CN102959204A - 罩片的制造方法以及罩片 - Google Patents
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Abstract
本发明的罩片的制造方法具有：按压圆筒形的纤维织物（10）的圆筒面而成形为罩片形状的成形工序，和在成形为罩片形状的纤维织物中含浸形成基质的基质形成工序。
Description
技术领域
本发明涉及一种罩片的制造方法以及罩片。本申请要求2010年7月2日在日本提出的特愿2010-152329号申请的优先权，其内容引用于此。
背景技术
近年来，为了与燃气涡轮发动机的涡轮中的高温化相对应，提出了用CMC（陶瓷基复合材料）等纤维强化复合材料形成环绕涡轮转动叶片设置的挡板的方案。
通过由该纤维强化复合材料形成挡板，能够得到耐热性高、并且轻量的挡板。
在专利文献1中，提出了由沿圆周方向分开的多个罩片构成挡板的方法。该罩片具备卡止在固定于燃气涡轮壳体上的支撑零部件上的钩部。
并且在由上述的纤维强化复合材料制造该罩片的情况下，将薄片状的纤维织物叠层并成形为罩片形状，相对于该成形后的罩片形状的纤维织物含浸成形出基质。
专利文献1：日本国特开2004-36443号公报。
以往由纤维强化复合材料构成的罩片由于是将薄片状的纤维织物叠层制造的，所以在其侧端纤维彼此在叠层方向上不连续。因此，为了进一步提高挡板的强度，需要进行将多个薄片状的纤维织物沿层叠方向缝合的缝缀等繁杂的作业。其结果，导致制造中工序数量的增加，成为制造成本增加的原因。
特别是，在上述具备钩部的罩片上，需要在钩部确保充分高的强度。因此，要求不必进行繁杂的作业即能够容易地制造出强度高的罩片的方法。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于能够容易地制造出在燃气涡轮发动机中使用、钩部的强度高的罩片。
本发明采用了以下的结构作为解决上述问题的手段。
作为本发明所涉及的第1技术方案，采用了如下的结构，在用于制造燃气涡轮发动机中由纤维强化复合材料构成的罩片，该纤维强化复合材料配置在通过钩部卡止而包围转动叶片的壳体和上述转动叶片之间的罩片的制造方法中，具有：按压圆筒形的纤维织物的圆筒面而成形为罩片形状的成形工序，和在成形为罩片形状的上述纤维织物中含浸形成基质的基质形成工序。
而且，也可以采用如下的结构，当在上述成形工序中按压上述纤维织物的圆筒面之际，在除了相当于上述钩部的部位以外的部位设置容许上述纤维织物的过度变形的间隙。
而且，也可以采用如下的结构，在上述成形工序中，将加强部件配置在圆筒形的纤维织物的内部收容，含有上述加强部件地成形出上述纤维织物。
而且，也可以采用如下的结构，在由纤维强化复合材料构成，该纤维强化复合材料配置在燃气涡轮发动机中通过钩部卡止而包围转动叶片的壳体和上述转动叶片之间的罩片中，由上述纤维强化复合材料构成，该纤维强化复合材料具有：具有圆筒形并且沿其圆周方向不断开地连续的多个连续纤维，和附着在上述连续纤维上成形的基质。
根据本发明，圆筒形的纤维织物的圆筒面被按压而制成罩片形状，相对于该成形为罩片形状的圆筒形的纤维织物形成基质。
因此，能够制造出含有沿其圆周方向不断开地连续的多个连续纤维、不必进行缝缀等作业工序而强度高的罩片。因此，根据本发明，能够容易地制造出在燃气涡轮发动机中使用、钩部的强度高的罩片。
附图说明
图1A是表示本发明的一实施方式的罩片的附图，是表示设置在燃气涡轮发动机的涡轮上的样子的剖视图；
图1B是表示本发明的一实施方式的罩片的附图，是罩片的立体图；
图2是用于说明本发明的一实施方式的罩片的制造方法的流程图；
图3A是说明本发明的一实施方式的罩片的制造方法的示意图；
图3B是说明本发明的一实施方式的罩片的制造方法的示意图；
图3C是说明本发明的一实施方式的罩片的制造方法的示意图；
图3D是说明本发明的一实施方式的罩片的制造方法的示意图。
附图标记说明：
1：罩片，2：对向部，3：钩部，10：圆筒织物，20：模具，30：加强部件，100：壳体，200：支撑零部件。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明所涉及的罩片的制造方法以及罩片的一实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，为了能够使各部件为能够识别的大小而适当变更了各部件的比例。
图1A以及图1B表示本实施方式的罩片。图1A是表示罩片设置在燃气涡轮发动机的涡轮上的样子的剖视图，图1B是罩片的立体图。
本实施方式的罩片1环绕涡轮转动叶片配置，调节涡轮转动叶片周围的间隙。另外，通过配置多个本实施方式的罩片1而形成环状的挡板。
并且本实施方式的罩片1由陶瓷基复合材料（CMC）形成。更详细地说，作为陶瓷基复合材料，使用包括由碳化硅构成的纤维织物，和由相对于上述纤维织物含浸的碳化硅构成的基质的纤维强化复合材料形成罩片1。
本实施方式的罩片1如图1A以及图1B所示，具备与涡轮转动叶片的旋转区域对向的对向部2，和从对向部2上立设并且前端部3a与对向部2平行地折曲的钩部3。
对向部2如图1A以及图1B所示，具有环绕涡轮转动叶片的旋转轴（向涡轮转动叶片的旋转方向）弯曲的板状。
而且，对向部2的上述旋转轴方向上的长度设定成比涡轮转动叶片的长度更长。并且在对向部2上，为了确保上述旋转轴方向上的长度，从钩部3的直立区域向前后突出地设有端部2a。
钩部3如图1A所示，相对于安装在燃气涡轮发动机的壳体100上的支撑零部件200卡止。钩部3沿涡轮转动叶片的旋转轴方向分离地设有两个。
另外，在燃气涡轮发动机中的流动方向上，配置在流动方向上游一侧的钩部3的前端部3a朝向上游一侧折曲。而且，配置在流动方向下游一侧的钩部3的前端部3a朝向下游一侧折曲。
并且在本实施方式中，罩片1具有多个连续纤维和附着在上述连续纤维上形成的基质，该连续纤维具有圆筒形，沿其圆周方向不断开地连续，该基质。
并且罩片1通过以下所说明的制造方法制造。
本实施方式的罩片1的制造方法如图2的流程图所示，具有成形工序S1，含浸工序S2，以及烧成工序S3。另外，由含浸工序S2和烧成工序S3构成本发明的基质形成工序。
成形工序S1是按压圆筒形的纤维织物的圆筒面而成形为罩片形状的工序。
首先，如图3A所示，使用如下的圆筒织物10，即其周长设定成与罩片1的周长相等，其长度设定成与罩片1的涡轮转动叶片的旋转方向上的长度相等的圆筒形的纤维织物。圆筒织物10是通过对被捻成线状的碳化硅的纤维进行编织而形成的。另外，圆筒织物10通过将直径不同的多个圆筒形状的薄织物重合成同心圆状而制成预先设定的厚度。
接着，如图3B所示，将多个模具20推压在圆筒织物10的圆筒面上。而且，如图3C所示，通过推入多个模具20而将圆筒织物10成形为罩片形状。另外，虽然在图3A至图3D中未图示，但各模具20具有多个贯通孔。
而且，如图3C所示，在用模具20按压时，在相当于罩片1的对向部2的前端部2a的部位设有间隙X。
也就是说，根据本实施方式的罩片1的制造方法，在成形工序S1中按压圆筒织物10的圆筒面之际，在除了相当于钩部3的部位之外的部位设有容许圆筒织物10的过度变形的间隙X。通过间隙X，圆筒织物10上相当于钩部3的部位以外的部位能够柔软地变形。
在成形工序S1结束后进行含浸工序S2。含浸工序S2是使碳化硅相对于形成为罩片形状的圆筒织物10含浸的工序。另外，圆筒织物10保持被成形工序S1中的模具20按压的状态实施含浸工序S2。
作为含浸工序S2，例如使用气相含浸法（CVI法）或者液相含浸法（PIP法）等公知的方法使碳化硅含浸。
接着进行烧成工序S3。烧成工序S3是通过对含浸工序S2结束后的圆筒织物10进行烧成而使碳化硅为碳化硅基质的工序。
另外，也可以根据需要而重复进行含浸工序S2和烧成工序S3。通过重复进行含浸工序S2和烧成工序S3，能够形成更致密的基质。
根据本实施方式的罩片1的制造方法，圆筒织物10的圆筒面被按压而成为罩片形状，相对于成形为该罩片形状的圆筒织物10形成基质。
因此，能够制造出含有沿圆周方向不断开地连续的多个连续纤维、不必进行缝缀等作业工序而强度高的罩片。
因此，根据本实施方式的罩片1的制造方法，能够容易地制造出含有钩部3并且整体强度高的罩片。
而且，在本实施方式的罩片1的制造方法中，当在成形工序S1中按压圆筒织物10的圆筒面之际，在除了相当于钩部3的部位之外的部位设有容许圆筒织物10的过度变形的间隙X。因此，圆筒织物10上相当于钩部3的部位以外的部位能够柔软地变形，能够可靠地将钩部3成形为预先设定的形状。
因此，根据本实施方式的罩片1的制造方法，能够制造出能够可靠地卡止在支撑零部件200上的罩片1。
另外，如图3D所示，在成形工序S1中，也可以将加强部件30配置在圆筒织物10的内部收容，含有加强部件30地成形出圆筒织物10。能够制造出具备加强部件30的罩片。
作为加强部件30，例如可列举出陶瓷板或辅助纤维织物等。在将陶瓷板用作加强部件30的情况下，在相对于罩片施加了冲击之际，通过上述陶瓷板破裂而能够吸收冲击。其结果，能够制造出抗冲击强的罩片。而且，在将辅助纤维织物用作加强部件30的情况下，能够制造出中央部的纤维密度高、强度高的罩片。
以上参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述实施方式。在上述实施方式中所示的各结构部件的诸形状及组合等仅是一例，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内基于设计要求等进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，对用包括由碳化硅构成的纤维织物，和由相对于上述纤维织物含浸的碳化硅构成的基质的纤维强化复合材料形成罩片的例子进行了说明。
但是，本发明并不仅限于此，也可以用其它的纤维强化复合材料、例如包括由碳构成的纤维织物，和由碳化硅或者碳构成的基质的纤维强化复合材料形成罩片。
而且，在上述实施方式中，说明了不必进行缝缀等作业工序而能够制造出强度高的罩片。
但是，本发明并不排除缝缀，也可以根据需要进一步增加进行缝缀。在这种情况下，能够制造出强度更高的罩片。进而，也可以相对于罩片1进行后加工。
而且，在上述实施方式中，如图3A所示，对圆筒织物10是俯视为正圆形状的结构进行了说明。
但是，本发明并不仅限于此，圆筒织物10的俯视形状也可以不是正圆。
根据本发明，能够容易地制造出在燃气涡轮发动机中使用、钩部的强度高的罩片。
Claims (5)
1.一种罩片的制造方法，用于制造燃气涡轮发动机中由纤维强化复合材料构成的罩片，该纤维强化复合材料配置在通过钩部卡止而包围转动叶片的壳体和上述转动叶片之间，其特征在于，具有：
按压圆筒形的纤维织物的圆筒面而成形为罩片形状的成形工序，
在成形为罩片形状的上述纤维织物中含浸形成基质的基质形成工序。
2.如权利要求1所述的罩片的制造方法，其特征在于，当在上述成形工序中按压上述纤维织物的圆筒面之际，在除了相当于上述钩部的部位以外的部位设置容许上述纤维织物的过度变形的间隙。
3.如权利要求1所述的罩片的制造方法，其特征在于，在上述成形工序中，将加强部件配置在圆筒形的纤维织物的内部收容，含有上述加强部件地成形出上述纤维织物。
4.如权利要求2所述的罩片的制造方法，其特征在于，在上述成形工序中，将加强部件配置在圆筒形的纤维织物的内部收容，含有上述加强部件地成形出上述纤维织物。
5.一种罩片，由纤维强化复合材料构成，该纤维强化复合材料配置在燃气涡轮发动机中通过钩部卡止而包围转动叶片的壳体和上述转动叶片之间，其特征在于，
由上述纤维强化复合材料构成，该纤维强化复合材料具有：具有圆筒形并且沿其圆周方向不断开地连续的多个连续纤维，和附着在上述连续纤维上成形的基质。
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