用于切割缠绕机械的浸渍心轴上所缠绕的纤维织物层的设备

摘要

本发明涉及用于切割在缠绕机械的浸渍心轴上所缠绕的纤维织物层的设备，包括两个定位挡块（102），每个设计为被定位在浸渍心轴的侧板（26）上；和形成切割夹具的板（108），其设计为被定位在与保护膜水平的待要被切割的纤维织物层（180）上，所述板提供有在浸渍心轴的侧板之间的适当位置中延伸和设计用于切割工具（200）导向的狭槽（110）。

说明书

发明背景

本发明涉及制造由复合材料所制造的燃气涡轮机壳体，并且更特别地制造用于 航空发动机燃气涡轮机的风扇保持壳体的通常领域。

在燃气涡轮机航空发动机中，风扇壳体执行几个功能：它限定用于允许空气进 入发动机的进口通道，它支撑与风扇叶片的顶端对准的耐磨材料，它可选地支撑用 于吸收声波的结构，以在发动机的进口处提供声学处理，并且它包括或支撑保持护 罩。该护罩构成了用于保持碎片，诸如已经被吸入的物品或通过离心向外抛出的损 坏的叶片的片段的捕集器，目的是防止它们穿过壳体和撞击航空器的其它部分。

通常的实践是将风扇保持壳体制成相对薄的壁，该壁限定进气口通道和支撑耐 磨材料，后者对准风扇叶片的顶端，以及如果有的话，声处理涂层，和固定在该壁 外侧上对准风扇的的护罩结构所遵循的路径。

已经提出制造由复合材料所制造的风扇保持壳体的建议。举例说明，参考文献 EP 1 961 923，其描述了制造由复合材料所制造的变化厚度的壳体，包括形成纤维织 物的叠置层形式的纤维加强，以及通过基质的纤维加强的致密。更精确地，该文献 提供了使用卷紧心轴用于三维编织纤维织物，然后织物被缠绕为浸渍心轴上的叠置 层，该浸渍心轴具有对应于待要被制造的壳体中心部分轮廓的外表面轮廓，以及对 应于壳体的紧固件凸缘的两个侧板。通过这种方法所获得的纤维预制件保持在浸渍 心轴上，并且用树脂浸渍它们，然后聚合该树脂。

该方法的实际进行提出了从卷紧心轴转移纤维织物到浸渍心轴上的问题。为了 解决该问题，申请人已经在（还没有被公开的）法国专利申请FR11/53212中提出了 缠绕机械的建议，该缠绕机械可以在从卷紧心轴转移纤维织物到浸渍心轴时，同时 正确地定位纤维织物在浸渍心轴上和应用适合的缠绕张力。

使用这种机械，具有在缠绕结束时切割纤维织物的问题。该操作要求切割工具 非常准确地被定位，以避免切割中任何的不精确，这将具有产生局部区域的结果， 该局部区域或者纤维太多（切割太久），或者树脂太多（切割太短）。

发明的目的和概述

通过提出用于在缠绕结束时提供辅助切割预制件的设备，本发明的主要目的由 此是解决这种问题，该设备提供了对切割位置的非常好的控制。

根据本发明，通过用于辅助在缠绕机械的浸渍心轴上所缠绕的纤维织物层的切 割的设备达到该目的，该设备包括：两个定位挡块，每个设计为被定位在浸渍心轴 的分别的侧板上；以及形成切割夹具的板，其设计为被定位在待要被切割的对准保 护膜的纤维织物层上；所述板提供有在浸渍心轴的侧板之间的适当位置中延伸和用 于导向切割工具的狭槽。

本发明的设备具有大量优点。特别地，这可以确保切割被精确地定位，以避免 产生局部区域的任何风险，该局部区域是纤维太多或树脂太多。而且，可以进行切 割操作，同时尽最大可能限制预制件的任何处理，以减少其任何的变形。最后，可 以相当大地减少用于进行该操作所需要的时间。

优选地，定位挡块通过用于定位在待要被切割的纤维织物层下的保护膜互相连 接，。待要被切割的纤维织物层下保护膜的存在可以避免切割操作期间预制件的任何 降解。

保护膜可以由弹性塑料材料制造。特别地，保护膜可以由聚酰胺制造，并且它 可以具有大约3毫米（mm）数量级的厚度。

也优选地，该设备进一步包括用于保持定位挡块在浸渍心轴侧板上适当位置的 装置。这种装置可以特别地能够在缠绕结束之前预定位设备。这引起了用于切割操 作的时间节约。

板在其端部的每个端部可以适合被定位在定位挡块上。在这种情况下，该设备 有利地包括用于调整定位挡块上板端部定位的装置。这种装置可以改善待要被切割 的纤维织物上板中狭槽的定位，以及由此进行切割的位置的定位。

定位挡块可以是刚性的。特别地，定位挡块可以由铝制造。

本发明也提供用于缠绕纤维织物到浸渍心轴上的缠绕机械，该机械包括用于存 储通过三维编织所获得的纤维织物目的的卷紧心轴，该卷紧心轴具有基本上水平的 旋转轴线，该卷紧心轴上所存储的纤维织物将要以叠置层被缠绕到其上的浸渍心轴， 浸渍心轴具有基本上水平的和平行于卷紧心轴的旋转轴线的旋转轴线，用于驱动心 轴绕着它们各自的旋转轴线旋转的至少一个电动机，用于控制驱动心轴旋转的电动 机的控制单元，以及如上所述用于辅助切割纤维织物层的设备。

附图的简要说明

从表示没有限制特征的实施方式的参考附图的下面描述中可以呈现本发明的其 它特征和优点。

图1是用于缠绕纤维织物到浸渍心轴上和包括本发明切割辅助设备的机械的侧 视图。

图2是沿着图1的箭头II所看的视图，更详细地表示一部分切割辅助设备。

图3是沿着图2的III-III的剖面图。

图4是在缠绕结束时和切割操作之前，浸渍心轴的视图。

图5是沿着图4中箭头V所看的视图，表示切割辅助设备

图6是沿着图5中箭头VI所看的视图。

图7是沿着图5的VII-VII的剖面图。

本发明的详细描述：

下面在本发应用于制造用于燃气涡轮机航空发动机的风扇壳体的上下文中描 述本发明。

在所参考的文献EP1 961 923中描述了用于制造这种风扇壳体的方法的实施例。

壳体由复合材料制造，该复合材料具有基质所致密的纤维加强。加强由纤维制 造，该纤维例如，可以由碳、玻璃、芳族聚酰胺或陶瓷制造，并且基质由聚合物， 例如，环氧树脂、双马来酰亚胺或聚酰胺制造。

简而言之，该文献中所描述的制造方法在于通过三维编织制造纤维织物，同时 在经向方向上在卷筒（下面称为卷紧心轴）上收紧，该卷筒具有根据待要被制造的 壳体轮廓所确定的轮廓。

以该方法所制造的纤维织物然后被转移到树脂注射模塑的心轴（下面称为浸渍 心轴）外侧轮廓上，该外侧轮廓对应于待要被制造的壳体的内侧轮廓。

预制件保持在浸渍心轴上，然后使用树脂进行浸渍。为此，覆盖应用于预制件， 并且将树脂注射到以那种方法所构成的模具中。通过在预制件所位于其中的模具的 内侧和外侧之间建立压力差，可以辅助注射。浸渍后，进行聚合树脂的步骤。

本发明应用于任何类型的缠绕机械，该缠绕机械具有能够使在卷紧心轴中所存 储的纤维织物被自动地转移到树脂注射模塑的浸渍心轴上的功能，诸如图1中所示。

参考（还没有被公开）的专利申请FR11/53212，其详细地描述了这种机械的结 构和操作。

简而言之，缠绕机械10包括支撑特别地卷紧心轴14和浸渍心轴16的支撑结 构12。这些心轴是可移动的，即，它们可以与支撑结构分离。

卷紧心轴14接收例如，通过三维编织所获得的纤维织物18。它由水平轴线的 轴20所带动，该轴20的一端可旋转地安装在缠绕机械的支撑结构12上，另一端联 结电动机22，例如交流（AC）电齿轮电动机的输出轴。

由卷紧心轴14、其轴20和其电动机22所构成的组件可以沿着卷紧心轴的旋转 轴线相对于支撑结构平移移动。卷紧心轴平移移动的该自由度能够在将纤维织物缠 绕到浸渍心轴上之前使心轴对齐浸渍心轴。

缠绕机械的浸渍心轴16用于接收卷紧心轴上所存储的纤维织物的叠置层。它 具有外侧表面24，其轮廓匹配待要被制造的壳体的内侧表面的轮廓；和两个侧板26， 其轮廓对应于壳体上游端和下游端的外凸缘的轮廓，以使它能够与其它元件组装和 连接。

由平行于卷紧心轴的旋转轴线20的水平轴线的轴28带动浸渍心轴，并且该轴 28的一端可旋转地安装在缠绕机械的支撑结构12上，另一端联结电动机30，例如 交流（AC）电齿轮电动机的输出轴。

控制单元32连接两个心轴的电动机22、30，并且它用于控制和监测每个心轴 的旋转速度。更通常地，控制单元用于驱动缠绕机械的所有操作参数，并且特别地 当移动是电动机驱动时驱动卷紧心轴的平移移动。

使用这种机械，如下所述纤维织物被缠绕到浸渍心轴上：卷紧心轴上纤维织物 的自由端通过如下所描述的一个或多个夹持装置首先固定于浸渍心轴上，然后由控 制单元起动和驱动心轴的旋转驱动电动机，直到以应用适合的缠绕张力于纤维织物。

然后在图1中箭头F所标注的旋转方向上可以开始和进行浸渍心轴上纤维织物 的缠绕。举例说明，进行旋转可能是必要的，以获得符合规范的壳体预制件厚度。

图1表示紧接着缠绕结束前的浸渍心轴的结构。在该结构中，根据本发明的一 部分切割辅助设备100安装在浸渍心轴16上。

更精确地，并且如图2和3中所示，切割辅助设备100包括特别地两个定位挡 块102，每个定位挡块定位在浸渍心轴的一个侧板26上，并且通过保护膜104连接 在一起。

更精确地，定位挡块102定位在浸渍心轴的侧板上特定的位置，然后它们，例 如通过螺母-和-螺栓类型系统106保持在适当位置。

定位挡块106由刚性材料制造。为了节约重量，它们可以由阳极氧化铝制造。

保护膜104是（例如，基于聚酰胺）的塑料材料的弹性片形式，其基本上是矩 形的和例如，通过铆钉107，每一端固定于定位挡块的各自端。由此，保护膜是容 易被替换的磨损部件。

当在浸渍心轴上适合位置时，保护膜平行于它的旋转轴线28横跨其宽度延伸。 它也定位在浸渍心轴上所缠绕的最后一层纤维织物18上，因此，缠绕结束时在待要 被切割的层18’的下面会发现它（参见图7）。

特别地，应该观察到保护膜覆盖浸渍心轴上所缠绕的最后一层纤维织物18，不 仅覆盖缠绕到心轴外侧表面24上的其一部分，也覆盖心轴的外侧表面和侧板之间所 形成的角。

因此，当保护膜104在浸渍心轴上适当的位置时，它用于保护切割操作期间位 于下面的纤维织物层。为此，保护膜的厚度部分地取决于用于进行切割的工具。例 如，如果人工地使用切割器类型的切割工具200，那么约3mm的厚度应该足够了。

一旦定位挡块106已经被固定到浸渍心轴的侧板上，以及保护膜被放置在最后 一层纤维织物上，浸渍心轴绕着其旋转轴线28转动，以带动切割辅助设备100到对 应于12点的角位置（参看图4）。举例说明，相对于图1中所示的结构，八分之一 的旋转是必需的。

在该位置，如图5至7中所示，板108形成切割辅助设备100的一部分和构成 了切割夹具，板108定位在对准保护膜104的待要被切割的纤维织物层18’上。

更精确地，由基本上矩形形状的刚性金属板可以构成该板108，它的两端分别 地定位在定位挡块102上。该板具有在其两端之间延伸和具有适当尺寸（宽度）的 狭槽110，用于通过切割工具200。

当定位在定位挡块上时，板108平行于浸渍心轴的旋转轴线28横跨其整个宽 度延伸。它定位在待要被切割的纤维织物层18’上。

应该观察到发现用于导向切割工具200的狭槽110由此对准待要被切割的纤维 织物层18’，不仅在缠绕到心轴外侧表面24上的其一部分，也在心轴的外侧表面和 侧板之间所形成的角。

有利地，提供用于调整板108的端部定位在定位挡块102上的装置。例如，并 且如图6中所示，这些定位调整装置可以是互补形状的齿112的形式，它们形成在 定位挡块面对的表面上和板的端部。

结果，可以改善形成切割夹具的板108的定位，由此改善在待要被切割的纤维 织物层18’上用于导向切割工具200的狭槽110的定位。

一旦形成切割夹具的板被正确地定位，可以开始纤维织物层18’的正确切割。 为此，例如，可以使用切割刀片200。自然地，可以使用任何其它的切割工具（机 械工具，激光器等）