[发明专利]用于展延性低的涡轮喷嘴的安装设备

说明书

涡轮喷嘴(10)包括：弓形内带(12)，其具有相反的流径侧和背侧，以及从背侧向外延伸的后凸缘(22)；弓形外带(14)，其具有相反的流径侧和背侧；在内带和外带的流径侧之间延伸的翼型件形涡轮导叶(16)，其中内带和外带和导叶(16)包括展延性低的陶瓷材料；以及包围后凸缘(22)的金属套环(34)。

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮发动机，并且更特别地，涉及用于这样的结合了展延性低的材料的翼型件的发动机的涡轮喷嘴。

背景技术

典型的燃气涡轮发动机包括涡轮机核心，它具有成连续流关系的高压压缩机、燃烧器和高压涡轮。核心可按已知的方式工作，以产生主要气体流。高压涡轮(也称为气体发生器涡轮)包括一个或多个级，它们从主要气体流中抽取能量。各个级包括固定涡轮喷嘴，后面是承载涡轮叶片的下游转子。这些构件在温度非常高的环境中工作，并且必须用空气流冷却，以确保充分的使用期限。典型地，从压缩机中抽取(放出)用于冷却的空气。使用放出空气会不利地影响燃料消耗率(“SFC”)，而且一般应当最大程度地减小燃料消耗率。

金属涡轮结构可由具有较好的耐高温能力的材料代替，诸如陶瓷基质复合材料(“CMC”)。CMC的密度是涡轮发动机的热区段中使用的传统金属超合金的大约三分之一，所以通过用CMC代替金属合金，同时保持相同的部件几何构造，构件的重量减小，对冷却空气流的需求也减小。

虽然在涡轮构件中可使用CMC材料，但当安装到其它构件上时，与它们的金属对等物相比，它们需要额外的设计考量。当与金属相比时，CMC材料具有较低的拉伸延性或失效应变。CMC还具有大约为超合金的三分之一的热膨胀系数(“CTE”)。CMC的容许应力极限也低于金属合金，这使得CMC构件需要简单且应力低的设计。

通过使负载在大面积上分布，而非使用点接触或线接触，可最佳地将负载传递出陶瓷构件。不幸的是，由于结构构件的热失配，以及现有技术的销构造，诸如涡轮喷嘴的构件的摇摆运动易于引入线接触。

现有技术的CMC涡轮喷嘴使用了具有成型的接触区域来在喷嘴相对于结构摇摆时帮助控制线接触，而且通过对结构硬件添加垫子来代替销。但是，这些修改增加了制造结构所需的复杂性和加工过程。

因此，需要一种用于安装CMC和其它展延性低的涡轮喷嘴的设备，它最大程度地减小那些构件上的机械负载，复杂性最小。

发明内容

此需要由本发明解决，本发明提供一种包括非结构性翼型件的涡轮喷嘴，非结构性翼型件定位和固持到周围结构上，同时容许有限的移动自由。

根据本发明的一方面，一种涡轮喷嘴包括：弓形内带，其具有相反的流径侧和背侧，以及从背侧向外延伸的后凸缘；弓形外带，其具有相反的流径侧和背侧；在内带和外带的流径侧之间延伸的翼型件形涡轮导叶，其中内带和外带和导叶包括展延性低的陶瓷材料；以及包围后凸缘的金属套环。

根据本发明的另一方面，套环具有弓形形状，其具有相反的前面和后面、相反的第一端面和第二端面，以及相反的上面和下面，上面设置在内带的背侧附近；并且槽口从上面到下面穿过套环，而且后凸缘接收在槽口中。

根据本发明的另一方面，套环具有弓形形状，其具有相反的前面和后面、相反的第一端面和第二端面，以及相反的上面和下面，上面设置在内带的背侧附近；并且沿横向延伸的轨道从套环的后面突伸。

根据本发明的另一方面，套环具有弓形形状，其具有相反的前面和后面、相反的第一端面和第二端面，以及相反的上面和下面，上面设置在内带的背侧附近；槽口从上面到下面穿过套环，并且后凸缘接收在槽口中；并且后凸缘具有T形，而且槽口的内部具有与后凸缘互补的形状。