用于軸流式渦輪機(jī)低壓壓縮機(jī)的復(fù)合殼體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于渦輪機(jī)的復(fù)合殼體。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于軸流式渦輪機(jī)的復(fù)合環(huán)形殼體，軸流式渦輪機(jī)具有圓形壁、徑向環(huán)形凸緣，以及在它們相接之處的鋒利的拐角；復(fù)合件包括纖維加強(qiáng)件。本發(fā)明還涉及一種制造渦輪機(jī)復(fù)合殼體的方法。本發(fā)明還涉及一種包括復(fù)合環(huán)形殼體的軸流式渦輪機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了減輕渦輪機(jī)，通常由金屬生產(chǎn)的一些部件可以由復(fù)合材料制成。諸如支撐件和殼體的結(jié)構(gòu)元件可以由復(fù)合材料制成。尤其是，壓縮機(jī)的外部殼體，特別是低壓壓縮機(jī)，可以由復(fù)合材料來(lái)生產(chǎn)。
[0003]這樣的殼體通常具有支撐環(huán)形排葉片的圓柱形壁，以及徑向延伸的環(huán)形固定凸緣。凸緣允許壓縮機(jī)殼體安裝在中間風(fēng)扇殼體上并且允許分離環(huán)形唇的固定。殼體的內(nèi)部表面沿壓縮機(jī)引導(dǎo)環(huán)形流，為此需要具有無(wú)臺(tái)階的光滑表面。該約束意味著，鋒利的拐角需要在固定凸緣處產(chǎn)生。
[0004]壓縮機(jī)復(fù)合外部殼體可以由通過(guò)基質(zhì)增加密度的預(yù)成型件來(lái)產(chǎn)生。預(yù)成型件可以由堆疊在彼此頂部的成堆的纖維片來(lái)形成，纖維片在圓柱形部分上延伸并且延伸至固定凸緣。一旦成形，預(yù)成型件被放置在注射模具中，該注射模具具有邊緣拐角以再造殼體的所需形狀?，F(xiàn)在，在模具的邊緣拐角處，堆疊的預(yù)成型件形成圓角半徑并且在該區(qū)域中留下未被纖維占用的空間，或者，最少程度地缺少纖維。在注射時(shí)，該空間填充樹(shù)脂，而不由纖維加強(qiáng)。因此，復(fù)合殼體在這點(diǎn)呈現(xiàn)出弱點(diǎn)。
[0005]專利文獻(xiàn)EP1900502A1公開(kāi)了一種渦輪機(jī)復(fù)合環(huán)形殼體。該殼體具有管狀本體和在本體端部的環(huán)形凸緣。該凸緣在本體的內(nèi)側(cè)形成環(huán)形鋒利的拐角。復(fù)合殼體包括若干纖維加強(qiáng)件，在邊緣拐角的區(qū)域中，其中一個(gè)是拆開(kāi)的，使得纖維可以在凸緣與環(huán)形本體之間的結(jié)合中展開(kāi)。這種拆看通過(guò)升高溫度的步驟來(lái)執(zhí)行，并允許纖維在邊緣拐角中有效地展開(kāi)。然而，拆開(kāi)步驟占用了一段時(shí)間，減少了殼體生產(chǎn)速度。這種教導(dǎo)還必須使用能夠被拆開(kāi)的層片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明的目的是解決由現(xiàn)有技術(shù)提出的問(wèn)題中的至少一個(gè)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是用壁與固定凸緣之間的突出邊緣拐角來(lái)簡(jiǎn)化復(fù)合殼體的創(chuàng)建。本發(fā)明的另一個(gè)目的是加強(qiáng)渦輪機(jī)復(fù)合殼體，在凸緣下，盡可能接近于鋒利的拐角。本發(fā)明的另一個(gè)目的是減小復(fù)合殼體的成本。
[0008]技術(shù)方案
[0009]本發(fā)明的一個(gè)主題是一種制造渦輪機(jī)的復(fù)合殼體的方法，該殼體包括大致圓形或成形為圓弧的壁、從壁的一個(gè)邊緣徑向延伸并且與壁形成鋒利的拐角的固定凸緣，其特征在于，該方法包括以下步驟，可能是以這樣的順序:(a)提供或取得具有配置成形成殼體的邊緣拐角的拐角的模具；(b)提供填充的熱塑性樹(shù)脂輪廓部分并且將其沿模具的拐角放置；(c)將纖維加強(qiáng)件放置在擁抱輪廓部分的模具中；(d)將模具關(guān)閉；(e)將注射到模具中的樹(shù)脂或纖維加強(qiáng)件用其浸透的樹(shù)脂聚合；(f)將殼體脫模110。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，在將模具關(guān)閉的步驟(d)期間，纖維加強(qiáng)件倚靠著輪廓部分被壓縮；輪廓部分可能包括彎曲表面，并且加強(qiáng)件是配置成擁抱輪廓部分彎曲表面的纖維預(yù)成型件。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，在聚合步驟(e)期間，注射的樹(shù)脂或浸透的樹(shù)脂粘合至輪廓部分；優(yōu)選注射的樹(shù)脂與輪廓部分相接觸。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，輪廓部分的樹(shù)脂包括環(huán)氧型樹(shù)脂和/或聚胺。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，輪廓部分包括0.5?〖％至5wt%之間的纖維，特別是碳纖維。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，輪廓部分的樹(shù)脂包括4(^丨％至90wt%之間的N，N，Nr ,Nr -四縮水甘油基-4，4' -二氨基二苯甲烷。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，輪廓部分的樹(shù)脂包括10?丨％至30wt%之間的聚醚砜。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，輪廓部分的樹(shù)脂包括lwt %至10wt %之間的1，5-萘二酚；輪廓部分的樹(shù)脂可能是觸變樹(shù)脂。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，輪廓部分具有三角形整體輪廓和5kg/m至20kg/m之間的線性質(zhì)量，優(yōu)選地在10kg/m至15kg/m之間。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，輪廓部分的長(zhǎng)度等于相關(guān)聯(lián)的邊緣拐角的線性長(zhǎng)度。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，樹(shù)脂是觸變樹(shù)脂。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，輪廓部分包括在0.5?丨％至10wt%2間的鋁粉末。[0021 ] 根據(jù)辦發(fā)明的一有利實(shí)施例，輪廓部分包括主要的樹(shù)脂。
[0022]本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種用于軸流式渦輪機(jī)的復(fù)合殼體，特別是用于壓縮機(jī)，該殼體包括:壁，其大致是圓形或著成形為圓??；固定凸緣，其從壁的一個(gè)邊緣徑向延伸，并且與所述壁形成鋒利的拐角；纖維加強(qiáng)件，其加強(qiáng)壁和凸緣；基質(zhì)，其具有在邊緣拐角與纖維加強(qiáng)件之間的邊緣拐角區(qū)域；值得注意的是，邊緣拐角區(qū)域包括平均長(zhǎng)度小于10_的纖維。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，在邊緣拐角區(qū)域的纖維的平均長(zhǎng)度小于4_，優(yōu)選地小于 2.00mm。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，在邊緣拐角區(qū)域，基質(zhì)包括可能表示邊緣拐角區(qū)域的質(zhì)量的0.1%至10%之間的鋁粉末。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，纖維加強(qiáng)件包括具有圓角半徑的呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的輪廓，圓角半徑限定邊緣拐角區(qū)域；纖維加強(qiáng)件可能包括成堆的纖維層片或者纖維加強(qiáng)件是由三維織物產(chǎn)生的纖維預(yù)成型件。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，固定凸緣是圓形或半圓形凸緣或軸向固定凸緣。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，基質(zhì)占據(jù)纖維加強(qiáng)件。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，纖維加強(qiáng)件的纖維的平均長(zhǎng)度大于30cm，優(yōu)選地大于lm0
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，加強(qiáng)件的纖維布置在層中。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一有利實(shí)施例，在邊緣拐角區(qū)域中，纖維通常沿邊緣拐角的整個(gè)長(zhǎng)度隨機(jī)地取向。
[0031]本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種包括復(fù)合殼體的渦輪機(jī)，值得注意的是，復(fù)合殼體是根據(jù)用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合殼體和/或依據(jù)本發(fā)明的復(fù)合殼體制的方法來(lái)生產(chǎn)的。
[0032]提供的優(yōu)點(diǎn)
[0033]本發(fā)明能夠使用輪廓部分創(chuàng)建殼體，其組成物不同于壁的組成物。輪廓部分可能創(chuàng)建鋒利的拐角，其的組成物優(yōu)化的機(jī)械強(qiáng)度，而不拉長(zhǎng)生產(chǎn)殼體或增加額外的制造步驟的時(shí)間。用于樹(shù)脂的填料的選擇允許創(chuàng)建混合復(fù)合件，其包括具有不同尺寸并且可變比例的不同類型的纖維。輪廓部分的使用是簡(jiǎn)單的；其觸變性質(zhì)使其易于放置在模具的拐角中。
[0034]使用由要被聚合的樹(shù)脂制成的輪廓部分的邊緣拐角的創(chuàng)建能夠形成具有貢獻(xiàn)于邊緣拐角的特定需要的組成物的基質(zhì)。這改善了殼體28的機(jī)械強(qiáng)度和耐久性，渦輪機(jī)在操作時(shí)，殼體28可能受到振動(dòng)、化學(xué)侵蝕以及超過(guò)170°C的溫度。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的軸流式渦輪機(jī)。
[0036]圖2是根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)壓縮機(jī)的圖形。
[0037]圖3是表示根據(jù)本發(fā)明制造殼體的方法的圖形。
[0038]圖4示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的殼體的纖維加強(qiáng)件。
[0039]圖5示出了沿圖4中繪制的線5-5的穿過(guò)根據(jù)本發(fā)明的殼體的纖維加強(qiáng)件的橫截面。
[0040]圖6描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明，輪廓部分被放置在模具中。
[0041]圖7描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明，纖維加強(qiáng)件被放置在模具中。
[0042]圖8描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明，模具被關(guān)閉。
[0043]圖9描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明，樹(shù)脂被注入到模具中并且在模具中聚入口 ο
[0044]圖10描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明的殼體被脫模。
【具體實(shí)施方式】
[0045]在下面的描述中，術(shù)語(yǔ)內(nèi)部和外部涉及相對(duì)于軸流式渦輪機(jī)的旋