[发明专利]一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构

说明书

本发明公开了一种用于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。

技术领域

本发明属于涡轮发动机技术领域，具体是一种用于CMC燃气涡轮外环的定心定位结构。

背景技术

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，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明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，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。