用于軸流式渦輪機的壓縮機的復(fù)合殼體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于軸流式渦輪機的復(fù)合殼體。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于渦輪機的包括基體和具有纖維層片的增強件的復(fù)合殼體。本發(fā)明還涉及一種具有復(fù)合殼體的渦輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]為了減輕尤其是用于飛機的渦輪機而使用復(fù)合材料已經(jīng)是熟知的。這樣的材料被用來生產(chǎn)葉片和環(huán)形殼體。后者通常包括大致精細(xì)的壁，其允許流動被界定和引導(dǎo)在渦輪機內(nèi)部。
[0003]這樣的復(fù)合壁通常包括有機基體和通過基體致密化的纖維增強件。所述纖維增強件可包括以三維方式編織的預(yù)成型件，和/或可包括編織纖維層片的堆疊。
[0004]這樣的殼體從文獻US2012/0270006 Al中是已知的。此文獻公開了具有由復(fù)合材料制造的管狀壁的復(fù)合殼體。所述復(fù)合材料展現(xiàn)出基體和具有在兩個垂直方向上布置的纖維的層片堆疊。所述層片的取向按照管狀壁的厚度以這樣的方式調(diào)整，使得在壁的特定位置處優(yōu)先考慮纖維的特定取向。纖維的這種布置使得殼體的機械抗性能夠得到改善，特別是在環(huán)形安裝凸緣區(qū)域中的機械抗性。
[0005]這種方法優(yōu)化了復(fù)合殼體的抗性。然而，它的剛性仍然很低，并且在外部壓縮機殼體的情況下可能變得不足，因為這些殼體承受高的負(fù)載。在風(fēng)扇葉片損耗的情況下，渦輪機展示出大幅度振動，并且壓縮機的某些轉(zhuǎn)子葉片可與復(fù)合殼體接觸。后者因而高度受壓。還應(yīng)注意的是，熱負(fù)載和濕度降低殼體的機械抗性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明具有的目的在于，解決由現(xiàn)有技術(shù)所引起的問題中的至少一個。更具體地，本發(fā)明具有的目的在于，優(yōu)化一種復(fù)合殼體的抗性和質(zhì)量，所述復(fù)合殼體具有包括由編織纖維增強件增強的基體的環(huán)形壁。本發(fā)明還具有的目的在于，在與轉(zhuǎn)子葉片接觸的情況下改進殼體復(fù)合環(huán)形壁的機械抗性。
[0008]技術(shù)解決方案
[0009]本發(fā)明涉及一種用于軸流式渦輪機的復(fù)合殼體，所述殼體特別是用于壓縮機的，所述殼體包括具有基體和編織纖維增強件的基本上圓形的壁，按照其厚度，所述纖維增強件展現(xiàn)出兩個外部層和位于所述外部層之間的中心層，所述層包括大致在所述圓形壁的軸向延伸的纖維，以及大致繞圓形壁的圓周延伸的纖維，其特征在于，所述外部層中的至少一個包括軸向纖維與圓周纖維之間在比例上的差別，所述軸向纖維占多數(shù)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述中心層包括軸向纖維與圓周纖維之間在比例上的差別，所述圓周纖維占多數(shù)。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述纖維增強件厚度的中央位于中心層中，每一層代表纖維增強件的至少10%，并且優(yōu)選地代表纖維增強件的至少20%。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述纖維增強件包括各自定位在中心層與一個外部層之間的兩個夾層。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述夾層包括在相對于所述壁的圓周大致垂直和傾斜45°的方向上的編織螺旋纖維。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，在壁的大多數(shù)表面上，按照壁的厚度并且相對于所述壁厚度的中央，所述纖維增強件展現(xiàn)出在纖維排列上的對稱性和/或在纖維排列上的對稱性。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述纖維增強件包括編織纖維層片的堆疊，至少一個所述層片被以這樣的方式編織以根據(jù)壁的形狀預(yù)制，并且多數(shù)的編織層片在壁的整個軸向長度上延伸。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，每個層包括大部分同樣的纖維層片，其中占多數(shù)的纖維的方向是對齊的。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，形成所述層的邊界的層片展現(xiàn)出平行的纖維的取向以及對齊的占多數(shù)的纖維的方向，所述層片可能是相同的。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，層片的纖維被以編織股線的方式布置，所述股線被編織在瑋紗的方向和經(jīng)紗的方向上，所述瑋紗股線沿渦輪機的軸線定位，而所述經(jīng)紗股線圍繞所述壁的圓周定位，優(yōu)選地，所述外部層中的至少一個包括在65%至85%之間的軸向纖維，和/或所述中心層包括在65%至85%之間的圓周纖維。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述壁在其一個軸向末端處展現(xiàn)出最小直徑DM，在所述壁的整個軸向長度上軸向地延伸的層片之間，所述堆疊包括夾在最小直徑DM的區(qū)域中的附加層片。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述堆疊包括4至40層的具有相同性質(zhì)纖維的層片，優(yōu)選地包括10至20層層片，更優(yōu)選地包括12至16層層片，每層可能包括至少兩個編織層片。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述壁包括用于定子葉片的數(shù)排的環(huán)形排的附接孔，所述環(huán)形排的孔沿壁軸向地分布。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述殼體包括至少一個，優(yōu)選至少兩個，界定所述壁、徑向地和軸向地延伸的環(huán)形凸緣，每個環(huán)形凸緣由所述纖維增強件形成。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述多數(shù)纖維是纖維數(shù)量的多數(shù)，或者所述多數(shù)纖維是質(zhì)量的多數(shù)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，位于中心層的層片纖維的15%至35%沿著所述環(huán)形壁的軸向延伸，和/或位于至少一個所述外部層中的層片纖維圍繞所述壁的圓周延伸。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述環(huán)形壁是由兩個半殼形成的，每個半殼包括纖維層片的堆疊。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，每一層的纖維是性質(zhì)相同的。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述堆疊圍繞所述壁的圓周方向是大致均勻的。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，編織層片的多數(shù)形成每個環(huán)形凸緣和/或每個軸向凸緣。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述堆疊在層片的類型上和/或在纖維的取向上和/或在纖維的比例上展現(xiàn)出按照所述壁的厚度并且關(guān)于所述壁的厚度中間的對稱性。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述壁包括至少一個用于接收定子葉片的環(huán)形區(qū)域，優(yōu)選地包括多個所述環(huán)形區(qū)域，每個環(huán)形區(qū)域優(yōu)選地包括描繪圓形輪廓的附接裝置。所述附接裝置可以是鉤或任何合適的裝置。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個有利實施方式，所述外部層和/或中心層包括比夾層的層片輕的層片。所述質(zhì)量是表面質(zhì)量。
[0032]本發(fā)明還涉及一種用于軸流式渦輪機的復(fù)合殼體，所述殼體特別是用于壓縮機的，所述殼體包括具有基體和編織纖維層片堆疊的基本上圓形的壁，按照其厚度，所述堆疊展現(xiàn)出兩個外部層和位于所述外部層之間的中心層，所述層包括大致在所述圓形壁的軸向延伸的纖維，以及大致繞圓形壁的圓周延伸的纖維，其特征在于，所述外部層中的至少一個包括軸向纖維與圓周纖維之間在比例上的差別，所述軸向纖維占多數(shù)。
[0033]本發(fā)明還涉及一種包括復(fù)合材料殼體的軸流式渦輪機，其特征在于所述復(fù)合殼體與本發(fā)明是一致的，并且在于所述復(fù)合殼體由兩個半殼體形成，每個半殼體包括