CN109072707B - 叶片和用于重新加载耐磨层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叶片(16)，特别是风扇叶片，该叶片用于将耐磨层(26)重新加载到旨在围绕叶片的涡轮发动机壳体(18)的内表面上。叶片包括根部(20)和翼型部(24)，该翼型部具有与所述根部相对的顶端，所述根部包括用于可聚合的再填充树脂的存储或通过的容纳部(32)。所述翼型部包括纵向通道(34)，所述通道的第一端部连接到容纳部并且相对的端部在上述顶端处开口。

Description

叶片和用于重新加载耐磨层的方法

技术领域

本发明涉及一种叶片和一种用于将耐磨层重新加载到旨在围绕叶片的涡轮发动机壳体的内表面上的方法。

背景技术

现有技术特别包括文献US-A 1-2002/090302、EP-A1-2 813 672、DE-A1-16 28262、EP-A1-2 899 371和US-A1-2007/243070。

涡轮发动机包括在壳体内旋转的转子叶片。已知在这种壳体的内表面上设置耐磨材料的层，叶片的端部旨在通过摩擦与该层配合，以便限制这些端部与壳体之间的非功能性泄漏空气流，从而优化涡轮发动机的性能。

涡轮发动机的风扇叶片尤其是这种的情况，该风扇叶片由保持壳体围绕，该保持壳体的内表面上沉积有耐磨材料层或耐磨层。

如上文所述，耐磨层通过摩擦而磨损。当耐磨层被磨损太多或者例如由于异物的冲击而损坏时，必须对其进行修理以保持涡轮发动机的预期性能。

于是，可以有两种解决方案：移除或更换耐磨层或者重新加载耐磨层，以便例如填充孔或填充过度磨损的区域。这两个操作是耗时长的且昂贵的并且系统地要求将发动机从发动机所固定的航空器上拆卸下来。

本发明提出了一种解决该问题的简单、有效和经济的方案。

发明内容

本发明提出一种叶片，特别是风扇叶片，该叶片用于将耐磨层重新加载到涡轮发动机壳体的内表面上，该涡轮发动机壳体旨在围绕叶片，该叶片包括根部和翼型部，翼型部具有与所述根部相对的顶端，该根部包括用于可聚合的再填充树脂的储存或通过的容纳部，并且翼型部包括纵向管道，该纵向管道的第一端部连接到所述容纳部，并且相对的端部在所述顶端处开口。

本发明因为使用重新加载耐磨层的叶片而是特别有利的。该叶片确实被构造成能够在支撑该叶片的转子旋转的期间沉积或喷射重新加载的树脂。在离心力的作用下，旨在将树脂从容纳部移动到管道然后移动到叶片的顶端，以便之后沉积或喷射到壳体上。该层的重新加载可以在机翼下方进行而无需拆卸涡轮发动机，因此涉及有限的航空器固定不动时间。

根据本发明的叶片可包括一个或多个以下彼此分开或彼此组合的特征：

-叶片包括一系列沿着叶片的弦大致对齐的纵向管道，

-叶片还包括固定在所述顶端上的刮擦构件，甚至是铺展构件，

-所述构件例如通过互锁而可移除地固定在所述端部上，

-所述构件具有细长形状并沿着叶片的弦延伸；该构件和管道能够以使得构件和管道例如可以彼此连通的方式根据叶片的同一弦延伸，

-所述构件包括空腔，该空腔与所述管道的开口流体连通，以用于向该空腔供应树脂，并且所述构件包括至少一个用于分配树脂的管道，该用于分配树脂的管道从所述空腔延伸到该构件的与所述根部相对的端部。

本发明还涉及一种将耐磨层重新加载到涡轮发动机的风扇壳体的内表面上的方法，该方法包括以下步骤：

-拆卸所述涡轮发动机的转子的至少一个叶片、特别是风扇叶片，并用如上所述的叶片替换它，

-以如下方式旋转所述转子：使得容纳在所述容纳部中的树脂通过离心作用流入所述管道中并沉积或喷射到所述表面上。

有利地，该方法包括通过所述构件铺展和刮擦沉积的树脂的步骤。

优选地，转子的多个、例如四个、叶片被如上文所述的叶片替换，上文所述的叶片围绕转子的旋转轴线均匀地分布。

附图说明

通过阅读作为非限制性示例给出的以下描述并参考附图，将更好地理解本发明并且本发明的其他细节、特征和优点将更清楚地显现出来，在附图中：

-图1是作为涡轮发动机风扇的轴向横截面的示意性半视图，图1示出了与风扇的内周缘具有较小的比例的风扇的外周缘；

-图2是根据本发明的叶片的高度示意性透视图；

-图3是根据本发明的设有四个叶片的风扇转子的高度示意性前视图；

-图4是根据本发明的叶片端部的高度示意图；和

-图5是沿着图3的V-V线的截面图。

具体实施方式

图1部分地示出了例如航空器涡轮喷气发动机的涡轮发动机的风扇10。

传统地，涡轮发动机从上游到下游、即在气流的流动方向上包括风扇、一个或多个压缩机、燃烧室、一个或多个涡轮以及从涡轮或多个涡轮离开的燃烧气体的排气喷嘴。

因此，风扇10位于涡轮发动机的上游端部。风扇包括转子12，该转子包括承载叶片16的环形列(所谓的风扇叶片)的毂部14，转子12在保持壳体18内旋转。

转子12在其外周缘包括用于安装叶片16的根部20的槽的环形列。每个槽22通常具有燕尾形状的部分，并且每个叶片根部具有与槽互补的形状以便允许通过将叶片根部装配到槽中来安装叶片。

以已知的方式，可以在叶片的根部和槽22的用于接纳根部的底部之间插入垫片，以使根部固定不动。

每个叶片16包括翼型部24，该翼型部相对于转子12的旋转轴线A径向向外地从根部延伸。翼型部包括与根部相对的顶端，即，在根部的径向外端部处的顶端。

保持壳体18在此具有大体圆筒形的形状并围绕风扇叶片16延伸。保持壳体包括内部圆柱形表面，在该内部圆柱形表面上设置有耐磨材料的环形层26。该层26围绕叶片16并且沿着轴线A在叶片的整个纵向尺寸上延伸。

风扇转子12位于入口锥体28的下游，该入口锥体固定到转子12，并且风扇转子位于环形分离器30的上游，该环形分离器的功能是将穿过风扇叶片的环形入口空气流动路径分成两个同轴的环形流动路径，分别为用于产生主流或热流的内部环形流动路径和用于产生次级流或冷流的外部环形流动路径。

本发明涉及一种用于在诸如图1的壳体18的壳体的内表面上重新加载耐磨层的叶片。

叶片12的根部20(在图2中更好地看到)包括用于可聚合的再填充树脂的存储或通过的容纳部32。换句话说，该容纳部32可以连接到树脂源并确保树脂分布到叶片的其余部分，或者自身形成树脂源。在后一种情况下，容纳部32可以直接容纳树脂或者被设想为接纳树脂盒。

树脂可以是双组分类型的，因此包括两种组分，诸如树脂组分和硬化组分，该两种组分旨在被混合并且例如在环境温度下通过聚合硬化。由3M公司以名称为Scotch-Weld^TM销售的环氧基树脂例如适于该应用。

叶片16的翼型部24包括多个用于将树脂输送到叶片的顶端的管道34。这些管道是纵向的，即这些管道沿着翼型部的纵向轴线延伸，该纵向轴线相对于轴线A是大致径向的轴线。管道34优选地大致是直的，以便利于前述的输送。这些管道具有例如几毫米的直径，该直径自然取决于树脂在其使用温度下的粘度。

管道34在容纳部32和翼型部24的顶端之间延伸。管道34的径向内端部开口到容纳部32中，并且管道的径向外端部开口到翼型部的径向外端部表面36上，这旨在面向耐磨层26。

图2和图4更详细地示出了端部表面36以及管道34的到该表面36上的开口39。翼型部中的内部管道的数量可以相对高。如图4所示，它们可以按组聚集在一起。管道34可以分布在表面上并沿叶片的弦对齐。

叶片16的顶端有利地设置有用于铺展和刮擦的构件38，该构件被施加并固定到端部表面36上。

构件38具有细长形状并且旨在沿着叶片的弦延伸。有利地，该构件例如通过互锁或弹性卡扣配合而可移除地固定在叶片上。在所示的示例中，构件38包括凸出部40或夹子，其旨在与设置在叶片的顶端处并且通到表面36上的孔口42配合，这些凸出部在图5中示出。该图示出了构件38的实施例，该构件包括空腔44，该空腔旨在与管道34的开口39流体连通，以便向该空腔供给树脂。为此，构件38可包括穿有孔口的径向内底壁，该孔口旨在当该构件安装在翼型部上时与管道的开口39对准。构件38还包括至少一个用于分配树脂的管道46，该用于分配树脂的管道从空腔44延伸到构件38的径向外端部。该端部更优选地构造成铺展开树脂并刮擦掉多余的树脂。该端部被成形为再现风扇的入口空气流动路径的理论轮廓。

本发明还涉及一种重新加载耐磨层26的方法，该方法包括以下步骤：

-拆卸转子的至少一个叶片并用如上所述的叶片16替换它，

-以如下的方式旋转转子：使得容纳在容纳部32中的树脂通过离心作用流入管道34中并沉积或喷射到耐磨层26上。

在叶片设置有构件38的情况下，该方法包括通过该构件铺展和刮擦所沉积的树脂的步骤。

有利地，并且如图3所示，转子的多个、例如四个叶片被叶片16替换。这些叶片16更优选地围绕转子的旋转轴线均匀地分布，为清楚起见，转子的其他原始叶片未在图中示出。

在本发明的一个特定实施例中，泵用于迫使树脂从每个翼型部的容纳部沿其内部管道流动。在实践中，泵可以调节到150巴的压力，风扇可以例如通过手动被旋转地驱动或当泵打开时通过自转被旋转地驱动。

在本发明的另一个实施例中，仅通过由于风扇例如以约500rpm的速度旋转而施加的离心力来迫使树脂在管道中流动。

Claims (13)

1.叶片(16)，所述叶片用于将耐磨层(26)重新加载到旨在围绕所述叶片的涡轮发动机壳体(18)的内表面上，所述叶片具有根部(20)和翼型部(24)，所述翼型部具有与所述根部相对的顶端，所述根部包括用于可聚合的再填充树脂的存储或通过的容纳部(32)，并且所述翼型部包括纵向管道(34)，所述纵向管道的第一端部连接到所述容纳部并且所述纵向管道的相对的端部在所述顶端上开口。

2.根据权利要求1所述的叶片(16)，其中，所述叶片包括沿着所述叶片的弦大致对齐的一系列纵向管道(34)。

3.根据权利要求1或2所述的叶片(16)，其中，所述叶片还包括固定在所述顶端上的用于铺展和刮擦的构件(38)。

4.根据权利要求3所述的叶片(16)，其中，所述用于铺展和刮擦的构件(38)可移除地固定在所述端部上。

5.根据权利要求3所述的叶片(16)，其中，所述用于铺展和刮擦的构件(38)具有细长形状并且沿着所述叶片的弦延伸。

6.根据权利要求3所述的叶片(16)，其中，所述用于铺展和刮擦的构件(38)包括空腔(44)，所述空腔与所述管道的开口流体连通以用于向所述空腔供应树脂，并且所述用于铺展和刮擦的构件包括至少一个用于分配树脂的管道(46)，所述用于分配树脂的管道从所述空腔延伸到所述用于铺展和刮擦的构件的与所述根部相对的端部。

7.根据权利要求1所述的叶片(16)，所述叶片为风扇的叶片。

8.根据权利要求4所述的叶片(16)，其中，所述用于铺展和刮擦的构件(38)通过互锁而可移除地固定在所述端部上。

9.一种用于将耐磨层重新加载到涡轮发动机的壳体的内表面上的方法，所述方法包括以下步骤：

-拆卸所述涡轮发动机的转子的至少一个叶片并用根据权利要求1至8中任一项所述的叶片(16)替换所述涡轮发动机的转子的至少一个叶片，

-以如下方式旋转所述转子：使得容纳在所述容纳部中的树脂通过离心作用流入所述管道中并沉积或喷射到所述表面上。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法包括通过所述用于铺展和刮擦的构件来铺展和刮擦沉积的树脂的步骤。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述转子的多个叶片被根据权利要求1至8中任一项所述的叶片(16)替换，所述根据权利要求1至8中任一项所述的叶片(16)围绕所述转子的旋转轴线均匀地分布。

12.根据权利要求9所述的方法，所述壳体为涡轮发动机的风扇的壳体。

13.根据权利要求11所述的方法，所述多个叶片为四个叶片。

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