[发明专利]包括用于涡轮发动机的由CMC所制造的涡轮机喷嘴或压气机定子叶片以及耐磨支撑环的组件，以及包括这种组件的涡轮机或压气机

说明书

发明的背景

本发明涉及涡轮发动机，并且特别地涉及航空发动机和工业涡轮机，更特别地涉及用于这种涡轮发动机的涡轮机喷嘴和压气机扩压器。

改进涡轮发动机的性能和减少它们的污染排放已经引起曾经设想更高的运转温度。

对于涡轮发动机中热的零件，因此已经提出使用陶瓷基质复合（CMC）材料的建议。这种材料具有显著的热结构特性，即，机械特征，该特性使得它们适于构造结构零件，以及具有在高温下保持这些特性的能力。而且，CMC材料的密度显著地低于常规地用于涡轮发动机的热部分中零件的金属材料的密度。

因此，文献WO2010/061140、WO2010/116066和WO2011/080443描述了制造由CMC所制成的涡轮发动机转子叶轮叶片，该叶片具有包括在其中的内平台和外平台。特别地，在文献WO2010/146288中也已经提出CMC材料用于涡轮机喷嘴的建议。

常规的金属涡轮机喷嘴由多个组装在一起的扇体所组成，每个扇体包括内平台、外平台以及在内平台和外平台之间延伸和与其固定的多个翼型。内平台和外平台限定环形流道，用于使气体流过喷嘴。在内侧，通常的实践是提供由内平台所带有的和与密封刮擦件配合的耐磨材料，该密封刮擦件固定于涡轮机的转子。耐磨材料通常是蜂巢金属结构。

当涡轮机喷嘴由CMC扇体组成时，存在连接耐磨材料的问题。

在由CMC材料扇体所组成的压气机扩压器中出现了相似的问题，该扇体支撑内平台内侧上的耐磨材料。

发明的目的和概述

本发明的目的是提供针对该问题的方案，并且为此，本发明提供了由用于涡轮发动机的涡轮机喷嘴或压气机扩压器以及由金属耐磨材料支撑环所形成的组件，涡轮机喷嘴或压气机扩压器包括多个扇体，每个扇体具有内平台、外平台以及在内平台和外平台之间延伸和与其固定的翼型，并且内平台内侧上，由扇体的内平台带有耐磨材料支撑环，组件中：

喷嘴或扩压器扇体由陶瓷基质复合材料所制造；

耐磨材料支撑环由扇体组成，每个扇体具有向外延伸的上游连接翼片和下游连接翼片；

喷嘴或扩压器扇体的内平台中每个内平台在内侧上具有向内延伸的上游钩体和下游钩体；和

通过相互地接合而不紧固在一起的上游连接翼片和上游钩体的端部分，以及通过相互地接合而不紧固在一起的下游连接翼片和下游钩体的端部分，支撑耐磨材料的环被喷嘴或扩压器支撑。

因此，CMC材料和金属所制造的零件进行有限的接触，而不被紧固在一起，并且接触是在钩体和翼片形式的部分之间，因此具有弹性变形的能力，因此可以接纳具有热源的尺寸的差异变化。

有利地，耐磨材料支撑环扇体的连接翼片与喷嘴或扩压器扇体的钩体之间相互的接合表面在径向截面中形成V形轮廓的凸缘段。因此，通过沿着接合表面的滑动可以补偿在径向方向上和在轴向方向上尺寸的差异变化。此外，由此可以获得耐磨材料支撑环的良好定心。

优选地，耐磨材料支撑环扇体的连接翼片的端部分形成滑道，其中喷嘴或扩压器扇体的钩体的端部分接合在滑道中。

也优选地，提供支座以在周向方向上限制耐磨支撑环扇体与喷嘴或扩压器扇体的相互接合。

本发明也提供涡轮发动机的涡轮机，包括涡轮机外壳和如上所限定的至少一个组件，该组件由陶瓷基质复合材料所制造的涡轮机喷嘴和由金属所制造的耐磨材料支撑环所形成。

本发明也提供了涡轮发动机的压气机，包括压气机外壳和如上所限定的至少一个组件，该组件由陶瓷基质复合材料所制造的压气机扩压器和由金属所制造的耐磨材料支撑环形成。

有利地，喷嘴或扩压器扇体的外平台具有从外平台的外侧向外延伸的连接翼片，因此，组件被支撑在喷嘴或压气机外壳中。

图的简要描述

通过阅读下面参考附图和非限制性表示所进行的描述，可以更好地理解本发明，其中：

图1是在本发明的实施方式中，包括组件的涡轮发动机的低压涡轮机的详细示意性部分的轴向半截面视图，该组件由CMC材料所制造的涡轮机喷嘴和由金属所制造的耐磨支撑环所组成。

图2是图1喷嘴扇体的示意性立体图。

图3是图1的耐磨材料支撑环扇体的示意性立体图。

图4是形成图2喷嘴扇体部分的单个翼型喷嘴叶片单元。

图5至图8是表示在制造用于喷嘴叶片，诸如图4中所示喷嘴叶片的纤维预制件的方法中连续步骤的详细示意图。

图9表示制造喷嘴扇体，诸如图2中所示喷嘴扇体的方法的连续步骤。

图10表示制造喷嘴扇体，诸如图2中所示喷嘴扇体的另一种方法的连续步骤。