой сварки в защитной среде применена аргоно-дуговая сварка.

Технический результат достигается также тем, что в пустотелой лопатке турбомашины, проведена фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок, путем помещения их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладку соответствующих элементов лопатки с обеспечением сварочных зазоров и проведения электронно-лучевой сварки или сварки твердофазным перемешиванием или сварки трением в вакууме или нейтральной среде.

Технический результат достигается также тем, что в пустотелой лопатке турбомашины, проведена фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок путем помещения их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладки без зазоров соответствующих элементов лопатки и проведения пайки высокопрочным припоем.

Сущность технического решения поясняется чертежами. На фиг. показаны элементы лопатки в поперечном сечении до их соединения (Фиг.а) и готовая лопатка турбомашины после соединения ее элементов (Фиг.б). Фигура содержит: 1 - верхняя пластина (спинка); 2 - нижняя пластина (корыто); 3 - входная и 4 - выходная кромки лопатки; 5 - полость лопатки; 6 - готовая лопатка.

Предложенная лопатка турбомашины изготавливается 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 6. Из эрозионностойких материалов изготавливают входную 3 и выходную 4 кромки лопатки 6. Каждую пластину 1 и 2 вырезают из листового металлического материала, толщина которого выбирается исходя из заданной конструкции лопатки 6. Элементы входной 3 и выходной 4 кромки лопатки изготавливают из эрозионостойкого материала, 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 6 (фиг.а) и производят их соединение, например диффузионной сваркой. В результате сварки стыков элементов лопатки 1, 2, 3 и 4 получают готовую лопатку 6 с полостью 5.

Предложенная пустотелая лопатка турбомашины обладает повышенной эрозионной стойкостью за счет применения эрозионностойких материалов на наиболее изнашиваемых ее участках. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет снизить вес изготавливаемой лопатки и упростить технологический процесс ее изготовления, а также расширить функциональные возможности изготовления лопатки за счет использования различных методов соединения элементов лопатки.

1. Пустотелая лопатка турбомашины, содержащая элементы спинки и корыта лопатки, сформированные путем придания пластинам заданного профиля и размеров, их фиксации, обеспечивающей заданный профиль и размеры лопатки, а также их последующее неразъемное соединение друг с другом, отличающаяся тем, что элементы спинки и корыта лопатки соединены 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.

2. Пустотелая лопатка турбомашины по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные металлические элементы, соответствующие профилю и размерам входной и выходной кромок лопатки, выполнены из эрозионностойкого материала.

3. Пустотелая лопатка турбомашины по п.2, отличающаяся тем, что в качестве эрозионно-стойкого материала применен стеллит.

4. Пустотелая лопатка турбомашины по п.1, отличающаяся тем, что элементы спинки и корыта лопатки вырезаны из прокатанного листа металла.

5. Пустотелая лопатка турбомашины по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала пластин элементов спинки и корыта лопатки применены титановые сплавы.

6. Пустотелая лопатка турбомашины по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала элементов спинки и корыта лопатки применены легированные стали.

7. Пустотелая лопатка турбомашины по п.2, отличающаяся тем, что элементы спинки и корыта лопатки вырезаны из прокатанного листа металла.

8. Пустотелая лопатка турбомашины по п.2, отличающаяся тем, что в качестве материала элементов спинки и корыта лопатки применены титановые сплавы.

9. Пустотелая лопатка турбомашины по п.2, отличающаяся тем, что в качестве материала пластин выпуклой и вогнутой частей применены легированные стали.

10. Пустотелая лопатка турбомашины по п.3, отличающаяся тем, что элементы спинки и корыта лопатки вырезаны из прокатанного листа металла.

11. Пустотелая лопатка турбомашины по п.3, отличающаяся тем, что в качестве материала элементов спинки и корыта лопатки применены титановые сплавы.

12. Пустотелая лопатка турбомашины по п.3, отличающаяся тем, что в качестве материала элементов спинки и корыта лопатки применены легированные стали.

13. Пустотелая лопатка турбомашины по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществлены путем помещения их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладкой без зазоров соответствующих элементов лопатки и проведения диффузионной сварки в вакууме или нейтральной среде.

14. Пустотелая лопатка турбомашины по п.13, отличающаяся тем, что диффузионная сварка в вакууме или нейтральной среде проведена при температуре в пределах 800-900°С и давлении 0,5-10 МПа.

15. Пустотелая лопатка турбомашины по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществлена путем помещения их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладку соответствующих элементов лопатки с обеспечением сварочных зазоров и проведения дуговой сварки в защитной среде.

16. Пустотелая лопатка турбомашины по п.15, отличающаяся тем, что в качестве дуговой сварки в защитной среде применена аргонодуговая сварка.

17. Пустотелая лопатка турбомашины по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществлена путем помещения их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладку соответствующих элементов лопатки с обеспечением сварочных зазоров и проведения электроннолучевой сварки.

18. Пустотелая лопатка турбомашины по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществлена путем помещения их в фиксирующее устройство, обеспечивающее заданный профиль и размеры лопатки, укладку соответствующих элементов лопатки с обеспечением сварочных зазоров и проведения сварки твердофазным перемешиванием.

19. Пустотелая лопатка турбомашины по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществлена путем помещения их в устройство, обеспечивающее возможность их взаимного перемещения без образования зазора и проведения сварки трением в вакууме или нейтральной среде.

20. Пустотелая лопатка турбомашины по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что фиксация элементов спинки и корыта лопатки, а также элементов входной и выходной кромок осуществлена путем помещения их в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки, укладки без зазоров соответствующих элементов лопатки и проведения пайки высокопрочным припоем.