CN110725721B - 用于涡轮机的具有金属紧固件的复合出口导向叶片 - Google Patents

用于涡轮机的具有金属紧固件的复合出口导向叶片 Download PDF

Info

Publication number
CN110725721B
CN110725721B CN201910646636.6A CN201910646636A CN110725721B CN 110725721 B CN110725721 B CN 110725721B CN 201910646636 A CN201910646636 A CN 201910646636A CN 110725721 B CN110725721 B CN 110725721B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vane
outlet guide
fastening portion
edge
hub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910646636.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110725721A (zh
Inventor
亚历山大·伯纳德·玛丽·布瓦松
拉里·西尔维奥·拉博里厄
凯利格·梅尔文·奥利厄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
SNECMA SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SNECMA SAS filed Critical SNECMA SAS
Publication of CN110725721A publication Critical patent/CN110725721A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110725721B publication Critical patent/CN110725721B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/04—Antivibration arrangements
    • F01D25/06—Antivibration arrangements for preventing blade vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/282—Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/64—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
    • F04D29/644—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/64—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
    • F04D29/644—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/646—Mounting or removal of fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/323—Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/36—Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/31—Retaining bolts or nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/614—Fibres or filaments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本发明描述了一种用于涡轮机的风扇(2)的出口导向叶片(1)，包括：‑由复合材料制成并具有径向内端部(101)的轮叶(10)，‑紧固至径向内端部(101)的第一金属紧固部(11)，‑至少第一平台(13)，该第一平台在轮叶(10)的径向内端部(101)附近相对于该轮叶横向延伸，第一金属紧固部(11)构造成安装并紧固至轮毂(6)的上游凸缘(62)和下游凸缘(63)，第一平台(13)与第一金属紧固部(11)或与轮叶(10)是一体的。本发明还涉及包括这种出口导向叶片(1)的整流轮(3)和涡轮机。

Description

用于涡轮机的具有金属紧固件的复合出口导向叶片
技术领域
本发明涉及一种用于涡轮机的出口导向叶片，尤其涉及包括由复合材料制成的轮叶和金属紧固部的叶片。
背景技术
双流涡轮喷气发动机沿气体流动方向从上游到下游通常包括容置在风扇壳体中的涵道风扇、主流的环形空间和次级流的环形空间。因此，由风扇吸入的空气量被分成在主流空间中流通的主流和在次级流空间中流通的与主流同心的次级流。
主流空间穿过包括一个或多个压缩机级(例如低压压缩机和高压压缩机)的主体、燃烧室、一个或多个涡轮级(例如高压涡轮和低压涡轮)和排气喷嘴。
涡轮喷气发动机可以在次级流动路径中装配有整流轮，整流轮包括出口导向叶片(Outlet Guide Vanes，OGV)。这些出口导向叶片位于涡轮喷气发动机的冷部中，这些出口导向叶片相对于涡轮机中的冷空气流的方向位于风扇叶片的下游。它们既用于拉直来自风扇叶片的冷空气流，也用于确保一部分机械力从内壳体传递到外壳体。
在整流轮的出口导向叶片由复合材料制成的情况下，为了保证其机械强度，每个叶片必须一方面径向地紧固至内壳体的轮毂上，另一方面径向地紧固至外壳体的中间壳体套圈上。
为了提高涡轮喷气发动机的推进效率并降低其比耗量以及风扇发出的噪音，已经提出了具有旁通比(其对应于次级(冷)流的流量与主(热)流(其穿过主体)的流量之比)的涡轮喷气发动机。
风扇的尺寸随着吸入的次级流量的增加而全局增加，因此它具有装配有其的涡轮喷气发动机的旁通比。因此，具有高旁通比的涡轮喷气发动机将导致风扇具有高直径，并因此导致涡轮喷气发动机具有高直径。具有高旁通比的涡轮喷气发动机的运输限制可能需要模块化安装风扇模块，该风扇模块在推进模块上尤其包括风扇、整流轮、轮毂、中间壳体套圈、内壳体和外壳体。随后通过整流轮的出口导向叶片进行安装。
然而，与模块化安装有关的定位与使由复合材料制成的出口导向叶片紧固至内壳体的轮毂和外壳体的中间壳套圈的紧固件类型不兼容。实际上，为了实现这种定位，出口导向叶片需要定心装置(锥形轴承、轴向止动件等)。然而，这种定心装置实施起来很昂贵，并且不具有令人满意的机械特性。
另外，次级流的流动必须尽可能最少地受到紧固叶片至内壳体的轮毂的紧固件的干扰。为了限制这些干扰，可以在每个叶片上安装平台。因此，当出口导向叶片安装在内部轮毂和外部中间壳体套圈之间以形成整流轮时，所述平台重构次级流动路径以确保良好的流动质量。
在文献WO 2014/076408中描述了包括由复合材料制成的平台的出口导向叶片的示例。然而，这种完全由复合材料制成的叶片带来制造和工业化上的困难，以及难以控制的机械强度。在文献EP 2412931中描述了包括金属平台的出口导向叶片的示例。然而，为了紧固至出口导向叶片，这些平台需要引入额外的部件，这会带来增加的质量、安装复杂性和更大的体积。
发明内容
本发明的目的是针对轮叶由复合材料制成的出口导向叶片提出一种解决方案，其与现有技术相比具有改进的机械和空气动力学特性。
本发明的另一个目的是提供一种出口导向叶片，与现有技术相比，该导向导向叶片的质量减小并且便于制造。
本发明的另一个目的是提供一种出口导向叶片，其使得能够将风扇模块模块化安装在推进模块上。
根据第一方面，本发明涉及一种用于涡轮机的风扇的出口导向叶片，该出口导向叶片沿径向轴线延伸，该径向轴线沿垂直于风扇的中心对称轴线的方向延伸并且通过该中心对称轴线，风扇包括具有上游凸缘和下游凸缘的轮毂，该出口导向叶片包括：
-轮叶，该轮叶由包括经基体致密化的纤维增强物的复合材料制成，并且所述轮叶沿径向轴线延伸，所述轮叶具有径向内端部和径向外端部，
-紧固至所述轮叶的径向内端部的第一金属紧固部，
-至少第一平台，所述第一平台在所述轮叶的径向内端部附近相对于所述轮叶横向延伸，
出口导向叶片的特征在于，所述第一金属紧固部构造成一方面安装并紧固至轮毂的上游凸缘，另一方面安装并紧固至轮毂的下游凸缘，并且，所述第一平台与第一金属紧固部或与叶片是一体的。
这种由复合材料制成的轮叶比由金属制成的相同轮叶具有更小的质量。出口导向叶片的复合轮叶部分与金属紧固部是分离的。与由复合材料一体制成的叶片和紧固件相比，这使得能够具有改进的机械强度，并且更容易制造。
在轮叶的径向内端部附近的至少一个平台使得能够重构次级流动路径并因此提供更好的流动质量，由于紧固件的存在而引起的扰动受到限制。
此外，该第一平台与紧固件或与叶片是一体的，这具有限制待设计和组装的零件数量的效果，并因此减小出口导向叶片的质量、体积和复杂性。
以单独或组合的方式采用的出口导向叶片的一些优选但非限制性的特征如下：
-出口导向叶片还包括第二平台，第二平台在轮叶的径向外端部附近相对于轮叶横向延伸。
-出口导向叶片还包括紧固至轮叶径向外端部的第二紧固部，所述第二紧固部构造成安装并紧固至壳体，所述第二紧固部是金属或由复合材料制成，该复合材料包括经基体致密化的纤维增强物。
-第二紧固部是金属，并且第二平台是金属并与第二金属紧固部是一体的，
-第二紧固部是金属，并且出口导向叶片还包括设置在第二金属紧固部和叶片之间的阻尼装置，
-第二紧固部由复合材料制成并且与轮叶是一体的。
-出口导向叶片还包括设置在第一金属紧固部和轮叶之间的阻尼装置，
根据第二方面，本发明涉及一种涡轮机风扇的整流轮，所述整流轮包括轮毂和根据第一方面的安装并紧固至轮毂上的至少一个出口导向叶片，其中：
-轮毂具有横向面、上游凸缘和下游凸缘，上游凸缘和下游凸缘各自具有横向面、上游面和下游面，以及
-第一金属紧固部包括第一边缘和第二边缘，第一边缘构造成支承抵靠上游凸缘的横向面和下游凸缘的横向面中的一个面，并且第二边缘构造成支承抵靠下游凸缘的上游面和上游凸缘的下游面中的一个面。
这种整流轮的第一金属紧固部可具有适于确保出口导向叶片定位的形状，第一金属紧固部具有：
-相对于风扇的中心对称轴线以一角度倾斜的第一边缘，该角度适于对应于轮毂的上游凸缘的横向面的倾斜角度，和/或
-第二边缘，该第二边缘包括突起形状和尺寸，其适于与在轮毂的下游凸缘的上游面中形成的凹槽的形状和尺寸互补，和/或
-第三边缘，具有适于使其压靠出口导向叶片的拱腹壁和拱背壁的形状。
根据第三方面，本发明涉及一种涡轮机，其包括至少一个根据第一方面的出口导向叶片。
附图说明
通过阅读以非限制性示例(其将通过以下附图来说明)给出的以下详细描述，本发明的其他方面、目的和优点将变得清楚，在附图中：
图1是表示根据本发明的一个实施方式的适于通过出口导向叶片安装的风扇模块和推进模块的图示。
图2a和图2b是表示根据本发明的一个实施方式的出口导向叶片的图示。
图3a和图3b是表示根据本发明的一个实施方式的出口导向叶片的图示。
图4a至图4d是表示根据本发明实施方式的第一金属紧固部的图示。
图5是表示根据本发明的一个实施方式的设有阻尼装置的出口导向叶片的图示。
具体实施方式
在本申请中，上游和下游由相对于风扇2中的气体穿过涡轮机的正常流动方向7来定义。此外，纵向轴线X被称为风扇2的对称中心轴线X。纵向方向对应于X轴线的方向，并且径向方向是垂直于该轴线并穿过该轴线的方向。横向方向是垂直于X轴线并且不穿过X轴线的方向。除非另有说明，否则术语“内”和“外”分别参照于径向方向使用，因此元件的内部或内面比同一元件的外部或外面更靠近X轴线。
图2a、图2b、图3a和图3b呈现出用于涡轮机整流轮3的出口导向叶片1。
涡轮机包括具有轮毂6的内壳体和具有中间壳体套圈的外壳体，内壳体和外壳体分别在内部和外部限定涡轮机中的次级流的气流流动路径。
例如，在图4b中呈现的内壳体的轮毂6可以具有横向面61、上游凸缘62和下游凸缘63。上游凸缘62和下游凸缘63各自呈现出构造成面向风扇2的轮毂的上游面、与上游面相反的下游面，以及连接上游面和下游面的横向面。
出口导向叶片1旨在定位于风扇2的下游。出口导向叶片1包括轮叶10。轮叶10由包括经基体致密化的纤维增强物的复合材料制成，并沿径向轴线延伸。
纤维增强物可由通过三维编织获得的具有渐进厚度的纤维预成型件形成。它尤其可以包括碳纤维、玻璃纤维、聚芳香酰胺纤维和/或陶瓷纤维。基体本身通常是聚合物基体，例如环氧树脂基体、双马来酰亚胺基体或聚酰亚胺基体。然后通过使用RTM(“树脂传递模塑”，“Resin Transfer Molding”)型或VARRTM(“真空树脂传递模塑”，“Vacuum ResinTransfer Molding”)型树脂真空注射工艺模塑形成叶片1。
轮叶10具有通过拱腹壁和拱背壁连接的前缘和后缘。前缘配置成与进入涡轮机的气流相反地延伸。它对应于空气动力学轮廓的前部，该空气动力学轮廓的前部面向气流并且将气流分流成拱腹流和拱背流。就后缘本身而言，后缘对应于空气动力学轮廓的后部，拱腹流和拱背流在该后部相遇。轮叶10的拱腹壁和拱背壁限定了具有如下尺寸的轮廓，该尺寸适于使风扇叶片2下游的冷空气流变直，并确保一部分机械力从内壳体传递到外壳体。
轮叶10包括径向内端部101和径向外端部102。轮叶10的径向外端部102可以紧固至外壳体的中间壳体套圈上。
出口导向叶片1还包括第一金属紧固部11，其通过图4a至图4d中的非限制性示例示出。第一金属紧固部11紧固至轮叶10的径向内端部101，并且构造成将轮叶10紧固至轮毂。
更具体地，第一金属紧固部11构造成一方面安装并紧固至上游凸缘62，以及另一方面安装并紧固在内壳体的轮毂6的下游凸缘63。第一金属紧固部11可以由铝或钛等材料制成。
第一金属紧固部11可包括与轮毂6和轮叶10的拱腹壁接触的拱腹部分以及与轮毂6和轮叶10的拱背壁接触的拱背部分。第一金属紧固部11的拱腹部分和拱背部分可以具有相似的尺寸(特别是在沿风扇的中心对称轴线上)并且可在轮叶10的任一侧上延伸。轮叶10夹在第一金属紧固部11的拱腹部分和拱背部分之间。根据优选实施方式，拱腹部分和拱背部分中的每个包括第一边缘111、第二边缘112和第三边缘113。
第一边缘111构造成支承抵靠轮毂6的上游凸缘62的横向面和下游凸缘63的横向面中的一个面。第一边缘111主要在风扇的横向方向和纵向方向上延伸。
第二边缘112构造成支承抵靠轮毂6的下游凸缘63的上游面和上游凸缘62的下游面中的一个面。第二边缘112主要在风扇的横向方向和径向方向上延伸。
第一边缘111和/或第二边缘112各自包括一个或多个孔114、115，以便通过一个或多个紧固装置(例如螺栓、螺钉或任何其他可能的紧固装置)紧固至轮毂6。
拱腹部分(分别地，拱背部分)的第三边缘113连接第一边缘111和第二边缘112，并且构造成在轮叶10的径向内端部101的附近或径向内端部101处支承抵靠轮叶10的拱腹壁(分别地，拱背壁)。第三边缘113主要在风扇的径向方向和纵向方向上延伸。第三边缘113包括一个或多个孔116，该一个或多个孔116与轮叶10中形成的多个孔相关联，以便通过一个或多个紧固装置(例如螺栓)将第三边缘113紧固至轮叶10。该一个或多个孔沿横向方向形成在轮叶10中，使得当定位轮叶时，孔与第三边缘113的孔116相对设置。轮叶的每个孔用于插入螺栓。拱腹部分(分别地，拱背部分)侧的螺母阻挡轮叶10的拱腹壁(分别地，拱背壁)侧的螺栓。
在所示的示例性实施方式中，第一边缘111构造成支承抵靠轮毂6的上游凸缘62的横向面，并且通过螺栓和嵌件紧固至其上。第二边缘112构造成支承抵靠轮毂6的下游凸缘63的上游面，并且通过螺栓紧固至其上。第三边缘113通过三个螺栓紧固至轮叶10。
第一边缘111和第二边缘112将第一金属紧固部11紧固至内壳体的轮毂6。第三边缘113将第一金属紧固部11紧固至轮叶10。因此，第一金属紧固部11将轮叶10紧固至内壳体的轮毂6。
当涡轮喷气发动机的运输限制需要将风扇模块4模块化安装在推进模块5上时，其安装通过次级整流器3的出口导向叶片1进行，如图1所示。然后，第一金属紧固部11可以确保出口导向叶片1相对于轮毂6的定位。
为此目的，轮毂6的上游凸缘62的横向面和第一金属紧固部11的第一边缘111可以相对于风扇的中心对称轴稍微倾斜，以确保出口导向叶片1相对于上游凸缘62的定位。
而且，如图4b所示，可以在下游凸缘63的上游面中形成凹槽，并且第一金属紧固部11的第二边缘112的下游面可以包括突起，该突起沿纵向方向从所述下游面延伸，所述凹槽和所述突起具有互补的形状和尺寸，以确保所述出口导向叶片1相对于所述下游凸缘63的定位。
最后，第三边缘113具有使其可以压靠出口导向叶片1的拱腹壁和拱背壁壁的形状，以确保其定位。
因此，这便于将风扇模块4从出口导向叶片1的上游定位到推进单元5上。
出口导向叶片1还包括第一平台13，第一平台13在轮叶10的径向内端部101附近相对于轮叶10横向延伸。
优选地，第一平台13由两个半平台组成。拱腹半平台(分别地，拱背半平台)在轮叶10的拱腹壁(分别地，拱背壁)侧延伸。两个半平台可以具有相似的尺寸，并且在轮叶10的两侧延伸。
优选地，每个半平台在纵向方向上的尺寸基本上等于轮叶10在纵向方向上的尺寸。当出口导向叶片1安装在内轮毂6和中间壳体套圈之间以形成整流轮3时，每个半平台在横向方向上的尺寸可以适于确保它们的连接，此时平台13重构出次级流动路径壁。然后，构成第一金属紧固部11的元件被遮盖，这使得可以限制流动的干扰而不引入额外的部件。
作为变型，半平台在纵向方向上的尺寸可以小于或大于轮叶10在纵向方向上的尺寸，并且半平台在横向方向上的尺寸可不导致次级流动路径的重构。第一平台13可以仅具有一个拱腹半平台、一个拱背半平台，或者具有两个不同尺寸的半平台。
图3a、图4c和图4d示出了第一平台13和第一金属紧固部11是一体的情况。这里理解的“一体”是指第一平台13和第一金属紧固部11被整体地形成，并且在这里是指金属单件。例如，它们可以整体铸造。在该示例性实施方式中，拱腹半平台(分别地，拱背半平台)从第一金属紧固部11的拱腹部分(分别地，拱背部分)的第三边缘113的径向外部横向延伸至第三边缘113。
图2a、图2b和图4a示出了第一平台13和轮叶10是一体的情况。这里理解的“一体”是指第一平台13和轮叶10整体地形成为单件。因此，在该示例性实施方式中，第一平台13与轮叶10同样由复合材料制成，这与第一金属平台13相比提供了增加的重量。第一平台13位于轮叶10上的比第一金属紧固部11径向上更靠外的位置。它可以与第一金属紧固部11接触。可以选择第一平台13的位置，以便优化出口导向叶片1的流动的质量、流量和/或其维护。
第一平台13可以通过对轮叶10的纤维增强物进行脱粘来制造。用于编织叶片预成型件以实现脱粘的方法描述于例如文献WO 2014/076408中。在粘合区域中，所有经纱层通过纬纱彼此固定，从而形成单个条带。相反地，在脱粘区域中，两个条带编织在一起，但每个条带具有独立的纬纱，从而在它们之间形成脱粘平面。通过在纵向方向上编织预成型件，然后将脱粘区域横向折叠，从而使得形成脱粘物。
出口导向叶片1还可包括第二紧固部。第二紧固部紧固至轮叶10的径向外端部102上，并且构造成安装并紧固至外壳体上，特别是安装并紧固至中间壳体套圈上。
第二紧固部可以是金属或由复合材料制成，该复合材料包括经基体致密化的纤维增强物。因此，该复合材料与轮叶10的复合材料相同。
第二紧固部可包括在轮叶10的拱腹壁侧上延伸的拱腹部分，和在轮叶10的拱背壁侧上延伸的拱背部分。第二紧固部的拱腹部分和拱背部分可以具有相似的尺寸并且在轮叶10的两侧延伸。轮叶10夹在第二紧固部的拱腹部分和拱背部分之间。
第二紧固部可以是金属。第二金属紧固部可具有与第一金属紧固部11的材料和结构类似的材料和结构，其第一边缘和第二边缘紧固至中间壳体套圈上，并且第三边缘紧固至轮叶10上。
第二紧固部可以由复合材料制成并且与轮叶10是一体的。第二紧固部可以包括轮叶10的脱粘物，并且在轮叶的径向外端部102附近相对于轮叶10横向延伸。脱粘物可以例如用螺钉或螺栓紧固至中间壳体套圈上。
出口导向叶片1还可以包括第二平台14，第二平台14在轮叶10的径向外端部102附近相对于轮叶10横向延伸。
优选地，第二平台14由两个半平台组成。拱腹半平台在轮叶10的拱腹壁侧延伸，并且拱背半平台在其拱背壁侧延伸。第二平台14的半平台可具有与第一平台13的半平台的尺寸规则类似的尺寸规则。
第二平台14可以安装在出口导向叶片1上以便简化维护，或者可以与第二金属紧固部或与轮叶10成为一体。
与第一平台13是金属并且与第一金属紧固部11成一体类似地，在第二平台14是金属并且与第二金属紧固部成一体的情况下，拱腹半平台(分别地，拱背半平台)可以从第二金属紧固部的拱腹部分(分别地，拱背部分)的第三边缘横向延伸至第三边缘，以便位于轮叶10上比第二紧固部径向更靠内的位置。
图2a、图2b示出了第二平台14和轮叶10是一体的情况。再者，第二平台14由复合材料制成。它位于轮叶10上比第二紧固部径向更靠内的位置，并且可以与第二紧固部接触。
出口导向叶片1还可包括阻尼装置15，如图5所示，阻尼装置15设置在第一金属紧固部11与轮叶10之间，和/或设置在第二金属紧固部与轮叶10之间。阻尼装置15可以是添加材料的形式，其至少部分地围绕轮叶10的径向内端部101和/或外端部102。
这种阻尼装置15使得能够改善使用寿命和出口导向叶片1的响应，尤其是面对压缩和振动现象时出口导向叶片1的响应。
可以组装根据上述实施方式之一的多个出口导向叶片1，以形成整流轮3。
通过将第一金属紧固部11紧固至轮叶10的径向内端部101以及将第二紧固部(如果它是金属)紧固至轮叶10的径向外端部102以将出口导向叶片1组装至中间壳体套圈和轮毂6。
然后将第一金属紧固部11放置在轮毂6上并紧固至其上，并将第二紧固部紧固至中间壳体套圈上。
元件的组装顺序决不是限制性的。可以考虑不同的顺序，例如通过首先将紧固部分别紧固至轮毂6和套圈上，其次将轮叶10紧固至其上。
可以考虑其他实施方式，并且本领域技术人员可以容易地改变上述实施方式或示例性实施方式，或者考虑其他实施方式，同时保持在本发明的范围内。例如，可以改变平台13、14的数量以符合内壳体可能的局部特性，或者以便于安装或维护的某些方面。
这些实施方式或示例性实施方式的不同特征可以单独使用或组合在一起使用。当组合使用时，可以如上所述或不同地使用这些特征，本发明不限于本公开中描述的特定组合。特别地，除非另有说明，否则关于实施方式或示例性实施方式描述的特性可以以类似的方式应用至另一实施方式或示例性实施方式。

Claims (7)

1.用于涡轮机风扇模块(4)的出口导向叶片(1)，所述出口导向叶片(1)沿径向轴线延伸，所述径向轴线沿垂直于风扇模块(4)的中心对称轴线的方向延伸并且穿过所述中心对称轴线，所述风扇模块(4)包括具有上游凸缘(62)和下游凸缘(63)的轮毂(6)，所述出口导向叶片(1)包括：
-轮叶(10)，所述轮叶(10)由包括经基体致密化的纤维增强物的复合材料制成，并且所述轮叶(10)沿所述径向轴线延伸，所述轮叶(10)具有径向内端部(101)和径向外端部(102)，
-第一紧固部(11)，所述第一紧固部是金属的并且也被称为第一金属紧固部，所述第一金属紧固部紧固至所述轮叶(10)的径向内端部(101)，
-紧固至所述轮叶(10)的径向外端部(102)的第二紧固部(12)，所述第二紧固部(12)构造成安装并紧固至壳体，所述第二紧固部(12)由复合材料制成，所述复合材料包括经基体致密化的纤维增强物，所述第二紧固部(12)与所述轮叶(10)是一体的，
-至少第一平台(13)，所述第一平台(13)在所述轮叶(10)的径向内端部(101)附近相对于所述轮叶(10)横向延伸，
-所述出口导向叶片(1)的特征在于，所述第一金属紧固部(11)构造成一方面安装并紧固至所述轮毂(6)的上游凸缘(62)，另一方面安装并紧固至所述轮毂(6)的下游凸缘(63)，并且，所述第一平台(13)与所述第一金属紧固部(11)是一体的。
2.根据权利要求1所述的出口导向叶片(1)，所述出口导向叶片(1)还包括第二平台(14)，所述第二平台(14)在所述轮叶(10)的径向外端部(102)附近相对于所述轮叶(10)横向延伸。
3.根据权利要求1所述的出口导向叶片(1)，所述出口导向叶片(1)还包括设置在所述第二紧固部(12)和所述轮叶(10)之间的阻尼装置(15)。
4.根据权利要求1或2所述的出口导向叶片(1)，所述出口导向叶片(1) 还包括设置在所述第一金属紧固部(11)和所述轮叶(10)之间的阻尼装置(15)。
5.一种涡轮机风扇模块(4)的整流轮(3)，所述整流轮(3)包括轮毂(6)和至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的出口导向叶片(1)，所述出口导向叶片安装并紧固至所述轮毂(6)，其中：
-所述轮毂(6)具有横向面(61)、上游凸缘(62)和下游凸缘(63)，所述上游凸缘(62)和下游凸缘(63)各自具有横向面、上游面和下游面，以及
-第一金属紧固部(11)包括第一边缘(111)和第二边缘(112)，所述第一边缘(111)构造成支承抵靠所述上游凸缘(62)的横向面和所述下游凸缘(63)的横向面中的一个面，并且所述第二边缘(112)构造成支承抵靠所述下游凸缘(63)的上游面和所述上游凸缘(62)的下游面中的一个面。
6.根据权利要求5所述的整流轮(3)，其中，所述第一金属紧固部(11)具有适于确保所述出口导向叶片(1)的定位的形状，所述第一金属紧固部(11)具有：
-相对于所述风扇模块(4)的中心对称轴线以一角度倾斜的第一边缘(111)，所述角度适于对应于所述轮毂(6)的所述上游凸缘(62)的横向面的倾斜角度，和/或
-第二边缘(112)，所述第二边缘(112)包括突起形状和尺寸，其适于与在所述轮毂(6)的所述下游凸缘(63)的上游面中形成的凹槽的形状和尺寸互补，和/或
-第三边缘(113)，所述第三边缘(113)具有适于使其压靠所述出口导向叶片(1)的拱腹壁和拱背壁的形状。
7.一种涡轮机，所述涡轮机包括至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的出口导向叶片(1)。
CN201910646636.6A 2018-07-17 2019-07-17 用于涡轮机的具有金属紧固件的复合出口导向叶片 Active CN110725721B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1856609 2018-07-17
FR1856609A FR3084105B1 (fr) 2018-07-17 2018-07-17 Aube directrice de sortie composite avec fixation metallique pour turbomachine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110725721A CN110725721A (zh) 2020-01-24
CN110725721B true CN110725721B (zh) 2022-02-22

Family

ID=63684125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910646636.6A Active CN110725721B (zh) 2018-07-17 2019-07-17 用于涡轮机的具有金属紧固件的复合出口导向叶片

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11149570B2 (zh)
EP (1) EP3597863B1 (zh)
CN (1) CN110725721B (zh)
FR (1) FR3084105B1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11035238B2 (en) * 2012-06-19 2021-06-15 Raytheon Technologies Corporation Airfoil including adhesively bonded shroud
FR3138904A1 (fr) * 2022-08-22 2024-02-23 Safran Aircraft Engines Aubage fixe de turbomachine comprenant des aubes à calage variable

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5765993A (en) * 1996-09-27 1998-06-16 Chromalloy Gas Turbine Corporation Replacement vane assembly for fan exit guide
US6619917B2 (en) * 2000-12-19 2003-09-16 United Technologies Corporation Machined fan exit guide vane attachment pockets for use in a gas turbine
US9441497B2 (en) * 2010-02-24 2016-09-13 United Technologies Corporation Combined featherseal slot and lightening pocket
US8550776B2 (en) * 2010-07-28 2013-10-08 General Electric Company Composite vane mounting
US8998575B2 (en) * 2011-11-14 2015-04-07 United Technologies Corporation Structural stator airfoil
US9347327B2 (en) * 2012-06-14 2016-05-24 Dresser-Rand Company F-class gas turbine compressor exit guide vane repair
CA2891293C (fr) * 2012-11-13 2021-01-12 Snecma Preforme et aube monobloc pour turbomachine
US9534498B2 (en) * 2012-12-14 2017-01-03 United Technologies Corporation Overmolded vane platform
JP6150054B2 (ja) * 2013-07-02 2017-06-21 株式会社Ihi 静翼構造及びこれを用いたターボファンジェットエンジン
JP2015135061A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 株式会社Ihi 翼の連結部構造及びこれを用いたジェットエンジン

Also Published As

Publication number Publication date
EP3597863B1 (fr) 2021-05-05
FR3084105B1 (fr) 2020-06-19
EP3597863A1 (fr) 2020-01-22
US20200025001A1 (en) 2020-01-23
US11149570B2 (en) 2021-10-19
FR3084105A1 (fr) 2020-01-24
CN110725721A (zh) 2020-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1908920A2 (en) Guide vane and gas turbine comprising a plurality of these guide vanes
US10774653B2 (en) Composite gas turbine engine component with lattice structure
US8162603B2 (en) Vane frame for a turbomachine and method of minimizing weight thereof
US10508559B2 (en) Monobloc preform and blade for turbo machine
US6371725B1 (en) Conforming platform guide vane
US20080159856A1 (en) Guide vane and method of fabricating the same
US20080159851A1 (en) Guide Vane and Method of Fabricating the Same
EP2971552B1 (en) Injection molded composite fan platform
US10131073B2 (en) Monobloc blade preform and module for a turbo machine intermediate casing
CN106121746B (zh) 用于轴流涡轮机械压缩机的复合分流器唇边
US20160032776A1 (en) Reinforced composite case
CN110725721B (zh) 用于涡轮机的具有金属紧固件的复合出口导向叶片
US20160047275A1 (en) Composite attachment structure with 3d weave
CN111059078A (zh) 具有翼弦减小部的易碎燃气涡轮发动机翼型件
US11391167B2 (en) Hybrid airfoil for gas turbine engines
CN110273714B (zh) 用于翼型件的套环支撑组件
US20220099108A1 (en) Fan casing for an aircraft turbomachine
CN114294263A (zh) 风扇叶盘结构及涡轮风扇发动机
US11359500B2 (en) Rotor assembly with structural platforms for gas turbine engines
US11821333B2 (en) Blower vane
US11725519B2 (en) Platform for an airfoil of a gas turbine engine
CN117813442A (zh) 风扇模块叶轮、以及配备有这种叶轮的喷气式涡轮发动机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant