[发明专利]用于在浸渍心轴上缠绕纤维织物的机器，和这种机器用于生产由复合材料所制成的燃气涡轮机壳体的应用

说明书

发明背景

本发明涉及制造由复合材料所制成的燃气涡轮机壳体的通常领域，并且它更特别地涉及用于航空发动机的燃气涡轮机风扇保持壳体。

在燃气涡轮机的航空发动机中，风扇壳体执行几种功能：它限定发动机中进气口通道，它支撑面对风扇叶片顶端的耐磨材料，它支撑用于在发动机进口处吸收声学处理的声波的可选结构，并且它包括或支撑保持防护罩。该防护罩构成吸尘罩，后者用于保持由于离心向外抛的碎屑，诸如吸入的物品或损坏叶片的片段，以防止它们穿过壳体和到达航空器的其它部分。

风扇保持壳体通常由限定进气口通道和支撑覆盖在通路上耐磨材料的相对薄的壁以及声学处理涂层，和如果有，也由防护罩结构构成，该通路跟随着风扇叶片顶端，该防护罩结构固定到该壁的外部，与风扇相齐。

已经提出建议制造由复合材料所制作的风扇保持壳体。举例说明，可以参考文献EP1961923，其描述了制造变化厚度的复合材料壳体，并且包括形成纤维织物叠置层形式的纤维加强件和致密具有基体的纤维加强件。更精确地，该文献提供了使用用于纤维织物的三维编织的卷紧心轴，然后该织物缠绕成在浸渍心轴上叠置层，该浸渍心轴具有对应于待要制造的壳体的轮廓的轮廓。通过这种方式所获得的纤维预制件固定在浸渍心轴上，并且在树脂聚合之前，它浸渍有树脂。

实际上，进行这种方法提出了从卷紧心轴转移纤维织物到浸渍心轴的问题。特别地，在缠绕前，必须确保纤维织物精确地放置在浸渍心轴上。此外，在缠绕操作期间，施加于纤维织物的拉力必须在恒定控制之下。该拉力决定了在浸渍心轴上纤维织物的叠置层的压缩程度，由此决定了所得到的纤维预制件中纤维密度。

因此，需要有一种缠绕机器，其可以在纤维织物从卷紧心轴到浸渍心轴的转移期间，确保纤维织物正确地放置在浸渍心轴上，以及确保施加了适合的缠绕拉力。

发明的目的和概述

因此，本发明的主要目的是通过提出用于在浸渍心轴上缠绕纤维织物的缠绕机器来缓和这种需要，该机器包括：

卷紧心轴，用于存储纤维织物，该卷紧心轴具有旋转轴线；

浸渍心轴，用于具有在其上缠绕的存储在卷紧心轴上纤维织物的叠置层，浸渍心轴具有旋转轴线，该旋转轴线基本上平行于卷紧心轴的旋转轴线；

至少一个电动机，用于驱动心轴绕着它们各自旋转轴线旋转；和

控制单元，用于控制驱动心轴旋转的电动机。

缠绕机器也是值得注意的，因为它具有用于驱动心轴旋转的电动机的控制单元。通过以这种方式控制电动机，当纤维织物缠绕到浸渍心轴上时，可以控制施加给纤维织物的缠绕拉力。通过控制该缠绕拉力，并且根据纤维织物的性质，由此可以确定和控制所得到的预制件中纤维的密度。

这提供了缠绕机器，其很好地适合制造用于航空发动机的由复合材料所制作的风扇保持壳体。特别地，机器的操作可以完全地自动化，因此有助于减少这种壳体的制造循环时间。

优选地，用于控制缠绕机器的电动机的控制单元包括用于控制卷紧心轴的电动机的感应电流的装置，以将纤维织物缠绕到浸渍心轴上，同时在其上施加可控的拉力。

并且优选地，缠绕机器进一步包括光学瞄准装置，用于在所述缠绕操作期间，在缠绕纤维织物到浸渍心轴上之前，将卷紧心轴对准浸渍心轴，以及用于校正卷紧心轴对准浸渍心轴上的任何缺陷。

缠绕机器的这些光线瞄准装置可以包括在心轴上方，垂直地安装在横梁上的光学瞄准系统，定位在浸渍心轴上的可视标志，和用于平移移动卷紧心轴的系统。

该缠绕机器可以进一步包括用于存储加强纤维织物的另外的心轴，该另外的心轴具有旋转轴线，该旋转轴线基本上水平和平行于心轴的各个旋转轴线，以及也包括用于驱动另外的心轴绕着其旋转轴线旋转的电动机。

缠绕机器可以进一步包括加热器装置，用于在织物对接在浸渍心轴上之前，加热纤维织物。在纤维织物对接在浸渍心轴上之前加热纤维织物使它更容易被成形和压缩在心轴上。有利地，纤维织物加热器装置包括定位在卷紧心轴和浸渍心轴之间的纤维织物的通路上以及面对织物的每个面的辐射加热器单元或热鼓风机单元。

同样地，缠绕机器可以包括水喷射装置，用于在织物对接在浸渍心轴上之前，将水喷射到纤维织物上。在织物对接在浸渍心轴上之前，在纤维织物上喷射水也使得在缠绕期间，在心轴上更容易成形它和相当大地增加其压缩。有利地，用于在纤维织物上喷射水的水喷射装置包括条带，后者带有垂直地定位在卷紧心轴之上的多个水喷射喷嘴。

本发明也提供了如上所定义的缠绕机器用于制造由复合材料所制作的燃气涡轮机壳体的应用。

附图的简要描述