[發(fā)明專利]制造渦輪的連續(xù)葉片的方法以及渦輪的連續(xù)葉片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380016815.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN104246175A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 渡邊文章
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社IHI
• 主分類號(hào): F02C7/00
• 分類號(hào): F02C7/00;F01D5/28
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強(qiáng);嚴(yán)星鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及例如應(yīng)用于航空用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪的連續(xù)葉片及其制造方法。

背景技術(shù)

在作為噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等的部件之一的渦輪葉片中，在其使用時(shí)，對(duì)其施加有較強(qiáng)的離心力、由氣流等引起的較強(qiáng)的應(yīng)力。因此，對(duì)上述的渦輪葉片不但要求有耐熱性而且還特別地要求有較高的強(qiáng)度，因此，通常使用金屬材料制造。例如，圖13(a)是通常的航空器用渦輪風(fēng)扇式發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)要立體圖，圖13(b)是對(duì)通常的航空器用渦輪風(fēng)扇式發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪動(dòng)葉片的一部分進(jìn)行放大的簡(jiǎn)要立體圖，在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，對(duì)渦輪動(dòng)葉片朝葉片部的長(zhǎng)度方向施加有較強(qiáng)的離心力C，因此，通常渦輪動(dòng)葉片由Ni基合金等制造。另外，如圖13(b)所示，渦輪動(dòng)葉片70雖然是具有具備葉片部72、朝與葉片部72的葉面垂直的方向延伸的平臺(tái)部74、配置于葉片部72的一側(cè)端部的燕尾部76、以及在葉片部72的另一側(cè)端部朝與葉片部72的葉面垂直的方向延伸的頂部覆環(huán)部78的復(fù)雜的形狀的部件，但是能夠?qū)i基合金等金屬材料進(jìn)行鑄造，從而容易地進(jìn)行制造。另外，對(duì)于渦輪靜葉片而言也相同，雖然具有復(fù)雜的形狀，但是能夠使用Ni基合金等金屬材料作為材料來容易地進(jìn)行制造。

渦輪葉片存在作為單個(gè)葉片而使用的情況與作為連續(xù)葉片而使用的情況。在動(dòng)葉片的情況下，對(duì)頂部覆環(huán)部進(jìn)行接合而形成連續(xù)葉片。在靜葉片的情況下，也存在對(duì)單個(gè)葉片的蓋部(外帶部)與平臺(tái)部(內(nèi)帶部)進(jìn)行接合而形成連續(xù)葉片、或通過鑄造一體成型的情況。圖13(c)是表示連續(xù)葉片構(gòu)造的渦輪動(dòng)葉片的簡(jiǎn)要立體圖，連續(xù)葉片80具備：葉片部82、朝與葉片部82的葉片面垂直的方向延伸的平臺(tái)部84、配置于葉片部82的一側(cè)端部的燕尾部86、以及在葉片部82的另一側(cè)端部朝與葉片部82的葉片面垂直的方向延伸的頂部覆環(huán)部88。在該情況下，其形狀雖然進(jìn)一步變得復(fù)雜，但是能夠使用高級(jí)的鑄模來進(jìn)行制造。

而且，近年來，期待將由陶瓷纖維紡織品與陶瓷基質(zhì)構(gòu)成的陶瓷基復(fù)合部件(CMC)應(yīng)用于渦輪葉片。陶瓷基復(fù)合部件輕型且耐熱性優(yōu)越，因此若能夠利用為渦輪葉片，則能夠期待發(fā)動(dòng)機(jī)的重量減少以及燃料消耗率的減少。

以往，提出有幾個(gè)應(yīng)用了上述的陶瓷基復(fù)合材料的渦輪葉片及其制造方法。另外，以往也提出了圖14所例示的連續(xù)葉片構(gòu)造的渦輪葉片(例如參照專利文獻(xiàn)1或2)。圖14是表示連結(jié)有四個(gè)渦輪靜葉片的圖，連續(xù)葉片構(gòu)造的渦輪靜葉片90具備葉片部92a、92b、92c、92d、在各葉片部的一側(cè)端部以及另一側(cè)端部朝與各葉片部的葉面垂直的方向延伸的外帶部94以及內(nèi)帶部96。而且，使用粘合劑對(duì)四個(gè)葉片部92a、92b、92c、92d與外帶部94以及內(nèi)帶部96之間進(jìn)行粘合，或者將四個(gè)葉片部92a、92b、92c、92d與外帶部94以及內(nèi)帶部96之間機(jī)械式地連結(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：美國(guó)專利第6648597號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本國(guó)專利申請(qǐng)公開平7-189607號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

表示陶瓷基復(fù)合材料具有較高的強(qiáng)度是借助基質(zhì)中的強(qiáng)化纖維的地方較多。然而，在粘接或者機(jī)械式地連結(jié)的面中，強(qiáng)化纖維在連結(jié)處被切斷，因此與強(qiáng)化纖維連續(xù)的部位相比，導(dǎo)致強(qiáng)度顯著地惡化。若為了確保強(qiáng)度而追加加固部件，則導(dǎo)致作為陶瓷基復(fù)合部件的優(yōu)點(diǎn)的輕型性受損。本發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的。

用于解決課題的方法

根據(jù)本發(fā)明的第一方案，制造具有軸的渦輪的連續(xù)葉片的方法包括：通過將由陶瓷纖維構(gòu)成的多個(gè)第一紡織品相對(duì)于上述軸沿徑向配置而構(gòu)成多個(gè)葉片部，將由上述陶瓷纖維構(gòu)成的第二紡織品相對(duì)于上述軸沿周向配置，將上述第一紡織品的第一端彎折而平行地重疊在上述第二紡織品上，從而將上述多個(gè)第一紡織品與上述第二紡織品連結(jié)，將被連結(jié)的上述多個(gè)第一紡織品與上述第二紡織品組入模具而一體成形，使被一體成形的上述多個(gè)第一紡織品以及上述第二紡織品含浸基質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的第二方案，具有軸的渦輪的連續(xù)葉片具備：多個(gè)葉片部，其構(gòu)成為將由陶瓷纖維構(gòu)成的多個(gè)第一紡織品沿徑向配置于上述軸；頂部覆環(huán)部或者外帶部，其將由上述陶瓷纖維構(gòu)成的第二紡織品沿周向配置于上述軸，通過將上述第一紡織品的第一端彎折而重疊在上述第二紡織品上，從而將上述多個(gè)第一紡織品與上述第二紡織品連結(jié)，將被連結(jié)的上述多個(gè)第一紡織品與上述第二紡織品組入模具而一體成形，使被一體成形的上述第一紡織品以及上述第二紡織品含浸基質(zhì)。

發(fā)明效果