用于陶瓷基质复合物附接的装置和系统的制作方法
【专利说明】用于陶瓷基质复合物附接的装置和系统
[0001]关于联邦政府赞助的研究&开发的声明
US政府在本申请中享有某些权利，如根据合同号N0.FA8650-09-D-2922的条款规定的。
技术领域
[0002]本说明涉及构件连接组件，且更具体而言，涉及包括具有不同热膨胀系数(CTE)的材料的构件连接组件。
【背景技术】
[0003]因为在两种材料之间的CTE中通常存在差异，所以在高温环境中的由陶瓷基质复合材料(CMC)材料形成的对由金属形成的构件的联接构件的至少一些已知应用。典型地，在构件达到其高温操作条件且金属更快地增长且增长至比CMC高的程度时，应用至两片金属之间的CMC的夹紧负荷将降低。该夹紧负荷中的损耗在设计中几乎总是不可接受的且难以克服。
[0004]已通过螺栓接头而尝试负荷承受CMC构件元件的附接，该螺栓接头包括弹簧元件，以在升高的温度下维持夹紧负荷。已使用高CTE材料(诸如A-286)作为间隔件，来补偿CMC的低CTE。非悬臂式喷嘴和护罩还已使用销元件以达到有限的成功。
【发明内容】
[0005]在一个实施例中，机械连接接头包括由具有第一热膨胀系数(CTE)值的材料形成的第一接头部件，该第一接头部件包括第一侧壁、第二相反侧壁、和在其间延伸的主体。该机械连接接头还包括由具有第二 CTE值的材料形成的第二接头部件，该第二 CTE小于第一CTE0第二接头部件包括面对第一侧壁的第一支柱、面对第二侧壁的第二支柱、和在该第一支柱与第二支柱之间延伸的连接部件。第一间隙形成在第一接头部件与第一支柱之间，且第二间隙形成在第一接头部件与第二支柱之间。
[0006]在另一实施例中，叶片附接组件包括从叶片平台延伸的多个翼型件叶片柄，翼型件柄中的各个包括具有第一热膨胀系数(CTE)的陶瓷基质复合材料(CMC)。翼型件附接组件还包括由具有第二 CTE的金属材料形成的叶片悬挂器，翼型件悬挂器定位在多个翼型件叶片柄中的相邻柄之间，该翼型件悬挂器的表面构造成用于朝外朝向多个翼型件叶片柄中的相邻柄膨胀，从而将力施加到多个翼型件叶片柄中的相邻柄中。
[0007]在又一实施例中，燃气涡轮发动机组件可旋转部件，该可旋转部件包括旋转轴线且由多个轴承支撑在壳体内。燃气涡轮发动机组件还包括叶片悬挂器，该叶片悬挂器包括具有第一热膨胀系数(CTE)的金属材料，在壳体内从可旋转部件径向朝外地定位，该翼型件悬挂器包括固定地联接至壳体的径向外部分和包括叶片附接件的径向内部分。燃气涡轮发动机组件还包括叶片，该叶片包括径向外柄部分，该径向外柄部分包括第一支柱和第二支柱，第一和第二支柱中的各个在翼型件附接件的相反侧面上径向朝外地延伸，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。
[0008]技术方案1:一种机械连接接头，其包括:
第一接头部件，其由具有第一热膨胀系数(CTE)值的材料形成，所述第一接头部件包括第一侧壁、第二相反侧壁、和在其间延伸的主体；
第二接头部件，其由具有第二 CTE值的材料形成，第二 CTE小于第一 CTE，所述第二接头部件包括:
第一支柱，其面对所述第一侧壁；
第二支柱，其面对第二侧壁；和
连接部件，其在所述第一支柱与所述第二支柱之间延伸。
[0009]技术方案2:根据技术方案I所述的机械连接接头，其特征在于，还包括:
第一间隙，其在所述第一接头部件与所述第一支柱之间；和
第二间隙，其在所述第一接头部件与所述第二支柱之间。
[0010]技术方案3:根据技术方案2所述的机械连接接头，其特征在于，所述第一间隙在第一温度下在所述第一接头部件与所述第一支柱之间限定第一距离，且所述第一间隙在第二温度下在所述第一接头部件与所述第一支柱之间限定第二距离，所述第二距离不同于所述第一距离且所述第二温度不同于所述第一温度。
[0011]技术方案4:根据技术方案2所述的机械连接接头，其特征在于，所述第二距离和所述第一距离之间的距离变化与所述第二温度和所述第一温度之间的温度变化相反地相关。
[0012]技术方案5:根据技术方案I所述的机械连接接头，其特征在于，所述第一接头部件在第一温度下靠着所述第一支柱施加第一力，所述第一接头部件在第二温度下靠着所述第一支柱施加第二力，其中，所述第二力大于所述第一力，且所述第二温度大于所述第一温度。
[0013]技术方案6:根据技术方案I所述的机械连接接头，其特征在于，还包括定位销，所述定位销从所述第一接头部件内延伸到所述第二接头部件中。
[0014]技术方案7:根据技术方案I所述的机械连接接头，其特征在于，所述第一侧壁和所述第二相反侧壁为弧形的形状且一起形成圆形截面，所述第一支柱和所述第二支柱为弧形的形状且一起形成与所述第一侧壁和所述第二侧壁互补的圆形截面。
[0015]技术方案8:根据技术方案I所述的机械连接接头，其特征在于，所述第一侧壁和所述第二相反侧壁为弧形的形状，所述第一支柱和所述第二支柱为与所述第一侧壁和所述第二侧壁互补的弧形的形状。
[0016]技术方案9:根据技术方案I所述的机械连接接头，其特征在于，所述第一接头部件包括金属材料。
[0017]技术方案10:根据技术方案I所述的机械连接接头，其特征在于，所述第二接头部件包括陶瓷材料。
[0018]技术方案11:根据技术方案I所述的机械连接接头，其特征在于，所述第二接头部件包括陶瓷基质复合(CMC)材料。
[0019]技术方案12:—种叶片附接组件，其包括:
从叶片平台延伸的多个翼型件叶片柄，翼型件柄中的各个包括具有第一热膨胀系数(CTE)的陶瓷基质复合材料(CMC);和
由具有第二 CTE的金属材料形成的叶片悬挂器，翼型件悬挂器定位在所述多个翼型件叶片柄中的相邻柄之间，所述翼型件悬挂器的表面构造成随着增大的温度而朝外朝向所述多个翼型件叶片柄中的所述相邻柄膨胀，从而将力施加到所述多个翼型件叶片柄中的所述相邻柄中。
[0020]技术方案13:根据技术方案12所述的翼型件附接组件，其特征在于，还包括第一开孔和第二开孔，所述第一开孔从所述翼型件悬挂器的表面延伸到所述翼型件悬挂器中，所述第二开孔从所述多个翼型件叶片柄中的所述相邻柄中的一个的表面延伸到所述叶片柄中且与所述第一开孔对齐。
[0021]技术方案14:根据技术方案13所述的翼型件附接组件，其特征在于，还包括销，所述销从所述第一开孔内延伸到所述第二开孔中。
[0022]技术方案15:根据技术方案13所述的翼型件附接组件，其特征在于，所述第一开孔和所述第二开孔在尺寸方面设置为使得在操作温度下实现预定的配合。
[0023]技术方案16:根据技术方案13所述的翼型件附接组件，其特征在于，所述多个翼型件叶片柄和所述翼型件悬挂器以压配合连结在所述多个翼型件叶片柄的表面与所述翼型件悬挂器的表面之间。
[0024]技术方案17:根据技术方案12所述的翼型件附接组件，其特征在于，还包括在所述多个翼型件叶片柄中的一个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附接组件的温度从第一温度增大至第二更高的温度时减小尺寸。
[0025]技术方案18:—种燃气祸轮发动机组件，其包括:
可旋转部件，其包括旋转轴线且由多个轴承支撑在壳体内；
叶片悬挂器，其包括具有第一热膨胀系数(CTE)的金属材料，在所述壳体内从所述可旋转部件径向朝外地定位，所述翼型件悬挂器包括固定地联接至所述壳体的径向外部分和包括叶片附接件的径向内部分；和
叶片，其包括径向