[发明专利]涡轮环组件

说明书

本发明涉及一种涡轮环组件，该涡轮环组件包括不仅由形成涡轮环的陶瓷基复合材料制成的多个环扇形段(1)而且环支撑结构(2)，每个环扇形段(1)具有形成环形基部(5)的部分，环形基部(5)具有内表面(6)和外表面(8)，该内表面(6)限定涡轮环的内侧空间，环扇形段的附接部分(9)从该外表面(8)延伸以将其附接到环支撑结构，环支撑结构(2)包括两个环形凸缘(11a；11b)，每个环扇形段的附接部分保持在两个环形凸缘之间，环形支撑结构的每个环形凸缘具有至少一个抵靠环扇形段的附接部分的倾斜部分(12a；12b；13a；13b)，当在子午截面中观察时，所述倾斜部分相对于径向方向(R)和相对于轴向方向(A)均形成非零角度。

本申请是申请人为赛峰飞机发动机公司、申请日为2016年5月18日、申请号为201680040291.4(国际申请号为PCT/FR2016/051168)、题为“涡轮环组件”的PCT国际发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种涡轮环组件，其包括由陶瓷基复合材料制成的多个环扇形段(sector)以及环支撑结构。

背景技术

当涡轮环组件全部由金属制成时，必须冷却该组件的所有元件，特别是经受最热流的涡轮环。这种冷却对发动机的性能具有显著的影响，因为所使用的冷却流通过发动机从主流取出。此外，将金属用于涡轮环限制了涡轮机温度升高的可能性，即使这能够使航空发动机的性能得以改善。

为了解决这些问题，已经提出了依靠由陶瓷基复合材料(CMC)制成以避免使用金属材料的涡轮环扇形段的建议。

CMC材料具有良好的机械性能，使其适合于构成结构元件，并且有利地它们在高温下保持这些性能。使用CMC材料有利地能够减少运行中需要使用的冷却流，并由此改善发动机的性能。此外，使用CMC材料有利地能够减少发动机的重量并减少在遇到金属部件时受热膨胀的影响。

然而，现有提出的解决方案可能涉及通过使用环支撑结构的金属附接部分来组装CMC环扇形段，这些附接部分经受热流。因此，金属附接部分在受热时会膨胀，并且可能导致CMC环扇形段经受机械应力并弱化。

公开了涡轮环组件的文献GB 2 480 766、EP 1350927和US2014/0271145也是已知的。

有存在改进使用CMC材料的现有涡轮环组件以减小CMC环扇形段在运行中受到的机械应力的大小的需求。

发明内容

为此，在第一方面中，本发明提供了一种涡轮环组件，该涡轮环组件包括不仅由形成涡轮环的陶瓷基复合材料制成的多个环扇形段而且环支撑结构，每个环扇形段具有形成环形基部的部分，环形基部具有内表面和外表面，该内表面限定涡轮环的内侧空间，环扇形段的附接部分从该外表面延伸以将其附接到环支撑结构，环支撑结构包括两个环形凸缘，每个环扇形段的附接部分保持在两个环形凸缘之间，环形支撑结构的每个环形凸缘具有至少一个抵靠环扇形段的附接部分的倾斜部分，当在子午截面中观察时，所述倾斜部分相对于径向方向和相对于轴向方向均形成非零角度。

径向方向对应于沿涡轮环半径的方向(连接涡轮环的中心与其周界的直线)。轴向方向对应于涡轮环的旋转轴线的方向，并且也对应于气流通道中的气流流动方向。

在环支撑结构的环形凸缘上使用这种倾斜部分有利地用于补偿环形凸缘与环扇形段的附接部分之间的膨胀差异，由此减小环扇形段在运行中经受的机械应力。

优选地，环支撑结构的凸缘中的至少一个可弹性变形。这能够有利于更好地补偿CMC环扇形段的附接部分与金属环支撑结构的凸缘之间的不同膨胀，而不会显著增大在“冷的”时由凸缘施加在环扇形段的附接部分上的应力。特别地，环支撑结构的两个凸缘均可弹性变形，或者环支撑结构的两个凸缘中仅有一个可弹性变形。