[发明专利]涡轮外环连接组件、燃气涡轮发动机以及连接方法

说明书

本发明涉及一种涡轮外环连接组件、燃气涡轮发动机以及连接方法。其中，所述涡轮外环连接组件包括涡轮外环延伸件，包括涡轮外环径向向外延伸的轴向相邻的第一肋板以及第二肋板，两者分别具有第一安装孔、第二安装孔；还包括安装组件，包括中层机匣、盖板以及连接件，所述中层机匣包括中层机匣本体，以及从所述本体径向向内延伸的轴向相邻的第三肋板、第四肋板，所述第三肋板、第四肋板分别具有第三安装孔、第四安装孔；所述盖板包括第一盖板、第二盖板，两者分别具有第五安装孔、第六安装孔；所述连接件包括第一连接件、第二连接件。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机领域，特别涉及一种涡轮外环连接组件、燃气涡轮发动机以及连接方法。

背景技术

燃气轮机的部件常常需要耐受极高的温度，例如涡轮外环，作为燃气轮机主要的涡轮静止件，其在服役状态下承受很高的环境温度。目前涡轮外环构件主要采用高温合金材料制备，但是高温环境下高温合金材料的强度和刚度会出现显著下降，进而影响涡轮外环构件的使用温度上限，并最终限制燃气涡轮发动机整体性能的提升。

利用陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite,CMC)替代高温合金材料制备燃气涡轮发动机涡轮外环构件，可以充分发挥CMC密度小、高温力学性能优异和热稳定性好的特点，提高涡轮外环构件的使用温度上限，并减少相关冷却气体量，对于显著提升燃气涡轮发动机的整体效能和减少污染排放具有重要作用。

但是CMC与高温合金材料间存在的热膨胀系数差异，会导致温度变化过程中CMC涡轮外环构件与发动机金属部件间的连接安装结构内部产生显著的热变形失配问题进而影响构件本身和连接结构的安全可靠性。

现有技术中，为了解决热变形失配问题，采用在CMC涡轮外环构件与发动机金属部件间的连接安装结构在冷态安装时预留间隙的技术方案，但发明人发现，如此设置会导致振动磕碰的问题。

现有技术中，还存在CMC涡轮外环构件与金属的中层机匣两者面面紧贴地连接，但发明人在实践中发现，CMC材料很难加工成平整度高的平面，因此对于CMC涡轮外环与金属中层机匣采用面面紧贴的连接结构，制造CMC涡轮外环构件的设计制造难度大，加工工艺复杂，制造成本高。

因此，本领域需要一种安全可靠、易于加工的将不同热膨胀系数的部件相连接的涡轮外环连接组件、燃气涡轮发动机以及连接方法，以提高燃气涡轮发动机的整体性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种涡轮外环连接组件。

本发明的一个目的是提供一种燃气涡轮发动机。

本发明的一个目的是提供一种连接方法。

根据本发明一个方面的一种涡轮外环连接组件，包括涡轮外环延伸件，包括涡轮外环径向向外延伸的轴向相邻的第一肋板以及第二肋板，两者分别具有第一安装孔、第二安装孔；安装组件，包括中层机匣、盖板以及连接件，所述中层机匣包括中层机匣本体，以及从所述本体径向向内延伸的轴向相邻的第三肋板、第四肋板，所述第三肋板、第四肋板分别具有第三安装孔、第四安装孔；所述盖板包括第一盖板、第二盖板，两者分别具有第五安装孔、第六安装孔；所述连接件包括第一连接件、第二连接件；其中，所述第一盖板、第三肋板从所述第一肋板的轴向两侧对齐所述第一安装孔、第三安装孔、第五安装孔通过所述第一连接件连接；所述第二盖板、第四肋板从所述第二肋板的轴向两侧对齐所述第二安装孔、第四安装孔以及第六安装孔通过所述第二连接件连接；处于冷态时，所述第二盖板、第四肋板分别与所述第二肋板抵接；所述第三肋板与所述第一肋板具有第一间隙非接触地设置，所述第一盖板与所述第一肋板抵接；所述第三肋板具有减薄部，处于热态时，所述第三肋板的所述减薄部与所述第一肋板抵接,所述涡轮外环延伸件的材料为第一材料，所述安装组件的材料为第二材料，所述第一材料的热膨胀系数小于第二材料。