專利名稱：具有互補(bǔ)的非對稱幾何形狀的渦輪機(jī)組葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由包括纖維增強(qiáng)件的復(fù)合材料制成的渦輪機(jī)組葉片，該纖維增強(qiáng)件通過基質(zhì)進(jìn)行致密化。本發(fā)明的領(lǐng)域是用于航空發(fā)動機(jī)或エ業(yè)渦輪機(jī)的燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了復(fù)合材料的渦輪機(jī)組葉片的制造。具體可以參考由SNECMA和SNECMAPropulsion Solide共同申請的國際專利申請PCT/FR2009/052309。該申請描述了由包括纖維增強(qiáng)件的復(fù)合材料制成的渦輪機(jī)組葉片的制造，該纖維增強(qiáng)件通過基質(zhì)進(jìn)行致 密化。更精確地，該方法展示的特征在于，通過三維編織制造而成的纖維坯件成形為獲得具有第一部分和至少ー個第二部分的整塊纖維預(yù)成型件，該第一部分構(gòu)成翼面和葉根的預(yù)成型件，該至少ー個第二部分構(gòu)成內(nèi)部平臺和葉片外部平臺預(yù)成型件。因此，在預(yù)成型件致密化之后，可以獲得的葉片由具有纖維增強(qiáng)件的復(fù)合材料制成，并且與整合后的內(nèi)部平臺和/或外部平臺形成單一件，該纖維增強(qiáng)件由預(yù)成型件構(gòu)成并且通過基質(zhì)進(jìn)行致密化。通過這種方法獲得的葉片具有的優(yōu)點在于，其外部平臺無法整合對于環(huán)繞葉片的殼體的密封功能(由于存在擦拭器)以及航空動力學(xué)功能(由于遮罩?jǐn)_流器的存在，該擾流器對渦輪機(jī)中的氣流流動路徑的外側(cè)進(jìn)行限定)。由SNECMA 和 SNECMA Propulsion Solide 共同申請的法國專利申請 No. 0958931描述了與整合后的內(nèi)部平臺和外部平臺形成單一件的由復(fù)合材料制成的葉片的制造，該外部平臺既提供密封功能又提供航空動力學(xué)功能。然而,利用法國專利申請No. 0958931中描述的方法制造這種外表平臺具體涉及到利用兩層纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形和模塑操作，這些操作是完全可行的但是與單層結(jié)構(gòu)相比執(zhí)行起來會更為復(fù)雜。此外，由此制造的葉片并不包含抗傾斜壁。另外，在根據(jù)法國專利申請No. 0958931描述的方法制造的葉片的外表平臺受到損壞的情況下，航空動力學(xué)功能和密封功能兩者都會受到影響，這是因為外部平臺在提供兩種功能的單一件中形成。

發(fā)明內(nèi)容
因此，對于渦輪機(jī)組的渦輪機(jī)或壓縮機(jī)期望能夠具有可由復(fù)合材料(特別是但并不必須是熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，例如CMC)制成的可用的葉片，這些葉片制造起來相對簡單，并且整合了所需的功能，即，密封、流動路徑限定(航空動力學(xué)功能)和抗傾斜功能。為此目的，根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于制造渦輪機(jī)組葉片的方法，該渦輪機(jī)組葉片由包括纖維增強(qiáng)件的復(fù)合材料制成，該纖維增強(qiáng)件通過基質(zhì)進(jìn)行致密化，所述方法包括-通過對整塊纖維坯件進(jìn)行三維編織而進(jìn)行制造，-對所述纖維坯件進(jìn)行成形，以便獲得具有第一部分和至少ー個第二部分的整塊纖維預(yù)成型件，所述第一部分構(gòu)成翼面和葉根的預(yù)成型件，所述葉片翼面呈現(xiàn)出兩個面，每個面均連接前緣和后緣，所述第二部分僅出現(xiàn)在所述葉片翼面的ー個面上，并且所述第二部分構(gòu)成如下元件中的至少ー個的一部分的預(yù)成型件葉片內(nèi)部平臺、葉片抗傾斜壁、葉片外部平臺擾流器和葉片外部平臺擦拭器，-通過基質(zhì)對所述預(yù)成型件進(jìn)行致密化，以便獲得由具有纖維增強(qiáng)件的復(fù)合材料制成的葉片，所述纖維增強(qiáng)件由所述預(yù)成型件構(gòu)成并且通過所述基質(zhì)進(jìn)行致密化，并且所述葉片與如下元件中的ー個的至少一部分形成單一件葉片內(nèi)部平臺、葉片抗傾斜壁、葉片外部平臺擾流器和葉片外部平臺擦拭器。與專利申請No. 0958931中描述的方法相比，本發(fā)明通過由單層結(jié)構(gòu)制造的葉片的有區(qū)別的不同部分而提供了流動路徑限定、密封和抗傾斜所有這些功能。由此制造的葉片呈現(xiàn)了互補(bǔ)的非対稱幾何形狀，從而在其翼面的ー側(cè)(壓カ面或抽吸面)上通過葉片外部平臺擦拭器的一部分而提供了密封功能，通過內(nèi)部平臺和葉片外部平臺擾流器的部分提供了流動路徑限定功能，并且通過抗傾斜壁的一部分而提供了抗傾斜功能。該非對稱幾何形 狀允許數(shù)個等同的翼面交錯，以便在其翼面的每ー側(cè)上提供所需功能。根據(jù)該方法的有利特征，在與待制造葉片的縱向方向?qū)?yīng)的所述纖維坯件的縱向方向上，所述纖維坯件包括第一組數(shù)層紗線和第二組數(shù)層紗線，所述第一組數(shù)層紗線相互連結(jié)以形成所述坯件的第一部分，該第一部分對應(yīng)于所述翼面和葉根的預(yù)成型件，所述第ニ組數(shù)層紗線至少局部地相互連結(jié)以在所述葉片翼面的一個面上構(gòu)成所述坯件的至少第二部分，該第二部分對應(yīng)于如下元件中的至少ー個的一部分的預(yù)成型件葉片內(nèi)部平臺、抗傾斜壁、葉片外部平臺擾流器和葉片外部平臺擦拭器，所述第一組紗線層的紗線并未連結(jié)到所述第二組紗線層的紗線，并且所述第一組紗線層在所述坯件的所述第二部分或每ー個第二部分處使得所述第二組紗線層的紗線橫穿該第一組紗線層。設(shè)置未連結(jié)區(qū)域允許在不切割連結(jié)紗線的條件下對所述纖維預(yù)成型件進(jìn)行成形，這樣的切割可能會降低所述纖維增強(qiáng)件的機(jī)械強(qiáng)度，由此降低制得的葉片的機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在與待制造的纖維坯件的縱向方向?qū)?yīng)的縱向方向上，所述纖維坯件包括-第一組數(shù)層紗線，所述第一組數(shù)層紗線相互連結(jié)以形成所述坯件的第一部分，該第一部分對應(yīng)于所述翼面和葉根的預(yù)成型件；-第二組數(shù)層紗線，所述第二組數(shù)層紗線至少局部地相互連結(jié)以在所述翼面的一個面上形成所述坯件的至少ー個第二部分和所述坯件的至少ー個第三部分，所述第二部分對應(yīng)于葉片外部平臺擾流器和/或葉片內(nèi)部平臺的一部分的預(yù)成型件，所述第三部分對應(yīng)于葉片外部平臺擦拭器和/或葉片抗傾斜壁的一部分的預(yù)成型件；第一組紗線層的紗線并未連結(jié)到所述第二組紗線層的紗線，并且所述第一組紗線層在所述纖維坯件的所述第二部分或每ー個第二部分處并且在所述纖維坯件的所述第三部分或每ー個第三部分處使得來自所述第二組紗線層的紗線橫穿所述第一組紗線層。在此情況下，所述纖維坯件與連續(xù)的第二組紗線層進(jìn)行編織，并且所述纖維坯件的成形包括切除，即，將位于所述纖維坯件的所述第二部分或每ー個第二部分以及所述纖維坯件的所述第三部分或每ー個第三部分外側(cè)的所述第二組紗線層的部分切割棹。
根據(jù)本發(fā)明的另ー個實施方案，在與待制造纖維坯件的縱向方向?qū)?yīng)的縱向方向上，所述纖維坯件包括-第一組數(shù)層紗線，所述第一組數(shù)層紗線相互連結(jié)以形成所述坯件的第一部分，該第一部分對應(yīng)于所述翼面和葉根的預(yù)成型件；-第二組數(shù)層紗線，所述第二組數(shù)層紗線至少局部地相互連結(jié)以在所述翼面的一個表面上形成所述坯件的至少ー個第二部分和所述坯件的第三部分，所述第二部分對應(yīng)于至少ー個如下元件的一部分的預(yù)成型件葉片內(nèi)部平臺、葉片抗傾斜壁、葉片外部平臺擾流器和葉片外部平臺擦拭器，所述第三部分對應(yīng)于除了由所述第二部分形成的預(yù)成型件之外的其它元件中的ー個的全部或一部分的預(yù)成型件；以及-第三組數(shù)層紗線，其至少局部地相互連結(jié)以在所述翼面的一個面上形成所述坯件的至少ー個第四部分和所述坯件的第五部分，所述第四部分對應(yīng)于除了由所述第二部分和第三部分形成的預(yù)成型件之外的所述元件中的ー個的全部或一部分的預(yù)成型件，所述第 五部分的元件對應(yīng)于除了由所述第二部分、第三部分和第四部分形成的預(yù)成型件之外的其它元件中的全部或部分的預(yù)成型件；所述第一組紗線層的紗線并未連結(jié)到所述第二組紗線層和第三組紗線層的紗線，并且所述第一組紗線層在所述纖維坯件的所述第二部分、第三部分、第四部分和第五部分處使得來自所述第二組紗線層和第三組紗線層的紗線橫穿所述第一組紗線層。在此情況下，所述纖維坯件與連續(xù)的第二組紗線層和第三組紗線層進(jìn)行編織，并且所述纖維坯件的成形包括切除，即，將位于所述纖維坯件的所述第二部分、第三部分、第四部分和第五部分外側(cè)的所述第二組紗線層和第三組紗線層的部分切割棹。根據(jù)本方法的又一個特征，在所述纖維坯件的第一部分中并且在與沿著待制造葉片中的可變厚度的翼面輪廓延伸的方向?qū)?yīng)的方向上，在所述第一組紗線層中的紗線層數(shù)量是恒定的。然后，所述第一組紗線層的紗線能夠具有可變的重量和/或支數(shù)。有利地，通過三維編織來制造條帶，該條帶包括一系列纖維坯件。這些纖維坯件能夠隨后從所述條帶切割掉。所述坯件能夠在緯線方向或在經(jīng)線方向上與待制造的葉片的縱向方向進(jìn)行編織。根據(jù)本發(fā)明，還提出了一種復(fù)合材料的渦輪機(jī)組葉片，包括纖維增強(qiáng)件，所述纖維增強(qiáng)件通過對紗線進(jìn)行三維編織而獲得并通過基質(zhì)進(jìn)行致密化，所述葉片包括構(gòu)成翼面和葉根的第一部分，所述葉片翼面呈現(xiàn)了兩個面，每個面均將前緣連接到后緣，所述第一部分與至少ー個第二部分形成單一件，所述第二部分僅出現(xiàn)在所述葉片翼面的ー個面上，并且構(gòu)成如下元件中的至少ー個的一部分葉片內(nèi)部平臺、葉片抗傾斜壁、葉片外部平臺擾流器和葉片外部平臺擦拭器，所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分和第二部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互嵌套，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，所述第二部分構(gòu)成如下其中一個元件的一部分葉片內(nèi)部平臺、葉片抗傾斜壁、葉片外部平臺擾流器和葉片外部平臺擦拭器，所述第一部分還與至少ー個第三部分形成單一件，所述第三部分構(gòu)成除了由所述第二部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的所述元件中的至少ー個的一部分，所述第三部分僅出現(xiàn)在所述翼面的ー個面上，所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分、第二部分和第三部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互疊蓋，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分和第三部分內(nèi)。在此情況下，所述第一部分還能夠與至少ー個第四部分形成單一件，所述第四部分構(gòu)成除了由所述第二部分和第三部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的所述元件中的至少ー個的一部分，所述第四部分僅出現(xiàn)在所述翼面的ー個面上，所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分、第二部分、第三部分和第四部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互疊蓋，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分、第三部分和第四部分內(nèi)。所述第一部分還能夠與至少ー個第五部分形成單一件，所述第五部分構(gòu)成除了由所述第二部分、第三部分和第四部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的所述元件中的至少ー個的一部分，所述第五部分僅出現(xiàn)在所述翼面的ー個面上，所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和第五部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互疊蓋，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分、第三部分、第四部分和第五部分內(nèi)。 根據(jù)另ー個實施方案，所述第二部分構(gòu)成如下元件中的ー個的一部分葉片內(nèi)部平臺、葉片抗傾斜壁、葉片外部平臺擾流器和葉片外部平臺擦拭器，所述第一部分還與至少ー個第三部分形成單一件，所述第三部分構(gòu)成除了由所述第二部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的所述元件中的至少ー個的全部或一部分，所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分、第二部分和第三部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互疊蓋，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分和第三部分內(nèi)。所述葉片能夠由陶瓷基質(zhì)的復(fù)合材料制成。根據(jù)所述葉片的ー個特征，構(gòu)成所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第二部分、第三部分、第四部分和/或第五部分對應(yīng)的那部分的紗線橫穿所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分對應(yīng)的那部分。所述葉片翼面能夠具有可變厚度輪廓，所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分對應(yīng)的那部分在所述葉片的縱向方向上沿著該可變厚度輪廓具有恒定數(shù)量的紗線層(該紗線層重量和/或支數(shù)能夠變化)，或者具有數(shù)量可變的紗線層。本發(fā)明的目的還在于配備有如前文限定的葉片的渦輪機(jī)組轉(zhuǎn)子或盤片以及渦輪機(jī)組。


通過隨后參考所附附圖以顯示方式而非限制性地給出的描述將更好地理解本發(fā)明，在這些附圖中-圖I為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的渦輪機(jī)組葉片的立體圖；-圖2A至2C為圖I中的葉片的多個部分的放大圖；-圖3極為示意性地顯示了在三維編織的纖維坯件中的三組紗線層的布置，該三維坯件設(shè)計為制造用于例如圖I所示的葉片的纖維預(yù)成型件；-圖4、5和6相繼顯示了以圖3的纖維坯件開始來制造用于例如圖I所示的葉片的纖維預(yù)成型件的制造步驟；
-圖7為顯示例如圖I中的葉片翼面的扁平輪廓的截面圖；-圖8為可以獲得例如圖7中的輪廓的ー組經(jīng)紗層的截面圖；-圖9A和9B為顯示編織圖3中的纖維坯件方法的截面圖；-圖IOA和IOB為圖3中的纖維坯件的一部 分在平行于經(jīng)線方向和緯線方向的平面中的局部截面圖，該部分對應(yīng)于一方面位于翼面和葉片抗傾斜壁的一部分之間而另一方面位于翼面和葉片內(nèi)部平臺的一部分之間的接合位置；-圖IOC為圖2中的纖維坯件的一部分的局部緯線截面圖，該部分對應(yīng)于翼面和葉片抗傾斜壁的多個部分之間以及翼面和葉片內(nèi)部平臺的多個部分之間的接合位置；-圖IlA和IlB為圖3中的纖維坯件的一部分在平行于經(jīng)線方向和緯線方向的平面中的局部截面圖，該部分對應(yīng)于一方面位于翼面和葉片外部平臺擾流器的一部分之間而另ー方面位于翼面和葉片外部平臺擦拭器的一部分之間的接合位置；-圖IIC為圖2中的纖維坯件的一部分的局部緯線截面圖，該部分對應(yīng)于翼面和葉片抗傾斜壁的多個部分之間以及翼面和葉片內(nèi)部平臺的一部分之間的接合位置；-圖12A為顯示在纖維坯件的一部分中的緯紗布置實例的緯線截面視圖，該部分對應(yīng)于翼根的一部分；-圖12B至12D為顯示用于在圖12A的纖維坯件部分中進(jìn)行三維(多層)編織的實例的經(jīng)線平面的緯線截面圖；-圖13為顯不與翼根對應(yīng)的還件的一部分的另ー個實施方案的局部不意性截面圖；-圖14和15極為示意性地顯示了通過三維編織獲得的編織成的纖維條帶的兩個實施方案，從而其包含了多個如圖3中那樣的纖維坯件；-圖16顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)組葉片的制造方法的一個實施方案中的多個連續(xù)步驟；-圖17顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)組葉片的制造方法的另ー個實施方案中的多個連續(xù)步驟；-圖18顯示了將與圖I中的葉片相似的多個葉片安裝到渦輪機(jī)組轉(zhuǎn)子；并且-圖19為根據(jù)本發(fā)明的另ー個實施方案的渦輪機(jī)組葉片的立體圖。
具體實施例方式本發(fā)明可應(yīng)用于具有整合后的內(nèi)部平臺和/或外部平臺的不同類型的渦輪機(jī)組葉片，特別是具有不同的燃?xì)鉁u輪機(jī)卷筒的壓縮機(jī)和渦輪機(jī)葉片，例如像圖I所示的低壓渦輪機(jī)(BP)轉(zhuǎn)子葉片。圖I中的葉片10以公知方式包括翼面20、由厚度更大的部分構(gòu)成的根部30，該根部例如具有球形截面并通過柄腳32相連。翼面20在其根部30和其尖端21之間的縱向方向上延伸，并且在橫截面中顯示了具有限定兩個面22和23的可變厚度的中凹輪廓，這兩個面分別對應(yīng)于翼面20的抽吸面和壓カ面，并且每一個面均連接翼面20的前緣20a和后緣20b。葉片10通過將根部30插入到設(shè)置在轉(zhuǎn)子周邊處的形狀匹配的凹ロ而安裝在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子(未示出)上。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，翼面20還包括四個有區(qū)別的不同的元件，其分別構(gòu)成葉片內(nèi)部平臺40部分、葉片抗傾斜壁50部分、葉片外部平臺擾流器60部分和葉片外部平臺擦拭器70部分。更精確地，在其徑向向內(nèi)端部處并在其面22上，翼面20連接到葉片內(nèi)部平臺40部分，該部分的外表面(或上表面)42徑向向內(nèi)限定了氣流f的流動路徑。在其上游和下游端部部分中(在氣流的流動方向f上)，平臺40部分以包覆擾流器44和46而終止。在所示實例中，平臺部分的表面42是傾斜的，從而相對于葉片縱向方向的法向形成大致非零的角度。根據(jù)氣流流動路徑的內(nèi)表面的期望輪廓，角度可以為零，或者表面42可以具有大致非直線的輪廓，例如為中凹的。同樣在其徑向向內(nèi)端部處但在其面21上，葉片20連接到抗傾斜壁50部分，該部分在其上游和下游端部處包括側(cè)翼51和52，其能夠防止葉片在其安裝在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子上時發(fā)生傾斜。翼面20還在其徑向向外端部處且在其面22上連接到葉片外部平臺擾流器60部 分，該部分在其內(nèi)表面(下表面)61上徑向向外限定了氣流f的流動路徑(圖I和2C)。在其上游和下游端部部分處，葉片外部平臺擾流器60部分以包覆擾流器62和63而終止。在所示實例中，葉片外部平臺擾流器60部分的表面61呈現(xiàn)了相對于葉片或表面61的縱向方向的法向大致形成非零角度的傾斜直線輪廓(圖2B)。作為變型，根據(jù)氣流流動路徑外表面的期望輪廓，表面61可以具有大致非直線的輪廓，例如為中凹的，并且/或者可以基本垂直于葉片縱向方向而延伸。同樣在其徑向向外端部處但在其面21上，翼面連接到葉片外部平臺擦拭器70部分。在其外表面(上表面)72上，葉片外部平臺擦拭器70部分限定了凹陷部或浴盆部73(圖I和2A)。沿著浴盆部73的上游和下游邊緣，部分70承載具有齒形輪廓的擦拭器74和75，這些擦拭器的尖端可以穿透到渦輪機(jī)環(huán)部(未顯示)的可磨蝕材料層內(nèi)，以便減小葉片尖端和渦輪機(jī)環(huán)部之間的間隙。如圖I所示，葉片內(nèi)部平臺40部分、葉片抗傾斜壁50部分、葉片外部平臺擾流器60部分和葉片外部平臺擦拭器70部分分別僅出現(xiàn)在翼面的ー個面上。換句話說，翼面的與包括這些元件中的一個或更多個的面相對的面上不存在該相同元件或這些相同元件。因此，在本發(fā)明的葉片中，由有區(qū)別的不同元件(在此處所述的實例中也就是由葉片內(nèi)部平臺40部分和葉片抗傾斜壁50部分)執(zhí)行了習(xí)慣上由出現(xiàn)在翼面徑向向內(nèi)端部處的同一個元件執(zhí)行的(在徑向外側(cè))限定流動路徑的功能和抗傾斜功能。同樣，在本發(fā)明的葉片中，由有區(qū)別的不同元件(在此處所述的實例中也就是由葉片外部平臺擾流器60部分和葉片外部平臺擦拭器70部分)執(zhí)行了習(xí)慣上由出現(xiàn)在翼面徑向向外端部處的同一個元件執(zhí)行的流動路徑限定和傾斜密封。圖3極為示意性地顯示了纖維坯件100，能夠通過該纖維坯件開始對纖維葉片預(yù)成型件進(jìn)行成形，以便在通過基質(zhì)進(jìn)行致密化并且可能的機(jī)加工之后獲得由復(fù)合材料制成的葉片，該葉片帶有整合后的內(nèi)部平臺、抗傾斜壁、葉片外部平臺擾流器和擦拭器部分，如圖I所示。坯件100包括通過三維編織或多層編織而獲得的兩個部分102和104，圖3中只是顯示了這三個部分的外売。部分102在成形之后被設(shè)計為構(gòu)成纖維葉片預(yù)成型件的與翼面和葉根預(yù)成型件對應(yīng)的一部分。部分104在成形之后被設(shè)計成構(gòu)成纖維葉片預(yù)成型件的與葉片抗傾斜部分、葉片外部平臺擦拭器部分、葉片內(nèi)部平臺部分和葉片外部平臺擾流器部分的預(yù)成型件對應(yīng)的那些部分。兩個部分102和104的形式為基本在與待制造的葉片的縱向方向?qū)?yīng)的方向X上延伸的條帶。纖維條帶102在其設(shè)計為構(gòu)成翼面預(yù)成型件的部分中呈現(xiàn)出根據(jù)待制造葉片的翼面輪廓厚度確定的可變厚度。在其設(shè)計為構(gòu)成根部預(yù)成型件的部分中，纖維條帶102呈現(xiàn)出根據(jù)待制造葉片的根部厚度確定的額外厚度103。纖維條帶102的寬度I根據(jù)待制造葉片的翼面和根部的已發(fā)展出的(扁平)輪廓的長度來選定，而纖維條帶104和106中每ー個的寬度L均大于根據(jù)待制造的葉片抗傾斜壁、內(nèi)部平臺、葉片外部平臺擾流器和擦拭器部分而選定的I。纖維條帶104具有根據(jù)待制造葉片的抗傾斜壁、內(nèi)部平臺以及外部平臺擾流器和 擦拭器部分的厚度確定的基本恒定的厚度。條帶104包括第一部分104a、第二部分104b和第三部分104c，該第一部分沿著條帶102的被設(shè)計為構(gòu)成翼面壓カ面的第一表面102a且鄰近該第一表面而延伸，該第二部分沿著條帶102的設(shè)計為構(gòu)成翼面抽吸面的第二表面102b且鄰近該第二表面而延伸，該第三部分沿著條帶102的第一表面102a且鄰近該第一表面而延伸。條帶104的部分104a和104b通過連接部分140c而連結(jié)，該連接部分在與待制造葉片的抗傾斜壁部分和內(nèi)部平臺部分的位置對應(yīng)的位置處相對于條帶102橫向地延伸。條帶104的部分104b和104c通過連接部分150c而連結(jié)，該連接部分在與待制造葉片的外部平臺擦拭器部分和外部平臺擾流器部分的位置對應(yīng)的位置處相對于條帶102橫向地延伸。根據(jù)葉片的外部平臺擦拭器部分處、葉片外部平臺擾流器部分處、抗傾斜壁部分處和葉片內(nèi)部平臺部分處的期望幾何形狀，連接部分140c和150c可以橫穿條帶102，從而基本垂直于坯件的縱向方向X而進(jìn)入且/或露出，或者沿循如下文中相對于圖10A、10B、IIA和IlB所述的彎曲輪廓。正如在下文中將要更為具體地描述到的，通過同時在X方向上對多個連續(xù)坯件100進(jìn)行連續(xù)編織，條帶102和104通過三維編織而同時進(jìn)行編織，但在條帶102和條帶104的部分104a、104b和104c之間不進(jìn)行連結(jié)。圖4至圖6極為示意性地顯示了如何能夠由纖維坯件100開始來獲得形狀接近待制造葉片形狀的纖維預(yù)成型件。條帶102在額外厚度103所在的一端處被切割，并且在略微超過連接部分150c的另一端處被切割，以便獲得長度對應(yīng)于待制造葉片的縱向尺寸的條帶120，其中膨脹部分130由額外厚度103的一部分構(gòu)成并且位于與待制造葉片的根部位置對應(yīng)的位置處。此外，在條帶104的部分104a和104c的端部處并在其部分104b中進(jìn)行切斷，從而釋放了延伸到連接部分140c的任ー側(cè)的獨(dú)立部段140a和140b以及釋放了位于連接部分150c的任一側(cè)上的獨(dú)立部段150a和150b，如圖4所示。部分140a、140b、150a和150b的長度根據(jù)待制造葉片中的內(nèi)部平臺、抗傾斜壁、夕卜
部平臺擾流器和外部平臺擦拭器部分的長度來確定。由于在條帶102和條帶104的部分104a、104b和104c之間缺乏連結(jié)，所以部分140a、140b、150a和150b能夠在不切割紗線的條件下垂直于條帶102折回，從而形成如圖5所示的多個板件。隨后通過利用條帶102的變形而進(jìn)行的模塑來獲得待制造葉片的纖維預(yù)成型件200，以便再現(xiàn)葉片翼面的中凹輪廓。部分140a和140b也進(jìn)行變形以再現(xiàn)分別與葉片的內(nèi)部平臺部分(具體是利用其包覆擾流器)的形狀和葉片的抗傾斜壁部分的形狀相似的形狀。同樣，部分150a和150b進(jìn)行變形以再現(xiàn)分別與葉片的外部平臺擾流器部分的形狀和葉片的外部平臺擦拭器部分的形狀相似的形狀(參見圖5)。由此獲得的預(yù)成型件200具有包括表面220a (設(shè)計為構(gòu)成翼面的壓カ面)和表面220b (設(shè)計為構(gòu)成翼面的抽吸面)的翼面預(yù)成型件部分220、根部預(yù)成型件部分230 (帶有柄腳預(yù)成型件)、內(nèi)部平臺部分預(yù)成型件部分240、抗傾斜壁部分預(yù)成型件部分250、葉片外部平臺包覆擾流器預(yù)成型件部分260以及外部平臺擦拭器部分預(yù)成型件部分270 (圖6)。如下文所述，有利地，在對坯件的纖維進(jìn)行處理并且使其滲透有固結(jié)成分之后執(zhí)行以纖維坯件開始制造葉片預(yù)成型件的各步驟。
下面將更為具體地描述用于纖維坯件100的三維編織方法。可以設(shè)想利用在坯件的縱向方向X上延伸的經(jīng)紗來進(jìn)行編織，要指出的是，也可以利用在該方向上的緯紗進(jìn)行編織。通過使用重量可變的經(jīng)紗來獲得條帶102的厚度在其長度上的變化。作為變型或者作為補(bǔ)充，可以改變紗線的支數(shù)(在緯線方向上的每單位長度的紗線數(shù)目)，在通過模塑而對預(yù)成型件進(jìn)行成形的過程中，支數(shù)越少則越薄。因此，為了獲得如圖7中的扁平突出部所示的葉片翼面輪廓，可以使用具有如圖8所示的可變重量和支數(shù)的3層經(jīng)紗。在實施方案的一個實例中，所用紗線可以是由日本公司Nippon Carbon提供的名為“Nicalon”的碳化硅(SiC)紗線，其重量(絲線數(shù)目)為O. 5K (500根絲線)。經(jīng)線被制作為帶有通過組合兩根O. 5K紗線而獲得的O. 5K SiC紗線和IK SiC紗線，這兩根紗線通過包覆而組合。有利地利用能夠在編織之后消除掉的臨時性質(zhì)的絲線來執(zhí)行包覆，例如利用能夠通過溶解于水中來消除的聚こ烯醇(PVA)絲線。下面的表I對于每一列經(jīng)紗給出了支數(shù)(在輪廓長度上的紗線數(shù)目/cm)、0. 5K紗線的數(shù)目、IK紗線的數(shù)目以及以mm計的輪廓厚度，后者在大約Imm和2. 5mm之間變化表I
列-14 11| 2l 3| 4| si el 7 Fj 田 ο] 11 I 12 I O I 14 I 15 I 16 | I | 18 I 19支數(shù) 6666666 8 8 8 8 B 8 8 8 8 [ 8 [ 8 6
0.5K 紗I I
線的數(shù) 3333333 2 I O O O O O O 0 2 11 3
H —
2 0 0 0 0 0 0 O I 2 3 3 3 3 3 3 3 1 2 O
線的*I
_y_________________Il —
厚度 I I [I IJ I 1} if IIJ2 Γ .5 I^J 22 J 2.4] 2,5 2.4 2.4 2.2 2.1 [ 1.8 [ L5 [ 1.2自然，根據(jù)可獲得的紗線重量，對于待獲得的輪廓可以采用紗線層數(shù)目與支數(shù)變化值及重量的不同組合。圖9A、9B在經(jīng)線截面中顯示了編織物的兩個連續(xù)平面，該編織物能夠用于編織額外厚度103外側(cè)的圖3中的纖維坯件100。纖維坯件100的條帶102包括ー組經(jīng)紗層，層數(shù)在此例如等于3 (層Cn、C12、C13)。經(jīng)紗通過三維編織而由緯紗h連結(jié)。條帶104還包括一組經(jīng)紗，例如等同地等于3 (層C21、C22、C23)，其通過三維編織而由緯紗t2連結(jié)，像條帶102那樣。要注意的是，緯紗、并不延伸到條帶104的經(jīng)紗層內(nèi)，緯紗t2也并不延伸到條帶102的經(jīng)紗層內(nèi)，其目的是使得它們不進(jìn)行連結(jié)。
在所示實例中，編織是利用緞紋型或多重緞紋型編織物進(jìn)行的多層編織。可以使用其它類型的三維編織，例如利用多重平織物的多層編織或者利用“互鎖”型編織物的編織?！盎ユi”編織在此意指這樣的編織，其中每ー層緯紗連結(jié)數(shù)層經(jīng)紗與在編織物平面中具有相同路徑的給定經(jīng)線列的所有紗線。文獻(xiàn)W02006/136755中具體地描述了三維編織的不同方法。圖IOA和IOB為平行于分別由圖3中的纖維坯件的條帶104的連接部分140c和150c橫穿條帶102處的經(jīng)線方向和緯線方向的截面圖。圖IOA顯示了經(jīng)紗在連接部分140c處的條帶102的表面102a (壓カ面)一側(cè)上進(jìn)入條帶104。在該位置處，條帶104的每ー層經(jīng)紗(在此為層C21、C22, C23)穿透到沿循中凹輪廓的條帶102 (例如圖IOA所示的條帶)的緯紗b之間。圖IOB顯示了經(jīng)紗在連接部分140c處的條帶102的表面102b (抽吸面)ー側(cè)上露出條帶104。在該位置處，條帶104的每ー層經(jīng)紗(在此為層C21、C22、C23)沿循中凹輪廓而露出在條帶102 (例如圖IOB所示的條帶)的緯紗、之間。自然，根據(jù)抗傾斜壁部分和內(nèi)部葉片平臺部分的期望形狀，條帶104的經(jīng)紗層能夠利用不同輪廓(例如直線輪廓)進(jìn)入條帶102并從該條帶露出。在編織過程中，通過使條帶104的每ー根經(jīng)紗單獨(dú)地橫穿條帶102的所有經(jīng)紗和緯紗，從而實現(xiàn)了使條帶104從條帶102的ー側(cè)穿過到另ー側(cè)。圖IOC為由條帶104的連接部分140c橫穿條帶102處的緯線截面圖?？捎^察到，條帶104的經(jīng)紗層(在此為層C21、C22, C23)以及當(dāng)然的條帶104的緯紗h將不會在與其進(jìn)入條帶102的位置相同的位置處從條帶102重新露出。事實上，在其進(jìn)入(在面102a—側(cè)上)條帶102及其露出(在面102b —側(cè)上)之間，條帶104的經(jīng)紗在距離Cl1上被保持在條帶102之內(nèi)，該距離可以在連接部分140c處在部分104a和104b之間形成偏移量(圖3)。如圖I所示，該偏移量可以在翼面20的方向上形成位于抗傾斜壁部分50上方的葉片內(nèi)部平臺部分40。圖IlA和IlB為平行于由圖3中的纖維坯件的條帶104的連接部分150c橫穿條帶102處的經(jīng)線方向和緯線方向的截面圖。圖IlA顯示了經(jīng)紗在連接部分150c處的條帶102的表面102b (抽吸面)一側(cè)上進(jìn)入條帶104。在該位置處，條帶104的每ー層經(jīng)紗(在此為層C21、c22、c23)穿透到沿循中凹輪廓的條帶102 (例如圖IlA所示的條帶)的緯紗之間。圖IlB顯示了經(jīng)紗在連接部分150c處的條帶102的面102a (壓カ面)一側(cè)上露出條帶104。在該位置處，條帶104的每ー層經(jīng)紗(在此為層C21、C22、C23)沿循中凹輪廓而露出在條帶102 (例如圖IlB所示的條帶)的緯紗、之間。當(dāng)然，根據(jù)葉片外部平臺擾流器部分和葉片外部平臺擦拭器部分的期望形狀，條帶104的經(jīng)紗層能夠利用具有不同形狀的輪廓(例如直線輪廓)進(jìn)入條帶102并從該條帶露出。圖IlC為由條帶104的連接部分150c橫穿條帶102處的緯線截面圖?？捎^察到，條帶104的經(jīng)紗層(在此為層C21、C22、C23)以及當(dāng)然的條帶104的緯紗h將不會在與其進(jìn)入條帶102的位置相同的位置處從條帶102露出。事實上，在其進(jìn)入(在面102b —側(cè)上)條帶102及其露出(在面102a —側(cè)上)之間，條帶104的經(jīng)紗在距離d2上被保持在條帶102之內(nèi)，該距離使得在連接部分150c處在部分104b和104c之間產(chǎn)生偏移量(圖3)。如圖I所示，該偏移量可以在翼面20的方向上形成位于葉片外部平臺擾流器部分60上方的葉片外 部平臺擦拭器部分70。通過利用具有更大重量和附加緯紗層的緯紗能夠獲得額外厚度103。在圖12A中，緯紗層的數(shù)量在該實例中在條帶102的部分10 (對應(yīng)于葉片的柄腳)和條帶102的具有額外厚度103的部分1023之間從4變化到7。此外,使用具有不同重量的緯紗tp t’p t'，紗線h例如為重量O. 5K (500根絲線)的“Nicalon” SiC紗線，紗線t’!通過組合兩根O. 5K紗線而獲得，紗線t'通過組合三根O. 5K紗線而獲得。在坯件部分1023中，需要對數(shù)目大于部分10 的經(jīng)紗層進(jìn)行編織。通過組合來自部分10 中的兩個經(jīng)線平面的經(jīng)紗而在部分1023中構(gòu)成每一個經(jīng)線平面，從而減少經(jīng)線平面的數(shù)目，進(jìn)而在部分10 和部分1023之間過渡的過程中有利地實現(xiàn)了上述目的。圖12B和12C顯示了在部分10 中兩個毗鄰的經(jīng)線平面，并且圖12D顯示了通過組合圖12B和12C中的經(jīng)線平面而在部分1023中獲得的經(jīng)線平面。在圖12B、12C和12D中，出于簡化的原因而并未顯示經(jīng)紗(如圖8所示)或緯紗的不同重量。一方面在圖12B、12C之間另一方面在和圖12D之間，虛線顯示了圖12B、12C中的不同層的經(jīng)紗如何形成圖12D中的經(jīng)紗層。當(dāng)然，能夠采用緯線層數(shù)目和緯紗重量的不同組合來形成額外厚度103。根據(jù)圖13示意性地顯示的另ー個實施方案，可以通過在對條帶102進(jìn)行編織的過程中導(dǎo)入插入物而獲得額外厚度103。在圖13中，在條帶102的部分10 中的對應(yīng)于葉片柄腳的緯紗層組T1在編織過程中通過略去連結(jié)而被分成兩個次組Tn、T12，插入物103i被插入次組Τη、Τ12之間。在所示實例中，部分10 的厚度大于條帶102的對應(yīng)于葉片翼面的部分1022的厚度。按照上述的對于圖12A中的部分10 和1023之間的過渡部的同樣方式，可以在部分1022和部分10 之間形成過渡部。由條帶104在圖3的連接部分140c處穿過條帶102能夠可選地經(jīng)過加厚部分10 來執(zhí)行。在插入物103的與部分10 相対的端部處，通過編織使緯紗層次組Tn、T12再次結(jié)合，從而形成與部分10 厚度相同的部分102’ i，隨后通過減小厚度而形成與部分1022厚度相同的部分102’2，部分102’2形成對應(yīng)于用于隨后編織坯件的葉片翼面部分。插入物IOS1優(yōu)選地由一體陶瓷制成，優(yōu)選為與待制造葉片的復(fù)合材料的基質(zhì)的陶瓷材料為同樣的陶瓷材料。因此，插入物IOS1可以是通過燒結(jié)SiC粉末而獲得的SiC塊。
如圖14中極為示意性地所示，通過編織條帶300而能夠獲得多個纖維坯件100，在條帶300中形成一排或更多排連續(xù)的纖維坯件。在經(jīng)線方向(只是經(jīng)紗)上以及在緯線方向(只是緯紗)上設(shè)置額外長度區(qū)域310、320，以便避免與編織相關(guān)的邊緣現(xiàn)象，從而在預(yù)成型件成形的過程中保留更大的變形自由度，并且在坯件100之間提供過渡區(qū)域。圖15顯示了實施方案的變型，根據(jù)該變型，條帶400利用在垂直于條帶的縱向方向的緯線方向上進(jìn)行編織的ー排坯件100而制成。在經(jīng)線方向上以及在緯線方向上也設(shè)置額外長度區(qū)域410、420。能夠編織數(shù)排坯件100，為此目的對條帶400的寬度進(jìn)行調(diào)整。圖16中顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的用于由復(fù)合材料制成的葉片的制造方法的連續(xù)步驟。在步驟501中，通過三維編織而編織得到的纖維條帶具有多個纖維坯件，例如在經(jīng)線方向上取向的數(shù)行纖維坯件，如圖15所示。對于設(shè)計為使用在高溫下特別是在腐蝕性環(huán)境(特別是潮濕環(huán)境)下的渦輪機(jī)組葉片，用于編織的紗線由陶瓷纖維制成，特別是由碳 化娃(SiC)纖維制成。在步驟502中，對纖維條帶進(jìn)行處理，以消除纖維上存在的油污以及纖維表面上存在的氧化物。通過酸處理，特別是通過浸入氫氟酸浴中而實現(xiàn)氧化物的消除。如果通過酸處理無法消除油污，則執(zhí)行用于消除油污的在先處理，例如通過簡易熱處理來分解油污。在步驟503中，通過化學(xué)氣相滲透或CVI而在纖維條帶的纖維上形成ー薄層界面涂層。界面涂層的材料例如為熱解碳或高溫碳(PyC)、氮化硼(BN)或者摻硼碳(BC，其中例如B的原子百分比(以％計)占到5至20%，其余部分為C)。薄層界面涂層優(yōu)選地具有較小厚度，例如至多等于100納米，甚或至多等于50納米，從而維持纖維坯件的良好變形性。優(yōu)選地，該厚度至少等于10納米。在步驟504中，利用固結(jié)復(fù)合物灌注具有涂覆有薄的界面涂層的纖維的纖維條帶，該固結(jié)復(fù)合物典型地為樹脂，其可以在溶劑中進(jìn)行稀釋?？梢允褂锰记绑w樹脂(例如酚醛樹脂或呋喃樹脂)或者陶瓷前體樹脂(例如SiC的聚硅氨烷或聚硅氧烷樹脂前體)。在通過在樹脂中除去任何溶劑而干燥(步驟505)之后，可以執(zhí)行樹脂的預(yù)固化(步驟506)。預(yù)固化或部分交聯(lián)使得硬度増大，由此使的強(qiáng)度増大，同時仍然保留制造葉片預(yù)成型件所需的可變形性。在步驟507中，對單個纖維坯件進(jìn)行切割，如圖4和5所示。在步驟508中，對由此切割的纖維坯件進(jìn)行成形(如圖5和6所示)并將其置于模具中，該模具例如由石墨制成，用于形成翼面和根部的預(yù)成型件部分以及內(nèi)部平臺部分、抗傾斜壁部分、葉片外部平臺擾流器部分和外部平臺擦拭器部分的預(yù)成型件部分。此后，完成樹脂的交聯(lián)(步驟509)，并且對交聯(lián)后的樹脂進(jìn)行熱解(步驟510)。交聯(lián)和熱解可以通過在模具中逐漸升高溫度而接連進(jìn)行。在熱解之后，獲得通過熱解殘余物固結(jié)的纖維預(yù)成型件。固結(jié)樹脂的量選擇為使得熱解殘留物充分地連結(jié)預(yù)成型件的纖維，以便能夠在不借助工具而保持其形狀的同時對其進(jìn)行處理，要指出的是，所選擇的固結(jié)樹脂的量優(yōu)選為越少越好。由消除油污、酸處理和形成用于由SiC纖維制成的基質(zhì)的界面涂層的各步驟都是公知的。可以參考文獻(xiàn)U5，071，679。通過CVI形成第二界面層(步驟511)，以便基本獲得纖維基質(zhì)的界面，該界面的厚度足以提供其緩解復(fù)合材料脆性的功能。第二界面層能夠是選自PyC、BN、BC之中的ー種材料，并不必然與第一界面層的材料相同。第二界面層的厚度優(yōu)選為至少等于100納米。如前文所述，制造兩層界面是優(yōu)選的。在SNECMA Propulsion Solide的法國專利申請No. 0854937中對其進(jìn)行了描述。隨后通過已固結(jié)預(yù)成型件的基質(zhì)執(zhí)行致密化。對于設(shè)計為在高溫下特別是在腐蝕性環(huán)境下使用的渦輪機(jī)組葉片，基質(zhì)為陶瓷的，例如為SiC的?？梢酝ㄟ^CVI來執(zhí)行致密化，其中第二界面層的形成以及通過基質(zhì)進(jìn)行的致密化能夠在相同爐子中接連進(jìn)行。
致密化可以在兩個連續(xù)步驟(步驟512和步驟514)中進(jìn)行，這兩個連續(xù)步驟被將葉片加工到期望尺寸的步驟513分開。將注意到，在步驟509和510之間，也就是說在交聯(lián)之后樹脂的熱解之前可以執(zhí)行預(yù)加工操作。圖17中給出了根據(jù)本發(fā)明的另ー個實施方案的由復(fù)合材料制成的葉片的制造方法的連續(xù)步驟。步驟601 (其由對具有多個纖維坯件的纖維條帶進(jìn)行三維編織構(gòu)成)和步驟602(其由用于消除油污和氧化物的處理構(gòu)成)與圖16中的實施方案的步驟501和502相似。在步驟603中，從纖維條帶中切割掉單個纖維坯件，然后每ー單個纖維坯件在模具或模型中進(jìn)行成形(步驟604)，以便通過形成翼面和根部的預(yù)成型件部分以及內(nèi)部平臺部分、抗傾斜壁部分、葉片外部平臺擾流器部分和外部平臺擦拭器部分的預(yù)成型件部分來獲得纖維葉片預(yù)成型件。在步驟605中，在保持在模型中的預(yù)成型件的纖維上通過CVI形成界面脆性緩解涂層。如前文所述，界面涂層的材料例如為PyC、BN或BC。界面涂層的厚度大略為一至數(shù)百納米。在預(yù)成型件仍然被保持在模型中的條件下通過部分致密化執(zhí)行預(yù)成型件的固結(jié)(步驟606)，該固結(jié)通過在纖維上由CVI形成陶瓷沉積物來執(zhí)行。通過CVI形成界面涂層以及通過CVI而由陶瓷沉積物進(jìn)行固結(jié)可以在相同的CVI爐子中接連進(jìn)行。模型優(yōu)選為由石墨制成，并且呈現(xiàn)了多個孔，以便于反應(yīng)性氣相物經(jīng)過，這些氣相物通過CVI給出了界面沉積物。當(dāng)進(jìn)行了充分固結(jié)從而能夠在不借助保持工具而仍然保留其形狀的同時對其進(jìn)行處理時，從模型中移除已固結(jié)的預(yù)成型件，并在通過CVI而由陶瓷基質(zhì)執(zhí)行致密化。致密化可以在兩個連續(xù)步驟(步驟607和步驟609)中進(jìn)行，這兩個連續(xù)步驟被將葉片加工到期望尺寸的步驟608分開。在前文中，已經(jīng)考慮了通過使用具有可變厚度和/或支數(shù)的紗線來制造可變厚度的翼面輪廓。作為變型，可以制造對應(yīng)于翼面預(yù)成型件的纖維坯件部分，其具有特定數(shù)量的紗線層(該紗線的重量相同且支數(shù)固定)，在第一致密化步驟之后的加工過程中或者在對已固結(jié)的葉片預(yù)成型件進(jìn)行預(yù)加工的過程中獲得輪廓厚度的變化。另外，根據(jù)打算用于葉片的使用條件，葉片的纖維增強(qiáng)件的纖維可以由除了陶瓷之外的材料制成，例如由碳制成，并且基質(zhì)可以由除了陶瓷之外的材料制成，例如由碳或樹脂制成，本發(fā)明當(dāng)然也可應(yīng)用于制造由有機(jī)基質(zhì)復(fù)合材料制成的葉片。
圖18顯示了將多個葉片510、520、530和540安裝在渦輪機(jī)組轉(zhuǎn)子或盤片500上，這些葉片呈現(xiàn)了與圖I中的葉片10相似的結(jié)構(gòu)。通過將每一個葉片的根部517、527、537、和547分別插入到設(shè)置在轉(zhuǎn)子周邊中具有匹配形狀的凹ロ 501、502、503和504，從而將葉片510、520、530和540安裝在轉(zhuǎn)子500上。如前文對于葉片10所述的那樣，各個葉片510、520,530和540的各自的翼面516、526、536和546在其各自的表面(抽吸面)512、522、532和542上包括各自的內(nèi)部平臺部分(在其端部處包括包覆擾流器)518、528、538和548以及各自的葉片外部平臺擾流器部分514、524、534和544。此外，在其各自的面(壓カ面)511、521,531和541上，各個翼面516、526、536和546包括各自的抗傾斜壁部分513、523、533和543以及各自的葉片外部平臺擦拭器部分515、525、535和545。如圖18所示，葉片彼此嵌套，一個已經(jīng)安裝的葉片(例如葉片530)在其抗傾斜壁部分(在此為533)上方接收毗鄰葉片的內(nèi)部平臺部分(在此為葉片540的平臺部分548)。同樣，葉片530在其葉片外部平臺擦拭器部分535上方接收葉片540的葉片外部平臺擾流器部分544。 一旦安裝在一起，每ー個葉片(在此例如為葉片520)在其翼面(在此為翼面526)的每ー側(cè)上包括習(xí)慣上出現(xiàn)在其徑向向內(nèi)端部處的功能，從而得到在此通過組合抗傾斜壁部分513和523而提供的抗傾斜功能以及在此通過組合內(nèi)部平臺部分528和538而提供的限定流動路徑的功能，并且每一個葉片在其翼面的每ー側(cè)上包括習(xí)慣上出現(xiàn)在其徑向向外端部的功能，從而得到通過組合外部平臺擾流器部分524和534而提供的限定流動路徑的功能以及通過組合外部平臺擦拭器部分515和525而提供的密封功能。前文結(jié)合圖I所描述的葉片10在其翼面20的抽吸面上包括葉片平臺部分40和葉片外部平臺擦拭器部分70，同時其在其翼面20的壓カ面上包括抗傾斜壁部分50以及葉片外部平臺擾流器部分60。根據(jù)實施方案的變型，葉片內(nèi)部平臺和葉片外部平臺擦拭器部分能夠設(shè)置在葉片翼面的壓カ面上，而抗傾斜壁和葉片外部平臺擾流器部分能夠設(shè)置在葉片翼面的抽吸面上。根據(jù)實施方案的其它變型，葉片內(nèi)部平臺、葉片外部平臺擦拭器、抗傾斜壁和葉片外部平臺擾流器部分在葉片翼面的各面上能夠分布為使得翼面在其翼面的一個面上僅包括葉片內(nèi)部平臺、葉片外部平臺擦拭器、抗傾斜壁和葉片外部平臺擾流器部分的各部分中的ー個，其它三個部分設(shè)置在翼面的另ー個面上，或者使得所述四個部分全部出現(xiàn)在翼面的相同面上。然而，對于各塊體在葉片上的更佳分布，葉片優(yōu)選地在翼面的ー個面上包括兩個部分，且在相對面上包括其它兩個部分。按照根據(jù)本發(fā)明的葉片的實施方案的其它變型，葉片內(nèi)部平臺、葉片外部平臺擦拭器、抗傾斜壁和葉片外部平臺擾流器的各元件的一部分能夠出現(xiàn)在翼面的兩個面上，而這些元件中的特定的其它部分僅出現(xiàn)在翼面的ー個面上，如前文所述。圖19顯示了實施方案的變型的這樣的實例，其中葉片600包括內(nèi)部平臺640和所有葉片外部平臺擾流器660，兩者出現(xiàn)在翼面620的兩個面622和623上，而只有抗傾斜壁650和葉片外部平臺擦拭器670部分僅分別出現(xiàn)在翼面620的面623上。在此情況下，纖維條帶設(shè)計為構(gòu)成翼面(例如前文所述的條帶102)并且在連接部分(例如前文所述的部分140c和150c)處被兩個纖維條帶(例如條帶104)橫穿，從而可以具有纖維條帶的獨(dú)立部分，以允許與抗傾斜壁和葉片外部平臺擾流器部分一起制造內(nèi)部平臺和葉片外部平臺擾流器。
權(quán)利要求
1.一種用于制造渦輪機(jī)組葉片(10)的方法，該渦輪機(jī)組葉片由包括纖維增強(qiáng)件的復(fù)合材料制成，該纖維增強(qiáng)件通過基質(zhì)進(jìn)行致密化，所述方法包括 -通過對整塊纖維坯件(100)進(jìn)行三維編織而進(jìn)行制造， -對所述纖維坯件(100)進(jìn)行成形，以便獲得具有第一部分和至少一個第二部分的整塊纖維預(yù)成型件(200)，所述第一部分構(gòu)成翼面(220)和葉根(230)的預(yù)成型件，所述葉片翼面呈現(xiàn)出兩個面，每個面均連接前緣和后緣，所述第二部分僅出現(xiàn)在所述葉片翼面的一個面上，并且所述第二部分構(gòu)成如下元件中的至少一個的預(yù)成型件葉片內(nèi)部平臺(240)、葉片抗傾斜壁(250)、葉片外部平臺擾流器(260)和葉片外部平臺擦拭器(270)， -通過基質(zhì)來對所述預(yù)成型件進(jìn)行致密化，以便獲得由具有纖維增強(qiáng)件的復(fù)合材料制成的葉片，所述纖維增強(qiáng)件由所述預(yù)成型件構(gòu)成并且通過所述基質(zhì)進(jìn)行致密化，并且所述葉片與僅出現(xiàn)在所述葉片翼面的一個面上的如下元件中的一個的至少一部分形成單一件葉片內(nèi)部平臺(40)、葉片抗傾斜壁(50)、葉片外部平臺擾流器(60)和葉片外部平臺擦拭器(70)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在與待制造的翼片的縱向方向相對應(yīng)的所述纖維坯件的縱向方向上，所述纖維坯件具有第一組(102)數(shù)層紗線和第二組(104)數(shù)層紗線，所述第一組數(shù)層紗線相互連結(jié)以構(gòu)成所述坯件的第一部分，該第一部分對應(yīng)于所述翼面(220)和葉根(230)的預(yù)成型件，所述第二組數(shù)層紗線至少局部地相互連結(jié)以在所述葉片翼面的一個面上構(gòu)成所述坯件的至少一個第二部分，該第二部分對應(yīng)于如下元件中的至少一個的一部分的預(yù)成型件葉片內(nèi)部平臺(240)、葉片抗傾斜壁(250)、葉片外部平臺擾流器(260)和葉片外部平臺擦拭器(270)，所述第一組(102)紗線層的紗線并未連結(jié)到所述第二組(104)紗線層的紗線，并且所述第一組紗線層在所述坯件的所述第二部分或每一個第二部分處被所述第二組紗線層的紗線橫穿。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在與待制造的纖維坯件的縱向方向相對應(yīng)的縱向方向上，所述纖維坯件包括 -第一組(102)數(shù)個紗線層，所述第一組數(shù)個紗線層相互連結(jié)以形成所述坯件的第一部分，該第一部分對應(yīng)于所述翼面(220)和葉根(230)的預(yù)成型件； -第二組(104)數(shù)個紗線層，所述第二組數(shù)個紗線層至少局部地相互連結(jié)以在所述翼面的一個面上形成所述坯件的至少一個第二部分和所述坯件的至少一個第三部分，所述第二部分對應(yīng)于葉片內(nèi)部平臺(240)部分和/或葉片外部平臺擾流器(260)部分的預(yù)成型件，所述第三部分對應(yīng)于葉片抗傾斜壁(250)部分和/或葉片外部平臺擦拭器(270)部分的預(yù)成型件； 第一組(102)紗線層的紗線并未連結(jié)到所述第二組(104)紗線層的紗線，并且 所述第一組(102)紗線層在所述纖維坯件的所述第二部分或每一個第二部分處并且在所述纖維坯件的所述第三部分或每一個第三部分處被所述第二組(104)紗線層的紗線橫穿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述纖維坯件與連續(xù)的第二組紗線層和第三組紗線層進(jìn)行編織，并且所述纖維坯件的成形包括切除，意即，將位于所述纖維坯件的所述第二部分或每一個第二部分以及所述纖維坯件的所述第三部分或每一個第三部分外側(cè)的所述第二組紗線層的部分切割掉。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在與待制造的纖維坯件的縱向方向?qū)?yīng)的縱向方向上，所述纖維坯件包括 -第一組數(shù)層紗線，所述第一組數(shù)層紗線相互連結(jié)以形成所述坯件的第一部分，該第一部分對應(yīng)于所述翼面和葉根的預(yù)成型件； -第二組數(shù)層紗線，所述第二組數(shù)層紗線至少局部地相互連結(jié)以在所述翼面的一個表面上形成所述坯件的至少一個第二部分和所述坯件的第三部分，所述第二部分對應(yīng)于如下元件中的至少一個的一部分的預(yù)成型件葉片內(nèi)部平臺、葉片抗傾斜壁、葉片外部平臺擾流器和葉片外部平臺擦拭器，所述第三部分對應(yīng)于除了由所述第二部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的所述元件中的全部或一部分的預(yù)成型件；以及 -第三組數(shù)層紗線，所述第三組數(shù)層紗線至少局部地相互連結(jié)以在所述翼面的一個面上形成所述坯件的至少一個第四部分和所述坯件的第五部分，所述第四部分對應(yīng)于除了由所述第二部分和第三部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的其它元件中的一個的全部或部分的預(yù)成型件，所述第五部分的元件對應(yīng)于除了由所述第二部分、第三部分和第四部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的其它元件中的一個的全部或部分的預(yù)成型件； 所述第一組紗線層的紗線并未連結(jié)到所述第二組紗線層和第三組紗線層的紗線，并且 所述第一組紗線層在所述纖維坯件的所述第二部分、第三部分、第四部分和第五部分處被所述第二組紗線層和第三組紗線層的紗線橫穿。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述纖維坯件與連續(xù)的第二組紗線層和第三組紗線層進(jìn)行編織，并且所述纖維坯件的成形包括切除，意即，將位于所述纖維坯件的所述第二部分、第三部分、第四部分和第五部分外側(cè)的所述第二組紗線層和第三組紗線層的部分切割掉。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中的任意一項所述的方法，其特征在于，在所述纖維坯件的第一部分中并且在與沿著待制造葉片中的可變厚度的翼面輪廓延伸的方向?qū)?yīng)的方向上，所述第一組紗線層中的紗線層數(shù)量是恒定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中的任意一項所述的方法，其特征在于，通過三維編織來制造條帶(400 )，該條帶包括一系列纖維坯件(100 )。
9.一種渦輪機(jī)組葉片(10)，由包括纖維增強(qiáng)件的復(fù)合材料制成，所述纖維增強(qiáng)件通過對紗線進(jìn)行三維編織而獲得并通過基質(zhì)進(jìn)行致密化，所述葉片包括構(gòu)成翼面(20)和葉根(30)的第一部分，所述葉片翼面(20)呈現(xiàn)了兩個面(22、23)，每個面均連接前緣(20a)和后緣(20b)， 其特征在于，所述第一部分與至少一個第二部分形成單一件，所述第二部分僅出現(xiàn)在所述葉片翼面的一個面上，并且構(gòu)成如下元件中的至少一個的一部分葉片內(nèi)部平臺(40)、葉片抗傾斜壁(50)、葉片外部平臺擾流器(60)和葉片外部平臺擦拭器(70)，所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分和第二部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互疊蓋，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的葉片，其特征在于，所述第二部分構(gòu)成如下元件中的一個的一部分葉片內(nèi)部平臺(40)、葉片抗傾斜壁(50)、葉片外部平臺擾流器(60)和葉片外部平臺擦拭器(70)，并且所述第一部分還與至少一個第三部分形成單一件，所述第三部分構(gòu)成除了已經(jīng)由所述第二部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的其它元件中的至少一個的一部分，所述第三部分僅出現(xiàn)在所述翼面的一個面上， 所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分、第二部分和第三部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互疊蓋，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分和第三部分內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的葉片，其特征在于，所述第一部分還與至少一個第四部分形成單一件，所述第四部分構(gòu)成除了由所述第二部分和第三部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的所述元件中的至少一個的一部分，所述第四部分僅出現(xiàn)在所述翼面的一個面上， 所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分、第二部分、第三部分和第四部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互疊蓋，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分、第三部分和第四部分內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的葉片，其特征在于，所述第一部分還與至少一個第五部分形成單一件，所述第五部分構(gòu)成除了由所述第二部分、第三部分和第四部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的其它元件中的至少一個的一部分，所述第五部分僅出現(xiàn)在所述翼面的一個面上， 所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分、第二部分、第三部分、第四部分和第五部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互疊蓋，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分、第三部分、第四部分和第五部分內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的葉片(600)，其特征在于，所述第二部分構(gòu)成如下其中一個元件的一部分葉片內(nèi)部平臺、葉片抗傾斜壁(650)、葉片外部平臺擾流器和葉片外部平臺擦拭器(670)，所述第一部分與至少一個第三部分形成單一件，所述第三部分構(gòu)成除了由所述第二部分構(gòu)成的預(yù)成型件之外的其它元件中的至少一個的全部或一部分， 所述纖維增強(qiáng)件的與所述葉片的第一部分、第二部分和第三部分對應(yīng)的那些部分至少部分地相互疊蓋，其中所述纖維增強(qiáng)件的第一部分的紗線穿透到所述纖維增強(qiáng)件的第二部分和第三部分內(nèi)。
14.一種渦輪機(jī)組盤片，包括多個根據(jù)權(quán)利要求9至13中的任意一項所述的葉片。
15.一種渦輪機(jī)組，配備有根據(jù)權(quán)利要求9至13中的任意一項所述的葉片，或者該渦輪機(jī)組根據(jù)權(quán)利要求I至8中的任意一項所述的方法制造而成。
全文摘要
一種渦輪機(jī)組葉片(10)，由包括纖維增強(qiáng)件的復(fù)合材料制成，所述纖維增強(qiáng)件通過對絲線進(jìn)行三維編織而獲得并通過基質(zhì)進(jìn)行致密化，所述葉片包括構(gòu)成翼面(20)和葉根(30)的第一部分，所述葉片翼面(20)具有兩個面(22、23)，每個面均將前緣(20a)連接到后緣(20b)。所述第一部分與至少一個第二部分形成單一件，所述第二部分僅出現(xiàn)在葉片翼面的一個面上，并且構(gòu)成如下元件中的至少一個的一部分葉片平臺(40)、防止葉片搖擺的柄腳(50)、葉片包覆擾流器(60)和葉片包覆擦拭器(70)，所述纖維增強(qiáng)件的與葉片的第一部分和第二部分對應(yīng)的那些部分至少局部地相互疊蓋，其中纖維增強(qiáng)件的第一部分的絲線穿透纖維增強(qiáng)件的第二部分。
文檔編號F01D5/14GK102971135SQ201180031842
公開日2013年3月13日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者C·魯西耶, J·馬泰奧 申請人:赫拉克勒斯公司, 斯奈克瑪公司