[發(fā)明專利]用于展延性低的渦輪噴嘴的安裝設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480044752.6
• 申請(qǐng)日: 2014-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105452610B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.R.蒂爾特謝爾;D.G.塞尼爾;G.菲爾普斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F01D9/04
• 分類號(hào): F01D9/04;F01D5/28
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強(qiáng);譚祐祥

渦輪噴嘴(10)包括：弓形內(nèi)帶(12)，其具有相反的流徑側(cè)和背側(cè)，以及從背側(cè)向外延伸的后凸緣(22)；弓形外帶(14)，其具有相反的流徑側(cè)和背側(cè)；在內(nèi)帶和外帶的流徑側(cè)之間延伸的翼型件形渦輪導(dǎo)葉(16)，其中內(nèi)帶和外帶和導(dǎo)葉(16)包括展延性低的陶瓷材料；以及包圍后凸緣(22)的金屬套環(huán)(34)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更特別地，涉及用于這樣的結(jié)合了展延性低的材料的翼型件的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪噴嘴。

背景技術(shù)

典型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪機(jī)核心，它具有成連續(xù)流關(guān)系的高壓壓縮機(jī)、燃燒器和高壓渦輪。核心可按已知的方式工作，以產(chǎn)生主要?dú)怏w流。高壓渦輪(也稱為氣體發(fā)生器渦輪)包括一個(gè)或多個(gè)級(jí)，它們從主要?dú)怏w流中抽取能量。各個(gè)級(jí)包括固定渦輪噴嘴，后面是承載渦輪葉片的下游轉(zhuǎn)子。這些構(gòu)件在溫度非常高的環(huán)境中工作，并且必須用空氣流冷卻，以確保充分的使用期限。典型地，從壓縮機(jī)中抽取(放出)用于冷卻的空氣。使用放出空氣會(huì)不利地影響燃料消耗率(“SFC”)，而且一般應(yīng)當(dāng)最大程度地減小燃料消耗率。

金屬渦輪結(jié)構(gòu)可由具有較好的耐高溫能力的材料代替，諸如陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料(“CMC”)。CMC的密度是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱區(qū)段中使用的傳統(tǒng)金屬超合金的大約三分之一，所以通過(guò)用CMC代替金屬合金，同時(shí)保持相同的部件幾何構(gòu)造，構(gòu)件的重量減小，對(duì)冷卻空氣流的需求也減小。

雖然在渦輪構(gòu)件中可使用CMC材料，但當(dāng)安裝到其它構(gòu)件上時(shí)，與它們的金屬對(duì)等物相比，它們需要額外的設(shè)計(jì)考量。當(dāng)與金屬相比時(shí)，CMC材料具有較低的拉伸延性或失效應(yīng)變。CMC還具有大約為超合金的三分之一的熱膨脹系數(shù)(“CTE”)。CMC的容許應(yīng)力極限也低于金屬合金，這使得CMC構(gòu)件需要簡(jiǎn)單且應(yīng)力低的設(shè)計(jì)。

通過(guò)使負(fù)載在大面積上分布，而非使用點(diǎn)接觸或線接觸，可最佳地將負(fù)載傳遞出陶瓷構(gòu)件。不幸的是，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的熱失配，以及現(xiàn)有技術(shù)的銷構(gòu)造，諸如渦輪噴嘴的構(gòu)件的搖擺運(yùn)動(dòng)易于引入線接觸。

現(xiàn)有技術(shù)的CMC渦輪噴嘴使用了具有成型的接觸區(qū)域來(lái)在噴嘴相對(duì)于結(jié)構(gòu)搖擺時(shí)幫助控制線接觸，而且通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)硬件添加墊子來(lái)代替銷。但是，這些修改增加了制造結(jié)構(gòu)所需的復(fù)雜性和加工過(guò)程。

因此，需要一種用于安裝CMC和其它展延性低的渦輪噴嘴的設(shè)備，它最大程度地減小那些構(gòu)件上的機(jī)械負(fù)載，復(fù)雜性最小。

發(fā)明內(nèi)容

此需要由本發(fā)明解決，本發(fā)明提供一種包括非結(jié)構(gòu)性翼型件的渦輪噴嘴，非結(jié)構(gòu)性翼型件定位和固持到周圍結(jié)構(gòu)上，同時(shí)容許有限的移動(dòng)自由。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種渦輪噴嘴包括：弓形內(nèi)帶，其具有相反的流徑側(cè)和背側(cè)，以及從背側(cè)向外延伸的后凸緣；弓形外帶，其具有相反的流徑側(cè)和背側(cè)；在內(nèi)帶和外帶的流徑側(cè)之間延伸的翼型件形渦輪導(dǎo)葉，其中內(nèi)帶和外帶和導(dǎo)葉包括展延性低的陶瓷材料；以及包圍后凸緣的金屬套環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，套環(huán)具有弓形形狀，其具有相反的前面和后面、相反的第一端面和第二端面，以及相反的上面和下面，上面設(shè)置在內(nèi)帶的背側(cè)附近；并且槽口從上面到下面穿過(guò)套環(huán)，而且后凸緣接收在槽口中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，套環(huán)具有弓形形狀，其具有相反的前面和后面、相反的第一端面和第二端面，以及相反的上面和下面，上面設(shè)置在內(nèi)帶的背側(cè)附近；并且沿橫向延伸的軌道從套環(huán)的后面突伸。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，套環(huán)具有弓形形狀，其具有相反的前面和后面、相反的第一端面和第二端面，以及相反的上面和下面，上面設(shè)置在內(nèi)帶的背側(cè)附近；槽口從上面到下面穿過(guò)套環(huán)，并且后凸緣接收在槽口中；并且后凸緣具有T形，而且槽口的內(nèi)部具有與后凸緣互補(bǔ)的形狀。