[发明专利]复合材料制成的轮叶

说明书

技术领域

本发明涉及一种在利用流体的能量的各种领域(航空、能量等)中使用的复合轮叶。更具体地，本发明涉及一种在涡轮机中使用的复合轮叶。

本发明还涉及包括这些复合轮叶的涡轮机的一固定层(étage fixe)或一转子层。

本发明也涉及一种制造复合材料制成的轮叶的方法。

背景技术

同轴压缩机本身是为人熟知的并且特别是被使用在涡轮机中。

这些低压或高压压缩机包括多个转动的轮叶层，也被称为活动轮叶，轮叶层通过整流器层(étages redresseurs)相隔开，整流器层的目的在于将从上一层级中出离的流体向下一层级运送前重新调整其速度向量。

这些整流器层基本上由固定轮叶组成，也被称为整流器轮叶，将一外套圈与一内套圈相连接，两套圈是同心的并且界定空气流或气动射流(veine aérodynamique)的区域。

现今，涡轮机的整流器轮叶以金属材料制成，如以钛合金(TA6V)、钢或铝制成。

存在复合材料制成的形状简单的轮叶，如出口导流轮叶(OGV，用于Outlet Guide Vane)，位于涡轮喷气发动机的第二射流中和通过预浸渍纤维织物的手动沉积方法或通过从编织或织物的干预型件的RTM(用于Resin Transfer Moulding)方法实施。

从专利US 2,859,936也已知一种制造直形轮叶的方法，其中轮叶在其足部包括一金属嵌入工具，用于定位预浸渍的树脂纤维；并且树脂和短纤维的混合物继而被添加进模子中和覆盖并围绕预浸渍的纤维。

从专利申请US 2010/0080710A1中还已知一种制造OGV叶片的方法，其中焊接两金属板来形成轮叶的表层和一空间，塑料材料被注入该空间内。在轮叶的不同组件之间的黏合通过在表层和中心之间的单体机械连结进行保证。

还从继前述专利申请之后的专利申请US 2010/0129651A1已知一种制造送风器的或定子的轮叶叶片的方法，其中一聚氨酯层插入金属表层和中心的复合材料之间，以便保证在中心和表层之间的更好连结，并从而降低起鳞的风险，以及还以便吸收在中心的复合材料和金属表层之间的膨胀差。

还从专利申请US 2010/0150707已知一种制造复合材料，如OGV制成的轮叶叶片的方法，其中叶片包括由不同的复合材料层形成的一凹空外壳和此外包括布置在外壳中和保证外壳壁体的间隔的一波纹形型心(noyau de forme ondulée)。平台(plateforme)通过焊接或胶接接合在叶片的端部。

每种现有技术的复合叶片的制造方法具有一个或多个以下的弊端：

-这些方法不允许实施复杂的形状；

-这些方法允许实施厚度相对较大(15-20mm)的轮叶，如OGV轮叶，但不允许实施厚度较小(小于10mm)的压缩机轮叶；

-轮叶的该或多个平台不与轮叶的叶片集成并因此需要在之后进行接合；

-在轮叶的组成部分之间的黏合通过机械连结进行保证。

发明内容

本发明旨在提供一种能够消除现有技术的弊端的技术方案。

本发明从而旨在实施复杂形状的轮叶，和这限制之后的机加工或精整操作。

本发明此外旨在以较大范围的可能厚度来实施轮叶。

本发明还旨在用成一体件的一叶片和一平台来实施轮叶。

本发明此外旨在实施这样的轮叶，其中在不同组成部分之间的黏合借助于化学连结进行保证。

本发明的主要特征元件

本发明涉及一种复合材料制成的涡轮机轮叶，所述涡轮机轮叶括一叶片，其特征在于，所述轮叶包括被长纤维加强的第一树脂和被短纤维加强的第二树脂，所述第一树脂和所述第二树脂在化学上是相兼容的或相同的，所述长纤维用于硬化轮叶，而所述短纤维分布在所述第二树脂中，用于填充轮叶没有被长纤维加强的部分和赋予轮叶基本上最终的形状。

根据本发明的具体实施方式，轮叶包括以下特征的至少一个或以下特征的至少一适当的组合：

-轮叶在叶片的一端部包括将所述轮叶固定在一外部元件上的一固定部件而所述固定部件集成在轮叶的叶片上；

-长纤维被布置在轮叶的外表层或在外表层和轮叶的中心之间的中间位置；

-长纤维被布置以使得同样的长纤维可以被同时布置在轮叶的外表层和同时布置在外表层和轮叶的中心之间的中间位置；

-长纤维在叶片和固定部件之间是连续的；

-固定部件是一平台或一燕尾球形体(bulbe en queue d’aronde)；