覆蓋有耐磨涂層的渦輪機定子壁的制作方法
【專利摘要】渦輪機定子的環(huán)形部分，其包括結(jié)構(gòu)支撐(10)，該結(jié)構(gòu)支撐提供有接連的鎖控亞層(12)和由填充有微珠的樹脂形成的耐磨涂層(14)，鎖控亞層確保耐磨涂層粘結(jié)由長纖維的纖維股所形成的結(jié)構(gòu)支撐，當耐磨涂層固定于結(jié)構(gòu)支撐時，其周緣部分(12A、12B)固定到結(jié)構(gòu)支撐和其中心部分(12C)嵌入在微珠填充的樹脂中。
【專利說明】覆蓋有耐磨涂層的渦輪機定子壁

【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及提供有耐磨涂層的渦輪發(fā)動機定子壁，并且特別地用在航空發(fā)動機中，諸如風扇保持殼體或低壓壓氣機殼體。
[0002]這種殼體可以由多個接觸壁扇體組成，該多個接觸壁扇體一起圍繞由燃燒氣體驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)葉片。壁也可以包括封閉結(jié)構(gòu)或由兩個半外殼組成。為了確保幾乎沒有間隙地進行運轉(zhuǎn)，和由此為了確保渦輪發(fā)動機在消耗和效率方面提供所要求的性能，旋轉(zhuǎn)葉片需要接觸殼體上所設(shè)置的耐磨涂層。通常，耐磨涂層由基于樹脂的材料構(gòu)成，該樹脂填充有包含由耐火材料所制造的中孔微珠類型的產(chǎn)生孔的試劑，并且通常地，通過模塑或者例如，通過熱噴涂在待要被保護的表面上的物理沉積形成涂層。
[0003]不幸地，根據(jù)結(jié)構(gòu)部分的性質(zhì)，S卩，根據(jù)它們是由金屬制造還是由復(fù)合材料制造，可以發(fā)現(xiàn)耐磨材料可以失去粘性，導(dǎo)致它變得分離和由此或多或少量構(gòu)成涂層的材料被渦輪發(fā)動機的旁路流所吸入。
[0004]為了解決該粘性損失問題，已知在沉積熱保護之前，砂磨或研磨結(jié)構(gòu)部分。不幸地，該方案不能被推廣到為了保護或鈍化目的，已經(jīng)接受電解或電化學(xué)處理的表面，因為這種操作具有破壞特定處理的后果。
[0005]發(fā)明的目的和概述
[0006]本發(fā)明的主要目的由此是通過提出無論是金屬還是復(fù)合材料制造的，具有可以覆蓋任何類型表面的耐磨涂層的定子壁來減輕這種缺陷，該定子壁不會受到這種局部的粘性分離。
[0007]通過包括結(jié)構(gòu)支撐的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分達到該目的，該結(jié)構(gòu)支撐提供有接連的粘合底層和由填充有微珠的樹脂形成的耐磨涂層，定子部分的特征在于:通過由長纖維制造的纖維加強形成用于將所述耐磨涂層固定到所述結(jié)構(gòu)支撐的所述粘合底層，所述耐磨涂層固定在所述結(jié)構(gòu)支撐時，該纖維加強具有固定到所述結(jié)構(gòu)支撐的加強的周緣部分以及具有用所述填充有微珠的樹脂浸潰的其中心部分。
[0008]因此，因為耐磨涂層通過長纖維制造的纖維加強，所以耐磨涂層牢固地固定于結(jié)構(gòu)支撐，因此避免任何局部分離。本發(fā)明由此特別地適于其中不可能通過研磨或砂磨進行任何表面制備的，由陽極化鋁制造的定子殼體部分。
[0009]在有利的準備中，所述纖維加強包括二維(2D)長纖維織物的一個或多個并列股。所述纖維加強可以包括玻璃纖維的非浸潰2D織物股或任何其它長纖維加強，或者實際上用玻璃纖維的2D織物或任何其它長纖維加強在它們的周緣至少部分地預(yù)浸潰的多個股。
[0010]根據(jù)另一個有利的準備，所述結(jié)構(gòu)支撐可以基于金屬合金，并且所述周緣部分通過環(huán)氧樹脂粘性地粘合到所述結(jié)構(gòu)支撐，或者實際上它可以基于復(fù)合材料，并且所述周緣部分與制備所述結(jié)構(gòu)支撐時的所述結(jié)構(gòu)支撐共固化。
[0011]優(yōu)選地，填充有微珠的所述樹脂是聚硅氧烷樹脂或環(huán)氧樹脂，并且所述微珠是中空的玻璃或耐火材料的微珠。
[0012]有利地，所述耐磨涂層通過熱噴涂、注射、模塑或?qū)嶋H上涂布的沉積固定于所述結(jié)構(gòu)支撐，以這樣的方式以浸潰所述纖維加強和所述結(jié)構(gòu)支撐。
[0013]本發(fā)明也提供了任何渦輪發(fā)動機定子，其包括如上所述的環(huán)形部分。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]從表示具有非限制特征的實施方式的參考附圖進行的下面描述，呈現(xiàn)本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，并且其中:
[0015]圖1是由金屬制造的本發(fā)明環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分的截面圖；和
[0016]圖2是由復(fù)合材料制造的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分的截面圖。

【具體實施方式】
[0017]圖1是例如，通過在圓周方向上首尾相連將多個扇體連接在一起形成的軸向渦輪發(fā)動機風扇的一部分保持殼體的截面圖。殼體圍繞由多個葉片組成的旋轉(zhuǎn)組件(未示出)，同時殼體內(nèi)表面和葉片頂端之間的間隙是零或幾乎是零。
[0018]該環(huán)形定子部分包括在內(nèi)側(cè)上(面對燃燒氣體的流)提供的結(jié)構(gòu)支撐10和接連的粘合層12 ;以及由帶孔的耐磨材料制造的熱保護涂層14，并且葉片頂端可以部分地穿入到該孔中，而不會受到嚴重磨損。
[0019]在該第一實施方式中，結(jié)構(gòu)支撐10由金屬合金制造，例如鈦或鋁合金制造。
[0020]熱保護涂層14由帶孔的材料制造，并且在運轉(zhuǎn)中通常所遇到的溫度下具有令人滿意的強度。常規(guī)地，為了構(gòu)造該耐磨涂層，必須依靠基于聚硅氧烷或環(huán)氧樹脂的材料，該材料填充有耐火材料，并且特別地玻璃制造的中空微珠類型的產(chǎn)生孔的試劑。
[0021]在本發(fā)明中，用于粘合耐磨涂層和結(jié)構(gòu)支撐表面的粘合底層12由在其周緣部分地固定于結(jié)構(gòu)支撐10的玻璃纖維的加強或任何其它長纖維加強形成。
[0022]通過二維長纖維織物的一個或多個并置股構(gòu)造纖維加強。當纖維加強僅有一個股時，優(yōu)選地不浸潰(干燥)它，并且使用環(huán)氧樹脂(或者當耐磨涂層是基于聚硅氧烷時，實際上聚硅氧烷樹脂)，它有利地在其周緣(或者至少沿著其側(cè)邊緣12A和12B中兩個)粘性地粘合結(jié)構(gòu)支撐10。相反，當復(fù)合加強包括多個股時，它們彼此獨立，并且然后可以至少部分地在它們的周緣，特別地沿著它們的側(cè)邊緣先預(yù)浸潰它們，然后，例如，使用環(huán)氧樹脂，通過沿著這些側(cè)邊緣粘性地粘合它們到結(jié)構(gòu)支撐10而保持它們。例如，使用滾筒或噴槍有利地可以手動地進行該浸潰(手動層壓)。
[0023]在這兩種構(gòu)造中，加強的中心部分12C是左側(cè)自由的(S卩，不粘性地粘合到結(jié)構(gòu)支撐)，并且例如，通過熱噴涂粉末，然而當織物是由金屬長纖維制造時，使用已知的等離子沉積技術(shù)，在耐磨涂層的物理沉積期間浸潰它。在其它情況下，可以僅僅注射、模塑或涂布耐磨材料，通過這種方式以浸潰纖維加強和結(jié)構(gòu)支撐的表面。
[0024]圖2表示本發(fā)明的另一個實施方式，其更特別地適于由復(fù)合材料所制造的結(jié)構(gòu)支撐10，通過環(huán)氧樹脂中或具有相似性質(zhì)的樹脂中嵌入的由碳、玻璃、芳族聚酰胺或陶瓷纖維制造的纖維加強，以常規(guī)方式構(gòu)造該復(fù)合材料。在這種情況下，在環(huán)氧樹脂的幫助下，粘合底層12不在其周緣直接地粘合到結(jié)構(gòu)支撐10上，但是優(yōu)選地當制備結(jié)構(gòu)支撐時一起與結(jié)構(gòu)支撐共固化，以這樣的方式以致于加強直接地與構(gòu)成結(jié)構(gòu)支撐表面的結(jié)構(gòu)支撐本身的纖維加強1A結(jié)合。自然地，考慮確保該固化不影響保持自由的中心部分。然而，粘合底層12的結(jié)構(gòu)與上述結(jié)構(gòu)相同，并且由玻璃纖維的加強或包含二維長纖維織物的干燥股或多個預(yù)浸潰股的任何其它長加強纖維形成，然而，該任何其它長加強纖維與結(jié)構(gòu)支撐一起固化和熱粘性地粘合到結(jié)構(gòu)支撐。
【權(quán)利要求】
1.環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分，其包括結(jié)構(gòu)支撐(10)，該結(jié)構(gòu)支撐提供有接連的粘合底層(12)和由填充有微珠的樹脂形成的耐磨涂層(14)，定子部分的特征在于:通過由長纖維制造的纖維加強形成用于將所述耐磨涂層固定到所述結(jié)構(gòu)支撐的所述粘合底層，該纖維加強只有加強的周緣部分(12A、12B)通過粘性粘合或通過共固化固定于所述結(jié)構(gòu)支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分，其特征在于:所述纖維加強包括二維長纖維織物的一個或多個并置股。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分，其特征在于:所述纖維加強包括玻璃纖維或任何其它長纖維加強的非浸潰的2D織物股。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分，其特征在于:所述纖維加強包括用玻璃纖維的2D織物或任何其它長纖維加強在它們的周緣至少部分地預(yù)浸潰的多個股。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分，其特征在于:當所述結(jié)構(gòu)支撐是基于金屬合金時，所述周緣部分通過環(huán)氧樹脂粘性地粘合所述結(jié)構(gòu)支撐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分，其特征在于:當所述結(jié)構(gòu)支撐是基于復(fù)合材料時，所述周緣部分與制備所述結(jié)構(gòu)支撐時的所述結(jié)構(gòu)支撐共固化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分，其特征在于:所述填充有微珠的樹脂是聚硅氧烷樹脂或環(huán)氧樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分，其特征在于:所述微珠是中空的玻璃或耐火材料的微珠。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求的環(huán)形渦輪發(fā)動機定子部分，其特征在于:通過熱噴涂、注射、模塑或?qū)嶋H上涂布的沉積，所述耐磨涂層固定于所述結(jié)構(gòu)支撐，通過這種方式以浸潰所述纖維加強和所述結(jié)構(gòu)支撐。
10.一種渦輪發(fā)動機定子，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求的環(huán)形部分。
【文檔編號】F04D29/52GK104350238SQ201380029247
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】菲利普·查爾斯·阿蘭·勒本茲, 尼古拉斯·科爾納基亞, 萊昂內(nèi)爾·馬森, 皮埃爾-瑪麗·蒙特福特 申請人:斯奈克瑪