用于涡轮机的单块预制件和桨叶的制作方法_3

文档序号:9307765阅读:来源:国知局
L2下游,开始第三非互连区L3,其中,第七横向区段和第八横向区段以非互连方式同时编织以便呈现非互连平面64。
[0074]—旦终止了编织,切掉自由尾部50a和50b从而分别形成第一横向尾部51和第五横向尾部55,以及第二横向尾部52和第六横向尾部56。这些第四横向尾部51、55、52和56然后向外折叠,如由箭头所表示,以便占据其最终横向位置:它们用于分别形成压力侧底部平台31和吸力侧底部平台32 ;以及压力侧顶部平台35和吸力侧顶部平台36。
[0075]—旦切掉了自由尾部50a和50b,能剪去放在第二纵向区段42表面、变得能接近的浮动经纱C,。
[0076]最后,第三横向区段53、第四横向区段54、第七横向区段57和第八横向区段58向外折叠,如由箭头所表示,以便占据其最终横向位置:它们分别用于形成底部凸缘33和34和顶部凸缘37和38。在图4B中示出了预制件40的这种最终配置。
[0077]预制件40可以被弄湿以便使之更柔韧并且使之易于框住(frame)纤维。然后将预制件插入于成型模具内部空间中,成型模具内部空间匹配预制件40所希望的配置。
[0078]然后干燥预制件40以使之变硬,从而锁定在成形期间施加的构造。最后将预制件40放置于注射模具中,注射模具具有最终叶片20所希望的尺寸,并且将基质(在此实施例中,环氧树脂)注射于其中。举例而言,这种注射可以利用树脂传递模制成型(RTM)技术执行。在这个步骤结束时,获得复合材料叶片20,复合材料叶片20由嵌入于环氧基质中的碳纤维的编织预制件40构成。机械加工阶段可选地用于完成该技术并且对叶片20进行最终加工。
[0079]图7A示出了用于制造第二叶片实施例的三维编织预制件140的第二实施例,除了其并不具有任何顶部平台,其完全类似于第一叶片实施例20。图7B示出了在预制件140被成形后的相同预制件140。
[0080]这种预制件140的编织在较大程度上类似于第一实施例的预制件的编织并且因此将不再全面地描述。
[0081 ] 因此,在编织方向T上从上游到下游,编织始于第一非互连区Dl,第一互连区LI和第二非互连区D2,类似于第一实施例的那些。相比而言,第二非互连区D2延伸到第三非互连区D3’,其中,在第三纵向区段143延伸于第二纵向通路142时,自由尾部150a和150b的非互连编织继续。因此,第三纵向区段143自然地并不像第一实施例中那样厚。能通过使用在三维编织领域中熟知的厚度过渡技术来补偿这种效果。
[0082]最后,在这个第三非互连区D3’下游,第四非互连区D4’开始,其中,自由尾部150a和150b的非互连编织继续,而在从第三纵向区段143得到的条带以类似于第一实施例的方式拆分以便形成第七横向区段157和第八横向区段158。
[0083]这种第二预制件实施例140的成形和形成最终叶片的方法同样类似于第一实施例。在图7B中示出了预制件140的最终构造。
[0084]图8A示出了适合于制造类似于第一叶片实施例20的叶片的三维编织预制件240的第三实施例。图SB示出了在成形之后的相同预制件240。这个预制件240与第一预制件实施例40共有大量特征:这些特征并未再次描述。预制件20在编织方向T上从上游到下游描述,即在附图中从底部到顶部。然而,应了解可以从另一端并且沿相反方向执行编织。
[0085]在上游端,编织始于第一非互连区Dl〃,其中,第一横向区段251的第一尾部251a、第三横向区段253、第四横向区段254和第二横向区段252的第一自由尾部252a全都以非互连方式以相应非互连平面265、261和266编织在一起。
[0086]在第一非互连区Dl"下游,开始第二非互连区D2",其中,第一横向区段251和第二横向区段252的第一自由尾部251a、252a的非互连编织继续,而从第三横向区段253和第四横向区段254得到的条带在将形成叶片20根部21的第一纵向区段241中联合。
[0087]在这个第二非互连区D2〃下游,第一层交叉区Cl"与第三非互连区D3〃形成界面,其中,第一自由尾部250a、第二纵向区段222和第二自由尾部250b以非互连方式以相对应的非互连平面262、263同时编织在一起。
[0088]在第一层交叉区Cl",来自第一横向区段251和第二横向区段252的第一自由尾部251a和252a的纱线层朝向第二纵向区段242延伸,而各层交叉使得当构成自由尾部250a和250b的纱线层从第一纵向区段241得到。
[0089]允许各层能够以此方式交叉的编织方法目前在三维编织领域中是熟知的。举例说明,图9A是这种层交叉的简化图。在这种层交叉区C中,在上游顶部条带ml中将经纱£层保持在一起的玮纱tl向下转向以便在层交叉区C下游与下游底部条带v2的经纱层£固连在一起,而固连上游底部条带m2的各层的玮纱t2向上转向以便将下游顶部条带vld的各层固连在一起。因此,玮纱tl和t2在层交叉区C中交叉。当与非互连技术相关联时,这种层交叉技术使得能编织两个并不互连的尾部m2和v2使得它们彼此延伸,同时确保它们牢固地附着到主要薄片ml、vl。
[0090]在前一示例中,在层交叉中涉及每个层的多个纱线tl和t2,然而,在如图9B之一中的其它示例中,在层交叉中可能仅涉及每一层的纱线Cl、c2。该其它示例也示出了可以同样对经纱Cl、c2和玮纱tl、t2执行层交叉。
[0091]返回至图8A和图8B以及预制件240的编织,在第三非互连区D3〃内,在第二纵向区段242与三个尾部250a和250b中每一个之间,沿着编织方向T逐渐地形成层退出。这些层随后在第二纵向区段242的下游端之前逐渐地再并入。
[0092]在此第三非互连区D3〃的下游,第二层交叉区C2〃与第四非互连区D4〃形成界面,其中,第五横向区段255的第二自由尾部255b、第三纵向区段243和第六横向区段256的第二自由尾部256b以非互连方式以相应非互连平面267、264和268同时编织。
[0093]在第二层交叉区C2〃中,各层交叉使得来自自由尾部250a和250b的各纱线层朝向第三纵向区段243延伸,同时构成第一横向区段255和第二横向区段256的第二自由尾部255b、256b的各纱线层来自第二纵向区段242。
[0094]最后,在第四非互连区D4"的下游,开始第五非互连区D5",其中,第一横向区段255和第二横向区段256的第二自由尾部255b、256b的非互连编织继续,而来自第三纵向区段243的条带以类似于第一实施例的方式拆分以便形成第七横向区段257和第八横向区段258。
[0095]一旦终止编织,切掉自由尾部250a和250b以便分别形成第一横向区段251的第二自由尾部251b和第五横向区段255的第一自由尾部255a,以及第二横向区段252的第二自由尾部252b和第六横向通路256的第一自由尾部256a。
[0096]然后横向区段251、252、255和256中每一个的第一自由尾部和第二自由尾部朝向彼此折叠,如由箭头所示,以便占据其最终横向位置。粘合剂或缝合可以设置于第一自由尾部与第二自由尾部中每一个之间。横向区段251、252、255和256分别形成叶片20的压力侧底部平台31和吸力侧底部平台32以及压力侧顶部平台35和吸力侧顶部平台36。
[0097]一旦切下了自由尾部250a和250b,存在于第二纵向区段242的表面处退出的浮动纱线c’变得可得到并且能被剪切掉。
[0098]最终,第三横向区段253、第四横向区段254、第七横向区段257和第八横向区段258向外折叠,如由箭头所示,以便占据其最终横向位置:它们分别形成底部凸缘33和34和顶部凸缘37和38。
[0099]在图8B中示出了这种预制件240的最终配置。利用这种预制件240形成叶片20的方法类似于第一实施例的方法。
[0100]图1OA示出了能允许制造桨叶的第四实施例的三维编织预制件340的第四实施例。不同于上文所描述的前三个实施例,这个第四实施例并不表示中间壳体的引导叶片,而是风扇2的桨叶。然而,上文所描述的编织方法能同样适应其它类型的桨叶以及其它类型的叶片。在这些情形下,例如能提供紧固件凸缘,类似于前三个实施例中的任一个实施例。图1OB示出了在预制件成形之后的相同预制件340。
[0101]这种预制件340的编织大致类似于第一实施例的编织并且因此将不再全面地描述。主要差别在于以“接替(relay)”构造使用非互连,使得仅N层编织能用于平台,而在上述实施例中需要2N层。
[0102]因此,在编织方向T上从上游到下游,编织始于第一非互连区D1”’,其中,第一横向区段351和第一纵向区段341以非
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