中空叶片以及相关联的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明的主题涉及一种中空叶片，以及与其相关联的生产方法。
【背景技术】
[0002]所讨论的叶片可以是出口导流叶片(OGV，Outlet Guide Vane)，即气流整流器的固定叶片，位于属于涡轮机转子的移动叶片级的下游，不排除其它类型的叶片。
[0003]叶片可以是实心的，或者当需要减少其重量时可以相反为中空的。然后，它们包括内部腔体并且通常由两部分构成:包围腔体的主体部分以及可组装至主体部分的盖，主体部分包括开口面以使其能够通向腔体并且可通过机械加工以生产，使得封闭开口并形成平滑且连续的外表面，这需要叶片的空气动力的正确操作。可以提及的是，文献FR 2956875A以及FR 2978196A示出了空心叶片的某些已知的设计。
[0004]所述盖和所述主体部分的组装的传统方式是焊接和胶合。然而这两种组装方式都具有一定的缺点:焊接伴随有焊接节点的机械性减弱(相对于所述叶片的基础材质的性能)、叶片中的残余应力以及变形、需要承担昂贵的加工操作以调整所述外表面的形状；并且胶合在经过较长的时间后可具有不确定耐受性，而会受到裂纹扩展的影响，只要裂纹出现，随着受到化学物质的侵袭，而且经常强加额外的材料以保证零件在整个边缘的接合，这超出了节点并且必须在硬化之前移除以为了恢复平滑的外表面，这对叶片是必不可少的。关于组装质量的检查是必需的，并且在维修期间中更换盖是比较困难的或者是不可能的。这就是寻求组装改善的原因。它构成了本发明的主题。
【发明内容】
[0005]根据整体方案，本发明涉及一种中空叶片，包括主体部分以及至少一个盖，所述盖安装在主体部分的开口中，以便封闭所述开口并且与所述主体部分形成叶片的大体连续的外表面，所述主体部分进一步包括通过所述开口与所述外表面连通的腔体，其特征在于，所述盖包括至少一个突起，所述突起在所述盖的距外表面有一定距离的一部分厚度上延伸并且在所述盖的边缘的相对部分上延伸，并且所述主体部分包括开口的至少一个增宽部，所述增宽部位于距所述外表面有一定距离处，并且所述盖的突起伸入到所述开口中。
[0006]这种调整是经由形状的简单嵌套完成的，而不需要任何焊接或胶合物。然而为了在必要时更完美的连接，胶合物可以在无任何不便时进行连接。所述盖的突起保持在开口的增宽部中，以防止所述盖在随后的部件运行期间脱离或掉落。该调整可以很精确。如将进一步处理，还必须强调的是，这种叶片的制造方法或装配方法是很简单的，并且不需要对所述盖或对所述主体部件有任何损坏，并且尤其没有发生塑性变形。
[0007]现在将根据多方面的改进进行列举，所述盖可以在所述突起和所述外表面之间没有间隙地安装在所述主体部分的开口中，并且所述突起有间隙地容纳在增宽部中。于是所述叶片的外表面是光滑且连续的。于是所述盖的结合处施加的夹紧限制是有利地且完全弹性的。
[0008]所述盖可以在没有任何中间连接材料的情况下附接至所述主体部分，从而简化了叶片的结构以及叶片的生产，同时还使得能够防止这些材料中的一些固有的老化风险。
[0009]所述突起以及增宽部可以在所述开口的整个边缘上以及所述盖的整个边缘上延伸，或者仅在这些边缘的能重叠的部分上延伸；这本身与本发明的合理运行是不相关的，条件是将所述盖的突起嵌套在所述开口的增宽部是足以防止脱离的。
[0010]可形成槽口的开口包括底面上的支承表面，与所述盖的外表面相对:所述盖的支承使得可将它置换为所述开口中的已定穿透，它的外表面刚好与主体部分的外表面平齐。
[0011]所述中空叶片通常设置有划分内部腔体的肋。通过本发明，有可能将肋延伸至所述主体部分的外表面，通过使它们划分所述开口，并且上文中所定义的这种盖然后安装在所述开口的每一个部分上。例如对于振动，刚性更好的叶片然后希望能够得益于所述盖的表面区域的缩小。由于所述主体部分上的盖的装配可以很容易地完成，因此存在多个盖是没有问题的。
[0012]当所述盖安装后，所述主体部分和所述盖之间的连接表面可以是平滑的，但这并不总是需要的，并且在同样有效的设计中，所述突起和所述增宽部在所述叶片的前缘和后缘附近延伸，通过使所述盖从所述前缘至所述后缘减小厚度或者通过使所述增宽部从所述前缘至所述后缘减小深度，所述盖可在所述前缘的附近突出到所述主体部分以外并且在所述前缘附近缩回至所述主体部分中。
[0013]所述突起和所述增宽部可以由截面的变化度构成，或者由倾斜边缘构成，所述倾斜边缘从所述叶片的外表面开始为所述突起和所述增宽部提供了连续扩大的部分。
[0014]这种倾斜边缘的斜率优选为比较低，具有垂直于所述叶片的外表面的方向的例如最多为5°的角度。当安装所述盖时，为了促进所述盖的卡夹，该角度对于所述主体部件以及所述盖可以是不同的。
[0015]这种叶片的制造方法可以通过相对于所述盖产生所述主体部分的膨胀进行。使这种膨胀足以允许所述突起以具有间隙的方式穿过所述开口，然后将所述突起相对于所述增宽部放置。然后允许膨胀被中断，使得所述主体部分在所述盖上收缩，并且允许围绕所述突起调整所述增宽部。于是组装结束。
[0016]膨胀可以通过机械装置来实现，或者优选地通过冷却所述盖和/或加热所述盖从而由所述主体部分和所述盖之间设定的温度差来实现。更确切的，只要所述叶片是由具有高膨胀系数的合金(例如铝合金或者钛合金)构成，适中的温度差(几百度)是足够的。
[0017]在所述主体部分的中空部中的所述盖的弹性折弯或者模制也可以实现这一效果。
【附图说明】
[0018]本发明现将通过以下附图进行详细的描述，其中。示出了本发明的实施例并且不排除其他实施例:
[0019]图1示出了一种中空叶片；
[0020]图2示出了根据本发明的中空叶片在组装之前的截面图；
[0021]图3示出了所述叶片的主体部分的主视图；
[0022]图4，5和6示出了组装的主要步骤；
[0023]图7示出了可替代地实施例；
[0024]图8示出了可替代地实施例，以及组装叶片的另一种方法；
[0025]图9示出了另一可替代地实施例；
[0026]图10示出了另一可替代地细节；
[0027]图11，12和13示出了另外三个可替代地实施例；
[0028]图14和15示出了另一可替代地实施例；以及
[0029]图16和17示出了另外两个可替代地实施例。
【具体实施方式】
[0030]图1中示出了中空叶片的示意性实现方案。图1示出了主体部分1，所述主体部分设置有:附接凸部2，附接凸部2通过头部附接至旋转机械的未示出的定子；另一附接凸部3 ;所述另一附接凸部3通过脚部附接至这种叶片的圆形段的同样未示出的连接环。所述主体部分1包括向主要的内弧面或外弧面开口的内部腔体4。所述叶片进一步包括盖5，可对盖进行调整以封闭所述腔体4。
[0031]接下来针对图2进行阐述。所述盖5在这里是具有恒定厚度的平坦的或大体平坦的板(也可考虑非平坦的盖，并不超出本发明的范围)，所述盖的边缘在距所述盖5的外表面7有一定距离的位置处承载有突起6。但所述突起6延伸至与所述盖5的外表面7相对的底面。所述主体部分1的开口 8从主体部分的外表面9通向腔体4，所述开口包括距外表面9有一定距离的增宽部10，并且增宽部10在空腔4的方向上由指向主体部分外部的支承表面11限定，使得开口 8呈槽口的形式。
[0032]图3示出了在所述开口 8的整体边缘上延伸的增宽部10，并且所述突起6同样延伸在所述盖5的整个边缘上。然而突起和增宽部在所述边缘的一些部分上延伸是足够的。所述突起和所述增宽部的数量，它们在边缘上的位置以及它们的范围并不是关键的，很少并且很窄的突起也是足够的。应当简单地是，如果所述突起6在所述盖的边缘上是不连续的，那么所述突起可在边缘的相对部分上延伸以防止所述盖通过旋转而脱离所述主体部分。
[0033]为了示出组装所述叶片的方法，现在对图4进行解释。所述开口 8相对于所述盖5产生膨胀。有可能通过加热主体部分4，或者相反的对所述盖5进行冷却，或者两者同时进行。可在烤炉中进行加热，并且通过浸入例如低温液氮浴中进行热收缩。所述主体部分4的机械拉伸也可以通过对其四个边进行牵拉(在将四个边用夹具夹持在机器中之后)来执行。在达到状态下，所述盖5的与突起6对应的最宽部分窄于所述开口 8的所有部分，使得足以将所述盖5降入到所述开口 8中并且足以将其放置在支承表面11上，以便进行装配。图5中示出了这种状态。由于所述外表面9和所述主体部分4的下表面11之间的距离等于所述盖5的厚度，因此所述外表面7和9是对齐的，并且位于所述盖5的底部的所述突起6与所述开口的底部的所述增宽部10处于相同水平，并被所述增宽部所包围。所述开口 8的膨胀被释放，并且逐渐地减小，使得增宽部10在所述突起6周围收缩。图6示出了最终的状态，其中，所述突起6进入凹部10，在外表面9的方向上通过所述开口 8的边缘的伸出部分12所维持。在所述盖5的外部部分与所述伸出部分12的内部径向边缘之间产生轻微的夹紧调整，使得外表面7和9作为延续部分并且形成单独且连续的外表面。相反的，所述增宽部10的底部以及所述突起6的周围存在间隙13，以便避免不必要的应力集中。尽管缺乏组装装置，所述叶片还是形成组装单元。所述突起6的厚度与所述增宽部10的厚度是相同的，所述盖5在所述开口 8中的如穿透或脱离的移动也会停止，并且所述外表面7和9静置为延续部分。不需要额外的处理或者任何检查。
[0034]如果所述盖5在运行中经受劣化(冲击，裂纹，划痕等)，这使得所述叶片在使用中异常并且需要维修或更换，本发明的特征中组装的方式有可能仅通过机械移除更换所述盖5，并且保持所述叶片的主体部分1而不使其性能降低。