DE102007062893A1 - Verbundstoff-Einschlussgehäuse für Turbinentriebwerke und Verfahren für dessen Herstellung - Google Patents

Verbundstoff-Einschlussgehäuse für Turbinentriebwerke und Verfahren für dessen Herstellung Download PDF

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Lee Alan Cincinnati Blanton
Matthew Bernard West Chester Buczek
Curt Brian West Chester Curtis
Stephen Mark Covington Whiteker
Warren West Chester Ronk
David Scott Cincinnati Miller
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Abstract

Es wird ein Verfahren (80) zum Herstellen eines Verbundstoffeinschlussgehäuses (40) für Turbinentriebwerke bereitgestellt. Das Verfahren weist die Imprägnierung mehrerer faserverstärkter Schichten mit einem Harz zum Ausbilden einer Vorform (82), die Erwärmung der Vorform auf eine erste Temperatur (84), das Anlegen eines Vakuums an die Vorform (86), die Veränderung eines auf die Vorform ausgeübten Druckbetrages, wenn die Temperatur die erste Temperatur (88) erreicht, die Erwärmung der Vorform von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur mit einer ersten Temperaturänderungsrate (90) und die Erwärmung der Vorform von der zweiten Temperatur auf eine dritte Temperatur mit einer zweiten Temperaturänderungsrate auf, um das Aushärten der Vorform (92) zu ermöglichen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft im Wesentlichen Turbinentriebwerke, und insbesondere bei Turbinentriebwerken eingesetzte Verbundstoff-Bläsereinschlussgehäuse und Verfahren zur Herstellung derartiger Gehäuse.
  • Wenigstens einige bekannte Gasturbinentriebwerke enthalten Hoch- und Niederdruckverdichter, eine Brennkammer und wenigstens eine Turbine. Die Verdichter komprimieren Luft, welche mit Brennstoff vermischt und durch die Brennkammer geführt wird. Das Brennstoff/Luft-Gemisch wird dann gezündet, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen, welche durch die Turbine geführt werden.
  • Die unter unterschiedlichen Bedingungen arbeitenden Triebwerke können Fremdobjekte einsaugen. Insbesondere können verschiedene Arten von Fremdobjekten, welche von großen Vögeln, wie z. B. Möwen bis zu Hagelkörnern, Sand und Regen reichen, in den Einlass eines Gasturbinentriebwerks eingesaugt werden. Die Fremdobjekte können auf eine Laufschaufel auftreffen, was ein Abreißen eines Teils der getroffenen Laufschaufel von einem Rotor bewirkt. Ein derartiger als Fremdobjektschaden bekannter Zustand kann bewirken, dass die Rotorlaufschaufel ein Triebwerksgehäuse durchbohrt, was zu Rissen entlang einer Außenoberfläche des Triebwerkgehäuses und/oder einer möglichen Verletzung von in der Nähe, befindlichen Per sonen führen kann. Um eine Triebwerksgehäusebeschädigung und Verletzungen von Personen zu verhindern, enthalten wenigstens einige bekannte Triebwerke einen Gehäusemantel, um eine Rissausbreitung unter Stoßbelastung zu verhindern und um Spannungen in der Nähe des Gehäusedurchschlags zu.
  • Bekannte Verfahren zum Herstellen derartiger Triebwerksgehäuse verwenden einen Harzschichtinfusionsprozess, welcher die Aufbringung von Harz auf Schichten von faserverstärktem Material und die Härtung des Harzes zur Erzeugung einer Vorform beinhaltet. Während des Aushärtungszyklus kann jedoch die Erzielung einer gleichmäßigen Harzverteilung durch das verstärkende Fasermaterial hindurch und um komplexe Teile herum schwierig sein. Ferner können sich in bekannten Harzinfusionsprozessen innerhalb des Harzes und/oder Verstärkungsfasermaterials Lufttaschen ausbilden. Derartige Lufttaschen können die strukturelle Integrität der Vorform reduzieren.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In einem Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundstoffeinschlussgehäuses für Turbinentriebwerke geschaffen. Das Verfahren umfasst die Imprägnierung mehrerer faserverstärkter Schichten mit einem Harz, um eine Vorform auszubilden, die Erwärmung der Vorform auf eine erste Temperatur, die Anwendung von Vakuum auf die Vorform, die Veränderung eines auf die Vorform aufgebrachten Druckbetrages, wenn die Temperatur die erste Temperatur erreicht, die Erwärmung der Vorform von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur mit einer ersten Temperaturänderungsrate und die Erwärmung der Vorform von der zweiten Temperatur auf eine dritte Temperatur mit einer zweiten Temperaturänderungsrate, um die Härtung der Vorform zu ermöglichen.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Verbundstoffeinschlussgehäuse für ein Turbinentriebwerk bereitgestellt. Das Gehäuse wird hergestellt, indem eine faserverstärkte Matte mit mehreren Lagen von verflochtenen Verstärkungsfasern ausgebildet wird, die faserverstärkte Matte mit einem Harz imprägniert wird, um eine Vorform zu erzeugen, die Vorform in einen Sack gesteckt wird, der Sack und die Vorform auf eine erste Temperatur erwärmt wird, Vakuum an dem Sack und die Vorform angelegt wird, ein Betrag des an den Sack und die Vorform angelegten Drucks verändert wird, wenn die Temperatur die erste Temperatur erreicht, der Sack und die Vorform von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur mit einer ersten Temperaturänderungsrate erwärmt wird, und der Sack und die Vorform von der zweiten Temperatur auf eine dritte Temperatur mit einer zweiten Temperaturänderungsrate erwärmt wird, um das Härten der Vorform zu ermöglichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Gasturbinentriebwerks.
  • 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines exemplarischen Bläsereinschlussgehäuses, das mit dem in 1 dargestellten Gasturbinentriebwerk verwendet werden kann.
  • 3 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Abschnittes des in 2 dargestellten Bläsereinschlussgehäuses.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein exemplarisches Verfahren zum Herstellen des in 2 dargestellten Bläsereinschlussgehäuses darstellt.
  • 5 ist eine grafische Darstellung des in 4 gezeigten exemplarischen Verfahrens.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Verbundstoffbläsergehäuse für ein Gasturbinentriebwerk wird nachstehend im Detail beschrieben. In der exemplarischen Ausführungsform enthält das Gehäuse einen Kern mit mehreren Kernschichten aus Verstärkungsfaser, die miteinander über ein wärmehärtendes Polymerharz verbunden sind. Das Verbundstoffgehäuse widersteht einer Rissausbreitung unter Stoßbelastung. Insbesondere wird während eines Stoßes kinetische Energie durch eine Delamination der Kerngehäuseschichten, welche dann die Aufprallobjekte einfangen und aufnehmen, verteilt.
  • Gemäß den Zeichnungen ist 1 eine schematische Darstellung eines exemplarischen Gasturbinentriebwerks 10, das eine Bläserbaugruppe 12 und ein Kerntriebwerk 13 mit einem Hochdruckverdichter 14 und einer Brennkammer 16 enthält. Das Triebwerk 10 enthält auch eine Hochdruckturbine 18, eine Niederdruckturbine 20 und einen Booster 22. Die Bläserbaugruppe 12 enthält eine Anordnung von Bläserlaufschaufeln 24, die sich radial aus einer Rotorscheibe 26 erstrecken. Das Triebwerk 10 besitzt eine Einlassseite 28 und eine Auslassseite 30. In einer Ausführungsform ist das Gasturbinentriebwerk ein GE 90, das von General Electric Company, Cincinnati, Ohio zu beziehen ist. Die Bläserbaugruppe 12 und Turbine 20 sind über eine erste Rotorwelle 31 verbunden und der Verdichter 14 und die Turbine 18 sind über eine zweite Rotorwelle 32 verbunden.
  • Während des Betriebs strömt Luft entlang einer Mittenachse 34 durch die Bläserbaugruppe 12 und komprimierte Luft wird dem Hochdruckverdichter 14 zugeführt. Die hoch komprimierte Luft wird der Brennkammer 16 zugeführt. Ein (in 1 nicht dargestellter) Luftstrom aus der Brennkammer 16 treibt die Turbinen 18 und 20 an, und die Turbine 20 treibt die Bläserbaugruppe 12 über die Welle 31 an.
  • 2 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines exemplarischen Bläsereinschlussgehäuses 40. 3 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht eines Abschnittes des Bläsereinschlussgehäuses 40. In der exemplarischen Ausführungsform ist das Triebwerkseinschlussgehäuse 40 ein Hartwand-Einschlusssystem mit einer Länge 42, die so gewählt ist, dass sie angenähert gleich einer Bläseranordnungslänge 44 ist. Insbesondere wird die Länge 42 variabel gewählt, um sicherzustellen, dass das Bläsereinschlussgehäuse 40 im Wesentlichen eine Haupteinschlussbreite 46 einer Bläserbaugruppe 12 umschreibt. Wie hierin beschrieben, ist die Haupteinschlussbreite 46 durch eine Zone definiert, die sich sowohl axial als auch in Umfangsrichtung um die Bläserbaugruppe 12 in einem Bereich herum erstreckt, in dem eine Bläserlaufschaufel, wie z. B. die (in 1 dargestellte) Laufschaufel 24 höchst wahrscheinlich von der Bläserbaugruppe 12 weg geschleudert wird.
  • In der exemplarischen Ausführungsform enthält das Einschlussgehäuse 40 einen Kern 50, der zum Teil durch mehrere Kernschichten 52 aus Verstärkungsfasern hergestellt ist. Ferner sind in der exemplarischen Ausführungsform Kernschichten 52 aus verstärkten Fasern miteinander über ein wärmegehärtetes Harz 54 verbunden, um eine (nicht dargestellte) Matte auszubilden. In einer alternativen Ausführungsform enthält jede Kernschicht 52 mehrere Geflechte aus Verstärkungsfasern. Insbesondere sind in dieser alternativen Ausführungsform die Verstärkungsfasern zu einer Geflechtmatte verflochten, in welcher die Geflechte im Wesentlichen so ausgerichtet sind, dass sie sich in einer Umfangsrichtung erstrecken. Noch genauer werden die Geflechte durch (nicht dargestellte) Flechtfaserkabel gebildet, welche etwa 10000 bis etwa 30000 Fasern pro Kabel enthalten. In einer alternativen Ausführungsform können die Faserkabel weniger als etwa 10000 Fasern oder mehr als etwa 30000 Fasern enthalten. Jedoch ist die Festigkeit des Kerns 50 reduziert, wenn die Kabel weniger als 10000 Fasern enthalten, und das Gewicht des Einschlussgehäuses 40 nimmt zu, wenn die Faserkabel mehr als 30000 Fasern enthalten.
  • Jede geeignete Verstärkungsfaser kann zum Ausbilden der Faserkabel in Kernschichten 52 verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Glasfasern, Graphitfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, aus aromatischem Polyamid wie z. B. Poly(p-Phenylenetherephtalamid)-Fasern (KEVLAR® – Fasern) und Gemische davon. Jedes geeignete wärmehärtende polymerische Harz kann in der Ausbildung des Kerns 50 verwendet werden, wie z. B. Vinylesterharz, Polyesterharze, Acrylharze, Epoxidharze, Polyurethanharze, Polyamid, Bismaleimid und Gemische davon.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren 80 eines Aushärtungszyklus 100 darstellt, der zum Herstellen des in 2 dargestellten Turbinentriebwerks-Verbundgehäuses 40 verwendet werden kann. 5 ist eine grafische Darstellung des (in 4 dargestellten) Verfahrens 80. In der exemplarischen Ausführungsform enthält das Verfahren 80, wie es detaillierter nachstehend beschrieben wird, die Imprägnierung 82 von Kernschichten 52 mit Harz 54, um eine (nicht dargestellte) Vorform zu erzeugen, die Erwärmung 84 der Vorform auf eine erste Temperatur 104, die Anwendung 86 von Vakuum auf die Vorform, die Veränderung 88 eines Betrags des auf die Vorform ausgeübten Druckes, wenn die Temperatur eine erste Temperatur erreicht, die Erwärmung 90 der Vorform von der ersten Temperatur 104 auf eine zweite Temperatur 108 mit einer ersten Temperaturänderungsrate 106 und die Erwärmung 92 der Vorform von der zweiten Temperatur 108 auf eine dritte Temperatur 112 mit einer zweiten Temperaturänderungsrate 110, um das Härten der Vorform zu ermöglichen.
  • In der exemplarischen Ausführungsform wird ein Verbundstoffbläsergehäuse 40 hergestellt, indem die Vorform erzeugt und dann das Harz 54 gehärtet wird. Die Vorform wird zu Beginn durch Umwickeln einer (nicht dargestellten) Modellform des Bläsereinschlussgehäuses mit einer Matte erzeugt, die aus faserverstärkten Schichten 52 und Harz 54 hergestellt ist. Die Modellform wird zur Definition einer gewünschten Größe und Gestalt des Einschlussgehäuses 40 genutzt. In der exemplarischen Ausführungsform wird dann die Matte 82 mit zusätzlichem Harz 54 imprägniert, um die Vorform zu erzeugen. Nachdem die Vorform in der exemplarischen Ausführungsform erzeugt ist, wird dann die Vorform einem Aushärtungszyklus 100 unterworfen. Während des Aushärtungszyklus 100 wird Harz 54 im Wesentlichen gleichmäßig durch die Kernlagen 52 während einer Infusionszeit 122 infundiert. Die Infusionszeit 122 ist durch eine Zeitdauer zwischen dem Schmelzpunkt 138 des Harzes 54 auf der Schmelzkurve 134 und dem Härtungspunkt 140 des Harzes 54 auf der Reaktionskurve 132 gemäß Darstellung in 5 de finiert. Während der Aushärtungsreaktion in der exemplarischen Ausführungsform reagiert das Harz exotherm. Die exothermen Reaktionen erzeugen Wärme und können unerwünscht die Reaktionszeit verlängern, und somit die Infusionszeit 122 verringern.
  • In der exemplarischen Ausführungsform wird die Vorform thermisch auf eine vorbestimmte Basistemperatur 102 durchgewärmt. Durchwärmen ist ein bekannter Prozess, der zum Vorwärmen großer Objekte angewendet wird, was sicherstellt, dass sich das gesamte Objekt auf einer gleichmäßigen Temperatur befindet. Ferner stellt in der exemplarischen Ausführungsform das Durchwärmen der Vorform sicher, dass jede Vorform den Aushärtungszyklus 100 bei derselben Ausgangstemperatur 102 beginnt. Die vorbestimmte Ausgangstemperatur 102 ist als eine Temperatur gewählt, die kühler als die Schmelztemperatur des Harzes 54 ist. Insbesondere wird in der exemplarischen Ausführungsform die Ausgangstemperatur 102 variabel auf der Basis der spezifischen chemischen Zusammensetzung des verwendeten Harzes gewählt. Insbesondere liegt in der exemplarischen Ausführungsform die Basistemperatur zwischen etwa 38°C (100°F bis etwa 71°C (160°F) für Epoxidharz 54.
  • Nachdem die Vorform auf eine vorbestimmte Ausgangstemperatur 102 durchgewärmt ist, wird in der exemplarischen Ausführungsform die Vorform in einen Sack, wie z. B. einen (nicht dargestellten) Umhüllungssack gesteckt. Der Umhüllungssack ist ein Sack, der wenigstens eine Öffnung und einen Vakuumanschluss enthält. Insbesondere ermöglicht der Umhüllungssack das Anlegen eines Vakuumdruckes an das Innere des Sackes.
  • In der exemplarischen Ausführungsform wird, nachdem die Vorform in den Sack gesteckt ist, die Vorform von einer vor bestimmten Basistemperatur 102 auf die erste Temperatur 104 erwärmt, 84. Die erste Temperatur 104 stellt die Harzschmelztemperatur dar. Insbesondere wird die erste Temperatur 104 variabel auf der Basis der chemischen Zusammensetzung des verwendeten Harzes gewählt. Insbesondere liegt in der exemplarischen Ausführungsform die erste Temperatur 104 zwischen etwa 82°C (180°F) bis etwa 99°C (210°F) für das Epoxidharz 54. Ferner wird in der exemplarischen Ausführungsform ein Autoklav zum Erwärmen der Vorform verwendet.
  • Sobald die Vorform auf die erste Temperatur 104 erwärmt ist, 84, wird ein Vakuum an die Vorform angelegt, 86, um zu ermöglichen, dass das Harz 54 so über die und in die Kernschichten 52 gezogen wird, dass das Harz im Wesentlichen eingeschlossne Luftbereiche, die innerhalb des Materials ausgebildet sein können, ausfüllt. In der exemplarischen Ausführungsform wird, nachdem das Vakuum angelegt ist, 86, die Vorform von der ersten Temperatur 104 auf die zweite Temperatur 108 mit der ersten Temperaturänderungsrate 106 erwärmt, 90. In der exemplarischen Ausführungsform ist die erste Temperaturänderungsrate 106 etwa 0,56°C/Minute (1°F/Minute) für das Harz 54. Alternativ könnte jede andere Änderungsrate der Harzerwärmung verwendet werden, welche die Ausbildung der Vorform wie hierin vorstehend beschrieben, ermöglicht.
  • In der exemplarischen Ausführungsform ermöglicht eine Änderung 88 des an die Vorform angelegten externen Druckes die Induzierung mehrerer Druckimpulse 124 auf die Vorform, nachdem die erste Temperatur 104 erreicht ist. In der exemplarischen Ausführungsform ändern sich die Druckimpulse 124 zyklisch zwischen einem ersten Druck 126 und einem zweiten Druck 128. Ferner ist in der exemplarischen Ausführungsform der erste Druck 126 höher als der zweite Druck 128. Die Druckim pulse 124 ermöglichen eine Verdichtung oder Auflockerung der Kernschichten 52. Ferner ermöglichen die Impulse 124 die Beseitigung von Lufttaschen innerhalb des faserverstärkten Materials und Harzes 54. Insbesondere ermöglicht in der exemplarischen Ausführungsform die Aufbringung der Druckimpulse 124 die Entfernung von zusätzlichen Lufttaschen, indem die Luft aus den Kernschichten 52 gedrückt wird, welche dann durch das Vakuum evakuiert werden. Demzufolge fließt Harz 54 im Wesentlichen gleichmäßig durch die Kernschichten 52, sodass alle Lufttaschen entfernt und mit einer gleichmäßigen Kombination von Harz und faserverstärktem Material gefüllt werden.
  • In der exemplarischen Ausführungsform werden die Druckimpulse 124 kontinuierlich auf die Vorform ausgeübt, bis sie auf die zweite Temperatur 108 erwärmt ist. Im Wesentlichen stellt in der exemplarischen Ausführungsform die zweite Temperatur 108 den Beginn der Harzreaktionskurve 132 dar. Insbesondere wird in der exemplarischen Ausführungsform die zweite Temperatur 108 variabel auf der Basis der spezifischen chemischen Zusammensetzung des verwendeten Harzes gewählt. Insbesondere liegt in der exemplarischen Ausführungsform die zweite Temperatur 108 zwischen etwa 132°C (270°F) bis etwa 138°C (280°F) für Epoxidharz 54. Nachdem die Vorform auf die zweite Temperatur 108 erwärmt ist, hören die Druckimpulse 124 auf, und ein im Wesentlichen konstanter Druck 136 wird an die Vorform angelegt. Ferner wird in der exemplarischen Ausführungsform, sobald die Vorform auf die zweite Temperatur 108 erwärmt ist, die Vorform dann auf die dritte Temperatur 112 mit der zweiten Temperaturänderungsrate 110 erwärmt. In der exemplarischen Ausführungsform verlangsamt die zweite Temperaturänderungsrate 110 die Erwärmung des Harzes 54, um eine Verlängerung der Infusionszeit 122 zu ermöglichen. Im Wesent lichen wird in der exemplarischen Ausführungsform die zweite Temperaturänderungsrate 110 variabel auf der Basis der chemischen Zusammensetzung des verwendeten Harzes gewählt. In der exemplarischen Ausführungsform ist die zweite Temperaturänderungsrate 110 etwa 0,28°C/Minute (0,5°F/Minute) für das Harz 54. Alternativ kann jede Harzerwärmungsänderungsrate verwendet werden, welche eine Verlängerung der Infusionszeit 122 wie hierin beschrieben ermöglicht.
  • Die Infusionszeit 122 wird in der exemplarischen Ausführungsform weiter verlängert, indem die Vorform bei einer dritten Temperaturänderungsrate 114 erwärmt wird. In der exemplarischen Ausführungsform wird, nachdem die Vorform die dritte Temperatur 112 erreicht, die Vorform auf eine vierte Temperatur 116 mit der dritten Temperaturänderungsrate 116 erwärmt. Im Wesentlichen werden in der exemplarischen Ausführungsform die dritte Temperatur 112 und die dritte Temperaturänderungsrate 114 variabel auf der Basis der spezifischen chemischen Zusammensetzung des verwendeten Harzes gewählt. Insbesondere liegt in der exemplarischen Ausführungsform die dritte Temperatur 112 zwischen etwa 143°C (290°F) und 154°C (310°F), und die dritte Temperaturänderungsrate 114 ist etwa 0,11°C/Minute (0,2°F/Minute) für das Harz 54.
  • In der exemplarischen Ausführungsform wird, nachdem die Vorform auf die vierte Temperatur 116 erwärmt ist, die Vorform dann bei einer vierten Temperaturänderungsrate 116 auf die Aushärtungstemperatur 120 erwärmt. Im Wesentlichen stellt die Aushärtungstemperatur 120 die Temperatur dar, bei welcher das Harz 54 aushärtet. Insbesondere wird in der exemplarischen Ausführungsform die Aushärtungstemperatur 120 variabel auf der Basis der spezifischen chemischen Zusammensetzung des verwendeten Harzes gewählt. Insbesondere liegt in der exem plarischen Ausführungsform die Aushärtungstemperatur 120 zwischen etwa 163°C (325°F) bis etwa 191°C (375°F) für Epoxidharz 54. Ferner erfordert in der exemplarischen Ausführungsform die Härtung der Vorform im Wesentlichen die Aufrechterhaltung der Härtetemperatur 120 für eine vorbestimmte Zeitdauer, die variabel auf der Basis der chemischen Zusammensetzung des verwendeten Harzes gewählt wird. In der exemplarischen Ausführungsform liegt die vorbestimmte Härtungszeit für das Harz 54 zwischen etwa 220 Minuten bis etwa 260 Minuten.
  • Die vorstehend beschriebenen Verfahren für die Herstellung eines Einschlusssystems sind kosteneffektiv und hoch zuverlässig. Die Verfahren ermöglichen eine Verringerung von Lufttaschen, die sich in dem Harz und/oder in den Verstärkungsfasermaterialschichten ausbilden können. Die Triebwerkseinschlussvorrichtung enthält mehrere Verstärkungsfaserschichten, welche jeweils durch eine im Wesentlichen gleichmäßige Schicht aus wärmehärtendem Harz umgeben sind. Während der Herstellung wird ein Vakuum an das Innere des Sackes, während die Vorform innerhalb des Sackes eingeschlossen ist, angelegt und Druck auf die Außenseite des Sackes ausgeübt. Die Kombination des Vakuuminnendruckes und des auf den Sack ausgeübten Außendruckes ermöglicht die Entfernung von Lufttaschen innerhalb des Harzes und der Verstärkungsfaserschichten, was wiederum die Verbesserung der strukturellen Integrität des Einschlussgehäuses ermöglicht. Demzufolge wird ein Triebwerkseinschlusssystem bereitgestellt, welches die Reduzierung der möglicherweise nachteiligen Auswirkungen eines Schaufelblattaufprallereignisses und einer Fremdobjektbeschädigung in einer kosteneffektiven und zuverlässigen Weise ermöglicht.
  • Beispielausführungsformen von Einschlussbaugruppen wurden vorstehend im Detail beschrieben. Die Einschlussbaugruppen sind nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, sondern Komponenten jeder Baugruppe können unabhängig und getrennt von anderen hierin beschriebenen Komponenten verwendet werden. Beispielsweise kann jede Komponente des Einschlusssystems auch in Kombination mit anderen Komponenten des Einschlusssystems, mit anderen Gasturbinentriebwerken und mit Nicht-Gasturbinentriebwerken verwendet werden.
  • Obwohl die Erfindung in Form verschiedener spezifischer Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann auf diesem Gebiet erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Erfindungsgedankens und Schutzumfangs der Ansprüche ausgeführt werden kann.
  • 10
    Gasturbinentriebwerk
    12
    Gebläsebaugruppe
    13
    Kerntriebwerk
    14
    Verdichter
    16
    Brennkammer
    18
    Hochdruckturbine
    20
    Niederdruckturbine
    22
    Booster
    24
    Bläserlaufschaufel
    26
    Rotorscheibe
    28
    Einlassseite
    31
    Erste Rotorwelle
    32
    Zweite Rotorwelle
    34
    Mittenachse
    40
    Bläsereinschlussgehäuse
    42
    Länge
    44
    Bläserbaugruppenlänge
    46
    Einschlussbreite
    50
    Kern
    52
    Kernschichten
    54
    Epoxidharz
    80
    Verfahren
    82
    Imprägnieren mehrerer faserverstärkter Schichten mit einem Harz zum Erzeugen einer Vorform
    84
    Erwärmen der Vorform auf eine erste Temperatur
    86
    Anwenden von Vakuum auf die Vorform
    88
    Verändern eines auf die Vorform ausgeübten Druckbetra ges, wenn die Temperatur die erste Temperatur erreicht
    90
    Erwärmen der Vorform von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur mit einer ersten Temperaturänderungs rate
    92
    Erwärmen der Vorform von der zweiten Temperatur auf ei ne dritte Temperatur mit einer zweiten Temperaturände rungsrate, um eine Härtung der Vorform zu ermöglichen
    100
    Aushärtungszyklus
    102
    Basistemperatur
    104
    Erste Temperatur
    106
    Erste Temperaturänderungsrate
    108
    Zweite Temperatur
    110
    Zweite Temperaturänderungsrate
    112
    Dritte Temperatur
    114
    Dritte Temperaturänderungsrate
    116
    Vierte Temperatur
    118
    Vierte Temperaturänderungsrate
    120
    Aushärtungstemperatur
    122
    Infusionszeit
    124
    Druckimpulse
    126
    Erster Druck
    128
    Zweiter Druck
    132
    Reaktionskurve
    134
    Schmelzkurve
    136
    Konstanter Druck
    138
    Schmelzpunkt
    140
    Härtungspunkt

Claims (10)

  1. Verfahren (80) zum Herstellen eines Verbundstoffeinschlussgehäuses (40) für Turbinentriebwerke, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Imprägnieren mehrerer faserverstärkter Schichten mit einem Harz, um eine Vorform (82) zu erzeugen; Erwärmen der Vorform auf eine erste Temperatur (84); Anwenden eines Vakuums auf die Vorform (86); Verändern eines auf die Vorform ausgeübten Druckbetrages, wenn die Temperatur die erste Temperatur (88) erreicht; Erwärmen der Vorform von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur mit einer ersten Temperaturänderungsrate (90); und Erwärmen der Vorform von der zweiten Temperatur auf eine dritte Temperatur mit einer zweiten Temperaturänderungsrate, um das Aushärten der Vorform (92) zu ermöglichen.
  2. Verfahren (80) gemäß Anspruch 1, wobei die Erwärmung der Vorform auf die erste Temperatur (84) die Erwärmung der Vorform beinhaltet, um eine Reduzierung der Viskosität des Harzes (54) zu ermöglichen.
  3. Verbundstoffeinschlussgehäuse für ein Turbinentriebwerk (10), wobei das Gehäuse (40) hergestellt wird, durch; Erzeugen einer faserverstärkten Matte mit mehreren Schichten (52) verflochtener Verstärkungsfasern; Imprägnieren der faserverstärkten Matte mit einem Harz (54) zum Erzeugen einer Vorform. Einführen der Vorform in einen Sack; Erwärmen des Sackes und der Vorform auf eine erste Temperatur (104); Anwenden eines Vakuums auf die Vorform (86); Verändern eines auf die Vorform ausgeübten Druckbetrages, wenn die Temperatur die erste Temperatur (88) erreicht; Erwärmen des Sackes und der Vorform von der ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur; und Erwärmen des Sackes und der Vorform von der zweiten Temperatur auf eine dritte Temperatur, um das Aushärten der Vorform (92) zu ermöglichen.
  4. Gehäuse (40) nach Anspruch 3, wobei die Erwärmung des Sackes und der Vorform auf die erste Temperatur (104) das Erwärmen des Sackes und der Vorform beinhaltet, um eine Reduzierung der Viskosität des Harzes (54) zu ermöglichen.
  5. Gehäuse (40) nach Anspruch 3, wobei die Erwärmung des Sackes und der Vorform den Schritt der Erwärmung des Sackes und der Vorform in einem Autoklaven aufweist.
  6. Gehäuse (40) nach Anspruch 3, wobei die Veränderung des an den Sack und die Vorform angelegten Druckes den Schritt der zyklischen Veränderung des angelegten Druckes zwischen einem ersten Druck (126) und einem zweiten Druck (128) aufweist.
  7. Gehäuse (40) nach Anspruch 3, wobei die Veränderung des an den Sack und die Vorform angelegten Druckes den Schritt der zyklischen Veränderung des angelegten Druckes zwischen einem ersten Druck (126) und einem zweiten Druck (128) aufweist, wobei der erste Druck höher als der zweite Druck ist.
  8. Gehäuse (40) nach Anspruch 3, ferner mit dem Schritt einer Veränderung des an den Sack und die Vorform angelegten Druckbetrages, bis das Harz (54) im Wesentlichen in das Faserverstärkungsmaterial infundiert ist.
  9. Gehäuse (40) nach Anspruch 3, wobei die Aushärtung des Harzes (54) und der Vorform den Schritt der Erwärmung der Temperatur des Sackes und der Vorform von der zweiten Temperatur (108) auf eine vorbestimmte Temperatur aufweist, um das Aushärten der Vorform zu ermöglichen.
  10. Gehäuse (40) nach Anspruch 9, ferner mit dem Schritt der Beibehaltung der Vorform auf einer vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer.
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