包括由復(fù)合材料制成且具有增加的根部的葉片的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種渦輪轉(zhuǎn)子，所述渦輪轉(zhuǎn)子包括復(fù)合材料的多個(gè)葉片（100），所述復(fù)合材料包含用模子膠壓的纖維增強(qiáng)件，每個(gè)葉片（100）包括在具有葉片根部（110）的內(nèi)端（101）和形成所述葉片（100）的頂端（140）的外端（102）之間延伸的葉片本體（120）。所述轉(zhuǎn)子還包括復(fù)合材料制成的葉片根部元件（200），所述復(fù)合材料包含用模子膠壓的纖維增強(qiáng)件，每個(gè)葉片根部元件包括開口，在所述開口中插入葉片（100）的所述外端（102）。每個(gè)葉片（100）的所述外端（102）的延伸超過所述葉片根部元件（200）的部分（126a）包括孔或凹口（127），鎖定元件（230）被置于所述孔或凹口（127）內(nèi)。
【專利說明】包括由復(fù)合材料制成且具有增加的根部的葉片的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及裝配有由復(fù)合材料制成的葉片的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，所述復(fù)合材料包含用基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件。
【背景技術(shù)】
[0002]目標(biāo)領(lǐng)域是用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)或用于工業(yè)渦輪的燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子。
[0003]已經(jīng)提出由復(fù)合材料制造潤(rùn)輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子?？梢蕴貏e參考由Snecma和SnecmaPropulsion Solide共同提交的國(guó)際專利申請(qǐng)W02010/061140。該申請(qǐng)描述了由復(fù)合材料制造渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，所述復(fù)合材料包含用基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件。更精確地，所述方法呈現(xiàn)的特征在于:通過多層編織結(jié)合兩種結(jié)構(gòu)制成纖維坯件，所述兩種結(jié)構(gòu)彼此交叉從而在成形之后形成單片纖維預(yù)成型件，所述纖維預(yù)成型件具有第一部分和至少一個(gè)第二部分，所述第一部分形成用于翼面和葉片根部的預(yù)成型件，所述第二部分形成用于葉片的外部平臺(tái)的預(yù)成型件。因此，在預(yù)成型件經(jīng)過致密化之后，有可能獲得復(fù)合材料葉片，所述復(fù)合材料葉片具有由預(yù)成型件組成并用基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件并且形成具有結(jié)合其中的外部平臺(tái)的單個(gè)片材。
[0004]然而，所述用于形成葉片根部的技術(shù)使得葉片的工業(yè)制造更為復(fù)雜并且增加制造成本，因?yàn)槠湓斐纱罅坎牧蠐p失并且需要困難且減緩生產(chǎn)速度的處理。此外，外部平臺(tái)之間需要的操作空隙造成泄漏，泄漏降低渦輪的整體性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，對(duì)于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪或壓縮機(jī)，期望渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子能夠配備有由復(fù)合材料，特別但不必由熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料(例如陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料)制備的葉片，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)易于制備然而特別在外部平臺(tái)處提供密封。
[0006]為此，本發(fā)明提供一種渦輪轉(zhuǎn)子，所述渦輪轉(zhuǎn)子包括復(fù)合材料的至少一個(gè)葉片，所述復(fù)合材料包含利用基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件，每個(gè)葉片包括在具有葉片根部的內(nèi)端和形成所述葉片的頂端的外端之間延伸的葉片本體，所述轉(zhuǎn)子的特征在于，其包括復(fù)合材料的至少一個(gè)外部平臺(tái)元件，所述復(fù)合材料包含用基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件，所述外部平臺(tái)元件包括至少一個(gè)開口，在所述開口中接合葉片的所述外端，每個(gè)葉片的所述外端的延伸超過所述外部平臺(tái)元件的部分包括用于接收鎖定元件至少一個(gè)槽或凹口。
[0007]相比于現(xiàn)有技術(shù)的具有復(fù)合材料葉片的轉(zhuǎn)子，本發(fā)明提供將外部平臺(tái)裝配在一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片上。該設(shè)計(jì)選擇用于簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)子的葉片和外部平臺(tái)元件的制備并且促進(jìn)由復(fù)合材料制成的這種元件的工業(yè)化。
[0008]此外，通過決定裝配分離的外部平臺(tái)元件代替與葉片整體地制備外部平臺(tái)元件，在該元件的設(shè)計(jì)中，特別是在其形狀方面存在更大的自由。這種設(shè)計(jì)選擇還增加了批量生產(chǎn)的制造精確度，從而允許更小的制造公差，因此減小所需的操作空隙。這使得有可能設(shè)計(jì)適合減少泄露的外部平臺(tái)元件并且改進(jìn)渦輪在其氣流通道的外部輪廓處的性能。
[0009]此外，維修成本也降低，因?yàn)樵谌~片損壞或外部平臺(tái)元件損壞的情況下，僅需更換損壞部分。
[0010]在本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的一個(gè)方面，每個(gè)葉片的所述外端呈現(xiàn)的尺寸小于所述葉片本體的基礎(chǔ)部分的尺寸從而限定肩部，所述肩部形成用于所述外部平臺(tái)元件的支承表面。這使得更容易將外部平臺(tái)元件設(shè)置于其上。
[0011]在第二個(gè)方面，每個(gè)外部平臺(tái)元件具有外部平臺(tái)懸挑板和外部平臺(tái)擦拭器板。
[0012]在第三個(gè)方面，每個(gè)外部平臺(tái)元件在其每個(gè)縱向端部處呈現(xiàn)偏移部，從而使兩個(gè)相鄰的外部平臺(tái)元件部分重疊。該重疊使得有可能改進(jìn)兩個(gè)相鄰的外部平臺(tái)元件之間的氣流通道的密封而同時(shí)遵從通道的輪廓，所述兩個(gè)相鄰的外部平臺(tái)元件在操作時(shí)在離心力的作用下和在由鎖定元件提供的保持的作用下彼此擠壓。在重疊部分中還可以設(shè)置阻尼設(shè)備。
[0013]在第四個(gè)方面，每個(gè)外部平臺(tái)元件具有多個(gè)開口，從而接合每個(gè)外部平臺(tái)元件與多個(gè)相鄰葉片的外端。通過結(jié)合多個(gè)葉片與共享的外部平臺(tái)元件，進(jìn)一步減少泄露。
[0014]在第五個(gè)方面，每個(gè)葉片的延伸超過所述外部平臺(tái)元件的外端包括兩個(gè)槽或凹口，每個(gè)鎖定元件具有分別接合在所述槽或凹口中的兩個(gè)臂。
[0015]在第六個(gè)方面，每個(gè)鎖定元件在一端處包括與在每個(gè)外部平臺(tái)元件中形成的外殼協(xié)作的邊緣，從而使每個(gè)鎖定元件保持在位。
[0016]在第八個(gè)方面，每個(gè)葉片還包括內(nèi)部平臺(tái)的全部或部分，所述內(nèi)部平臺(tái)具有或不具有懸挑部并且具有或不具有抗傾斜邊緣。
[0017]在第九個(gè)方面，每個(gè)葉片的所述`纖維增強(qiáng)件通過對(duì)紗線進(jìn)行多層編織而獲得。
[0018]在第十個(gè)方面，每個(gè)葉片和每個(gè)外部平臺(tái)元件由陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料或有機(jī)基質(zhì)復(fù)合(OMC)材料制成。
[0019]本發(fā)明還提供一種裝配有本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的壓縮機(jī)和一種裝配有所述壓縮機(jī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0020]本發(fā)明還提供一種制備渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的方法，所述方法包括:制備至少一個(gè)葉片，所述方法對(duì)于每個(gè)葉片包括:
[0021].將葉片纖維坯件制備為單個(gè)片材；
[0022].對(duì)所述纖維坯件進(jìn)行成形，從而獲得單片葉片纖維預(yù)成型件，所述葉片纖維預(yù)成型件具有第一部分，所述第一部分形成用于葉片翼面和葉片根部的預(yù)成型件；
[0023]?利用基質(zhì)對(duì)所述葉片預(yù)成型件進(jìn)行致密化，從而獲得復(fù)合材料葉片，所述復(fù)合材料葉片具有由所述預(yù)成型件構(gòu)成的并用所述基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件，并且包括在包括葉片根部的內(nèi)端和形成葉片頂端的外端之間延伸的葉片本體；
[0024]所述方法的特征在于，其進(jìn)一步包括:
[0025]?在每個(gè)葉片的所述外端中形成至少一個(gè)槽或凹口 ；
[0026].形成用于外部平臺(tái)元件的至少一個(gè)單片纖維坯件；
[0027].對(duì)所述纖維坯件進(jìn)行成形，從而獲得外部平臺(tái)元件纖維預(yù)成型件；
[0028].利用基質(zhì)對(duì)所述外部平臺(tái)元件預(yù)成型件進(jìn)行致密化，從而獲得復(fù)合材料的外部平臺(tái)元件，所述復(fù)合材料具有由所述預(yù)成型件構(gòu)成的并且用所述基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件；
[0029].在所述外部平臺(tái)元件中形成至少一個(gè)開口 ；
[0030]?通過將每個(gè)葉片的所述根部接合入在所述槳轂的外周中形成的互補(bǔ)形狀的外殼中從而將每個(gè)葉片安裝在槳轂上；
[0031]?通過將所述葉片的所述外端接合入所述外部平臺(tái)元件中的開口或凹口中從而將每個(gè)外部平臺(tái)元件安裝在至少一個(gè)葉片上；并且
[0032].將鎖定元件設(shè)置在每個(gè)葉片的所述外端中的至少一個(gè)槽中。
[0033]通過由復(fù)合材料制造葉片和外部平臺(tái)元件，簡(jiǎn)化了轉(zhuǎn)子的工業(yè)制造同時(shí)也改進(jìn)了密封并且改進(jìn)了渦輪的性能，如上文所解釋。
[0034]根據(jù)所述方法的一個(gè)特征，對(duì)每個(gè)葉片的所述外端進(jìn)行機(jī)械加工，從而限定肩部，所述肩部形成用于所述外部平臺(tái)元件的支承表面。
[0035]根據(jù)另一個(gè)特征，每個(gè)外部平臺(tái)元件具有外部平臺(tái)懸挑板和外部平臺(tái)擦拭器板。
[0036]根據(jù)又一個(gè)特征，每個(gè)外部平臺(tái)元件的纖維坯件通過在多個(gè)紗線層之間進(jìn)行多層編制而制成，所述坯件包括在兩列相鄰紗線層之間非互連的局部區(qū)域，所述兩列層的一者在對(duì)所述坯件進(jìn)行成形的過程中折疊從而形成所述擦拭器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]通過以非限制性描述的方式給出的如下說明并且參考附圖將更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0038].圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的立體圖；
[0039]?圖2為圖1的轉(zhuǎn)子在安裝外部平臺(tái)元件之前的部分的細(xì)節(jié)圖；
[0040]?圖3為圖1的轉(zhuǎn)子在安裝外部平臺(tái)元件之后的部分的細(xì)節(jié)圖；
[0041].圖4為顯示多層編織纖維坯件的制備的高度示意圖，所述多層編織纖維坯件用于制備如圖2和3中所示的外部平臺(tái)元件；
[0042].圖5顯示了使用圖4的纖維坯件制備用于圖2和3中所示類型的外部平臺(tái)元件的纖維預(yù)成型件；
[0043].圖6為顯示兩組紗線層在多層編織的纖維坯件中的排列的高度示意圖，所述纖維坯件用于制備用于圖2和3中所示類型的葉片的纖維預(yù)成型件；
[0044]?圖7至9顯示了使用圖6的纖維坯件制備用于圖2和3中所示類型的葉片的纖維預(yù)成型件的連續(xù)步驟；
[0045].圖1OA為在圖6的纖維坯件對(duì)應(yīng)于翼面和葉片內(nèi)部平臺(tái)之間的接合部的位置的部分中的不連續(xù)的經(jīng)紗截面圖；
[0046].圖1OB為在圖6的纖維坯件對(duì)應(yīng)于翼面和葉片內(nèi)部平臺(tái)之間的接合部的位置的部分中的不連續(xù)的緯紗截面圖；
[0047]?圖11和12為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變體實(shí)施方案的轉(zhuǎn)子的部分的圖解立體圖；和
[0048]?圖13和14為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)變體實(shí)施方案的轉(zhuǎn)子的部分的圖解立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]本發(fā)明可應(yīng)用于各種類型的渦輪轉(zhuǎn)子，并且特別可應(yīng)用于燃?xì)鉁u輪的各種軸的壓縮機(jī)和渦輪轉(zhuǎn)子，例如低壓(BP)渦輪的轉(zhuǎn)子輪，如圖1中所示。
[0050]圖1顯示了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子10，所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子10具有槳轂11和安裝在所述槳轂11上的多個(gè)葉片100，每個(gè)葉片100以常規(guī)方式包括翼面120和由更大厚度的部分形成的例如具有燈泡狀截面的根部110，所述根部110接合入在槳轂11的外周中形成的互補(bǔ)外殼12。
[0051]根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子具有多個(gè)外部平臺(tái)元件200，每個(gè)外部平臺(tái)元件200安裝在各自的葉片100上。更具體地，并且如圖2和3中所示，翼面120在葉片包括其根部110的內(nèi)端101和形成葉片100的頂端140的外端102之間以縱向方向延伸。在橫截面中，翼面呈現(xiàn)厚度變化的限定兩個(gè)表面123和124的彎曲輪廓，所述表面123和124分別對(duì)應(yīng)于翼面120的抽吸側(cè)和壓力側(cè)并且各自將其前緣120a和其后緣120b連接在一起。在所述實(shí)施例中，翼面120還具有內(nèi)部平臺(tái)150，所述內(nèi)部平臺(tái)150的外表面(或頂表面)152沿徑向在內(nèi)側(cè)限定氣流f的流動(dòng)通道。在其上游和下游(以氣流?的流動(dòng)方向)的端部中，內(nèi)部平臺(tái)150由覆蓋懸挑部154和156終止。
[0052]在該實(shí)施例中，每個(gè)外部平臺(tái)元件200具有與葉片100的外端接合的開口 201。開口 201的形狀和尺寸匹配每個(gè)葉片100的外端的形狀和尺寸。在所述實(shí)施例中，每個(gè)葉片100的接合在外部平臺(tái)元件200的開口 201中的外端102由部分126構(gòu)成，所述部分126呈現(xiàn)的尺寸小于翼面120的本體的剩余部分的尺寸，從而限定肩部125，所述肩部125形成用于外部平臺(tái)元件200的支承表面。然而，本發(fā)明的外部平臺(tái)元件同樣可以包括這樣的開口，所述開口的形狀和尺寸適應(yīng)于穿過不比翼面的本體的剩余部分更小的葉片外端。
[0053]在所述實(shí)施例中，外部平臺(tái)元件200包括外部平臺(tái)懸挑板210和放置在外部平臺(tái)懸挑板210的頂表面211上的外部平臺(tái)擦拭器板220。在其上游和下游(以氣流￡的流動(dòng)方向)的部分中，外部平臺(tái)懸挑板210由覆蓋懸挑部213和214終止。在所示實(shí)施例中，外部平臺(tái)懸挑板210的底表面212基本上垂直于葉片的縱向方向延伸。在一個(gè)變體中，并且取決于氣流流動(dòng)通道的外表面所需的輪廓，底表面212可以傾斜從而相對(duì)于葉片的縱向方向的法線而整體形成非零角度，或表面212可`以具有通常非直線的輪廓，例如彎曲輪廓。肩部125的斜率則適應(yīng)于匹配板210的底表面212的形狀。
[0054]在其外表面(或頂表面)222上，外部平臺(tái)擦拭器板220限定凹部或洼部223。沿著洼部223的上游邊緣和下游邊緣，板220帶有形成擦拭器224和225的折疊部分，所述擦拭器224和225具有齒形輪廓，所述齒的端部適合刺入渦輪環(huán)(未示出)的可磨損材料層從而減小葉片頂端和渦輪環(huán)之間的空隙。
[0055]如圖3中所示，每個(gè)葉片100的延伸超過外部平臺(tái)元件200的外端部102 (此處為部分126的片段126a)包括接收鎖定元件或鑰匙230的槽127，所述鎖定元件或鑰匙230用于特別是抵抗離心力使外部平臺(tái)元件200在葉片100的外端102上保持在位。在所述實(shí)施例中，鎖定元件230呈現(xiàn)的長(zhǎng)度基本上等于兩個(gè)外部平臺(tái)元件200的長(zhǎng)度，從而插入兩個(gè)相鄰葉片100的槽127中并且使兩個(gè)相鄰的外部平臺(tái)元件200保持在位，轉(zhuǎn)子具有多個(gè)圍繞葉片的外周分布的鎖定元件230，所述外周由相鄰的外部平臺(tái)擦拭器板220的外表面222聯(lián)合形成。當(dāng)然，鎖定元件可以為能夠插入某些其他數(shù)量的槽(例如單個(gè)槽或一次多于兩個(gè)槽)中的某些其他長(zhǎng)度，從而同時(shí)固定一個(gè)或多個(gè)外部平臺(tái)元件。
[0056]仍然在所述實(shí)施例中，外部平臺(tái)懸挑板210和外部平臺(tái)擦拭器板220在其縱向方向Dl上呈現(xiàn)相同長(zhǎng)度，然而在該方向上相對(duì)于彼此偏移。因此在每個(gè)外部平臺(tái)元件200的縱向端部處形成兩個(gè)偏移部211和221，因此能夠在相鄰的外部平臺(tái)元件200之間實(shí)現(xiàn)部分重疊，并因此密封通道同時(shí)遵從其輪廓。
[0057]圖4為用于形成纖維特征的外部平臺(tái)元件的纖維坯件400的高度示意圖，并且有可能通過所述纖維坯件400對(duì)用于外部平臺(tái)元件的纖維預(yù)成型件進(jìn)行成形，使得其一旦用基質(zhì)致密化并被機(jī)械加工，就獲得如圖2和3中所示的元件200的外部平臺(tái)元件。
[0058]在所述實(shí)施例中并且如圖4中圖解所示，纖維坯件400通過在多個(gè)經(jīng)紗層和多個(gè)緯紗層之間進(jìn)行多層編織而獲得。進(jìn)行的多層編織可以特別為使用“雙羅紋”織紋的編織，即其中每個(gè)緯紗層互連多個(gè)經(jīng)紗層的織紋，其中給定緯列中的所有紗線在織紋的平面中具有相同的移動(dòng)。
[0059]坯件400具有第一和第二部分410和420，所述第一和第二部分410和420分別形成外部平臺(tái)懸挑板210和外部平臺(tái)擦拭器板220。在編織的過程中，在纖維坯件的內(nèi)部在401和402處在位于部分410和420之間的界限處并且分別占據(jù)兩個(gè)非互連區(qū)域403和404的兩個(gè)連續(xù)的經(jīng)紗層之間設(shè)置非互連。部分410和420在位于兩個(gè)非互連區(qū)域403和404之間的互連區(qū)域405中互連。401和402處的非互連使得有可能分別形成兩個(gè)部分421和422，所述兩個(gè)部分421和422可以在成形所述坯件時(shí)折疊從而端部向上地形成外部平臺(tái)220的擦拭器板的擦拭器224和225。
[0060]用于形成外部平臺(tái)元件的纖維增強(qiáng)件的纖維坯件也可以通過將兩個(gè)分別對(duì)應(yīng)于上述纖維坯件400的第一和第二部分410和420的纖維結(jié)構(gòu)組裝在一起而形成。在這種情況下，兩個(gè)纖維結(jié)構(gòu)應(yīng)該僅在互連區(qū)域405中例如通過縫合或針刺而連接在一起，從而形成兩個(gè)部分421和422，所述兩個(gè)部分421和422適合在成形所述坯件時(shí)折疊從而端部向上地形成外部平臺(tái)220的擦拭器板的擦拭器224和225。特別地，分別對(duì)應(yīng)于第一和第二部分410和420的兩個(gè)纖維結(jié)構(gòu)可以各自通過如下層或多個(gè)如下層的堆疊物而獲得: [0061]?一維(UD)織物；
[0062]?二維(2D)織物；
[0063].編結(jié)物；
[0064].針織物；
[0065]?租；和
[0066].纜繩或纜線的單向(UD)片或多向(nD)片，所述多向(nD)片通過以不同方向重疊多個(gè)UD片并且例如通過縫合，通過化學(xué)粘合劑或通過針刺將UD片連接在一起而獲得。
[0067]對(duì)于多個(gè)層的堆疊物，層例如通過縫合，通過植入紗線或剛性元件或通過針刺而
連接在一起。
[0068]圖5為用于外部平臺(tái)元件的纖維預(yù)成型件500的高度示意圖，所述外部平臺(tái)元件隨后通過模制制備，其中使部分410變形從而復(fù)制與外部平臺(tái)的懸挑板的形狀相似的形狀，并且折疊部分420的部分421和422從而復(fù)制與外部平臺(tái)的擦拭器板的擦拭器的形狀相似的形狀。這形成預(yù)成型件500，所述預(yù)成型件500的一個(gè)部分510構(gòu)成用于外部平臺(tái)的懸挑板的預(yù)成型件且另一個(gè)部分520構(gòu)成用于外部平臺(tái)的擦拭器板的預(yù)成型件。為了形成對(duì)應(yīng)于圖2和3中所示的外部平臺(tái) 元件200的外部平臺(tái)元件，分別在預(yù)成型件500的縱向端部處形成偏移部511和521。當(dāng)通過多層編織獲得用于形成外部平臺(tái)元件的纖維坯件時(shí)，在已經(jīng)致密化預(yù)成型件之后通過機(jī)械加工獲得偏移部。當(dāng)通過將兩個(gè)分別對(duì)應(yīng)于外部平臺(tái)的懸挑板和擦拭器板的纖維結(jié)構(gòu)組裝在一起從而制備坯件時(shí)，可以首先通過相應(yīng)的偏移部將結(jié)構(gòu)組裝在一起。
[0069]在致密化之后，機(jī)械加工預(yù)成型件500從而形成開口 501，所述開口 501的形狀和尺寸匹配待制備的外部平臺(tái)元件中的開口 201的形狀和尺寸。因此獲得纖維預(yù)成型件500，所述纖維預(yù)成型件500使得有可能在用基質(zhì)致密化和機(jī)械加工之后，獲得由復(fù)合材料制成的外部平臺(tái)元件，例如圖2和3中所示的外部平臺(tái)元件200。
[0070]為了避免在葉片和外部平臺(tái)元件之間引入差分熱膨脹系數(shù)，葉片和元件優(yōu)選使用相同類型的纖維和基質(zhì)制成。
[0071]此外，鎖定元件230可以為不同材料，例如金屬材料。然而，為了避免在葉片、平臺(tái)元件和鎖定元件之間引入差分熱膨脹系數(shù)和機(jī)械應(yīng)力，鎖定元件優(yōu)選由具有與用于制備葉片和外部平臺(tái)元件相同類型的纖維和基質(zhì)的復(fù)合材料制成。
[0072]圖6為纖維坯件300的高度示意圖，通過所述纖維坯件300可以對(duì)葉片纖維預(yù)成型件進(jìn)行成形，使得一旦用基質(zhì)致密化和可能地被機(jī)械加工，就獲得具有結(jié)合其中的內(nèi)部平臺(tái)和內(nèi)部平臺(tái)懸挑板的復(fù)合材料葉片，如圖2和3中所示的葉片100。
[0073]坯件300包括兩個(gè)纖維條帶302和304，所述纖維條帶302和304通過三維編織或多層編織獲得，圖6中僅顯示這兩個(gè)部分的幾何外皮。在成形之后，纖維條帶302用于構(gòu)成葉片纖維預(yù)成型件的對(duì)應(yīng)于翼面預(yù)成型件和葉片根部的部分，該部分呈現(xiàn)用于形成翼面的壓力側(cè)的表面302a和用于形成翼面的抽吸側(cè)的表面302b。在成形之后，纖維條帶304用于構(gòu)成葉片纖維預(yù)成型件的對(duì)應(yīng)于內(nèi)部平臺(tái)的預(yù)成型件的部分。
[0074]兩個(gè)纖維條帶302和304通常以對(duì)應(yīng)于待制備的葉片的縱向方向的方向X延伸。在其用于形成翼面預(yù)成型件的部分中，纖維條帶302呈現(xiàn)變化的厚度，所述變化的厚度根據(jù)待制備的葉片的翼面的輪廓的厚度而確定。在其用于形成根部預(yù)成型件的部分中，纖維條帶302呈現(xiàn)額外厚度303，所述額外厚度303根據(jù)待制備的葉片的根部的厚度而確定。
[0075]纖維條帶302具有寬度1，所述寬度I根據(jù)待制備的葉片的翼面和根部的展開輪廓(當(dāng)平坦時(shí))的長(zhǎng)度進(jìn)行選擇，而纖維條帶304具有大于寬度I的寬度L，所述寬度L根據(jù)待制備的內(nèi)部平臺(tái)的展開長(zhǎng)度進(jìn)行選擇。
[0076]纖維條帶304具有基本恒定的厚度，所述厚度根據(jù)待制備的平臺(tái)中的葉片的厚度確定。條帶304具有沿著條帶302的第一表面302a (壓力側(cè))并且在第一表面302a附近延伸的第一部分304a，和沿著條帶302的第二表面302b (抽吸側(cè))并且在第二表面302b附近延伸的第二部分304b。
[0077]部分304a和304b通過連接部分340c連接在一起，所述連接部分340c在對(duì)應(yīng)于待制備的內(nèi)部平臺(tái)位置的位置處相對(duì)于條帶302橫向延伸。連接部分340c基本上垂直于纖維坯件的縱向方向穿過條帶。取決于內(nèi)部平臺(tái)所需的形狀，連接部分340c可以以相對(duì)于坯件的縱向方向X的法線的非零角度穿過條帶302。此外，連接部分340c的輪廓可以為曲線而非如所示實(shí)施例中的直線。
[0078]如下文更詳細(xì)地描述，條帶302和304通過多層編織同時(shí)編織，而不在條帶302和條帶304的部分304a和304b之間互連，并且多個(gè)連續(xù)的坯件300以方向X連續(xù)編織。
[0079]圖7至9為顯示如何通過纖維坯件300獲得形狀接近待制備的葉片的纖維預(yù)成型件的聞度不意圖。
[0080]在額外厚度303的一個(gè)端部處和在另一個(gè)端部處切割纖維條帶302從而提供長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于待制備葉片的縱向方向的條帶320，所述條帶320具有由額外厚度303的部分形成的并且位于對(duì)應(yīng)于待制備葉片的根部的位置的位置處的擴(kuò)大部分330，和對(duì)應(yīng)于待制備葉片的頂端的對(duì)立端部350。條帶320呈現(xiàn)出用于形成翼面的壓力側(cè)的表面320a和用于形成翼面的抽吸側(cè)的表面320b。
[0081]此外，在部分304a的端部處和在條帶304的部分304b中進(jìn)行切割，從而在連接部分340c的兩側(cè)留下片段340a和340b，如圖7中所示。片段340a和340b的長(zhǎng)度根據(jù)待制備葉片的內(nèi)部平臺(tái)的長(zhǎng)度確定。
[0082]由于纖維坯件的條帶320和部分304a和304b之間非互連，片段340a和340b可以垂直于條帶302折疊而不切割任何紗線從而形成板340，如圖8中所示。
[0083]然后通過模制獲得待制備葉片的纖維預(yù)成型件600，其中使條帶320變形從而復(fù)制葉片翼面的彎曲輪廓，并且使板340變形從而復(fù)制與內(nèi)部平臺(tái)的形狀相似的形狀，如圖9中所示。在致密化之后，機(jī)械加工預(yù)成型件600從而形成槽627，所述槽627的形狀和尺寸匹配待制備葉片中的槽127的形狀和尺寸。這形成具有翼面預(yù)成型件部分620、根部預(yù)成型件部分630 (包括柄腳預(yù)成型件部分)和內(nèi)部平臺(tái)預(yù)成型件部分640的預(yù)成型件600。
[0084]當(dāng)通過編制制備外部平臺(tái)元件和葉片的纖維坯件，使用以坯件的縱向方向X延伸的經(jīng)紗進(jìn)行編制，應(yīng)理解也有可能用以該方向延伸的緯紗進(jìn)行編織。
[0085]在一個(gè)實(shí)施方案中，所使用的紗線可以為由日本供應(yīng)商N(yùn)ippon Carbon以名稱“Nicalon”提供的并且具有0.5K (即500根單絲)的重量(以單絲數(shù)量表示)的碳化硅(SiC)紗線。
[0086]當(dāng)然，取決于可用紗線的重量，可以采取紗線層數(shù)量的不同組合以及絲線數(shù)和絲線重量的變化從而獲得所需的輪廓。
[0087]當(dāng)編織纖維坯件300時(shí)(除了額外厚度303)和當(dāng)編織纖維坯件400時(shí)，所使用的編織可以例如為通過緞紋型織紋或多緞紋型織紋進(jìn)行的多層編織，也可以使用其他類型的多層編織，例如使用多平紋織紋或使用“雙羅紋”織紋的多層編織。在本文中使用的術(shù)語“雙羅紋”織紋意指其中每個(gè)緯紗層與多個(gè)經(jīng)紗層互連的織紋，其中給定緯列中的所有紗線在織紋的平面中具有相同的移動(dòng)。
[0088]進(jìn)行多層編織的各種方式特別描述于文獻(xiàn)W02006/136755。
[0089]圖1OA為條帶302與圖6中所示的纖維坯件的條帶304的連接部分340c交叉之處的經(jīng)紗截面圖，條帶304的經(jīng)紗在該連接部分中以截面形式觀察。每個(gè)經(jīng)紗層C3tl4在該連接部分340c中以垂直于條帶302的緯向的方向延伸。在編織的過程中，通過使條帶304的經(jīng)紗層C3tl4中的一些紗線單獨(dú)地交叉通過條帶302的所有經(jīng)紗和緯紗從而使得條帶304從條帶302的一側(cè)穿過至另一側(cè)。條帶304的交叉經(jīng)紗層C3tl4沿著如圖1OA中所示的直線輪廓穿透在條帶302的緯紗t3(l2之間。當(dāng)然，取決于內(nèi)部平臺(tái)所需的形狀，條帶304的經(jīng)紗層C3tl4可以沿著其他形狀的輪廓(例如波紋或彎曲輪廓)進(jìn)入和離開條帶302。
[0090]圖1OB為條帶302和304的各自的緯紗t3(l2和t3(l4的緯紗截面圖，其中條帶304的連接部分340c交叉通過圖3中所示的纖維坯件的條帶302。在所示實(shí)施例中，并且如上所述，連接部分340c垂直于條帶302的經(jīng)紗層C3tl2的方向延伸。然而，取決于內(nèi)部平臺(tái)所需的定向，連接部分340c也有可能以相對(duì)于經(jīng)向的法線的非零角度延伸。
[0091]可以通過使用更大重量的緯紗并且通過使用額外的緯紗層從而獲得圖6的纖維坯件300的額外厚度303。在一個(gè)變體實(shí)施方案中，可以通過在編織條帶302時(shí)引入插入物從而獲得額外厚度302。[0092]用于形成葉片的纖維增強(qiáng)件的纖維坯件也可以通過堆疊多個(gè)如下層而獲得:
[0093]?一維(UD)織物；
[0094]?二維(2D)織物；
[0095].編結(jié)物；
[0096].針織物；
[0097]?租；和
[0098].纜繩或纜線的單向(UD)片或多向(nD)片，所述多向(nD)片通過以不同方向重疊多個(gè)UD片并且例如通過縫合，通過化學(xué)粘合劑或通過針刺將UD片連接在一起而獲得。
[0099]可以例如通過縫合，通過植入紗線或剛性元件或通過針刺從而將層連接在一起。
[0100]下文為連續(xù)步驟和預(yù)成型件的致密化的說明，可以進(jìn)行所述連續(xù)步驟從而對(duì)本發(fā)明的外部平臺(tái)元件或葉片的纖維預(yù)成型件進(jìn)行成形。
[0101]如上所述，用于形成外部平臺(tái)元件或葉片的纖維增強(qiáng)件的纖維坯件通過多層編織或通過堆疊纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行編織。對(duì)于在高溫下并且特別在腐蝕環(huán)境(特別是濕環(huán)境)下使用的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，用于編織的紗線由陶瓷纖維，特別是碳化硅(SiC)纖維制成。對(duì)于較低的溫度，也有可能使用碳纖維。
[0102]用于形成待制備部件的纖維增強(qiáng)件的纖維預(yù)成型件的致密化包括貫穿預(yù)成型件的全部或部分體積使用材料，所述材料用于構(gòu)成填充預(yù)成型件的孔的基質(zhì)。該致密化可以以已知方式使用液相技術(shù)(CVL)或化學(xué)氣相滲透(CVI)的氣相技術(shù)或?qū)嶋H上通過結(jié)合這兩種方法而進(jìn)行。
[0103]液相技術(shù)包括用包含基質(zhì)材料的前體的液體組合物浸潰預(yù)成型件。前體通常為有可能在溶劑中稀釋的聚合物例如樹脂的形式。將預(yù)成型件放置在模具中，所述模具可以以氣密方式封閉并且具有模制部件的最終形狀的空腔。之后，封閉模具并在整個(gè)空腔中注入液體基質(zhì)前體(例如樹脂)從而浸潰預(yù)成型件的全部纖維部分。
[0104]在已經(jīng)除去任何溶劑之后，通過熱處理，通常通過加熱模具使前體轉(zhuǎn)化成基質(zhì)，SP進(jìn)行聚合，并且在聚合物已經(jīng)固化之后，預(yù)成型件始終保持在模具中，所述模具的形狀對(duì)應(yīng)于待制備部件的形狀。
[0105]當(dāng)形成碳基質(zhì)或陶瓷基質(zhì)時(shí)，熱處理包括熱解前體從而取決于所使用的前體并且取決于熱解條件使基質(zhì)轉(zhuǎn)化成碳基質(zhì)或陶瓷基質(zhì)。例如，陶瓷(特別是SiC)的液體前體可以為如下類型的樹脂:聚碳硅烷(PCS);或聚鈦碳硅烷(PTCS);或聚硅氮烷(PSZ)類型；而碳的液體前體可以為具有相對(duì)高焦炭含量的樹脂，例如酚醛樹脂。可以連續(xù)進(jìn)行數(shù)個(gè)從浸潰至熱處理的循環(huán)從而達(dá)到所需的致密化程度。
[0106]在本發(fā)明的一個(gè)方面，特別是當(dāng)形成有機(jī)基質(zhì)時(shí)，纖維預(yù)成型件可以通過公知的樹脂傳遞模制(RTM)法進(jìn)行致密化。在RTM法中，將纖維預(yù)成型件放置在具有待制備部件的外部形狀的模具中。在包含纖維預(yù)成型件的模具的內(nèi)部空間中注入熱固樹脂。通常在所述內(nèi)部空間中在注入樹脂的位置和用于使所述空間排氣的孔口之間建立壓力梯度，從而控制和優(yōu)化預(yù)成型件被樹脂的浸潰。
[0107]以已知的方式，纖維預(yù)成型件還可以使用氣相技術(shù)通過基質(zhì)的化學(xué)氣相滲透(CVI)進(jìn)行致密化。將對(duì)應(yīng)于待制備結(jié)構(gòu)的纖維預(yù)成型件放置在爐中，在所述爐中加入反應(yīng)氣體。與適用于化學(xué)氣相沉積(CVD)法的壓力和溫度條件(所述壓力和溫度條件僅在材料的表面上造成沉積)不同，這樣選擇爐中存在的壓力和溫度和氣體的組成，使得氣體能夠在預(yù)成型件的孔內(nèi)擴(kuò)散，從而通過沉積與纖維接觸的固體材料(所述材料源自氣體成分的分解或多種成分之間的反應(yīng))而在材料的芯部中形成基質(zhì)。
[0108]SiC基質(zhì)可以使用通過MTS分解產(chǎn)生SiC的甲基三氯硅烷(MTS)形成，而碳基質(zhì)可以用通過裂解產(chǎn)生碳的烴氣體例如甲烷和/或丙烷獲得。
[0109]還可以使用結(jié)合液相技術(shù)和氣相技術(shù)的致密化從而有助于操作、限制成本和限制制造循環(huán)次數(shù)，同時(shí)獲得對(duì)于目標(biāo)應(yīng)用令人滿意的特征。
[0110]特別地，基質(zhì)可以使用環(huán)氧樹脂(例如高性能環(huán)氧樹脂)或通過使用碳基質(zhì)或陶瓷基質(zhì)的液體前體而獲得。
[0111]在所述實(shí)施例中，通過固結(jié)組合物(通常為任選在溶劑中稀釋的樹脂)浸潰纖維坯件。有可能使用碳前體樹脂，例如酚醛樹脂或呋喃樹脂，或陶瓷前體樹脂，例如作為SiC的前體的聚硅氮烷或聚氧基硅氧烷樹脂。
[0112]在干燥以從樹脂中除去任何溶劑之后，有可能預(yù)固化樹脂。預(yù)固化或不完全固化用于增加硬度并因此增加強(qiáng)度，同時(shí)保持制備外部平臺(tái)元件或葉片的預(yù)成型件所需的變形能力。
[0113]以圖7中所示的方式切割纖維坯件，特別是用于形成葉片的坯件。
[0114]之后，使坯件成形(如圖9中所示)并將其放置在例如由石墨制成的模具中，從而在制備外部平臺(tái)元件時(shí)對(duì)外部平臺(tái)的懸挑部和擦拭器板進(jìn)行成形，并且在制備葉片時(shí)對(duì)內(nèi)部平臺(tái)部分、根部和翼面部分進(jìn)行成形。
[0115]之后，完全固化樹脂并熱解經(jīng)固化的樹脂。固化和熱解可以通過逐步升高模具內(nèi)的溫度而依次進(jìn)行。
[0116]在熱解之后，獲得用熱解殘余物固結(jié)的纖維預(yù)成型件。選擇固結(jié)樹脂的量使得熱解殘余物將預(yù)成型件的纖維粘合在一起從而足以對(duì)其進(jìn)行操作同時(shí)保持其形狀而無需借助于工具，應(yīng)理解優(yōu)選選擇盡可能小的固結(jié)樹脂的量。
[0117]經(jīng)固結(jié)的預(yù)成型件然后用基質(zhì)進(jìn)行致密化。對(duì)于待在高溫下和特別是在腐蝕環(huán)境中使用的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，基質(zhì)為例如由SiC制成的陶瓷基質(zhì)。致密化可以通過CVI進(jìn)行，在該情況下界面第二層的形成和基質(zhì)的致密化可以在相同爐中依次進(jìn)行。
[0118]致密化可以在兩個(gè)連續(xù)步驟中進(jìn)行，所述兩個(gè)連續(xù)步驟通過將外部平臺(tái)元件或葉片機(jī)械加工成所需尺寸的步驟分開。
[0119]應(yīng)觀察到，特別是為了首先在外部平臺(tái)元件中形成開口并且在葉片的外端中形成槽或凹口，可以在固化之后和在熱解樹脂之前進(jìn)行預(yù)機(jī)械加工。
[0120]在一個(gè)變體實(shí)施方案中，預(yù)成型件可以通過部分致密化進(jìn)行固結(jié)同時(shí)維持在成形機(jī)中，固結(jié)通過以CVI在纖維上沉積陶瓷而進(jìn)行。
[0121]成形機(jī)優(yōu)選由石墨制成并且具有幫助造成界面的反應(yīng)氣體通過的孔，并且陶瓷通過CVI沉積。[0122]一旦固結(jié)足以使得預(yù)成型件能夠進(jìn)行操作同時(shí)保持其形狀而無需支持工具的存在，從成形機(jī)中取出經(jīng)固結(jié)的預(yù)成型件并且用陶瓷基質(zhì)通過CVI進(jìn)行致密化。致密化可以在兩個(gè)連續(xù)步驟中進(jìn)行，所述兩個(gè)連續(xù)步驟通過將外部平臺(tái)元件或葉片預(yù)機(jī)械加工成所需尺寸的步驟分開，特別是為了首先在外部平臺(tái)元件中形成開口并且在葉片的外端中形成槽或凹口，在第二致密化步驟之后在這些元件上進(jìn)行最終機(jī)械加工步驟。
[0123]在以上描述中，通過使用重量和/或絲線數(shù)變化的紗線制成厚度變化的翼面輪廓。在一個(gè)變體中，有可能用一定數(shù)量的具有相同重量和恒定絲線數(shù)的紗線層制成對(duì)應(yīng)于翼面預(yù)成型件部分的纖維坯件的部分，其中在第一致密化步驟之后在機(jī)械加工操作的過程中，或者在經(jīng)固結(jié)的葉片預(yù)成型件上的預(yù)機(jī)械加工操作的過程中，獲得輪廓厚度的變化。
[0124]取決于目標(biāo)使用條件，葉片和外部平臺(tái)元件的纖維或纖維增強(qiáng)件也有可能由非陶瓷材料制成，例如由碳制成，并且基質(zhì)也有可能由非陶瓷材料制成，例如由碳或樹脂制成。本發(fā)明的外部平臺(tái)元件和葉片可以特別由陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料制成，所述陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料為由用基質(zhì)致密化的碳纖維或陶瓷纖維增強(qiáng)件組成，所述基質(zhì)至少部分由陶瓷制成，例如碳-碳/碳化娃(C-C/SiC)材料,碳/碳化娃(C/SiC)材料,碳化娃/碳化娃(SiC/SiC)材料，或碳/碳(C/C)復(fù)合材料，所述碳/碳(C/C)復(fù)合材料以已知的方式為由用碳基質(zhì)致密化的碳纖維增強(qiáng)件組成的材料。
[0125]當(dāng)然，本發(fā)明還可應(yīng)用于從有機(jī)基質(zhì)復(fù)合(OMC)材料(例如使用高性能環(huán)氧樹脂獲得的材料)制造外部平臺(tái)元件和葉片。
[0126]圖11和12顯示了變體實(shí)施方案，所述變體實(shí)施方案與參考圖2和3描述的實(shí)施方案的區(qū)別在于每個(gè)葉片1100的外端1102不具有槽而是具有兩個(gè)凹口 1127和1128，所述兩個(gè)凹口 1127和1128接收鎖定元件1230的臂1231和1232從而使呈現(xiàn)開口(該實(shí)施例中顯示了四個(gè)開口 1201至1204)的外部平臺(tái)元件1200保持在位，所述開口使得四個(gè)葉片1100的外端1102接合其中。每個(gè)鎖定元件1230還具有與相鄰鎖定元件的臂1231和1232的自由端部協(xié)作的橋臺(tái)元件1233，因此使得有可能一旦所有鎖定元件已經(jīng)就位時(shí)，使鎖定元件保持在位。
[0127]圖13和14顯示了變體實(shí)施方案，所述變體實(shí)施方案與參考圖2和3描述的實(shí)施方案的區(qū)別在于每個(gè)葉片2100的外端2102具有兩個(gè)凹口 2127和2128，所述兩個(gè)凹口 2127和2128用于接收鎖定元件2230的臂2231和2232從而使在該實(shí)施例中呈現(xiàn)兩個(gè)開口 2201和2202的外部平臺(tái)元件2200保持在位，所述兩個(gè)開口 2201和2202接收兩個(gè)相鄰葉片2100的外端2102。每個(gè)鎖定元件2230還具有與在每個(gè)外部平臺(tái)元件的一個(gè)端部處形成的外殼2125協(xié)作的邊緣2233，因此使得有可能一旦相鄰的外部平臺(tái)元件已經(jīng)就位時(shí)(如圖14中所示)，使鎖定元件保持在位。優(yōu)選僅在外部平臺(tái)2220的擦拭器板中形成外殼2125，因此有可能避免邊緣2233進(jìn)入流動(dòng)通道。這避免了干擾流體流動(dòng)同時(shí)維持高的密封程度。
[0128]此外，在上述葉片中，纖維坯件對(duì)應(yīng)于作為單個(gè)片材編織的纖維結(jié)構(gòu)，所述纖維結(jié)構(gòu)不僅結(jié)合用于形成翼面和葉片根部的第一部分而且結(jié)合用于形成內(nèi)部平臺(tái)的第二部分，第二部分至少部分地與第一部分交錯(cuò)(第二部分的紗線穿過第一部分的至少一部分)。
[0129]然而，本發(fā)明的葉片不限于這種葉片結(jié)構(gòu)。
[0130]通常地，本發(fā)明的葉片覆蓋任何類型的葉片，所述葉片具有構(gòu)成翼面和葉片根部的第一部分和第二部分，所述第二部分獨(dú)立于第一部分制成并且形成如上所述的裝配在第一部分上的外部平臺(tái)元件，葉片還有可能至少包括:
[0131].第三部分，所述第三部分形成內(nèi)部平臺(tái)的全部或一些，所述內(nèi)部平臺(tái)具有或不具有懸挑部并且具有或不具有抗傾斜邊緣；
[0132]?對(duì)應(yīng)于葉片的第一和第三部分的纖維增強(qiáng)件部分至少部分地與穿透第一纖維增強(qiáng)件部分的第三纖維增強(qiáng)件部分的紗線互相交錯(cuò)，如法國(guó)專利申請(qǐng)N0.1055160和1055161中所述。
[0133].第三部分，所述第三部分形成內(nèi)部平臺(tái)的一些或全部，所述內(nèi)部平臺(tái)具有或不具有懸挑部并且具有或不具有抗傾斜邊緣；
[0134]?對(duì)應(yīng)于第三部分的纖維坯件與對(duì)應(yīng)于構(gòu)成葉片的翼面的第一部分的纖維坯件分開并且例如通過縫合緊固至對(duì)應(yīng)于構(gòu)成葉片的翼面的第一部分的纖維坯件；和
[0135].內(nèi)部平臺(tái)元件，所述內(nèi)部平臺(tái)元件具有或不具有懸挑部并且具有或不具有抗傾斜邊緣，平臺(tái)元件獨(dú)立于第一和第二部分制造然后被裝配至如國(guó)際專利申請(qǐng)W02010/116066中所述的葉片的翼面上。
[0136]本發(fā)明還適用 于包括兩個(gè)例如經(jīng)由共用內(nèi)部平臺(tái)連接在一起的葉片的雙葉片結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪轉(zhuǎn)子(10)，所述渦輪轉(zhuǎn)子(10)包括復(fù)合材料的至少一個(gè)葉片(100)，所述復(fù)合材料包含利用基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件，每個(gè)葉片(100)包括在具有葉片根部(110)的內(nèi)端(101)和形成所述葉片(100)的頂端(140)的外端(102)之間延伸的葉片本體(120)，所述轉(zhuǎn)子的特征在于，其包括復(fù)合材料的至少一個(gè)外部平臺(tái)元件(200)，所述復(fù)合材料包含用基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件，所述外部平臺(tái)元件包括至少一個(gè)開口(201)，在所述開口(201)中接合葉片(100)的所述外端(102)，每個(gè)葉片(100)的所述外端(102)的延伸超過所述外部平臺(tái)元件(200)的部分(126a)包括用于接收鎖定元件(230)至少一個(gè)槽或凹口(127)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)葉片(100)的所述外端(102)呈現(xiàn)的尺寸小于所述葉片本體(120)的基礎(chǔ)部分的尺寸從而限定肩部(125)，所述肩部(125)形成用于所述外部平臺(tái)元件(200)的支承表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)外部平臺(tái)元件(200)具有外部平臺(tái)懸挑板(210)和外部平臺(tái)擦拭器板(220)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)外部平臺(tái)元件(200)在其每個(gè)縱向端部處呈現(xiàn)偏移部(211 ;213)，從而使兩個(gè)相鄰的外部平臺(tái)元件部分重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)外部平臺(tái)元件具有多個(gè)開口(1201-1204 ;2201、2202)，從而接合每個(gè)外部平臺(tái)元件(1200 ；2200)與多個(gè)相鄰葉片(1100 ；2100)的外端(1102 ;2102)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)葉片(2100)的延伸超過所述外部平臺(tái)元件(2200)的外端(2102)包括兩個(gè)槽或凹口(2127、2128)，并且每個(gè)鎖定元件(2230 )具有分別接合在所述槽或凹口中的兩個(gè)臂(2231、2232 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6`任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)鎖定元件(2230)在一端處包括與在每個(gè)外部平臺(tái)元件中形成的外殼(2125)協(xié)作的邊緣(2233)，從而使每個(gè)鎖定元件保持在位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)葉片還包括內(nèi)部平臺(tái)(150)的全部或部分，所述內(nèi)部平臺(tái)(150)具有或不具有懸挑部并且具有或不具有抗傾斜邊緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)葉片的所述纖維增強(qiáng)件通過對(duì)紗線進(jìn)行多層編織而獲得。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)葉片和每個(gè)外部平臺(tái)元件由陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)葉片和每個(gè)外部平臺(tái)元件由有機(jī)基質(zhì)復(fù)合(OMC)材料制成。
12.—種壓縮機(jī)，其裝配有根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子。
13.—種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其裝配有根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓縮機(jī)。
14.一種制備渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子(10)的方法，所述方法包括:制備至少一個(gè)葉片(100)，所述方法對(duì)于每個(gè)葉片包括: ?將葉片纖維坯件(300)制備為單個(gè)片材； ?對(duì)所述纖維坯件進(jìn)行成形，從而獲得單片葉片纖維預(yù)成型件(600)，所述葉片纖維預(yù)成型件(600)具有第一部分，所述第一部分形成用于葉片翼面(620)和葉片根部(630)的預(yù)成型件； ?利用基質(zhì)對(duì)所述葉片預(yù)成型件(600)進(jìn)行致密化，從而獲得復(fù)合材料葉片(100)，所述復(fù)合材料葉片(100)具有由所述預(yù)成型件構(gòu)成的并用所述基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件，并且包括在包括葉片根部(110)的內(nèi)端(101)和形成葉片頂端(140)的外端(102)之間延伸的葉片本體(120)； 所述方法的特征在于，其進(jìn)一步包括: ?在每個(gè)葉片(100)的所述外端(102)中形成至少一個(gè)槽或凹口( 127); ?形成用于外部平臺(tái)元件的至少一個(gè)單片纖維坯件(400)； ?對(duì)所述纖維坯件進(jìn)行成形，從而獲得外部平臺(tái)元件纖維預(yù)成型件(500)； ?利用基質(zhì)對(duì)所述外部平臺(tái)元件預(yù)成型件進(jìn)行致密化，從而獲得復(fù)合材料的外部平臺(tái)元件(200)，所述復(fù)合材料具有由所述預(yù)成型件構(gòu)成的并且用所述基質(zhì)致密化的纖維增強(qiáng)件; ?在所述外部平臺(tái)元件中形成至少一個(gè)開口(201)； ?通過將每個(gè)葉片(100)的所述根部(110)接合入在所述槳轂的外周中形成的互補(bǔ)形狀的外殼(12)中從而將每個(gè)葉片安裝在槳轂(11)上； ?通過將所述葉片的所述外端(102)接合入所述外部平臺(tái)元件(200)中的開口或凹口(201)中從而將每個(gè)外部平臺(tái)元件(200)安裝在至少一個(gè)葉片(100)上；并且 ?將鎖定元件(230)設(shè)置在每 個(gè)葉片(100)的所述外端(102)中的至少一個(gè)槽(127)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，對(duì)每個(gè)葉片(100)的所述外端(102)進(jìn)行機(jī)械加工，從而限定肩部(125)，所述肩部(125)形成用于所述外部平臺(tái)元件(200)的支承表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，每個(gè)外部平臺(tái)元件(200)具有外部平臺(tái)懸挑板(210)和外部平臺(tái)擦拭器板(220)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，每個(gè)外部平臺(tái)元件(400)的纖維坯件通過在多個(gè)紗線層之間進(jìn)行多層編制而制成，并且所述纖維坯件包括在兩列相鄰紗線層之間非互連的局部區(qū)域(401、402)，所述兩列層的一者在對(duì)所述坯件進(jìn)行成形的過程中折疊從而形成所述擦拭器。
【文檔編號(hào)】F01D5/22GK103518038SQ201280022649
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月13日
【發(fā)明者】I·赫賴斯, C·魯西耶, J·馬泰奧, A·帕拉里亞, J-L·蘇皮宗 申請(qǐng)人:赫拉克勒斯公司, 斯奈克瑪公司