具有一体包覆模制特征的风扇间隔件的制作方法
【专利说明】具有一体包覆模制特征的风扇间隔件
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2013年3月15日提交的名为“具有一体包覆模制特征的风扇间隔件(Fan Spacer Having Unitary Over Molded Feature) ” 的美国非临时专利申请第13/833，162号的优先权。在此，该申请的全部内容以参见方式纳入本文，如同在本文中作了阐述。
联邦赞助研发的声明
[0002]不适用。
【背景技术】
[0003]本发明涉及用于喷气发动机或其它涡轮发动机中的风扇间隔件、环形填充物或者风扇平台。
[0004]喷气发动机用以为飞机提供动力和推力。这些喷气发动机通常包括燃气涡轮，该燃气涡轮在前端将空气吸入，将该空气压缩在发动机的压缩器区段中，将燃料注入所压缩的气体中，点燃该气体以产生高压、高速气体并且经由涡轮区段排出该气体。在喷气发动机中，该压缩器和涡轮元件沿单个轴设置，该轴大体上沿着该发动机的长度延伸，并且还在其前端附近支承风扇。在发动机工作期间，涡轮驱动该轴旋转，该轴旋转又引起压缩器和风扇都旋转。由于该风扇的叶片旋转，它们推动空气，由此产生发动机的大部分推力。在大多数情形下，由风扇移动的空气的主要部分是旁通空气，其不流过发动机的燃气涡轮区段。
[0005]发动机的典型的风扇区段包括环形风扇外壳和支承各风扇叶片的该轴的前端，风扇叶片沿着大体径向方向从该轴朝向风扇外壳延伸。在该轴的前端处，首先具有头锥，当空气在风扇叶片前方进入风扇的入口时，该头锥引导空气流。为了进一步控制风扇叶片的根部周围的气流，在该头锥的下游端处，一般具有风扇间隔件(也称为环形填充物或者风扇平台)，所述风扇间隔件横跨各叶片的根部之间的周向间隙。
【发明内容】
[0006]在安装于叶片之前，风扇间隔件通常独立地在它们的气流表面上接收抗冲蚀涂层，并且将密封件附连到它们的边缘，以用于与相邻风扇叶片接触。在一侧上的密封件密封到相邻叶片的后侧或下游侧，而在另一侧上的密封件密封到另一相邻叶片的前侧或上游侦U。由于用以形成风扇间隔件的主体和形成抗冲蚀涂层以及这些密封件的过程是彼此非常不同的，常规地，风扇间隔件的主体在第一位置处制造，并且然后将该风扇间隔件送往不同的位置处以将抗冲蚀涂层喷涂到该风扇间隔件上，并且将密封件附着到或者以其他方式附连到相对侧。
[0007]然而，该多位置制造模式可能是成本效益低的，并会导致制造瓶颈。因此，需要改进的工艺来生产风扇间隔件。
[0008]公开的本发明提供了一种改进的风扇间隔件结构和制造风扇间隔件的工艺，其克服了多位置制造过程中的现有问题，在多位置制造过程中，需要多个分散的工艺(例如间隔件主体形成、抗冲蚀涂层喷涂以及密封件附连)来形成风扇间隔件。
[0009]本发明提供了一种具有气流表面的风扇间隔件或其它部件以及制造所述风扇间隔件或其它部件的相关方法，其中，该抗冲蚀涂层和密封件被包覆模制到该部件的主体上。此意味着抗冲蚀涂层和密封件都可以在间隔件或主体上合适的位置处形成，并且可以共享相同的制造固定件中的一些。此较大地提高了制造工艺的效率并消除了之前阻碍这种零件制造的分散工艺。
[0010]根据本发明的一个方面，公开了一种风扇间隔件，其用于在风扇组件中放置在一对相邻的叶片之间。该风扇间隔件包括间隔件主体，该间隔件主体包括气流表面，该气流表面成形为将空气引导在该对相邻的叶片之间，其中，该气流表面在相对侧上成形为对应于该对相邻的叶片。包覆模制特征模制在该间隔件主体的气流表面上。该包覆模制特征包括位于该气流表面上的抗冲蚀涂层和位于这两个相对的侧部上的密封件，所述密封件构造成在该气流表面的相对侧上密封到该对相邻的叶片。
[0011]随着它们模制在一起，抗冲蚀涂层和密封件彼此一体且完整地形成。
[0012]在一些形式中，该包覆模制特征可以是尿烷材料。
[0013]虽然间隔件主体可以是多种不同几何形状中的任一种，但是在一种形式中，间隔件主体可以具有大体三角形的主体，该主体沿纵向从前端延伸到后端。由于该形状，气流表面和抗冲蚀涂层可以设置在该大体三角形主体的三个侧部中的一个上，而密封件可以设置在与该三角形的提供气流表面的侧部相邻的各角部上。
[0014]由于所述密封件用于密封曲形的相邻叶片或转子的表面，相对侧的每个可以是曲形的以匹配密封件的轮廓并且提供良好的密封。
[0015]虽然间隔件主体本身可以由多种不同的材料制成，但是在一个具体形式中，该间隔件主体可以是复合部件，该复合部件包括形成层压件的多层织物和粘合剂。该粘合剂可以是通过使用树脂传递模塑成型(RTM)放置在织物中并固化的可固化树脂。可替换地，如果间隔件主体是复合件的，则可以考虑通过使用任何的复合成形技术来形成该间隔件主体。
[0016]根据本发明的另一方面，公开了一种发动机，该发动机具有包括本文所述类型的风扇间隔件的风扇组件。
[0017]根据本发明的又一方面，公开了一种制造风扇间隔件的方法，该风扇间隔件用于在风扇组件中放置在一对相邻的叶片之间。该方法包括将包覆模制特征模制到该间隔件主体上的步骤，其中该包覆模制特征包括位于气流表面上的抗冲蚀涂层，并且在两个相对侧上包括密封件，所述密封件构造成密封到该对相邻的叶片。
[0018]在一形式中，该方法也可以包括在将包覆模制特征模制到该间隔件主体上之前形成间隔件主体的步骤。该间隔件主体的此形成可以包括放置多个层以限定该间隔件主体的形状并且用树脂粘合剂将各所述层粘合在一起。
[0019]在该方法的某些形式中，该间隔件主体可以形成在多零件模具中。一旦形成该间隔件主体，则可以移除该多零件模具的第一模具部分，以暴露位于该间隔件主体上的气流表面，而不完全地从该多零件模具移除该间隔件主体。在模制该包覆模制特征之前，可以将第二模具部分放置在气流表面之上和多零件模具上，其中，第二模具部分限定该包覆模制特征的至少一部分。在此情形下，可以在该间隔件主体和该第二模具部分之间的容积中模制该包覆模制特征，以形成包覆模制特征。
[0020]而且，该包覆模制特征可以包括尿烷材料，并且该抗冲蚀涂层和密封件是彼此一体且完整地模制。
[0021]可以考虑的是，该公开的包覆模制特征和制造该包覆模制特征的方法可以用在具有气流表面的其他类似部件上。由此，根据本发明的又一方面，一种气流部件，包括主体，该主体具有成形为导引空气的气流表面并且具有界定该气流表面的至少一个边缘。该气流部件还包括模制到该主体的气流表面上的包覆模制特征，其中，该包覆模制特征包括位于气流表面上的抗冲蚀涂层和位于该气流表面的所述至少一个边缘上的密封件。
[0022]本发明的这些和其它优点将会从以下详细描述和附图中显现出来。下文仅仅是对于本发明的一些较佳实施例的描述。由于这些较佳实施例不趋于作为落在本权利要求的范围内的仅有的实施例，因而为确定本发明的整个范围，应参见所附权利要求。
【附图说明】
[0023]图1是喷气发动机的侧立体图，其中局部切除发动机舱，以暴露风扇组件和涡轮发动机的一部分。
[0024]图2是常规的喷涂有抗冲蚀涂层的风扇间隔件的正视图，其中两个密封件独立地附连到该风扇间隔件的侧部。
[0025]图3是图2的风扇间隔件的后视图。
[0026]图4是沿图3的线4 一 4剖切得到的剖视图，其中各密封件附连到间隔件主体并且抗冲蚀涂层已经施涂。
[0027]图5是类似于图4的剖视图，密封件从间隔件主体分解出来，其中示出了密封件的附连。
[0028]图6是根据本发明的风扇间隔件的正视图，其中，该间隔件主体包括包覆模制特征。
[0029]图7是图6的创造性风扇间隔件的后视图。
[0030]图8是沿图7的线8 — 8剖切的剖视图，其示出了同时包括抗冲蚀涂层和一对密封件的包覆模制特征的轮廓。
【具体实施方式】
[0031]首先参照图1，其示出