(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 12/48 EP B1 (13) (1) T3 Int.Cl. B21D 3/78 (06.01) B21K 3/04 (06.01) B23P /02 (06.01) (4) Tytuł wynalazku: Sposób wytwarzania metalowej krawędzi natarcia łopatki wentylatora turbiny (30) Pierwszeństwo: US (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr /38 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 13/04 (73) Uprawniony z patentu: Turbine Engine Components Technologies Corporation, Thomasville, US (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 JERALD C. CAMMER, Sauquoit, US (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Elżbieta Kowal POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 1 78P323PL00 EP B1 Opis patentowy DZIEDZINA TECHNIKI [0001] Niniejsza technologia dotyczy łopatki wentylatora dla turbiny silnika samolotu. STAN TECHNIKI WYNALAZKU [0002] Silnik odrzutowy dla samolotu ma turbinę z łopatkami wentylatora, które zasysają powietrze do sinika, gdy turbina się obraca. Łopatki wentylatora są wystawione na działanie otoczenia z przodu sinika oraz są potencjalnie narażone na uderzenie ptaka albo innego obcego ciała, które może byś zassane do silnika. Z tego powodu łopatki wentylatora turbiny zwykle mają metalową krawędź natarcia, w celu wzmocnienia konstrukcyjnego, aby chronić łopatkę wentylatora przed uderzeniem ptaka albo podobnym zdarzeniem. STRESZCZENIE WYNALAZKU 30 [0003] Metalowa krawędź natarcia łopatki wentylatora turbiny jest wytwarzana przez skrawanie oraz kształtowanie wydłużonej metalowej części. Metalowa część ma przednią oraz tylną krawędź, rozciągające się wzdłuż części, oraz mają poprzeczny przekrój poprzeczny ogólnie w kształcie klina z przeciwległymi bokami rozbieżnymi od przedniej krawędzi w stronę tylnej krawędzi. Wnęka jest wycinana w głąb od tylnej krawędzi w stronę przedniej krawędzi. To

3 2 30 pozwala uzyskać część o poprzecznym przekroju poprzecznym o ogólnym kształcie litery V, mającą przeciwległe ścianki boczne, rozbieżne w kierunku do tyłu, od przedniej krawędzi. Trzpień jest wkładany do wnęki, oraz ścianki boczne części o kształcie litery V są odchylane w kierunku do siebie, aby ścisnąć wnękę do konfiguracji trzpienia. Część jest następnie instalowana jako metalowa krawędź natarcia, przez wkładanie korpusu łopatki wentylatora turbiny do ściśniętej wnęki oraz mocowanie części do korpusu. [0004] Dokument US przedstawia sposób formowania osłony krawędzi natarcia łopatek silnika odrzutowego. Ujawnia on sposób formowania stali nierdzewnej w skomplikowaną osłonę o kształcie płata, dla krawędzi natarcia łopatki silnika odrzutowego, gdzie blacha jest umieszczana pomiędzy wypukłą oraz wklęsłą formę, mającą odpowiednio występ oraz wnękę w kształcie płata, na każdej stronie których znajduje się wiele par uzupełniających się występów oraz rowków o mniejszej długości niż długość wnęki oraz występu. Po usunięciu blachy z pomiędzy matryc część formowana pomiędzy wnęką oraz występem jest trymowania do kształtu osłony. [000] Dokument US przedstawia proces formowania na gorąco, do formowania metalowej krawędzi mającej trójwymiarową wewnętrzną konfigurację przez formowanie metalowej krawędzi mającej trójwymiarową konfigurację wewnętrzną przez przygotowanie półwyrobu metalowej krawędzi, mającego dwuwymiarową konfigurację wewnętrzną; mocowanie kołnierza do boków półwyrobu; podgrzewanie wstępne półwyrobu, trzpienia formującego oraz matryc przyjmujących do temperatury, w której metal jest w stanie ciągliwym, przy czym trzpień formujący ma

4 3 zewnętrzną powierzchnią; która odpowiada trójwymiarowej wewnętrznej konfiguracji uformowanej metalowej krawędzi; oraz formowanie na gorąco metalowej krawędzi przez zamocowanie półwyrobu w matrycach przyjmujących oraz wsuwanie trzpienia do wnęki wewnętrznej półwyrobu przy użyciu środków napędowych, które obracają trzpień gdy wsuwa się on do półwyrobu, utrzymując jednocześnie półwyrób, trzpień oraz matryce przyjmujące w temperaturze ciągnienia. KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW [0006] Figura 1 jest schematycznym widokiem pokazującym części łopatki wentylatora turbiny w przekroju poprzecznym. Figura 2 jest schematycznym widokiem perspektywicznym pokazującym stan początkowy części łopatki wentylatora z Fig. 1. Figura 3 jest schematycznym przekrojem pośredni części pokazanej na Fig. 2. pokazującym stan Figura 4 jest schematycznym widokiem pokazującym część z Fig. 2 zaciśniętą w oprawie do skrawania. Figura jest schematycznym widokiem przedstawiającym krok skrawania, który doprowadza część do stanu pośredniego z Fig. 3. Figura 6 jest schematycznym widokiem przedstawiającym krok skrawania oraz obróbki wykańczającej powierzchni. Figura 7 jest schematycznym widokiem przedstawiającym częściowo krok kształtowania.

5 4 Figura 8 również jest schematycznym widokiem przedstawiającym częściowo krok kształtowania. Figura 9 jest schematycznym przekrojem pokazującym część w stanie gotowym. SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU 30 [0007] Urządzenie pokazane na rysunkach ma części, które są przykładami elementów przytoczonych w zastrzeżeniach patentowych. Następujący opis zatem zawiera przykłady tego jak osoba o zwykłych kwalifikacjach w branży może wykonać oraz używać zastrzeżony wynalazek. Jest on zaprezentowany tutaj, aby spełnić wymogi ustawowe pisemnego opisu, możliwości zastosowania oraz najlepszego sposobu wykonania, bez nakładania ograniczeń, które nie są wymienione w zastrzeżeniach patentowych. [0008] Jak to pokazano częściowo na Fig. 1, łopatka wentylatora turbiny ma korpus 12 wykonany z materiału kompozytowego. Metalowa część 14 jest zamontowana na przedniej części 16 korpusu 12, aby utworzyć krawędź natarcia łopatki wentylatora. Chociaż korpus 12 jest pokazany schematycznie jako pojedynczy kawałek materiału kompozytowego, może on zawierać dowolną odpowiednią część albo kombinację części, które razem tworzą łopatkę wentylatora o ogólnej konfiguracji płata. Metalowa część 14, która jest korzystnie wykonana z tytanu, tworzy łopatkę wentylatora, o wzmocnieniu konstrukcyjnym, do ochrony przeciwko uderzeniom przez ptaki. [0009] Metalowa część 14 jest formowana początkowo jako kuty metalowy pasek, mający wydłużoną, ogólnie prostokątną konfigurację pokazaną na Fig. 2. Część 14 ma wówczas

6 30 przednią oraz tylną krawędź oraz 22, które rozciągają się wzdłużnie pomiędzy przeciwległymi końcami 24 oraz 26. Chociaż część 14 zmienia się wzdłuż swojej długości aby dostosować się do konfiguracji płata korpusu 12 (Fig. 1), utrzymuje ona poprzeczny przekrój ogólnie w kształcie klina, z przeciwległymi bokami 30 oraz 32 rozbieżnymi od przedniej krawędzi w kierunku tylnej krawędzi 22 jak to pokazano, na przykład na drugim końcu 26 na Fig. 2. [00] W przykładzie wykonania przedstawionym na rysunku, przeciwległe boki 30 oraz 32 mają wklęsłe profile, oraz pierwszy bok 30 jest dłuższy niż drugi bok 32. Przednia krawędź jest powierzchnią płaską, która jest prostopadła do przeciwległych boków 30 oraz 32 na przednich narożach 34 oraz 36 części 14. Tylna krawędź 22 ma profil, który nie jest płaski oraz rozciąga się pomiędzy tylnym narożem 38 na dłuższej stronie 30 oraz tylnym narożem 40 na krótszej stronie 32. Ważnym jest, że początkowa grubość T1 części 14 na tylnej krawędzi 22 jest znacznie większa niż grubość T2 łopatki wentylatora (Fig. 1) gdzie skończona część 14 sięga wokół przedniej części 16 korpusu 12. [0011] Metalowa część 14 z Fig. 2 uzyskuje konfigurację z Fig. 3 w procesie obróbki skrawaniem. W szczególności część 14 jest zaciskana w oprawie obróbczej 0, jak to pokazano na Fig. 4, oraz jest cięta za pomocą frezu 2 jak pokazano na Fig.. Frez 2 albo jeden albo więcej podobnych frezów o różnych rozmiarach, wcina się w część 14, aby utworzyć wnękę. Wnęka rozciąga się wzdłuż części 14 od końca 24 do końca 26, oraz rozciąga się w poprzek do wewnątrz od tylnej krawędzi 22 w stronę rzedniej krawędzi. To nadaje całkowitej długości części 14 poprzeczny przekrój o ogólnym kształcie litery V,

7 6 30 mającej przeciwległe ścianki boczne 60 oraz 62, które są rozbieżne w kierunku do tyłu. Podobnie jak przekrój poprzeczny w kształcie klina z Fig. 2, przekrój poprzeczny w kształcie litery V z Fig. 3 będzie się zmieniał w miarę potrzeby, w zgodności z konfiguracją płata korpusu 12. Jednakże przewymiarowana grubość T1 z tyłu części 14 pozwala, aby wnęka miała odpowiednio szeroki otwarty koniec 6 wzdłuż swojej pełnej długości. Dodatkowo, wklęsłe profile na przeciwległych bokach 30 oraz 32 pozwalają frezowi 2 na wykonanie w ściankach bocznych 60 oraz 62 odpowiednich wypukłych wewnętrznych powierzchni 66 oraz 68. Szeroki otwór 6 oraz wypukłe wewnętrzne powierzchnie 66 oraz 68 zwiększają prześwit, przez który frez 2 może manewrować wewnątrz wnęki, gdy przesuwa się do wewnątrz od tylnej krawędzi 22 w stronę przedniej krawędzi. [0012] Oprócz wypukłych wewnętrznych powierzchni bocznych 66 oraz 68, frez 2 tworzy wklęsłą wewnętrzną powierzchnię 70 na spodzie wnęki. Wewnętrzne powierzchnie 66, 68 oraz 70 wszystkie mają obrabiane wykończenia. Część 14 jest następnie przenoszona do trzpienia skrawającego 80 w celu wykończenia maszynowego na zewnętrznych powierzchniach, jak pokazano na Fig. 6. Skrawanie na zewnątrz również nadaje części 14 ukształtowaną na nowo przednią krawędź 82, mającą zaokrąglony profil odpowiedni na ostateczną krawędź natarcia łopatki wentylatora (Fig. 1). [0013] Po krokach skrawania następuje krok kształtowania. Jak pokazano na Fig. 7, część 14 jest umieszczana na trzpieniu kształtującym 90 tak, że część przednia 92 trzpienia 90 wchodzi w otwartą wnękę. Część prowadząca 92 trzpienia 90 ma ten sam rozmiar oraz kształt

8 7 co część przednia 16 korpusu 12, na której metalowa część 14 ma być zamontowana jak pokazano na Fig. 1. Część 14 oraz trzpień 90 są nagrzewane do podwyższonej temperatury oraz umieszczane pomiędzy parą nagrzanych matryc formujących 96 oraz 98, jak pokazano na Fig. 8. Gdy matryce 96 oraz 98 poruszają się razem, odchylają one ścianki boczne 60 oraz 62 części w kierunku do siebie oraz nakładają je na przednią część 92 trzpienia 90. Ściska to wnękę do konfiguracji przedniej części 92 trzpienia oraz podobnie, przedniej część 16 korpusu 12. Takie kształtowanie części 14 uzyskuje się korzystnie w procesie formowania przez pełzanie albo forowania na ciepło w podwyższonej temperaturze, która jest utrzymywana poniżej temperatury kucia tytanu albo innego metalu, z którego jest wykonana część 14. Część 14 jest następnie usuwana z matryc formujących 96 oraz 98 oraz z trzpienia 90, oraz jest chłodzona do temperatury pokojowej. Schłodzona oraz ukształtowana część 14, jak pokazano na Fig. 9, jest następnie montowana na korpusie 12 bez dalszego nagrzewania, cięcia albo kształtowania, oraz jest mocowana do korpusu 12 w dowolny odpowiedni sposób znany ze stanu techniki. [0014] Patentowany zakres wynalazku jest zdefiniowany przez zastrzeżenia patentowe oraz może zawierać inne przykłady tego jak wynalazek może byś zrobiony oraz używany. Turbine Engine Components Technologies Corporation Pełnomocnik:

9 8 78P323PL00 EP B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania metalowej krawędzi natarcia łopatki () wentylatora turbiny, znamienny tym, że zawiera: dostarczenie wydłużonej metalowej części (14), mającej przednią krawędź () rozciągającą się wzdłuż części (14), tylną krawędź (22) rozciągającą się wzdłuż części (14), oraz mającą poprzeczny przekrój ogólnie w kształcie klina, z przeciwległymi bokami (30, 32) rozbieżnymi od przedniej krawędzi () w stronę tylnej krawędzi (22); wycinanie wnęki () do wewnątrz od tylnej krawędzi (22) w stronę przedniej krawędzi (), aby uzyskać część (14) mającą poprzeczny przekrój ogólnie w kształcie litery V, mający przeciwległe ścianki boczne (60, 62) rozbieżne w kierunku do tyłu; kształtowanie części (14) przez wkładanie trzpienia (90) do wnęki oraz odchylanie ścianek bocznych (60, 62) w kierunku do siebie, aby ścisnąć wnękę () do konfiguracji trzpienia (90). 2. Sposób według zastrzeżenia 1, zawierający ponadto: 30 montowanie części (14) jako metalowej krawędzi natarcia przez wkładanie korpusu (12) łopatki wentylatora turbiny do ściśniętej wnęki () oraz mocowanie części (14) do korpusu (12). 3. Sposób według zastrzeżenia 2, w którym krok montowania jest wykonywany bez dalszego kształtowania części (14).

10 9 4. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, w którym krok kształtowania jest wykonywany gdy część (14) ma podwyższoną temperaturę.. Sposób według zastrzeżenia 4, w którym część (14) jest utrzymywana w temperaturze poniżej temperatury kucia metalu przez cały krok kształtowania. 6. Sposób według zastrzeżenia 4, w którym krok montowania jest wykonywany gdy część (14) ma temperaturę pokojową. 7. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, w którym przeciwległe boki (30, 32) przekroju poprzecznego w kształcie klina mają wklęsłe profile. 8. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, w którym krok skrawania nadaje każdej ściance bocznej (60, 62) wypukły profil powierzchni wewnętrznej. 9. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, zawiera ponadto krok nadawania powierzchniom wewnętrznym (66, 68) ścianek bocznych wykończeń maszynowych przed krokiem kształtowania. 30. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, zawiera ponadto krok nadawania powierzchniom zewnętrznym części (14) wykończeń maszynowych przed krokiem kształtowania. 11. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, zawiera ponadto krok nadawania powierzchniom zewnętrznym części (14) wykończeń maszynowych przed krokiem montowania. 12. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, w którym metalowa część (14) jest uformowana z tytanu oraz korpus (12) łopatki wentylatora turbiny jest wykonany z materiału kompozytowego.

11 13. Sposób według dowolnego spośród zastrzeżeń 1, 2 oraz od 8 do 12, w którym wydłużona, metalowa część (14) ma ponadto przeciwległe końce (24, ); krok skrawania zawiera wycinanie wnęki () w części rozciągającej się wzdłużnie od końca do końca, oraz poprzecznie do wewnątrz od tylnej krawędzi (22) w stronę przedniej krawędzi (), aby nadać całkowitej długości części (14) poprzeczny przekrój ogólnie w kształcie litery V; krok kształtowania zawiera kształtowanie części (14) przez nagrzewanie części (14) do podwyższonej temperatury oraz odchylanie ścianek bocznych (60, 62) nagrzanej części (14) w kierunku do siebie, aby ścisnąć wnękę () do konfiguracji trzpienia (90); oraz mocowanie części (14) jako metalowej krawędzi natarcia bez dalszego kształtowania w podwyższonej temperaturze, przez wkładanie korpusu (12) łopatki wentylatora turbiny do ściśniętej wnęki () oraz mocowanie części (14) do korpusu (12). 14. Sposób według zastrzeżenia 13, w którym część (14) jest utrzymywana w podwyższonej temperaturze poniżej temperatury kucia metalu podczas kroku kształtowania.. Sposób według zastrzeżenia 13, w którym część (14) jest utrzymywana w temperaturze pokojowej podczas kroku montowania. Turbine Engine Components Technologies Corporation Pełnomocnik:

12

13

14

15

16