轴流式涡轮压缩机的格构型叶片制造技术

本发明专利技术涉及一种轴流式涡轮机的低压压缩机(5)的叶片(24)。叶片(24)包括轮叶(30)，空腔(42)形成在轮叶中。轮叶(30)具有前缘(32)和后缘(34)、从前缘(32)和后缘(34)延伸的内弧表面和外弧表面、形成内弧和外弧表面且界定空腔(42)的外部外壳(52)。叶片(24)还包括封闭泡沫(54)，例如聚甲基丙烯泡沫，其阻挡空腔(42)使其与叶片(24)的环境隔绝。叶片(24)还包括形成在空腔(42)中并且与叶片(24)的轮叶(30)成一体的三维格构(48)。该屏障屏蔽了化学侵蚀和杂质引入。本发明专利技术还涉及用于填充有泡沫(54)的中空涡轮机叶片的生产方法。

【技术实现步骤摘要】
轴流式涡轮压缩机的格构型叶片
本专利技术的领域是涡轮机，尤其是用于飞行器的涡轮喷气飞机。更具体地，本专利技术涉及具有加强格构内部结构的轴流式涡轮机叶片。
技术介绍
轴流式涡轮机的压缩机和透平每一个包括数个环形排的叶片。它们使得环形气流被加速、减慢、整流、甚至重定向。这些功能使得流被压缩或驱动能量被恢复。为了在航空领域实现这些任务，叶片必须重量轻，从而减少涡轮机的质量。重量减轻也等同于有转子情况下的惯性减小。但是，叶片质量的最优化必须符合机械强度和热阻的标准。叶片必须承受振动，以及在可能情况下的外来物体进入。此外，转子叶片受到离心力。所有这些参数使得叶片设计复杂化，它们在每个方面各不相同，更加剧了复杂程度。为了提供符合上述要求的客制化叶片，周知的是，设计并产生具有格构的叶片。文献US2013/0276461A1公开了中空的轴流式涡轮机叶片。叶片具有由具有内弧表面和外弧表面的外部外皮界定的内部小室。小室由具有杆之间的节点三维格构占据。格构连接内弧和外弧。此外，由于增量生产方法，它与外皮成一体。这种方法使用粉末作为填料金属，其被沉积然后固化成层。此类叶片提供了更大自由度的设计，同时优化机械强度和质量，这是在不同位置存在和不存在材料的结果。增量生产利用小室中的开口，以非固化的粉末使其变空。在操作期间，开口将小室暴露于叶片环境，使其损坏并且使其变重，从而在设有这些叶片的转子上出现不平衡。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是克服现有技术的至少一个问题。更具体地，本专利技术的目的是限制通过基于粉末层的增量生产所产生的中空叶片上的环境的影响。本专利技术的另一目的是保持涡轮机带叶片转子的平衡。技术方案可理解的是，本专利技术涉及轴流式涡轮机的叶片，所述叶片具有泡沫芯，其由形成叶片的轮叶主体的另一种材料包围，其包括叶片的内弧表面和/或外弧表面。所述芯限定了叶片的轮叶的材料中的空腔。本专利技术还涉及一种尤其是用于压缩机的轴流式涡轮机的叶片，所述叶片包括：旨在所述涡轮机的流中径向延伸的轮叶，以及在所述叶片的轮叶的材料中形成的空腔，其特征在于，它还包括阻挡所述空腔使其与所述叶片的外界环境隔绝的封闭泡沫。根据本专利技术的有利实施方式，所述封闭泡沫是聚合泡沫，例如聚甲基丙烯泡沫，可选地聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。根据本专利技术的有利实施方式，所述空腔的宽度大于所述轮叶的平均厚度，并且/或者所述空腔代表所述轮叶的大部分体积，和/或所述轮叶的大部分的径向高度，和/或所述轮叶的大部分的平均长度。根据本专利技术的有利实施方式，所述泡沫出现在所述空腔的大部分或全部中，优选地所述泡沫覆盖所述空腔的内表面的大部分或全部，更优选地，所述泡沫在由所述空腔所界定的体积的大部分或全部之上延伸。根据本专利技术的有利实施方式，所述空腔具有朝向所述叶片的环境的开口，所述泡沫阻挡所述开口，优选地所述开口在环境区域具有边缘，所述泡沫与所述开口的边缘齐平。根据本专利技术的有利实施方式，它包括格构，其可选地是三维的并且被布置在所述空腔中用以加固所述叶片，所述格构通常与所述泡沫混合。根据本专利技术的有利实施方式，所述格构包括规则地分布在所述空腔中的杆并且可选地是杆接合节点。根据本专利技术的有利实施方式，所述格构在所述空腔的大部分空间上、优选地在所述空腔的整个空间上延伸。根据本专利技术的有利实施方式，所述叶片包括前缘和后缘、从所述前缘延伸至所述后缘的内弧表面和外弧表面，以及形成所述内弧表面和外弧表面且界定所述空腔的外部外壳。根据本专利技术的有利实施方式，所述外壳在其表面的大部分上具有恒定厚度，优选地，外壳在其整个表面上被密封。根据本专利技术的有利实施方式，所述外壳的厚度在所述轮叶的整个径向高度上基本上是恒定的。根据本专利技术的有利实施方式，在所述轮叶的径向端，所述叶片包括形成主体的固定部分，所述空腔在所述主体中延伸，可选地，所述叶片包括径向地在所述固定部分区域中的、所述空腔的延续部分中的封闭泡沫。根据本专利技术的有利实施方式，它包括具有固定装置的径向端，所述空腔在所述径向端开口，可选地，所述固定装置包括轴向相反的两个固定凸耳，所述空腔在所述固定凸耳之间轴向地开口。根据本专利技术的有利实施方式，所述泡沫具有小孔，特别是封闭小孔，它们代表了其体积的超过50％、优选地超过80％、更优选地超过95％。根据本专利技术的有利实施方式，所述泡沫的密度小于200kg/m3，优选地小于100kg/m3，更优选地小于或等于55kg/m3。根据本专利技术的有利实施方式，所述泡沫比所述叶片的轮叶的材料更不密集，优选地至少少十倍，更优选地至少少五十倍。根据本专利技术的有利实施方式，所述内弧表面是凹形的，优选地，所述叶片包括径向堆叠的空气动力学轮廓，在内弧侧，至少一个轮廓具有接近外弧的向内弯曲的边缘。根据本专利技术的有利实施方式，所述外壳形成所述叶片的内弧表面和/或外弧表面的大部分、优选地全部。根据本专利技术的有利实施方式，所述泡沫与空腔的内表面相符，可选地，所述泡沫粘附于所述空腔内表面。根据本专利技术的有利实施方式，所述格构与叶片的轮叶成一体。根据本专利技术的有利实施方式，所述格构将外壳的内弧部分连接至外弧部分和/或将外壳的前缘的部分连接至后缘的部分和/或将轮叶的径向内端连接至轮叶的径向外端。本专利技术还涉及一种用于尤其是低压压缩机的、轴流式涡轮机的叶片的生产方法，所述方法包括以下步骤：(a)叶片的生产，所述叶片具有轮叶和空腔，所述轮叶旨在所述涡轮机的流(中径向地延伸，所述空腔形成在所述叶片的轮叶的材料中；其特征在于，它还包括以下步骤：(b)具有封闭泡沫的轮叶的空腔的填充，用以至少部分地占据其空闲空间，在适合情况下，所述叶片按照本专利技术所述。根据本专利技术的有利实施方式，在所述步骤(a)生产期间，所述叶片通过增量生产的方式产生，优选地通过钛和/或铝粉末的沉积层产生。根据本专利技术的有利实施方式，在所述步骤(a)生产期间，可选地是三维的格构，与所述叶片的轮叶同时地形成在所述空腔内。根据本专利技术的有利实施方式，在所述步骤(b)填充期间，所述封闭泡沫的前体材料被倾倒至所述格构上和/或被注射至所述空腔中。根据本专利技术的有利实施方式，在所述步骤(b)填充末尾，所述空腔主要地、优选地全部地，被所述泡沫占据。本专利技术还涉及一种包括叶片的涡轮机，其特征在于，所述叶片根据本专利技术所述；并且/或者所述叶片根据本专利技术所述的生产方法产生；优选地，所述涡轮机是双流涡轮喷气飞机。提供的优势本专利技术通过使用泡沫使得叶片空腔受到保护。由泡沫形成的密封屏障不仅防止化学侵蚀还防止杂质引入。格构存在的优势是对泡沫提供了均匀的支承。它可以在分布于空腔中的更多位置和表面上附接。以这种方式，泡沫以最佳方式保持，尤其是防止涡轮机的振动，或者防止转子叶片情况下的离心力。泡沫的封闭外表形成了减震器、冲击减震器，因为泡沫的泡可变得有弹性地被压缩，从而在吸入情况下吸收冲击。可选地，泡沫的黏弹性外表使得一体叶片的振动被削弱而不影响其惯性。复杂结构的情况下，在去除非固化粉末操作之后，特定的微粒或粉末颗粒会分离。泡沫的存在正好截留这些粉末颗粒。这样，允许了甚至更复杂形状的生产，而没有增加任何有关于清洗的限制，另外，清洗也变得更快速。附图说明图1表示根据本专利技术的轴流式涡轮机。图2表示根据本专利技术的涡轮机压缩机。图3表示根据本专利技术的涡轮机叶片。图4表示根据本专利技术的沿图3轴线4-4绘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尤其是用于压缩机(5；6)的轴流式涡轮机(2)的叶片(24；26)，所述叶片(24；26)包括：旨在所述涡轮机(2)的流(18；20)中径向延伸的轮叶(30)，以及在所述叶片(24；26)的轮叶(30)的材料中形成的空腔(42)，其特征在于，它还包括阻挡所述空腔(42)使其与所述叶片(24；26)的外界环境隔绝的封闭泡沫(54)。

【技术特征摘要】
2014.10.28 BE BE2014/07971.一种轴流式涡轮机(2)的叶片(24；26)，所述叶片(24；26)包括：旨在所述轴流式涡轮机(2)的流(18；20)中径向延伸的轮叶(30)，以及形成轮叶的材料；在所述叶片(24；26)的轮叶(30)的材料中形成的空腔(42)，其特征在于，它还包括阻挡所述空腔(42)使其与所述叶片(24；26)的外界环境隔绝的封闭泡沫(54)，所述封闭泡沫包括代表其体积的超过50％的封闭小孔；并且所述叶片(24；26)包括具有固定装置的径向端，所述空腔(42)包括在所述径向端的开口(44)，并且，所述固定装置包括轴向相反的两个固定凸耳(40)，在轴向上所述固定凸耳(40)之间，所述空腔的开口(44)填充有所述封闭泡沫(54)。2.根据权利要求1所述的叶片(24；26)，其特征在于，所述封闭泡沫(54)是聚合泡沫。3.根据权利要求1或2所述的叶片(24；26)，其特征在于，所述空腔(42)的宽度大于所述轮叶(30)的平均厚度，并且/或者所述空腔(42)代表所述轮叶(30)的大部分体积，和/或所述轮叶(30)的大部分的径向高度，和/或所述轮叶(30)的大部分的平均长度。4.根据权利要求1或2所述的叶片(24；26)，其特征在于，所述封闭泡沫(54)出现在所述空腔(42)的大部分或全部中，所述封闭泡沫(54)覆盖所述空腔(42)的内表面的大部分或全部，所述封闭泡沫(54)在由所述空腔(42)所界定的体积的大部分或全部之上延伸。5.根据权利要求1或2所述的叶片(24；26)，其特征在于，所述空腔(42)具有朝向所述叶片(24；26)的环境的开口(44)，所述封闭泡沫(54)阻挡所述开口(44)，所述开口(44)在环境区域具有边缘(46)，所述封闭泡沫(54)与所述开口(44)的边缘(46)齐平。6.根据权利要求1或2所述的叶片(24；26)，其特征在于，它包括格构(48)，其是三维的并且被布置在所述空腔(42)中用以加固所述叶片(24；26)，所述格构与所述封闭泡沫(54)混合。7.根据权利要求6所述的叶片(24；26)，其特征在于，所述格构(48)包括规则地分布在所述空腔(42)中的杆并且具有杆接合节点。8.根据权利要求6所述的叶片(24；26)，其特征在于，所述格构(48)在所述空腔(42)的大部分空间上延伸。9.根据权利要求1或2所述的叶片(24；26)，其特征在于，它包括前缘(32)和后缘(34)、从所述前缘(32)延伸至所述后缘(34)的内弧表面(60)和外弧表面(62)，以及形成所述内弧表面(60)和外弧表面(62)且界定所述空腔(42)的外部外壳(52)。10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：JF科特奎斯，
申请(专利权)人：航空技术空间股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE