[發(fā)明專利]一種用于CMC燃氣渦輪外環(huán)的定心定位結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110492152.8
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113062781B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳振華;蔣康河;張若昀;馬莉;陳競煒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)湖南動力機械研究所
• 主分類號: F01D25/24
• 分類號: F01D25/24;F01D25/14
• 代理公司: 湖南正則奇美專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43105
• 代理人: 肖琦

本發(fā)明公開了一種用于CMC燃氣渦輪外環(huán)的定心定位結(jié)構(gòu)，涉及渦輪發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，包括CMC渦輪外環(huán)，其整體適于裝配在渦輪機匣內(nèi)；柔性連接結(jié)構(gòu)，用于連接所述渦輪機匣與所述CMC渦輪外環(huán)，其一端與所述渦輪機匣固定連接，另一端與所述CMC渦輪外環(huán)抵接；定位銷釘，其整體貫穿渦輪機匣和柔性連接結(jié)構(gòu)，且其下端與CMC渦輪外環(huán)連接。本發(fā)明中，通過弓形彈片和定位銷釘?shù)膽?yīng)用，可以滿足小空間對CMC渦輪外環(huán)的定心定位；同時，通過設(shè)置的若干沖擊孔對彈片進行沖擊冷卻，使其能在高溫環(huán)境下正常工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于渦輪發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于CMC燃氣渦輪外環(huán)的定心定位結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著航空發(fā)動機對性能參數(shù)提出越來越高的要求，渦輪前溫度也日益提高。與高溫燃氣直接接觸的渦輪葉片，靜子葉片，外環(huán)等部件受到嚴峻的挑戰(zhàn)。燃氣渦輪外環(huán)是一個特殊的靜止件，除了直接受到燃氣的侵蝕，還要在如此惡劣的環(huán)境之下保證其定心定位，與渦輪葉片之間有合適的葉尖間隙，這就要求其耐溫能力強，熱膨脹的均勻性以及連接結(jié)構(gòu)的可靠性。

目前燃氣渦輪外環(huán)普遍采用高溫合金材料，分段式外環(huán)通過掛鉤結(jié)構(gòu)掛在外機匣環(huán)槽上。由于渦輪外環(huán)直接接觸高溫燃氣，在保證結(jié)構(gòu)強度的同時還要保證與渦輪葉片之間的間隙，防止因高溫出現(xiàn)的變形，所以在機匣外環(huán)上布置冷卻孔，引入大量冷氣冷卻外環(huán)；現(xiàn)在還存在一種設(shè)計是整體式外環(huán)，定心定位采用彈簧保證。

在現(xiàn)有的技術(shù)方案中，渦輪外環(huán)的定心定位依靠機匣的環(huán)槽，且外環(huán)是分段結(jié)構(gòu)，周向必然存在間隙，受熱必定會導(dǎo)致膨脹的不均勻，保證不了渦輪葉片葉尖間隙均勻性，從而降低渦輪做功效率。渦輪外環(huán)外側(cè)需要從空氣系統(tǒng)中引入大量冷氣冷卻，這無疑對發(fā)動機的功率產(chǎn)生不利影響。而且，據(jù)現(xiàn)有設(shè)計經(jīng)驗，燃氣渦輪外環(huán)外側(cè)溫度能達到1000K以上，而且空間有限，設(shè)計的彈簧體積勢必有限，在高溫之下其彈性模量迅速降低，存在快速失效的風險，導(dǎo)致燃氣渦輪外環(huán)產(chǎn)生徑向位移，影響發(fā)動機運行安全。

因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員提供了一種用于CMC燃氣渦輪外環(huán)的定心定位結(jié)構(gòu)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于CMC燃氣渦輪外環(huán)的定心定位結(jié)構(gòu)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題和缺陷的至少一個方面。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于CMC燃氣渦輪外環(huán)的定心定位結(jié)構(gòu)，包括：CMC渦輪外環(huán)，其整體適于裝配在渦輪機匣內(nèi)；柔性連接結(jié)構(gòu)，用于連接所述渦輪機匣與所述CMC渦輪外環(huán)，其一端與所述渦輪機匣固定連接，另一端與所述CMC渦輪外環(huán)抵接；定位銷釘，其整體貫穿渦輪機匣和柔性連接結(jié)構(gòu)，且其下端與CMC渦輪外環(huán)連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個實例性的實施例，所述CMC渦輪外環(huán)與所述渦輪機匣通過定位銷釘連接，所述渦輪機匣上均勻設(shè)有若干凸臺，每個凸臺中心處設(shè)有螺紋通孔；所述CMC渦輪外環(huán)上設(shè)有與定位銷釘配合的外環(huán)定位孔，定位銷釘?shù)撞颗c外環(huán)定位孔為過盈配合，以限制CMC渦輪外環(huán)的軸向移動。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實例性的實施例，所述渦輪機匣凸臺兩側(cè)均勻設(shè)有機匣沖擊孔，通過機匣沖擊孔口可以引導(dǎo)渦輪機匣外部氣流對渦輪機匣外部進行冷卻。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實例性的實施例，所述定位銷釘包括頭部與桿部，所述桿部整體為與渦輪機匣螺紋通孔相配合的螺紋桿；定位銷釘內(nèi)部設(shè)有引氣孔，所述引氣孔為沉孔；引氣孔底部設(shè)有銷釘沖擊孔，所述銷釘沖擊孔至少為兩個且垂直于引氣孔均勻分布。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實例性的實施例，所述定位銷釘完全緊固后，其底面與外環(huán)定位孔之間留有間隙，以供CMC外環(huán)熱膨脹時可以移動。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實例性的實施例，所述銷釘沖擊孔徑向高度高于外環(huán)定位孔，可以保證通過銷釘沖擊孔的沖擊氣流可以均勻覆蓋在弓形彈片下表面，降低弓形彈片溫度，防止弓形彈片受高溫影響而導(dǎo)致其彈性模量降低。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實例性的實施例，所述柔性連接結(jié)構(gòu)可采用彈性材料制成。