用于轴流式涡轮机低压压缩机的复合壳体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于涡轮机的复合壳体。更具体地，本发明涉及一种用于轴流式涡轮机的复合环形壳体，轴流式涡轮机具有圆形壁、径向环形凸缘，以及在它们相接之处的锋利的拐角；复合件包括纤维加强件。本发明还涉及一种制造涡轮机复合壳体的方法。本发明还涉及一种包括复合环形壳体的轴流式涡轮机。
【背景技术】
[0002]为了减轻涡轮机，通常由金属生产的一些部件可以由复合材料制成。诸如支撑件和壳体的结构元件可以由复合材料制成。尤其是，压缩机的外部壳体，特别是低压压缩机，可以由复合材料来生产。
[0003]这样的壳体通常具有支撑环形排叶片的圆柱形壁，以及径向延伸的环形固定凸缘。凸缘允许压缩机壳体安装在中间风扇壳体上并且允许分离环形唇的固定。壳体的内部表面沿压缩机引导环形流，为此需要具有无台阶的光滑表面。该约束意味着，锋利的拐角需要在固定凸缘处产生。
[0004]压缩机复合外部壳体可以由通过基质增加密度的预成型件来产生。预成型件可以由堆叠在彼此顶部的成堆的纤维片来形成，纤维片在圆柱形部分上延伸并且延伸至固定凸缘。一旦成形，预成型件被放置在注射模具中，该注射模具具有边缘拐角以再造壳体的所需形状。现在，在模具的边缘拐角处，堆叠的预成型件形成圆角半径并且在该区域中留下未被纤维占用的空间，或者，最少程度地缺少纤维。在注射时，该空间填充树脂，而不由纤维加强。因此，复合壳体在这点呈现出弱点。
[0005]专利文献EP1900502A1公开了一种涡轮机复合环形壳体。该壳体具有管状本体和在本体端部的环形凸缘。该凸缘在本体的内侧形成环形锋利的拐角。复合壳体包括若干纤维加强件，在边缘拐角的区域中，其中一个是拆开的，使得纤维可以在凸缘与环形本体之间的结合中展开。这种拆看通过升高温度的步骤来执行，并允许纤维在边缘拐角中有效地展开。然而，拆开步骤占用了一段时间，减少了壳体生产速度。这种教导还必须使用能够被拆开的层片。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]本发明的目的是解决由现有技术提出的问题中的至少一个。本发明的另一个目的是用壁与固定凸缘之间的突出边缘拐角来简化复合壳体的创建。本发明的另一个目的是加强涡轮机复合壳体，在凸缘下，尽可能接近于锋利的拐角。本发明的另一个目的是减小复合壳体的成本。
[0008]技术方案
[0009]本发明的一个主题是一种制造涡轮机的复合壳体的方法，该壳体包括大致圆形或成形为圆弧的壁、从壁的一个边缘径向延伸并且与壁形成锋利的拐角的固定凸缘，其特征在于，该方法包括以下步骤，可能是以这样的顺序:(a)提供或取得具有配置成形成壳体的边缘拐角的拐角的模具；(b)提供填充的热塑性树脂轮廓部分并且将其沿模具的拐角放置；(c)将纤维加强件放置在拥抱轮廓部分的模具中；(d)将模具关闭；(e)将注射到模具中的树脂或纤维加强件用其浸透的树脂聚合；(f)将壳体脱模110。
[0010]根据本发明的一有利实施例，在将模具关闭的步骤(d)期间，纤维加强件倚靠着轮廓部分被压缩；轮廓部分可能包括弯曲表面，并且加强件是配置成拥抱轮廓部分弯曲表面的纤维预成型件。
[0011]根据本发明的一有利实施例，在聚合步骤(e)期间，注射的树脂或浸透的树脂粘合至轮廓部分；优选注射的树脂与轮廓部分相接触。
[0012]根据本发明的一有利实施例，轮廓部分的树脂包括环氧型树脂和/或聚胺。
[0013]根据本发明的一有利实施例，轮廓部分包括0.5?〖％至5wt%之间的纤维，特别是碳纤维。
[0014]根据本发明的一有利实施例，轮廓部分的树脂包括4(^丨％至90wt%之间的N，N，Nr ,Nr -四缩水甘油基-4，4' -二氨基二苯甲烷。
[0015]根据本发明的一有利实施例，轮廓部分的树脂包括10?丨％至30wt%之间的聚醚砜。
[0016]根据本发明的一有利实施例，轮廓部分的树脂包括lwt %至10wt %之间的1，5-萘二酚；轮廓部分的树脂可能是触变树脂。
[0017]根据本发明的一有利实施例，轮廓部分具有三角形整体轮廓和5kg/m至20kg/m之间的线性质量，优选地在10kg/m至15kg/m之间。
[0018]根据本发明的一有利实施例，轮廓部分的长度等于相关联的边缘拐角的线性长度。
[0019]根据本发明的一有利实施例，树脂是触变树脂。
[0020]根据本发明的一有利实施例，轮廓部分包括在0.5?丨％至10wt%2间的铝粉末。[0021 ] 根据办发明的一有利实施例，轮廓部分包括主要的树脂。
[0022]本发明的另一个主题是一种用于轴流式涡轮机的复合壳体，特别是用于压缩机，该壳体包括:壁，其大致是圆形或着成形为圆弧；固定凸缘，其从壁的一个边缘径向延伸，并且与所述壁形成锋利的拐角；纤维加强件，其加强壁和凸缘；基质，其具有在边缘拐角与纤维加强件之间的边缘拐角区域；值得注意的是，边缘拐角区域包括平均长度小于10_的纤维。
[0023]根据本发明的一有利实施例，在边缘拐角区域的纤维的平均长度小于4_，优选地小于 2.00mm。
[0024]根据本发明的一有利实施例，在边缘拐角区域，基质包括可能表示边缘拐角区域的质量的0.1%至10%之间的铝粉末。
[0025]根据本发明的一有利实施例，纤维加强件包括具有圆角半径的呈现旋转对称性的轮廓，圆角半径限定边缘拐角区域；纤维加强件可能包括成堆的纤维层片或者纤维加强件是由三维织物产生的纤维预成型件。
[0026]根据本发明的一有利实施例，固定凸缘是圆形或半圆形凸缘或轴向固定凸缘。
[0027]根据本发明的一有利实施例，基质占据纤维加强件。
[0028]根据本发明的一有利实施例，纤维加强件的纤维的平均长度大于30cm，优选地大于lm0
[0029]根据本发明的一有利实施例，加强件的纤维布置在层中。
[0030]根据本发明的一有利实施例，在边缘拐角区域中，纤维通常沿边缘拐角的整个长度随机地取向。
[0031]本发明的另一个主题是一种包括复合壳体的涡轮机，值得注意的是，复合壳体是根据用于生产根据本发明的复合壳体和/或依据本发明的复合壳体制的方法来生产的。
[0032]提供的优点
[0033]本发明能够使用轮廓部分创建壳体，其组成物不同于壁的组成物。轮廓部分可能创建锋利的拐角，其的组成物优化的机械强度，而不拉长生产壳体或增加额外的制造步骤的时间。用于树脂的填料的选择允许创建混合复合件，其包括具有不同尺寸并且可变比例的不同类型的纤维。轮廓部分的使用是简单的；其触变性质使其易于放置在模具的拐角中。
[0034]使用由要被聚合的树脂制成的轮廓部分的边缘拐角的创建能够形成具有贡献于边缘拐角的特定需要的组成物的基质。这改善了壳体28的机械强度和耐久性，涡轮机在操作时，壳体28可能受到振动、化学侵蚀以及超过170°C的温度。
【附图说明】
[0035]图1描述了根据本发明的轴流式涡轮机。
[0036]图2是根据本发明的涡轮机压缩机的图形。
[0037]图3是表示根据本发明制造壳体的方法的图形。
[0038]图4示意性地描述了根据本发明的壳体的纤维加强件。
[0039]图5示出了沿图4中绘制的线5-5的穿过根据本发明的壳体的纤维加强件的横截面。
[0040]图6描述了方法的步骤，由此，根据本发明，轮廓部分被放置在模具中。
[0041]图7描述了方法的步骤，由此，根据本发明，纤维加强件被放置在模具中。
[0042]图8描述了方法的步骤，由此，根据本发明，模具被关闭。
[0043]图9描述了方法的步骤，由此，根据本发明，树脂被注入到模具中并且在模具中聚入口 ο
[0044]图10描述了方法的步骤，由此，根据本发明的壳体被脱模。
【具体实施方式】
[0045]在下面的描述中，术语内部和外部涉及相对于轴流式涡轮机的旋