Устройство для нанесения истираемого материала на поверхность корпуса газотурбинного двигателя
DEVICE FOR APPLICATION OF ABRADABLE MATERIAL ON SURFACE OF GAS TURBINE HOUSING

Данное изобретение относится к устройству для нанесения истираемого материала, предназначенному для нанесения истираемого материала на поверхность корпуса газотурбинного двигателя, например, на внутреннюю поверхность указанного корпуса.
Как показано на фиг. 1, газотурбинный двигатель, такой как авиационный турбовентиляторный двигатель, обычно содержит корпус 1 вентилятора, одна по существу цилиндрическая стенка 2 которого окружает, в частности, лопатки вентилятора.
Корпус 1 формирует часть гондолы, которая окружает мотор газотурбинного двигателя и внутри которой вращается вентилятор, генерирующий вторичный воздушный поток, который проходит между гондолой и мотором с образованием доли тягового усилия, создаваемого газотурбинным двигателем.
Корпус 1 содержит по существу цилиндрическую стенку 2, имеющую на ее продольных торцах кольцеобразные крепежные фланцы 3, 4. Нижний по потоку фланец 4 прикреплен крепежными средствами по типу винта и гайки к фланцу (не показан) промежуточного корпуса, а верхний по потоку фланец 3 прикреплен средствами по типу винта и гайки к фланцу (не показан) воздухозаборника, расположенного в гондоле. Термины «верхний по потоку» и «нижний по потоку» определены относительно направления газового потока, проходящего через газотурбинный двигатель.
Внутренняя поверхность корпуса 2 вентилятора обычно содержит кольцеобразные звукоизоляционные панели, покрывающие внутреннюю цилиндрическую поверхность стенки 2 и прикрепленные к указанной стенке соответствующими средствами. Указанные панели в целом имеют сотовидную кольцеобразную структуру, образованную из смежных ячеек, внутренняя и/или наружная поверхности каждой из которых покрыты защитным слоем, известным также как оболочка. Указанные панели, в частности, предназначены для поглощения звуковых волн, генерируемых вентилятором газотурбинного двигателя. Более конкретно, корпус 1 содержит верхнюю по потоку панель, расположенную выше по потоку от лопаток вентилятора, среднюю панель 5, расположенную напротив лопаток вентилятора, и нижнюю по потоку панель, расположенную ниже по потоку от лопаток вентилятора. На средней панели 5 расположен слой 6 истираемого материала, о который во время эксплуатации трутся радиально наружные концы лопаток.
Для создания слоя 6 истираемого материала, порции 7 пасты из истираемого материала в форме гранул или порций располагают вручную на внутренней оболочке средней панели 5, как проиллюстрировано на фиг. 3, и создают вручную радиально внутреннюю поверхность из слоя истираемого материала 6 путем скобления с использованием фасонного скребка. Более конкретно, различные скребки с успехом используют для выполнения одного или более черновых проходов и по меньшей мере одного чистового прохода.
В случае варианта выполнения, изображенного на фиг. 2, получают истираемый слой 6, внутренняя поверхность которого имеет цилиндрическую верхнюю по потоку часть 8, цилиндрическую нижнюю по потоку часть 9, толщина которой превышает толщину верхней по потоку части, и часть 10 в форме усеченного конуса, соединяющую верхнюю по потоку и нижнюю по потоку части.
Затем обеспечивают возможность воздушного высушивания истираемого слоя 6 с обеспечением его затвердевания и приобретения необходимых механических характеристик.
Процесс изготовления такого типа является длительным, трудоемким и дорогостоящим. Кроме того, скребки, используемые для скобления, имеют тенденцию к изнашиванию материала и при этом они образуют изъяны на поверхности, которые впоследствии требуют заполнения. Во время такого заполнения снова добавляют истираемый материал, причем эта добавка может отличаться по цвету от исходного материала. В этом случае на внутренней поверхности истираемого слоя, полученной после такого заполнения, обнаруживаются эстетические изъяны.
Более конкретно, изобретение направлено на обеспечение простого, эффективного и экономически выгодного решения этой проблемы.
Для этого предложено устройство для нанесения истираемого материала, предназначенное для нанесения истираемого материала на поверхность кольцеобразного корпуса газотурбинного двигателя, причем корпус проходит вдоль продольной оси, при этом устройство содержит опору, выполненную с первыми направляющими средствами, обеспечивающими направление опоры относительно корпуса в радиальном направлении относительно оси корпуса, причем указанная опора выполнена со вторыми направляющими средствами, обеспечивающими направление опоры относительно корпуса в осевом направлении, обрабатывающий валик, установленный с возможностью поворота относительно опоры в осевом направлении, и регулирующие средства, обеспечивающие возможность регулирования положения валика относительно первых направляющих средств в радиальном направлении.
Такое устройство может использоваться для простого и быстрого распределения истираемого материала, например, по внутренней оболочке средней панели корпуса вентилятора. Для этого устройство вышеуказанного типа может быть установлено на корпусе с обеспечением опоры первых направляющих средств в радиальном направлении, например, на радиально внутреннюю поверхность корпуса, и с обеспечением опоры вторых направляющих средств в осевом направлении, например, на концевые фланцы корпуса. Все, что необходимо делать в этом случае, это перемещать устройство относительно корпуса с обеспечением поворота валика и его опоры на истираемый материал в виде пасты с распределением тем самым мягкого истираемого материала по соответствующей поверхности для получения требуемого профиля.
Для получения равномерного распределения истираемого материала может потребоваться прохождение валиком по пасте несколько раз.
Регулирующие средства могут обеспечивать возможность выполнения нескольких черновых проходов и после этого одного или более чистовых проходов. В этом случае положение валика относительно цилиндрической поверхности, на которую наносится истираемый материал, может быть отрегулировано между проходами с использованием указанных регулирующих средств.
Первые направляющие средства могут содержать роликовые средства, обеспечивающие возможность опоры на корпус в радиальном направлении и перемещения по указанному корпусу.
Кроме того, вторые направляющие средства могут содержать роликовые средства, обеспечивающие возможность опоры на корпус в осевом направлении и перемещения по указанному корпусу.
Это обеспечивает снижение трения при перемещении устройства относительно корпуса, предотвращая тем самым любое повреждение корпуса и облегчая работу устройства.
Опора может содержать первую часть и вторую часть, выполненную с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно первой части, при этом валик с возможностью поворота установлен на второй части опоры, а первые направляющие средства и вторые направляющие средства установлены на первой части опоры.
В этом случае регулирующие средства могут быть установлены между первой частью и второй частью опоры, при этом они выполнены с возможностью регулирования положения второй части относительно первой части в радиальном направлении.
Регулирующие средства в этом случае могут содержать по меньшей мере один винт, взаимодействующий по меньшей мере с одной гайкой, при этом при повороте винта относительно гайки происходит поступательное перемещение второй части относительно первой части.
Могут быть предусмотрены поступательные направляющие средства, предназначенные для направления второй части относительно первой части в радиальном направлении. Такие направляющие средства, например, могут содержать по меньшей мере один направляющий стержень или по меньшей мере один направляющий штырь, выполненный заодно с одной из частей опоры, при этом стержень или штырь установлены с обеспечением их перемещения, например, в направляющем отверстии или кольце другой части опоры.
Опора может содержать захватные средства, например по меньшей мере одну рукоятку.
В частности, по меньшей мере одна рукоятка может быть расположена так, чтобы способствовать наложению первых направляющих средств, опирающихся на корпус в радиальном направлении, и по меньшей мере вторая рукоятка может быть расположена так, чтобы способствовать наложению вторых направляющих средств, опирающихся на корпус в осевом направлении.
Валик может содержать по меньшей мере две части, выполненные с возможностью поворота независимо друг от друга, например по меньшей мере одну цилиндрическую часть и по меньшей мере одну часть в форме усеченного конуса.
Например, валик может содержать две цилиндрические концевые части разных диаметров и среднюю часть в форме усеченного конуса, при этом поверхность валика предпочтительно является непрерывной при переходе от одной части к другой части.
Валик также может состоять по меньшей мере из двух частей, имеющих различные профили и/или, кроме того, обеспечивающих различные варианты обработки поверхности.
Выполнение валика из нескольких частей ограничивает явления проскальзывания в зоне контакта валика с истираемым материалом для того, чтобы избежать отсоединения или отрыва истираемого материала во время его нанесения. Это исключает необходимость заполнения таких отсоединившихся или вырванных участков.
Изобретение также относится к способу нанесения истираемого материала на корпус газотурбинного двигателя, включающему следующие этапы:
- нанесение пасты из истираемого материала на кольцеобразную поверхность корпуса,
- установку устройства вышеуказанного типа на корпус с обеспечением опоры первых направляющих средств в радиальном направлении на кольцеобразную поверхность корпуса, например на радиально внутреннюю поверхность, и с обеспечением опоры вторых направляющих средств в осевом направлении на опорную поверхность корпуса, например на концевой фланец корпуса,
- перемещение устройства относительно корпуса с обеспечением поворота валика и его опоры на истираемый материал в виде пасты и распределений, таким образом, валиком мягкого истираемого материала в виде пасты по соответствующей поверхности.
Как указано выше, такой способ может включать один или более черновых проходов, после которых выполняют один или более чистовых проходов. Для этого радиальное положение валика относительно цилиндрической поверхности, на которую наносится истираемый материал, может быть отрегулировано между проходами с использованием указанных регулирующих средств.
В соответствии с одним альтернативным вариантом выполнения возможно нанесение с помощью угловых секций внутренней поверхности корпуса. Соответственно, может быть нанесена паста, и вышеуказанное устройство может быть перемещено по угловой секции внутренней поверхности корпуса, после чего корпус может быть повернут относительно его оси на заданный угол перед нанесением пасты, и вышеуказанное устройство может быть перемещено по новой угловой секции внутренней поверхности корпуса.
Способ также может включать этап высыхания материала, например, на открытом воздухе.
Используемый истираемый материал является, например, материалом из полимера на основе эпоксидной смолы, содержащим полые гранулы, например, полые стеклянные гранулы.
Изобретение станет более понятным, а другие особенности, характеристики и преимущества изобретения - более ясными при прочтении нижеследующего описания, приведенного в качестве неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает вид в аксонометрии корпуса вентилятора газотурбинного двигателя, содержащего слой истираемого материала,
фиг. 2 изображает половинный вид в разрезе, показывающий секцию корпуса вентилятора, изображенного на фиг. 1,
фиг. 3 изображает подробный схематический вид, иллюстрирующий, в частности, нанесение порций пасты из истираемого материала на соответствующую цилиндрическую поверхность корпуса вентилятора,
фиг. 4 изображает вид в аксонометрии устройства в соответствии с изобретением,
фиг. 5 изображает вид спереди устройства, показанного на фиг. 4,
фиг. 6 иллюстрирует способ нанесения истираемого материала в соответствии с вариантом выполнения изобретения, в котором ось корпуса расположена вертикально,
фиг. 7 иллюстрирует способ нанесения истираемого материала в соответствии с вариантом выполнения изобретения, в котором ось корпуса расположена горизонтально.
На фиг. 4 и 5 показано устройство 11 для нанесения истираемого материала, предназначенное для нанесения истираемого материала на поверхность корпуса 1 газотурбинного двигателя.
Устройство 11 содержит опору, имеющую первую часть 12 и вторую часть 13. Первая часть 12 имеет, если смотреть спереди, в целом U-образную форму и содержит основание 12а, от которого отходят два ответвления 12b. Свободный конец каждого ответвления 12b содержит две противоположные ножки 12с, каждая из которых поддерживает ходовой ролик 14, причем оси 15 вращения указанных роликов проходят параллельно основанию 12а. Первая часть 12 опоры также сдержит дополнительное ответвление 12d, отходящее от бокового конца основания 12а и проходящее параллельно ответвлениям 12b. Свободный конец дополнительного ответвления 12d содержит две противоположные ножки 12е, каждая из которых поддерживает ходовой ролик 16, ось 17 вращения которого проходит параллельно ответвлениям 12b, 12d, то есть перпендикулярно осям 15 вращения ходовых роликов 14.
К основанию 12а прикреплены две захватные рукоятки 18, а к ножкам 12е дополнительного ответвления 12d прикреплена рукоятка 19.
Вторая часть 13 опоры установлена между ответвлениями 12b первой части 12, при этом вторая часть 13 имеет в целом U-образную форму и содержит основание 13а с двумя ответвлениями 13b, проходящими от каждой его стороны. Валик 20 с возможностью поворота установлен вокруг вала 21, проходящего параллельно оси 15 вращения ходовых роликов 14. Концы вала 21 взаимодействуют с ответвлениями 13b второй части 13, которая, таким образом, образует подвеску. Валик 20 содержит три составляющие части 20а, 20b и 20с, выполненные с возможностью поворота независимо друг от друга вокруг вала 21. В частности, валик 20 содержит две цилиндрические части 20а, 20b с различными диаметрами, соединенные средней частью 20с в форме усеченного конуса. Например, диаметр части 20а, расположенной около дополнительного ответвления 12d, меньше диаметра части 20b. Различные части 20а, 20b и 20с имеют размеры, обеспечивающие непрерывность поверхности валика 20.
Опора 12, 13 снабжена регулирующими средствами, предназначенными для регулирования положения валика 20. Указанные регулирующие средства содержат болт, выполненный или установленный, например, в основании 13а второй части 13, и винт 22, взаимодействующий с шарниром в основании 12а первой части 12. Винт 22 выполнен с захватной головкой 23. Винт 22 и соответствующая гайка выполнены так, что поворот винта 22 обеспечивает возможность изменения положения второй части 13 относительно первой части 12 вдоль оси винта 22, то есть вдоль оси, перпендикулярной оси валика 20.
Для задания направления такого поступательного перемещения, опора 12, 13 может быть снабжена направляющими стержнями 24, расположенными сбоку, например, на каждой стороне от винта 22 и гайки. В частности, стержни 24 могут быть прикреплены к основанию 12а первой части 12 и могут взаимодействовать с отверстиями, имеющими соответствующее сечение, или с направляющими кольцами во второй части 13.
Аналогичным образом, данный инструмент может обеспечивать возможность регулирования в осевом направлении, например, между частями 12d и 12b. Кроме того, может быть выполнено регулирующее средство, обеспечивающее возможность использования изобретения с различными размерами корпуса.
Как показано на фиг. 6, такое устройство 11 может использоваться для формирования слоя 6 истираемого материала корпуса 1 вентилятора газотурбинного двигателя, такого как авиационный турбовентиляторный двигатель.
В случае, проиллюстрированном на фиг. 6, вентилятор 1 расположен так, что его ось проходит вертикально, при этом истираемый материал в виде пасты наносят, например, порциями 7 на область, подлежащую покрытию, например на радиально внутреннюю оболочку панели 5 корпуса 1 вентилятора. Используемый истираемый материал является, например, материалом из полимера на основе эпоксидной смолы, содержащим полые гранулы, например, полые стеклянные гранулы.
Затем вышеуказанное устройство 11 располагают на корпусе 1 так, что валик 20 проходит вдоль оси корпуса 1, при этом ходовые ролики 16 опираются на один из фланцев 3, 4 корпуса 1, а ходовые ролики 14 опираются на радиально внутреннюю поверхность 2 корпуса 1, в осевом направлении с каждой стороны панели 5, на которую нанесен истираемый материал.
Оператор путем нажатия на рукоятки 18, 19 удерживает ходовые ролики 14, 16 в контакте с соответствующими участками корпуса 1. Таким образом, рукоятки 18 используют для удержания устройства 11 в радиальном направлении на внутренней поверхности 2 корпуса 1, а рукоятку 19 используют для удержания устройства 11 в осевом направлении на соответствующем торцевом фланце 3, 4.
Затем устройство 11 перемещают относительно корпуса 2 по всей периферии корпуса 1 для выравнивания истираемого материала в виде пасты и формирования слоя истираемого материала 6. Во время этого этапа различные части 20а, 20b и 20с валика 20 поворачиваются вокруг их оси 21 и прижимают или отталкивают мягкую пасту. Следует отметить, что выполнение валика 20 из нескольких частей 20а, 20b и 20с ограничивает явления проскальзывания в зоне контакта валика 20 с истираемым материалом для исключения отсоединения или отрыва истираемого материала во время его нанесения.
Возможно последовательное выполнение одного или более черновых проходов, а затем одного или более чистовых проходов. Для этого радиальное положение валика 20 относительно цилиндрической поверхности, на которую наносится истираемый материал, может быть отрегулировано между проходами с использованием регулирующего винта 23.
После выполнения различных проходов радиально внутренняя поверхность слоя 6 истираемого материала имеет две цилиндрические секции 8, 9 с различными диаметрами и секцию 10, соединяющую указанные две цилиндрические секции (фиг. 2).
Затем обеспечивают возможность воздушного высушивания истираемого слоя 6 с обеспечением его затвердевания и приобретения им необходимых механических характеристик.
На фиг. 7 показан другой вариант выполнения, в котором корпус 1 расположен так, что его ось проходит горизонтально.
Таким образом, в соответствии с изобретением предложены устройство и способ, обеспечивающие возможность быстрого и легкого формирования слоя истираемого материала 6 корпуса 1 вентилятора, например, турбинного двигателя.