具有轴向保持的涡轮环组件制造技术

本发明专利技术涉及一种涡轮环组件，其包括形成涡轮环(1)的多个环扇区(10)，以及包括上游环形凸缘(32)和下游环形凸缘(36)的环支撑结构(3)，每个环扇区(10)包括第一水平密封舌部(21)、上游垂直密封舌部(22)和第一下游垂直密封舌部(23)。每个环扇区(10)进一步包括一个沿该环的径向在第一水平密封舌部(21)以上的第二水平密封舌部(20)。第一角密封元件(24)被容纳在上游接片(14)中的垂直凹槽(42)中以及第二水平凹槽(40)中，第二角密封元件(25)被容纳在第一水平凹槽(41)中以及下游接片(16)中的第一垂直凹槽(43)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有轴向保持的涡轮环组件
本专利技术涉及一种涡轮发动机的涡轮环组件，所述组件包括多个环扇区，每个环扇区都与环支撑结构一起被制成为陶瓷基复合材料或金属材料的单一部件。本专利技术的应用领域具体为燃气涡轮航空发动机。然而，本专利技术适用于其它涡轮发动机，例如工业涡轮。
技术介绍
陶瓷基复合(CMC)材料以其优良的力学性能而知名，所述力学性能使其适于构成结构元件，并且适于能够在高温下保存这些性能。在燃气涡轮航空发动机中，提高效率和降低污染排放都导致寻求在甚至更高的温度下操作。对于完全由金属制成的涡轮环组件，必须冷却该组件的所有元件，特别是涡轮环，由于它受到高温流的影响。这种冷却对发动机的性能具有显著的影响，由于从通过发动机的主流获取所使用的冷却流本身。此外，使用金属用于涡轮环对提高涡轮中温度的潜能提出了限制，尽管这可提高航空发动机的性能。已经设想了使用CMC用于这些发动机的多种热部，特别是由于CMC具有低于通常使用的难熔金属的密度。因此，具体在文献US2012/0027572中描述了将涡轮环扇区制成为由CMC制成的单一部件。该环扇区包括一个具有内表面和外表面的环形底座，所述内表面限定该涡轮环的内侧表面，两个具有端部的接片形成部分从所述外表面延伸，所述端部接合在金属环支撑结构的外壳中。CMC环扇区的使用可以明显地降低需要冷却涡轮环的通风量。然而，在环扇区内侧上的气流通道和环扇区外侧之间的密封仍然是问题，特别是当环扇区具有颠倒字母Pi(π)的形状时。具体地，环扇区的这种类型没有浴盆(或外密封)，其意味着不可能与在环扇区和扇区的支撑结构之间的承载点齐平或在以上安装两个水平密封层。对于不具有浴盆但因此更容易制造的金属环扇区也出现了这种密封问题。
技术实现思路
本专利技术旨在避免这种缺点，并为此提出了一种涡轮环组件，其包括由陶瓷基复合材料或金属材料制成的一起形成涡轮环的多个环扇区，以及一个包括上游环形凸缘和下游环形凸缘的环支撑结构，每个环扇区具有第一部分，所述第一部分形成具有内表面和外表面的环形底座，所述内表面限定涡轮环的内侧表面，从所述外表面径向地延伸有上游接片和下游接片，每个环扇区的上游和下游接片被保持在环支撑结构的上游和下游环形凸缘之间，每个环扇区具有沿环形底座延伸的第一水平密封舌部，所述第一水平密封舌部被接收在一个存在于环形底座中的第一水平凹槽中，沿上游接片延伸的上游垂直密封舌部，所述上游垂直密封舌部被接收在一个存在于上游接片中的垂直凹槽中，以及沿下游接片延伸的第一下游垂直密封舌部，所述第一下游垂直密封舌部被接收在一个存在于下游接片中的第一垂直凹槽中，所述组件的特征在于，每个环扇区进一步包括一个在第一水平密封舌部上的环形底座的一部分上延伸的第二水平密封舌部，所述第二水平密封舌部被接收在一个存在于环形底座中的第二水平凹槽中，并且其中，第一倾斜密封元件被接收在存在于上游接片中的垂直凹槽中以及在第二水平凹槽中，同时第二倾斜密封元件被接收在第一水平凹槽中以及在存在于下游接片中的第一垂直凹槽中，所述第一垂直凹槽向外通向所述第一水平凹槽，或同时第二倾斜密封元件被接收在第二水平凹槽中以及在存在于下游接片中的第一垂直凹槽中，所述第一垂直凹槽向外通向所述第二水平凹槽。对于在径向方向中重叠的两个水平密封舌部，在环的底座上提供了两级密封，因此通过以这种方式使泄漏截面串联加强了该环中的扇区间密封，并通过这样做，同时确保了在环外侧上流动的空气在上游被重新定向，即在通过环内侧的旋转叶片形成的转子盘中。此外，倾斜密封元件的使用可堵塞经由密封舌部之间的接触部分发生的任何泄漏，即凹槽的垂直交叉点。在当前描述的示例中，第一倾斜密封元件防止经由在第一水平舌部和上游垂直舌部之间接触部分的泄漏，而第二倾斜密封元件防止经由在第一或第二水平舌部和下游垂直舌部之间接触部分的泄漏。在本专利技术燃气涡轮环组件的一个实施例中，每个环扇区进一步包括一个沿下游接片延伸的第二下游垂直密封舌部，所述第二下游垂直密封舌部被接收在一个存在于下游接片中的第二垂直凹槽中，所述第二下游垂直密封舌部在其一端与所述第二水平密封舌部接触，存在于下游接片中的第二垂直凹槽向外通向第二水平凹槽，所述第二倾斜密封元件被接收在第二水平凹槽中以及在存在于下游接片的第二垂直凹槽中。通过在下游添加第二垂直密封舌部，进一步改进了密封有效性，通过另一下游垂直密封舌部之前的两个下游垂直舌部之一导致第一压头损失。通过使用两个垂直舌部在下游加强密封是有利的，由于在环的空腔和下游的流道部分之间的压差相当大，从而增加了这两个体积之间的空气吸力，并且因此增加了泄漏的危险。根据本专利技术涡轮环组件的一个特定特性，第三倾斜密封元件被接收在第一水平凹槽中以及在存在于下游接片中的第一垂直凹槽中。这进一步减少了经由在环下游的密封舌部之间接触部分的泄漏。根据本专利技术涡轮环组件的另一实施例，每个环扇区进一步包括一个沿下游接片延伸的第二下游垂直密封舌部，所述第二下游垂直密封舌部被接收在一个存在于下游接片中的第二垂直凹槽，所述第二下游垂直密封舌部与第二水平密封舌部接触，存在于下游接片中的第二垂直凹槽向外通向第一和第二水平凹槽，第二倾斜密封元件被接收在第一水平凹槽中以及在存在于下游接片的第一垂直凹槽中。通过在下游添加第二垂直密封舌部，进一步改进了密封有效性，通过另一下游垂直密封舌部之前的两个下游垂直舌部之一导致第一压头损失。根据本专利技术涡轮环组件的另一实施例，上游环形凸缘包括与一个与每个环扇区的上游接片接触的唇部，而下游环形凸缘包括一个与每个环扇区的下游接片接触的唇部，存在于每个环扇区的上游接片中的垂直凹槽在一个相对于上游接片的轴线倾斜的方向中延伸，所述垂直凹槽在上游环形凸缘的唇部向外通向上游接片的外侧表面，而存在于每个环扇区的下游接片中的垂直凹槽在一个相对于下游接片的轴线倾斜的方向中延伸，所述垂直凹槽在下游环形凸缘的唇部向外通向下游接片的外侧表面。对于在每个环扇区的接片中倾斜延伸以在与环支撑结构的环形凸缘的承载部分向外打开的上游和下游垂直凹槽，减少了通过这些承载部分的扇区间的泄漏。根据本专利技术涡轮环组件的一个特定特征，所述环支撑结构的两个环形凸缘在环扇区的接片上施加应力，并且其中，环支撑结构的至少一个凸缘在环的轴向方向中弹性地变形。借助于至少一个弹性变形凸缘的存在，可独立于温度变化保持在涡轮环支撑结构的凸缘和环扇区的接片之间的接触。根据本专利技术涡轮环组件的另一特定特征，它进一步包括在环支撑结构的至少一个环形凸缘中以及在面对所述至少一个环形凸缘的环扇区的接片中接合的多个销钉。所述销钉用于防止环支撑结构中环扇区的任何潜在转动，并且也用于在所述结构中径向地保持它们。附图说明在阅读经由非限制性指示并参照附图给出的以下描述后，可更好地理解本专利技术，其中：图1是示出本专利技术涡轮环组件的一个实施例的径向半截面视图；图2A和2B是在透视图中示出在图1涡轮环组件的环扇区中定位密封舌部的局部示意图；图3到6是径向半截面视图，每个都示出了本专利技术涡轮环组件的另一实施例。具体实施方式图1示出了一种高压涡轮环组件，其包括一个在该示例中由陶瓷基复合(CMC)材料制成的涡轮环1，以及一个金属环支撑结构3。涡轮环1围绕一组旋转叶片5。涡轮环1由多个环扇区10组成，图1是一个在两个连续环扇区之间穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮环组件，包括共同形成涡轮环(1)的多个环扇区(10)，以及包括上游环形凸缘(32)和下游环形凸缘(36)的环支撑结构(3)，每个环扇区(10)均具有第一部分，所述第一部分形成具有内表面和外表面的环形底座(12)，所述内表面限定涡轮环(1)的内侧表面，从所述外表面径向地延伸有上游接片(14)和下游接片(16)，每个环扇区(10)的上游和下游接片(14、16)被保持在所述环支撑结构(3)的上游和下游环形凸缘(32、36)之间，每个环扇区(10)均具有沿所述环形底座延伸的第一水平密封舌部(21)，所述第一水平密封舌部(21)被容纳在一个存在于所述环形底座(12)中的第一水平凹槽(41)中，沿上游接片(14)延伸的上游垂直密封舌部(22)，所述上游垂直密封舌部(22)被容纳在一个存在于上游接片(14)中的垂直凹槽(42)中，以及沿下游接片(16)延伸的第一下游垂直密封舌部(23)，所述第一下游垂直密封舌部(23)被容纳在一个存在于下游接片(16)中的第一垂直凹槽(43)中；其特征在于，每个环扇区(10)还包括一个第二水平密封舌部(20)，所述第二水平密封舌部(20)沿着所述环的径向，在所述第一水平密封舌部(21)上的所述环形底座的一部分上延伸，所述第二水平密封舌部(20)被容纳在一个存在于所述环形底座(12)中的第二水平凹槽(40)中，一第一角密封元件(24)被容纳在存在于所述上游接片(14)中的所述垂直凹槽(42)中以及所述第二水平凹槽(40)中，一第二角密封元件(25)被容纳在所述第一水平凹槽(41)中以及存在于所述下游接片(16)中的所述第一垂直凹槽(43)中，所述第一垂直凹槽(43)向外通向所述第一水平凹槽(41)，或者当一第二角密封元件被容纳在所述第二水平凹槽(40)中以及存在于所述下游接片(16)中的所述第一垂直凹槽(43)中，则所述第一垂直凹槽(43)向外通向所述第二水平凹槽(40)；所述涡轮环组件还包括多个销钉(50；51)，所述销钉(50；51)接合在所述环支撑结构(3)的至少一个环形凸缘(32；36)中以及面对所述至少一个环形凸缘(32；36)的所述环扇区(10)的接片(14；16)中。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.05 FR 15594571.一种涡轮环组件，包括共同形成涡轮环(1)的多个环扇区(10)，以及包括上游环形凸缘(32)和下游环形凸缘(36)的环支撑结构(3)，每个环扇区(10)均具有第一部分，所述第一部分形成具有内表面和外表面的环形底座(12)，所述内表面限定涡轮环(1)的内侧表面，从所述外表面径向地延伸有上游接片(14)和下游接片(16)，每个环扇区(10)的上游和下游接片(14、16)被保持在所述环支撑结构(3)的上游和下游环形凸缘(32、36)之间，每个环扇区(10)均具有沿所述环形底座延伸的第一水平密封舌部(21)，所述第一水平密封舌部(21)被容纳在一个存在于所述环形底座(12)中的第一水平凹槽(41)中，沿上游接片(14)延伸的上游垂直密封舌部(22)，所述上游垂直密封舌部(22)被容纳在一个存在于上游接片(14)中的垂直凹槽(42)中，以及沿下游接片(16)延伸的第一下游垂直密封舌部(23)，所述第一下游垂直密封舌部(23)被容纳在一个存在于下游接片(16)中的第一垂直凹槽(43)中；其特征在于，每个环扇区(10)还包括一个第二水平密封舌部(20)，所述第二水平密封舌部(20)沿着所述环的径向，在所述第一水平密封舌部(21)上的所述环形底座的一部分上延伸，所述第二水平密封舌部(20)被容纳在一个存在于所述环形底座(12)中的第二水平凹槽(40)中，一第一角密封元件(24)被容纳在存在于所述上游接片(14)中的所述垂直凹槽(42)中以及所述第二水平凹槽(40)中，一第二角密封元件(25)被容纳在所述第一水平凹槽(41)中以及存在于所述下游接片(16)中的所述第一垂直凹槽(43)中，所述第一垂直凹槽(43)向外通向所述第一水平凹槽(41)，或者当一第二角密封元件被容纳在所述第二水平凹槽(40)中以及存在于所述下游接片(16)中的所述第一垂直凹槽(43)中，则所述第一垂直凹槽(43)向外通向所述第二水平凹槽(40)；所述涡轮环组件还包括多个销钉(50；51)，所述销钉(50；51)接合在所述环支撑结构(3)的至少一个环形凸缘(32；36)中以及面对所述至少一个环形凸缘(32；36)的所述环扇区(10)的接片(14；16)中。2.根据权利要求1所述的涡轮环组件，其特征在于，每个环扇区(100)还包括一个沿所述下游接片(116)延伸的第二下游垂直密封舌部(126)，所述第二下游垂直密封舌部(126)被容纳在一个存在于所述下游接片...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢西恩·亨利·雅克·昆内亨，塞巴斯蒂安·瑟奇·弗朗西斯·孔格拉泰尔，克莱门特·让·皮埃尔·迪福，马修·西蒙，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：法国,FR