用于桶形回转部件的注射工具制造技术

用于将聚合物树脂注射到纤维预制件中以制造由复合材料制成的回转部件(20)的工具，包括具有较小直径的凹陷直径(20CE)的桶形状，并将回转部件界定成凹陷直径的上游部分和下游部分，上游部分包括具有底切的中间部分(20B)，其中，在该注射工具中，为了使得在聚合物树脂已经注入并聚合后能够从模具中取出桶状部件，该注射工具首先包括锥形轴(32)，其包括第一轴部分(32A)和第二轴部分(32B)，第一轴部分与回转部件的在凹陷直径下游的部分的内表面(20Ei)直接接触，其次包括分段插入件(40)，其外表面与回转部件的在凹陷直径上游的内表面(20Di、20Bi、20Ai、20Ci)匹配，其内表面与该分段插入件所搁置的第二轴部分直接接触，第一轴部分包括自然反锥度，使得能够在上游抽出中心锥形轴，并且分段插入件的内表面的倾斜度严格大于所述分段插入件的外表面的最大坡度，使得能够在上游抽出所述分段插入件，分段插入件的外表面对应于回转部件的带底切的上游中间部分。分。分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于桶形回转部件的注射工具


[0001]本专利技术涉及包括由纤维结构增强的聚合物基质的复合材料的领域，具体地，涉及这些材料在航空部件或涡轮机的制造中的使用。

技术介绍

[0002]在航空领域中，希望在减少发动机部件质量的同时将其机械性能维持在高水平。更具体地，在航空涡轮机中，限定发动机进气流路的轮廓并且支承风扇叶片的转子容纳在其内部的风扇壳体现在由复合材料制成。在回转形状中，它包括护罩，该护罩在其上游端和下游端设有外夹持件，以紧固到发动机的其它结构部分，例如上游处的进气轮廓和下游处的中间壳体。壳体还支承各种部件，并且必须能够保持风扇叶片断裂产生的碎屑或发动机入口处所吸入的物体。
[0003]由复合材料制成的风扇壳体的制造起始于以卷绕的方式将纤维增强体建立在芯轴上，芯轴的轮廓与所要制作的壳体的轮廓相匹配。例如，可以通过例如专利US 8 322 971中所述的三维或多层编织来制作纤维增强体。该纤维增强体构成形成单个部件的管状纤维预制件。制造继续进行，通过聚合物基质将该纤维预制体致密化，包括使用树脂浸渍预制件并聚合树脂以获得最终的部件。
[0004]本专利技术更具体地涉及一种制造模式，在该制造模式中，通过称为RTM(树脂传递模塑)的注射模塑方法对纤维预制件进行浸渍。根据该方法，通过在固定几何形状的刚性模具中压实纤维预制件而封闭该纤维预制件，该刚性模具包括形成纤维预制件的支承件的第一部分和刚好沉积在纤维预制件上的反模具，反模具的形状对应于希望获得的壳体，并且在使两个模具部分的壁靠近彼此并在适当时将其抽真空之后，在压力和受控温度下将树脂注入模具内部。一旦注射树脂，就通过加热模具来执行其聚合，而在注射和聚合后，将最终部件脱模，随后修整以去除多余的树脂，并且机加工倒角度以获得期望壳体。
[0005]为了便于脱模，必须完全密封的注射工具通常包括：具有两个相邻的内筒的模具，内筒再现具有“空竹(diabolo)”形状的流路；两个上游法兰和下游法兰以形成壳体的两个边缘；以及由若干外部扇区形成的反模具。从外部取出这些扇区和上游/下游法兰。两个内筒脱开，然后按照流路的自然风从壳体的每一侧取出内筒。
[0006]然而，在一些壳体构造中，在壳体的上游处存在流路的收紧，随后该流路具有“桶”形，例如从上游的第一直径发展到中心区的第二更大直径，然后再发展到下游的第三更小直径，因此，由于不可能取出上游筒而禁止任何最终部件脱模。小直径和大直径之间的差异例如可以在30到100毫米之间，而壳体的平均直径可以在1500毫米到3500毫米的量级之间。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的目标是提出一种用于制造具有桶形状的复合材料燃气轮机壳体的注射工具，该注射工具允许以简单的方式执行脱模，特别是不显著增加步骤和实施部件的数量。
[0008]该目标的实现得益于一种用于将聚合物树脂注射到纤维预制件中以制造复合材料回转部件的工具，其包括具有较小直径的内径的桶形状，将所述回转部件界定为所述内径的上游部分和下游部分，上游部分包括回流中间部分，其中，为了在执行所述聚合物树脂的注射和聚合后就允许对所述桶形部件进行脱模，注射工具一方面包括截头圆锥形滚筒，其包括第一滚筒部分和第二滚筒部分，第一滚筒部分与回转部件的在所述内径下游的所述部分的内表面直接接触，另一方面包括分段插入件，其外表面与回转部件的在所述内径上游的所述部分的内表面相匹配，其内表面与所述第二滚筒部分直接接触，所述分段插入件搁置该第二滚筒部分上；所述第一滚筒部分包括自然风口，允许从下游抽出所述截头圆锥形中心滚筒，并且所述分段插入件的内表面的倾斜度严格大于分段插入件的对应于所述回转部件的所述回流中间部分的外表面的最大坡度，以便允许从上游抽出所述分段插入件。
[0009]因此，可以简单地通过形成插入件来实现具有桶形状的回转部件的脱模，该插入件形成支承件，其与滚筒的接合坡度大于这些桶形回转部件的内表面的最大坡度。
[0010]根据较佳实施例，所述分段插入件包括至少六个、较佳地八个插入件。
[0011]有利地，所述插入件是中空的，并且通过密封件将其作成不渗透聚合物树脂。
[0012]根据一实施例，该工具还包括基本上径向的第三滚筒部分，其确保所述第一滚筒部分和所述第二滚筒部分之间在所述内径处的接合。
[0013]较佳地，所述桶形回转部件在上游夹持件和下游夹持件之间依次包括：上游端部部分、所述回流上游中间部分、直径较大的中心部分、下游中间部分和下游端部部分。
[0014]有利地，通过多个螺纹连接件将所述截头圆锥形中心滚筒与所述上游法兰和下游法兰固定在一起。然而，所述截头圆锥形中心滚筒和所述下游法兰可以形成单个部件。
[0015]较佳地，为了确保所述分段插入件在所述截头圆锥形中心滚筒上的径向定中和角度定中，定中元件分别彼此相对地设置在所述分段插入件和所述截头圆锥形中心滚筒上。
[0016]有利地，所述分段插入件由金属材料制成，该金属材料的尺寸稳定性的机械特性有助于通过加热来控制聚合期间的膨胀。
[0017]根据较佳实施例，由复合材料制成的所述回转部件是风扇壳体。
附图说明
[0018]本专利技术的其它特征和优点将从以下借助非限制性示例并参考附图给出的本专利技术的特定实施例的描述中显现出来，附图中：
[0019]‑
图1是航空发动机的立体图，该航空发动机包括从根据本专利技术的注射工具获得的风扇壳体，以及
[0020]‑
图2是允许制造图1的风扇壳体的注射工具的轴向半剖视图。
具体实施方式
[0021]本专利技术总体上适用于燃气轮机的由聚合物基质复合材料制成的任何回转部件。然而，将在本专利技术应用于航空燃气涡轮发动机的风扇壳体的背景下描述本专利技术。
[0022]图1示意性地示出了这样的发动机，其沿气流流动方向从上游到下游包括：设置在发动机入口处的风扇10、压缩机12、燃烧室14、高压涡轮16和低压涡轮18。该发动机包括对应于发动机不同元件的连续外壳，其内表面限定了发动机的进气流路。因此，由具有回转形
状的风扇壳体20包围风扇10，并且该风扇壳体20例如由例如通过环氧树脂、双马来酰亚胺或聚酰亚胺聚合物基质致密化的碳、玻璃、芳纶或陶瓷纤维增强体制成。以已知方式通过三维或多层编织(例如“互锁”编织)实现纤维增强体，而根据已知的注射方法(例如前序提到的称为RTM的模制方法)通过液体路线实现基质。
[0023]风扇壳体20在其上游端和下游端处设有外夹持件22、24，以允许其安装和与发动机的其它元件(未示出)连接。在其上游夹持件和下游夹持件之间，风扇壳体基本上呈桶形状，包括大致圆筒形的中心部分20A，其直径大于大致截头圆锥形的上游中间部分20B和下游中间部分20C，这两个中间部分分别沿上游坡度和下游坡度在两侧逐渐连接到各中心部分，上游中间部分20B又连接到以上游夹持件22为终点的大致圆筒形的上游端部部分20D，而下游中间部分20C又在内径20CE(具体地是流路的最小直径，其将回转部件界定为该直径的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将聚合物树脂注射到纤维预制件中以制造复合材料回转部件的工具，所述工具包括具有较小直径的内径的桶形状，将所述回转部件界定为所述内径的上游部分和下游部分，所述上游部分包括回流中间部分，其中，为了在执行所述聚合物树脂的注射和聚合后就允许对所述桶形部件进行脱模，所述注射工具一方面包括截头圆锥形中心滚筒，所述截头圆锥形中心滚筒包括第一滚筒部分和第二滚筒部分，所述第一滚筒部分与所述回转部件的在所述内径下游的部分的内表面直接接触，另一方面包括分段插入件，其外表面与所述回转部件的在所述内径上游的部分的内表面相匹配，其内表面与所述第二滚筒部分直接接触，所述分段插入件搁置在所述第二滚筒部分上；所述第一滚筒部分包括自然风口，允许从下游抽出所述截头圆锥形中心滚筒，并且所述分段插入件的内表面的倾斜度严格大于所述分段插入件的对应于所述回转部件的所述回流中间部分的外表面的最大坡度，以便允许从上游抽出所述分段插入件。2.根据权利要求1所述的注射工具，其特征在于，所述分段插入件包括至少六个、较佳地八个插入件。3.根据权利要求2所述的注射工具，其特征在于，所述插入件是中空的，并且通过密封件使其不渗透聚合物...

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