本发明专利技术公开了一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构，涉及涡轮发动机技术领域，包括CMC涡轮外环，其整体适于装配在涡轮机匣内；柔性连接结构，用于连接所述涡轮机匣与所述CMC涡轮外环，其一端与所述涡轮机匣固定连接，另一端与所述CMC涡轮外环抵接；定位销钉，其整体贯穿涡轮机匣和柔性连接结构，且其下端与CMC涡轮外环连接。本发明专利技术中，通过弓形弹片和定位销钉的应用，可以满足小空间对CMC涡轮外环的定心定位；同时，通过设置的若干冲击孔对弹片进行冲击冷却，使其能在高温环境下正常工作。
【技术实现步骤摘要】
一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构
本专利技术属于涡轮发动机
，具体是一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构。
技术介绍
随着航空发动机对性能参数提出越来越高的要求，涡轮前温度也日益提高。与高温燃气直接接触的涡轮叶片，静子叶片，外环等部件受到严峻的挑战。燃气涡轮外环是一个特殊的静止件，除了直接受到燃气的侵蚀，还要在如此恶劣的环境之下保证其定心定位，与涡轮叶片之间有合适的叶尖间隙，这就要求其耐温能力强，热膨胀的均匀性以及连接结构的可靠性。目前燃气涡轮外环普遍采用高温合金材料，分段式外环通过挂钩结构挂在外机匣环槽上。由于涡轮外环直接接触高温燃气，在保证结构强度的同时还要保证与涡轮叶片之间的间隙，防止因高温出现的变形，所以在机匣外环上布置冷却孔，引入大量冷气冷却外环；现在还存在一种设计是整体式外环，定心定位采用弹簧保证。在现有的技术方案中，涡轮外环的定心定位依靠机匣的环槽，且外环是分段结构，周向必然存在间隙，受热必定会导致膨胀的不均匀，保证不了涡轮叶片叶尖间隙均匀性，从而降低涡轮做功效率。涡轮外环外侧需要从空气系统中引入大量冷气冷却，这无疑对发动机的功率产生不利影响。而且，据现有设计经验，燃气涡轮外环外侧温度能达到1000K以上，而且空间有限，设计的弹簧体积势必有限，在高温之下其弹性模量迅速降低，存在快速失效的风险，导致燃气涡轮外环产生径向位移，影响发动机运行安全。因此，本领域技术人员提供了一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。专利技术内容本专利技术的目的在于提供一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构，以解决上述
技术介绍
中提出的问题和缺陷的至少一个方面。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构，包括：CMC涡轮外环，其整体适于装配在涡轮机匣内；柔性连接结构，用于连接所述涡轮机匣与所述CMC涡轮外环，其一端与所述涡轮机匣固定连接，另一端与所述CMC涡轮外环抵接；定位销钉，其整体贯穿涡轮机匣和柔性连接结构，且其下端与CMC涡轮外环连接。根据本专利技术的一个实例性的实施例，所述CMC涡轮外环与所述涡轮机匣通过定位销钉连接，所述涡轮机匣上均匀设有若干凸台，每个凸台中心处设有螺纹通孔；所述CMC涡轮外环上设有与定位销钉配合的外环定位孔，定位销钉底部与外环定位孔为过盈配合，以限制CMC涡轮外环的轴向移动。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述涡轮机匣凸台两侧均匀设有机匣冲击孔，通过机匣冲击孔口可以引导涡轮机匣外部气流对涡轮机匣外部进行冷却。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述定位销钉包括头部与杆部，所述杆部整体为与涡轮机匣螺纹通孔相配合的螺纹杆；定位销钉内部设有引气孔，所述引气孔为沉孔；引气孔底部设有销钉冲击孔，所述销钉冲击孔至少为两个且垂直于引气孔均匀分布。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述定位销钉完全紧固后，其底面与外环定位孔之间留有间隙，以供CMC外环热膨胀时可以移动。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述销钉冲击孔径向高度高于外环定位孔，可以保证通过销钉冲击孔的冲击气流可以均匀覆盖在弓形弹片下表面，降低弓形弹片温度，防止弓形弹片受高温影响而导致其弹性模量降低。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述柔性连接结构可采用弹性材料制成。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述柔性连接结构包括平面和两个弓面，所述平面与涡轮机匣通过铆接方式固定连接，每个弓形弹片通过4个铆钉铆接，保证了弹片的位置不变，保证其在工作过程中不会产生旋转或位移，只能产生径向上的伸缩；所述弓面与CMC涡轮外环抵接，所述弓形弹片均匀设有8个，每个弓形弹片具有2个支点，共计16个支点抵接在涡轮外环上，且任意相邻支点之间周向角度相等，上述结构与传统弹簧相比，具有更好的接触力分布。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述机匣冲击孔位于柔性连接结构的弓面上方，可以保证通过机匣冲击孔的冲击气流可以均匀覆盖在弓形弹片上表面，进一步降低弓形弹片温度，防止弓形弹片受高温影响而导致其弹性模量降低。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述CMC涡轮外环为整体式结构，且其采用具有稳定耐高温功能的陶瓷基复合材料；陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料，陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷，这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述CMC涡轮外环上喷涂有可磨耗封严、耐高温隔热兼具的复合型涂层，复合型涂层能够与SiC陶瓷基复合材料相匹配，在高温也具有良好的稳定性，能够满足常规涡轮发动机所需的1200℃的工作温度需求，且其不会在高温环境下发生相变分解，导致CMC涡轮外环失效。根据本专利技术的另一个实例性的实施例，所述CMC涡轮外环一端设有C型封严环，所述CMC涡轮外环另一端设有O型封严环，用于防止所述CMC涡轮外环周向缝隙的燃气泄露及防止二次流空气系统的冷气沿着所述CMC涡轮外环外侧泄露。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术对现有涡轮机匣进行设计改进，通过添加凸台、螺纹孔、铆接孔和机匣冲击孔，使涡轮机匣与CMC涡轮外环、柔性连接结构和定位销钉的装配更加便捷，更加稳固。2、本专利技术设置的柔性连接结构采用弓形弹片，弓形弹片可代替传统涡轮机匣与CMC涡轮外环定心定位用弹簧；传统方案弹簧存在其体积因空间有限而受到限制，会导致其弹性模量在高温下迅速降低，存在弹簧快速失效进而导致燃气涡轮外环产生径向位移的问题；而弓形弹片与传统弹簧相比，弹片比弹簧会有更好的高温稳定性以及接触力分布，更适合陶瓷基涡轮外环(CMC涡轮外环)在涡轮机匣内的定心定位，且其不会受到空间的限制，对CMC涡轮外环与机匣之间的空间要求不高，即使在小空间下依然可以安装使用。3、弓形弹片与机匣之间采用铆接，保证了弹片的位置不变，保证其在工作过程中不会产生旋转或位移，只能产生径向上的伸缩。4、在结构设计上考虑由于高温对弹片的弹性模量产生的影响，通过本专利技术设计的定位销钉底部的销钉冲击孔，引导冲击气流均匀冲击覆盖在弓形弹片下表面，防止CMC外环向弓形弹片下部辐射热量，降低弹片温度。5、在结构设计上考虑由于高温对弹片的弹性模量产生的影响，通过本专利技术设计的机匣冲击孔，引导冲击气流均匀冲击覆盖在弓形弹片上表面，进一步降低弹片温度。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构剖视图；图2为图1的局部放大图；图3为一种用于CMC燃气涡轮外环主视图；图4为图3的局部放大图。图中：1、涡轮机匣；101、螺纹通孔；102、凸台；103、机匣冲击孔；2、CMC涡轮外环；201、外环定位孔；3、定位销钉；301、引气孔；302、销钉冲击孔；4、柔性连接结构。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构，其特征在于，包括:/nCMC涡轮外环(2)，其整体适于装配在涡轮机匣(1)内；/n柔性连接结构(4)，用于连接所述涡轮机匣(1)与所述CMC涡轮外环(2)，其一端与所述涡轮机匣(1)固定连接，另一端与所述CMC涡轮外环(2)抵接；/n定位销钉(3)，其整体贯穿涡轮机匣(1)和柔性连接结构(4)，且其下端与CMC涡轮外环(2)连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构，其特征在于，包括:
CMC涡轮外环(2)，其整体适于装配在涡轮机匣(1)内；
柔性连接结构(4)，用于连接所述涡轮机匣(1)与所述CMC涡轮外环(2)，其一端与所述涡轮机匣(1)固定连接，另一端与所述CMC涡轮外环(2)抵接；
定位销钉(3)，其整体贯穿涡轮机匣(1)和柔性连接结构(4)，且其下端与CMC涡轮外环(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构，其特征在于，所述CMC涡轮外环(2)与所述涡轮机匣(1)通过定位销钉(3)连接，所述涡轮机匣(1)上均匀设有若干凸台(102)，每个凸台(102)中心处设有螺纹通孔(101)；所述CMC涡轮外环(2)上设有与定位销钉(3)配合的外环定位孔(201)。
3.根据权利要求2所述的一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构，其特征在于，所述涡轮机匣(1)凸台(102)两侧均匀设有机匣冲击孔(103)。
4.根据权利要求2所述的一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构，其特征在于，所述定位销钉(3)包括头部与杆部，所述杆部整体为与涡轮机匣(1)螺纹通孔(101)相配合的螺纹杆；定位销钉(3)内部设有引气孔(301)，所述引气孔(301)为...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈振华，蒋康河，张若昀，马莉，陈竞炜，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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