涡轮机旋转风扇叶片、布置有涡轮机旋转风扇叶片的风扇及涡轮机制造技术

本发明专利技术涉及一种涡轮机旋转风扇叶片(2)，该涡轮机旋转风扇叶片包括由复合材料制成的主体(20)、金属加强部件(3)，金属加强部件包括金属上游鼻部(31)，其特征在于，金属上游鼻部(31)至少在叶片尖端的金属部分(27b)上包括具有纵向地变窄的厚度(AX)的凹槽(4)，凹槽在金属部分(27b)上在高度(H)上界定了至少一个具有预定磨损部的金属突出部(5)，该金属突出部具有纵向地变窄的厚度，并且被构造成在第二厚度方向(EP)上存在切向摩擦的情况下与金属部分(27b)至少部分地脱离，凹槽(4)和具有预定磨损部的金属突出部(5)对第一金属翅片(32)和/或第二金属翅片(33)和/或由复合材料制成的主体(20)的上游边缘(22)加以延伸。体(20)的上游边缘(22)加以延伸。体(20)的上游边缘(22)加以延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮机旋转风扇叶片、布置有涡轮机旋转风扇叶片的风扇及涡轮机


[0001]本专利技术涉及旋转涡轮机风扇叶片、布置有旋转涡轮机风扇叶片的旋转涡轮机风扇以及布置有旋转涡轮机风扇叶片的涡轮机。
[0002]本专利技术的领域涉及飞行器涡轮机，特别地涉及涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。

技术介绍

[0003]已知旋转涡轮机风扇叶片在围绕旋转涡轮机风扇叶片的固定壳体中旋转，其中，在叶片与壳体之间存在间隙，壳体在内部覆盖有耐磨材料，该耐磨材料可以被旋转的叶片头部刨削。文献EP
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A
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1 312 762描述了这种叶片，这种叶片的尖端在出现导致轴承解除联接的不平衡之后的冲击的情况下可以被保持壳体的内壁分解，以获得用于解除联接器的运行所需的大的间隙。根据该文献，每个叶片在叶片的尖端附近具有通过凹槽制造的薄弱区域，凹槽被布置成在外弧面上、平行于叶片的尖端。该凹槽填充有树脂，这确保了在尖端附近的外弧部的空气动力学连续性。凹槽在叶片的基体材料中被布置到如下的深度，该深度使得在前缘侧、内弧侧以及后缘侧上的薄弱区域的基体材料中的剩余壁具有足够的抵抗性以使得能够刨削该层耐磨材料，并且剩余壁足够脆弱以在叶片的尖端与保持壳体的内壁之间发生碰撞时断裂。
[0004]使叶片2旋转的发动机的与各种外部元件(例如鸟类摄入)或振动现象相关联的旋转移动R可以导致叶片头部27与位于风扇的壳体300上的耐磨材料301之间的突然且显著的接触，如在图1中示出。
[0005]叶片与壳体之间的这种接触可能是显著损坏的原因。实际上，瞬时和突然的接触可能导致叶片的变形，这将增加叶片表面的接触或在耐磨材料中的接触深度。如果该现象未被控制，该现象可能导致叶片的损坏，甚至导致材料的显著损失。
[0006]为了避免这种情况，在风扇280的头部处的径向间隙J以及叶片2的体积的尺寸被设计成避免叶片在耐磨材料中的接合而损坏发动机。
[0007]研究表明，当叶片以高转速运转时，叶片在离心作用和空气动力学力的作用下变形。在叶片头部处的径向间隙J减小，并且最终在一些情况下，该间隙J不能确保足够的余量以避免叶片头部27与耐磨材料之间的接触。该摩擦力在叶片头部27上导致了切向载荷(在图2中由箭头F示出)，该切向载荷被定向成从叶片2的内弧部24朝向外弧部25，并且该切向载荷在与叶片2围绕发动机的旋转轴线AX的旋转相反的方向上。
[0008]该约束表示着叶片的附加变形。因此可能出现多种情况。
[0009]根据第一种情况，如果该变形导致间隙增加，从而减小力并且使翼面与耐磨材料脱离，则叶片被定义为非自接合。因此可以估测，在第一种情况下，当叶片与耐磨材料发生接触时，叶片的行为是健康的。
[0010]相反地，根据第二种情况，如果变形导致了正的间隙消耗，叶片被定义为自接合。
在第二种情况下，叶片将继续陷入到耐磨材料中，并且叶片上的力将增大。因此，叶片及叶片的周围部分可能遭受严重损坏。
[0011]避免该自接合现象或至少降低该自接合现象的严重性的最简单的解决方案是增大叶片头部处的间隙，以在叶片与耐磨材料接触之前具有附加余量。该策略使得能够避免对发动机的任何损坏，但是可能对叶片的空气动力学性能具有重大影响。增大头部处的间隙增大了泄漏流量以及在该区域的相关损失。
[0012]此外，希望避免叶片头部的前缘的构型，在自接合的情况下，叶片头部的前缘的构型由于构型的几何轮廓而难以脱离，并且增大了自接合的严重性。

技术实现思路

[0013]本专利技术的第一目标是获得一种旋转涡轮机风扇叶片，使得能够限制叶片头部在前缘上的自接合的严重性而不使空气动力学性能劣化。
[0014]本专利技术的第二目的是获得一种旋转涡轮机风扇叶片，使得能够避免叶片头部的前缘的构型，在自接合的情况下，叶片头部的前缘的构型由于构型的几何轮廓而难以脱离，并且增大了自接合的严重性。
[0015]为此，本专利技术的第一主题是一种旋转涡轮机风扇叶片，该叶片包括：
[0016]主体，主体由复合材料制成，主体具有：上游边缘和下游边缘，外弧部和内弧部以及叶片根部和叶片头部边缘，主体沿着第一纵向方向在上游边缘与下游边缘之间延伸；主体沿着第二厚度方向在外弧部与内弧部之间延伸，第二厚度方向横向于第一方向；主体沿着第三高度方向在叶片根部与叶片头部边缘之间延伸，第三高度方向横向于第一方向和第二方向，叶片根部具有附接在纵向旋转风扇毂部上的功能，
[0017]金属加强部件，金属加强部件包括：上游金属鼻部，第一金属翅片以及第二金属翅片，上游金属鼻部形成叶片的前缘，并且被固定到上游边缘；第一金属翅片被连接在上游金属鼻部的第一外弧侧面的下游，并且被固定到外弧部的上游部分；第二金属翅片被连接在上游金属鼻部的第二内弧侧面的下游，并且被固定到内弧部的上游部分，上游金属鼻部具有位于叶片头部边缘的上游处的金属叶片头部部分，
[0018]该叶片的特征在于，
[0019]上游金属鼻部至少在金属叶片头部部分上包括至少一个凹槽，至少一个凹槽具有纵向地变窄的厚度，并且在金属叶片头部部分上沿着第三高度方向开口，
[0020]至少一个凹槽在金属叶片头部部分上沿着第三高度方向在确定的非零高度上界定了至少一个具有预定磨损部的金属突出部，至少一个具有预定磨损部的金属突出部具有纵向地变窄的厚度，并且被构造成在第二厚度方向上存在切向摩擦的情况下与金属叶片头部部分至少部分地脱离，
[0021]至少一个凹槽和至少一个具有预定磨损部的金属突出部在第一纵向方向上在第一金属翅片和/或第二金属翅片和/或由复合材料制成的主体的上游边缘的上游延伸。
[0022]通过本专利技术，在金属叶片头部处布置的具有预定磨损部的金属突出部能够足以避免叶片组件与叶片组件的前缘的自接合。叶片头部的具有预定磨损部的金属突出部在叶片头部可能的旋转期间对风扇壳体的耐磨材料的磨损可以是逐渐的，以保持叶片头部的足够高度，从而减少叶片与该壳体之间的泄漏流量，同时避免如上所述的第二壳体的自接合。自
接合叶片上的具有预定破裂部或断裂区域的突出部使得在接触时能够脱离叶片，从而限制对叶片头部的损坏。因此，代替了在导致叶片的自接合现象的关键事件期间更换许多部件，可以仅修复或更换叶片。在叶片头部处的间隙的确定不再考虑叶片的自接合性质。这样就能够减小间隙，这改进了叶片的空气动力学性能。因此，根据发动机目标(直径、旋转速度等)设计叶片的尺寸将在所提出的实施例之间确定制造具有预定破裂部的区域的最佳解决方案。
[0023]根据本专利技术的实施例，至少一个具有预定磨损部的金属突出部在上游金属鼻部的沿着第一纵向方向的长度的主要部分上具有纵向地变窄的厚度。
[0024]根据本专利技术的实施例，具有预定磨损部的金属突出部的纵向地变窄的厚度至少在确定的非零高度的一部分上是恒定的。
[0025]根据本专利技术的实施例，具有预定磨损部的金属突出部的纵向地变窄的厚度在上游金属鼻部的长度的主要部分上是恒定的。
[0026]根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋转涡轮机风扇叶片(2)，所述叶片(2)包括：主体(20)，所述主体由复合材料制成，所述主体具有：上游边缘(22)和下游边缘(23)，外弧部(24)和内弧部(25)以及叶片根部(26)和叶片头部边缘(27)，所述主体(20)沿着第一纵向方向(AX)在所述上游边缘与所述下游边缘之间延伸；所述主体(20)沿着第二厚度方向(EP)在所述外弧部与所述内弧部之间延伸，所述第二厚度方向横向于所述第一方向(AX)；所述主体(20)沿着第三高度方向(DR)在所述叶片根部与所述叶片头部边缘之间延伸，所述第三高度方向横向于所述第一方向和所述第二方向(AX，EP)，所述叶片根部(26)具有附接在纵向旋转风扇毂部(250)上的功能，金属加强部件(3)，所述金属加强部件包括：上游金属鼻部(31)，第一金属翅片(32)以及第二金属翅片(33)，所述上游金属鼻部形成所述叶片的前缘(30)，并且被固定到所述上游边缘(22)；所述第一金属翅片被连接在所述上游金属鼻部(31)的第一外弧侧面(32b)的下游，并且被固定到所述外弧部(24)的上游部分(28)；所述第二金属翅片被连接在所述上游金属鼻部(31)的第二内弧侧面(33b)的下游，并且被固定到所述内弧部(25)的上游部分(29)，所述上游金属鼻部(31)具有位于所述叶片头部边缘(27)的上游处的金属叶片头部部分(27b)，所述叶片的特征在于，所述上游金属鼻部(31)至少在所述金属叶片头部部分(27b)上包括至少一个凹槽(4)，所述至少一个凹槽具有纵向地变窄的厚度(AX)，并且在所述金属叶片头部部分(27b)上沿着所述第三高度方向(DR)开口，所述至少一个凹槽(4)在所述金属叶片头部部分(27b)上沿着所述第三高度方向(DR)在确定的非零高度(H)上界定了至少一个具有预定磨损部的金属突出部(5)，所述至少一个具有预定磨损部的金属突出部在所述上游金属鼻部(31)的沿着所述第一纵向方向(AX)的长度的主要部分(311)上具有纵向地变窄(AX)的厚度(EP5)，并且被构造成在所述第二厚度方向(EP)上存在切向摩擦的情况下与所述金属叶片头部部分(27b)至少部分地脱离，所述至少一个凹槽(4)和所述至少一个具有预定磨损部的金属突出部(5)在所述第一纵向方向(AX)上在所述第一金属翅片(32)和/或所述第二金属翅片(33)和/或由复合材料制成的所述主体(20)的上游边缘(22)的上游延伸。2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述具有预定磨损部的金属突出部(5)的纵向地变窄(AX)的厚度(EP5)至少在所述确定的非零高度(H)的一部分(51，H)上是恒定的。3.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述具有预定磨损部的金属突出部(5)的纵向地变窄(AX)的厚度(EP5)在所述上...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪尧姆，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：