[發(fā)明專利]一種用于CMC燃?xì)鉁u輪外環(huán)的定心定位結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110492152.8
• 申請(qǐng)日: 2021-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN113062781B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳振華;蔣康河;張若昀;馬莉;陳競(jìng)煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): F01D25/24
• 分類號(hào): 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?xì)鉁u輪外環(huán)的定心定位結(jié)構(gòu)，涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)匣內(nèi)；柔性連接結(jié)構(gòu)，用于連接所述渦輪機(jī)匣與所述CMC渦輪外環(huán)，其一端與所述渦輪機(jī)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(jī)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(guò)弓形彈片和定位銷釘?shù)膽?yīng)用，可以滿足小空間對(duì)CMC渦輪外環(huán)的定心定位；同時(shí)，通過(guò)設(shè)置的若干沖擊孔對(duì)彈片進(jìn)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(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于CMC燃?xì)鉁u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(dòng)機(jī)對(duì)性能參數(shù)提出越來(lái)越高的要求，渦輪前溫度也日益提高。與高溫燃?xì)庵苯咏佑|的渦輪葉片，靜子葉片，外環(huán)等部件受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。燃?xì)鉁u輪外環(huán)是一個(gè)特殊的靜止件，除了直接受到燃?xì)獾那治g，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(qiáng)，熱膨脹的均勻性以及連接結(jié)構(gòu)的可靠性。

目前燃?xì)鉁u輪外環(huán)普遍采用高溫合金材料，分段式外環(huán)通過(guò)掛鉤結(jié)構(gòu)掛在外機(jī)匣環(huán)槽上。由于渦輪外環(huán)直接接觸高溫燃?xì)猓诒ＷC結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)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(jī)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(jì)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(jī)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(huì)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(wú)疑對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率產(chǎn)生不利影響。而且，據(jù)現(xiàn)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，燃?xì)鉁u輪外環(huán)外側(cè)溫度能達(dá)到1000K以上，而且空間有限，設(shè)計(jì)的彈簧體積勢(shì)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(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致燃?xì)鉁u輪外環(huán)產(chǎn)生徑向位移，影響發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全。

因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員提供了一種用于CMC燃?xì)鉁u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(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于CMC燃?xì)鉁u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(wèn)題和缺陷的至少一個(gè)方面。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于CMC燃?xì)鉁u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(jī)匣內(nèi)；柔性連接結(jié)構(gòu)，用于連接所述渦輪機(jī)匣與所述CMC渦輪外環(huán)，其一端與所述渦輪機(jī)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(jī)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(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述CMC渦輪外環(huán)與所述渦輪機(jī)匣通過(guò)定位銷釘連接，所述渦輪機(jī)匣上均勻設(shè)有若干凸臺(tái)，每個(gè)凸臺(tái)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(guò)盈配合，以限制CMC渦輪外環(huán)的軸向移動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)施例，所述渦輪機(jī)匣凸臺(tái)兩側(cè)均勻設(shè)有機(jī)匣沖擊孔，通過(guò)機(jī)匣沖擊孔口可以引導(dǎo)渦輪機(jī)匣外部氣流對(duì)渦輪機(jī)匣外部進(jìn)行冷卻。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)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(jī)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(gè)且垂直于引氣孔均勻分布。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例性的實(shí)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(shí)可以移動(dòng)。

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