本發(fā)明涉及用于渦輪發(fā)動機的渦輪機或壓縮機葉片，這些葉片由復合材料制成，該復合材料包括由基質(zhì)致密化的纖維加強件。

預期的領域是用于航空發(fā)動機或者用于工業(yè)渦輪機的燃氣渦輪機的領域。

背景技術(shù)：

已提出由復合材料來制造渦輪發(fā)動機葉片，其中纖維加強件具體地從碳或陶瓷紗線中獲得而基質(zhì)由陶瓷材料或有機材料或碳制成。

文獻WO 2010/061140 A1描述了一種通過如下方式來由復合材料制造渦輪機轉(zhuǎn)子葉輪葉片的方法，該渦輪機轉(zhuǎn)子葉輪葉片包含外部平臺或頭部以及內(nèi)部平臺：通過多層編織制造纖維坯料；借助工具來使得坯料成形以獲得具有各部分的纖維預制件，以形成用于葉片翼型和根部的預制件、用于葉片頭部的預制件以及用于葉片內(nèi)部平臺的預制件；以及然后利用基質(zhì)將纖維預制件致密化。纖維坯料編織有第一部分和第二部分，該第一部分呈帶條或板的形狀，以形成用于葉片翼型和根部的預制件，該第二部分呈帶條或板的形狀，以形成用于頭部和內(nèi)部平臺的預制件，該第二部分在頭部和內(nèi)部平臺的各位置處橫穿第一部分。

文獻WO 2011/080443A1描述了一種類似的方法，其中，該纖維坯料編織有第一部分、第二部分以及第三部分，該第一部分呈帶條或板的形狀，以形成用于葉片翼型和根部的預制件，該第二部分呈帶條或板的形狀，以形成用于使得葉片頭部的擾流板交迭的預制件，而該第三部分呈帶條或板的形狀，以形成用于葉片頭部的刮擦件的預制件以及用于葉片內(nèi)部平臺的預制件，該第二和第三部分在頭部和內(nèi)部平臺的各部分處橫穿第一部分。此種方法實施起來相對復雜。此外，使得所編織的纖維坯料制造有兩個橫向件在紗線上引起大量應力，這會導致紗線斷裂，尤其是如果紗線由碳或陶瓷制成的話。

文獻US 2012/099982披露了由復合材料制造渦輪發(fā)動機定子葉片，該復合材料具有由基質(zhì)致密的纖維加強件，該渦輪發(fā)動機定子葉片包括翼型、第一平臺以及至少一個功能件，該第一平臺位于翼型的一個縱向端部處，而該至少一個功能件從第一平臺的外側(cè)面伸出。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種由復合材料制造單件式渦輪發(fā)動機葉片的簡化方法，同時限制在纖維坯料的編織期間施加在紗線上的應力，從該纖維坯料獲得葉片的預制件。

以一般的方式，本發(fā)明提供一種由復合材料制造渦輪發(fā)動機葉片的方法，該復合材料包括由基質(zhì)致密的纖維加強件，該葉片包括翼型、第一平臺以及至少一個功能件，該第一平臺位于翼型的一個縱向端部處并且具有限定流動通道的內(nèi)側(cè)面和與該內(nèi)側(cè)面相對的外側(cè)面，該至少一個功能件從第一平臺的外側(cè)面突出并且沿基本上周向的方向與所述外側(cè)面連接，該方法包括：

·通過多層編織來制造單件式纖維坯料；

·使得纖維坯料成形以獲得單件式纖維預制件，該單件式纖維預制件具有第一部分和第二部分，該第一部分形成用于葉片翼型的預制件，該第二部分形成用于第一平臺的預制件和用于至少一個功能件的預制件；以及

·利用基質(zhì)來使得纖維預制件致密化以獲得復合材料葉片，該復合材料葉片具有由預制件形成并且由基質(zhì)致密化的纖維加強件并形成單件，該單件包含翼型、第一平臺以及所述至少一個功能件；

在該方法中，該預制件的第二部分包括成組紗線層，該成組紗線層通過編織互連，其中至少一個非互連區(qū)域設置在其中，以使得該功能件預制件或者每個功能件預制件能相對于用于第一平臺的預制件展開。對應于第二預制件部分的纖維坯料部分可包括一個或多個紗線層，該一個或多個紗線層在沿縱向方向定位的一個或多個位置處、從該纖維坯料的對應于翼型預制件的部分取出，該翼型預制件在縱向方向上具有變化的厚度。

術(shù)語“功能件”在本文用于意指葉片中從平臺的外側(cè)表面突出的一部分，以例如形成外部平臺的刮擦件或者轉(zhuǎn)子葉片的“頭部”，或者從外部平臺或者可能從定子葉片的內(nèi)部平臺的外側(cè)面突出的安裝鉤部，或者實際上形成從內(nèi)部平臺或者可能從定子葉片的外部平臺的外側(cè)面突出的耐磨支承構(gòu)件。術(shù)語“限定流動通道的內(nèi)側(cè)面”在本文用于意指內(nèi)部或外部葉片平臺的面，當將葉片插入到壓縮機或渦輪機中時，該面是暴露于流過壓縮機或渦輪機的空氣或燃氣流的面。術(shù)語“內(nèi)部”和“外部”在本文用于指代相對于渦輪發(fā)動機的軸線的位置，葉片安裝在該渦輪發(fā)動機上，且例如內(nèi)部平臺比外部平臺更靠近軸線。術(shù)語“周向”在本文相對于渦輪發(fā)動機的軸線來使用，且葉片安裝在渦輪發(fā)動機中。

采用本發(fā)明的方法，設置非互連區(qū)域的方式意指無需利用單獨的編織板來制造纖維坯料，從而既獲得用于功能件的預制件又獲得用于葉片平臺的預制件。與上述現(xiàn)有技術(shù)相比，由此減少橫向件的數(shù)量并降低纖維坯料的復雜度，藉此降低破壞紗線的風險并簡化用于使得預制件成形的工具的設計。

第二預制件部分的成組紗線層可包括與翼型預制件共用的一組紗線層。

纖維坯料的對應于第二預制件部分的部分可使得坯料的對應于翼型預制件的部分部分地延伸，由此避免如同上述現(xiàn)有技術(shù)那樣對于完全地橫穿該部分的需要。

可執(zhí)行纖維預制件的成形以獲得單件式纖維預制件，該單件式纖維預制件還具有第三部分，該第三部分形成用于位于翼型的縱向端部處的第二平臺的預制件，該縱向端部遠離翼型中第一平臺所定位的端部，而纖維坯料部分的對應于第二預制件部分的成組紗線層則可包括與纖維坯料的對應于翼型預制件的部分共用的一組紗線層以及與對應于第二平臺預制件的坯料部分共用的一組紗線層。

在本發(fā)明的第一實施方式中，該方法試圖制造一種渦輪發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片，該葉片由復合材料制成，該復合材料包括由基質(zhì)致密的纖維加強件，并且該葉片包括根部、翼型、外部平臺以及頭部刮擦件，該外部平臺形成位于翼型的一個縱向端部處的頭部并且具有限定流動通道的內(nèi)側(cè)面和與該內(nèi)側(cè)面相對的外側(cè)面，頭部刮擦件各自從頭部的外側(cè)面突出并且沿基本上周向的方向與所述外側(cè)面連接，該方法包括：

·通過多層編織來制造單件式纖維坯料；

·使得纖維坯料成形以獲得單件式纖維預制件，該單件式纖維預制件具有第一部分、第二部分以及第三部分，該第一部分形成用于翼型的預制件，該第二部分形成用于頭部的預制件和用于刮擦件的預制件，而該第三部分從第一部分延伸并且形成用于根部的預制件；以及

·利用基質(zhì)來使得纖維預制件致密化以獲得復合材料葉片，該復合材料葉片具有由預制件形成并且由基質(zhì)致密化的纖維加強件并形成單件，該單件包含根部、翼型、頭部以及頭部刮擦件；

在該方法中，該預制件的第二部分包括成組紗線層，該成組紗線層通過編織互連，其中非互連區(qū)域設置在其中，以使得用于頭部刮擦件的預制件能相對于用于頭部的預制件展開。對應于第二預制件部分的纖維坯料部分可包括一個或多個紗線層，該一個或多個紗線層在沿縱向方向定位的一個或多個位置處、從該纖維坯料的對應于翼型預制件的部分取出，翼型預制件在縱向方向上具有變化的厚度。

第二預制件部分的成組紗線層可包括與葉片預制件共用的一組紗線層。第二預制件部分的成組紗線層還可包括并不與葉片翼型預制件共用的一組附加紗線層。

可執(zhí)行纖維預制件的成形以獲得單件式纖維預制件，該單件式纖維預制件還具有第四部分，該第四部分形成用于內(nèi)部平臺的預制件。在這些情形下，纖維坯料部分的對應于第二預制件部分的成組紗線層可包括與纖維坯料的對應于翼型預制件的部分共用的一組紗線層和與對應于內(nèi)部平臺預制件的坯料部分共用的一組紗線層。仍然在這些情形下，該預制件可包括一組紗線層，該組紗線層與根部預制件共用并且由內(nèi)部平臺預制件的在內(nèi)部平臺位置處的一組紗線層橫穿。

根部預制件所包括的紗線層數(shù)量可多于翼型預制件的紗線層的數(shù)量，并且在纖維坯料中，坯料的對應于第二預制件部分的部分的成組紗線層包括與坯料的對應于翼型預制件的部分共用的一組紗線層和與坯料的對應于根部預制件并且并不用在翼型預制件中的部分共用的一組紗線層。因此，在坯料的對應于根部預制件的部分中使用的一組紗線層從坯料的對應于第二預制件部分的部分中回收。第二預制件部分的成組紗線層還可包括并不與根部預制件共用的一組附加紗線層。

在本發(fā)明的第二實施方式中，該方法試圖制造一種渦輪發(fā)動機定子葉片，該葉片由復合材料制成，該復合材料包括由基質(zhì)致密的纖維加強件，并且該葉片包括翼型、第一平臺以及安裝鉤部，該第一平臺位于翼型的一個縱向端部處并且具有限定流動通道的內(nèi)側(cè)面和與該內(nèi)側(cè)面相對的外側(cè)面，該安裝鉤部從第一平臺的外側(cè)面突出并且沿基本上周向的方向與所述外側(cè)面連接，該方法包括：

·通過多層編織來制造單件式纖維坯料；

·使得纖維坯料成形以獲得單件式纖維預制件，該單件式纖維預制件具有第一部分和第二部分，該第一部分形成用于翼型的預制件，該第二部分形成用于第一平臺的預制件和用于安裝鉤部的預制件；以及

·利用基質(zhì)來使得纖維預制件致密化以獲得復合材料葉片，該復合材料葉片具有由預制件形成并且由基質(zhì)致密化的纖維加強件并形成單件，該單件包含翼型、第一平臺以及安裝鉤部；

在該方法中，該預制件的第二部分包括成組紗線層，該成組紗線層通過編織互連，其中非互連區(qū)域設置在其中，以使得用于安裝鉤部的預制件能相對于用于第一平臺的預制件展開。對應于第二預制件部分的纖維坯料部分可包括一個或多個紗線層，該一個或多個紗線層在沿縱向方向定位的一個或多個位置處、從該纖維坯料的對應于翼型預制件的部分取出，該翼型預制件在縱向方向上具有變化的厚度。

第一平臺的預制件可以是外部平臺預制件或內(nèi)部平臺預制件。

第二預制件部分的成組紗線層可包括與翼型預制件共用的一組紗線層。

在本發(fā)明的第三實施方式中，該方法試圖提供一種制造渦輪發(fā)動機定子葉片的方法，該葉片由復合材料制成，該復合材料包括由基質(zhì)致密的纖維加強件，并且該葉片包括翼型、第一平臺以及至少一個耐磨支承構(gòu)件，該第一平臺位于翼型的一個縱向端部處并且具有限定流動通道的內(nèi)側(cè)面和與該內(nèi)側(cè)面相對的外側(cè)面，該至少一個耐磨支承構(gòu)件從第一平臺的外側(cè)面突出并且沿基本上周向的方向與所述外側(cè)面連接，該方法包括：

·通過多層編織來制造單件式纖維坯料；

·使得纖維坯料成形以獲得單件式纖維預制件，該單件式纖維預制件具有第一部分和第二部分，該第一部分形成用于翼型的預制件，該第二部分形成用于第一平臺的預制件和用于耐磨支承構(gòu)件的至少一個預制件；以及

·利用基質(zhì)來使得纖維預制件致密化以獲得復合材料葉片，該復合材料葉片具有由預制件形成并且由基質(zhì)致密化的纖維加強件并形成單件，該單件包含翼型、第一平臺以及至少一個耐磨支承構(gòu)件；

在該方法中，該預制件的第二部分包括成組紗線層，該成組紗線層通過編織互連，其中非互連區(qū)域設置在其中，以使得該耐磨支承構(gòu)件的預制件或每個耐磨支承構(gòu)件的預制件能相對于用于第一平臺的預制件展開。對應于第二預制件部分的纖維坯料部分可包括一個或多個紗線層，該一個或多個紗線層在沿縱向方向定位的一個或多個位置處、從該纖維坯料的對應于翼型預制件的部分取出，該翼型預制件在縱向方向上具有變化的厚度。

第一平臺的預制件可以是內(nèi)部平臺預制件或外部平臺預制件。

第二預制件部分的成組紗線層可包括與翼型預制件共用的一組紗線層。

本發(fā)明方法的第一和第二實施方式可彼此組合，以由復合材料制造渦輪發(fā)動機定子葉片，該渦輪發(fā)動機定子葉片包含葉片、外部平臺、安裝鉤部、內(nèi)部平臺以及至少一個耐磨支承構(gòu)件。

在本發(fā)明的任何方法中，在纖維坯料中，所述成組紗線層可包括沿葉片的縱向方向行進的經(jīng)紗層，且所述非互連區(qū)域則沿經(jīng)線方向在對應于第二預制件部分的纖維坯料部分的相對兩側(cè)之間持續(xù)地行進而在緯線方向上在有限距離上行進。

在本發(fā)明的任何方法中，在纖維坯料中，所述成組紗線層可包括沿葉片的縱向方向行進的緯紗層，且所述非互連區(qū)域則沿緯線方向在對應于第二預制件部分的纖維坯料部分的相對兩側(cè)之間持續(xù)地行進而在經(jīng)線方向上在有限距離上行進。

本發(fā)明還提供一種渦輪發(fā)動機葉片，該渦輪發(fā)動機葉片包括翼型、第一平臺以及至少一個功能件，該第一平臺位于翼型的一個縱向端部處并且具有限定流動通道的內(nèi)側(cè)面和與該內(nèi)側(cè)面相對的外側(cè)面，該至少一個功能件從第一平臺的外側(cè)面突出并且沿基本上周向的方向與所述外側(cè)面連接；

·該葉片是由復合材料形成的單件，該復合材料包括由基質(zhì)致密的多層編織纖維加強件；以及

·該纖維加強件是具有第一部分和第二部分的單件，該第一部分形成用于葉片翼型的加強件，該第二部分形成用于第一葉片平臺的加強件和用于至少一個功能件的加強件；

在該葉片中，第二纖維加強件部分包括成組紗線層，除了在用于該功能件或每個功能件的加強件和用于第一平臺的加強件之間的單獨區(qū)域以外，該成組紗線層均通過編織互連。

在本發(fā)明葉片的第一具體實施例中，該葉片是一種渦輪發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片，該葉片包括翼型、外部平臺以及頭部刮擦件，該外部平臺形成位于翼型的一個縱向端部處的頭部并且具有限定流動通道的內(nèi)側(cè)面和與該內(nèi)側(cè)面相對的外側(cè)面，頭部刮擦件從頭部的外側(cè)面延伸并且沿基本上周向的方向與所述外側(cè)面連接；

·該葉片是由復合材料形成的單件，該復合材料包括由基質(zhì)致密的多層編織纖維加強件；以及

·該纖維加強件是具有第一部分和第二部分的單件，該第一部分形成用于翼型的加強件，該第二部分形成用于頭部的加強件和用于頭部刮擦件的加強件；

在該葉片中，第二纖維加強件部分包括成組紗線層，除了在用于頭部刮擦件的加強件和用于頭部的加強件之間的單獨區(qū)域以外，該成組紗線層均通過編織互連。

在本發(fā)明葉片的第二具體實施例中，該葉片是一種渦輪發(fā)動機定子葉片，該葉片包括翼型、第一平臺以及葉片安裝鉤部，該第一平臺位于翼型的一個縱向端部處并且具有限定流動通道的內(nèi)側(cè)面和與該內(nèi)側(cè)面相對的外側(cè)面，這些葉片安裝鉤部從第一平臺的外側(cè)面延伸并且沿基本上周向的方向與所述外側(cè)面連接；

·該葉片是由復合材料形成的單件，該復合材料包括由基質(zhì)致密的多層編織纖維加強件；以及

·該纖維加強件是具有第一部分和第二部分的單件，該第一部分形成用于翼型的加強件，該第二部分形成用于第一平臺的加強件和用于安裝鉤部的加強件；

在該葉片中，第二纖維加強件部分包括成組紗線層，除了在用于安裝鉤部的加強件和用于第一平臺的加強件之間的單獨區(qū)域以外，該成組紗線層均通過編織互連。

第一平臺可以是外部平臺或內(nèi)部平臺。

在本發(fā)明葉片的第三具體實施例中，該葉片是一種渦輪發(fā)動機定子葉片，該葉片包括翼型、第一平臺以及至少一個耐磨支承構(gòu)件，該第一平臺位于翼型的一個縱向端部處并且具有限定流動通道的內(nèi)側(cè)面和與該內(nèi)側(cè)面相對的外側(cè)面，該至少一個耐磨支承構(gòu)件從第一平臺的外側(cè)面延伸并且沿基本上周向的方向與所述外側(cè)面連接；

·該葉片是由復合材料形成的單件，該復合材料包括由基質(zhì)致密的多層編織纖維加強件；以及

·該纖維加強件是具有第一部分和第二部分的單件，該第一部分形成用于翼型的加強件，該第二部分形成用于第一葉片平臺的加強件和用于至少一個耐磨支承構(gòu)件的加強件；

在該葉片中，第二纖維加強件部分包括成組紗線層，除了在用于該耐磨支承構(gòu)件或每個耐磨支承構(gòu)件的加強件和用于第一平臺的加強件之間的單獨區(qū)域以外，該成組紗線層均通過編織互連。

第一平臺可以是內(nèi)部平臺或外部平臺。本發(fā)明葉片的第二和第三實施例可彼此組合，以形成由復合材料制成的渦輪發(fā)動機定子葉片，該渦輪發(fā)動機定子葉片包含葉片、外部平臺、安裝鉤部、內(nèi)部平臺以及至少一個耐磨支承構(gòu)件。

在本發(fā)明葉片的所有實施例中，第二加強件部分的成組紗線層可包括與翼型加強件共用的一組紗線層。

本發(fā)明還提供用于渦輪發(fā)動機的渦輪機或壓縮機葉輪或者渦輪發(fā)動機壓縮機葉輪以及還有渦輪發(fā)動機，該渦輪機或壓縮機葉輪包括如上所述由陶瓷基質(zhì)復合材料制成的葉片，該渦輪發(fā)動機壓縮機葉輪包括如上所述由有機基質(zhì)復合材料制成的葉片，而該渦輪發(fā)動機具有至少一個此類渦輪機或壓縮機葉輪。

附圖說明

根據(jù)閱讀參見附圖以非限制指示給出的以下說明書可更好地理解本發(fā)明，附圖中：

·圖1是渦輪發(fā)動機中低壓渦輪機的一部分的高度示意局部截面圖；

·圖2是圖1所示渦輪機的轉(zhuǎn)子葉輪的葉片的高度示意立體圖；

·圖3是纖維坯料的成組紗線層的示例布置的高度示意側(cè)視圖，該纖維坯料通過多層編織制成以獲得用于圖2中示出類型葉片的纖維預制件；

·圖4A、4B、4C和4D是圖3的平面A、B、C和D的放大比例截面圖；

·圖5A、5B、5C和5D分別是對應于圖4A、4B、4C和4D的部分視圖，示意地示出編織圖3所示纖維坯料的一種方式；

·圖6至8示出從圖3所示纖維坯料中制造用于轉(zhuǎn)子葉片的纖維預制件中的相繼步驟；

·圖9是纖維坯料的成組紗線層的另一布置的高度示意側(cè)視圖，該纖維坯料通過多層編織制成以獲得用于圖2中示出類型葉片的纖維預制件；

·圖10A、10B、10C和10D是圖9的平面A、B、C和D的放大比例截面圖；

·圖11示出實施根據(jù)本發(fā)明的制造渦輪發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片的方法的相繼步驟；

·圖12是纖維坯料的成組紗線層的布置的高度示意側(cè)視圖，該纖維坯料通過多層編織制成以獲得用于圖1中示出類型定子葉輪葉片的纖維預制件；

·圖13A、13B、13C和13D是圖12的平面A、B、C和D的放大比例截面圖；

·圖14至16示出從圖12所示坯料中制造用于定子葉輪葉片的纖維預制件中的相繼步驟；

·圖17是纖維坯料的成組紗線層的布置的高度示意側(cè)視圖，該纖維坯料通過多層編織制成以獲得用于圖1中示出類型定子葉輪葉片的纖維預制件；

·圖18A、18B、18C和18D是圖17的平面A、B、C和D的放大比例截面圖；

·圖19至21示出從圖17所示坯料中制造用于定子葉輪葉片的纖維預制件的相繼步驟；以及

·圖22是示出根據(jù)本發(fā)明的渦輪發(fā)動機定子葉輪葉片的變型實施例的部分示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明可應用于各種類型的渦輪發(fā)動機葉片、尤其是用于各種燃氣渦輪機中的渦輪機或壓縮機的轉(zhuǎn)子葉輪葉片和定子葉輪葉片。術(shù)語渦輪機或壓縮機“定子葉輪”在本文用于意指形成渦輪機噴嘴的成組非旋轉(zhuǎn)葉片或者壓縮機的成組引導葉片。

實施例：用于低壓渦輪機的轉(zhuǎn)子葉輪葉片

圖1中極其示意地并且部分地示出的低壓渦輪機包括多個定子葉輪100，這些定子葉輪在渦輪機的軸線X的方向上與多個轉(zhuǎn)子葉輪200交替，且附圖僅僅示出單個對，該單個對包括僅僅一個定子葉輪和轉(zhuǎn)子葉輪。

定子葉輪100包括多個定子片或“葉片”110，每個定子片或“葉片”均具有在內(nèi)部平臺130和外部平臺140之間延伸的翼型120。支承構(gòu)件162、164從內(nèi)部平臺130的外側(cè)面向內(nèi)突出，并且沿著在基本上周向方向上延伸的連接區(qū)域與該外側(cè)面連接。支承構(gòu)件162和164具有L形型面并且這些支承構(gòu)件支承耐磨材料塊166。安裝鉤部152和154從外部平臺140的外側(cè)面向外突出，并且沿著在基本上周向方向上延伸的連接區(qū)域與該外側(cè)面連接。鉤部152和154使得葉片能組裝在渦輪機殼體10中。

轉(zhuǎn)子葉輪200包括多個葉片210(圖1和2)，每個葉片均具有沿縱向方向在內(nèi)部平臺230和外部平臺或“頭部”240之間延伸的翼型220。由較大厚度、例如具有球形部段的一部分形成的根部260通過柄腳262連接于內(nèi)部平臺230的外側(cè)面。頭部刮擦件252和254從頭部240的外側(cè)表面向外突出，并且沿著在基本上周向方向上延伸的連接區(qū)域與該外側(cè)面連接。

平臺130和230的外側(cè)面以及平臺140和頭部240的內(nèi)側(cè)面限定流動通道，該流動通道用于供氣流流過渦輪機。

每個葉片210通過該葉片的根部260安裝在渦輪機轉(zhuǎn)子20上，該根部接合在形成于轉(zhuǎn)子的周界處的互補形狀的殼體中。在平臺230的上游和下游端部(沿氣流的流動方向S的上游和下游)中，該平臺由上游和下游擾流板232和234終止。在橫截面中，翼型220呈現(xiàn)弧形型面，該弧形型面所具有的厚度在該弧形型面的前緣220a和弧形型面的尾緣220b之間改變。翼型的厚度也可沿縱向方向改變。上游和下游頭部刮擦件252和254具有齒形型面，該齒形型面所具有的梢端能穿透到由渦輪機環(huán)部18承載的一層耐磨材料14中，以減小葉片梢端和渦輪機環(huán)部之間的間隙。在頭部240的上游和下游端部中，該頭部240可類似地終止在上游和下游擾流板242和244中。該渦輪機轉(zhuǎn)子承載刮擦件22，該刮擦件所具有的端部能穿透到耐磨材料166中，以在內(nèi)側(cè)上密封用于氣流的流動通道。

上文簡要地描述的用于低壓渦輪發(fā)動機的渦輪機的布置本身是已知的。

圖3和4A至4D極其示意地示出纖維坯料300，用于葉片的纖維預制件能從該纖維坯料成形，以使得在由基質(zhì)致密化之后并且可能在加工之后，獲得這樣的葉片，該葉片由復合材料制成且具有圖2中所示的類型，即包括翼型、根部、內(nèi)部平臺、頭部以及頭部刮擦件。

在該實施例中，如同下文描述的所有其它實施例那樣，該纖維坯料通過三維或多層編織制成，而出于清晰的原因僅僅示出坯料的各個編織部分的概況(除了圖5A至5D以外)。借助示例，以對應于所要制造的葉片的縱向方向的經(jīng)線方向來執(zhí)行編織，每個坯料部分包括多個經(jīng)紗層，這些經(jīng)紗層至少部分地由多個緯紗層中的緯紗互連。

坯料300包括一部分302，該部分用以形成用于所要制造葉片的翼型的預制件。該部分302可在其鄰近于所要制造的葉片的翼型的前緣和尾緣的側(cè)向部分302₁、302₂中、具有比該部分的中心部分302₃小的厚度，厚度差在該示例中通過具有不同數(shù)量的經(jīng)紗層獲得。

坯料300還具有一部分306，該部分具有用以形成用于所要制造的葉片的根部的預制件的區(qū)段306₁和用以形成用于所要制造的葉片的柄腳形狀的預制件的區(qū)段306₂。該部分302與該部分306的區(qū)段306₂相接并且共享與該區(qū)段的共用經(jīng)紗層。

然而，在該示例中，該部分306₂所具有的厚度大于該部分302₃的厚度，該額外的厚度由較多數(shù)量的經(jīng)紗層獲得，從而該部分306中的其中一些經(jīng)紗層在該部分302中并未被發(fā)現(xiàn)。區(qū)段306₁所具有的厚度大于區(qū)段306₂所具有的厚度，從而具有與所要制造的葉片的根部的球部形狀相對應的形狀。該較大的厚度可通過增大緯紗的重量和/或線數(shù)來獲得。在一變型中或附加地，在編織期間可局部地插入插入件。為了更詳細地描述制造對應于葉片根部預制件的纖維坯料部分，可借助示例參照上述文獻WO 2010/061140 A1。

坯料300還具有一部分303，該部分303沿著該部分306的面306a延伸而不會與該部分306互連。該部分303的經(jīng)紗層的經(jīng)紗在該部分302與該部分306連接的位置處通過該部分302。該部分306中多余的經(jīng)紗層、即該部分302中未被占用的那些經(jīng)紗層在該部分303已通過該部分302之后、通過與該部分303的各層編織在一起而結(jié)合，以形成部分305。該部分305沿著該部分302的面302b延伸，該面與對應于該部分306的面306a的面302a相對。該部分305在該部分的路徑上并不通過編織與該部分302互聯(lián)，該部分305沿著上述路徑行進。

在該部分302的遠離其連接于該部分306的端部的端部處，形成沿著該部分302和305延伸的部分304，同時通過將該部分305中可能在該部分304的面304a后面發(fā)現(xiàn)的至少一些紗線層進行編織而將這些部分結(jié)合，該面304a對應于該部分302的面302a。

該部分303中沿著該部分306的面306a行進的區(qū)段303A和該部分305中沿著區(qū)段303A延伸并且沿著該部分302的面302b行進的區(qū)段305A用于形成用于所要制造的葉片的內(nèi)部平臺的預制件。

在該部分305的在與部分304連接之前的終止部分中，該部分305具有相鄰的區(qū)段305B和305C，這些區(qū)段用以形成頭部預制件和用于所要制造的葉片的頭部刮擦件的預制件的一部分。區(qū)段305B和305C僅僅在它們的中心部分中互連，以提供非互連區(qū)域308a和308b，這些非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著它們的上游和下游邊緣行進而在緯線方向上則在距這些邊緣的每個的有限距離上行進(圖3和4C)。

構(gòu)成所要制造的葉片的頭部和頭部刮擦件的預制件的部分來自該部分304中定位成沿著該部分302的區(qū)段305A和305B延伸的區(qū)段304A，并且該部分與由區(qū)段305B和305C形成的部分互補。在編織期間，非互連區(qū)域309a和309b在區(qū)段304A中設置成在經(jīng)線方向上一直沿著該區(qū)段，而在緯線方向上則在距該區(qū)段的上游和下游邊緣的每個的有限距離上(圖4D)。如同非互連區(qū)域308b和309b那樣，非互連區(qū)域308a和309a定位成彼此接續(xù)。如下文所描述，非互連區(qū)域308a、308b、309a和309b用于將所要制造的葉片的頭部刮擦件的預制件展開。

在截面圖4A和4B中，箭頭指示起初位于部分303和306中而隨后位于部分302和305中的成組經(jīng)紗層之間的對應性。在纖維坯料中，經(jīng)紗層的總數(shù)在該示例中等于18?？拷鼒D4A至4D中括號的數(shù)字給出經(jīng)紗層在纖維坯料的各個部分之間能如何分布的示例。因此，在該示例中，部分303具有四個層，部分306具有14層，而部分302在其側(cè)向部分302₁和302₂中具有八個層并且在其中心部分302₃中具有十個層。當然，經(jīng)紗層的總數(shù)以及這些經(jīng)紗層分布的方式會是不同的，且在所示出的示例中給出的數(shù)字僅僅為了便于理解的目的。

圖5A至5D示出在纖維坯料300中的不同高度處的編織平面。在圖5A至5D中，截面中的紗線是經(jīng)紗，并且所示出的是緯紗的平臺。在所示出的示例中，編織是使用緞紋或多緞紋型編織法執(zhí)行的多層或三維編織。也可使用其它類型的多層編織法，例如利用多平紋編織法的多層編織或者利用互鎖編織法的編織。術(shù)語“互鎖”編織法在這里用于表示每個緯紗層均與多個經(jīng)紗層互連的編織法，其中給定緯紗列中的所有紗線在編織平面中均具有相同的運動。具體地說，在文獻WO2006/136755中描述了各種類型的多層編織。

針對目前所設想的對于低壓渦輪機葉片的應用，用于編織的紗線由耐火材料、尤其是由陶瓷材料制成，例如由日本供應商日本碳化公司(Nippon Carbon)以商標“Nicalon”供應的基于碳化硅(SiC)的紗線。

對應于圖4A的圖5A示出部分306和306₂的編織平面。

對應于圖4B的圖5B示出部分302和305中在部分302與部分306連接部附近、即在用于部分305的區(qū)段305A中的編織平面。

對應于圖4C的圖5C示出部分302和305中在與部分304的連接部附近、即在用于部分305的區(qū)段305B和305C中的編織平面。能觀察到的是，區(qū)段305B和305C在它們的中心部分中互連，而在側(cè)向部分中留下非互連區(qū)域308a和308b。

在部分305的側(cè)向部分中，該部分305所具有的經(jīng)紗層的數(shù)量多于在該部分的中心部分中的經(jīng)紗層的數(shù)量，且數(shù)量差對應于在該部分302的側(cè)向部分中的經(jīng)紗層的數(shù)量與在該部分302的中心部分中的經(jīng)紗層的數(shù)量之間的差。該部分305的所有經(jīng)紗層通過編織而互連。為了避免過多的緯紗在部分302和305的較厚部分中浮動，在纖維坯料的某些區(qū)域中，能在兩個重疊的經(jīng)紗層中取出給定列的兩根經(jīng)紗并且將這兩根經(jīng)紗作為具有雙倍重量的單根經(jīng)紗進行處理。這在圖5B和5C中在部分302和305的較厚部分中示出。

對應于圖4D的圖5D示出部分304在區(qū)段304A中的編織平面。能觀察到非互連區(qū)域309a和309b的存在。

有利的是，一排纖維坯料持續(xù)地編織成帶條3000的形式(圖3)，其中，兩個相鄰的坯料具有相反的縱向方向。因此，坯料300的部分302和306由下一坯料300'的部分303'和306'延續(xù)。在坯料300的另一端部處，部分304由前一坯料300″的部分304″延續(xù)。額外長度的區(qū)域設置在相鄰的坯料之間(額外的長度僅僅由經(jīng)紗構(gòu)成)，以形成過渡區(qū)域。應觀察到的是，可將多個并列的坯料排編織在單個條帶中，其中額外長度的區(qū)域則較佳地類似地設置在并列排之間(額外的長度僅僅由緯紗構(gòu)成)。

圖6至8是高度示意性的并且它們示出從坯料300開始如何能獲得纖維預制件，該纖維預制件所具有的形狀類似于所要制造的葉片的形狀。

通過在平面P1和P2中切割部分303和306的端部以及在平面P3中切割部分304的端部，將坯料300從條帶3000中切出。在平面P4中在區(qū)段305A的端部處并且平面P5中在區(qū)段305B和305C的端部處切割出部分305，將該部分305在平面P4和P5之間延伸的一部分消除。

區(qū)段303A沿著圖3的箭頭f1展開。區(qū)段305A沿著圖3的箭頭f2展開。經(jīng)展開的區(qū)段205A和205B形成板313(圖6)，該板在模制之后用以形成所要制造的葉片的內(nèi)部平臺預制件。在緯線方向上，部分305所具有的寬度大于部分304的寬度，因而從該部分304的任一側(cè)突出(具體地參見圖4A和4B)，以使得能夠形成與所要制造的葉片的內(nèi)部平臺的上游和下游擾流板相對應的預制件部分。

通過編織而部分地互連的區(qū)段305B和305C沿著圖3中的箭頭f3展開。該部分304沿著圖3中的箭頭f4折疊。經(jīng)展開的區(qū)段305B和305C以及經(jīng)折疊的部分304形成板314，該板用以形成所要制造的葉片的頭部預制件和頭部刮擦件的預制件。能觀察到的是，部分305的多余寬度用于形成所要制造的葉片的頭部預制件中的上游和下游擾流板預制件。

之后，例如圖7中所示，在外側(cè)鄰近于非互連區(qū)域308a-309a和308b-309b的各部分能展開，以形成所要制造的葉片的頭部刮擦件的預制件。非互連的區(qū)域308a和309a彼此延伸以形成非互連區(qū)域，該非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著板314的上游邊緣而在板314的兩個相對側(cè)部之間持續(xù)地行進，而在緯線方向上則在距板314的上游邊緣的有限距離上行進。

以類似的方式，非互連的區(qū)域308b和309b彼此延伸以形成非互連區(qū)域，該非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著板314的下游邊緣而在板314的兩個相對側(cè)部之間持續(xù)地行進，而在緯線方向上則在距板314的下游邊緣的有限距離上行進。

然后，如圖8所示(其中未示出模具)，通過模制部分302并使其變形以復制葉片翼型的弧形輪廓，并且使得板313和314變形以復制與葉片的內(nèi)部平臺和頭部的形狀相類似的形狀，并且此外還為內(nèi)部平臺預制件和頭部預制件賦予與內(nèi)部平臺和頭部相對于所要制造的葉片中的縱向方向的期望定向相對應的定向，從而獲得所要制造的葉片的纖維預制件320。這會產(chǎn)生這樣的預制件310，該預制件具有翼型預制件320、根部預制件360(與柄腳預制件一起)、底部平臺預制件330、頭部預制件平臺340以及頭部刮擦件預制件352和354。

應觀察到，有利的是，使得刮擦件預制件相對于頭部預制件定向可獲得相對大的自由度。因此，在所要制造的葉片中，可獲得在頭部的每個刮擦件和外側(cè)表面之間的任何可能期望的角度。

在圖3至8的實施例中，有利的是，頭部預制件使用來自葉片的根部預制件并且未使用在葉片的翼型預制件中的紗線層，致使這些紗線層在根部預制件和葉片預制件中形成頭部預制件和頭部刮擦件預制件的部分之間分叉。

在另一實施例中，纖維坯料的對應于頭部預制件的部分由來自坯料中對應于翼型預制件的部分的紗線層制成，該翼型預制件和所產(chǎn)生的翼型沿縱向方向在厚度上改變。

對于此類其它的實施例，能夠使用在圖9和10A至10E中示意地示出的編織纖維坯料370，且以呈由一排或多排坯料制成的纖維條帶的形式執(zhí)行編織。

坯料370具有用于形成所要制造的葉片的翼型的預制件的部分372。在所示的示例中，該部分372所具有的厚度沿橫向方向在對應于前緣和尾緣的側(cè)向部分之間并不改變。然而，例如在圖3和4A至4D的纖維坯料的部分302中，沿橫向方向的此種厚度會改變。

坯料370還具有部分376，該部分具有區(qū)段376₁和區(qū)段376₂，該區(qū)段376₁用以形成用于所要制造的葉片的根部的預制件，而該區(qū)段376₂用以形成所要制造的葉片的柄腳的預制件。該部分372與區(qū)段376₂接續(xù)，且部分372中以及結(jié)構(gòu)376₂中的經(jīng)紗層的數(shù)量在該示例中是相等的。然而，例如在圖3和4A至4D的示例中，可具有這樣的部分376₂，該部分376₂所具有的厚度大于部分372的厚度。例如在圖3和4A至4D的示例中，通過增大緯紗的重量和/或線數(shù)或者通過引入插入件，區(qū)段376₁具有的厚度大于區(qū)段376₂的厚度。

坯料還具有一部分373，該部分沿著部分376的面376a行進，而并不與該部分376互連。該部分373的經(jīng)紗層在其與部分376連接的位置處橫穿過該部分372，并且通過與來自部分372的一個或多個經(jīng)紗層編織而形成部分375，這些經(jīng)紗層處于該部分372的沿縱向方向的一個或多個高度處、例如是經(jīng)紗層372₁和372₂，因此，該部分372的厚度沿縱向方向從該部分372的連接于部分376的端部開始減小。

該部分375沿著該部分372中與面372a相對的面372b行進，該面372a對應于該部分376的面376a。該部分375并不通過編織與部分372互連。

在該部分372的遠離該部分中連接于部分376的端部的端部處，形成這樣一部分374，該部分374從部分372和375延伸，從而通過編織將這些部分的經(jīng)紗層結(jié)合起來。

部分373中沿著部分376的面376a行進的區(qū)段373A和該部分375中從區(qū)段373A延伸并且沿著該部分372的面372b行進的區(qū)段375A用以形成用于所要制造的葉片的內(nèi)部平臺的預制件。

在部分375的在與部分374連接之前的終止部分中，該部分375具有相鄰的區(qū)段375B和375C，這些區(qū)段用以形成頭部預制件和用于所要制造的葉片的頭部刮擦件的預制件的一部分。區(qū)段375B和375C僅僅在它們的中心部分中互連，以提供非互連區(qū)域378a和378b，這些非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著它們的上游和下游邊緣行進而在緯線方向上則在距這些邊緣的每個的有限距離上行進(圖9和10C)。

構(gòu)成所要制造的葉片的頭部和頭部刮擦件的預制件的部分來自該部分374中定位成沿著該部分372的區(qū)段375A和375B延伸的區(qū)段374A，并且該部分與由區(qū)段375B和375C形成的部分互補。在編織期間，非互連區(qū)域379a和379b在區(qū)段374A中設置成在經(jīng)線方向上一直沿著該區(qū)段，而在緯線方向上則在距該區(qū)段的上游和下游邊緣的每個的有限距離上(圖4D)。如同非互連區(qū)域378b和379b那樣，非互連區(qū)域378a和379a定位成彼此接續(xù)。非互連區(qū)域378a、378b、379a和379b用于將所要制造的葉片的頭部刮擦件的預制件展開。

應觀察到的是，附圖10A、10B、10C、10D和10E分別是在連接區(qū)段375B和375C以及區(qū)段374A中的經(jīng)紗層372₁之后、在區(qū)段373A、區(qū)段375A、部分375的中間部分中的平面A、B、C、D和E上的截面圖。

在進行合適的切割、將區(qū)段373A、375A和375B-375C展開并且將區(qū)段374A進行折疊、將鄰近于非互連區(qū)域的各部分展開并通過模制來成形之后，以與參照圖6至8所描述方式相類似的方式獲得這樣的葉片預制件，該葉片預制件具有翼型預制件部分、根部和柄腳預制件部分、底部平臺預制件部分和頭部預制件部分以及頭部刮擦件預制件部分。

在兩個上述實施例的變型中，也可將附加的紗線層提供給坯料中對應于頭部預制件的部分，這些紗線層并非必須來自坯料中對應于根部或翼型預制件的部分。此外在一變型中，將紗線層從坯料中對應于頭部預制件的部分移除也是可能的。

所描述的將經(jīng)線層提供給坯料中對應于頭部和刮擦件預制件的三種不同方式可單獨地、成對組合地實施，或者也可將所有這三種方式組合起來。

以獨特的方式，獲得單件式葉片纖維預制件，該葉片纖維預制件包含頭部預制件和刮擦件預制件，同時限制纖維坯料各部分之間在編織期間的交叉。這通過借助成組紗線層來制造葉片預制件中形成頭部預制件和頭部刮擦件預制件的一部分而產(chǎn)生，該成組紗線層通過編織而互連，同時留下非互連區(qū)域以使得頭部刮擦件預制件能相對于頭部預制件展開。

此外，當所要制造的葉片具有兩個以上的頭部刮擦件時，能通過將對應數(shù)量的不相鄰的非互連區(qū)域設置在諸如圖6所示板314之類的與頭部相對應的板的上游和下游邊緣之間來獲得期望數(shù)量的頭部刮擦件預制件。

應觀察到的是，當單獨地制造葉片的內(nèi)部平臺預制件時也可應用本發(fā)明，其中，開口基本上復制所要制造的葉片的翼型的輪廓。在這些情形中，纖維坯料通過編織來制造，但不具有與內(nèi)部平臺預制件相對應的部分，即在圖3所示的實施例中，不具有部分303。然后，在將葉片預制件中形成頭部預制件和頭部刮擦件預制件的部分展開之前，能將單獨地制造的內(nèi)部平臺預制件接合在所編織纖維坯料上達到該內(nèi)部平臺預制件所期望的位置。還可能在制造中的后一階段裝配外部平臺預制件，或者制造外部平臺并在制造具有翼型和外部平臺的葉片之后裝配該外部平臺。

在圖11中給出由陶瓷基質(zhì)復合(CMC)材料構(gòu)成的葉片的制造方法的相繼步驟。

在步驟381中，通過三維編織來編織纖維條帶，該纖維條帶包括在圖3或圖9中示出的多個纖維坯料，這些纖維坯料可具有沿經(jīng)線方向定向的多排纖維坯料。

在步驟382中，切割出各個纖維坯料。

在步驟383中，纖維坯料在模具中成形、例如由石墨制成，以使得翼型預制件、根部預制件、內(nèi)部平臺預制件、頭部預制件以及頭部刮擦件預制件(例如在圖6至8中示出)成形，從而獲得葉片預制件。

在步驟384中，使得葉片預制件固結(jié)。以已知的方式，可通過浸漬有經(jīng)固化和熱解的樹脂來執(zhí)行固結(jié)，并且將固結(jié)樹脂的量選擇成使得熱解殘余物將預制件的纖維充分牢固地粘結(jié)在一起，從而使得預制件能在保存其形狀并且不借助任何工具的同時被處理。使用碳前體樹脂或陶瓷前體樹脂是可能的。浸漬有固結(jié)樹脂可在成形之前通過注入或注射到模具中、或者通過在纖維坯料階段進行浸漬而執(zhí)行。在同樣已知的變型中，可通過使用稱為化學氣相滲透(CVI)的工藝利用陶瓷材料進行部分致密化來執(zhí)行。

經(jīng)固結(jié)的預制件能從成形工具中提取出，以利用例如由碳化硅SiC制成的陶瓷基質(zhì)執(zhí)行致密化。致密化可通過化學氣相滲透(CVI)執(zhí)行。

致密化可在兩個相繼的步驟(步驟385和387)中執(zhí)行，這兩個相繼的步驟由將葉片加工成期望的形狀和尺寸的步驟386隔開。

應觀察到的是，可在固結(jié)之后以及致密化之前使用預加工，具體地是，對內(nèi)部平臺和頭部進行預加工以消除多余的厚度，以及此外對頭部刮擦件進行預加工，從而接近圖2所示的葉片形狀。

還應觀察到的是，脆化緩解相間涂層能以眾所周知的方式形成在預制件的纖維和陶瓷基質(zhì)之間。

實施例：壓縮機轉(zhuǎn)子葉輪葉片

上文描述涉及由CMC材料制成的渦輪機轉(zhuǎn)子葉輪葉片。

本發(fā)明還可應用于燃氣渦輪壓縮機的轉(zhuǎn)子葉輪葉片。在這些情形下，當操作中遭遇的溫度降低時，尤其是對于壓縮機的上游級，作為使用CMC材料的替代，例如使用由碳或玻璃纖維制成的有機基質(zhì)復合(OMC)材料和聚合物材料是可能的。

因此，在對成組纖維條帶進行編織、切割出各個坯料并且使用成形工具成形之后，通過注射或注入使得保持在其工具中的所產(chǎn)生的葉片預制件浸漬有樹脂。然后，執(zhí)行用于使得樹脂固化的熱處理?？蓤?zhí)行浸漬有樹脂和使得樹脂固化的多個相繼循環(huán)?？稍趦蓚€循環(huán)之間和/或在利用聚合物基質(zhì)致密化結(jié)束之后執(zhí)行加工。所使用的樹脂是聚合物基質(zhì)前體樹脂，例如環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂或聚酰亞胺樹脂。

實施例：渦輪機噴嘴葉片

圖12和13A至13D是高度示意性的并且示出纖維坯料400的第一實施例，從該纖維坯料中可使得用于葉片的纖維預制件成形，從而在利用基質(zhì)對預制件進行致密化之后并且在可選的加工之后，獲得這樣的復合材料葉片，該復合材料葉片包含翼型、內(nèi)部平臺、耐磨支承構(gòu)件、外部平臺以及安裝鉤部，該葉片具有與圖1中所示葉片110相同的類型。

各種編織法可用于對坯料400進行編織，例如類似于圖5A至5D所示編織法的多緞紋型編織法，或者具體地在上述文獻WO 2006/136755中描述的任何其它編織法。針對渦輪機噴嘴葉片的特定應用，用于編織的紗線由耐火材料、尤其是由陶瓷材料制成，例如由日本供應商日本碳化公司(Nippon Carbon)以商標“Nicalon”供應的基于碳化硅(SiC)的紗線。

坯料400包括用以形成所要制造的葉片的翼型預制件的部分402。在所示的示例中，部分402具有基本上恒定的厚度。在一變型中，部分402的厚度會以類似于圖3的實施例中的部分302的方式、在該部分402的縱向邊緣之間改變。

坯料400還包括一部分403，該部分具有區(qū)段403A，該區(qū)段沿著部分402的第一面402a行進，而并不與該部分402互連。部分403的經(jīng)紗層的經(jīng)紗橫穿部分402，以沿著部分402的與面402a相對的面402b行進。該部分403在基本上與所要制造的葉片的翼型的縱向尺寸相對應的距離上、沿著部分402的面402b延伸而不與部分402互連。從部分402中遠離其位于由部分403相交處的端部的端部開始，該部分402通過編織而與部分403結(jié)合以形成部分404。

部分403中沿著部分402的面402a行進的區(qū)段403A、以及在橫穿過部分402之后該部分403中從區(qū)段403A延伸的區(qū)段403B，用以形成用于所要制造的葉片的內(nèi)部平臺的預制件和耐磨支承構(gòu)件的預制件。非互連區(qū)域403a和403b基本上設置在區(qū)段403A和403B中的一半厚度處，該非互連區(qū)域403a在經(jīng)線方向上一直沿著區(qū)段403A和403B的上游邊緣行進而在緯線方向上在距這些上游邊緣的每個的有限距離上行進，而非互連區(qū)域403b在經(jīng)線方向上一直沿著區(qū)段403A和403B的下游邊緣行進而在緯線方向上在距這些下游邊緣的每個的有限距離上行進(圖12、13A和13B)。如下文所描述地，非互連區(qū)域403a和403b用于能夠?qū)⒂糜谒圃斓娜~片的耐磨支承構(gòu)件的預制件展開。

在該部分403的在與部分404連接之前的終止部分中，該部分403具有區(qū)段403C，該區(qū)段用以形成所要制造的葉片的外部平臺預制件和安裝鉤部預制件的一部分。非互連區(qū)域403c和403d基本上設置在區(qū)段403C中的一半厚度處，該非互連區(qū)域403c在經(jīng)線方向上一直沿著區(qū)段403C的上游邊緣行進而在緯線方向上在距這些上游邊緣的每個的有限距離上行進，而非互連區(qū)域403d在經(jīng)線方向上一直沿著區(qū)段403C的下游邊緣行進而在緯線方向上在距這些下游邊緣的每個的有限距離上行進(圖12和13C)。

用于所要制造的葉片的外部平臺預制件和安裝構(gòu)件預制件的部分來自部分404的區(qū)段404A，該部分通過區(qū)段403C與部分互補。在編織期間，非互連區(qū)域404a和404b在區(qū)段404A中設置成在經(jīng)線方向上一直沿著該區(qū)段，而在緯線方向上則在距該區(qū)段的上游和下游邊緣的每個的有限距離上(圖12和13D)。如同非互連區(qū)域403d和404b那樣，非互連區(qū)域403c和404a彼此接續(xù)。如下文所描述地，非互連區(qū)域403c、403d、404a和404b用于能夠?qū)⑺圃斓娜~片的安裝鉤部預制件展開。

有利的是，一排纖維坯料持續(xù)地編織成帶條4000的形式(圖12)，其中，兩個相鄰的坯料具有相反的縱向方向。因此，坯料400的部分402和403由下一坯料400'的部分402'和403'延續(xù)。在坯料400的另一端部處，部分404由前一坯料400″的部分404″延續(xù)。額外長度的區(qū)域設置在相鄰的坯料之間(額外的長度僅僅由經(jīng)紗構(gòu)成)，以形成過渡區(qū)域。應觀察到的是，可將多個并列的坯料排編織在單個條帶中，其中額外長度的區(qū)域則較佳地也設置在并列排之間(額外的長度僅僅由緯紗構(gòu)成)。

圖12和14至16是高度示意性的并且它們示出從坯料400如何能獲得纖維預制件，該纖維預制件所具有的形狀類似于所要制造的葉片的形狀。

通過在平面P1和P2中在區(qū)段403A和403B的端部處切割部分403并且通過在平面P3中切割位于由部分403所橫穿位置前方的部分402，來從帶條4000切割出坯料400。在平面P4中，在區(qū)段404A的端部處切割部分404。在平面P5中切割區(qū)段403C，且將部分403中在平面P2和P5之間行進的部分消除。

區(qū)段403A和403B在圖12中沿著箭頭f1和f2展開。例如在圖14中所示，區(qū)段403A和403B中位于外側(cè)的各部分形成板413，該板在模制之后用以形成內(nèi)部平臺預制件，而區(qū)段403A和403B中在內(nèi)側(cè)鄰近于非互連區(qū)域403a和403b的各部分能展開，以能夠形成用于所要制造的葉片的耐磨支承構(gòu)件的預制件。

區(qū)段403C沿著圖12的箭頭f3展開。區(qū)段404A沿著圖12的箭頭f4折疊。經(jīng)展開的區(qū)段403C以及經(jīng)折疊的區(qū)段404形成板414，該板用以形成所要制造的葉片的外部平臺的預制件和用于安裝鉤部的預制件。

之后，例如圖15中所示，在外側(cè)鄰近于非互連區(qū)域403c、403d、404a和404b的各部分能展開，以形成所要制造的用于葉片的安裝鉤部的預制件。非互連的區(qū)域403c和404a彼此延伸以形成非互連區(qū)域，該非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著板414的上游邊緣而在板414的兩個相對側(cè)部之間持續(xù)地行進，而在緯線方向上則在距板414的上游邊緣的有限距離上行進。以類似的方式，非互連的區(qū)域403d和404b彼此延伸以形成非互連區(qū)域，該非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著板414的下游邊緣而在板414的兩個相對側(cè)部之間持續(xù)地行進，而在緯線方向上則在距板414的下游邊緣的有限距離上行進。

然后，如圖16所示(其中未示出模具)，通過模制來獲得所要制造的葉片的纖維預制件410，以獲得葉片的翼型的弧形輪廓、與葉片的內(nèi)部和外部平臺的形狀相類似的形狀、內(nèi)部和外部平臺的預制件的與內(nèi)部和外部平臺相對于所要制造的葉片中的縱向方向的期望定向相對應的定向以及還有與支承構(gòu)件和安裝鉤部的形狀相對應的形狀。因此，獲得這樣的預制件410，該預制件包括翼型預制件420、內(nèi)部平臺預制件430、用于耐磨支承構(gòu)件的預制件462和464、外部平臺預制件440以及安裝鉤部預制件452和454。

圖17和18A至18D是高度示意性的并且示出纖維坯料500的第二實施例，從該纖維坯料中能夠使得用于葉片的纖維預制件成形，從而在利用基質(zhì)對預制件進行致密化之后并且在可選的加工之后，獲得這樣的復合材料葉片，該復合材料葉片包含翼型、內(nèi)部平臺、耐磨支承構(gòu)件、外部平臺以及安裝鉤部，該葉片具有與圖1中所示葉片110相同的類型。

纖維坯料500與纖維坯料400的不同之處在于，該纖維坯料繞中間橫向平面是基本上對稱的，且坯料中與內(nèi)部平臺預制件和耐磨支承件相對應的部分所具有的構(gòu)造類似于該坯料中與外部平臺預制件和安裝鉤部相對應的部分的構(gòu)造。

因此，坯料500具有用以形成用于所要制造的葉片的翼型的預制件的部分502。在所示的示例中，部分502具有基本上恒定的厚度。在一變型中，部分502的厚度會以類似于圖3的實施例中的部分302的方式、在其縱向邊緣之間改變。

坯料500還包括一部分503，該部分沿著部分502的面502b行進，而并不通過編織與該部分互連。在部分502的縱向端部處，各部分502和503的紗線層通過編織結(jié)合以形成部分504和505。

部分505的區(qū)段505A和部分503中與該區(qū)段505A連接的區(qū)段503A用以形成用于所要制造的葉片的內(nèi)部平臺的預制件和用于耐磨支承件的預制件。非互連區(qū)域505a、505b和503a、503b基本上設置在區(qū)段505A和503A中的一半厚度處，非互連區(qū)域505a和503a在經(jīng)線方向上一直沿著區(qū)段505A和503A的上游邊緣行進而在緯線方向上在距這些上游邊緣的每個的有限距離上行進，而非互連區(qū)域505b和503b在經(jīng)線方向上一直沿著區(qū)段505A和503A的下游邊緣行進而在緯線方向上在距這些下游邊緣的每個的有限距離上行進(圖17、18A和18B)。非互連區(qū)域505a、503b、505a和503b用于能夠?qū)⒂糜谒圃斓娜~片的耐磨支承構(gòu)件的預制件展開。

部分504的區(qū)段504A和部分503中與該區(qū)段505A連接的區(qū)段503B用以形成用于所要制造的葉片的外部平臺預制件和安裝鉤部預制件。非互連區(qū)域503c、504a和503d、504b基本上設置在區(qū)段503B和504A中的一半厚度處，非互連區(qū)域503c和504a在經(jīng)線方向上一直沿著區(qū)段503B和504A的上游邊緣行進而在緯線方向上在距這些上游邊緣的每個的有限距離上行進，而非互連區(qū)域503d和504b在經(jīng)線方向上一直沿著區(qū)段503B和504A的下游邊緣行進而在緯線方向上在距這些下游邊緣的每個的有限距離上行進(圖17、18C和18D)。非互連區(qū)域503c、504a、503d和504b用于能夠?qū)⒂糜谒圃斓娜~片的安裝鉤部預制件展開。

有利的是，至少一排纖維坯料500持續(xù)地編織成帶條5000的形式(圖17)。

圖17和19至21是高度示意性的并且它們示出從坯料500如何能獲得纖維預制件，該纖維預制件所具有的形狀近似于所要制造的葉片的形狀。

通過在平面P1和P4中切割部分505和504并且通過在平面P2和P5中切割部分503而從條帶5000中切割出坯料500，且部分503在平面P2和P5之間行進的部分被消除。

區(qū)段505A和503A沿著圖17中的箭頭f1和f2展開并且它們形成板513(圖19)，該板在模制之后用以形成所要制造的葉片的內(nèi)部平臺預制件和耐磨支承構(gòu)件的預制件。非互連的區(qū)域505a和503a彼此延伸以形成非互連區(qū)域，該非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著板513的上游邊緣而在板513的兩個相對側(cè)部之間持續(xù)地行進，而在緯線方向上則在距板513的上游邊緣的有限距離上行進。非互連的區(qū)域505b和503b彼此延伸以形成非互連區(qū)域，該非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著板513的下游邊緣而在板513的兩個相對側(cè)部之間持續(xù)地行進，而在緯線方向上則在距板513的下游邊緣的有限距離上行進。

區(qū)段503B和504A沿著圖17中的箭頭f3和f4展開并且它們形成板514(圖19)，該板用以形成所要制造的葉片的外部平臺預制件和用于安裝鉤部的預制件。非互連的區(qū)域503c和504a彼此延伸以形成非互連區(qū)域，該非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著板514的下游邊緣而在板514的兩個相對側(cè)部之間持續(xù)地行進，而在緯線方向上則在距板514的上游邊緣的有限距離上行進。非互連的區(qū)域503d和504b彼此延伸以形成非互連區(qū)域，該非互連區(qū)域在經(jīng)線方向上一直沿著板514的下游邊緣而在板514的兩個相對側(cè)部之間持續(xù)地行進，而在緯線方向上則在距板514的下游邊緣的有限距離上行進。

之后，如圖20中所示，在內(nèi)側(cè)上鄰近于非互連區(qū)域505a、503a、505b和503b的各部分展開，以形成用于所要制造的葉片的耐磨支承構(gòu)件的預制件，而在外側(cè)上鄰近于非互連區(qū)域503c、503d、504a和504b的各部分展開，以形成用于所要制造的葉片的用于安裝鉤部的預制件。

然后，如圖21所示(其中未示出模具)，通過模制來獲得所要制造的葉片的纖維預制件510，以獲得葉片的翼型的弧形輪廓、與葉片的內(nèi)部和外部平臺的形狀相類似的形狀、內(nèi)部和外部平臺的預制件的與內(nèi)部和外部平臺相對于所要制造葉片中的縱向方向的期望定向相對應的定向以及與支承構(gòu)件和安裝鉤部的形狀相對應的形狀。因此，獲得這樣的預制件510，該預制件包括翼型預制件520、內(nèi)部平臺預制件530、用于耐磨支承構(gòu)件的預制件562和564、外部平臺預制件540以及用于安裝鉤部的預制件552、554。

以獨特的方式，在上文描述的兩種實施例中，獲得單件式葉片纖維預制件，該葉片纖維預制件包含內(nèi)部和外部平臺預制件、耐磨支承構(gòu)件預制件以及安裝鉤部預制件，同時限制纖維坯料各部分之間在編織期間的交叉。這通過借助成組紗線層來制造形成平臺預制件和支承構(gòu)件預制件或安裝鉤部預制件的葉片預制件部分而產(chǎn)生，該成組紗線層通過編織而互連，同時提供非互連區(qū)域以使得支承構(gòu)件預制件或安裝構(gòu)件預制件能相對于平臺預制件展開。

當然，能夠制造這樣的耐磨支承構(gòu)件，這些耐磨支承構(gòu)件所具有的形狀不同于L形輪廓的構(gòu)件162和164。

因此，圖22示出支承構(gòu)件162'和164'，這些支承構(gòu)件基本上從內(nèi)部平臺130的外側(cè)面徑向地突出，并且能夠在上游和下游將承載耐磨材料塊166'的中間支承件165緊固在這些支承構(gòu)件上，以與轉(zhuǎn)子葉輪中在上游側(cè)和下游側(cè)鄰近于噴嘴的刮擦件協(xié)配。

也能設想具有單個耐磨支承構(gòu)件，該耐磨支承構(gòu)件從內(nèi)部平臺的外側(cè)面的中心部分突出。

為了從編織纖維坯料中獲得由CMC制成的渦輪機噴嘴葉片，能夠如上所述參照圖11進行。

實施例：壓縮機導葉葉片

上文描述涉及由CMC材料制成渦輪機噴嘴葉片。

本發(fā)明還能以相同的方式應用于制造用于燃氣渦輪壓縮機的CMC材料導葉葉片。

當維護中遭遇的溫度降低時，尤其是對于壓縮機的上游級，可使用并非由CMC材料制成的導葉葉片，而是使用由有機基質(zhì)復合(OMC)材料制成的導葉葉片，該有機基質(zhì)復合材料使用碳或玻璃纖維與聚合物基質(zhì)制成。

為了從編織纖維坯料中獲得由OMC制成的壓縮機導葉葉片，能夠如同上文針對由OMC制成的壓縮機轉(zhuǎn)子葉輪葉片所進行的描述那樣進行處理。

所描述的用于后兩個所述實施例的方法使其能夠獲得這樣的葉片，該葉片包含翼型、外部平臺、安裝鉤部、內(nèi)部平臺以及耐磨支承構(gòu)件。

然而，該方法也可應用于制造這樣的葉片，該葉片包含翼型、外部平臺、安裝鉤部以及內(nèi)部平臺但并不包含耐磨支承構(gòu)件，且實際上該方法也可應用于制造這樣的葉片，該葉片包含翼型、外部平臺、內(nèi)部平臺以及至少一個耐磨支承構(gòu)件但并不包含安裝鉤部。

變型實施例

在渦輪機噴嘴葉片的所述實施例中，用于葉片翼型的預制件所具有的厚度在縱向方向上是恒定的。在一變型中，可使得該厚度以與參照圖9和10A至10E對渦輪機轉(zhuǎn)子葉輪葉片所描述的方式相同的方法改變。這同樣適用于壓縮機轉(zhuǎn)子葉輪葉片和壓縮機導葉葉片。

在圖3、9和12的實施例中，纖維坯料在編織條帶中的縱向方向可反轉(zhuǎn)。

在所描述的渦輪機噴嘴實施例中，安裝鉤部與外部平臺相關聯(lián)，而耐磨支承構(gòu)件與內(nèi)部平臺相關聯(lián)。在一變型中，能夠使得安裝鉤部與內(nèi)部平臺相關聯(lián)而使得一個或多個耐磨支承構(gòu)件與外部平臺相關聯(lián)。

如上所述，將纖維坯料描述成在經(jīng)線方向?qū)诶w維坯料的縱向方向的情形下進行編織。在一變型中，也可在使得纖維坯料的縱向方向?qū)诰暰€方向的情形下執(zhí)行編織，且緯線和經(jīng)線則是可互換的。