CN114017141A - 一种转静子机匣 - Google Patents

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Abstract

本申请属于航空发动机转静子机匣设计技术领域，具体涉及一种转静子机匣，包括：机匣外层，由沿径向对接的两半构成，每半以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；机匣内层，连接在机匣外层内侧，由沿径向对接的两半构成，每半以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；多个机匣中间包容层，位于机匣外层、机匣内层之间；每个机匣中间层对应环绕在一级转子叶片外周，由沿径向对接的两半构成，每半以聚酰亚胺纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作。

Description

一种转静子机匣
技术领域
本申请属于航空发动机转静子机匣设计技术领域，具体涉及一种转静子机匣。
背景技术
树脂基纤维增强复合材料具有高比强度、高比刚度等特点，逐渐被广泛应用于航空发动机中转静子机匣的制造，当前的技术方案存在以下缺陷：
1)以树脂基纤维增强复合材料制造的机匣，多被设计为整环结构，仅能够适用于单级机匣，难以适用于气流路高度发生变化的多级转静子机匣；
2)树脂基纤维增强复合材料的抗冲击性能较差，为了保证对转子叶片的包容性，多设计具有较大的厚度，致使其质量较大。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种转静子机匣，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种转静子机匣，包括：
机匣外层，由沿径向对接的两半构成，每半以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；
机匣内层，连接在机匣外层内侧，由沿径向对接的两半构成，每半以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；
多个机匣中间包容层，位于机匣外层、机匣内层之间；每个机匣中间层对应环绕在一级转子叶片外周，由沿径向对接的两半构成，每半以聚酰亚胺纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转静子机匣中，机匣内层内侧对应各级转子叶片部位处涂覆耐磨涂层。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转静子机匣中，机匣外层、机匣内层两端向外翻折，形成轴向连接边，向外翻折部位的机匣外层、机匣内层间填充复合材料铺层。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转静子机匣中，还包括：
两个轴向连接边端面层，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；每个轴向连接边端面层对应连接在一个轴向连接边的端面上。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转静子机匣中，还包括：
两个翻折部位增强层，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；每个翻折部位增强层对应连接在机匣内层一端向外翻折部位的内侧。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转静子机匣中，机匣外层、机匣内层上具有多组安装孔；
每组安装孔对应环绕在一级静子叶片外周分布，其中每个安装孔供对应级静子叶片的一个上轴颈伸出。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转静子机匣中，多对静子叶片止动层，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，连接在机匣内层内侧；每对静子叶片止动层之间形成一个静子叶片轴向止动槽，对应供一级静子叶片的各个上缘板卡入。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转静子机匣中，多个安装孔加强层，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，连接在机匣外层外侧，其上具有多个穿孔，其外侧环绕每个穿孔的局部加工为平面；
每个安装孔加强层对应环绕一组安装孔，其上穿孔与对应组的各个安装孔连通，以供对应的上轴颈伸出；
各个上轴颈伸出对应穿孔的部位螺接螺母，各个螺母抵靠在对应的平面部位上。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转静子机匣中，两半机匣外层、机匣内层沿径向对接的部位处向外翻折，形成纵向连接边，向外翻折部位的机匣外层、机匣内层间填充复合材料铺层。
根据本申请的至少一个实施例，上述的转静子机匣中，四个纵向连接边端面层，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；每个纵向连接边端面层对应连接在一个纵向连接边的端面上。
附图说明
图1是本申请实施例提供的转静子机匣的示意图；
图2是图1的A-A向剖视图；
图3是图2的B-B向剖视图；
图4是本申请实施例提供的转静子机匣与转子叶片配合的局部示意图；
图5是本申请实施例提供的转静子机匣与静子叶片配合的局部示意图；
图6是图5的C-C向剖视图；
其中：
1-机匣外层；2-机匣内层；3-机匣中间包容层；4-轴向连接边端面层；5-翻折部位增强层；6-静子叶片；7-纵向连接边端面层；8-静子叶片止动层；9-安装孔加强层；10-转子叶片；11-耐磨涂层。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图6对本申请做进一步详细说明。
一种转静子机匣，包括：
机匣外层1，由沿径向对接的两半构成，每半以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，也可以采用其他高强度、高模量纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；
机匣内层2，连接在机匣外层1内侧，由沿径向对接的两半构成，每半以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，也可以采用其他高强度、高模量纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；
多个机匣中间包容层3，位于机匣外层1、机匣内层2之间；每个机匣中间层3对应环绕在一级转子叶片10外周，由沿径向对接的两半构成，每半以聚酰亚胺纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，也可以采用其他高吸能比纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作。
对于上述实施例公开的转静子机匣，领域内技术人员可以理解的是，其设计构成转静子机匣的机匣外层1、机匣内层2、机匣中间包容层3均由沿径向对接的两半构成，即设计转静子机匣整体由沿径向对接的两半构成，在与内部转静子结构进行配装时，可从内部转静子结构外部沿径向将两半对接，装配性好，且可在需要对内部转静子结构进行维护时，可从外部将两半分解，使内部转静子结构暴露，方便、便捷。
对于上述实施例公开的转静子机匣，领域内技术人员还可以理解的是，机匣外层1、机匣内层2为转静子机匣的主要承力层，选用以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，具有较高的比强度、比刚度，可保证静子机匣的承载性能。
对于上述实施例公开的转静子机匣，领域内技术人员还可以理解的是，其设计多个机匣中间包容层3环绕在各级转子叶片10外周，可对各级转子叶片10的飞脱起到包容作用，选用以抗冲击性能效果较好的聚酰亚胺纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，配合高比强度、比刚度的机匣外层1、机匣内层2，可有效保证对各级转子叶片10的包容效果，此外，设计各个机匣中间包容层3位于机匣外层1、机匣内层2之间，与机匣外层1、机匣内层2间结合紧密，连接可靠，不容易发生脱落，且仅是对转静子机匣有限局部进行了增厚，不会过多的增加转静子机匣的整体质量。
在一些可选的实施例中，上述的转静子机匣中，机匣内层2内侧对应各级转子叶片10部位处涂覆耐磨涂层11，防止各级转子叶片10工作时与机匣内层2间发生直接的接触摩擦，保护机匣内层2不被剐蹭损坏。
在一些可选的实施例中，上述的转静子机匣中，机匣外层1、机匣内层2两端向外翻折，形成轴向连接边，用以与前后的机匣的连接边进行对接，向外翻折部位的机匣外层1、机匣内层2间填充复合材料铺层，以保证该处的机匣外层1、机匣内层2间的连接效果，增强机匣外层1、机匣内层2该处的强度，以及保证轴向连接边的成型效果。
在一些可选的实施例中，上述的转静子机匣中，还包括：
两个轴向连接边端面层4，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；每个轴向连接边端面层4对应连接在一个轴向连接边的端面上。
对于上述实施例公开的转静子机匣，领域内技术人员还可以理解的是，转静子机匣通过两端的轴向连接边与前后机匣进行对接，对轴向连接边端面的粗糙度要求较高，以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作的机匣内层2难以满足粗糙度的要求，设计在轴向连接边的端面上连接以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作的轴向连接边端面层4，玻璃纤维增强复合材料具有良好的机加性能，可通过机加进行加工，以满足该处对粗糙度的要求。
在一些可选的实施例中，上述的转静子机匣中，还包括：
两个翻折部位增强层5，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；每个翻折部位增强层5对应连接在机匣内层2一端向外翻折部位的内侧，以增强该处的强度，以及可通过机加进行加工，满足该处对粗糙度的要求。
在一些可选的实施例中，上述的转静子机匣中，机匣外层1、机匣内层2上具有多组安装孔；
每组安装孔对应环绕在一级静子叶片6外周分布，其中每个安装孔供对应级静子叶片6的一个上轴颈伸出，以有效约束对应静子叶片6在轴向、周向上的位置，且可避免机匣外层1、机匣内层2间出现分层。
在一些可选的实施例中，上述的转静子机匣中，多对静子叶片止动层8，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，连接在机匣内层2内侧；每对静子叶片止动层8之间形成一个静子叶片轴向止动槽，对应供一级静子叶片6的各个上缘板卡入，以能够有效对对应级的进行叶片6进行轴向止动，且可通过机加加工，满足该处对粗糙度的要求，各级静子叶片6的上缘板间可在周向上抵靠在一起，实现在周向上的可靠定位。
在一些可选的实施例中，上述的转静子机匣中，多个安装孔加强层9，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，连接在机匣外层1外侧，其上具有多个穿孔，其外侧环绕每个穿孔的局部加工为平面，具体可采用机加；
每个安装孔加强层9对应环绕一组安装孔，以增强机匣外层1、机匣内层2在该部位的强度其上穿孔与对应组的各个安装孔连通，以供对应的上轴颈伸出；
各个上轴颈伸出对应穿孔的部位螺接螺母，各个螺母抵靠在对应的平面部位上，保证对对应静子叶片6的紧固。
在一些可选的实施例中，上述的转静子机匣中，两半机匣外层1、机匣内层2沿径向对接的部位处向外翻折，形成纵向连接边，通过纵向连接边实现对接，向外翻折部位的机匣外层1、机匣内层2间填充复合材料铺层，以增强机匣外层1、机匣内层2该处的强度，以及保证纵向连接边的成型效果。
在一些可选的实施例中，上述的转静子机匣中，四个纵向连接边端面层7，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；每个纵向连接边端面层7对应连接在一个纵向连接边的端面上，可通过机加进行加工，以满足该处对粗糙度的要求。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转静子机匣，其特征在于，包括：
机匣外层(1)，由沿径向对接的两半构成，每半以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；
机匣内层(2)，连接在所述机匣外层(1)内侧，由沿径向对接的两半构成，每半以碳纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；
多个机匣中间包容层(3)，位于所述机匣外层(1)、所述机匣内层(2)之间；每个所述机匣中间层(3)对应环绕在一级转子叶片(10)外周，由沿径向对接的两半构成，每半以聚酰亚胺纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作。
2.根据权利要求1所述的转静子机匣，其特征在于，
所述机匣内层(2)内侧对应各级转子叶片(10)部位处涂覆耐磨涂层(11)。
3.根据权利要求1所述的转静子机匣，其特征在于，
所述机匣外层(1)、所述机匣内层(2)两端向外翻折，形成轴向连接边，向外翻折部位的所述机匣外层(1)、所述机匣内层(2)间填充复合材料铺层。
4.根据权利要求3所述的转静子机匣，其特征在于，
还包括：
两个轴向连接边端面层(4)，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；每个所述轴向连接边端面层(4)对应连接在一个所述轴向连接边的端面上。
5.根据权利要求3所述的转静子机匣，其特征在于，
还包括：
两个翻折部位增强层(5)，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；每个所述翻折部位增强层(5)对应连接在所述机匣内层(2)一端向外翻折部位的内侧。
6.根据权利要求1所述的转静子机匣，其特征在于，
所述机匣外层(1)、所述机匣内层(2)上具有多组安装孔；
每组所述安装孔对应环绕在一级静子叶片(6)外周分布，其中每个安装孔供对应级静子叶片(6)的一个上轴颈伸出。
7.根据权利要求6所述的转静子机匣，其特征在于，
多对静子叶片止动层(8)，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，连接在所述机匣内层(2)内侧；每对所述静子叶片止动层(8)之间形成一个静子叶片轴向止动槽，对应供一级静子叶片(6)的各个上缘板卡入。
8.根据权利要求6所述的转静子机匣，其特征在于，
多个安装孔加强层(9)，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作，连接在所述机匣外层(1)外侧，其上具有多个穿孔，其外侧环绕每个穿孔的局部加工为平面；
每个所述安装孔加强层(9)对应环绕一组所述安装孔，其上穿孔与对应组的各个安装孔连通，以供对应的上轴颈伸出；
各个上轴颈伸出对应穿孔的部位螺接螺母，各个螺母抵靠在对应的平面部位上。
9.根据权利要求1所述的转静子机匣，其特征在于，
两半所述机匣外层(1)、所述机匣内层(2)沿径向对接的部位处向外翻折，形成纵向连接边，向外翻折部位的所述机匣外层(1)、所述机匣内层(2)间填充复合材料铺层。
10.根据权利要求9所述的转静子机匣，其特征在于，
四个纵向连接边端面层(7)，以玻璃纤维增强复合材料预浸料连续铺层制作；每个所述纵向连接边端面层(7)对应连接在一个所述纵向连接边的端面上。
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