用于涂覆涡轮机环形壳体的设备的制作方法

本发明涉及一种用于涂覆涡轮发动机的环形壳体的表面的设备，该环形壳体包括通过树脂的聚合获得的耐磨层。

背景技术：

现有技术具体地包括文献fr-a-2339741、us-a-3,346,175和ep-a1-2202264。

涡轮发动机在其上游端(与涡轮发动机中的气流相关)包括风扇，该风扇包括被壳体围绕的叶轮，所述壳体由于其在所述叶片破损的事件中保持叶片的功能而被称为保持壳体。

以已知的方式，涡轮发动机的叶轮由具有由耐磨材料制成的环形涂层的定子围绕。该涂层围绕叶片并径向邻近叶片地延伸，叶片可能摩擦材料并在操作过程中磨损所述材料。这使得可以优化叶片和围绕所述叶片的定子之间的径向间隙，并且因而限制叶片的尖端或径向外端处的气体泄漏。

在保持壳体的情况下，风扇叶片由覆盖壳体的环形内表面的耐磨层围绕。在现有技术中，该耐磨层通过在表面上铺展可聚合的树脂而获得。所述树脂被手动锤击以尽可能多地去除气泡并将树脂压到壳体上。精整加工通过压延完成，压延通过传递设计规则实现，而对所施加的力没有任何可能的控制。另外，所述压延倾向于在树脂上施加分离力。因此，手动操作可能对组分的计量带来风险，这对操作者而言也是非常严格的操作。另外，所述操作需要大量的经验，因而，这意味着需要很长时间才能实施。

针对现有技术的上述缺点中的至少一些，本发明提出了一种简单、有效且经济的解决方案。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于涂覆涡轮发动机的环形壳体的表面的设备，该环形壳体包括通过树脂的聚合获得的耐磨层，该设备的特征在于，该设备包括：

-第一支撑装置，该第一支撑装置特别地用于支撑所述壳体，

-用于铺展先前沉积在所述壳体的表面上的树脂的装置，该装置例如由所述第一装置支撑并且被设计成将树脂铺展在所述壳体表面上，以及

-用于展开旨在插入所述铺展装置和树脂之间的塑料膜的装置，所述展开装置例如由所述第一装置支撑。

根据本发明的设备允许来自现有技术的至少一些手动操作被自动化的并且因此更容易再现的操作所替代。塑料膜防止树脂贴附至铺展装置，并且使得可以确保耐磨层具有良好的表面平整度(例如，光滑且有光泽)。

根据本发明的设备可以包括独立地或组合地采用的以下特征中的一个或更多个：

-该设备包括第二自动化装置，该第二自动化装置能够相对于第一支撑装置移动并且包括用于沉积所述树脂的装置，该沉积装置被设计成使树脂沉积在所述壳体表面上；

-所述展开装置由所述第二装置支撑；

-所述铺展装置由所述第二装置支撑；

-所述沉积装置包括用于通过混合至少两种组分来制备所述树脂的装置；

-所述制备装置包括用于存储组分的盒和用于混合组分的装置；

-沉积装置包括至少一个用于喷射树脂的喷嘴；

-铺展装置包括被安装成自由地旋转的一系列平行滚子；

-展开装置包括至少一个塑料膜滚子；

-展开装置包括第一滚子、至少一个第二滚子和第三滚子，其中所述第一滚子被设计成在树脂已经沉积之后首先与树脂接触并且铺展和压缩所述树脂；所述至少一个第二滚子被设计成用于分配树脂并朝向第二滚子的纵向端部排出多余树脂；所述第三滚子被设计成校准树脂涂层的内径；

-第一滚子和第三滚子的外表面是圆柱形的并且例如由铝制成，第二滚子的外表面是圆柱形的并且在滚子的中央处是基本上圆顶形的，第二滚子例如由塑性材料制成；

-第二装置被设计成能够沿着至少两条轴线、优选地三条轴线移动；

-所述设备包括用于在树脂沉积在所述表面上之后刮擦和去除所述树脂的装置，所述刮擦装置例如被安装成能够相对于第一支撑装置移动，优选地独立于所述第二装置移动；以及

-该设备包括用于切割树脂和塑料膜的装置，所述切割装置例如被安装成能够相对于第一支撑装置、独立于所述第二装置移动。

本发明还涉及一种包括如上所述的设备和用于运输和旋转涡轮发动机的环形壳体的托架的仪器，所述托架包括用于使壳体围绕壳体的基本上水平的旋转轴线旋转的装置。

根据本发明的仪器可以包括独立地或组合地采用的以下特征中的一个或更多个：

-所述旋转装置包括飞轮、至少一个小齿轮和滚动部，其中飞轮用于使壳体旋转，至少一个小齿轮连接至飞轮并且被设计成与由壳体支撑的齿环接合，滚动部用于支撑和引导壳体旋转；

-托架包括用于使托架例如在轨道上移动的飞轮；

-该设备包括附接装置，所述附接装置被设计成与托架的互补装置接合以使所述装置相对于彼此锁定；

-该设备包括例如包括滚动部的止动装置，该止动装置被设计成与壳体或由壳体支撑的元件接合，以限制或甚至防止壳体相对于该设备沿所述轴线移动；

-该设备包括用于与托架接合的定心装置；

-该设备包括至少一个被设计成与托架接合的存在传感器；

-第二装置被设计成至少部分地插入所述壳体中；以及

-第二装置包括连接至控制台的控制器或自动机。

本发明还涉及一种利用如上所述的至少一种仪器涂覆涡轮发动机的环形壳体的表面的方法，该方法的特征在于，该方法包括以下自动化步骤：

-使壳体旋转；

-使树脂沉积在所述表面上；

-通过用塑料膜覆盖树脂来铺展树脂，

所述步骤优选地在壳体完整旋转之前停止。这使得操作者能够用树脂手动填充在该层的两个相邻周向边缘之间延伸的区域，以便确保所述边缘的无缺陷的接合。

附图说明

通过阅读通过非限制性示例并参考附图给出的以下描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其它细节、特征和优点将变得更清楚地显而易见，在附图中：

-图1是涡轮发动机的环形保持壳体的示意性透视图，所述壳体包括耐磨层；

-图2是图1的壳体的轴向截面的示意性半视图；

-图3是根据本发明的用于涂覆壳体例如图1的壳体的仪器的示意性透视图；

-图4是图3的仪器的托架的示意性透视图；

-图5是支撑用于涂覆图1的壳体的控制器的框架的示意性透视图；

-图6是图1的壳体的示意性透视图，环被安装在该壳体上，按照根据本发明的涂覆方法的步骤，该环被分成部段；

-图7是图1的壳体的放大比例的细节的示意性透视图，并且示出了附接至壳体并且与升降吊具相关联的装置；

-图8和图9是图3的仪器的示意性透视图，并且示出了根据本发明的涂覆方法的步骤；

-图10是用于将图4的托架刚性地连接至图5的框架的装置的示意性透视图；

-图11是用于相对于图5的框架保持保持壳体的装置的示意性透视图；

-图12是图3的仪器的示意性透视图，并且示出了根据本发明的涂覆方法的另一个步骤；

-图13是图3的仪器的切割工具的示意性透视图，并且示出了根据本发明的涂覆方法的另一个步骤；

-图14是示出根据本发明的方法的沉积树脂的步骤的高度示意性的图；以及

-图15a至图15c是用于铺展树脂的仪器的滚子的轴向截面的示意图。

具体实施方式

首先参考图1和图2，其示出了飞行器涡轮发动机的环形壳体10。涡轮发动机通常包括沿着气体流动方向从上游到下游的风扇、至少一个压气机、环形燃烧室、至少一个涡轮和燃烧气体排出喷嘴。通过风扇的气流被分为第一气流和第二流，该第一气流被称为初级流或热流，其进入压气机以在压气机中被压缩，然后在流入涡轮之前在燃烧室中燃烧并且被喷射到排气喷嘴中，该第二流被称为次级流或冷流，其在发动机(包括压气机、燃烧室和涡轮)与涡轮发动机的机舱之间流动。风扇包括在诸如图1的壳体的环形壳体内转动的轮子，所述壳体由于上述原因通常被称为保持壳体。

环形壳体10具有大致基本上圆柱形的形状，其具有旋转轴线a。所述壳体在其每个轴向端部处包括环形附接凸缘12。所述凸缘12用于使壳体10附接涡轮发动机的机舱的环形壁。壳体10可进一步包括环形加强部14。

壳体10包括由耐磨层18覆盖的径向环形内表面16。所述层18在360°范围内连续并且沿轴线a具有长度或轴向尺寸，在所示出的示例中，该长度或轴向尺寸为壳体长度的20％至40％。在这种情况下，所述层18位于壳体10的上游端部附近，并且旨在与风扇轮子的叶片的尖端相对地延伸。层18通过由至少两种组分a和b制备的树脂的聚合获得。

本发明提出了一种涂覆设备，具体地用于涂覆图1和图2的壳体10的表面16的涂覆设备，从而以可靠、快速和可再现的方式沉积耐磨层18。

图3示出了用于涂覆例如图1的环形壳体的仪器的实施方式。

该仪器具体地包括用于支撑和运输壳体10的托架20、包括用于支撑涂覆控制器24的框架22的涂覆设备21以及用于控制所述控制器24的控制台26。

在图4中可以更清楚地看到的托架20包括下部框架27和大致为平行六面体的上部本体28。

框架27装配有轮子29，在这种情况下有四个轮子，这使得托架以及旨在被放置在托架上的壳体10能够移动。所述轮子29可与轨道(未示出)接合，以在所述移动期间引导托架，特别是以使所述托架进一步移动远离或靠近支撑控制器24的框架22。

托架20的本体28包括由金属梁30制成的刚性结构，金属梁30例如通过焊接相互附接，该结构由罩32围绕。该结构的大体形状为u形或v形，包括较低的基本上水平的中间部分和两个基本上垂直的侧向部分。壳体10旨在定位在托架20上，使得u形或v形的侧向部分在壳体的两侧延伸。托架的本体28的前罩32和后罩32分别包括c形的上部周向边缘34，该上部周向边缘的开口向上定向。如在图3中可以看到的，所述周向边缘34的半径与壳体10的半径相似。

前罩32和后罩32优选地彼此分开大于壳体10的长度的距离，使得所述壳体可以被容纳在所述罩之间。

本体28的结构装配有用于支撑和引导壳体10旋转的滚动部34。滚动部34被安装成围绕平行于轴线a的轴线自由地旋转，并且在所示出的示例中有四个滚动部。在这种情况下，所述滚动部成对地分组，第一对滚动部34位于该结构的一个侧向部分的上端，第二对滚动部位于该结构的另一个侧向部分的上端。

该结构支撑至少一个小齿轮36，小齿轮36具有与齿环38(图7)接合的外齿，齿环38被安装在壳体10上以在所述壳体被放置在托架20上并由滚动部34支撑时使壳体围绕轴线a旋转。小齿轮36具有平行于轴线a的旋转轴线并且连接至手动驱动飞轮40。在这种情况下，所述飞轮40被定位在前罩32的区域内。托架包括另一个处于侧罩32的区域内的驱动飞轮42，驱动飞轮42被连接至用于使托架在上述轨道上移动的装置。所述飞轮42具有垂直于轴线a的旋转轴线。

该结构还支撑制动系统，在这种情况下，制动系统包括至少两个机械制动器44。制动器44包括能够在第一位置和第二位置之间移动的垫块，在所述第一位置，垫块远离壳体10，在所述第二位置，垫块抵接壳体以制动壳体的旋转或锁定旋转中的所述壳体。通过操作由框架或结构支撑的踏板46，制动器44从第一位置移动至第二位置。通过操作托架本体的杠杆48，制动器44被释放并从第二位置移动至第一位置，该杠杆穿过前罩32中的椭圆形孔。

在图5中可以更清楚地看到包括框架22和控制器24的设备。框架22包括用于放置在地板上的基座和用于支撑控制器24的装置。

控制器24优选地被安装成能够沿三条轴线在框架22上移动，并且包括由控制台26控制并且支撑多个设备和附件的机械臂。

控制器24可以首先包括用于沉积树脂的装置，该装置包括用于制备树脂的装置和用于喷射所述树脂的装置。

用于制备树脂的装置包括用于存储树脂组分的可去除的盒52，52'和用于混合所述组分的装置56。在所示出的示例中，通过混合两种组分而获得树脂，控制器24支撑每种组分的多个盒52，52'。在这种情况下，所述控制器包括诸如基质(包括单体，例如环氧树脂)的组分a的三个盒52和诸如交联剂或硬化剂的组分b的三个盒52'。在这种情况下，盒52，52'具有大致细长的圆柱形形状并且在同一竖直平面b中彼此平行地布置。三个盒52布置在盒52'的前方，并且其后端连接至用于从盒52接收组分a的公共室54。三个盒52'与盒52对齐，并且其前端连接至用于从盒52接收组分b的公共室54'。

用于混合组分a和b的装置56布置在室54，54'之间。所述混合装置包括例如蜗杆混合器56，蜗杆混合器56在压力作用下供应有组分a和b。组分a和b可以通过压力(例如，液压)从盒中排出并且被容纳在室54，54'中。

用于制备树脂的装置可以包括用于加热盒52，52'或室54，54'以优化组分a和b的粘度和以使在树脂中形成气泡的风险最小化的装置。

组分a和b例如是由3m^tm公司以名称scotch-weld^tm3524b/a销售的组分。

沉积装置包括用于喷射混合之后的树脂的至少一个喷嘴58。在所示出的示例中，喷嘴58具有直线细长形形状并从混合器56垂直向下延伸。树脂旨在从喷嘴58的底端排出。

如在图5中可以看到的，盒52，52'、室54，54'、混合器56和喷嘴58在同一竖直平面p中延伸。控制器具体地被设计成使得全部所述元件52，52'、54，54'、56和58能够在平面p中移动。还可以看到，当控制器处于收起的非操作位置时，框架22可以支撑用于回收离开喷嘴58的树脂的装置59。

框架22进一步包括用于在树脂沉积在待涂覆的壳体10的表面16上之后铺展树脂的装置。在这种情况下，所述铺展装置包括一系列滚子60，滚子60被安装成围绕与平面p平行的轴线并且围绕上述轴线a自由地旋转。在图12中可以更清楚地看到所述滚子60。在这种情况下，所述滚子有五个，彼此并排排列。所述滚子可以由框架22支撑或者附接至控制器24。所述滚子优选地通过弹性装置(例如，弹簧62)偏置到待涂覆的壳体10的表面。

由喷嘴58喷出的树脂因而旨在通过滚子60铺展和成形为多个层。然而，为了便于所述铺展操作并解决树脂贴附至滚子60的风险，在树脂和滚子60之间插入塑料膜。利用塑料膜的覆盖铺展树脂。为此，框架22包括至少一个塑料膜卷筒64(图5和12)。卷筒64支撑塑料膜卷，该塑料膜卷围绕与滚子60的轴线平行的轴线自由地旋转。塑料膜展开并且简单地通过贴附至滚子和树脂的膜由滚子60驱动。如在图12中可以看到的，可以将卷筒64与用于引导塑料膜的滚子66相关联。

在图14中可以看到，当控制器处于操作中时，卷筒64和导向滚子66作为整体定位在一系列滚子60和喷嘴58之间。如将在下文中更详细地解释的，当壳体10被涂覆时，所述壳体在所示出的示例中顺时针旋转(箭头c)，树脂67通过喷嘴58沉积在待涂覆的表面16上并在通过滚子60铺展之前与膜69接触。

膜69优选为诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的聚酯膜。所述膜可以具有约0.125mm的厚度。

如在图5中可以看到的，框架22还支撑刮擦装置68，刮擦装置68被设计成在所述涂层存在缺陷或在涂覆期间出现问题的情况下刮擦壳体10的涂覆表面16。事实上，所获得的涂层可能不令人满意。利用根据本发明的仪器，因而能够优选地在树脂完全聚合之前去除先前沉积的树脂，以便于所述去除。

在这种情况下，刮擦装置68包括刮刀70，刮刀70用于刮擦壳体10的涂覆表面16并用于去除树脂，随后树脂被排入存储容器72中。所述刮擦装置可以由控制器24支撑或者连接至框架22，以便能够在至少两个位置—第一收起的非操作位置和第二操作位置之间移动。

框架22还包括用于附接至托架20的装置74，以便能够相对于框架锁定托架，反之亦然。所述附接装置74例如是卡扣锁，其在图10中可以更清楚地看到。

框架22还包括用于与托架20接合的定心装置75。所述框架可以进一步包括至少一个用于感测托架的存在的设备。

框架22还包括用于相对于框架20保持壳体10的装置76，以防止壳体相对于框架沿平行于轴线a的方向移动。所述保持装置76包括例如滚动部，其中一些滚动部(后滚动部)是静止的，而其他滚动部(前滚动部)可以在用于锁定和保持壳体的位置(在图5和11中可以看到)和用于解锁和释放壳体从而允许壳体移动的位置之间移动。

框架22进一步包括用于切割树脂和塑料膜的装置78，例如图13中示出的那些。所述切割装置78包括刀片80，该刀片沿轴线a平移移动以切割树脂并精确地限定层18的周向端部。刀片80具有确定的高度，以便在不与壳体接触的情况下在该层的整个深度上切割该层。

现在参考图6和后续的图，其示出了根据本发明的用于涂覆图1的壳体10的方法的一个实施方式。

该方法的第一步骤在于分别在壳体10的轴向端部上安装两个环38，82。所述环不仅旨在保护壳体10，而且还旨在通过飞轮40和小齿轮36使得壳体能够旋转。所述环可去除地附接至壳体10的凸缘12，并且优选地分成部段以便更容易地安装和拆卸所述环。环38包括被设计成与托架的小齿轮36接合的环形外齿84。每个环38，82可以与托架的小齿轮36接合。

该方法的另一个步骤在于将升降装置86安装在壳体10上。所述升降装置包括用于附接至壳体和例如附接至壳体10的加强部14和升降吊具90的装置88。

如在图8中可以看到的，壳体10设置有分别连接至两个吊具90的两个径向相对的附接装置88。壳体10移动到其旋转轴线a基本上水平的位置处。然后将所述壳体放在托架20上并下降，直至壳体抵接托架20的滚动部34为止。在该步骤过程中，托架优选地是静止的，并且优选地应用其制动器44。

拆除吊具90，然后托架2可以通过飞轮42在轨道(未示出)上移动，远至托架能够通过图10的卡扣锁74相对于框架22锁定的位置。在该位置处，壳体10支承在框架的静止滚动部76上，并且框架22和控制器24的一些设备和附件至少部分地位于壳体内部，如在图9中可以看到的。可移动滚动部76被向下折叠以相对于框架22锁定壳体10。

滚子64的一部分塑料膜被操作者拉出并在滚子60和待涂覆的壳体10的表面16之间滑动。然后可以通过杠杆48释放托架的制动器46，从而允许壳体10绕其轴线a旋转移动。

然后，对控制器24进行控制以开始制备树脂并将树脂沉积在待涂覆的壳体10的表面16上的步骤(图14)。为此，喷嘴58可以沿轴线a从前到后以及从后到前反复移动，以便在表面16上沉积多股树脂。树脂首先与塑料膜接触然后通过由一系列滚子60产生的压力成形为层。当从滚子60出来时，层18具有均匀的厚度并且优选地没有气泡(图14)。

如在图12中可以看到的，图13的切割装置78与滚子60相距一定距离，以便不妨碍铺展树脂的操作。切割装置例如位于喷嘴58的顺时针70°处。因此，当壳体10在其角度范围的70°范围内涂覆有层18时，可以切割层18的对应于开始沉积的自由周向端部，以便限定出完美的直线形端部边缘。

当在接近其角度范围的360°范围内用层涂覆壳体10时，可以切割该层的与沉积的端部相对应的自由周向端部，以便限定出另一完美的直线形端部边缘。对应于树脂沉积的开始和结束的层的两个端部边缘优选地处于彼此相距例如数厘米的角度距离。该空间可以用树脂手动填充，以确保完美的平整度和所述端部边缘之间的完美接合。优选地将所述接合部定位在壳体上，使用钟表面的类似物而定位在12点钟处。因此可以理解的是，在使壳体完整旋转之前，停止旋转壳体、在壳体的表面上沉积树脂以及通过塑料膜铺展树脂的步骤。因而，壳体10可以被存储在有助于树脂完全聚合的位置。

图15a至15c示出了根据本发明的设备或仪器的铺展装置的滚子的优选实施方式。有三种不同的类型，每种类型包含至少一个滚子。

图15a示出了第一类型的滚子。第一滚子60a，即旨在在树脂沉积在壳体上之后与树脂接触的滚子，被设计成铺展和压缩树脂。滚子60a因而对树脂施加压力以迫使树脂靠着壳体。这因为沉积在滚子上游的树脂的厚度大于滚子与壳体之间的间隙这一事实而变得可能。滚子60a的长度和直径被确定为使得其纵向端部抵接壳体并在壳体上滚动，优选地在设置在用于接收树脂的环形槽的任一侧上的外周轨道上滚动。第一滚子优选地具有圆柱形外表面。所述滚子例如由铝制成。

图15b示出了第二种类型的滚子。第二滚子60b被设计成用于去除沉积在槽中的多余树脂，每个滚子60b均布置在第一滚子和最后的滚子之间。这因为滚子60b为圆柱形的并且在其中央处为圆顶形的这一事实而变得可能。换句话说，滚子60b的外表面在轴向横截面上具有凹形弯曲的形状，其形状的凸起部径向地朝外定向。例如，在其纵向端部之间的中间处确定滚子的最大直径，使得滚子的一部分进入槽，并在滚子的端部区域中确定滚子的最小直径，以便在滚子和前述轨道之间留有间隙，从而朝向滚子的端部排出所述多余树脂。第二滚子例如由诸如ptfe的塑料制成。

图15c示出了最后一种或第三种类型的滚子。最后的滚子60c，即旨在与树脂接触的滚子(当铺展装置只包括三个滚子时，为第三滚子)，被设计成校准树脂涂层的内径。滚子60c与滚子60a相似。滚子60c的长度和直径被确定为使得其纵向端部抵接壳体并在壳体上滚动，优选地在前述轨道上滚动。所述滚子优选地具有圆柱形外表面。所述滚子例如由铝制成。