[发明专利]涡轮外环连接组件、燃气涡轮发动机以及连接方法

说明书

本发明涉及一种涡轮外环连接组件、燃气涡轮发动机以及连接方法。其中，所述涡轮外环连接组件包括涡轮外环延伸件，包括涡轮外环本体径向向外延伸的轴向相邻的上游安装部以及下游安装部，所述上游安装部包括第一肋板以及从第一肋板往轴向两侧延伸的第一轴向延伸体；所述下游安装部包括第二肋板以及从所述第二肋板往轴向一侧延伸的第二轴向延伸体；所述第一肋板、所述第二肋板分别具有第一安装孔、第二安装孔。还包括安装组件，包括中承机匣，包括中承机匣本体，以及从该本体径向向内延伸的第一安装部；压紧件，包括第一压紧件、第二压紧件；连接件，包括第一连接件、第二连接件；弹性件，以及安装座。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机领域，特别涉及一种涡轮外环连接组件、燃气涡轮发动机以及连接方法。

背景技术

燃气轮机的部件常常需要耐受极高的温度，例如涡轮外环，作为燃气轮机主要的涡轮静止件，其在服役状态下承受很高的环境温度。目前涡轮外环构件主要采用高温合金材料制备，但是高温环境下高温合金材料的强度和刚度会出现显著下降，进而影响涡轮外环构件的使用温度上限，并最终限制燃气涡轮发动机整体性能的提升。

利用陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite,CMC)替代高温合金材料制备燃气涡轮发动机涡轮外环构件，可以充分发挥CMC密度小、高温力学性能优异和热稳定性好的特点，提高涡轮外环构件的使用温度上限，并减少相关冷却气体量，对于显著提升燃气涡轮发动机的整体效能和减少污染排放具有重要作用。

但是CMC陶瓷基复合材料与金属材料的热导率、热膨胀系数相差较大，在高温环境下金属材料的变形大，CMC陶瓷基复合材料的变形小，因此陶瓷基复合材料与金属材料的连接尤为重要，既要保证结构的功能、传递载荷、限制位移，又需要避免因为金属材料和CMC陶瓷基复合材料的变形不一致导致CMC陶瓷基复合材料的破坏。现有技术中，为了解决热变形失配问题，采用在CMC涡轮外环构件与发动机金属部件间的连接安装结构在冷态安装时预留间隙的技术方案，但发明人发现，如此设置会导致振动磕碰的问题。

同时，外环件与涡轮转子叶片之间的间隙又较小，在发动机产生异常不平衡载荷或振动的情况下，容易发生外环件与转子叶片叶尖发生剐蹭。然而陶瓷基复合材料硬度较高，如果采用陶瓷基复合材料外环，一旦发生外环与转子叶片之间的摩擦，陶瓷基复合材料外环对转子叶片的损伤，相比于传统的金属材料外环更为严重。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种涡轮外环连接组件。

本发明的一个目的是提供一种燃气涡轮发动机。

本发明的一个目的是提供一种连接方法。

根据本发明一个方面的一种涡轮外环连接组件，包括涡轮外环延伸件，包括从涡轮外环本体径向向外延伸的轴向相邻的上游安装部以及下游安装部，所述上游安装部包括第一肋板以及从第一肋板往轴向两侧延伸的第一轴向延伸体；所述下游安装部包括第二肋板以及从所述第二肋板往轴向一侧延伸的第二轴向延伸体；所述第一肋板、所述第二肋板分别具有第一安装孔、第二安装孔；安装组件，包括：中承机匣，包括中承机匣本体，以及从该本体径向向内延伸的第一安装部；压紧件，包括第一压紧件、第二压紧件；连接件，包括第一连接件、第二连接件；弹性件；安装座；其中，所述第一安装部具有第一插槽部、第三安装孔；所述第一压紧件具有第二插槽部、第五安装孔，所述第一插槽部、第二插槽部分别在第一轴向延伸体的两侧与其间隙配合连接，所述第一压紧件、第一安装部分别在所述第一肋板轴向两侧压紧所述第一肋板，所述第一连接件轴向连接第一安装孔、第三安装孔以及第五安装孔；所述第二压紧件在所述第二肋板的轴向一侧压紧所述第二肋板，所述第二压紧件具有第三插槽部、第四安装孔，所述第三插槽部与所述第二轴向延伸体间隙配合连接，所述安装座具有固定座以及第六安装孔，所述弹性件的一端连接于所述固定座，另一端与所述第二肋板抵接，所述第二连接件轴向连接所述第二安装孔、第四安装孔以及第六安装孔；所述涡轮外环延伸件的材料为第一材料，所述安装组件的材料为第二材料，所述第一材料的热膨胀系数小于第二材料。