[发明专利]用于轴流式涡轮机的压缩机的复合壳体

说明书

本发明涉及一种用于轴流式涡轮机的压缩机的复合壳体，所述壳体包括具有基体和编织纤维增强件的基本上圆形的壁。后者由纤维层片(42)的堆叠(40)形成，所述层片的纤维是根据定位在所述圆形壁的轴线上纬纱和围绕所述壁的圆周定位的经纱编织的。按照其厚度，所述层片的堆叠展现出两个外部层(48)和一个中心层(50)。这些层在其纬纱纤维与经纱纤维之间的比例上展现出差别。在所述外部层(48)中，所述经纱纤维占多数，而在所述中心层(50)中，所述纬纱纤维占多数。此外，所述堆叠展现出插在所述中心层(50)与每个外部层(48)之间的夹层(52)。对应于所述夹层的层片(42)展现出关于所述涡轮机的旋转轴线(14)在+45°和‑45°编织的纤维。

技术领域

本发明涉及一种用于轴流式涡轮机的复合壳体。更具体地，本发明涉及一种用于涡轮机的包括基体和具有纤维层片的增强件的复合壳体。本发明还涉及一种具有复合壳体的涡轮机。

背景技术

为了减轻尤其是用于飞机的涡轮机而使用复合材料已经是熟知的。这样的材料被用来生产叶片和环形壳体。后者通常包括大致精细的壁，其允许流动被界定和引导在涡轮机内部。

这样的复合壁通常包括有机基体和通过基体致密化的纤维增强件。所述纤维增强件可包括以三维方式编织的预成型件，和/或可包括编织纤维层片的堆叠。

这样的壳体从文献US2012/0270006A1中是已知的。此文献公开了具有由复合材料制造的管状壁的复合壳体。所述复合材料展现出基体和具有在两个垂直方向上布置的纤维的层片堆叠。所述层片的取向按照管状壁的厚度以这样的方式调整，使得在壁的特定位置处优先考虑纤维的特定取向。纤维的这种布置使得壳体的机械抗性能够得到改善，特别是在环形安装凸缘区域中的机械抗性。

这种方法优化了复合壳体的抗性。然而，它的刚性仍然很低，并且在外部压缩机壳体的情况下可能变得不足，因为这些壳体承受高的负载。在风扇叶片损耗的情况下，涡轮机展示出大幅度振动，并且压缩机的某些转子叶片可与复合壳体接触。后者因而高度受压。还应注意的是，热负载和湿度降低壳体的机械抗性。

发明内容

技术问题

本发明具有的目的在于，解决由现有技术所引起的问题中的至少一个。更具体地，本发明具有的目的在于，优化一种复合壳体的抗性和质量，所述复合壳体具有包括由编织纤维增强件增强的基体的环形壁。本发明还具有的目的在于，在与转子叶片接触的情况下改进壳体复合环形壁的机械抗性。技术解决方案

本发明涉及一种用于轴流式涡轮机的复合壳体，所述壳体特别是用于压缩机的，所述壳体包括具有基体和编织纤维增强件的基本上圆形的壁，按照其厚度，所述纤维增强件展现出两个外部层和位于所述外部层之间的中心层，所述层包括大致在所述圆形壁的轴向延伸的纤维，以及大致绕圆形壁的圆周延伸的纤维，其特征在于，所述外部层中的至少一个包括轴向纤维与圆周纤维之间在比例上的差别，所述轴向纤维占多数。

根据本发明的一个有利实施方式，所述中心层包括轴向纤维与圆周纤维之间在比例上的差别，所述圆周纤维占多数。

根据本发明的一个有利实施方式，所述纤维增强件厚度的中央位于中心层中，每一层代表纤维增强件的至少10％，并且优选地代表纤维增强件的至少20％。

根据本发明的一个有利实施方式，所述纤维增强件包括各自定位在中心层与一个外部层之间的两个夹层。

根据本发明的一个有利实施方式，所述夹层包括在相对于所述壁的圆周大致垂直和倾斜45°的方向上的编织螺旋纤维。

根据本发明的一个有利实施方式，在壁的大多数表面上，按照壁的厚度并且相对于所述壁厚度的中央，所述纤维增强件展现出在纤维排列上的对称性和/或在纤维比例上的对称性。