[发明专利]用于涡轮机涡轮的组件

说明书

本发明涉及一种用于涡轮机涡轮的组件(2)，包括由CMC制成的至少一个环扇区(8)以及一支撑壳体(6)，所述支撑壳体(6)包括上游凸缘(18)和下游凸缘(20)，每个环扇区均设置在所述上游凸缘(18)和下游凸缘(20)之间，每个环扇区均包括一具有径向外表面(10b)的底座，从所述底座沿径向延伸有两个凸耳(12、14)，每个环扇区的凸耳均通过轴向销(22a、24a)固定在所述支撑壳体的两个凸缘之间，每个轴向销均接合在环支撑壳体的一个凸缘中并且接合在与该凸缘相对的环扇区的凸耳中，对于每个环扇区，该组件还包括至少一个径向固定销(34)以及用于防止固定销旋转的防旋转设备(38)，所述径向固定销(34)旋入支撑壳体内并且沿径向抵靠所述至少一个环扇区的一个凸耳以将所述环扇区保持在适当位置。

技术领域

本发明涉及航空涡轮机的通用领域。然而，本发明也可应用于任何其他燃气轮机发动机。

背景技术

陶瓷基复合材料(CMC)以其在高温下保持机械性能而众所周知，这使得它们能够用于制造热结构部件。

在航空燃气涡轮发动机中，提高效率和减少某些污染物排放意味着需要在更高的温度下运行。对于所有的金属涡轮环，有必要冷却该组件的所有部件，特别地承受非常热(通常高于金属材料可承受的温度)的气流的涡轮环。这种冷却对发动机的性能具有重大影响，由于所使用的冷却流从发动机的主流中排出。而且，将金属用于涡轮环限制了在涡轮水平增加温度的可能性，然而这可能提高航空发动机的性能。

此外，金属涡轮环组件在热流的作用下变形，这改变了在流道水平的游隙，并且因此改变涡轮的性能。

这就是为什么已经设想了将CMC用于发动机的多种热部件，特别地由于CMC具有密度与常规使用的耐热金属相比更低的额外优点。

因此，在文献US 2012/0027572中详细描述了用单一CMC部件制造涡轮环的扇区。环扇区包括一个底座，其径向内表面用于界定涡轮机的气体管道，以及一个径向外表面，两个凸耳从所述径向外表面径向地延伸，所述凸耳的端部固定在金属环支撑结构的两个凸缘之间。

因此，使用CMC环扇区可以明显地减少冷却涡轮环所需的通风。然而，具有与金属材料不同的机械性能的CMC，必须重新设计其集成以及将其定位在涡轮机内的方式。具体地，CMC并不承受过盈装配(通常用于金属环)，并且其热膨胀低于金属材料。因此，为了解决该问题，已知使用轴向销来固定环扇区的凸耳，所述轴向销每个都接合在环支撑结构的一个夹具中。

然而，这种类型的组件具有以下缺点，即径向游隙仍存在于被提供用于轴向销通过的环扇区的孔中，该游隙能够导致环在涡轮内的径向运动。然而，这种运动直接地表现为游隙在叶片末端处的变化，以及因此表现为对发动机性能的直接影响。

发明目的和概述

因此，本发明的主要目的是提供一种不具有这些缺点的涡轮组件。

得益于一种环绕一轴线延伸的涡轮机涡轮的组件实现了这一目的，所述组件包括由陶瓷基质复合材料制成的至少一个角形环扇区以及一种设置在所述至少一个环扇区周围的支撑壳体，所述支撑壳体包括两个凸缘，分别为上游凸缘和下游凸缘，每个环扇区设置在所述两个凸缘之间，每个环扇区包括一个具有径向内表面和径向外表面的底座，从所述底座径向地延伸有两个凸耳，每个环扇区的凸耳通过轴向销固定在所述支撑壳体的两个凸缘之间，每个轴向销接合在环支撑壳体的一个凸缘中并且接合在面对所述凸缘的环扇区的凸耳中，根据本发明，对于每个环扇区，所述组件进一步包括至少一个径向固定销以及用于旋转地锁定所述至少一个径向固定销的防旋转设备，所述径向固定销旋入所述支撑壳体内，并且径向地抵靠所述至少一个环扇区的一个凸耳以将所述环扇区保持在适当位置。