[发明专利]包含内部格架的中空叶片

说明书

一种格架(6)，该格架由在腔体(5)中接合的连接部(9)形成，该腔体(5)被叶片(3)的外皮层(4)包围，并且该格架设置有被称为易破裂部分的机械强度低的部分(10)，在叶片运行期间，当对该易破裂部分施加足够的负载时，该易破裂部分能够断裂。这种布置将断裂集中在给定位置，该布置将使格架(6)的其余部分完整，并且，如果例如通风空气行进穿过格架，因此不会妨碍或者几乎不会有损格架通过传导或对流或压力损失来排出热量的性能。

技术领域

本发明涉及一种包括内部格架的中空叶片。

背景技术

在欧洲专利文献EP2 843 192 A1和3 015 647 A1中描述了叶片内部格架的一些例子。它们由缠绕的三维连接结构件组成，这些三维连接结构件占据了叶片的腔体，三维连接结构件的边缘与叶片的外皮层的内表面相连，但尽管如此仍在连接部之间的腔体中留下了很大的空隙体积。各种连接部的尺寸及连接部的布置之间可以是非常不同的种类。使用这种格架的一个原因是：格架在通过增材制造来制造叶片时为叶片的外皮层提供支撑，因为没有这种支撑则无法沉积覆盖腔体的材料。然而，在许多情况中，格架也被设计成使得能够通过冷空气流使叶片通风和冷却，冷空气流因此从叶片的根部或头部挖空的入口穿过格架，并且冷空气流可以经由穿过的外皮层端口排出。因此，格架对通过传导和对流从叶片的外皮层中排出热量具有促进作用，然而也导致了通风空气中的压力下降，这也影响通风性能。

其他有关的现有技术文献包括德国专利文献DE 102017208631 A1(由两种结构件组成的格架，包括例如减振自由体在其中移动的单元格)、美国专利文献US 7101154B2(具有经线取向不规则的、包括非均匀区域的格架)以及国际专利文献WO 2014/151066 A1(由重叠的二维纤维层组成的格架，该纤维在彼此之间具有不同的空间并且直径不同，该纤维具有从一层到另一层相互交叉的取向)。

典型地，格架连接部非常细，并且在运行中由于叶片的热膨胀或机械变形而容易断裂。断裂伴随着格架结构件的局部的且随机的损坏，从而不可预测地改变了格架结构件有关热量排出和空气流内部通风的性能，并且将污染散布在空气流中。

发明内容

本发明被设计以克服这种风险，并且控制在叶片寿命期间格架可能的结构性改变。一般地说，本发明涉及中空叶片，该中空叶片包括外皮层、被皮层包围的腔体以及格架结构件，该格架结构件由在腔体内相互接合以形成连续网络的三维连接部组成，其特征在于，该格架具有至少一个如下部段：在该部段处的所有连接部都被制造成具有断裂起始点，该断裂起始点在该叶片在涡轮发动机上运行时能够断裂，并且所述部段延伸到与外皮层连接的格架连接表面，或者穿过格架延伸到外皮层的两个相对的部分。

该一个或多个部段具有易破裂的性质，即该一个或多个部段具有强度弱化的结构或者由强度较弱的材料制成，这会产生断裂起始点，当情况需要时(在位于涡轮发动机上的叶片的某些运行条件下)，该断裂起始点使得格架能够与外皮层局部地或整体地脱开，或格架的相继的部分彼此局部地或整体地脱开。因此，断裂将只发生在所期望断裂的位置点，与格架的总体体积相比这些点的体积通常很小。因此，将防止应力从叶片外部传递到格架中，并且格架的结构将总体保持完整，因此不会显著改变格架的有关压力下降或经由格架的热量传递的性质，并且不会产生污染。

这些具有较低机械强度的连接部或断裂起始点可以通过不同的方式来表征：通过结构件，例如，强度比连接部的其余部分更弱的交叉部段，或者通过强度更弱的材料，例如下文所描述的。

被具有较低机械强度的连接部所占据的部段将被布置在格架的外围，在格架与外皮层的内表面的连接处，或穿过格架直到该内表面的相对的部分。在第一种情况下，格架可以与外皮层脱离而变得自由；在第二种情况下，格架被分裂成多个单独的部分；在这两种设计中，脱离或分开可以是部分的或者是完全的，这取决于部段是否在与外皮层的整个连接区上延伸，或者是否完全围绕叶片延伸。