Способ производства сотоэлемента и устройство для производства сотоэлемента Российский патент 2024 года по МПК F16J15/00 F16J15/447 F01D11/08 

Группа изобретений относится к авиадвигателестроению, в частности к процессу изготовления сотовых уплотнений, применяемых в газотурбинных установках и турбореактивных двигателях.

Сотовые уплотнения используются в газотурбинных двигателях (ГТД) и энергетических турбинах. Эффективность работы ГТД и энергетических турбин зависит от герметичности уплотнения между вращающимися лопатками и внутренней поверхностью корпуса. Использование сотовых уплотнений позволяет минимизировать переток рабочего тела в радиальных зазорах, увеличить относительный КПД двигателя, до 5% сократив расход топлива и снизив абразивный износ проточной части газотурбинного двигателя.

Традиционная технология изготовления сотовых уплотнений с помощью гибки позволяет производить только один тип продукта. Кроме того, при использовании данного способа накладываются ограничения по длине, ширине и толщине сотовой ленты.

Из уровня техники известен способ изготовления сотового уплотнения (патент РФ №2531312, опубл. 20.10.2014 г.) при котором осуществляют непрерывную подачу ленты неограниченной длины, выполняют надрезы в шахматном порядке с шагом, равным высоте соты, при этом длина надреза равна половине периметра соты, гофрируют ленту таким образом, что форма гофры соответствует форме половины соты, затем гофрированную ленту складывают по надрезам и калибруют по высоте, отличающийся тем, что после подачи ленты неограниченной длины надрезы, изготовленные в шахматном порядке, выполняют поперечными по всей длине ленты, при этом перемычка, образованная между надрезами, имеет длину стороны соты, выполняют сжатие кромок ленты с обеих сторон с углом конусности 10-20°, последующее гофрирование делают продольным по всей ширине ленты, затем поперечно складывают продольно гофрированную ленту по выполненным надрезам, далее после калибровки по высоте сотовую ленту с обеих сторон сваривают по соприкасающимся граням сот.

Недостатками известного способа являются:

1) Невысокое качество получаемого сотового уплотнения, связанное с величиной смещения одного слоя гофрированной ленты относительно другого в связи с необходимой калибровкой сотового уплотнения по высоте.

Задачей, на решение которой направлена группа изобретений, является разработка способа производства сотоэлемента и устройства для производства сотоэлемента, лишенных недостатков известных аналогов, а также расширение арсенала технических средств указанного назначения.

Технический результат заявленной группы изобретений заключается в увеличении ресурса работы комплекса оборудования, повышении качества изделий, увеличении скорости производства изделий и уменьшении трудоемкости производства готовых изделий.

Технический результат достигается тем, что способ производства сотоэлемента включает в себя размотку рулона ленты, подачу ленты, выполнение лазерного кроя ленты, гофрирование ленты, намотку сотоэлемента для последующего хранения и транспортировки, при этом размотка рулона ленты осуществляется с шагом штриха раскроя h, подача ленты осуществляется линейным приводом с электромагнитным прижимом, лазерный крой осуществляется вдоль ленты с выполнением надрезов в виде кадра в шахматном порядке с расстоянием между линиями реза а, гофрирование ленты осуществляется по серединам штрихов раскроя, при этом гофрирование ленты осуществляется поперек лазерного реза или вдоль лазерного реза, при этом после гофрирования ленты осуществляется формирование сотоэлемента путем складывания гофрированной ленты в форму гармошки с последующим сжиманием ленты по ширине при одновременном контроле ее высоты.

Целесообразно, чтобы гофрирование ленты осуществлялось поперек лазерного реза, при этом складывание сотоэлемента для последующего хранения и транспортировки осуществлялось вдоль продольных резов путем намотки.

Целесообразно, чтобы гофрирование ленты осуществлялось вдоль лазерного реза, при этом складывание сотоэлемента для последующего хранения и транспортировки осуществлялось поперечно, путем подачи сотоэлемента вверх и ее последующего отделения.

Целесообразно, чтобы параметры шага штриха раскроя h и расстояния между линиями реза а выбирались автоматически, в зависимости от толщины ленты.

Технический результат достигается также тем, что устройство для производства сотоэлемента состоит из станины, на которой установлены следующие элементы: блок надрезки, расположенный в боковой и верхней части станины и соединенный с комплексом лазерной резки, при этом блок надрезки состоит из приемника рулона ленты, системы роликов, направляющих и устройств размотки и подачи ленты, содержащих линейный модуль с электромагнитным прижимом; комплекс лазерной резки, расположенный в верхней горизонтальной части станины и соединенный с блоком гофрирования, при этом комплекс лазерной резки представляет собой герметичную емкость с плоской столешницей со сквозными прорезями, сообщающимися с системой вентиляции; блок гофрирования, расположенный в верхней горизонтальной части станины между комплексом лазерной резки и блоком сотообразования, при этом блок гофрирования снабжен кривошипным прессом, выполненным с подвижной нижней плитой с возможностью установки штампа и пуансона; блок сотообразования, расположенный на станине справа от блока гофрирования, при этом блок сотообразования снабжен прессом, выполненным с двумя кривошипными приводами с подвижной верхней плитой, и штампом сотообразования выполненным в виде системы ножей в которой ножи расположены таким образом, что расстояние между ними по мере движения вдоль ленты постепенно уменьшается, при этом на выходе из блока сотообразования установлено устройство формирования сот; блок намотки готовых сотоэлементов, расположенный в боковой части станины и снабженный кронштейном с закрепленным на нем колесом; блок автоматизации, расположенный в верхней части станины и снабженный программируемым логическим контроллером.

Целесообразно, чтобы штамп блока гофрирования был выполнен в виде двух частей: подвижной передней и неподвижной задней.

Целесообразно, чтобы штамп блока гофрирования был выполнен в виде цельной матрицы с цельным пуансоном.

Целесообразно, чтобы устройство было снабжено блоком намотки обрези.

Целесообразно, чтобы столешница комплекса лазерной резки была выполнена со сквозными прорезями с возможностью гидростатического прижима ленты к столу лазерной резки и отвода продуктов лазерного реза.

Целесообразно, чтобы закрепленное на кронштейне блока намотки готовых сотоэлементов колесо было выполнено с приводом регулируемого усилия натяжения.

Группа изобретений поясняется чертежами.

На Фиг. 1 представлено устройство для производства сотоэлемента.

На Фиг. 2 представлен участок поперечно гофрированной ленты.

На Фиг. 3 представлено увеличенное изображение части поперечно гофрированной ленты.

В предпочтительном варианте осуществления группы изобретений используют устройство, включающее в себя станину 1, с установленными на ней блоком надрезки 2, блоком гофрирования 3, блоком соотообразования 4, блоком намотки готовых сотоэлементов 5, системой автоматизации 7, комплексом лазерной резки 8 и системой вентиляции 9.

Блок надрезки 2 расположен в боковой и верхней части станины 1. В предпочтительном варианте исполнения блок надрезки 2 снабжен приемником рулона ленты, системой роликов, служащих для натяжения ленты, направляющими и устройствами размотки и подачи ленты. Устройства размотки и подачи ленты содержат линейный модуль с электромагнитным прижимом, обеспечивающим фиксацию ленты при движении по направляющим.

Блок надрезки 2 соединен с комплексом лазерной резки 8, расположенным в верхней горизонтальной части станины 1. В предпочтительном варианте исполнения комплекс лазерной резки 8 снабжен столом лазерной резки. Стол лазерной резки представляет собой герметичную емкость с плоской столешницей со сквозными прорезями. Сквозные прорези сообщаются с системой вентиляции 9 и служат для осуществления гидростатического прижима ленты к поверхности стола лазерной резки и отвода продуктов лазерного реза. Гидростатический прижим ленты обеспечивает ее строгую фиксацию в пространстве в процессе осуществления лазерной резки.

Комплекс лазерной резки 8 соединен с блоком гофрирования 3. Блок гофрирования 3 расположен в верхней горизонтальной части станины 1, между блоками лазерной резки 8 и блоком сотообразования 4. В предпочтительном варианте исполнения блок гофрирования 3 снабжен кривошипным прессом, выполненным с подвижной нижней плитой с возможностью установки штампа и пуансона. В одном из вариантов исполнения штамп может быть выполнен в виде цельной матрицы и цельного пуансона большой длины с целью формирования продольного гофрирования. Продольное гофрирование формируется по всей длине ленты, находящейся от входа в штамп и заканчивая его выходом. В другом варианте исполнения матрица штампа может быть выполнена, состоящей из двух частей: подвижной передней части, формирующей два гиба и неподвижной задней части, также формирующей два гиба. В результате использования данного штампа формируется поперечное гофрирование ленты.

Справа от блока гофрирования 3 расположен блок сотообразования 4. В предпочтительном варианте исполнения блок сотообразования 4 снабжен прессом, выполненным с двумя кривошипными приводами с подвижной верхней плитой. Штамп сотообразования представляет собой систему ножей, устанавливаемых над и под продольными резами ленты, таким образом, чтобы складывать ленту в форме гармошки. Ножи в системе расположены таким образом, что расстояние между ними по мере движения вдоль ленты постепенно уменьшается. В данном блоке 4 завершается формирование сотоэлеменав. На выходе из блока сотообразования 4 установлено устройство формирования сот путем сжимания ленты по ширине при одновременном контроле ее высоты.

Далее по ходу движения ленты расположен блок намотки готовых сотоэлементов 5. Блок намотки готовых сотоэлементов 5 расположен в боковой части станины 1. В предпочтительном варианте исполнения блок намотки готовых сотоэлементов 5 снабжен кронштейном с закрепленным на нем колесом. Колесо выполнено с приводом регулируемого усилия натяжения и служит для намотки на него готовых сотоэлементов. Колесо обеспечивает точное продвижение ленты вдоль станины 1 от задающего величину перемещения линейного модуля, расположенного в блоке надрезки 2.

Устройство также может быть снабжено блоком намотки обрези 6, соединенным с блоком гофрирования 3.

Управление устройством осуществляется в блоке автоматизации 7, расположенном в верхней части станины 1. В предпочтительном варианте исполнения блок автоматизации 7 снабжен программируемым логическим контроллером. Программируемый логический контроллер осуществляет автоматическое управление всеми элементами устройства. Программируемым логическим контроллером для каждой толщины ленты, а также в зависимости от требуемых размеров сотоэлемента устанавливается своя программа лазерной резки.

В предпочтительном варианте производство сотоэлемента включает следующие технологические операции: размотка рулона ленты; подача ленты; лазерный крой ленты; гофрирование ленты; складывание сотоэлемента для последующего хранения и транспортировки.

На первом этапе лента поступает в блок нарезки 2, где осуществляется размотка рулона ленты с шагом штриха раскроя h. В предпочтительном варианте исполнения для производства сотоэлемента используется лента толщиной не более 0,2 мм. Параметр шага штриха раскроя h выбирается автоматически в зависимости от толщины ленты.

Далее осуществляется подача ленты в комплекс лазерной резки 8. Подача ленты осуществляется линейным приводом с электромагнитным прижимом.

После того, как лента подана в комплекс лазерной резки 8, начинается операция лазерной резки. Лазерная резка осуществляется вдоль ленты с выполнением надрезов в виде кадра в шахматном порядке с расстоянием между линиями реза а. Параметр расстояния между линиями реза а выбирается автоматически в зависимости от толщины ленты.

На следующем этапе производится гофрирование ленты. Гофрирование ленты осуществляется по серединам штрихов раскроя и может быть выполнено поперек лазерного реза (поперечное гофрирование) или вдоль лазерного реза (продольное гофрирование). Образующаяся в ходе продольного гофрирования обрезь посредством направляющих может быть намотана на колесо, расположенное в блоке намотки обрези 6.

Далее осуществляется складывание сотоэлемента для последующего хранения и транспортировки. Складывание сотоэлемена может осуществляться поперечно, путем подачи ленты вверх и ее последующего отделения, при продольном гофрировании. Складывание сотоэлемента может осуществляться вдоль продольных резов путем намотки, при поперечном гофрировании.

Предложенные решения могут использоваться с целью перехода на изготовление сотоэлемента с использованием автоматического современного комплекса лазерной резки с программируемым контроллером, осуществляющего непрерывную резку (раскройку) ленты неограниченной длины, с возможностью программирования параметров реза (в зависимости от габаритов сотоэлемента различных модификаций), что позволит решить основную проблему, которая была при механическом раскрое.

Группа изобретений относится к авиадвигателестроению, в частности к процессу изготовления сотоэлементов, применяемых в газотурбинных установках и турбореактивных двигателях. Техническим результатом предложенной группы изобретений является увеличение ресурса работы комплекса оборудования, повышение качества изделий, увеличение скорости производства изделий и уменьшение трудоемкости производства готовых изделий. Способ производства сотоэлемента включает в себя выполнение технологических операций: размотка рулона сотовой ленты; подача сотовой ленты; лазерный крой сотовой ленты; гофрирование сотовой ленты; складывание сотоэлемента для последующего хранения и транспортировки, при этом размотка рулона сотовой ленты осуществляется с шагом штриха раскроя h, подача сотовой ленты осуществляется линейным приводом с электромагнитным прижимом, лазерный крой сотовой ленты осуществляется вдоль сотовой ленты с выполнением надрезов в виде кадра в шахматном порядке с расстоянием между линиями реза а, гофрирование сотовой ленты осуществляется по серединам штрихов раскроя, а также технический результат достигается устройством для осуществления данного способа. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ производства сотоэлемента, включающий размотку рулона ленты, подачу ленты, выполнение лазерного кроя ленты, гофрирование ленты, намотку сотоэлемента для последующего хранения и транспортировки, отличающийся тем, что размотка рулона ленты осуществляется с шагом штриха раскроя h, подача ленты осуществляется линейным приводом с электромагнитным прижимом, лазерный крой осуществляется вдоль ленты с выполнением надрезов в виде кадра в шахматном порядке с расстоянием между линиями реза а, гофрирование ленты осуществляется по серединам штрихов раскроя, при этом гофрирование ленты осуществляется поперек лазерного реза или вдоль лазерного реза, при этом после гофрирования ленты осуществляется формирование сотоэлемента путем складывания гофрированной ленты в форму гармошки с последующим сжиманием ленты по ширине при одновременном контроле ее высоты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при гофрировании ленты поперек лазерного реза складывание сотоэлемента для последующего хранения и транспортировки осуществляется вдоль продольных резов путем намотки.

3. Способ по 1, отличающийся тем, что при гофрировании ленты вдоль лазерного реза складывание сотоэлемента для последующего хранения и транспортировки осуществляется поперечно путем подачи сотоэлемента вверх и ее последующего отделения.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что параметры шага штриха раскроя h и расстояния между линиями реза а выбираются автоматически в зависимости от толщины ленты.

5. Устройство для производства сотоэлемента, состоящее из станины, на которой установлены блок надрезки, расположенный в боковой и верхней частях станины и соединенный с комплексом лазерной резки, при этом блок надрезки состоит из приемника рулона ленты, системы роликов, направляющих и устройств размотки и подачи ленты, содержащих линейный модуль с электромагнитным прижимом, комплекс лазерной резки, расположенный в верхней горизонтальной части станины и соединенный с блоком гофрирования, при этом комплекс лазерной резки представляет собой герметичную емкость с плоской столешницей со сквозными прорезями, сообщающимися с системой вентиляции, блок гофрирования, расположенный в верхней горизонтальной части станины между комплексом лазерной резки и блоком сотообразования, при этом блок гофрирования снабжен кривошипным прессом, выполненным с подвижной нижней плитой с возможностью установки штампа и пуансона, блок сотообразования, расположенный на станине справа от блока гофрирования, при этом блок сотообразования снабжен прессом, выполненным с двумя кривошипными приводами с подвижной верхней плитой, и штампом сотообразования, выполненным в виде системы ножей, в котором ножи расположены таким образом, что расстояние между ними по мере движения вдоль ленты постепенно уменьшается, при этом на выходе из блока сотообразования установлено устройство формирования сот, блок намотки готовых сотоэлементов, расположенный в боковой части станины и снабженный кронштейном с закрепленным на нем колесом, блок автоматизации, расположенный в верхней части станины и снабженный контроллером.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что штамп блока гофрирования выполнен в виде подвижной передней части и неподвижной задней части.

7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что штамп блока гофрирования выполнен в виде цельной матрицы с цельным пуансоном.

8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что снабжено блоком намотки обрези.

9. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что столешница выполнена с возможностью гидростатического прижима ленты к столу лазерной резки и отвода продуктов лазерного реза.

10. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что закрепленное на кронштейне блока намотки готовых сотоэлементов колесо выполнено с приводом регулируемого усилия натяжения.