CN108789634B - 用于对用于涡轮发动机的声学环形板进行穿孔的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于对用于涡轮发动机的声学环形板(10)进行穿孔的设备(20)，其特征在于，该设备包括：‑穿孔针(26)支撑环(24)，所述环具有回转轴线A并且意在被大致同轴地插入所述板内，所述环被分成部段并且包括围绕所述轴线有规律地分布的环部段(24a，24b)，并且每个环部段相对于该轴线从径向内部静止位置径向地移动到径向外部板的穿孔位置，和‑至少一个旋转致动器(28)，该旋转致动器具有旋转轴线A并且以机械的方式连接到所述环部段，使得所述致动器的旋转导致所述环部段的径向移动。

Description

用于对用于涡轮发动机的声学环形板进行穿孔的设备
技术领域
本发明涉及一种用于对用于涡轮发动机的声学环形板进行穿孔的设备。还涉及用于对用于涡轮发动机的声学环形板进行穿孔的方法。
背景技术
现有技术尤其包括文献US-A-4,254,075、JP-A-2004/174706A和EP-A1-1683 615。
通常，涡轮发动机声学板包括多层的或夹层的结构，该结构包括两个壳层，该两个壳层分别为内部或下部壳层和外部或上部壳层，肺泡型结构例如蜂巢结构在该两个壳层之间延伸。该结构的巢孔沿着两个方向延伸，该两个方向为平行于该壳层的方向和基本上垂直于该壳层的方向，壳层在两个相对的端部关闭这些巢孔。壳层中的一个壳层通常是平坦的，换句话说不是多孔的，以便具有噪音反射特性，而壳层中的另一个壳层通常位于待被消减的噪音侧，该另一个壳层是多孔或穿孔的，以确保声波的传输和耗散。已知，这种板的声学处理特性尤其取决于其穿孔的壳层的厚度和多孔性的水平。
例如，这种类型的板可以用于沿着包围涡轮发动机鼓风机的壳体的内表面排成列，使得由运行的鼓风机发出的噪音至少部分地被板吸收，这限制了对装备有这种涡轮发动机的飞机的乘客造成的噪音污染。
板的壳层通常由用可聚合树脂预浸渍的碳纤维构成。在加热处理(cooking)时，肺泡型结构被压在壳层上，以获得坚固的、刚硬的和耐久的组件。
壳层之一可以通过多种方式被制成多孔的：
-在树脂硬化之后，例如基于旋转钻头的磨损作用，使用“机械”钻孔系统，
-在树脂硬化期间，在对树脂进行加热处理之前，将针定位成穿过碳纤维网格。通过这种方式，碳纤维被去除以占据期望的空间。通过在使树脂硬化之后去除针，获得微小穿孔，这向壳层赋予了期望的多孔性特征。
出于成本和操作速度的原因，第二种微小穿孔方法广泛地受到青睐。目前，该方法被实施以制造涡轮发动机声学板。
但是，这种方法具有局限性：
-目前，该方法仅适用于角度范围小于90°的板部段或板区段。事实上，目前，不可能应用这种方法来对连续延伸360°的环形板进行穿孔。
-对于60°的板区段，孔的角度变化将为+/-30°，这有损板的效力。由单个板覆盖的角度区间越大，微小穿孔的质量将越受损，这是因为在将每根针插入碳纤维网格期间角度差是多样性的。然后发现板本身的声学效力受损，因为穿孔的大小是保证这种效力的主要参数。
本发明提出了解决这个问题的方案，该方案简单、有效且经济。
发明内容
本发明提出了一种用于对用于涡轮发动机的声学环形板进行穿孔的设备，其特征在于，该设备包括：
-穿孔针支撑环，所述环具有回转轴线A并且意在被大致同轴地插入所述板内，所述环被分成部段并且包括围绕所述轴线有规律地分布的环部段，并且每个环部段相对于该轴线从径向内部静止位置径向地移动到径向外部板的穿孔位置，和
-至少一个旋转致动器，该旋转致动器具有旋转轴线A并且以机械的方式连接到所述环部段，使得致动器的旋转导致环部段的径向移动。
本发明能够对环形板进行穿孔，这对于现有技术是不可能的。这可以通过使用被分成部段的穿孔针支撑环并且通过使环部段从内部静止位置径向地移动到径向外部板的穿孔位置来实现。
根据本发明的设备可包括下述被彼此分开或者彼此组合采用的特征的一个或多个：
-致动器通过连接装置连接到所述部段，该连接装置被构造成使得每个环部段相对于相邻的环部段以非同步的方式进行径向移动；
-连接装置被构造成使得每个环部段以与相邻的环部段的速度不同的速度进行径向移动；
-连接装置包括槽孔型链接系统和/或滑块；
-环部段在径向外部表面上支撑穿孔针；
-该设备进一步包括所述板的环形支撑件，所述支撑件意在被该板包围；
-所述环形支撑件包括大致径向的孔口，该孔口用于使所述针穿过并引导所述针；
-环部段的数量是偶数并且高于或等于四。
本发明还涉及用于通过使用诸如上文所限定的设备对用于涡轮发动机的声学环形板进行穿孔的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
-将待被穿孔的环形板布置成围绕所述支撑件，
-将环部段插入所述板内，
-使致动器旋转以便将环部段从其静止位置移动到其穿孔位置，针被引导到支撑件孔口中，然后使该针从板穿过。
有利地，环部段包括部段的第一系列和部段的第二系列，该第一系列围绕轴线A有规律地分布，该第二系列围绕轴线A有规律地分布并且被交插在第一系列的部段之间。第一系列的部段以与第二系列的部段的速度不同的速度进行移动。
附图说明
通过阅读以下作为非限制性示例的说明并且参照附图，将会最佳地理解本发明并且本发明的其他细节、特征和优点会显得更加清楚，在附图中：
-图1为尤其是涡轮发动机声学板的声学板的实施例的示例的示意性视图，
-图2是根据本发明的对声学环形板进行穿孔的设备的实施例的示例的非常示意性的视图，
-图3是图2中设备的实施例的示例的一部分的放大比例的非常示意性的视图。
具体实施方式
图1示出了一种声学板10，该声学板例如可在涡轮发动机中用于声学处理。在这种情况下，例如，该声学板用于沿着壳体的内表面排成列。
声学板10包括多层结构，该多层结构包括两个壳层，分别为内部壳层12和外部壳层14，肺泡型结构16在该两个壳层之间延伸，肺泡型结构在所示的示例中为蜂巢类型。结构16的巢孔18沿着如下方向延伸，即，与壳层12、14平行的方向和与该壳层大致垂直的方向，这些壳层在内部端部和外部端部处关闭这些巢孔。
外部壳层14是完整的并且是反射噪音的，而内部壳层12被穿孔以确保声波的传输和耗散。
图2和图3示出了根据本发明的用于对环形板10或内壁12进行穿孔的设备20的实施例的示例，因此该设备围绕其回转轴线A连续地延伸360°。
在所示的示例中，设备20包括：
-被分成部段的穿孔针26支撑环24，
-致动器28旋转的旋转轴线A，以及
-用于将致动器28以机械的方式连接到环24的装置30、32。
环24包括沿周向端对端布置的部段24a、24b。部段24a、24b的数量优选为偶数并且高于或等于四。在所示的示例中，这个数字是四，并且每个部段具有大约为90°的角度范围。
每个部段包括内部圆柱表面和外部圆柱表面，外部圆柱表面支撑相对于轴线A径向向外延伸的针26。针26的密度、截面形状和尺寸根据板10的内部壳层所期望的多孔性特征确定。
为了便于将针从板10插入和拔出，优选的是，同一环部段24a、24b的针是平行的并且例如在部段的外表面还平行于位于部段的周向端部一半位置处的法线N(参见图2)。因此，如在图3中可看到的，在致动设备20期间，环部段24a、24b的针不具有与相邻的部段的针发生接触的风险。因此，位于环部段24a、24b的周向端部处的针相对于位于相邻的环部段24a、24b的相对的周向端部处的针倾斜(参见图3)，尽管板的周向部分不能在部段间区域中被穿孔。例如，可以通过增加组成环的部段的数量来减小该部分的周向尺寸。部段的数量的增加进一步使得能够减小在两个相邻的部段的上述周向端部的位置处的针的倾斜角度。
致动器28具有大致圆筒形的形状，并且通过在轴线A上对准而径向地布置在环部段24a、24b内部。致动器通过合适的控制装置围绕轴线A在一个方向或另一个方向上旋转。致动器例如可以包括与发动机的带槽型轴接合的内部带槽型钻孔件。
连接装置30、32在此包括槽孔型链接系统。每个环部段24a、24b在此通过槽孔型链接系统连接到致动器，该链接系统包括连杆30a或32a以及曲柄30b或32b。连杆30a或32a具有径向内部端部和径向外部端部，该径向内部端部通过枢转连接件连接到致动器28，该径向外部端部通过枢轴连接件连接到曲柄30b或32b的径向内部端部。曲柄30b、32b的径向外部端部连接到环部段24a、24b的内部圆柱表面。枢轴连接件在此具有铰接轴线，该铰接轴线彼此平行且平行于轴线A。曲柄30b、32b被径向向前引导到固定滑块34中。
每个环部段24a、24b可从径向内部静止位置径向地移动到径向外部板的穿孔位置。现在应当理解，环部段的针26在静止位置时不穿过板10，并且在穿孔位置穿过板。
环部段的径向移动是由沿着致动器的方向进行旋转而引起的，槽孔型链接系统将环的旋转转换成部段的径向向前移动。在静止位置，槽孔型链接系统各自形成角度α1，并且在穿孔位置，它们各自形成高于α1的角度α2。该系统的角度α1和角度α2可能与相邻系统的角度不同。
槽孔型链接系统优选地被构造成使得每个环部段24a、24b相对于相邻的环部段以非同步的方式径向移动。更具体地说，在所示的示例中，每个环部段24a、24b以与相邻的环部段的速度不同的速度进行径向移动。环部段被布置成两个系列，即，两个直径相对的部段的第一系列和两个直径相对的部段的第二系列，该第二系列交插在第一系列的部段之间。
第一系列的部段24各自通过连杆30a和曲柄30b连接到致动器，第二系列的部段24b各自通过连杆32a和曲柄32b连接到致动器。连杆30a具有与连杆32a的长度不同(并且在此更长)的长度，并且曲柄30b具有与曲柄32b的长度不同(并且在此更短)的长度。这使得第一系列的部段24a能够以与第二系列的部段24b的速度不同(并且在此更高)的速度被径向地移动。
因此，应当理解的是，在使致动器28旋转之后，环部段24a、24b将以与相邻的环部段的速度不同的速度被驱动，这将避免部段的周向边缘彼此发生接触，如图3中示意性示出的那样。
为了便于在环部段向前移动期间对板10进行保持和对针进行引导，该设备进一步包括板10的环形支撑件36，该环形支撑件在板内径向地延伸以支撑板。支撑件36可以用作设备20的框架，并且例如支撑上述滑块34。
板10因此围绕支撑件36延伸，意图将板的外部壳层直接搁置在支撑件36的内部圆柱表面上。有利地，支撑件36包括用于使针通过并引导针的大致径向的孔口38(见图3)。
对板10进行穿孔尤其是对板的内部壳层12进行穿孔可以按以下方式进行。首先，将板10布置在支撑件36上。具有预浸渍纤维网格的板因此被定位成支撑在支撑件上。该支撑件可以用作对板进行制造的“模具”或者至少使得板保持其环形形状，尤其是当在上述加热处理步骤之前进行穿孔操作时。然后将环部段插入支撑件和板内，该部段处于其径向内部静止位置。使致动器旋转(在所示示例中为顺时针方向)，以便将环部段从其静止位置移动到其穿孔位置。由于连接装置30、32的不同尺寸，产生了能够避免部段之间碰撞的旋转效果。例如，可以认为，连杆30a和32a之间的长度差必须大于10％以获得有效的旋转系统。该系统的替代方案将包括使用两个独立的致动器来获得旋转运动。槽孔型链接系统的尺寸因此可以是唯一的。
针穿过支撑件36的用于引导的孔口38，然后穿过预浸渍纤维网格。设备20因此被锁定在该位置。板10可以根据现有技术的已知实践(容纳在封闭系统中、加压并置于高温下)进行加热处理。在加热处理结束之前，设备20被解锁并且致动器28沿相反方向(逆时针)移动以将针从预浸渍纤维网格中移除。在加热处理完成之后，板就准备好了并具有例如所期望的微小穿孔。在内部壳层12本身将被布置在支撑件36上并且被穿孔的情况下，内部壳层在加热处理之后例如通过粘合返回到并且固定在包括外部壳层14和结构16的组件上。

Claims (10)

1.用于对用于涡轮发动机的声学环形板(10)进行穿孔的设备(20)，其特征在于，所述设备包括：
-穿孔针(26)支撑环(24)，所述环具有回转轴线A并且意在被大致同轴地插入所述声学环形板内，所述环被分成部段并且包括围绕所述轴线有规律地分布的环部段(24a，24b)，并且每个环部段包括穿孔针且相对于所述轴线从径向内部静止位置径向地移动到穿孔位置，在所述穿孔位置，所述穿孔针穿过所述声学环形板，和
-至少一个旋转致动器(28)，所述旋转致动器具有旋转轴线A并且以机械的方式连接到所述环部段，使得所述旋转致动器的旋转导致所述环部段的径向移动。
2.根据权利要求1所述的设备(20)，其中，所述旋转致动器(28)通过连接装置连接到所述环部段，所述连接装置被构造成使得每个环部段(24a，24b)相对于相邻的环部段以非同步的方式进行径向移动。
3.根据权利要求2所述的设备(20)，其中，所述连接装置被构造成使得每个环部段(24a，24b)以与相邻的环部段的速度不同的速度进行径向移动。
4.根据权利要求2或3所述的设备(20)，其中，所述连接装置包括槽孔型链接系统(30，32)和/或滑块(34)。
5.根据权利要求1或2所述的设备(20)，其中，所述环部段(24a，24b)在径向外部表面上支撑穿孔针(26)。
6.根据权利要求1或2所述的设备(20)，所述设备进一步包括所述声学环形板(10)的环形支撑件(36)，所述环形支撑件意在被所述声学环形板包围。
7.根据权利要求5所述的设备(20)，所述设备进一步包括所述声学环形板(10)的环形支撑件(36)，所述环形支撑件意在被所述声学环形板包围，其中，所述环形支撑件(36)包括大致径向的孔口(38)，所述孔口用于使所述穿孔针(26)穿过并引导所述穿孔针。
8.根据权利要求1或2所述的设备(20)，其中，环部段(24a，24b)的数量是偶数并且高于或等于四。
9.用于通过使用根据权利要求7所述的设备(20)对用于涡轮发动机的声学环形板(10)进行穿孔的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
-将待被穿孔的所述声学环形板(10)布置成围绕所述环形支撑件(36)，
-将所述环部段(24a，24b)插入所述声学环形板内，
-使所述旋转致动器(28)旋转以便将所述环部段从其静止位置移动到其穿孔位置，所述穿孔针(26)被引导到环形支撑件的孔口(38)中，然后使所述穿孔针从所述声学环形板穿过。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述环部段(24a，24b)包括部段的第一系列(24a)和部段的第二系列(24b)，所述第一系列围绕轴线A有规律地分布，所述第二系列围绕轴线A有规律地分布并且被交插在所述第一系列的部段之间，所述第一系列的部段以与所述第二系列的部段的速度不同的速度进行移动。
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