用于軸流式渦輪機低壓壓縮機的復(fù)合殼體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于渦輪機的復(fù)合殼體。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于軸流式渦輪機的復(fù)合環(huán)形殼體，軸流式渦輪機具有圓形壁、徑向環(huán)形凸緣，以及在它們相接之處的鋒利的拐角；復(fù)合件包括纖維加強件。本發(fā)明還涉及一種制造渦輪機復(fù)合殼體的方法。本發(fā)明還涉及一種包括復(fù)合環(huán)形殼體的軸流式渦輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]為了減輕渦輪機，通常由金屬生產(chǎn)的一些部件可以由復(fù)合材料制成。諸如支撐件和殼體的結(jié)構(gòu)元件可以由復(fù)合材料制成。尤其是，壓縮機的外部殼體，特別是低壓壓縮機，可以由復(fù)合材料來生產(chǎn)。
[0003]這樣的殼體通常具有支撐環(huán)形排葉片的圓柱形壁，以及徑向延伸的環(huán)形固定凸緣。凸緣允許壓縮機殼體安裝在中間風(fēng)扇殼體上并且允許分離環(huán)形唇的固定。殼體的內(nèi)部表面沿壓縮機引導(dǎo)環(huán)形流，為此需要具有無臺階的光滑表面。該約束意味著，鋒利的拐角需要在固定凸緣處產(chǎn)生。
[0004]壓縮機復(fù)合外部殼體可以由通過基質(zhì)增加密度的預(yù)成型件來產(chǎn)生。預(yù)成型件可以由堆疊在彼此頂部的成堆的纖維片來形成，纖維片在圓柱形部分上延伸并且延伸至固定凸緣。一旦成形，預(yù)成型件被放置在注射模具中，該注射模具具有邊緣拐角以再造殼體的所需形狀?，F(xiàn)在，在模具的邊緣拐角處，堆疊的預(yù)成型件形成圓角半徑并且在該區(qū)域中留下未被纖維占用的空間，或者，最少程度地缺少纖維。在注射時，該空間填充樹脂，而不由纖維加強。因此，復(fù)合殼體在這點呈現(xiàn)出弱點。
[0005]專利文獻EP1900502A1公開了一種渦輪機復(fù)合環(huán)形殼體。該殼體具有管狀本體和在本體端部的環(huán)形凸緣。該凸緣在本體的內(nèi)側(cè)形成環(huán)形鋒利的拐角。復(fù)合殼體包括若干纖維加強件，在邊緣拐角的區(qū)域中，其中一個是拆開的，使得纖維可以在凸緣與環(huán)形本體之間的結(jié)合中展開。這種拆看通過升高溫度的步驟來執(zhí)行，并允許纖維在邊緣拐角中有效地展開。然而，拆開步驟占用了一段時間，減少了殼體生產(chǎn)速度。這種教導(dǎo)還必須使用能夠被拆開的層片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的是解決由現(xiàn)有技術(shù)提出的問題中的至少一個。本發(fā)明的另一個目的是用壁與固定凸緣之間的突出邊緣拐角來簡化復(fù)合殼體的創(chuàng)建。本發(fā)明的另一個目的是加強渦輪機復(fù)合殼體，在凸緣下，盡可能接近于鋒利的拐角。本發(fā)明的另一個目的是減小復(fù)合殼體的成本。
[0008]技術(shù)方案
[0009]本發(fā)明的一個主題是一種制造渦輪機的復(fù)合殼體的方法，該殼體包括大致圓形或成形為圓弧的壁、從壁的一個邊緣徑向延伸并且與壁形成鋒利的拐角的固定凸緣，其特征在于，該方法包括以下步驟，可能是以這樣的順序:(a)提供或取得具有配置成形成殼體的邊緣拐角的拐角的模具；(b)提供填充的熱塑性樹脂輪廓部分并且將其沿模具的拐角放置；(c)將纖維加強件放置在擁抱輪廓部分的模具中；(d)將模具關(guān)閉；(e)將注射到模具中的樹脂或纖維加強件用其浸透的樹脂聚合；(f)將殼體脫模110。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，在將模具關(guān)閉的步驟(d)期間，纖維加強件倚靠著輪廓部分被壓縮；輪廓部分可能包括彎曲表面，并且加強件是配置成擁抱輪廓部分彎曲表面的纖維預(yù)成型件。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，在聚合步驟(e)期間，注射的樹脂或浸透的樹脂粘合至輪廓部分；優(yōu)選注射的樹脂與輪廓部分相接觸。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，輪廓部分的樹脂包括環(huán)氧型樹脂和/或聚胺。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，輪廓部分包括0.5?〖％至5wt%之間的纖維，特別是碳纖維。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，輪廓部分的樹脂包括4(^丨％至90wt%之間的N，N，Nr ,Nr -四縮水甘油基-4，4' -二氨基二苯甲烷。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，輪廓部分的樹脂包括10?丨％至30wt%之間的聚醚砜。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，輪廓部分的樹脂包括lwt %至10wt %之間的1，5-萘二酚；輪廓部分的樹脂可能是觸變樹脂。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，輪廓部分具有三角形整體輪廓和5kg/m至20kg/m之間的線性質(zhì)量，優(yōu)選地在10kg/m至15kg/m之間。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，輪廓部分的長度等于相關(guān)聯(lián)的邊緣拐角的線性長度。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，樹脂是觸變樹脂。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，輪廓部分包括在0.5?丨％至10wt%2間的鋁粉末。[0021 ] 根據(jù)辦發(fā)明的一有利實施例，輪廓部分包括主要的樹脂。
[0022]本發(fā)明的另一個主題是一種用于軸流式渦輪機的復(fù)合殼體，特別是用于壓縮機，該殼體包括:壁，其大致是圓形或著成形為圓?。还潭ㄍ咕?，其從壁的一個邊緣徑向延伸，并且與所述壁形成鋒利的拐角；纖維加強件，其加強壁和凸緣；基質(zhì)，其具有在邊緣拐角與纖維加強件之間的邊緣拐角區(qū)域；值得注意的是，邊緣拐角區(qū)域包括平均長度小于10_的纖維。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，在邊緣拐角區(qū)域的纖維的平均長度小于4_，優(yōu)選地小于 2.00mm。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，在邊緣拐角區(qū)域，基質(zhì)包括可能表示邊緣拐角區(qū)域的質(zhì)量的0.1%至10%之間的鋁粉末。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，纖維加強件包括具有圓角半徑的呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)對稱性的輪廓，圓角半徑限定邊緣拐角區(qū)域；纖維加強件可能包括成堆的纖維層片或者纖維加強件是由三維織物產(chǎn)生的纖維預(yù)成型件。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，固定凸緣是圓形或半圓形凸緣或軸向固定凸緣。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，基質(zhì)占據(jù)纖維加強件。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，纖維加強件的纖維的平均長度大于30cm，優(yōu)選地大于lm0
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，加強件的纖維布置在層中。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一有利實施例，在邊緣拐角區(qū)域中，纖維通常沿邊緣拐角的整個長度隨機地取向。
[0031]本發(fā)明的另一個主題是一種包括復(fù)合殼體的渦輪機，值得注意的是，復(fù)合殼體是根據(jù)用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合殼體和/或依據(jù)本發(fā)明的復(fù)合殼體制的方法來生產(chǎn)的。
[0032]提供的優(yōu)點
[0033]本發(fā)明能夠使用輪廓部分創(chuàng)建殼體，其組成物不同于壁的組成物。輪廓部分可能創(chuàng)建鋒利的拐角，其的組成物優(yōu)化的機械強度，而不拉長生產(chǎn)殼體或增加額外的制造步驟的時間。用于樹脂的填料的選擇允許創(chuàng)建混合復(fù)合件，其包括具有不同尺寸并且可變比例的不同類型的纖維。輪廓部分的使用是簡單的；其觸變性質(zhì)使其易于放置在模具的拐角中。
[0034]使用由要被聚合的樹脂制成的輪廓部分的邊緣拐角的創(chuàng)建能夠形成具有貢獻于邊緣拐角的特定需要的組成物的基質(zhì)。這改善了殼體28的機械強度和耐久性，渦輪機在操作時，殼體28可能受到振動、化學(xué)侵蝕以及超過170°C的溫度。
【附圖說明】
[0035]圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的軸流式渦輪機。
[0036]圖2是根據(jù)本發(fā)明的渦輪機壓縮機的圖形。
[0037]圖3是表示根據(jù)本發(fā)明制造殼體的方法的圖形。
[0038]圖4示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的殼體的纖維加強件。
[0039]圖5示出了沿圖4中繪制的線5-5的穿過根據(jù)本發(fā)明的殼體的纖維加強件的橫截面。
[0040]圖6描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明，輪廓部分被放置在模具中。
[0041]圖7描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明，纖維加強件被放置在模具中。
[0042]圖8描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明，模具被關(guān)閉。
[0043]圖9描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明，樹脂被注入到模具中并且在模具中聚入口 ο
[0044]圖10描述了方法的步驟，由此，根據(jù)本發(fā)明的殼體被脫模。
【具體實施方式】
[0045]在下面的描述中，術(shù)語內(nèi)部和外部涉及相對于軸流式渦輪機的旋