CN103328706A - 包括空心管状部件的多层编织纤维结构件、结构件的生产方法和包括这种结构件的复合材料部件 - Google Patents

Abstract

根据本发明，一种采用多层编织法以整体形式产生的纤维结构件(100)，所采用的方法包括，将至少第一组(110)经纱层的经纱与纬纱一起编织，其中包括至少一些(T1,T2)纬纱采用加长方式编织，从而使得可利用的经纱端部延伸过编织区，经纱端部通过再次插入经纱层而折返与经纱一起编织，通过将所编织的第一组（110）经纱层向自身折返，并在再次插入纬纱端部应用牵引力，从而形成空心（特别是管状）部分，这样，包括空心部分的部件的纤维预制件就可以以整体形式而获得。

Description

包括空心管状部件的多层编织纤维结构件、结构件的生产方法和包括这种结构件的复合材料部件

技术领域

本发明涉及一种采用多层编织法制作纤维结构件，特别涉及制作包括至少一个空心部分的纤维结构件，特别是,该空心部分呈管状或大体管状。

背景技术

特别是，本申请的领域是制作纤维结构件的领域，所述纤维结构件用来向复合材料部件提供纤维预制件，所述复合材料部件可采用基体致密纤维预制件而获得，或者是通过热等静压处理或锻造和扩散粘结金属纤维预制件而获得，特别是---但不只是---航空涡轮发动机部件。示例包括：

带有至少一个管状部分的部件，管状部分固定到诸如面板或平板上的另一部分，，所述管状部分可以使得部件支撑在，定位在或铰接在面板旁边；以及

诸如空心支臂或管道的部件，所述支臂或管道可选择纵向隔开，以形成多个通道。

人们提出从多层编织结构件中作为整体件来生产纤维预制件，这样，可以形成形状复杂的复合材料部件。

术语“多层编织”或“三维编织”在此处用来指多层经纱和一组纬纱之间的编织工艺，至少其中一些纬纱与属于不同经纱层的纬纱相互交织。可以采用几种多层编织技术，诸如互锁编织法，在这种编织中，某一纬纱列中的纬纱会在编织平面上以相同方式移动，或者，多缎纹，多平纹，或多斜纹编织等技术。可参照文件WO2006/136755。

人们已知，制作多层编织结构件，这种结构件一旦成型，可以获得的预制件形状接近需要制造的复合材料部件的形状。可参照文件US7241112和WO2010/061139，这些文件都涉及到制作涡轮发动机复合材料叶片。

发明内容

本发明的目的就是提供一种制作结构件的方法，这种结构件采用多层编织技术以整体形式编织，并可获得复合材料的纤维预制件，其具有至少一个空心部分，特别是，该部分呈管状或大体管状，且具有很高的机械强度。

根据本方法的第一个方面，所述方法包括：

与纬纱一起编织至少第一组经纱层的经纱，其中至少一些纬纱的延伸距离大于沿纬纱方向所测量的第一组经纱层的宽度，这样,可利用的纬纱端部便延伸过编织区；

将所述纬纱端部折返，将其插入经纱层内,从而与经纱一起编织；以及

将编织的第一组经纱层向后折向自身成圈状,并在再次插入纬纱端部施加牵引力，从而形成所述的空心部分。

将纬纱自由端部再次插入第二组经纱层的经纱层中，第一和第二组经纱层叠置并沿纬纱方向仅在第一组经纱的一部分宽度上彼此连接。

按照另一种方式，纬纱的自由端部分可再次插入第一组经纱层的经纱层中，插入部位是沿经纱方向相对于其最初插入部位而偏移。

根据本方法的第二个方面，为了提供一种带有纵向间隔的空心部分的编织结构件，所述方法包括：

将第一组经纱层的经纱与纬纱一起编织，包括至少一些纬纱插入到第一组经纱层的经纱层中，同时延伸一定距离，该距离大于沿纬纱方向测量的第一组经纱层的长度，这样,可利用的纬纱端部延伸过编织区域；

将第二组经纱层的经纱与纬纱一起编织，包括至少一些纬纱插入到第二组经纱层的经纱层中，同时延伸一定距离，该距离大于沿纬纱方向测量的第二组经纱层的长度，这样,可利用的纬纱端部延伸过编织区域；第一和第二组经纱层上下叠置，沿纬纱方向仅在其一部分宽度上相互连接；

将所述纬纱端部分折返，将其再次插入经纱层中,从而与经纱一起编织；以及

将第一组和第二组经纱层向后折成圈状并在再次插入纬纱端部施加牵引力，从而形成所述间隔空心部分。

将所述纬纱端部再次插入第三组经纱层的经纱层中，第一组、第二组和第三组经纱叠置，第一和第二组经纱层与第三组经纱层沿纬纱方向仅在其一部分宽度上相互连接。

按另一种方式，将所述纬纱端部再次插入第一组和第二组经纱层的经纱层中，插入部位沿经纱方向相对于其最初插入部位而偏移。

在任何情况下，沿经纱方向,仅在编织构件的一部分长度上形成空心部分。

为此，本发明的特征在于，在需要形成空心部分的至少一部分编织结构件上，与纬纱一起编织一组经纱，纬纱采用加长形式，可以使其再次插入经纱中，从而再次与经纱一起编织。这样，该组经纱向后折向自身成圈状，从而形成空心部分，在该空心部分中，纬纱持续沿空心部分周围延伸，从而使得编织结构件成形并致密后而获得的部件的空心部分具有牢固的机械特性。

本发明还提供一种通过多层编织技术作为整体获得的编织纤维结构件，该纤维结构件包括至少一个空心部分，该空心部分完全是通过多层编织壁而形成，所述多层编织壁由多个纱层构成，这些纱层在壁的整个厚度内通过编织而相互交织。

在实施例中，纤维结构件包括与另一部分在一起的空心部分，所述另一部分邻近空心部分并通过编织而与其相互交织。

在实施例中，空心部分采用纵向间隔。

本发明还提供了一种复合材料部件，其带有至少一个空心部分，特别是，该部分呈管状或大体管状，所述部件包括上述或通过上述方法获得的纤维增强结构件，所述纤维增强结构件采用基体致密。

附图说明

通过阅读以非限定性示例并参照附图给出的如下说明，可以更好地理解本发明，附图如下：

图1为采用复合材料制成的第一个部件的透视图，所述部件包括了采用基体致密的纤维增强；

图2至图4为根据本发明第一个实施例的具体示意图，示出了制作多层编织纤维结构件各个步骤，以形成图1所示种类的部件的纤维增强；

图5A至5D为图2所示步骤的纤维结构件的局部的连续纬纱平面；

图6A至6D为图2所示步骤的纤维结构件另一部分的连续纬纱平面；

图7为另一种编织法；

图8和图9为多层编织纤维结构件和根据第一实施例的另一种方式采用复合材料制成的相应部件的透视图；

图10和图11为多层编织纤维结构件和根据第一实施例的再一种方式采用复合材料制成的相应部件的透视图；

图12为复合材料制成的第二个部件的透视图，其包括采用基体致密的纤维增强部分；

图13为第二个实施例的详细示意图，示出了制作多层编织纤维结构件的步骤，以形成图12所示种类部件的纤维增强部分；

图14,15和16所示为在图13步骤时纤维结构件的不同编织部分的纬纱平面；

图17为根据第二个实施例的另一种方式制作多层编织纤维结构件的步骤的详细示意图；

图18为复合材料制成的第三个部件的透视图，其包括采用基体致密的纤维增强部分；

图19,20和21为根据第三个实施例制作多层编织纤维结构件的连续步骤的详细示意图，以形成图18所示种类部件的纤维增强部分；

图22和图23示出了在图19步骤时纤维结构件的两种不同编织部分的纬纱平面；

图24为复合材料制成的第四个部件的透视图，其包括采用基体致密的纤维增强部分；

图25,26和27为根据第四个实施例制作多层编织纤维结构件的连续步骤的详细示意图，以形成图24所示种类部件的纤维增强部分；

图28A至28D为在图25步骤时的纤维结构件的连续纬纱平面；以及

图29为复合材料制成的第五个部件的透视图，其包括采用基体的纤维增强部分。

应该注意的是，在图2，13，19和25中，未示出纤维结构件的未编制部分。

具体实施方式

图1示出了复合材料制成的部件10，其具有采用基体致密的纤维增强成分。部件10包括管状空心部分11，形成固定到平板12上的环，管状部分11通过其圆周的一部分和其整个长度连接到平板12上。例如，部件10可以用作插入管状部分11内的元件的支架或紧固部件，例如，平板12可以使用螺丝固定到墙壁上。

下面介绍采用多层编织技术作为整体而编织的纤维结构件的实施例，以便在成形后可形成纤维预制件，适于构成部件10的纤维增强部分，所述说明参照图2，3，4，5A至5D，和6A至6D。

图2示出了成形前编织阶段的纤维结构件100。纤维结构件100包括第一编织部分110和第二编织部分120，第一编织部分形成的纤维增强部分一旦回折成形相当于管状部分11，第二编织部分形成的纤维增强部分相当于平板12。通过示例，图5A至5D给出了编织部分110的四个连续纬纱平面(weft plane)，而图6A至6D则给出了编织部分120的四个连续纬纱平面。

编织时,对于编织部分110,采用第一组112的经纱层C1，C2，C3，对于第二编织部分120,采用第二组122的经纱层C4，C5，C6。在编织部分110中，经纱层沿纬纱方向(箭头T)延伸，延伸距离大体上相当于管状部分11的圆周的展开长度。在编织部分120中，经纱层沿纬纱方向延伸，延伸距离大体上相当于平板12的宽度。该经纱层组112和122上下层叠。

沿经纱方向(箭头C)延伸的编织部分110和120的两个各自第一边缘112a和122a大体上位于同一平面上，而编织部分110对面的第二边缘122b则位于编织部分120对面第二边缘122b的外边。

为了清晰起见，如上所述，图2仅示出了编织部分110和120的展开范围。特别是，图中未示第一组112经纱层的非编织经纱，编织部分110沿经纱方向延伸，延伸距离大体上等于管状部分11的纵向尺寸，在该图示示例中，该距离小于平板12的长度。

如图5A至5D所示，在编织部分110中，采用双螺纹型编织法进行编织，经纱层在每个纬纱平面上与纬纱公共列内的纬纱T1，T2相互连接。纬纱T1，T2插入时留有额外长度，这样，端部则会延伸过编织区域，即，延伸过边缘112b。这些端部具有足够长度，能够折返到边缘122a的旁边并能够再次插入经纱层内，以便与经纱一起编织。这样，纬纱T1在与经纱层C1和C2相互连接后就可以再次用来使组122内C4层经纱与组112内C3层经纱相连，从而将编织部分110和120连接到一起。在层C2和C3的经纱相互连接之后，纬纱T2再次用来连接层C4和C5的经纱。在图2中，所示出的最初采用加长编织的纬纱端部的折回只是一个纬纱平面上的两个纬纱T1和T2。

如图6A至6D所示，编织部分120的编织采用同样的双螺纹编织法进行，例如，经纱层在每个纬纱平面上与纬纱T3，T4相连。每个纬纱T3与层C4和C5的经纱相连，而每个纬纱T4则与层C5和C6的经纱相连。

在图5A至5D中，可以看到纬纱T4与层C5和C6的经纱的相连情况。

图5A至5D的平面可以通过沿纬纱方向平移穿过一定距离而从彼此之中推断得出，所述距离相当于经纱各列之间的一个间距(pitch step)。同样情况也适用于图6A至6D所示平面。

显然，组110和120内经纱层数可以不同于3个，纬纱层数也会相应匹配。

此外，编织部分110和120，和/或这些部分本身之内，可以采用不同的双螺纹编织图案。

另外，还应注意的是，在编织部分110内，只有其中一些连接经纱的纬纱需要采用加长编织，为的是可以再次插入到经纱内，而另一些纬纱则通常以不超过编织部分110的宽度来编织，这样，不用再次将其插入到编织部分120内。另外，也可以改变编织部分110内每列经纱的经纱数，从而增加局部厚度。

编织后，将纱的未编织部分去除，将编织部分110向其自身折弯，与此同时，在再次插入的纬纱T1，T2的端部施加牵引力，从而形成编织结构件100，如图3所示。通过在芯上卷起编织部分110而可以使其成形。这样，就获得了空心部分，该部分通过多层编织壁而完全构成，该编织壁包括多层纱，这些纱在壁的整个厚度内采用编织而相互连接。

在通过卷曲编织部分110而成形的管状部分上，边缘112a形成台阶115。这个台阶可以通过拆除几个经纱和切断纬纱非编织部分来去除，于是，通过卷曲编织部分110而形成的管状部分的内表面就会平顺，达到相当于编织部分120的顶面的程度（图4）。在另一种方式中，编织后，不是将经纱去除，而是可以形成编织部分110的经纱层组，该组由若干个经纱层组成，这些经纱层从边缘112a处逐渐增加，沿纬纱方向的增加距离相当于该组120的宽度。根据需要，这种厚度变化技术可在编织部分110和120的任何部位上应用。

图7通过示例给出了一个纬纱平面，在这个平面上，纤维结构件的编织部分110为多缎纹式织法，不同于图5A-5D和6A-6D的双螺纹织法。

在上面所述的实施方式中，最初采用加长编织的纬纱在其最初插入的同一纬纱平面上再次插入经纱中。在另一种方式中，对于最初加长编织的纬纱，这种再次插入是在不同的下一个纬纱平面上进行的，该平面不一定与对应于其最初插入的纬纱平面相邻。

在编织期间，以加长方式编织的纬纱的端部可以折回（例如，通过手动）到纬纱给料一侧，随后可以同其它纬纱一样再次插入和编织。该编织通过提花织机型织机来进行，该提花织机适合于多层编织，这种织机本身已为人们所熟知。

根据预期用途，由多层编织结构件构成纤维增强的部件可以采用纤维和有机聚合物复合材料制成，或者由热结构复合材料制成。

采用第一种材料时，编织结构件的纤维具体是碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维或陶瓷纤维，而基体可以是有机树脂，例如，环氧、双马来酰亚胺或聚酰亚胺聚合物。基体-前体树脂可以在编织结构件成形前的编织后立即浸渍（在图2步骤时），预浸渍的编织结构件然后通过围绕芯子滚动编织部分110而成形，并在树脂聚合的同时通过模具成形工具保持预期形状。按照另一种方式，干的编织结构件可以通过围绕芯子滚动编织部分110而成形，然后通过模制成形工具保持期望形状，在所述的模制成形工具内，采用树脂传递成型(RTM)方法来喷入树脂。这两种工艺都为人们所熟知。

采用热结构型复合材料时，编织结构件的纤维可以是碳纤维或陶瓷纤维，而基体可以是碳或陶瓷基体。作为在航空涡轮发动机较热部分内使用的部件，优选陶瓷基复合材料(CMC)。如何使用热结构材料制作复杂形状的部件，这已为人们所熟知。第一基体相的第一固化步骤可以采用树脂来进行，该树脂是碳或陶瓷固化基体的前体。浸渍可以在编织后立即进行（图2所示步骤），且在成形前，或者在成形后进行，而后，将编织结构件在工具中保持成形。在树脂聚合和热解后，获得固化的编织结构件，其保持了它的形状，不需要支撑工具。然后，使用液态技术（用碳或陶瓷前体树脂浸渍，聚合，和热解），或者，采用化学汽相渗入(CVI)技术继续进行致密处理。另外，对于纤维/基体相间涂层，则需要提前形成。具体可参照文件US2010/015428和WO2010/061139。

另外，也可以从金属或金属合金束和/或丝制成的编织结构件来制作部件，例如钛或钛合金，或使用复合材料纱，包括陶瓷中心芯子，例如，采用基于碳化硅的纤维，并涂有金属或金属合金，例如钛或钛合金，或硼。

在金属束和/或丝制成的或涂有金属材料的纱制成的编织结构件中，部件的制作可包括初始热等静压压制(HIP)步骤或真空等热锻造的初始步骤。应用与压力相关的热量，通过塑性变形和丝的金属或纱的涂层的蠕变来去除编织结构件内的真空空间。最后，通过真空扩散焊接形成部件，其中，这种包括HIP或等热真空锻造与真空下的扩散焊接的结合工艺本身已为人们所熟知，这种工艺应用于金属丝或金属镀层纱制成的编织织构上。

按照上述实施方式，多层编织结构件可用来制造出一种平板的部件，其固定到空心管状部分上，而该空心管状部分则仅在平板长度的一部分上延伸。

图8给出了编织阶段的多层编织纤维结构件，该结构件不同于图2所示结构件，其特点是，除了编织部分110之外，还带有一个编织部分110a,类似于编织部分110，编织部分110和110a沿编织部分120彼此隔开。在编织部分110和110a回折后，就可以获得图9所示种类部件10a的纤维预制件，带有固定到两个管状空心部分11和11a上的平板12，所述两个空心部分彼此隔开，且成一直线。当然，还可以形成两个以上的空心部分，这些空心部分呈管状和/或可以是不同的形状。

图10示出了编织阶段的一种多层编织纤维结构件，不同于图2的纤维结构件，其特征在于，编织部分110和120沿经纱方向延伸长度相同。在编织部分110向自身回折后，形成纤维预制件(图11)，其呈现基本管状空心形状，该形状由多层编织壁完全形成，而编织壁则由多层纱组成，这些纱在壁的整个厚度内通过编织而相互连接。例如，这种预制件可以用来形成航空涡轮发动机中间机匣的空心支臂。

图12示出了另一种部件20，该部件包括空心管状部分，该空心管状部分形成固定到平板22上的环21，适合用于与例如图1所示部件10相同目的。应该注意的是，管状部分12的端面并不是垂直于编织部分22的纵向方向。

下面参照图13至16介绍采用多层编织技术作为整体而编织的纤维织构的实施例，以及在成形后，形成部件20的纤维预制件。

图13示出了成形前在编织阶段时的纤维结构件200。纤维结构件200包括两个编织部分210和220。编织部分220是用来成形相当于平板22纤维预制件部分，带有沿经纱方向（箭头C）的相对的纵向边缘222a和222b。编织部分210沿纬纱方向(箭头T)从边缘222a延伸到对面边缘212b，延伸距离使得其可以在折成圈之后与编织部分220的一段相配合，以形成相当于环形部分21的纤维预制件部分。沿经纱方向，与编织部分220相比，编织部分210延伸距离较长。图13仅示出了编织部分210和220的展开情况。

图14示出了编织部分220中的纬纱平面，在编织部分210部位的前面。采用经纱层C1到C4的组212进行编织，在某一纬纱列内，经纱层C1至C4与纬纱T1，T2和T3相连，例如，编织法为双螺纹织法。

图15示出了编织部分210的纬纱平面。在沿接触编织部分210和220的纬纱方向的整个距离上，例如，采用纬纱T4，T5和T6与经纱层C1至C4相连来进行编织，同样采用图14所示的双螺纹织法。纬纱T4，T5和T6为加长编织，这样，端部便可延伸过编织区。这些端部的长度足够使其可折返到边缘222a的旁边，并可再次插入经纱，以便与经纱一起编织。

加长编织的纬纱的自由端部分在各自部位再次插入到该组212经纱层C1至C4中，所述部位沿经纱方向向后偏移。如图13所示，编织部分210第一纬纱平面的纬纱端部再次插入经纱层内，例如，在编织部分210的最后一个纬纱平面之后，形成编织部分220的第一纬纱平面。编织部分210所有其它纬纱平面的纬纱（图13中未示），也采用相同方式重复所述程序。图16示出了编织部分210的这种纬纱平面，经纱与图15的纬纱T4，T5和T6的端部相互编织。在这个示例中，沿再次插入纬纱端部的经纱方向的偏移距离相当于沿经纱方向编织部分210的尺寸。特别是，由于编织部分210能够在折成圈状的同时变形，这种偏移可以在其它某个距离上进行，例如，较短距离上偏移。在后一种情况下，在编织部分210内，加长编织的第一纬纱再次插入该同一部分中，而超长部分则相应确定。

当然，编织部分210和220内经纱层数可以不同于四个，而纬纱层数也可相应匹配。

编织后，去除纱的非编织部分，将编织部分210圈成圈状，使其边缘212b抵靠在编织部分220的边缘222a上，与此同时，在再次插入的纬纱端部施加牵引力，从而形成编织结构件200。这样，就形成了纤维预制件，形状接近部件20，并带有空心部分，该空心部分完全采用多层编织壁形成，所述编织壁包括多层纱，这些纱在壁的整个厚度内通过编织而相互连接。通过工具而对纤维结构件200进行成形，以获得部件20的纤维预制件，对纤维预制件进行处理，以获得预期的部件，这些均可以采用与上述第一实施例相同的方式实现。

按照图13实施方式，在编织部分210内，以加长编织的纬纱的端部再次插入经纱层中，插入部位沿经纱方向向后偏移。

在另一种方式中，这种再次插入可以在其它部位进行，这些部位沿经纱方向向前偏移。

按再一种方式，且如图17所示，编织部分210可以由两个叠置的编织分部分210a和210b构成，这两个分部分并不连接在一起。在编织部分210a内，连接经纱层并以加长编织的纬纱T4，T5和T6的端部再次插入经纱层中，插入部位沿经纱方向向后偏移。最初位于与纬纱T4，T5和T6相同平面上的纬纱T7，T8和T9，连接编织部分210b的经纱层并以加长编织，这些纬纱的端部再次插入经纱层内，插入部位沿经纱方向向前偏移。编织后，分部分210a和210b弯曲，从而形成两个环，这两个环沿编织部分220的边缘222b从同一始点沿经纱方向彼此分开。

图18示出了另一个部件30，带有两个管状空心部分31，构成了两个环，固定到其边缘附近的平板32上，所述管状部分彼此隔开，轴线大体相同。例如，部件30可以用作门或帽，围绕安装在管状部分31内的销轴枢转。

下面参照附图19,20,21,22和23介绍纤维结构的实施例，该纤维结构采用多层编织法作为整体编织，成形后，用来形成部件30的纤维预制件。

图19示出了成形前在编织阶段时的纤维结构件300。纤维结构件300带有两个第一编织部分310，这两个部分在向后弯曲成形后可形成相当于管状部分31的纤维增强部分，和一个第二编织部分320，该部分用来形成相当于平板32的纤维增强部分。在图19中，为了更清晰起见，仅示出了编织部分的展开情况。编织部分320给出了沿经纱方向(箭头C)两个相对的纵向边缘322a和322b。每个编织部分310叠置在编织部分320上，并带有纵向边缘312a,312b。边缘312a与边缘322a大体平齐，而边缘312b则相对于边缘322b向后，编织部分310沿纬纱方向(箭头T)延伸，延伸距离相当于管状部分31圆周的展开长度，在所示示例中，该距离小于编织部分320的尺寸。另外，还应注意的是，自边缘312a,322a处，沿纬纱方向，每个编织部分310仅在其尺寸的一部分d上连接到编织部分320上，这样，非连接区域313就位于每个编织部分310和编织部分320之间。

图22示出了编织结构件300的纬纱平面，其中，编织部分310叠置在编织部分320上。对于编织部分310，采用第一组312经纱层C1至C3进行编织，对于编织部分320，采用第二组322经纱层C4至C6进行编织。纬纱T1连接层C1和C2的经纱，纬纱T2连接层C2和C3的经纱。纬纱T3仅在距离d上与层C3和C4的经纱相连接，以便留出非相连区域313。

纬纱T1和T2以加长插入，从而使得端部延伸过编织区，即，延伸过边缘312b。这些端部的长度足以使得其能够折回到边缘322a一侧，并再次插入经纱中，以便与经纱一起编织。于是，纬纱T1在与层C1和C2的经纱连接后再次用来连接第二组322经纱层C4和C5的经纱。同样，在与层C2和C3的经纱相连后，纬纱T2再次用来连接第二组322经纱层C5和C6的经纱。图中仅示出了一个纬纱平面，其它平面可通过在经纱列之间偏移一个节距而从中推导得出。在图19中，仅示出了两个纬纱T1和T2的折回情况。

图23示出了编织结构件的编织部分320的纬纱平面，该平面位于其与编织部分310叠置的外部。纬纱T4连接层C4和C5的经纱，而纬纱T5连接层C5和C6的经纱，方式与图22中纬纱T1和T2再次插入部分相同。该图示出了一个纬纱平面，其它平面可通过在经纱各列之间偏移一个节距而从中推导得出。

在图22和图23的示例中，采用双螺纹织法编织。当然，其它编织技术也可采用。这些编织法首先在编织部分310其次在编织部分320之间可以不同，而且，也可以在编织部分310之间不同。此外，显然，编织部分310和320内的经纱层数可以不同于3个，纬纱层数相应匹配。在编织部分310中，还应该注意的是，只有其中一些纬纱需要最初编织时加长。

编织后，纱的非编织部分被去除，将编织部分310向后折弯成圈状，同时在再次插入的纬纱T1和T2的端部施加牵引力，形成编织结构件，如图20所示。这样，就形成了空心部分，每个空心部分完全由多层编织壁来形成，该壁由多个纱层组成，在壁的整个厚度中，所述纱层采用编织相互连接。在将编织部分310向后折弯成圈状而形成的管状部分中，边缘312a形成了台阶315。这些可以采用上面参照图3和图4所述相同方式来去除或避免，从而最终形成图21所示种类的纤维预制件。

通过工具而形成纤维结构件300，以获得部件30的纤维预制件，对该预制件进行处理，以获得预期的部件，这些都可以采用上面有关第一实施例的方式来进行。

图23还示出了另一个部件40，带有呈大体管状的空心部分41，隔板42在其整个长度上将空心部分的内部体积再细分。例如，这种隔开的空心部分可以用作航空涡轮发动机的中间机匣支臂，其带有两个独立的管道，用于不同的功能，例如，在隔板42的一侧上的输送机械动力给附件齿轮箱(AGB)的径向轴，和在另一侧上的电气连接器，或实际上输送流体的管子。隔板42也可以仅用来加固部件40。

下面介绍通过多层编织技术作为整体编织的纤维结构件的实施例，该结构件在成形后形成部件40的纤维预制件，下面的介绍参照图25，26，27，和28A至28D。

图25示出了成形前编织阶段时的纤维结构件400。纤维结构件400包括第一编织部分410，该部分在向其自身折弯成圈状后可构成相当于管状部分41的一大部分的纤维增强，第二编织部分420，该部分在向其自身折弯成圈状后可构成相当于隔板42的纤维增强部分，和第三编织部分430。

例如，图28A至28D示出了编织结构件400的四个连续纬纱平面。

对于编织部分410，采用第一组412的经纱层C5，C6，C7进行编织，对于编织部分420，采用第二组422的经纱层C8，C9，C10进行编织，以及对于编织部分430，采用第三组432的经纱C1，C2，C3，C4进行编织。在编织部分410中，经纱层沿纬纱方向(箭头T)延伸，延伸宽度大体上相当于管状部分11圆周的展开长度。在编织部分420中，经纱层沿纬纱方向延伸，延伸宽度小于编织部分410的宽度，但在成形后足够构成相当于隔板42的纤维加强件的部分。在编织部分430中，经纱层沿纬纱方向延伸，延伸宽度甚至更小。经纱层组430,410和420按照该顺序上下叠置，沿经纱方向(箭头C)，其各自的纵向边缘432a,412a,422a，大体上位于纬纱进料一侧的同一平面上。在经纱方向上，编织部分410,420,430延伸长度相同。编织部分410在其整个宽度上连接到编织部分430，而编织部分420则从边缘422a起仅在其宽度的一小部分上连接到编织部分420，从而在编织部分410和420之间留出非连接区413。编织部分410和420沿纬纱方向连接的距离大体上等于或稍大于编织部分430的宽度。在图25中，而且为了清晰起见，仅示出了编织部分410,420和430的展开情况。

如图28A至28D所示，在给定纬纱列中，纬纱T1，T2连接经纱层C5，C6，C7的经纱，而纬纱T3连接经纱层C7和C8的经纱，以及纬纱T4，T5连接经纱层C8，C9，和C10的经纱。

纬纱T1和T2以加长形式插入，这样，端部延伸过编织区，即，延伸过远离边缘412a的编织部分410的纵向边缘412b。这些端部的长度足够使其折返至边缘432a的旁边，并可再次插入到编织部分430的经纱层中。这样，纬纱T1在连接层C5和C6的经纱后再次用来连接层C1和C2的经纱，同时，纬纱T2在连接层C6和C7的经纱后再次用来连接层C2和C3的经纱。

在自边缘412a,422a起的有限距离上，纬纱T3连接层C7和C8的经纱，从而在编织部分410和420之间留出非连接区413。

纬纱T4和T5以加长形式插入，这样，端部延伸过编织区，即，延伸过远离边缘422a的编织部分420的纵向边缘422b。这些端部的长度足够使其折返至边缘432a的旁边，并可再次插入到编织部分430的经纱层中。这样，经纱T4在连接了层C8和C9的经纱后再次用来连接层C3和C4的经纱，同时，纬纱T5在连接了层C9和C10的经纱后再次用来连接层C4和C5的经纱。

图25示出了最初以加长方式编织的纬纱的端部折返情况，这只是单个纬纱平面上的纬纱T1，T2，T4和T5的情况。

图28A至28D的纬纱平面可以通过经纱列之间偏移一个节距而从彼此中推导得出。

这些图示出的是双螺纹式编织法。显然，其它的编织法型也可以采用。编织部分410,420，和430的编织法不一定必须相同。同样，也可以在某一编织部分410,420或430内采用不同编织法。此外，编织部分410,420和430内经纱层数可以不同于3个，可分别是3个和4个，纬纱层数则相应匹配。还应该注意的是，在编织部分410和420中连接经纱的纬纱，只有其中一些需要采用以加长方式编织。

编织后，纱的非编织部分被去除，将编织部分410,420折回成圈状，在再次插入纬纱T1，T2，T4和T5的端部施加牵引力，从而形成编织结构件400，如图25所示(端视图)。这样，通过多层编织壁而完全形成隔开的空心部分，所述编织壁由多个纱层组成，这些纱在壁的整个厚度中通过编织而相互连接。围绕芯子，滚动编织部分410和420，从而成形。

在将编织部分410和420向后弯折成圈状而形成的管状部分中，边缘412a和432b构成了台阶415和425.这些可以采用类似于上面第一实施例（图3和图4）所述方式来去除，从而获得图26所示形状(端视图)。

采用工具进行成形，以获得部件40的纤维预制件，对预制件进行处理，以获得预期的部件，这些都可参照上面第一实施例的方式来进行。

在图24-27和28A-28D的实施方式中，在编织部分410和420中以加长方式编织的纬纱再次插入同一纬纱平面的编织部分430。在另一种方式中，以加长方式编织的某个纬纱平面的纬纱的端部，在编织部分410内，可以再次插入随后的纬纱平面中，从而与同一编织部分410的经纱一起编织。以同样方式，在编织部分420内以加长方式编织的某个纬纱平面的纬纱的端部，可以再次插入随后的纬纱平面中，从而与同一编织部分420的经纱一起编织。

显然，应用类似所述编织原理，可以制作多个隔开的空心部分，即，带有多个纵向隔板的部件，用来将其内部体积再细分。

此外，在该部件中，隔板或至少其中一个隔板（当存在两个以上隔板时）延伸的长度小于空心部分的长度，纤维结构件部分相当于折合长度的每个隔板，诸如图25中编织部分420所示，然后，与纤维结构件的其它编织部分相比，沿经纱方向，在较短距离上进行编织，

图29示出了另一个部件50，其可通过根据本发明的多层编织法作为整体编织的构件中获得。部件50包括管状空心部分51，固定到另一个部分52上，后者围绕轴线弯曲，该轴线不同于部分51的轴线，例如，垂直于部分51的轴线。例如，这种部件可以用作曲柄。为了获得部件50，可以使用编织结构件，诸如图2的结构件100，纤维预制件的部分相当于空心部分51，后者可通过将纤维结构件100的编织部分110向自身后折成圈状而获得，相当于部分52的纤维预制件部分可通过弯曲纤维结构件100的编织部分120而获得。

Claims (12)

1.一种制作结构件的方法，所述结构件通过多层编织技术编织成整体件，包括至少一个空心部分(110;210;310)，所述方法包括：

将至少第一组(112;212;312)经纱层的经纱与纬纱一起编织，所述纬纱包括至少一些纬纱(T1,T2;T4,T5,T6)，其延伸距离大于沿纬纱方向测量的第一组经纱层的宽度，为的是可用纬纱端部延伸过编织区；

将所述纬纱端部折返，将其再次插入经纱层中，以便与经纱一起编织；以及

将所编织的第一组经纱层圈成圈状，在再次插入纬纱端部施加牵引力，从而形成所述空心部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述纬纱(T1,T2)端部再次插入第二组(122;322)经纱层的经纱层中，第一和第二组经纱层叠置并沿纬纱方向仅在第一组(112;312)经纱的一部分宽度上连接在一起。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纬纱(T4,T5,T6)的端部再次插入第一组(212)经纱层的经纱层中，插入部位沿经纱方向相对于其最初插入部位偏移。

4.一种制作结构件的方法，所述结构件采用多层编织技术编织成整体件，包括至少一个纵向间隔的空心部分(410)，所述方法包括：

将第一组(412)经纱层的经纱与纬纱一起编织，所述纬纱包括至少一些纬纱(T4,T5)，其插入第一组经纱层的经纱层中，同时延伸距离大于沿纬纱方向测量的第一组经纱层的长度，为的是使得可利用纬纱端部延伸过编织区；

将第二组(422)经纱层的经纱与纬纱一起编织，所述纬纱包括至少一些纬纱(T1,T2)，其插入第二组经纱层的经纱层中，同时延伸距离大于沿纬纱方向测量的第二组经纱层的长度，为的是使得可利用纬纱端部延伸过编织区，第一和第二组(412,422)经纱层上下布置，沿纬纱方向仅在其一部分宽度上相互连接。

将所述纬纱端部折返，再次插入经纱层中，以便与经纱一起编织；以及

将第一和第二组经纱层向自身弯曲成圈状并在再次插入纬纱端部施加牵引力，从而形成所述间隔空心部分。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纬纱的所述自由端部再次插入第三组(432)经纱层的经纱层中，第一，第二和第三组经纱叠置，第一和第二组(412,422)经纱层与第三组经纱层仅在其一部分宽度上相互连接。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纬纱的所述端部再次插入第一和第二组经纱层的经纱层中，插入部位沿经纱方向相对于其最初插入部位偏移。

7.根据权利要求1到6任一项所述的方法，其特征在于，空心部分(110)沿经纱方向仅在编织结构件长度的一部分上形成。

8.一种通过多层编织法以整体形式编织并包括至少一个空心部分(110;210;310;410)的纤维结构，所述空心部分由多层编织壁完全形成，编织壁由多个纱层构成，这些纱在壁的整个厚度内通过编织而相互连接。

9.根据权利要求8所述的纤维结构，其特征在于，其包括与另一部分(120;220;320)一起的空心部分(110;210;310)，所述另一部分邻近空心部分并通过编织与其相互连接。

10.根据权利要求8或9所述的纤维结构，其特征在于，空心部分(410)纵向分隔。

11.一种采用复合材料制成的部件(10;10a;20;30;40;50)，其具有至少一个空心部分并包括根据权利要求8到10任一项所述的增强纤维结构件或通过权利要求1至7任一项所述方式获得的增强纤维结构件，所述增强纤维结构件采用基体致密。

12.根据权利要求11所述的部件，构成了航空涡轮发动机用支架和/或导向部件。

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