用于轴向涡轮机的压缩机的有插座的叶片和护罩的制作方法

本发明涉及护罩或平台通过插座到叶片的紧固。本发明还涉及轴向涡轮机的叶栅结构。此外，本发明提出一种压缩机和轴向涡轮机，特别是飞机涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。

背景技术：

涡轮机包括多个隔室，所述隔室包含压缩机和涡轮机。压缩机对齐的多个定子叶片的环形排，在适当情况下，所述定子叶片设置悬挂有在上述叶片的内端部的内护罩。这些护罩连接多个连续叶片和磨损性材料的支撑层，所述支撑层提供与转子的动态密封。

内护罩能够以各种方式悬挂到支撑它的叶片。护罩可以在保持板的帮助下而被锚定，所述保持板穿过形成在叶片端部中的开口而粘结。然而，这种技术需要复杂的操作，以适当地放置每个板。可替代地，内护罩可具有一系列通过增强件扩展的开口。材料然后施加在增强件与叶片之间，以将它们连接起来。

文献EP2196629A1公开了一种轴向涡轮机的压缩机，其包括定子叶片的环形排和紧固在叶片内端部的内护罩。内护罩是分段的，并且由复合材料制成。它具有通过紧固插座延伸的环形排的开口，所述紧固插座用于叶片的端部。相当大的空间形成在叶片的内端部与插座的内表面之间。该空间容纳允许连接的材料。然而，这种连接的强度是有限的。由于涡轮机的振动，可能发生连结的丢失。

技术实现要素：

技术问题

本发明的一个目的是解决现有技术所造成的问题中的至少一个。更确切地，本发明的一个目的是改进护罩的紧固。本发明的另一目的是用插座确保护罩到叶片的紧固。

技术解决方案

容易理解的是，本发明的一个主题是轴向涡轮机(特别是轴向涡轮机的压缩机)的叶片，该叶片包括：壁，它包括：旨在径向界定涡轮机的环形流的引导面，和紧固插座；翼型件，它包括：紧固在插座中的部分，和意图偏转环形流的空气动力学部分，值得注意的是，它还包括在翼型件与插座之间的界面处的粘结层，以便将翼型件通过粘结紧固到壁。

术语“叶栅”应理解为是指使得可以引导流动的刚性表面。

本发明的另一主题是轴向涡轮机(特别是轴向涡轮机的压缩机)的叶栅结构，该结构包括：壁，其目的是径向界定涡轮机的环形流，并包括紧固插座；紧固在紧固插座中并且相对于所述壁径向延伸的叶片，以及在叶片与插座之间的界面处的紧固层，值得注意的是，该界面包括与紧固层接触的凹凸，从而确保通过材料接合的锚定，以便将叶片紧固在壁上。

根据本发明的一个有利实施例，与该紧固层接触的凹凸形成在叶片和/或插座上，并且所述凹凸优选地轴向分布。

根据本发明的一个有利实施例，叶片包括压力表面和吸力表面，凹凸在插座内分布在压力表面和/或吸力表面上。

根据本发明的一个有利实施例，叶片包括在插座内的弯曲表面和/或拱顶表面，所述表面中的至少一个或每个接收凹凸。

根据本发明的一个有利实施例，插座包括入口、出口和将入口连接到出口的密封通道，所述入口和出口径向相对，并且各自具有弯曲的叶片的空气动力学剖面形状，并且通道优选地径向穿过壁。

根据本发明的一个有利实施例，插座围绕叶片，在适当情况下以连续的方式围绕；优选地，插座总体以大致抱住叶片的轮廓径向成型，所述轮廓具有凸边。

根据本发明的一个有利实施例，紧固层是粘结层，并且所述紧固层优选地是插座与叶片之间的密封件。

根据本发明的一个有利实施例，紧固层围绕叶片，并且在适当情况下，所述界面由紧固层填充。

根据本发明的一个有利实施例，叶片包括前缘和后缘，前缘和/或后缘形成锋利的边缘或多个边缘，并且在适当情况下，紧固层是与各个锋利边缘接触的弹性材料和/或聚合物。

根据本发明的一个有利实施例，翼型件相对于所述壁径向延伸。

根据本发明的一个有利实施例，壁是单体和/或一体地形成的；优选地，该壁包括形成引导面的腹板，腹板和插座是单体和/或一体地形成的。

根据本发明的一个有利实施例，所述凹凸包括修圆的表面。

根据本发明的一个有利实施例，形成在叶片上的凹凸是凹部，其优选地是弯曲的。

根据本发明的一个有利实施例，所述紧固层包括弹性体，在合适情况下，该弹性体是硅氧烷。

根据本发明的一个有利实施例，所述或每个环形密封件适合于与涡轮机的转子的唇配合。

根据本发明的一个有利实施例，凹凸中的至少一个或每个在其接收表面上形成圆形或方形或多边形压痕。

根据本发明的一个有利实施例，界面具有轴向地一个布置在另一个之后和/或径向地一个布置在另一个之上的多个凹凸，在适当情况下，所述凹凸形成在同一表面上。因此，界面在厚度上具有多个变化，这增加了材料的接合。

本发明的另一主题是涡轮机的压缩机，特别是飞机涡轮喷气发动机，所述压缩机包括有插座的内护罩，借助于紧固密封件紧固在插座中的环形叶片排，值得注意是，叶片和/或插座包括接合紧固密封件的凹凸。

本发明的另一主题是轴向涡轮机的压缩机，特别是低压压缩机，所述压缩机包括至少一个叶栅结构，值得注意的是，所述或每个叶栅结构是根据本发明的，并且所述压缩机优选地包括布置在一个或多个环形叶片排中的多个叶片。

根据本发明的一个有利实施例，所述壁是一系列叶栅结构所共用的，所述叶栅结构例如在同一环行排中是连续的。

根据本发明的一个有利实施例，所述壁是紧固到多个叶片上的护罩或角度护罩段。

根据本发明的一个有利实施例，所述壁是紧固到同一排的多个叶片上的内护罩或角度内护罩段。

根据本发明的一个有利实施例，所述壁是有有机基质的复合壁，并且，在适当情况下，有具有小于10mm长度的纤维，优选地小于3mm。

根据本发明的一个有利实施例，所述壁包括内表面和至少一个环形密封件，特别是覆盖所述内表面的至少一个可磨损材料层，在适当情况下，所述环形密封件与多个插座或每个插座接触。

根据本发明的一个有利实施例，所述壁包括沿径向和/或轴向在距所述插座的一定距离处的环形密封件。

根据本发明的一个有利实施例，所述壁包括旋转轮廓，该旋转轮廓具有主要沿轴向延伸的基座或从基座的上游和下游径向向内延伸的两个径向延伸部；延伸部的每个内径向端部包括环形密封件，特别是可磨损密封件。

根据本发明的一个有利实施例，插座形成至少一个环形插座排，优选地形成多个环形插座排。

根据本发明的一个有利实施例，容纳在插座中的叶片部分具有相对于所述压缩机的旋转轴线倾斜至少5°的平均弦，优选地倾斜至少10°。因此，紧固密封件受压地工作，并限制剪切力。

根据本发明的一个有利实施例，所述插座是端部开放的，叶片正好从插座中穿过，并且叶片优选地包括布置在所述插座的任一侧上的长度相同的两个部分。

本发明的另一主题是轴向涡轮机，特别是飞机涡轮喷气发动机，包括至少一个叶栅结构，值得注意的是，所述或每个结构是根据本发明的，并且所述涡轮机优选地包括根据本发明的压缩机。

一般地，本发明的每个主题的有利实施例也适用于本发明的其他主题。在可能的范围之内，本发明的每个主题可以与其他主题相结合。

所提供的优势

本发明使得可以通过紧固层增加叶片与插座之间的锚定，因为它充分利用了材料的接合。除了其可能的粘合性质之外，紧固由层的剪切强度保证。容纳凹凸部的叶片部是弯曲的，其结果是，它的凹凸部承受不同分布的拉伸压缩和剪切力。紧固层中的任何破损将能够更加发展。

本发明使得可以使用形成材料块的材料，在适当情况下，具有减少的粘结。如果叶片或护罩段需要更换，则紧固层的移除被简化，因为它几乎没有粘住。热塑性层可因此通过热处理移除，从而降低或消除了必要的物理和/或化学操作。在插座的熔融温度下熔融的任何其他材料可以是合适 的。

附图说明

图1示出了根据本发明的轴向涡轮机。

图2是根据本发明的涡轮机压缩机的示意图。

图3示出了根据本发明的叶栅结构的侧视图。

图4描绘了根据本发明的叶栅结构沿图3中示出的轴线4-4的剖面图。

具体实施方式

在后面的描述中，术语内或内部和外或外部涉及相对于轴向涡轮机的旋转轴线的位置。轴向方向对应于沿着所述涡轮机的旋转轴线的方向。

图1以简化的方式示出了轴向涡轮机。在这种特定情况下所涉及的是能够施加推力用于推进飞机的双流涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机2包括第一压缩级(称为低压压缩机5)、第二压缩级(称为高压压缩机6)、燃烧室8和一个或多个涡轮级10。在操作过程中，涡轮机10的机械动力经由中心轴传递到转子12，其施加运动到两台压缩机5和6。后者包括与定子叶片排相关联的多个转子叶片排。转子绕其旋转的旋转轴线14由此使得能够产生空气流，并将后者逐步压缩到燃烧室8。降压装置(Stepdown means)可以提高传递到压缩机的旋转速度。

通常被称为风扇16的入口鼓风机被联接到转子12，并产生被分成初级流18和次级流20的空气流，所述初级流通过涡轮机的上述各级，而次级流20通过沿机器的环形管道(部分地示出)，以便随后与初级流在涡轮机出口处会合。次级流可以被加速，以产生反推作用力。初级流18和次级流20是环形流，并被引导通过涡轮机的壳体。为此，壳体具有可以在内部和外部的圆筒形壁或护罩。

图2是贯穿轴向涡轮机的压缩机的剖视图，诸如图1的轴向涡轮机。压缩机可以是低压压缩机5。可以在那里观察到风扇16的一部分，和用于初级流18与次级流20的分离鼻22。转子12包括多个转子叶片排24，在这种情况下是三个。

低压压缩机5包括多组引导叶片，在这种情况下是四组，其中每组都 包含至少一个定子叶片排26。引导叶片组与风扇16或者与转子叶片排24相关联，以便平整空气流18，从而将流的速度转换为静压力。

定子叶片26从外壳体28基本上沿径向延伸，并且可以被紧固并在螺栓的辅助下固定在那里。它们彼此有规律地间隔开并在流18中具有相同角度取向。有利地，同一排的叶片是相同的。每个定子叶片26具有配置为能够偏转初级流的空气动力学部分的径向堆叠。

至少一组或每组引导叶片可包括壁30，特别是内部护罩30。壁30在插座32的辅助下紧固到定子叶片的内端部。至少一个或每个护罩可以是圆形的或由角度段形成。壁可以由部分形成，各部分分配给定子叶片，这些部分可以是叶片平台。叶片和壁或至少一个壁部分的组合可形成叶栅结构34。涡轮机和/或压缩机5可以包括排列在一个或多个环形排中的多个叶栅结构34。

壁30因此必须连接的多个叶片，因为它被紧固到那里。壁30可以包括聚合物材料，特别是有有机基质的复合材料。复合材料可以填充有短纤维，也就是说填充有平均长度小于10mm的纤维，优选地小于5mm，更优选地小于2mm。壁30当然可以由金属制成。护罩(也就是说壁30)可以通过添料加工而模制或制造，以便产生复杂形状，例如在插座32中的底切。

图3示出压缩机的叶栅结构34的轮廓图，例如图2所示的压缩机。

壁30可包括绕涡轮机14的旋转轴线旋转的轮廓。该轮廓可以包括连接到叶片26的基座36，例如中央基座36。基座36主要沿轴向延伸，并且可相对于轴线14大幅倾斜。轮廓还可以包括两个径向延伸部38，一个在上游，一个在下游。它们中的每个从基座36朝向转子12延伸，特别是朝向转子12的环形肋40(也被称为唇40)延伸。它们可朝向内部彼此运动分开。因此，基座36通过旋转产生的大致管状的条带，而延伸部38产生径向凸缘。壁30的这种配置具有轴向细长的外观。

壁30可以包括表面42，用于引导和/或限定涡轮机的环状流18。该表面42(例如外表面)可以是大致管状的或成形为圆弧。它被布置在插座32与叶片26的翼型件之间。翼型件是叶片26的意图在流18中径向延伸的部分，并且它形成了叶片26的径向大部。

至少一个或每个壁30能够支撑围绕转子12的动态密封设备44。至少 一个或每个密封设备44可以包括一个或多个环形密封层46，所述环形密封层46与转子12的外表面配合，特别是与它的唇40配合。密封层46可以由在与唇40接触时解聚成粉末的耐磨材料(即易碎材料)生产。由此，密封设备44能够以与转子12接触而不损坏它；它可以因此被设计为尽可能接近转子12，从而可以优化动态密封。至少一个或每个密封层46可以由壁30的轮廓的一个径向延伸部38承载。这样的构造并且从文献EP2801702A1中是公知的

根据本发明的一个变体，密封件包括填充在基座36与壁30的延伸部38之间的环形空间的层。该层(例如可磨损层)可以与插座32接触，并在适当情况下，关闭它的开口。密封件也可以与每个紧固层接触。

壁30凭借它的紧固套筒32(例如设置在基座36处)连接到叶片26。一排或每排中的每一个叶片26因此可以紧固到压缩机的壁30。为了改善紧固，并在适当情况下改善密封，叶片与插座之间的界面被紧固层堵塞。在叶片-插座界面处的凹凸48的辅助下，保持被进一步改善，所述凹凸48能够在界面中径向和轴向分布。

根据本发明，叶栅结构34可以在关于图1呈现的涡轮机的任何叶栅上形成。叶栅结构34在这里被描述为定子的一部分，但它也可以是一个转子的一部分。在这里仅示出了叶片26的一个端部。然而，可以想象在两个壁(诸如外壳体和内护罩)上的插座的辅助下连接叶片的两个端部，界面各自具有凹凸和紧固层。混合紧固是可以想象的，因为有混合的叶片排。

图4示出了叶栅结构34沿图3中示出的轴线4-4的剖面图。紧固层50将插座32从定子叶片26分开。

插座32形成围绕叶片26的一个端部的套筒。它可以形成密封的连续导管。以这种方式，它可以接收例如糊状或液体形式的紧固层50。它的内表面的轮廓是从叶片26的轮廓衍生的，并且它包括侧52，例如压力侧，它是拱顶形的，以增加叶片-插座保持力。

凹凸48在叶片26的压力面54和吸力面56上都有分布。第一个可以是弯曲并且凹入的。第二个可以是拱顶形并且凸出的。凹凸部也可以在插座32的内表面上形成，在这种情况下，所述表面围绕并且面向叶片26的端部。叶片26的某些凹凸48可以与插座32的凹凸相对，这使得能够在一些地方减薄紧固层50而在其他地方加厚，以形成更强的材料体。紧固层抱 住叶片和插座，并且特别地抱住凹凸。

凹凸48在叶片26和插座32的表面上轴向分布。它们可以形成台阶和腔。凹凸48抱住紧固层，反之亦然，以便通过材料接合确保锚定。它们形成紧固层50上的厚度变化。它们也可以形成在其各自植入表面(54；56)上突出的凸台或齿。

紧固层50围绕叶片26，以连续方式抓握在其周围，使得能够保持叶片26与它的插座32之间的空间，例如，以避免它们之间的接触，使它们隔离。特别是，紧固层50的包封前缘58的延伸部和后缘60的延伸部。紧固层50可以是聚合物材料，使得能够抵抗前缘58和后缘60的尖锐突出方面。因此，紧固层50将来自边缘(60；58)的应力朝向插座分配，以便保护边缘。

紧固层50可以是粘结层50。它可以是以糊状形式施用的材料，该材料然后硬化以便将叶片26锚定在插座32中。紧固层50也可以形成穿过由插座32界定的通道的密封件。它可以是弹性体，诸如硅氧烷/硅酮。