涡轮机组风扇壳体.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201280025987.1

申请日:

2012.05.23

公开号:

CN103620165A

公开日:

2014.03.05

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F01D 21/04申请日:20120523|||公开

IPC分类号:

F01D21/04; F01D25/24; F02C7/045; F02K3/06

主分类号:

F01D21/04

申请人:

斯奈克玛

发明人:

本尼迪克特·玛丽·里博格恩

地址:

法国巴黎

优先权:

2011.05.27 FR 1154629

专利代理机构:

中国商标专利事务所有限公司 11234

代理人:

宋义兴;桑丽茹

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内容摘要

由复合材料所制造的涡轮机风扇壳体(10),包括由基质所致密的纤维加强件,其与在壳体内面和/或外面上突出的凸肋(16、17)成形为单件,凸肋包括纤维加强件部分,后者通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件。在内侧上,凸肋允许隔音板(20)固定在壳体的内面上,以形成壳体-隔音板组件。在外侧上,凸肋允许设备安装在壳体上。

权利要求书

权利要求书
1.  由复合材料所制造的涡轮发动机风扇壳体(10),包括由基质所致密的以及与从壳体的内侧面或外侧面突出的至少一个凸肋(16、17)成形为单件的纤维加强件,壳体的特征在于:每个凸肋(16、17)包括纤维加强件部分,后者通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件。

2.  根据权利要求1的风扇壳体,其特征在于:通过以叠置层缠绕的编织织物(30)形成纤维加强件,凸肋或每个凸肋(16、17)的纤维加强件部分(36)通过编织固定于织物的内层或外层。

3.  由风扇壳体和固定于壳体内侧面的隔音板所组成的组件,组件特征在于:壳体(10)由复合材料制造,包括由基质所致密的以及与从壳体内侧面突出和轴向地延伸壳体的一部分轴向维度的凸肋(16)成形为单件的纤维加强件,每个凸肋(16)包括纤维加强件部分,后者通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件,并且隔音板(20)安装在凸肋(16)之间和与其固定。

4.  根据权利要求3的组件,其特征在于:通过以叠置层缠绕的编织织物(30)形成纤维加强件,每个凸肋(16)的纤维加强件部分(36)通过编织固定于织物的内层。

5.  根据权利要求3或4的组件,其特征在于:壳体形成为单件,该单件也包括至少一个凸肋(17),该凸肋(17)从壳体的外侧面突出和包括通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件的纤维加强件部分。

6.  一种涡轮发动机,其装配有根据权利要求1或权利要求2的风扇壳体。

7.  一种涡轮发动机,其装配有根据权利要求3至5中任一权利要求的风扇壳体和隔音板所构成的组件。

说明书

说明书涡轮机组风扇壳体
发明的背景 
本发明特别地涉及用于涡轮发动机,特别地航空发动机的风扇壳体。 
在这种发动机中,风扇壳体通常执行几种功能。它限定发动机内的进气口通道,它支撑面对风扇叶片顶端的其内侧面上的耐磨材料,它包括或支撑保持护罩,该保持护罩形成用于碎片的集尘器,它在内侧上发动机进口处支撑用于声音处理的声波吸收器结构,并且在其外侧面上,它支撑各种设备,诸如用具、管道系统和其它装置。 
公知用通常包括纤维和有机基质的纤维-和-基质复合材料制造风扇壳体。因此,文献EP1961923描述了通过致密纤维预制件来制造这种壳体,其中通过缠绕变化厚度的三维编织织物的叠置层获得该预制件,并且在壳体的上游和下游端包括用于保持护罩和用于凸缘的预制件部分。 
也公知通过在壳体下游部分中和/或在耐磨层的一侧或两侧上其上游部分中壳体的内侧面上固定隔音板进行声音处理。通过常规方式,板是并置扇体的形式,每个扇体延伸壳体的一部分内侧周缘,并且板通过结合在板中的插件和通过螺钉固定于壳体。 
通过这种方式固定隔音板具有几个缺陷。它需要使用大量的部件(插件和螺钉),并且它需要在壳体上钻洞。同样地,通过螺钉在壳体的外侧面上固定大量设备需要钻大量的洞。不幸地,因为壳体是由复合材料制造的,重复地钻壳体可能伤害复合材料的机械性质。 
发明的目的和概述 
本发明的目的是避免这种缺陷,并且为此目的,本发明提出了由复合材料所制造的涡轮发动机风扇壳体,包括由基质所致密的以及与从壳体的内侧面或外侧面突出的至少一个凸肋成形为单件的纤维加强件,壳体的特征在于:每个凸肋包括纤维加强件部分,后者通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件。 
因此,适于在壳体的内侧或外侧面上安装隔音板或其它台设备中使用的一个或多个凸肋在它们的制造期间它们本身与壳体一起形成。 
在其纵向方向上,凸肋或每个凸肋优选地基本上轴向地延伸壳体的一部分轴向维度。 
优选地,通过以叠置层缠绕的编织织物形成纤维加强件,并且凸肋或每个凸肋的纤维加强件部分通过编织固定于织物的内层或外层。 
根据本发明的另一个方面,本发明提供了由风扇壳体和固定于壳体内侧面的隔音板所组成的组件,组件中壳体由复合材料制造,包括由基质所致密的以及与从壳体内侧面突出和轴向地延伸壳体的一部分轴向维度的凸肋成形为单件的纤维加强件,每个凸肋包括纤维加强件部分,后者通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件,并且隔音板安装在凸肋之间和与其固定。 
在壳体和隔音板组件的实施方式中,通过以叠置层缠绕的编织织物形成纤维加强件,每个凸肋的纤维加强件部分通过编织固定于织物的内层。 
在壳体和隔音板组件的实施方式中,壳体形成为单件,该单件也包括至少一个凸肋,该凸肋从壳体的外侧面突出和包括通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件的纤维加强件部分。 
壳体可以带有至少一台设备,该设备固定于从壳体的外侧面突出的这种凸肋。 
在另一个方面,本发明也提供了一种涡轮发动机,其装配有上述风扇壳体或组件。 
附图的简要描述 
通过阅读下面以非限制性示例和参考附图所给出的描述,可以更好地理解本发明,其中: 
图1是航空涡轮发动机的详细示意图。 
图2、3、4是可以根据本发明制造的用于图1中所示种类的涡轮发动机的风扇壳体的轴向截面中详细地示意的半视图。 
图5是沿着图2中平面V的部分截面图。 
图6是图5细节的放大比例的视图。 
图7是沿着图4的平面VII的局部截面图。 
图8是在本发明实施方式中,用于制造风扇壳体,诸如图2中所示的风扇壳体的纤维预制件的多层编织织物的缩小比例的平面图。 
图9是沿着图8的平面IX的放大比例的视图。 
图10是与图9相似的视图,表示从图8的织物制造纤维预制件的步骤。 
图11是示意性径向截面图,表示在加工工具上成形的风扇壳体纤维预制件,以制造本发明的风扇壳体。 
图12和13是图11细节的放大比例的视图。 
图14是图11加工工具的截面中详细地示意局部图。 
图15是表示用于本发明风扇壳体的另一个实施方式的纤维预制件的径向截面局部视图。 
图16是表示在加工工具上成形的,以制造图3和图7中所示种类的风扇壳体的另一个风扇壳体纤维预制件的示意性径向截面图。 
实施方式的详细描述 
下面在本申请上下文中描述本发明用于飞机涡轮发动机的风扇壳体。 
如图1中所示意性地所示,这种涡轮发动机包括在气流的流动方向上从上游到下游:设置在发动机进口的风扇1;压气机2;燃烧室3;高压(HP)涡轮机4;和低压(LP)涡轮机5。涡轮机4和5通过各自的同轴的轴分别地连接压气机2和风扇1。发动机安装在具有多个部分的壳体中,该多个部分对应于其不同元件。因此,风扇1由风扇壳体10所环绕,该壳体10在其外侧面上可以支撑各种设备,诸如用具、管道系统和其它设备(未示出)。 
如图2中所示,壳体10在其端部具有凸缘13和14,并且在其位于面对风扇叶片11顶端的部分,它具有形成保持护罩15的额外厚度。凸缘13和14用于连接风扇壳体和从上游到下游的其它台设备。保持护罩15构成了用于离心地抛出的碎片的集尘器,以防止它通过壳体和到达飞机的其它部分。 
并且,在其位于面对叶片11顶端的部分,壳体10在其内侧面上具有耐磨层12。在已知的方式中,层12可以由固定于壳体10和用耐磨材料所覆盖的并置的板组成,例如,如文献EP2088290中所述。 
还是在已知的方式中,壳体10在其内侧面上提供有至少一个隔音层。在图2、5和6的实施方式中,通过设置在耐磨层12和壳体下游端之间壳体10的下游部分中一组隔音板20形成隔音层,而在其上游端和耐磨层12之间其上游部分中,成形壳体10以与耐磨层12和隔音板20的内表面共同起作用限定进气口通道,后者具有基本上是连续的壁。 
在图3和4的实施方式中,提供两个隔音层,一个由壳体10下游部分中一组隔音板20组成,如图2中所示,并且另一个由位于其上游端和耐磨层12之间的壳体10上游部分中一组隔音板20’组成,耐磨层12的板20’和板20和内表面限定进气口通道。 
一组隔音板的每块板20、20’延伸壳体10一部分内侧周缘,同时一组隔音板包括例如,四块或六块板。如所公知的,板20、20’可以由蜂窝结构21、21’所构成,该蜂窝结构设置在压靠壳体10内侧面的外表面22、22’和内表面23,23’之间,具有多个穿孔,蜂巢由壁所限定的小室组成,该壁在表面之间基本上径向地延伸。举例说明,可以参考文献FR2613773。 
壳体10由复合材料所制造,该复合材料包括用基质所致密的纤维加强件。举例说明,加强纤维是由碳、玻璃、芳族聚酰胺或陶瓷所制造。基质可以是有机基质,例如环氧、双马来酰亚胺或聚酰亚胺聚合物。 
通过缠绕纤维织物的叠置层或圈匝可以形成纤维加强件,其中通过三维编织或多层编织制造该纤维织物,并且成形该纤维加强件以获得具有对应于带有被制造的风扇壳体形状的形状的纤维预制件,致密纤维预制件,同时通过加工工具保持其形状。文献EP1961923描述了这种纤维预制件的实施方式,其与对应于凸缘13、14的预制件部分形成单件,并且由变化厚度的多层编织织物获得它,以形成对应于保持护罩15的预制件部分。然而,应该观察到对应于凸缘13、14的预制件部分可以分开制造和连接剩余的预制件,例如通过缝纫。也应该观察到对应于保持护罩15的额外厚度可以通过局部的附加缠绕获得。 
根据本发明,壳体10与从壳体内侧面和/或外侧面突出的和有利地用于安装隔音板和/或其它台设备的一个或多个凸肋制成单件。 
在图2、5和6的实施方式中,凸肋16在耐磨层12和壳体的下游端之间的壳体10下游部分中延伸,凸肋16的纵向方向轴向地定向。凸肋16有利地是截面构件型的杆,例如具有T形轮廓。凸肋16的数量对应于隔音板20的数量,并且举例说明,它们绕着壳体10的轴线有规律地分布,与板20延伸相同的角度。板20设置在凸肋16之间。如图5中更详细地所示,板的内表面23沿着它们的轴向边缘延伸,以形成边缘23a,压靠在凸缘外侧上凸肋16的凸缘16a。边缘23a形成凹退部,以保持进气口通道连续的轮廓。使用紧固件,诸如连接边缘23a和凸肋16的凸缘16a的螺钉或铆钉,可以固定板20。凸肋16可以具有除了T形以外的轮廓,只要它适于安 装板20以及紧固件。 
在图4和7的实施方式中,壳体10在其外侧面上也具有T形轮廓的凸肋17,该凸肋与壳体整体地形成和轴向地延伸壳体的一部分轴向维度。凸肋17(仅示出一个)用于固定各种设备,诸如用具、管道系统和其它装置。凸肋17不必一定是T形轮廓,它们可以具有任何期望的轮廓,例如L形轮廓。 
下面,参考图8至10描述制造用于风扇壳体的纤维预制件的方法,该纤维预制件具有对应于凸肋16的预制件部分,后者固定于预制件其余部分。 
图8和9是详细地示意图,表示条带形式的多层纤维织物30,具有第一部分31和第二部分32,第一部分31包括一组与纬纱T1互连的经纱C1的层,第二部分32包括一组经纱C2的层。图8中的箭头C表示经纱方向。第一部分31用于形成不包括凸肋16的壳体预制件部分,同时对应于凸肋16的预制件部分来源于第二部分32。 
在图8中,织物30的第一部分31的阴影区域33、34表示成形后将要构成对应于凸缘13、14的壳体预制件部分的织物30的部分,而织物30的第一部分310的阴影区域35表示成形后将要构成对应于保持护罩15的壳体预制件部分的织物30的部分。在部分35外侧,织物30的第一部分31可以具有基本上恒定的厚度,例如,具有与五层纬纱互连的四层经纱,如图9中所示,经纱和纬纱的层数不同自然是可能的。为了方便的原因,在图9中示出了纬纱,如是交错布置的形式,每层经纱由两个半层组成,如所示的在厚度方向上是相互偏移的。使用联锁编织进行该实施例中的多层编织,即,经纱行走相同的路径,它们中每个互连多层中纬纱。可以使用其它的多层编织,例如,诸如多缎纹或多平纹编织,如文献WO2006/136755中所述。在部分35中,通过经纱和纬纱层的局部添加可以增加织物部分31的厚度。 
织物30的第二部分32在基本上对应于凸肋16位置的位置,相对于壳体10的上游和下游端,延伸第一部分31的一部分宽度,并且它的长度基本上对应于凸肋16的轴向维度。在所示的实施例中,第二部分32具有两层经纱,它们只在凸肋16和壳体10的剩余部分之间的连接位置连接第一部分,并且它们只在对应于这些连接位置的任一侧上凸肋16的展开高度的长度上互相连接。在图8中,虚线所限定的区域36示例了在第二部分32中纱线层之间以及所述第二部分32和第一部分31之间所进行连接的位置。这种区域仅位于从纤维织物长度一端开始的纤维织物30的长度L的一段,长度L对应于与凸肋16平齐位置的壳体内侧周长。如下所述,通过缠绕纤维预制件30进行纤维织物30的成形,以形成壳体纤维预制件。区域36的数量等 于凸肋16的数量,例如,在所示实施例中是四个。在纤维织物30的剩余部分上,即,超过长度L段以外的部分,没有部分31和32的互连,也没有在部分32中经纱层的任何互连。应该观察到纤维织物30的部分32中纬纱的存在可以只限于其中存在部分32的经纱层互连的这些区域。 
在区域36中,图9表示部分32的经纱C2是如何连接部分32的纬纱T2以及连接部分31的纬纱T1,例如,多层编织是联锁类型的。 
为了从织物30开始成形壳体纤维预制件,除了区域36中,排除第二部分32的经纱。在每个区域36中,在与部分31的纬纱互连的部分32的经纱的任一侧上,然后有通过非互连的区域361’和362’与部分31分开的编织部分361和362(图9和图10)。然后可以折叠编织部分(箭头f)以产生并排布置,以形成构成用于凸肋16的预制件的部分。 
图11和图12表示适于通过缠绕纤维织物30,成形用于壳体的纤维预制件50的加工工具。心轴40由具有轴向延伸边缘的基本上环形的扇体42组成,该边缘接触部件43,部分361和362展开后,该部件43有助于赋予凸肋16的预制件部分56角度形状。另一个部件44放置在扇体42的轴向边缘之间,并且它们承靠凸肋16的基部,扇体42具有大于凸肋16径向维度的径向维度。部件43和44用于成形凸肋16的预制件56,部件44也用于提供在内侧上具有密封的加工工具40。通过桥(未示出)承靠部件44所露出的面,部件44可以保持在适当的位置和例如,通过螺钉紧固而固定于扇体42内侧上周缘端。 
在形成具有用于凸肋16的预制件部分56的纤维织物30的第一圈匝或层后,在心轴40上缠绕纤维织物,以形成一个或多个叠置圈匝或层,然后由仅仅其第一部分31构成该纤维织物30。对于给定的纤维织物30的厚度,圈匝和层的数量是期望的总厚度的函数。如图13中所示,在其纵向端的末端部分37、38中,可以给予纤维织物30的部分31从纵向端逐渐地增加的厚度,并且可以选择纤维织物30的长度,这样末端部分是直径地相对,以避免在缠绕的纤维织物端部处显著的额外厚度。 
如图14中所示,成形扇体42以给予壳体10内侧面期望的轮廓和以形成用于凸缘的预制件部分。由此获得纤维预制件50,其具有与待要制造的壳体10的形状匹配的形状。 
举例说明,通过浸渍有组合物可以致密预制件50,该组合物是用于期望基质,诸如树脂的前体。可以使用公知的树脂转移模塑(RTM)类型的浸渍方法,同时预 制件50保持在加工工具40和和压靠其外侧表面的互补的加工工具(未示出)之间。树脂固化后,可以从加工工具抽出致密的预制件,并且可选地可以在壳体上进行精加工。 
在图11所示的实施例中,缠绕的织物30的第一圈匝或层的开始和结束位于用于凸肋16的两个预制件部分之间。在变化形式中,织物30的第一圈匝或层的开始和结束可以位于用于凸肋16的预制件部分的位置,然后,相应的区域36被共用为两个相似的半区域,位于纤维织物30的长度L段的端部处。 
图15表示纤维织物的变化实施方式,缠绕后,该纤维织物可以获得用于壳体10的预制件,该壳体10具有包括在其中的凸肋16。在该变化形式中,通过三维编织或多层编织制造包括仅仅图8和9的部分31的条带形式的纤维织物,并且用于凸肋的预制件部分与编织的纤维织物分开形成和连接织物30的第一部分31,例如通过缝纫或通过植入纱线。在所示的实施例中,每个凸肋预制件部分36’由并排和沿着纵向边缘折叠以形成凸缘361’a和362’a的两个条带361’和362’组成,该凸缘通过缝纫固定于部分31,。通过如上所述用于预制件50的加工工具成形纤维预制件。 
自然地,在图3的实施方式中,使用包括在壳体中和如上所述凸肋16所获得的凸肋,可以通过相似的方式安装板20和板20’。然后,用于壳体的纤维预制件优选的制造有凸肋预制件部分,后者从对应于板20’的上游端的位置连续地延伸到对应于板20的下游端的位置。在已经致密预制件后壳体的精加工期间,然后排除在板20’和20的位置之间间隙中凸肋的中心部分。 
上面的描述涉及制造和成形适于包括风扇壳体中凸肋16的纤维预制件,目的是在壳体内侧上安装隔音板。 
可以通过相似的方式进行制造和成形纤维预制件,以可以包括风扇壳体中一个或多个凸肋,该凸肋轴向延伸和用于安装除了隔音板外的设备,无论是在壳体的内侧上还是在壳体的外侧上。 
特别地,可以制造风扇壳体预制件,其包括用于在内侧上固定隔音板的凸肋的第一预制件部分,以及包括用于在外侧上固定设备的凸肋的第二预制件部分,涉及如图4和7中所示的壳体。 
图16表示通过加工工具所成形的这种纤维预制件50’和用于固定隔音板的凸肋16的预制件部分56’和用于在壳体外侧上固定设备的凸肋17的预制件部分57’,由于预制件部分57’的另外存在,预制件50’不同于预制件50。 
为了获得预制件50’,以参考图8至10所描述的相同原理,可以缠绕叠置圈匝的编织的多层织物,但是在第一部分31侧面增加另外组的纱线层,该侧面与位于部分31的另一个纵向端部分的第二部分32的其侧面相对,并且具有必要的无-互相连接,以获得预制件部分57’,展开和成形后,该预制件部分从缠绕织物的最后圈匝的外侧突出。在变化形式中,可以通过缝纫连接预制件部分56’和/或57’,如图15中所示。 
为了成形预制件50’,在内侧上使用与图11中所示加工工具相似的加工工具40。在外侧上,加工工具包括反模具,其具有用于成形预制件部分57’的环形部分45和部件46、47。 
如所述用于预制件50一样致密预制件50’。 

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1、(10)申请公布号 CN 103620165 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103620165 A (21)申请号 201280025987.1 (22)申请日 2012.05.23 1154629 2011.05.27 FR F01D 21/04(2006.01) F01D 25/24(2006.01) F02C 7/045(2006.01) F02K 3/06(2006.01) (71)申请人 斯奈克玛 地址 法国巴黎 (72)发明人 本尼迪克特玛丽里博格恩 (74)专利代理机构 中国商标专利事务所有限公 司 11234 代理人 宋义兴 桑丽茹 (54) 发明名称 涡。

2、轮机组风扇壳体 (57) 摘要 由复合材料所制造的涡轮机风扇壳体 (10) , 包括由基质所致密的纤维加强件, 其与在壳体内 面和 / 或外面上突出的凸肋 (16、 17) 成形为单件, 凸肋包括纤维加强件部分, 后者通过编织或通过 缝纫连接壳体剩余的纤维加强件。 在内侧上, 凸肋 允许隔音板 (20) 固定在壳体的内面上, 以形成壳 体-隔音板组件。 在外侧上, 凸肋允许设备安装在 壳体上。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.11.27 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/FR2012/051160 2012.05.23 (87)PCT国际申请的公布数。

3、据 WO2012/164204 FR 2012.12.06 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103620165 A CN 103620165 A 1/1 页 2 1. 由复合材料所制造的涡轮发动机风扇壳体 (10) , 包括由基质所致密的以及与从壳 体的内侧面或外侧面突出的至少一个凸肋 (16、 17) 成形为单件的纤维加强件, 壳体的特征 在于 : 每个凸肋 (16、 17) 包括纤维加强件部分, 后者通过编织或通过缝纫连接壳体。

4、剩余的 纤维加强件。 2. 根据权利要求 1 的风扇壳体, 其特征在于 : 通过以叠置层缠绕的编织织物 (30) 形成 纤维加强件, 凸肋或每个凸肋 (16、 17) 的纤维加强件部分 (36) 通过编织固定于织物的内层 或外层。 3. 由风扇壳体和固定于壳体内侧面的隔音板所组成的组件, 组件特征在于 : 壳体 (10) 由复合材料制造, 包括由基质所致密的以及与从壳体内侧面突出和轴向地延伸壳体的一部 分轴向维度的凸肋 (16) 成形为单件的纤维加强件, 每个凸肋 (16) 包括纤维加强件部分, 后 者通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件, 并且隔音板 (20) 安装在凸肋 (16) 之。

5、 间和与其固定。 4. 根据权利要求 3 的组件, 其特征在于 : 通过以叠置层缠绕的编织织物 (30) 形成纤维 加强件, 每个凸肋 (16) 的纤维加强件部分 (36) 通过编织固定于织物的内层。 5. 根据权利要求 3 或 4 的组件, 其特征在于 : 壳体形成为单件, 该单件也包括至少一个 凸肋 (17) , 该凸肋 (17) 从壳体的外侧面突出和包括通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的 纤维加强件的纤维加强件部分。 6. 一种涡轮发动机, 其装配有根据权利要求 1 或权利要求 2 的风扇壳体。 7. 一种涡轮发动机, 其装配有根据权利要求 3 至 5 中任一权利要求的风扇壳体和隔音 板所。

6、构成的组件。 权 利 要 求 书 CN 103620165 A 2 1/6 页 3 涡轮机组风扇壳体 0001 发明的背景 0002 本发明特别地涉及用于涡轮发动机, 特别地航空发动机的风扇壳体。 0003 在这种发动机中, 风扇壳体通常执行几种功能。 它限定发动机内的进气口通道, 它 支撑面对风扇叶片顶端的其内侧面上的耐磨材料, 它包括或支撑保持护罩, 该保持护罩形 成用于碎片的集尘器, 它在内侧上发动机进口处支撑用于声音处理的声波吸收器结构, 并 且在其外侧面上, 它支撑各种设备, 诸如用具、 管道系统和其它装置。 0004 公知用通常包括纤维和有机基质的纤维-和-基质复合材料制造风扇壳体。

7、。 因此, 文献 EP1961923 描述了通过致密纤维预制件来制造这种壳体, 其中通过缠绕变化厚度的三 维编织织物的叠置层获得该预制件, 并且在壳体的上游和下游端包括用于保持护罩和用于 凸缘的预制件部分。 0005 也公知通过在壳体下游部分中和 / 或在耐磨层的一侧或两侧上其上游部分中壳 体的内侧面上固定隔音板进行声音处理。 通过常规方式, 板是并置扇体的形式, 每个扇体延 伸壳体的一部分内侧周缘, 并且板通过结合在板中的插件和通过螺钉固定于壳体。 0006 通过这种方式固定隔音板具有几个缺陷。它需要使用大量的部件 (插件和螺钉) , 并且它需要在壳体上钻洞。同样地, 通过螺钉在壳体的外侧面。

8、上固定大量设备需要钻大量 的洞。不幸地, 因为壳体是由复合材料制造的, 重复地钻壳体可能伤害复合材料的机械性 质。 0007 发明的目的和概述 0008 本发明的目的是避免这种缺陷, 并且为此目的, 本发明提出了由复合材料所制造 的涡轮发动机风扇壳体, 包括由基质所致密的以及与从壳体的内侧面或外侧面突出的至少 一个凸肋成形为单件的纤维加强件, 壳体的特征在于 : 每个凸肋包括纤维加强件部分, 后者 通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件。 0009 因此, 适于在壳体的内侧或外侧面上安装隔音板或其它台设备中使用的一个或多 个凸肋在它们的制造期间它们本身与壳体一起形成。 0010 在其纵向方。

9、向上, 凸肋或每个凸肋优选地基本上轴向地延伸壳体的一部分轴向维 度。 0011 优选地, 通过以叠置层缠绕的编织织物形成纤维加强件, 并且凸肋或每个凸肋的 纤维加强件部分通过编织固定于织物的内层或外层。 0012 根据本发明的另一个方面, 本发明提供了由风扇壳体和固定于壳体内侧面的隔音 板所组成的组件, 组件中壳体由复合材料制造, 包括由基质所致密的以及与从壳体内侧面 突出和轴向地延伸壳体的一部分轴向维度的凸肋成形为单件的纤维加强件, 每个凸肋包括 纤维加强件部分, 后者通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件, 并且隔音板安装 在凸肋之间和与其固定。 0013 在壳体和隔音板组件的实施方式。

10、中, 通过以叠置层缠绕的编织织物形成纤维加强 件, 每个凸肋的纤维加强件部分通过编织固定于织物的内层。 0014 在壳体和隔音板组件的实施方式中, 壳体形成为单件, 该单件也包括至少一个凸 说 明 书 CN 103620165 A 3 2/6 页 4 肋, 该凸肋从壳体的外侧面突出和包括通过编织或通过缝纫连接壳体剩余的纤维加强件的 纤维加强件部分。 0015 壳体可以带有至少一台设备, 该设备固定于从壳体的外侧面突出的这种凸肋。 0016 在另一个方面, 本发明也提供了一种涡轮发动机, 其装配有上述风扇壳体或组件。 0017 附图的简要描述 0018 通过阅读下面以非限制性示例和参考附图所给出。

11、的描述, 可以更好地理解本发 明, 其中 : 0019 图 1 是航空涡轮发动机的详细示意图。 0020 图2、 3、 4是可以根据本发明制造的用于图1中所示种类的涡轮发动机的风扇壳体 的轴向截面中详细地示意的半视图。 0021 图 5 是沿着图 2 中平面 V 的部分截面图。 0022 图 6 是图 5 细节的放大比例的视图。 0023 图 7 是沿着图 4 的平面 VII 的局部截面图。 0024 图8是在本发明实施方式中, 用于制造风扇壳体, 诸如图2中所示的风扇壳体的纤 维预制件的多层编织织物的缩小比例的平面图。 0025 图 9 是沿着图 8 的平面 IX 的放大比例的视图。 002。

12、6 图 10 是与图 9 相似的视图, 表示从图 8 的织物制造纤维预制件的步骤。 0027 图 11 是示意性径向截面图, 表示在加工工具上成形的风扇壳体纤维预制件, 以制 造本发明的风扇壳体。 0028 图 12 和 13 是图 11 细节的放大比例的视图。 0029 图 14 是图 11 加工工具的截面中详细地示意局部图。 0030 图 15 是表示用于本发明风扇壳体的另一个实施方式的纤维预制件的径向截面局 部视图。 0031 图 16 是表示在加工工具上成形的, 以制造图 3 和图 7 中所示种类的风扇壳体的另 一个风扇壳体纤维预制件的示意性径向截面图。 0032 实施方式的详细描述 。

13、0033 下面在本申请上下文中描述本发明用于飞机涡轮发动机的风扇壳体。 0034 如图 1 中所示意性地所示, 这种涡轮发动机包括在气流的流动方向上从上游到下 游 : 设置在发动机进口的风扇 1 ; 压气机 2 ; 燃烧室 3 ; 高压 (HP) 涡轮机 4 ; 和低压 (LP) 涡轮 机 5。涡轮机 4 和 5 通过各自的同轴的轴分别地连接压气机 2 和风扇 1。发动机安装在具 有多个部分的壳体中, 该多个部分对应于其不同元件。因此, 风扇 1 由风扇壳体 10 所环绕, 该壳体 10 在其外侧面上可以支撑各种设备, 诸如用具、 管道系统和其它设备 (未示出) 。 0035 如图 2 中所示。

14、, 壳体 10 在其端部具有凸缘 13 和 14, 并且在其位于面对风扇叶片 11 顶端的部分, 它具有形成保持护罩 15 的额外厚度。凸缘 13 和 14 用于连接风扇壳体和从 上游到下游的其它台设备。保持护罩 15 构成了用于离心地抛出的碎片的集尘器, 以防止它 通过壳体和到达飞机的其它部分。 0036 并且, 在其位于面对叶片11顶端的部分, 壳体10在其内侧面上具有耐磨层12。 在 已知的方式中, 层 12 可以由固定于壳体 10 和用耐磨材料所覆盖的并置的板组成, 例如, 如 文献 EP2088290 中所述。 说 明 书 CN 103620165 A 4 3/6 页 5 0037 。

15、还是在已知的方式中, 壳体 10 在其内侧面上提供有至少一个隔音层。在图 2、 5 和 6的实施方式中, 通过设置在耐磨层12和壳体下游端之间壳体10的下游部分中一组隔音板 20 形成隔音层, 而在其上游端和耐磨层 12 之间其上游部分中, 成形壳体 10 以与耐磨层 12 和隔音板 20 的内表面共同起作用限定进气口通道, 后者具有基本上是连续的壁。 0038 在图 3 和 4 的实施方式中, 提供两个隔音层, 一个由壳体 10 下游部分中一组隔音 板 20 组成, 如图 2 中所示, 并且另一个由位于其上游端和耐磨层 12 之间的壳体 10 上游部 分中一组隔音板 20 组成, 耐磨层 1。

16、2 的板 20 和板 20 和内表面限定进气口通道。 0039 一组隔音板的每块板 20、 20 延伸壳体 10 一部分内侧周缘, 同时一组隔音板包括 例如, 四块或六块板。如所公知的, 板 20、 20 可以由蜂窝结构 21、 21 所构成, 该蜂窝结构设 置在压靠壳体10内侧面的外表面22、 22 和内表面23, 23 之间, 具有多个穿孔, 蜂巢由壁所 限定的小室组成, 该壁在表面之间基本上径向地延伸。 举例说明, 可以参考文献FR2613773。 0040 壳体 10 由复合材料所制造, 该复合材料包括用基质所致密的纤维加强件。举例说 明, 加强纤维是由碳、 玻璃、 芳族聚酰胺或陶瓷所。

17、制造。基质可以是有机基质, 例如环氧、 双 马来酰亚胺或聚酰亚胺聚合物。 0041 通过缠绕纤维织物的叠置层或圈匝可以形成纤维加强件, 其中通过三维编织或 多层编织制造该纤维织物, 并且成形该纤维加强件以获得具有对应于带有被制造的风扇 壳体形状的形状的纤维预制件, 致密纤维预制件, 同时通过加工工具保持其形状。文献 EP1961923 描述了这种纤维预制件的实施方式, 其与对应于凸缘 13、 14 的预制件部分形成 单件, 并且由变化厚度的多层编织织物获得它, 以形成对应于保持护罩 15 的预制件部分。 然而, 应该观察到对应于凸缘 13、 14 的预制件部分可以分开制造和连接剩余的预制件, 。

18、例 如通过缝纫。 也应该观察到对应于保持护罩15的额外厚度可以通过局部的附加缠绕获得。 0042 根据本发明, 壳体10与从壳体内侧面和/或外侧面突出的和有利地用于安装隔音 板和 / 或其它台设备的一个或多个凸肋制成单件。 0043 在图 2、 5 和 6 的实施方式中, 凸肋 16 在耐磨层 12 和壳体的下游端之间的壳体 10 下游部分中延伸, 凸肋 16 的纵向方向轴向地定向。凸肋 16 有利地是截面构件型的杆, 例如 具有 T 形轮廓。凸肋 16 的数量对应于隔音板 20 的数量, 并且举例说明, 它们绕着壳体 10 的轴线有规律地分布, 与板 20 延伸相同的角度。板 20 设置在凸。

19、肋 16 之间。如图 5 中更详 细地所示, 板的内表面 23 沿着它们的轴向边缘延伸, 以形成边缘 23a, 压靠在凸缘外侧上凸 肋 16 的凸缘 16a。边缘 23a 形成凹退部, 以保持进气口通道连续的轮廓。使用紧固件, 诸如 连接边缘 23a 和凸肋 16 的凸缘 16a 的螺钉或铆钉, 可以固定板 20。凸肋 16 可以具有除了 T 形以外的轮廓, 只要它适于安 装板 20 以及紧固件。 0044 在图 4 和 7 的实施方式中, 壳体 10 在其外侧面上也具有 T 形轮廓的凸肋 17, 该凸 肋与壳体整体地形成和轴向地延伸壳体的一部分轴向维度。凸肋 17(仅示出一个) 用于固 定各。

20、种设备, 诸如用具、 管道系统和其它装置。凸肋 17 不必一定是 T 形轮廓, 它们可以具有 任何期望的轮廓, 例如 L 形轮廓。 0045 下面, 参考图 8 至 10 描述制造用于风扇壳体的纤维预制件的方法, 该纤维预制件 具有对应于凸肋 16 的预制件部分, 后者固定于预制件其余部分。 0046 图 8 和 9 是详细地示意图, 表示条带形式的多层纤维织物 30, 具有第一部分 31 和 第二部分32, 第一部分31包括一组与纬纱T1互连的经纱C1的层, 第二部分32包括一组经 说 明 书 CN 103620165 A 5 4/6 页 6 纱 C2 的层。图 8 中的箭头 C 表示经纱方。

21、向。第一部分 31 用于形成不包括凸肋 16 的壳体 预制件部分, 同时对应于凸肋 16 的预制件部分来源于第二部分 32。 0047 在图 8 中, 织物 30 的第一部分 31 的阴影区域 33、 34 表示成形后将要构成对应于 凸缘 13、 14 的壳体预制件部分的织物 30 的部分, 而织物 30 的第一部分 310 的阴影区域 35 表示成形后将要构成对应于保持护罩 15 的壳体预制件部分的织物 30 的部分。在部分 35 外侧, 织物 30 的第一部分 31 可以具有基本上恒定的厚度, 例如, 具有与五层纬纱互连的四 层经纱, 如图 9 中所示, 经纱和纬纱的层数不同自然是可能的。。

22、为了方便的原因, 在图 9 中 示出了纬纱, 如是交错布置的形式, 每层经纱由两个半层组成, 如所示的在厚度方向上是相 互偏移的。使用联锁编织进行该实施例中的多层编织, 即, 经纱行走相同的路径, 它们中每 个互连多层中纬纱。可以使用其它的多层编织, 例如, 诸如多缎纹或多平纹编织, 如文献 WO2006/136755 中所述。在部分 35 中, 通过经纱和纬纱层的局部添加可以增加织物部分 31 的厚度。 0048 织物 30 的第二部分 32 在基本上对应于凸肋 16 位置的位置, 相对于壳体 10 的上 游和下游端, 延伸第一部分 31 的一部分宽度, 并且它的长度基本上对应于凸肋 16 。

23、的轴向 维度。在所示的实施例中, 第二部分 32 具有两层经纱, 它们只在凸肋 16 和壳体 10 的剩余 部分之间的连接位置连接第一部分, 并且它们只在对应于这些连接位置的任一侧上凸肋 16 的展开高度的长度上互相连接。在图 8 中, 虚线所限定的区域 36 示例了在第二部分 32 中 纱线层之间以及所述第二部分 32 和第一部分 31 之间所进行连接的位置。这种区域仅位于 从纤维织物长度一端开始的纤维织物 30 的长度 L 的一段, 长度 L 对应于与凸肋 16 平齐位 置的壳体内侧周长。如下所述, 通过缠绕纤维预制件 30 进行纤维织物 30 的成形, 以形成壳 体纤维预制件。区域 36。

24、 的数量等 于凸肋 16 的数量, 例如, 在所示实施例中是四个。在纤 维织物 30 的剩余部分上, 即, 超过长度 L 段以外的部分, 没有部分 31 和 32 的互连, 也没有 在部分 32 中经纱层的任何互连。应该观察到纤维织物 30 的部分 32 中纬纱的存在可以只 限于其中存在部分 32 的经纱层互连的这些区域。 0049 在区域 36 中, 图 9 表示部分 32 的经纱 C2 是如何连接部分 32 的纬纱 T2 以及连接 部分 31 的纬纱 T1, 例如, 多层编织是联锁类型的。 0050 为了从织物 30 开始成形壳体纤维预制件, 除了区域 36 中, 排除第二部分 32 的经。

25、 纱。在每个区域 36 中, 在与部分 31 的纬纱互连的部分 32 的经纱的任一侧上, 然后有通过 非互连的区域 361 和 362 与部分 31 分开的编织部分 361 和 362(图 9 和图 10) 。然后可 以折叠编织部分 (箭头 f) 以产生并排布置, 以形成构成用于凸肋 16 的预制件的部分。 0051 图11和图12表示适于通过缠绕纤维织物30, 成形用于壳体的纤维预制件50的加 工工具。 心轴40由具有轴向延伸边缘的基本上环形的扇体42组成, 该边缘接触部件43, 部 分 361 和 362 展开后, 该部件 43 有助于赋予凸肋 16 的预制件部分 56 角度形状。另一个部。

26、 件 44 放置在扇体 42 的轴向边缘之间, 并且它们承靠凸肋 16 的基部, 扇体 42 具有大于凸肋 16 径向维度的径向维度。部件 43 和 44 用于成形凸肋 16 的预制件 56, 部件 44 也用于提供 在内侧上具有密封的加工工具 40。通过桥 (未示出) 承靠部件 44 所露出的面, 部件 44 可以 保持在适当的位置和例如, 通过螺钉紧固而固定于扇体 42 内侧上周缘端。 0052 在形成具有用于凸肋 16 的预制件部分 56 的纤维织物 30 的第一圈匝或层后, 在心 轴40上缠绕纤维织物, 以形成一个或多个叠置圈匝或层, 然后由仅仅其第一部分31构成该 说 明 书 CN 。

27、103620165 A 6 5/6 页 7 纤维织物 30。对于给定的纤维织物 30 的厚度, 圈匝和层的数量是期望的总厚度的函数。如 图 13 中所示, 在其纵向端的末端部分 37、 38 中, 可以给予纤维织物 30 的部分 31 从纵向端 逐渐地增加的厚度, 并且可以选择纤维织物 30 的长度, 这样末端部分是直径地相对, 以避 免在缠绕的纤维织物端部处显著的额外厚度。 0053 如图 14 中所示, 成形扇体 42 以给予壳体 10 内侧面期望的轮廓和以形成用于凸缘 的预制件部分。 由此获得纤维预制件50, 其具有与待要制造的壳体10的形状匹配的形状。 0054 举例说明, 通过浸渍有。

28、组合物可以致密预制件 50, 该组合物是用于期望基质, 诸如 树脂的前体。可以使用公知的树脂转移模塑 (RTM) 类型的浸渍方法, 同时预 制件 50 保持 在加工工具 40 和和压靠其外侧表面的互补的加工工具 (未示出) 之间。树脂固化后, 可以从 加工工具抽出致密的预制件, 并且可选地可以在壳体上进行精加工。 0055 在图 11 所示的实施例中, 缠绕的织物 30 的第一圈匝或层的开始和结束位于用于 凸肋16的两个预制件部分之间。 在变化形式中, 织物30的第一圈匝或层的开始和结束可以 位于用于凸肋 16 的预制件部分的位置, 然后, 相应的区域 36 被共用为两个相似的半区域, 位于纤。

29、维织物 30 的长度 L 段的端部处。 0056 图15表示纤维织物的变化实施方式, 缠绕后, 该纤维织物可以获得用于壳体10的 预制件, 该壳体 10 具有包括在其中的凸肋 16。在该变化形式中, 通过三维编织或多层编织 制造包括仅仅图 8 和 9 的部分 31 的条带形式的纤维织物, 并且用于凸肋的预制件部分与编 织的纤维织物分开形成和连接织物 30 的第一部分 31, 例如通过缝纫或通过植入纱线。在 所示的实施例中, 每个凸肋预制件部分 36 由并排和沿着纵向边缘折叠以形成凸缘 361 a 和 362 a 的两个条带 361 和 362 组成, 该凸缘通过缝纫固定于部分 31,。通过如上。

30、所述 用于预制件 50 的加工工具成形纤维预制件。 0057 自然地, 在图 3 的实施方式中, 使用包括在壳体中和如上所述凸肋 16 所获得的凸 肋, 可以通过相似的方式安装板20和板20 。 然后, 用于壳体的纤维预制件优选的制造有凸 肋预制件部分, 后者从对应于板 20 的上游端的位置连续地延伸到对应于板 20 的下游端的 位置。在已经致密预制件后壳体的精加工期间, 然后排除在板 20 和 20 的位置之间间隙中 凸肋的中心部分。 0058 上面的描述涉及制造和成形适于包括风扇壳体中凸肋 16 的纤维预制件, 目的是 在壳体内侧上安装隔音板。 0059 可以通过相似的方式进行制造和成形纤。

31、维预制件, 以可以包括风扇壳体中一个或 多个凸肋, 该凸肋轴向延伸和用于安装除了隔音板外的设备, 无论是在壳体的内侧上还是 在壳体的外侧上。 0060 特别地, 可以制造风扇壳体预制件, 其包括用于在内侧上固定隔音板的凸肋的第 一预制件部分, 以及包括用于在外侧上固定设备的凸肋的第二预制件部分, 涉及如图 4 和 7 中所示的壳体。 0061 图 16 表示通过加工工具所成形的这种纤维预制件 50 和用于固定隔音板的凸肋 16 的预制件部分 56 和用于在壳体外侧上固定设备的凸肋 17 的预制件部分 57 , 由于预制 件部分 57 的另外存在, 预制件 50 不同于预制件 50。 0062 。

32、为了获得预制件 50 , 以参考图 8 至 10 所描述的相同原理, 可以缠绕叠置圈匝的 编织的多层织物, 但是在第一部分31侧面增加另外组的纱线层, 该侧面与位于部分31的另 说 明 书 CN 103620165 A 7 6/6 页 8 一个纵向端部分的第二部分 32 的其侧面相对, 并且具有必要的无 - 互相连接, 以获得预制 件部分 57 , 展开和成形后, 该预制件部分从缠绕织物的最后圈匝的外侧突出。在变化形式 中, 可以通过缝纫连接预制件部分 56 和 / 或 57 , 如图 15 中所示。 0063 为了成形预制件 50 , 在内侧上使用与图 11 中所示加工工具相似的加工工具 4。

33、0。 在外侧上, 加工工具包括反模具, 其具有用于成形预制件部分57 的环形部分45和部件46、 47。 0064 如所述用于预制件 50 一样致密预制件 50 。 说 明 书 CN 103620165 A 8 1/7 页 9 FIG.1 FIG.2 FIG.3 说 明 书 附 图 CN 103620165 A 9 2/7 页 10 FIG.4 说 明 书 附 图 CN 103620165 A 10 3/7 页 11 说 明 书 附 图 CN 103620165 A 11 4/7 页 12 FIG.8 FIG.9 说 明 书 附 图 CN 103620165 A 12 5/7 页 13 FIG.10 说 明 书 附 图 CN 103620165 A 13 6/7 页 14 FIG.11 FIG.12 FIG.13 说 明 书 附 图 CN 103620165 A 14 7/7 页 15 FIG.14 FIG.15 FIG.16 说 明 书 附 图 CN 103620165 A 15 。

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