复合材料涡轮机轮叶及其制造方法技术

公开了一种涡轮机轮叶(10)，该轮叶由复合材料制成，该复合材料由编织的且嵌入聚合树脂中的纤维形成，该轮叶包括根部(16)，该根部通过支撑部(14)连接到包括压力侧(18)和吸力侧(20)的叶片(12)上，至少一个织物耐磨带(22)位于根部和/或支撑部的表面上，其特征在于，至少一个耐磨带通过所述树脂以整体的方式固定到根部的表面上。根部的表面上。根部的表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合材料涡轮机轮叶及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种复合材料涡轮机轮叶及其制造方法。

技术介绍

[0002]技术背景特别地包括文献US
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2015/110 636、US
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5 935 360、WO
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2015/057 369A1和FR
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3 049 305。
[0003]复合材料的使用在航空工业中特别有利，因为这些材料相对较轻，并且具有良好的机械性能。
[0004]通常用于航空的复合材料包括嵌入聚合树脂中的纤维预制件。预制件可以是三维编织物，或者可以通过悬垂和叠置多个织物来获得。
[0005]可以将树脂注射到预制件中，或者可以用树脂对预制件进行预浸渍。
[0006]通常通过包括模具的工具来实现最终部件的成形。在将树脂注射到预制件中的情况下，预制件被布置在模具的空腔中，并且用反模来覆盖模具。工具包括用于将树脂注射到模具空腔中的端口和用于使模具空腔排空的端口。
[0007]在已经用树脂对预制件进行浸渍的情况下，预制件被布置在模具的空腔中，该模具可以用柔性防水布或反模覆盖。
[0008]工具还包括用于将树脂注射到模具空腔中的端口和用于对模具空腔进行抽真空的端口。由于对位于反模与柔性防水布或模具之间的预制件进行抽真空，反模向预制件施加压力。反模的使用能够更好地控制最终部件的厚度。
[0009]在轮叶的情况下，特别是在用于风扇的轮叶的情况下，在上述模塑操作之后，必须进行将耐磨带施加到轮叶的根部和支撑部上的操作。
[0010]目前，通过胶合将这些带装配并固定到轮叶的根部和支撑部上。因此，首先用胶水(通常是酚醛树脂)对耐磨带进行手工浸渍。然后，操作者仍然手动地将耐磨带置于轮叶的根部和支撑部上。
[0011]然后，将覆盖有耐磨带的轮叶放回模具中，并且使用硅树脂反模对耐磨带进行真空胶合。
[0012]因此，对耐磨带进行胶合的这种操作需要大量手动操作，并且在最终部件中产生许多缺陷。在使用中，已经发现耐磨带脱落，从而暴露出轮叶的复合材料并且使该轮叶无法使用。
[0013]这些脱落主要是由于耐磨带的胶合率差。然而，正确的胶合率需要称量胶水的量使其最接近十分之一克，在手动操作时几乎不可能实现。
[0014]此外，胶水在耐磨带上的分布方式对胶合的质量有直接影响：即使是浸渍不良的最小区域也会导致胶合不良。
[0015]胶水的量也会导致尺寸不符合要求：胶水的量直接影响轮叶上的耐磨带的最终厚度。
[0016]因此，如果该带被过度浸渍或胶水分布不均匀，平坦度和尺寸(特别是在轮叶的根
部处的平坦度或尺寸)的差异则会超出公差，使轮叶变得不符合要求。
[0017]提供干燥的耐磨带，其中，耐磨带的厚度变化不能使胶水的量标准化：与较厚的耐磨带相比，较薄的耐磨带需要更少量的粘合剂来实现良好胶合。
[0018]此外，正如我们所看到的，使用硅树脂反模对耐磨带进行真空胶合，该硅树脂反模无法完美地适配于风扇轮叶的某些几何形状，从而在某些点处产生胶水堆积。
[0019]这些胶水堆积转而又导致风扇轮叶的厚度和尺寸不符合要求。
[0020]目前将耐磨带胶合到轮叶上的方法所遇到的另一个困难是，难以用手(以左手的形式)将该带定位至几十毫米的范围内，以及难以在将涂覆有耐磨带的轮叶安装在模具中的操作过程中和在真空胶合操作过程中保持该带的这种定位。
[0021]此外，一旦胶合，耐磨带就作为轮叶的尺寸参考。因此，不同的胶合质量会导致使用中出现问题或者对部件的最终几何形状产生负面影响。
[0022]本专利技术涉及用于制造复合材料轮叶的上述技术，至少一个织物耐磨带以遵循精确定位和精确尺寸的方式被固定在该复合材料轮叶的表面上。
[0023]本专利技术提出了一种对该技术的简单、有效且经济的改进。

技术实现思路

[0024]本专利技术涉及一种涡轮机轮叶，该轮叶由复合材料制成，该复合材料由编织的且嵌入聚合树脂中的纤维形成，该轮叶包括根部，该根部通过支撑部连接到包括压力侧和吸力侧的叶片上，至少一个织物耐磨带位于根部和/或支撑部的表面上，其特征在于，至少一个耐磨带通过所述树脂以整体的方式固定到根部的表面上。
[0025]特别地，本专利技术使得一个或多个耐磨带能够精确地定位在轮叶上。此外，本专利技术使得在不使用胶水的情况下能够将一个或多个带固定到轮叶上，因为使用了用于制造叶片的树脂来进行这种固定。
[0026]根据本专利技术的轮叶可以包括以下特征中的一个或多个特征，一个或多个特征单独采用或彼此组合采用：
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轮叶包括在根部和/或支撑部的位于所述压力侧一侧上的第一表面上的至少一个耐磨带、优选地两个耐磨带，以及在根部和/或支撑部的位于所述吸力侧一侧上的第二表面上的至少一个耐磨带、优选地两个耐磨带；
[0028]‑
至少一个耐磨带具有细长的形状，并且基本上从根部的位于叶片的前缘一侧上的一个端部延伸到根部的位于叶片的后缘一侧上的相对端部；
[0029]‑
至少一个带通过对PTFE和/或芳纶纤维进行编织而形成；
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至少一个带的厚度沿着该带的长度变化。
[0031]本专利技术还涉及一种用于制造如上所述的轮叶的方法，该方法使用包括模具的工具，该模具限定了空腔，该空腔被构造成接纳编织纤维的预制件，所述方法包括以下步骤：
[0032]a)将至少一个耐磨带定位在模具的通向空腔中的至少一个壁上，
[0033]b)将预制件安装在空腔中和所述壁上，以及
[0034]c)将存在于预制件的纤维上或者被注射到空腔中的树脂聚合，该树脂被构造成使轮叶固化，并且确保将至少一个耐磨带固定到该轮叶上。
[0035]在步骤a)中，优选地，将至少一个耐磨带定位在形成在所述壁中的凹槽中。
[0036]在步骤c)中，有利地，树脂被构造成浸泡至少一个耐磨带。
附图说明
[0037]根据本专利技术的非限制性实施例的以下描述并且参照附图，其它特征及优点将显而易见，在附图中：
[0038][图1]图1是根据本专利技术的复合材料轮叶的示意性透视图，
[0039][图2]图2是图1的轮叶的一部分的较大比例的示意图，特别是耐磨带所在的轮叶根部和轮叶支撑部的较大比例的示意图，
[0040][图3]图3是用于制造根据本专利技术的轮叶的工具的非常示意性的横截面视图，以及
[0041][图4]图4是用于制造根据本专利技术的轮叶的工具的模具的实施例的示意性透视图。
具体实施方式
[0042]首先参照图1和图2，图1和图2示出了用于涡轮机的复合材料轮叶10，该轮叶10例如是风扇轮叶。
[0043]轮叶10包括叶片12，该叶片通过支撑部14连接到根部16，该根部具有例如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种涡轮机轮叶(10)，所述轮叶由复合材料制成，所述复合材料由三维编织的且嵌入聚合树脂中的碳纤维形成，所述轮叶包括根部(16)，所述根部通过支撑部(14)连接到包括压力侧(18)和吸力侧(20)的叶片(12)上，至少一个织物耐磨带(22)位于所述根部和/或所述支撑部的表面上，其特征在于，所述至少一个耐磨带通过所述树脂以整体的方式固定到所述根部的所述表面上，并且通过对PTFE和/或芳纶纤维进行编织而制成。2.根据权利要求1所述的轮叶(10)，其中，所述轮叶包括在所述根部(16)和/或所述支撑部(14)的位于所述压力侧(18)一侧上的第一表面上的至少一个耐磨带(22)、优选地两个耐磨带，以及在所述根部和/或所述支撑部的位于所述吸力侧(20)一侧上的第二表面上的至少一个耐磨带、优选地两个耐磨带。3.根据权利要求1或2所述的轮叶(10)，其中，所述至少一个耐磨带(22)具有细长的形状，并且基本上从所述根部的位于所述叶片(12)的前缘(12a)一侧上的一个端部延伸到所述根部的位于所...

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