涡轮环组件制造技术

一种涡轮环组件，其包括形成涡轮环(1)的环形扇区(10)和环形支撑结构(3)，每个环形扇区(10)沿着由环(1)的轴向方向(D

Ring as-turbine

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮环组件
技术介绍
本专利技术涉及一种涡轮环组件，该涡轮环组件包括由陶瓷基复合材料制成的多个环形扇区以及环形支撑结构。本专利技术的应用领域尤其是航空燃气涡轮发动机的领域。然而，本专利技术可应用于其他涡轮机，例如工业涡轮机。在全金属涡轮环组件的情况下，必须冷却组件的所有元件，特别是经受最热流的涡轮环。由于所使用的冷却流取自发动机的主流，因此这种冷却对发动机性能具有重大影响。另外，将金属用于涡轮环限制了增加涡轮机温度的可能性，但是这将允许改善航空发动机的性能。为了解决这些问题，已经设想生产由陶瓷基复合材料(CMC)制成的涡轮环形扇区以便克服金属材料的实施。CMC材料具有良好的机械性能，使其能够形成结构元件，并在高温下有利地保留了这些性能。CMC材料的实施有利地允许减少在运行期间施加的冷却流，并因此提高涡轮机的性能。另外，CMC材料的实施有利地允许减小涡轮机的重量并减小金属部件遇到的热膨胀的影响。但是，提出的现有解决方案可以实现CMC环形扇区与环形支撑结构的金属附接部分的组装，这些附接部分经受热流。因此，这些金属附接部分经历热膨胀，这可能导致CMC环形扇区受到机械应力并使其脆化。此外，已知文献FR2540939、GB2480766、EP1350927、US2014/0271145、US2012/082540和FR2955898公开了涡轮环组件。需要改进现有的涡轮环组件及其安装，尤其是需要改进的现有的实施CMC材料的涡轮环组件，以减小在涡轮机运行期间CMC环形扇区承受的机械应力的强度。r>
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种涡轮环组件，该涡轮环组件允许以确定性的方式维持每个环形扇区，也就是说，一方面控制其位置并防止其振动，同时允许环形扇区，通过延长环以使其在温度升高和压力变化的影响下变形，这尤其独立于界面金属部件，另一方面，在改善非流路扇区和流路扇区之间的密封性的同时，简化了操作，并减少了安装环组件的数量。本专利技术的目的是提出一种涡轮环组件，该涡轮环组件包括形成涡轮环的多个环形扇区和环形支撑结构，每个环形扇区沿由涡轮环的轴线方向和径向方向限定的截面具有形成环形基座的部分，该环形基座在涡轮环的径向方向上具有内表面和外表面，内表面限定涡轮环的内表面，第一和第二附接凸片从该外表面伸出，环形支撑结构包括中央护罩，第一和第二径向夹具从中央护罩伸出，每个环形扇区的第一和第二附接凸片都保持在该第一和第二径向夹具之间。根据该目的的一般特征，涡轮环组件包括可拆卸地固定到中央护罩的一体式环形法兰，该环状法兰包括第一自由端，耦接至中央护罩的第二端，从第一端延伸的第一部分，在第一部分和第二端之间延伸的第二部分，法兰的第一部分包括彼此不同的第一和第二凸片，第一凸片抵靠第一附接凸片，第二凸片在轴向方向与第一凸片间隔开，相对于旨在通过涡轮环组件的气流方向，第二凸片在第一凸片的上游，并且环形法兰的第二部分包括在轴向方向下游突出的轴承护罩，该轴承护罩具有与环形支撑结构的中央护罩接触的径向轴承。在特定实施方式中，环形扇区可以由陶瓷基复合材料(CMC)制成。在环形法兰的第一部分上存在第二凸片，该第二凸片设置在上游并且与与环的上游附接凸片接触的第一凸片分隔开，从而允许为涡轮环组件提供专用于容纳高压分配器(DHP)的力的环形法兰的上游凸片。涡轮环的第一凸片上游的第二凸片且与环没有任何接触，该第二凸片被配置为将由DHP导致的最大轴向力直接传递到环形支撑结构中而不会穿过环；当环由CMC制成时，具有较低的机械允许性。实际上，在环形法兰的第一凸片和第二凸片之间留有空间允许偏转由第二凸片接收的力(第二凸片位于与涡轮环接触的第一凸片的上游)，并且经由环形法兰的第二部分直接将所述力传递到环形支撑结构的中央护罩，而不影响环形法兰的第一凸片，因此不影响涡轮环。环形法兰的第一凸片不承受力，因此涡轮环不受该轴向力的影响。DHP力经由环形法兰的第二凸片的传递会引起其倾斜。这种倾斜可导致环形法兰的下部之间，即在凸片之间的不受控制的接触，这将导致直接将DHP力传递给环。下游轴承护罩可确保更高的抵抗DHP力引起的倾斜的能力。轴承护罩吸收了由DHP力作用在上游凸片上引起的明显的切向应力，从而限制了环形法兰的倾斜。当DHP力在法兰中传递时，轴承护罩的径向轴承可限制环形法兰的倾斜。另外，环形法兰的可拆卸性质使得可以轴向接近涡轮环的腔。这允许在将环形法兰紧固在环形支撑结构的中央护罩上之前，将环形扇区组装在环形支撑结构的外部，然后将由此组装的组件轴向滑动到环形支撑结构的腔中，直到抵靠第二径向夹具。在将涡轮环固定在环的支撑结构上的过程中，可以使用包括圆柱体或环形的工具，在其冠部组装期间，环形扇区被压在或吸在其上。具有一体化环形法兰的事实，也就是说，在360°上描述了整个环，与扇形的环形法兰相比，允许限制气流在非流路扇区和流路扇区之间的通过，只要消除了所有的内部扇区泄漏，就可以控制密封。因此，以上针对环组件定义的解决方案使得可以以确定性的方式维护每个环形扇区，也就是说，控制其位置并防止其开始振动，同时改善非流路扇区和流路扇区之间的密封，同时简化了操作并减少了安装环组件的数量，同时允许环在温度和压力特别是与界面金属部件无关的作用下变形。根据涡轮环组件的第一方面，第一径向环形夹具在涡轮环的径向方向朝着环的内部形成突出的第一肋，并且环形法兰的第二端包括轴向支座，该轴向支座在涡轮环的径向方向朝向环的外部延伸，轴向支座设置在所述第一径向环形夹具的上游，并且沿涡轮环的轴向方向承载抵靠所述第一径向环形夹具。轴向支座允许将环形法兰压在第一径向环形夹具上，并因此相对于环的径向附接凸片上游轴向定位环形法兰的第一凸片。根据涡轮环组件的第二方面，环形支撑结构的中央护罩还可以包括第二肋，该第二肋在涡轮环的径向方向朝着环的内部突出并且具有轴承表面，轴承护罩的径向轴承支承在该轴承表面上，第二肋设置在环形支撑结构的第一和第二径向夹具之间。第二肋是径向支承点，当施加DHP力时，该径向支承点允许环形支撑结构保持环形法兰的第二凸片的摇杆。轴承护罩的轴向支座和径向支座之间的较大距离允许增加杠杆臂，从而在径向轴承与环形支撑结构的第二肋接触时在壳体上产生较小的径向力。环形法兰借助于两个径向过盈配合件固定，在径向轴承和第二肋之间是第一过盈配合件，以及在轴向支座的表面与中央护罩之间为第二过盈配合件，轴向支座的表面是在包括轴向方向的平面内延伸。根据涡轮环组件的第三方面，环形扇区可沿着由轴向方向和径向方向限定的截面具有倒置的希腊字母截面pi(π)，并且对于每个环形扇区，该组件可包括至少三个销，以将环形扇区径向保持在适当的位置，每个环形扇区的第一和第二附接凸片均包括固定到环形底座外表面上的第一端，第二自由端，用于容纳所述至少三个销的至少三个凸耳，至少两个凸耳在涡轮环的径向方向从第一或第二附接凸片中的一个的第二端突出，并且至少一个凸耳在涡轮环的径向方向从另一个附接凸片的第二端突出，每个容纳凸耳包括用于容纳其中一个销的孔。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮环组件，包括形成涡轮环(1)的多个环形扇区(10)和环形支撑结构(3)，每个环形扇区(10)沿着由涡轮环(1)的轴向方向(D

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170316 FR 17521511.一种涡轮环组件，包括形成涡轮环(1)的多个环形扇区(10)和环形支撑结构(3)，每个环形扇区(10)沿着由涡轮环(1)的轴向方向(DA)和径向方向(DR)限定的截面具有形成环形基座(12)的部分，该环形基座(12)在涡轮环(1)的径向方向(DR)上具有内表面(12a)和外表面(12b)，内表面(12a)限定涡轮环(1)的内表面，第一和第二附接凸片(14、16)从该外表面(12b)伸出，环形支撑结构(3)包括中央护罩(31)，第一和第二径向夹具(32、36)从中央护罩(31)伸出，每个环形扇区(10)的第一和第二附接凸片(14、16)都保持在该第一和第二径向夹具之间；
其特征在于，它包括可拆卸地固定到中央护罩(31)的一体式环形法兰(35)，该环形法兰(35)包括第一自由端(351)，耦接到中央护罩(31)的第二端(352)，从第一端(351)延伸的第一部分(353)，在第一部分(353)和第二端(352)之间延伸的第二部分(354)，
第一部分(353)包括彼此不同的第一和第二凸片(33、34)，第一凸片(33)抵靠第一附接凸片(14)，第二凸片(34)在轴向方向(DA)与第一凸片(33)间隔开，相对于旨在通过涡轮环组件(1)的气流(F)的方向，第二凸片(34)在第一凸片(33)的上游，
环形法兰(35)的第二部分(354)包括在轴向方向(DA)下游突出的轴承护罩(356)，该轴承护罩(356)包括与环形支撑结构(3)的中央护罩(31)接触的径向轴承(358)。


2.根据权利要求1所述的组件，其中，第一径向环形夹具(32)在涡轮环(1)的径向方向(DR)上朝向环的内部形成第一突出肋，并且环形法兰(35)的第二端(352)包括轴向支座(355)，该轴向支座在涡轮环(1)的径向方向(DR)上朝着环的外部延伸，轴向支座(355)设置在第一径向环形夹具(32)的上游，并且沿涡轮环的轴向方向(DA)抵靠第一径向环形夹具(32)。


3.根据权利要求1或2中的任一项所述的组件，其中，环形支撑结构(3)的中央护罩(31)还包括第二肋(314)，该第二肋(314)在涡轮环(1)的径向方向(DR)上朝向环的内部突出并具有轴承表面(314a)，轴承护...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯·保罗·泰伯楼，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，法布里斯·马赛尔·诺尔·加林，卢西恩·亨利·雅克·昆内亨，
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