[发明专利]由CMC所制成的涡轮机分配器元件，制造它的方法，包括它的分配器和燃气涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及由复合材料所制成的涡轮机喷管，该复合材料具有陶瓷基体或至少部分是陶瓷的基体，并且下面称作CMC材料。

本发明的应用领域更特别地是用于航空或工业的燃气涡轮机。

背景技术

改进燃气涡轮机的性能和减少它们的污染排放正在引起所设想的更高的燃烧温度。

对于燃气涡轮机的发热部分，已经提出的建议是使用CMC材料，因此它们明显的热结构特性，即，因为它们相关联使它们适于构建结构元件的机械特性与在高温时保存这些机械特性的能力。CMC材料通常是使用纤维增强材料形成的，该纤维增强材料是由耐火纤维，诸如碳纤维或陶瓷纤维制成，并且用陶瓷或至少部分是陶瓷的基体来致密。公知，界面相可以存在于纤维和基体之间以通过偏转到达界面相的裂缝来进行复合材料的脆化释放功能。这种界面相可以由热解炭(PyC)、氮化硼(BN)或硼掺碳(BC)制成。

相同类型的脆化释放界面相也可以掺入到陶瓷基体相之间的基体内。在任何情况下，至少基体的外相是陶瓷的。

文献EP0 399 879公开了CMC涡轮机喷管，它由多个组装在一起的部分，即，带有叶片和齿形环的轮毂组成，该齿形环接合凸榫，该凸榫形成在叶片的径向端。通过加工固体CMC部件获得涡轮机喷管的组件，因此引起了很大的材料损失，并且导致CMC中纤维增强中纤维的多个破裂。

文献EP1 087 103公开了具有多个叶片的涡轮机喷管元件，该叶片在内环形平台扇区和外环形平台扇区之间延伸。每个叶片都由两部分组成：在前缘旁带有编织的纤维增强材料的CMC部分，和在后缘旁的固体陶瓷部分。平台扇区由CMC组成，该CMC带有由叠加的层所构建的纤维增强。每个叶片的CMC部分的编织增强延伸超出叶片的纵向端以插入在平台扇区的纤维加强层之间。喷管元件因此部分地仅仅由CMC制成，而纤维增强是由需要组装在一起的多个分开的部分组成。

文献JP 2003-148 105同样地公开了由单件陶瓷基体复合材料制造的喷管元件。纤维增强是部分地获自条带形式的编织坯体，该坯体具有用于形成叶片预制件的管状中心部分，该部分在其每端都延伸有互相面对的折翼。折翼在中心部分的每侧上展开，并且缝合它们以分别获得纤维层，以形成内和外平台预制件。占据喷管元件的整个体积的纤维结构因此由需要互相组装在一起的多个分开的部分组成。

文献WO 91/15357公开了由陶瓷基体复合材料制成单件的涡轮机喷管元件。从条带形式的坯体获得纤维增强，该条带形式的坯体可以是机织的，但是优选针织的。对折条带以获得喷管元件的纤维预制件。在对应于叶片的部分，通过下述方式折叠：一段条带的两个边缘占有并置位置，并且通过缝合连接在一起。因此，沿着在叶片纵向方向延伸的线条，在每个叶片外围处，在机织或针织纤维增强中存在不连续性。这种不连续性从机械的视点看是不利的。

文献EP0 466 602也公开了由通过纤维预制件致密所获得的CMC所制成的单件喷管元件。通过成形叠置的层或三维编织织物获得预制件。喷管元件包括具有非对称根部分的叶片，并且不带有内和外平台扇区，该扇区在它们与叶片连接的区域的每侧上延伸。

发明内容

本发明的目的是提供不具有上述缺点的CMC喷管元件。

通过由复合材料制造的单片涡轮机喷管元件达到该目的，该复合材料包含由基体致密的纤维增强，该基体至少部分是陶瓷的，喷管元件包括内环线平台扇区，外环形平台扇区，和在平台扇区之间延伸和连接两者的至少一个叶片，平台扇区在它们与叶片或每个叶片的连接区的每侧上延伸，喷管元件显著特征在于纤维增强包括纤维结构，该纤维结构由三维或多层编织法所编织并在喷管元件的整个体积上和叶片或每个叶片的整个周边上具有连续性。

在喷管元件的整个体积上编织的增强纤维结构的存在，所述结构在喷管元件的整个体积上具有连续性，即，不是通过组装多个分别获得的部分构成的，并且在叶片或每个叶片的全部周边上都具有连续性，即，在所述周边中没有任何编织的中断，这些都有利于获得好的机械性能。此外，它可以直接获得单件增强纤维结构。

叶片或每个叶片可以是实心的，或者它可以具有沿着叶片整个长度延伸并且向外开口直到平台扇区内的内纵向通道。

也有利地，喷管元件包括至少两个在平台扇区之间延伸的叶片，和包括纱线的纤维结构，该纱线沿着连续的路径行走，该路径沿着第一平台扇区的一部分，沿着第一叶片，沿着另一个或第二平台扇区的一部分，沿着第二叶片，然后沿着第一平台扇区的一部分连续地延伸。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种能够制造上述涡轮机喷管元件的方法。