专利名称：具有互补的奇数/偶数几何布局的涡轮机组叶片及其制造方法
技术领域：
本发明涉及由包括纤维增强件的复合材料制成的涡轮机组叶片，该纤维增强件通过基质进行致密化。预期的领域是用于航空发动机或工业涡轮机的燃气涡轮机叶片。
背景技术：
已经提出了复合材料的涡轮机组叶片的制造。具体可以参考由SNECMA公司和SNECMA Propulsion Solide共同申请的国际专利申请PCT/FR2009/052309。该申请描述了由包括纤维增强件的复合材料制成的涡轮机组叶片的制造，该纤维增强件通过基质进行致密化。更精确地，该方法展现的特性在于，对通过三维编织制造的纤维坯件进行成形，从而获得具有第一部分和至少一个第二部分的整块的纤维预成型件，该第一部分构成翼面和叶根的预成型件，该至少一个第二部分构成内部平台或叶片外部平台预成型件。因此，在预成型件致密化之后，可以获得的叶片由具有纤维增强件的复合材料制成，并且与整合后的内部平台和/或外部平台形成单一件，该纤维增强件由预成型件构成并且通过基质进行致密化。通过这种方法获得的叶片具有的缺点在于，其外部平台无法整合对于环绕叶片的壳体的密封功能(由于存在擦拭器)以及空气动力学功能(由于遮罩扰流器的存在，该扰流器对涡轮机中的气流流动路径的外侧进行限定)。由 SNECMA 和 SNECMA Propulsion Solide 共同申请的法国专利申请 No. 09 58931描述了与整合后的内部平台和外部平台形成单一件的由复合材料制成的叶片的制造，该外部平台既提供密封功能又提供航空动力学功能。然而，利用法国专利申请No. 09 58931中描述的方法制造这种外表平台具体涉及到利用两层纤维结构进行成形和模塑操作，这些操作是完全可行的但是与单层结构相比执行起来会更为复杂。此外，由此制造的叶片并不包含抗倾斜壁。另外，在损坏根据法国专利申请No. 0958931描述的方法制造的叶片的外表平台的情况下，航空动力学功能和密封功能两者都会受到影响，这是因为外部平台在提供两种功能的单一件中形成。
发明内容
因此，对于涡轮机组的压缩机或涡轮机期望能够具有可由复合材料(特别是但并不必须是热结构复合材料，例如CMC)制成的可用的叶片，这些叶片制造起来相对简单，并且整合了所需的功能，特别是密封、流动通道的限定(航空动力学功能)和抗倾斜功能。为此目的，根据本发明，提出了一种用于制造涡轮机组叶片的方法，该涡轮机组叶片由包括纤维增强件的复合材料制成，该纤维增强件通过基质进行致密化，所述方法包括
-通过对整块纤维坯件进行三维编织而进行制造，-对所述纤维坯件进行成形，以获得整块纤维的叶片预成型件，该叶片预成型件具有-第一部分，所述第一部分构成了翼面和叶根的预成型件，-第二部分，该第二部分构成了叶片内部平台预成型件，那么所述叶片预成型件缺少叶片抗倾斜壁预成型件，或者所述第二部分构成了叶片抗倾斜壁预成型件，则所述叶片预成型件缺少叶片内部平台预成型件，以及-第三部分，该第三部分构成了叶片外部平台扰流器板预成型件，那么所述叶片预成型件缺少叶片外部平台擦拭器板预成型件，或者 -第二部分，该第二部分构成了叶片抗倾斜壁预成型件，则所述叶片预成型件缺少叶片内部平台预成型件，以及-第三部分，该第三部分构成了叶片外部平台扰流器板预成型件，那么所述叶片预成型件缺少叶片外部平台擦拭器板预成型件，或者该第三部分构成了叶片外部平台擦拭器板预成型件，那么所述叶片预成型件缺少叶片外部平台扰流器板预成型件，-通过基质来对所述预成型件进行致密化，以便获得由具有纤维增强件的复合材料制成的叶片，所述纤维增强件由所述预成型件构成并且通过所述基质进行致密化，并且所述叶片与以下元件中的两个元件一起形成单一件叶片内部平台、叶片抗倾斜壁、叶片外部平台扰流器，或者所述叶片与以下元件中的两个元件一起形成单一件叶片抗倾斜壁、叶片外部平台扰流器和叶片外部平台擦拭器。与专利申请No. 0958931中描述的方法相比，本发明构想了第一叶片和第二叶片，所述第一叶片提供了以下功能的两种径向向内流动路径的限定、径向向外流动路径的限定、密封和抗倾斜，所述第二叶片提供了并未被第一叶片提供的另外两个功能，这些功能的每一者都通过利用单层纹理来制造的叶片的多个不同部分来实现。这样制造的第一和第二叶片呈现了互补的几何布局，其通过依次地插入这些第一和第二叶片而可以提供翼面的面向每一个所述叶片的两个表面上所需的所有功能。根据所述方法的一个有利特征，在与待制造的叶片的纵向方向相对应的所述纤维坯件的纵向方向上，所述纤维坯件包括第一组数层纱线和第二组数层纱线，所述第一组数层纱线相互连结以构成所述坯件的第一部分，该第一部分对应于所述叶片和叶根的预成型件，所述第二组数层纱线至少局部地相互连结以构成所述坯件的第二部分和所述坯件的第三部分，该第二部分对应于平台预成型件或者抗倾斜壁预成型件，该第三部分对应于叶片外部平台扰流器板预成型件或者擦拭器板预成型件，所述第一组纱线层的纱线并未连结到所述第二组纱线层的纱线，并且所述第一组纱线层在坯件的第二部分或每一个第二部分处被所述第二组纱线层的纱线穿过。设置分隔区域允许在不切割连结纱线的条件下对所述纤维预成型件进行成形，因为这样的切割可能会降低纤维增强件的机械强度，由此降低制得的叶片的机械强度。根据所述方法的另一个特征，所述纤维坯件与连续的第二组纱线层进行编织，并且所述纤维坯件的成形包括切除，意即，将位于所述纤维坯件的第二部分以及所述纤维坯件的第三部分外侧的所述第二组纱线层的多个部分切割掉。根据所述方法的再一个特征，在所述第一组纱线层被所述第二组纱线层的纱线穿过的位置处或至少一个位置处，该第一组纱线层和第二组纱线层之间的交点沿循了并未与所述纤维还件的纵向方向相正交的直线。还可以制造由复合材料制成的叶片，其中内部平台和/或外部平台大体上与叶片的纵向方向非垂直地延伸。根据所述方法的再一个特征，在所述纤维坯件的第一部分中并且在与沿着待制造叶片中的可变厚度的翼面轮廓延伸的方向对应的方向上，所述第一组纱线层在纵向方向中的纱线层数量是恒定的。所述第一组纱线的纱线重量可变和/或支数可变。有利地，通过三维编织来制造条带，该条带包括一系列纤维坯件。这些纤维坯件接着可以被切割成条带。这些坯件可以被编织为使得待制造叶片的纵向方向处在纬线方向或者经线方向上。根据本发明，还提出了一种由复合材料制成的涡轮机组叶片，所述复合材料具有纤维增强件，该纤维增强件通过对纱线进行三维编织而获得并通过基质进行致密化，所述·叶片包括构成翼面和叶根的第一部分，其特征在于，所述第一部分至少与以下部分构成了单一件-第二部分，该第二部分构成了叶片平台，那么所述叶片缺少叶片抗倾斜壁，或者所述第二部分构成了叶片抗倾斜壁(250)，则所述叶片缺少叶片内部平台，以及-第三部分，该第三部分构成了叶片外部平台扰流器板，那么所述叶片缺少叶片外部平台擦拭器板，或者-第二部分，该第二部分构成了叶片抗倾斜壁，则所述叶片缺少叶片内部平台，以及-第三部分，该第三部分构成了叶片外部平台扰流器板，那么所述叶片缺少叶片外部平台擦拭器板，或者该第三部分构成了叶片外部平台擦拭器板，那么所述叶片缺少叶片外部平台扰流器板。本发明还提出了包括根据本发明的叶片的第一叶片和第二叶片的叶片组，所述第一叶片的第二部分构成了叶片内部平台，那么所述第一叶片缺少叶片抗倾斜壁，所述第一叶片的第三部分构成了叶片外部平台扰流器板，那么所述第一叶片缺少叶片外部平台擦拭器板，所述第二叶片的第二部分构成了叶片抗倾斜壁，则所述第二叶片缺少叶片内部平台，所述第二叶片的第三部分构成了叶片外部平台擦拭器板，那么所述第二叶片缺少叶片外部平台扰流器板。根据实施方案的一个变型，本发明还提出了包括根据本发明的叶片的第一和第二叶片的叶片组，所述第一叶片的第二部分构成了叶片抗倾斜壁，那么所述第一叶片缺少叶片内部平台，所述第一叶片的第三部分构成了叶片外部平台扰流器板，那么所述第一叶片缺少叶片外部平台擦拭器板，所述第二叶片的第二部分构成了叶片内部平台，则所述第二叶片缺少叶片抗倾斜壁，所述第二叶片的第三部分构成了叶片外部平台擦拭器板，那么所述第二叶片缺少叶片外部平台扰流器板。所述叶片可以由陶瓷基质的复合材料制成。根据所述叶片的一个特征，构成纤维增强件的对应于叶片的第二部分的那个部分的纱线延伸穿过了纤维增强件的对应于叶片的第一部分的那个部分。所述叶片的翼面能够具有可变厚度轮廓，所述纤维增强件的与所述叶片的第一部分对应的那部分在所述叶片的纵向方向上沿着该可变厚度轮廓具有恒定数量的纱线层(这些纱线层具有可变重量和/或支数)，或者具有可变数量的纱线层。本发明还涉及涡轮机组转子或者盘片，以及配备了多个诸如之前限定的叶片组的涡轮机组。
通过以下参考所附附图以显示方式而非限制性地给出的描述将更好地理解本发明，在这些附图中-图I是具有整合的内部平台和外部平台扰流器的涡轮机组叶片的立体图；-图2是具有整合的抗倾斜壁和外部平台擦拭器板的涡轮机组叶片的立体图；-图3极为示意性地显示了三维编织纤维坯件中的两组纱线层的布置，该三维编织的纤维坯件旨在用于制造诸如如图I所示的叶片的纤维预成型件；-图4和图5显示了以图3的纤维坯件开始来制造用于例如图I所示的叶片的纤维预成型件的连续的制造步骤；-图6和图7显示了以图3的纤维坯件开始来制造用于例如图2所示的叶片的纤维预成型件的连续的制造步骤；-图8是显示例如图I或图2中的叶片翼面的扁平轮廓的截面图；-图9是可以获得例如图8中的轮廓的一组经纱层的截面图；-图IOA和IOB是显示了对图I中的纤维坯件进行编织的一个方法的经线截面图；-图IlA为图3中的纤维坯件的一部分在平行于经线方向和纬线方向的平面中的局部截面图，该纤维坯件的一部分对应于翼面和叶片内部平台或者叶片抗倾斜壁之间的接合位置；-图IlB是图3中的纤维坯件的一部分的局部纬线截面图，该纤维坯件的一部分对应于翼面和叶片内部平台或者叶片抗倾斜壁之间的接合位置；-图12A是图3中的纤维坯件的一部分在平行于经线方向和纬线方向的平面中的局部截面图，该纤维坯件的一部分对应翼面和叶片外部平台扰流器板或者叶片外部平台擦拭器板之间的接合位置；-图12B是图3中的纤维坯件的一部分的局部截面图，该纤维坯件的一部分对应于翼面和叶片外部平台扰流器板或者擦拭器板之间的接合位置；-图13A为显示在纤维坯件的一部分中的纬纱布置实例的纬线截面视图，该部分对应于翼根的一部分；-图13B至13D为显示用于在图13A的纤维坯件部分中进行三维(多层)编织的实例的经线平面的纬线截面图；-图14为显不与翼根对应的还件的一部分的另一个实施方案的局部不意性截面图；-图15和16极为示意性地显示了通过三维编织获得的编织成的纤维条带的两个实施方案，其包含了多个如图3中那样的纤维坯件；-图17显示了用于根据本发明的涡轮机组叶片的制造方法的一个实施方案中的连续步骤；
-图18显示了用于根据本发明的涡轮机组叶片的制造方法的另一个实施方案中的多个连续步骤；-图19显示了将与图I和图2中的叶片相似的多个叶片组装到涡轮机组转子。
具体实施例方式本发明可应用于具有整合的内部平台和/或外部平台的不同类型的涡轮机组，特别是不同燃气涡轮机本体的压缩机和涡轮机叶片，例如像图I和图2所示的低压(BP)涡轮机转子叶片。图I中显示的第一叶片100以公知方式包括翼面120、由厚度更大的部分构成的根部130，该根部例如具有球形截面并通过 柄脚132相连。翼面120在其根部130和其尖端121之间的纵向方向上延伸，并且在横截面中具有限定两个表面122和123的可变厚度的中凹轮廓，这两个表面分别对应于翼面120的上表面和下表面，并且每一个表面均连接翼面120的前缘120a和后缘120b。叶片100通过将根部130插入到设置在转子周边处的形状匹配的凹口而组装在涡轮机转子(未示出)上。根据本发明的一个实施方案，翼面120还包括叶片内部平台140和叶片外部平台扰流器板160。更精确地，在其径向向内端部处，翼面120连接到叶片内部平台140，该叶片内部平台140的外表面(或上表面)142径向向内限定了气流f的流动通道。在其上游和下游端部部分中(在气流的流动方向f上)，内部平台140以包覆扰流器144和146而终止。此外，在其上游端部部分和下游端部部分之间，内部平台140在其位于翼面120的表面123的侧面上的边缘上展现了凹进部分147，该凹进部分147的形状被限定成与以下将要描述的叶片200的表面222 (上表面)相协作，并且叶片100被设计成与该表面222相协作。在其相对的边缘上，也就是存在于翼面120的侧面122上的边缘上，内部平台140展现出突起部分148，该突起部分148的形状被限定成与以下描述的翼面200的表面223 (下表面)协作，并且叶片100被设计成与该表面223协作。在所示的实例中，内部平台的表面142大致垂直于叶片的纵向方向。取决于气流的流动通道的内表面的所需轮廓，内部平台的表面142还可以倾斜，从而相对于叶片纵向方向的法向形成大致非零的角度。根据气流流动路径的内表面的期望轮廓，角度可以为零，或者表面142可以具有大致非直线的轮廓，例如为中凹的。叶片120还在其径向向外端部处连接到叶片外部平台扰流器板160，该叶片外部平台扰流器板160在其内表面(下表面)161上径向向外限定气流f的流动通道。在其上游和下游端部部分处，叶片外部平台扰流器板160以包覆扰流器162和163而终止。此外，在其上游端部部分和下游端部部分之间，叶片外部平台扰流器板160在其位于翼面120的表面123的侧面上的边缘上展现了凹进部分164，该凹进部分164被限定成与以下将要描述的翼面200的表面222 (上表面)相协作，并且翼面100被设计成与该表面222相协作。在其相对的边缘上，也就是存在于翼面120的侧面122上的边缘上，叶片外部平台扰流器板160展现出突起部分165，该突起部分165的形状被限定成与以下描述的翼面200的表面223 (下表面)协作，并且翼面100被设计成与该表面223协作。
在所示的实例当中，叶片外部平台扰流器板160的表面161大致垂直于叶片的纵向方向延伸。作为变型，取决于气流的流动通道的外表面的所需轮廓，表面161可以倾斜，从而相对于叶片纵向方向的法向形成大致非零的角度，或者表面161可以具有大致非直线的轮廓，例如为中凹的。进一步地，翼面120在其径向内端部 处缺少抗倾斜壁并且在其径向外端部处缺少叶片外部平台擦拭器。图2显示了第二叶片200，该第二叶片200被设计成与叶片100相协作并且包括翼面220、由厚度更大的部分构成的根部230，该根部例如具有球形截面并通过柄脚232相连。翼面200在其根部230和其尖端221之间的纵向方向上延伸，并且在横截面中呈现了限定两个表面222和223的可变厚度的中凹轮廓，这两个表面分别对应于翼面200的上表面和下表面，并且每一个表面均连接翼面200的前缘220a和后缘220b。叶片200通过将根部230插入到设置在转子周边处的形状匹配的凹口而安装在涡轮机转子(未示出)上。根据本发明的一个实施方案，在其径向端部处，翼面220连接到抗倾斜壁250，该抗倾斜壁250在其上游端部和下游端部处包括侧翼251和252，其能够在叶片安装在涡轮机转子上的时候防止叶片倾斜。在其上游端部和下游端部之间，抗倾斜壁250在其位于翼面220的表面223的侧面上的边缘上呈现了凹进部分253，该凹进部分253的形状被限定成与之前所述的翼面100的表面122 (上表面)相协作，并且叶片200被设计成与该凹进部分253协作。在其相对边缘上，亦即位于翼面220的侧面222上的边缘上，抗倾斜壁250呈现了突起部分254，该突起部分254的形状被限定成与以下描述的翼面100的表面123 (下表面)相协作，并且叶片200被设计成与该突起部分254协作。此外，在其径向外端部处，翼面220连接到叶片外部平台擦拭器板270部分。在其外表面(上表面)272上，叶片外部平台擦拭器板270限定了凹陷部或浴盆部273。沿着浴盆部273的上游和下游边缘，板270承载具有齿形轮廓的擦拭器274和275，这些擦拭器的尖端可以穿透到涡轮机环部(未显示)的可磨蚀材料层内，以便减小叶片尖端和涡轮机环部之间的间隙。抗倾斜壁250的中心部分和叶片外部平台擦拭器板270的中心部分大致垂直于叶片的纵向方向延伸。作为变型，取决于气流的流动通道的外表面的所需轮廓，这些元件的中心部分可以倾斜，从而相对于叶片纵向方向的法向形成大致非零的角度，或者这些中心部分可以具有大致非直线的轮廓，例如为中凹的。并且，翼面220在其径向内端部处缺少内部平台并且在径向外端部处缺少叶片外部平台扰流器板，这两个元件在翼面200组装到翼面100期间被组装到了翼面200上，其将会在以下进行解释。因此，通过其内部平台140和其叶片外部平台扰流器板160，叶片100提供了限定通道的功能，通过其抗倾斜壁250和其叶片外部平台擦拭器板270，叶片200提供了抗倾斜和密封功能。图3极为示意性地显示了纤维坯件300，能够通过该纤维坯件开始对纤维叶片预成型件进行成形，以便在通过基质进行致密化并且可能的机加工之后获得由复合材料制成的叶片，该叶片与图I所示的叶片100那样带有整合的内部平台和外部平台扰流器板。
坯件300由通过三维编织或多层编织而获得的两个部分302、304构成，图3中只是显示了这两个部分的外壳。部分302在成形之后被设计为构成纤维叶片预成型件的与翼面和叶根预成型件对应的一部分。该部分呈现出的表面302a被设计用于构成了翼面的下表面，并且呈现出的表面302b被设计用于构成了翼面的上表面。部分304在成形之后被设计用于构成纤维预成型件的对应于内部平台和叶片外部平台扰流器板预成型件的部分。两个部分302、304的形式为基本在与待制造的叶片的纵向方向对应的方向X上延伸的条带。纤维条带302在其设计为形成叶片预成型件的部分中呈现出根据待制造叶片的翼面轮廓厚度而确定的可变厚度。在其设计为构成根部预成型件的部分中，纤维条带302呈现出根据待制造叶片的根部厚度确定的额外厚度303。纤维条带302的宽度I根据待制造翼面的和叶根的已发展出的(扁平)轮廓的长度来选定，而纤维条带304的宽度L均大于根据待制造的叶片内部平台和外部平台扰流器板的已发展出的长度(或者是根据待制造的抗倾斜壁的已发展出的长度和叶片外部平台擦拭器板的已发展出的长度)而选定的I。·纤维条带304具有根据待制造的叶片内部平台和外部平台扰流器板的厚度(或者是根据抗倾斜壁和叶片外部平台擦拭器板的厚度)而确定的基本恒定的厚度。条带304包括第一部分304a、第二部分304b和第三部分305a，该第一部分沿着条带302的第一表面302a (下表面)且邻近该第一表面而延伸，该第二部分沿着条带302的第二表面302b (上表面)且邻近该第二表面而延伸，该第三部分沿着条带302的第一面302a且邻近该第一面而延伸。部分304a和304b通过连接部分304c而连接，该连接部分在与待制造叶片的内部平台的位置对应的位置处相对于条带302横向地延伸。连接部分340c大致垂直于纤维坯件的纵向方向而延伸穿过条带。部分304b和305a通过连接部分350c而连接,该连接部分350c在于待制造的外部平台扰流器板的位置对应的位置处沿循波状轮廓而相对于条带302横向地延伸。取决于叶片的外部平台扰流器板的所需的几何布局，连接部分340c和/或连接部分350c可以穿过条带302,该条带302相对于还件的纵向方向X的法向形成了非零角度。此外，连接部分340c和/或连接部分350c的轮廓可以是曲线而并非是如图所示的直线。正如之后要更加详细描述的那样，通过三维编织而不在条带302和条带304的部分304a、304b和305a之间形成连结，并且通过在X方向上同时对多个连续坯件300进行连续编织，从而同时对条带302和304进行了编织。图4至图6极为示意性地显示了如何能够由纤维坯件300开始来获得形状接近待制造叶片形状的纤维预成型件。纤维条带302在一端处切穿了额外厚度303，并且在另一端处被切割成略微超过连接部分350c，以便获得对应于待制造叶片的纵向尺寸的条带320，其中膨胀部分330由额外厚度303的一部分构成并且位于与待制造叶片的根部位置对应的位置处。条带320展现了表面320a和表面320b,该表面320a被设计用于构成翼面的下表面侧,该表面320b被设计用于构成翼面的上表面侧。此外，在条带304的部分304a和305a的端部处并在其部分304b中进行切断，从而留下了存留在连接部分340c任意侧上的区段340a和340b，以及留下了存留在连接部分350c的任一侧上的区段350a和350b，如图4所示。区段340a、340b和350a、350b的长度根据待制造叶片中的内部平台和外部平台扰流器板的长度来确定。由于一方面在纤维坯件的条带302和部分304a、304b和305a之间缺乏连结，另一方面区段340a、340b、350a和350b能够在不切割纱线的条件下垂直于条带302折回，从而形成如图5所示的多个板件340、360。随后通过利用条带302的变形而进行的模塑来获得待制造叶片的纤维预成型件400，以便再现叶片翼面的中凹轮廓。板件340、360也进行变形以再现与内部平台的形状和叶片外部平台扰流器板的形状相似的形状，如图6所示。由此获得的预成型件具有翼面预成型件部分420、根部预成型件部分430 (带有柄脚预成型件)和内部平台预成型件和外部平台预成型件部分440、460。图7极为示意性地显示了纤维预成型件500，其通过基质进行致密化并且可能的机加工之后可以获得由复合材料制成的叶片，与图2所示的叶片200那样，该叶片具有整合 的抗倾斜壁和外部平台擦拭器板。通过在三个部分中进行三维编织或多层编织并且将这些部分切成区段(其已经在之前结合图3至图5进行了描述)，并且通过利用条带的变形了来进行模塑从而再现了叶片翼面的中凹轮廓和以及利用上板和下板的变形来再现类似于抗倾斜壁和外部平台擦拭器板的形状，从而而获得了预成型件500，如图7所示。这样获得的预成型件500带有翼面预成型件部分520、根部预成型件550 (带有柄脚预成型件)和抗倾斜壁预成型件以及外部平台擦拭器板预成型件部分550、570。如下文所述，有利地，在对坯件的纤维进行处理并且使其渗透了固结复合物之后执行以纤维坯件开始制造叶片预成型件的各步骤。下面将更为具体地描述用于纤维坯件300的三维编织方法。可以设想利用在坯件的纵向方向X上延伸的经纱来进行编织，要指出的是，也可以利用在该方向上的纬纱进行编织。通过使用重量可变的经纱来获得条带302的厚度在其宽度上的变化。作为变型或者作为补充，可以改变经纱的支数(在纬线方向上的每单位长度的纱线数目)，在通过模塑而对预成型件进行成形的过程中，支数越少则越薄。因此，为了获得如图8中的扁平突出部所示的叶片翼面轮廓，可以使用具有如图9所示的可变重量和支数的3层经纱。在实施方案的一个实例中，所用纱线可以是由日本公司NipponCarbon提供的名为“Nicalon”的碳化硅(SiC)纱线，其重量(丝线数目)为0. 5K (500根丝线)。经线被制作为带有通过组合两根0. 5K纱线而获得的0. 5K SiC纱线和IK SiC纱线，这两根纱线通过包覆而组合。有利地利用能够在编织之后消除掉的临时性质的纱线来执行包覆，例如利用能够通过溶解于水中来消除的聚乙烯醇(PVA)制成的纱线。下面的表I对于每一列经纱给出了支数(在轮廓长度上的纱线数目/cm)、0. 5K纱线的数目、IK纱线的数目以及以mm计的轮廓厚度，后者在大约Imm和2. 5mm之间变化表I
权利要求
1.一种用于制造涡轮机组叶片(100 ；200)的方法，该涡轮机组叶片由包括纤维增强件的复合材料制成，该纤维增强件通过基质进行致密化，所述方法包括 -通过对整块纤维坯件进行三维编织而进行制造， -对所述纤维坯件(300)进行成形，以获得整块纤维的叶片预成型件，该叶片预成型件具有 -第一部分(320 )，所述第一部分构成了翼面(420 )和叶根(430 )的预成型件， -第二部分(340)，该第二部分构成了叶片内部平台预成型件(440)，那么所述叶片预成型件缺少叶片抗倾斜壁预成型件，或者所述第二部分构成了叶片抗倾斜壁预成型件(550)，则所述叶片预成型件缺少叶片内部平台预成型件，以及 -第三部分(360)，该第三部分构成了叶片外部平台扰流器板预成型件(460)，那么所述叶片预成型件缺少叶片外部平台擦拭器板预成型件，或者 -第二部分，该第二部分构成了叶片抗倾斜壁预成型件(550)，则所述叶片预成型件缺少叶片内部平台预成型件，以及 -第三部分(360)，该第三部分构成了叶片外部平台扰流器板预成型件(460)，那么所述叶片预成型件缺少叶片外部平台擦拭器板预成型件，或者该第三部分构成了叶片外部平台擦拭器板预成型件(570)，那么所述叶片预成型件缺少叶片外部平台扰流器板预成型件， -通过基质来对所述预成型件进行致密化，以便获得由具有纤维增强件的复合材料制成的叶片，所述纤维增强件由所述预成型件构成并且通过所述基质进行致密化，并且所述叶片与以下元件中的两个元件一起形成单一件叶片内部平台、叶片抗倾斜壁、叶片外部平台扰流器，或者所述叶片与以下元件中的两个元件一起形成单一件叶片抗倾斜壁、叶片外部平台扰流器和叶片外部平台擦拭器。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在与待制造的叶片的纵向方向相对应的所述纤维坯件的纵向方向上，所述纤维坯件包括第一组(302)数层纱线和第二组(304)数层纱线，所述第一组数层纱线相互连结以构成所述坯件的第一部分，该第一部分对应于所述翼面(420)和叶根(430)的预成型件，所述第二组数层纱线至少局部地相互连结以构成所述坯件的第二部分和所述坯件的第三部分，该第二部分对应于内部平台预成型件(440)或者叶片抗倾斜壁预成型件(550)，该第三部分对应于扰流器板预成型件(460)或者叶根擦拭器板预成型件(570)，所述第一组(302)纱线层的纱线并未连结到所述第二组(304)纱线层的纱线，并且所述第一组纱线层在坯件的所述第二部分或每一个第二部分处被所述第二组纱线层的纱线穿过。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述纤维坯件与连续的第二组纱线层进行编织，并且所述纤维坯件的成形包括切除，意即，将位于所述纤维坯件的第二部分以及所述纤维坯件的第三部分外侧的所述第二组纱线层的多个部分切割掉。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述第一组纱线层被所述第二组纱线层的纱线穿过的位置处或至少一个位置处，该第一组纱线层和第二组纱线层之间的交点沿循了并未与所述纤维坯件的纵向方向相正交的直线。
5.根据权利要求I至4中任意一项所述的方法，其特征在于，在所述纤维坯件的第一部分中并且在与沿着待制造叶片中的可变厚度的翼面轮廓延伸的方向对应的方向上，所述第一组纱线层中的纱线层数量是恒定的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一组纱线层的纱线的重量是能够变化的。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述第一组纱线层的纱线的支数能够变化。
8.根据权利要求I至7中任意一项所述的方法，其特征在于，通过三维编织来制造条带(700),该条带包括一系列纤维坯件(300)。
9.根据权利要求I至8中任意一项所述的方法，其特征在于，多个坯件被这样编织，其中它们的纵向方向对应于待制造的叶片在纬线方向上延伸的方向。
10.根据权利要求I至8中任意一项所述的方法，其特征在于，多个坯件被编织为使得所述坯件的纵向方向对应于待制造的叶片在经线方向上延伸的方向。
11.一种涡轮机组叶片(100 ;200)，由包括纤维增强件的复合材料制成，所述纤维增强件通过三维编织而获得并通过基质进行致密化，所述叶片包括构成翼面(120 ；220)和叶根(130 ；230)的第一部分， 其特征在于，所述第一部分至少与以下部分构成了单一件 -第二部分，该第二部分构成了叶片内部平台(140)，那么所述叶片缺少叶片抗倾斜壁，或者所述第二部分构成了叶片抗倾斜壁(250)，则所述叶片缺少叶片内部平台，以及-第三部分，该第三部分构成了叶片外部平台扰流器板(160)，那么所述叶片缺少叶片外部平台擦拭器板，或者 -第二部分，该第二部分构成了叶片抗倾斜壁(250)，则所述叶片缺少叶片内部平台，以及 -第三部分，该第三部分构成了叶片外部平台扰流器板(160)，那么所述叶片缺少叶片外部平台擦拭器板，或者该第三部分构成了叶片外部平台擦拭器板(270)，那么所述叶片缺少叶片外部平台扰流器板。
12.一种包括根据权利要求11所述的第一和第二叶片(100、200)的叶片组，其特征在于，所述第一叶片(100)的第二部分构成了叶片内部平台(140)，那么所述第一叶片缺少叶片抗倾斜壁，所述第一叶片的第三部分构成了叶片外部平台扰流器板(160)，那么所述第一叶片缺少叶片外部平台擦拭器板， 并且，所述第二叶片(200)的第二部分构成了叶片抗倾斜壁(250)，则所述第二叶片缺少叶片内部平台，所述第二叶片的第三部分构成了叶片外部平台擦拭器板(270)，那么所述第二叶片缺少叶片外部平台扰流器板。
13.—种包括根据权利要求11所述的第一和第二叶片的叶片组，其特征在于，所述第一叶片的第二部分构成了叶片抗倾斜壁，那么所述第一叶片缺少叶片内部平台，所述第一叶片的第三部分构成了叶片外部平台扰流器板，那么所述第一叶片缺少叶片外部平台擦拭器板， 并且，所述第二叶片的第二部分构成了叶片内部平台，则所述第二叶片缺少叶片抗倾斜壁，所述第二叶片的第三部分构成了叶片外部平台擦拭器板，那么所述第二叶片缺少叶片外部平台扰流器板。
14.一种涡轮机组盘片，具有多个根据权利要求12或13所述的叶片组。
15.一种涡轮机组，配备有多个根据权利要求12或13所述的叶片组。
全文摘要
一种由复合材料制成的涡轮机组叶片(100)，该复合材料包括由纱线的三维编织而获得的纤维增强件，并且该纤维增强件通过基质进行致密化，所述叶片包括第一部分，该第一部分构成了叶片翼面(120)和叶根(130)。所述第一部分与构成叶片平台(140)的至少第二部分形成了单一件，那么所述叶片不具有抗摇摆叶片柄脚，或者所述叶片具有抗摇摆叶片柄脚，在这种情况下，该叶片则不具有叶片平台。所述第一部分还与构成了叶根扰流器板(160)的至少第三部分形成了单一件，那么该叶片不具有叶根擦拭器板，或者所述叶片具有叶根擦拭器板，在这种情况下，所述叶片则不具有叶根扰流器板。
文档编号F01D5/14GK102958680SQ201180031685
公开日2013年3月6日 申请日期2011年6月24日 优先权日2010年6月28日
发明者C·鲁西耶, J·马泰奥 申请人:赫拉克勒斯公司, 斯奈克玛公司