УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНИЧЕСКИХ СОПЕЛ В ТОНКОСТЕННОЙ ОБОЛОЧКЕ

Полезная модель относится к области лопаточных турбомашин, в частности, к газовым турбинам газотурбинных двигателей (ГТД) для авиации и стационарных газотурбинных энергетических установок.
Известны охлаждаемые лопатки турбины ГТД с расположенным во внутренней полости лопатки дефлектором для интенсификации охлаждения рабочих и сопловых лопаток с целью снижения необходимого для охлаждения лопатки турбины расхода воздуха (см., например, «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей» под ред. Д.В. Хронина, Машиностроение, 1989 г. стр. 171-173, стр. 179-181).
Поступающий внутрь дефлектора воздух выходит через систему отверстий или щелей и направляется на внутреннюю поверхность передней кромки лопатки. Отверстия в дефлекторе получают методом электрохимии или электроэрозии. Такая технология получения отверстий в тонкостенных оболочках широко применяется в технике, однако обладает существенными недостатками, а именно, нестабильностью получающихся размеров и формы отверстий, что приводит к размыванию охлаждающих переднюю кромку лопатки струй воздуха и низкой эффективности ее охлаждения.
Гораздо эффективнее подавать к передней кромке лопатки неразмытую струю охлаждающего воздуха. С этой целью отверстия в дефлекторе должны быть выполнены в форме сужающегося к выходу сопла. Такое выполнение отверстий позволяет направить дозированную струю охлаждающего воздуха непосредственно на внутреннюю поверхность передней кромки пера охлаждаемой лопатки.
Известно устройство для изготовления конических сопел в тонкостенной оболочке, содержащее оправку с направляющими отверстиями, на которой закреплена заготовка тонкостенной оболочки, шток с винтовым механизмом для его поступательного перемещения внутри оправки и пуансоны, перемещающиеся внутри оправки в направлении перпендикулярном перемещению штока, причем шток снабжен клинообразным наконечником (см. US 3259003 А, МПК B21D 28/28, 1966).
Особенностью решаемой задачи является необходимость формования сопел конической формы с внутренней стороны полости дефлектора, что предъявляет дополнительные требования к форме пуансона и направляющих отверстий оправки.
Отверстия требуемой формы предлагается изготавливать путем выдавливания материала изнутри заготовки дефлектора с помощью специально спроектированных пуансонов, обеспечивающих в зоне расположения отверстий пластическую деформацию материала дефлектора с получением конической (сопловидной) формы и с последующим получением отверстий.
С целью решения поставленной технической задачи разработано специальное устройство для создания в тонкостенной металлической оболочке дефлектора 1 отверстий в форме конических сопел 2.
На фиг. 1. схематически представлен пример реализации технического решения.
Устройство содержит оправку 3 с направляющими круглыми отверстиями 4 в местах расположения конических сопел 2, заготовку дефлектора 1, закрепленную на оправке 3, пуансоны 5 для формования необходимой формы отверстий, винтовой механизм 6 для поступательного перемещения штока с клинообразным наконечником 7 внутри оправки.
При этом пуансоны 5 снабжены калиброванными цилиндрическими наконечниками 12 и сферическими головками 8 для преобразования поступательного перемещения штока с клинообразным наконечником 7 в перпендикулярное ему перемещение пуансона 5 по оси отверстий 4.
Предлагаемая установка работает следующим образом: на оправке 3 устанавливают заготовку дефлектора 1, зажимают ее прижимной планкой 9. Далее при перемещении штока с клинообразным наконечником 7 пуансоны 5 со сферической головкой 8 и калиброванным цилиндрическим наконечником 12, последовательно перемещаясь в круглых направляющих 4 оправки 3, сначала формируют коническую форму отверстий 2 с внутренней стороны за счет пластической деформации материала дефлектора 1, а затем и пробивают само отверстие.
Предлагаемое техническое решение позволяет изготавливать отверстия в форме конических сопел в дефлекторах охлаждаемых лопаток, что позволит повысить эффективность охлаждения турбинных лопаток ГТД.
Возврат пуансонов 5 после пробивки отверстий 2 в исходное положение осуществляется возвращением штока с клинообразным наконечником 7 в исходное состояние с последующим выдавливанием пуансонов 5 с внешней стороны стержнями 10, собранными в гребенку 11.