用于涡轮机的单块预制件和桨叶的制作方法_2

文档序号:9307765阅读:来源:国知局
合材料,所述预制件在模具中成形并且嵌入于基质中。
[0032]利用合并了至少一个叶片根部、翼型部和平台的这种整体配置,在机械强度、重量、成本、拆除合适性和易于制造方面实现了上文所描述的优点。
[0033]在某些实施例中,基质是有机类型。特别地,其可以是环氧树脂。
[0034]在其它实施例中,基质可以是陶瓷型。
[0035]本发明还提供一种用于涡轮发动机的中间壳体,其包括成角度地安置在内桨毂与外护罩之间的根据上文所描述的实施例中任何实施例的多个叶片。
[0036]本描述还提供一种涡轮发动机风扇,其具有根据上文所描述的实施例中任何实施例的多个桨叶。
[0037]最后,本说明书涉及一种涡轮发动机,其包括根据上述实施例中的任何实施例的至少一个桨叶或叶片或中间壳体。
[0038]通过阅读提出的预制件、桨叶或叶片或中间壳体和涡轮发动机的下文的详细描述,上文所提到的特征和优点,以及其它特征和优点显而易见。这个详细描述参考附图。
【附图说明】
[0039]附图是示意性的并且主要设法说明本发明的原理。
[0040]在附图中,从一个附图到另一个附图,相同的元件(或元件的部分)由相同的附图标记来标注。此外,形成不同实施例的部分并且具有类似功能的元件(或元件的部分)在图中由以100、200等增加的附图标记来标注。
[0041]图1是本发明的涡轮发动机的截面正视图。
[0042]图2是一实施例中的中间壳体的正视图。
[0043]图3是第一实施例中叶片的透视图。
[0044]图4A和图4B是示出对应于叶片的此第一实施例的预制件和其如何成形的图。
[0045]图5是非互连区的简化视图。
[0046]图6是对应于图4A的框VI的这种预制件的编织的片段和示意图。
[0047]图7A和图7B是示出预制件的第二实施例和其如何成形的图。
[0048]图8A和图8B是示出预制件的第三实施例和其如何成形的图。
[0049]图9A和图9B是层交叉的简化图。
[0050]图1OA和图1OB是示出预制件的第四实施例和其如何成形的图。
[0051]图1lA和图1lB是示出在预制件的第四实施例中的层的可能组织的图。
【具体实施方式】
[0052]为了使得本发明更具体,在下文中参考附图详细地描述了实施例。应当指出的是本发明并不限于这些实施例。
[0053]图1是包含本发明的涵道涡轮喷气发动机I的主轴线A的垂直平面的截面图。在空气流的流动方向上从上游到下游,其包括:风扇2 ;低压压缩机3 ;高压压缩机4 ;燃烧室5 ;高压涡轮6 ;以及低压涡轮7。在其上游部分中,这个涡轮喷气发动机I具有限定两个同心通路(主要通路I和次要通路II)的外壳体8和内壳体9。中间壳体10将外壳体8与内壳体9连接在一起。
[0054]在操作中,内壳体9将由风扇2加速的空气流分流为主要流和次要流,主要流占据主要通路I并且馈送给压缩机3、4、燃烧室5和涡轮6、7,次要流占据次要或“涵道”通路11,其从次要或“涵道”通路从涡轮喷气发动机喷出,从而递送其推力中的大部分。
[0055]图2是这种中间壳体10的示意正视图。其包括紧固到内壳体9上的内桨毂11和紧固到外壳体8中的外护罩12。内桨毂11和外护罩12首先由结构臂13和其次由出口引导叶片(OGV) 20在径向连接在一起。
[0056]结构臂13是中空的并且用于在封闭于内壳体9中的喷射机芯与喷射发动机I的外围之间传递服务。这种服务特别地包括液压管道、气动管、电缆和实际上机械动力传输轴。这些结构臂优选地相对于涡轮喷气发动机I的轴线A位于6点钟和12点钟,即在其中大部分由涡轮喷气发动机I的重量施加的机械负荷所积聚的垂直平面中。
[0057]图3示出了这种中间壳体10的喷嘴叶片20的第一实施例。这种叶片20具有叶片根部21、翼型部22和叶片头23。翼型部22主要用于执行叶片20的空气动力功能,而叶片根部21和叶片头23主要用于紧固叶片20并且机械地保持它。
[0058]在其底端,叶片根部21具有底部紧固件凸缘33和34,底部紧固件凸缘33和34基本上正交地延伸到叶片根部21并且设有孔39,孔39使叶片20能够紧固到中间壳体10的内桨毂11上。
[0059]在其顶端,叶片头23具有顶部紧固件凸缘37和38,顶部紧固件凸缘37和38基本上正交地延伸到叶片头23并且设有孔39’,孔39’使叶片20能够紧固到中间壳体10的外护罩12上。
[0060]叶片20还具有压力侧平台31和吸力侧平台32,压力侧平台31和吸力侧平台32基本上在其两侧上,在叶片根部21与翼型部22之间的边界处,基本上正交于翼型部22延伸。这些底部平台31和32用于掩盖紧固元件,特别是螺钉或螺栓(其用于紧固底部凸缘33、34和因此用于紧固叶片20),从而构成平滑并且空气动力性的通路II的内壁。
[0061]同样,叶片20具有压力侧顶部平台35和吸力侧顶部平台36,压力侧顶部平台35和吸力侧顶部平台36基本上正交于翼型部22,在其两上,在叶片头23与翼型部22之间的边界处延伸。这些顶部平台35和36用于掩盖紧固元件,特别是螺钉或螺栓,用于紧固顶部凸缘37和38,且因此用于紧固叶片20,从而重构平滑并且具有空气动力性的通路II的外壁。
[0062]在此实施例中,叶片20具有四个平台31、32、35和36和四个紧固件凸缘33、34、37和38 ;然而,在其它示例中,特定平台和/或特定凸缘可能不存在以便符合中间壳体10的特定具体局部特征或者以便于组装和维护的特定方面。
[0063]图4A示出了用于制造这种第一叶片实施例20的三维(3D)编织预制件40。图4B示出了在预制件40成形之后相同的预制件40。预制件40在下文中在编织方向T上从上游到下游,即,在图4中从底部到顶部展开描述。然而,应了解能从另一端执行编织并且在相反方向上发生编织。图6还以示意方式示出了用于在图4A的框VI中编织这种预制件40的基本结构。
[0064]在此实施例中,使用三维互锁编织用碳纤维来织出预制件40。仅预制件40的表面是使用缎纹型编织的二维(2D)编织。
[0065]在上游端,编织始于第一非互连区D1,其中,第三横向区段53和第四横向区段54在非互连平面61的相对侧上同时并且以非互连方式编织。应了解术语“横向”和“纵向”在本文中根据相关区段的最终位置使用,横向区段在横向折叠之前必需在纵向编织。
[0066]在第一非互连区Dl的下游,开始第一互连区LI,其中,两个上述条带53和54联合为第一纵向区段41,第一纵向区段41形成叶片20根部21。
[0067]允许执行这种非互连的编织方法现在是三维编织领域中熟知的。举例说明,图5以简化方式示出了这种非互连编织。在互连区L中,经纱c(正交于图平面)的所有层由玮纱i(在图平面中移动)固连到彼此,从而形成单个条带b0。相反,在非互连区D中,两个条带bl和b2同时但是以非互连方式编织,即,玮纱t在条带bl和b2中每一个中是独立的,使得非互连平面β留在两个条带bl与b2之间。自然,这种互连可以在径向或在玮向上同样地执行,并且因此利用经股和玮股同样地进行。
[0068]从这个第一互连区LI下游,开始第二非互连区D2,其中,第一自由尾部50a、第二纵向区段42和第二自由尾部50b以非互连方式同时编织,但是由相应非互连平面62和63分开。
[0069]此外,在这个第二非互连区D2内,沿着编织方向T在第二纵向区段42与自由尾部50a和50b中每一个之间逐渐地形成层退出(exit)。在第二纵向区段42的下游端之前,这些层随后逐渐地再并入。
[0070]使这些层退出能够进行的编织方法目前是三维编织领域中熟知的。具体而言,并且如在图6中可看出,玮纱t侵iL使某些经纱c’自由,被称作“浮动”纱线,因为它们并未附着到任何玮纱i,它们“浮动”并且随后通过剪切而去除。以此方式,能完全地或部分地去除各层,从而能减小预制件的特定区的厚度。在此实施例中,这用于使第二纵向区段42更精细并且因此使得从它得到的翼型部22更精细。
[0071]关于这个主题,应观察到在此实施例中,在发生编织时,在预制件40内侧形成这些层退出:因此封围浮动的经纱c’,即隐藏在一侧上的第二纵向区段42与另一侧上的自由尾部50a或50b之间。
[0072]在这个第二非互连区D2的下游,三个上文所提到的条带50a、42和50b在第二互连区L2内再联合以形成第三纵向区段43,第三纵向区段43形成叶片20的头部23。
[0073]最后,在这个第二互连区
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