[发明专利]包括由复合材料制成且具有增加的根部的叶片的涡轮发动机转子

说明书

技术领域

本发明涉及装配有由复合材料制成的叶片的涡轮发动机转子，所述复合材料包含用基质致密化的纤维增强件。

背景技术

目标领域是用于航空发动机或用于工业涡轮的燃气涡轮转子。

已经提出由复合材料制造涡轮发动机转子。可以特别参考由Snecma和Snecma Propulsion Solide共同提交的国际专利申请WO2010/061140。该申请描述了由复合材料制造涡轮发动机叶片，所述复合材料包含用基质致密化的纤维增强件。更精确地，所述方法呈现的特征在于：通过多层编织结合两种结构制成纤维坯件，所述两种结构彼此交叉从而在成形之后形成单片纤维预成型件，所述纤维预成型件具有第一部分和至少一个第二部分，所述第一部分形成用于翼面和叶片根部的预成型件，所述第二部分形成用于叶片的外部平台的预成型件。因此，在预成型件经过致密化之后，有可能获得复合材料叶片，所述复合材料叶片具有由预成型件组成并用基质致密化的纤维增强件并且形成具有结合其中的外部平台的单个片材。

然而，所述用于形成叶片根部的技术使得叶片的工业制造更为复杂并且增加制造成本，因为其造成大量材料损失并且需要困难且减缓生产速度的处理。此外，外部平台之间需要的操作空隙造成泄漏，泄漏降低涡轮的整体性能。

发明内容

因此，对于涡轮发动机的涡轮或压缩机，期望涡轮发动机转子能够配备有由复合材料，特别但不必由热结构复合材料（例如陶瓷基质复合（CMC）材料）制备的叶片，所述转子相对易于制备然而特别在外部平台处提供密封。

为此，本发明提供一种涡轮转子，所述涡轮转子包括复合材料的至少一个叶片，所述复合材料包含利用基质致密化的纤维增强件，每个叶片包括在具有叶片根部的内端和形成所述叶片的顶端的外端之间延伸的叶片本体，所述转子的特征在于，其包括复合材料的至少一个外部平台元件，所述复合材料包含用基质致密化的纤维增强件，所述外部平台元件包括至少一个开口，在所述开口中接合叶片的所述外端，每个叶片的所述外端的延伸超过所述外部平台元件的部分包括用于接收锁定元件至少一个槽或凹口。

相比于现有技术的具有复合材料叶片的转子，本发明提供将外部平台装配在一个或多个转子叶片上。该设计选择用于简化转子的叶片和外部平台元件的制备并且促进由复合材料制成的这种元件的工业化。

此外，通过决定装配分离的外部平台元件代替与叶片整体地制备外部平台元件，在该元件的设计中，特别是在其形状方面存在更大的自由。这种设计选择还增加了批量生产的制造精确度，从而允许更小的制造公差，因此减小所需的操作空隙。这使得有可能设计适合减少泄露的外部平台元件并且改进涡轮在其气流通道的外部轮廓处的性能。

此外，维修成本也降低，因为在叶片损坏或外部平台元件损坏的情况下，仅需更换损坏部分。

在本发明的转子的一个方面，每个叶片的所述外端呈现的尺寸小于所述叶片本体的基础部分的尺寸从而限定肩部，所述肩部形成用于所述外部平台元件的支承表面。这使得更容易将外部平台元件设置于其上。

在第二个方面，每个外部平台元件具有外部平台悬挑板和外部平台擦拭器板。

在第三个方面，每个外部平台元件在其每个纵向端部处呈现偏移部，从而使两个相邻的外部平台元件部分重叠。该重叠使得有可能改进两个相邻的外部平台元件之间的气流通道的密封而同时遵从通道的轮廓，所述两个相邻的外部平台元件在操作时在离心力的作用下和在由锁定元件提供的保持的作用下彼此挤压。在重叠部分中还可以设置阻尼设备。

在第四个方面，每个外部平台元件具有多个开口，从而接合每个外部平台元件与多个相邻叶片的外端。通过结合多个叶片与共享的外部平台元件，进一步减少泄露。

在第五个方面，每个叶片的延伸超过所述外部平台元件的外端包括两个槽或凹口，每个锁定元件具有分别接合在所述槽或凹口中的两个臂。

在第六个方面，每个锁定元件在一端处包括与在每个外部平台元件中形成的外壳协作的边缘，从而使每个锁定元件保持在位。

在第八个方面，每个叶片还包括内部平台的全部或部分，所述内部平台具有或不具有悬挑部并且具有或不具有抗倾斜边缘。

在第九个方面，每个叶片的所述纤维增强件通过对纱线进行多层编织而获得。

在第十个方面，每个叶片和每个外部平台元件由陶瓷基质复合（CMC）材料或有机基质复合（OMC）材料制成。

本发明还提供一种装配有本发明的转子的压缩机和一种装配有所述压缩机的涡轮发动机。