用于陶瓷基质复合物附接的装置和系统的制作方法_2

文档序号:9920288阅读:来源:国知局
外柄部分,所述径向外柄部分包括第一支柱和第二支柱,所述第一和第二支柱中的各个在所述翼型件附接件的相反侧面上径向朝外地延伸,所述第一和第二支柱中的各个包括具有第二 CTE的陶瓷基质复合(CMC)材料。
[0026]技术方案19:根据技术方案18所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,还包括在所述径向外柄部分与所述翼型件悬挂器之间的间隙,所述间隙构造成当所述翼型件悬挂器的温度从第一温度增大至第二更高的温度时减小尺寸。
[0027]技术方案20:根据技术方案18所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,还包括销,所述销在所述翼型件悬挂器与所述径向外柄之间延伸。
【附图说明】
[0028]图1-8示出本文中描述的装置和方法的示例实施例。
[0029]图1是具有纵向轴线的示范燃气涡轮发动机组件的截面示意图。
[0030]图2是根据本公开的示例实施例的图1中示出的燃气涡轮发动机组件的一部分的截面。
[0031]图3是根据本公开的示例实施例的图1中示出的燃气涡轮发动机组件的一部分的径向朝内看的视图。
[0032]图4是根据本公开的另一实施例的图1中示出的燃气涡轮发动机组件的该部分的径向朝内看的视图。
[0033]图5是根据本公开的示例实施例的机械连接接头的侧视图。
[0034]图6是根据本公开的另一示例实施例的机械连接接头的俯视图。
[0035]图7是包括叶片悬挂器和图2中示出的柄和金属中间密封件的悬臂式实心双重CMC叶片的透视图。
[0036]图8是示仅示出CMC部分的悬臂式双重CMC叶片的透视图。
[0037]尽管各种实施例的具体特征可在一些图中且不在其他图中显示,但这仅是为了便利。可结合任何其他图的任何特征来引用和/或要求保护任何图的任何特征。
[0038]除非另外指示,否则本文中提供的附图意图例示本公开的实施例的特征。相信这些特征能够应用在包括本公开的一个或更多个实施例的各种系统中。因此,附图不意图包括本文中公开的实施例的实践所需的本领域技术人员已知的所有常规特征。
【具体实施方式】
[0039]下列详细描述作为实例且作为限制来示出本公开的实施例。构想本公开一般应用于在工业、商业和住宅的应用中将具有高CTE的构件与具有低CTE的构件连结的分析和有方法的实施例。
[0040]本公开的实施例描述用于将两个构件连结(例如,将陶瓷基质复合(CMC)叶片连结至金属翼型件悬挂器)的附接构造。尽管在本文中关于悬臂式实心双重CMC叶片进行了描述,但附接构造应理解为能够应用于用于其他CMC叶片和结构的任何CMC至金属构件接头。如本文中所描述的,金属悬挂器配合在两个CMC叶片安装柄之间且销接至它们,这两个CMC叶片安装柄从翼型件作为连续的层片延伸穿过外端壁。金属销和悬挂器与CMC配合,使得当在操作温度下金属向外增大CMC时,获得期望的夹紧负荷。可使用相同的附接构造以将金属内中间密封箱安装在叶片柄之间,该叶片柄延伸穿过内流路端壁。
[0041]附接至CMC叶片的金属构件构造为以便它们被约束在CMC之间或内侧。因此利用CMC与金属之间的热膨胀系数(CTE)的差异来增大升高的操作温度下的部分之间的夹紧负荷,而非降低其。例如,在包括实心翼型件的悬臂式CMC双重叶片和一体式CMC流路端壁的连接中,金属悬挂器配合在两个CMC叶片安装柄之间且销接至它们。金属悬挂器配合在CMC叶片柄之间,使得当在操作温度下金属向外增大CMC时,获得期望的夹紧负荷。类似地,对CMC孔的金属销(或带肩螺栓)是在尺寸方面确定为以便在操作温度下实现期望的配合。
[0042]下面的描述参考附图,在附图中,在没有相反的表达的情况下,不同图片中的相同标号代表类似的元件。
[0043]图1是具有纵向轴线11的示范燃气涡轮发动机组件10的截面示意图。燃气涡轮发动机组件10包括风扇组件12和核心燃气涡轮发动机13。核心燃气涡轮发动机13包括高压压缩机14、燃烧器16和高压涡轮18。在示范实施例中,燃气涡轮发动机组件10还包括低压涡轮20、多级增压压缩机22和基本上围绕增压机22的分流件44。
[0044]风扇组件12包括风扇轮叶24的阵列,其从转子盘26朝外径向地延伸。燃气涡轮发动机组件10具有吸入侧28和排出侧30。风扇组件12、增压机22和涡轮20通过第一转子轴31联接在一起,且压缩机14和涡轮18通过第二转子轴32联接在一起。在示范实施例中,发动机组件10可为但不限于为可从General Electric Company, Cincinnati, Oh1获得的LEAP或Passport 20燃气涡轮发动机。
[0045]在操作中,空气流动通过风扇组件12,且空气流的第一部分50被引导通过增压机
22。从增压机22排出的压缩空气被引导通过压缩机14,在其中,空气流被进一步压缩且被输送至燃烧器16。使用来自燃烧器16的热燃烧产物(图1中未示出)驱动涡轮18和20,且使用涡轮20借助于轴31驱动风扇组件12和增压机22。燃气涡轮发动机组件10能够在设计操作条件与非设计操作条件之间的操作条件的范围下操作。
[0046]从风扇组件12排出的空气流的第二部分52被引导通过旁通管道40,以围绕核心燃气涡轮发动机13旁通来自风扇组件12的空气流的一部分。更具体而言,旁通管道40在风扇壳体42与分流件44之间延伸。因此,如上所述,来自风扇组件12的空气流的第一部分50被引导通过增压机22且然后被引导到压缩机14中,且来自风扇组件12的空气流的第二部分52被引导通过旁通管道40,以提供用于例如航行器的推力。燃气涡轮发动机组件10还包括风扇框架组件60,以提供用于风扇组件12的结构支撑,且还用于将风扇组件12联接至核心燃气涡轮发动机13。
[0047]风扇框架组件60包括多个出口导向叶片70,该多个出口导向叶片70典型地在径向外安装凸缘与径向内安装凸缘之间基本上径向地延伸且在旁通管道40内周向地间隔。导向叶片70用来转动旋转轮叶(诸如风扇轮叶24)下游的空气流。
[0048]图2是根据本公开的示例实施例的燃气涡轮发动机组件10 (图1中示出)的一部分的截面。在示范实施例中,可旋转部件202包括多个径向朝外地延伸的轮叶204。轮叶204与固定的叶片206相互交错,该固定的叶片206从限定可旋转部件202的壳体208径向朝内地延伸。固定的叶片206包括平台210、从平台210径向朝内地延伸的翼型件212、和从平台210径向朝外地延伸的柄214。固定的叶片206经由金属叶片悬挂器216而联接至壳体208。CMC叶片柄214中的槽218允许沿柄214的长度220的差动增长。
[0049]图3是根据本公开的示例实施例的燃气涡轮发动机组件10(图1中示出)的一部分的径向朝内看的视图。图4是根据本公开的另一示例实施例的燃气涡轮发动机组件10(图1中示出)的该部分的径向朝内看的视图。在示例实施例中,叶片206由陶瓷基质复合(CMC)材料形成,该材料具有第一热膨胀系数(CTE)。叶片206的在图3中可见的唯一部分是柄214。叶片206突出到页面中,被叶片悬挂器216遮掩。一个或更多个定位销或冲销302从柄214内延伸到叶片悬挂器216中。销302可松弛地配合到各柄214中的相应开孔304中且可在操作温度下膨胀,以紧密地配合在柄214的开孔304内。在各种实施例中,间隙306形成在柄214与叶片悬挂器216之间。间隙306准许组装过程期间容易的安装。当燃气涡轮发动机组件10(图1中示出)在起动期间发热时,间隙306缩小。在一个实施例中,间隙306减小至接近零距离,从而意味着叶片悬挂器216的表面308直接地支承在柄214的表面310和/或叶片悬挂器216上。因为叶片悬挂器216在与柄214不同的速率(其是因形成柄2
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