连接燃气涡轮发动机环形部件制造技术

技术编号:10820778 阅读:122 留言:0更新日期:2014-12-26 01:50
燃气涡轮发动机组件包括具有不同的第一和第二热膨胀系数并利用双臂V形托架连接在一起的第一和第二环形部件(41、48),其中托架(50)包括从托架中心线(70)成角度地分开并且从附连至第一和第二环形部件(41、48)中的第一个的托架基座(72)远离地轴向延伸的第一和第二臂(62、64),并且臂(62、64)附连至第一和第二环形部件(41、48)中的第二个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】连接燃气涡轮发动机环形部件相关申请的交叉引用本申请主张对在2012年4月27日申请的名为“连接燃气涡轮发动机环形部件”的美国临时专利申请序列号N0.61/639/397的优先权,其公开内容通过参照而合并入本文。
本专利技术涉及连接燃气涡轮发动机环形部件,且具体而言涉及具有不同热膨胀系数并在发动机的热区段中使用的此种构件。
技术介绍
燃气涡轮发动机的许多环形部件通常由金属制成,并通过轴向延伸的螺栓保持在一起,螺栓穿过设在环形部件的凸缘中的螺栓孔。这种构件的实例包括中央体和混合器,该中央体和混合器定位在发动机的涡轮的下游并用于将风扇旁路空气流与离开涡轮的核心发动机空气流混合。中央体和混合器典型地安装至发动机的金属后涡轮框。这种构件的其它的实例包括管、罩、燃烧器衬套和围带。 燃气涡轮发动机热区段中的这些环形部件遭受十分高的温度,并且已提议将其中的一些由高温复合材料(诸如陶瓷基质复合(CMC)材料)制成。该CMC或复合环形部件安装至金属环形部件并由其支撑。不幸地,金属材料和复合材料具有十分不同的热膨胀系数。这在CMC或复合环形部件与支撑金属环形部件之间在两种环形部件的界面处进行连接时导致特别严重的问题。该问题通过CMC的脆度而加重。 因此,非常需要提供从燃气涡轮发动机的热区段中的第二环形部件连接并支撑第一环形部件的连接,其中,第一和第二环形部件由具有十分不同的热膨胀系数的材料制成。非常需要提供这种连接,其中第一环形部件由高温复合材料(诸如陶瓷基质复合(CMC)材料)制成,且第二环形部件是金属性的。还非常需要提供这种连接,其中,第一环形部件为附连至发动机的金属环形后涡轮框并由其支撑的CMC中央体或混合器。
技术实现思路
燃气涡轮发动机组件包括燃气涡轮发动机第一和第二环形部件(41、48),其具有不同的第一和第二热膨胀系数,且利用双臂托架(50)连接在一起。双臂托架(50)中的各个包括第一和第二臂(62、64),第一和第二臂(62、64)与托架基座中心线(70)成角度地间隔开,并且从托架基座(72)远离地轴向延伸。托架基座(72)附连至第一和第二环形部件(41,48)中的第一个,并且第一和第二臂(62、64)附连至第一和第二环形部件(41、48)中的第二个。 第二环形部件(48)可基本由陶瓷基质复合材料制成,且第一环形部件(41)可至少部分地由金属性材料制成。第一和第二环形部件(41、48)可配置在燃气涡轮发动机热区段中。 托架基座(72)和第一和第二臂(62、64)可为基本平直的,并且第一螺钉或螺栓(90)可配置为穿过托架基座(72)中的基座孔(76),从而将托架基座(72)附连至第一和第二环形部件(41、48)中的第一个。第二螺钉或螺栓(94)可配置为穿过第一和第二臂(62、64)的远端(74)中的第一和第二臂孔(78、80),从而分别将第一和第二臂出2、64)附连至第一和第二环形部件(41、48)中的第二个。托架基座(72)可为相对于第一和第二臂(62、64)成角度的托架凸缘基座(162),并且可相对第一和第二臂(62、64)基本90度或垂直地成角度。 双臂托架(50)可为夹持弯杆托架(174),其包括安装至杆夹具(178)的弯杆(176),并且具有第一和第二杆臂(182、184)和其间的杆基座(186)。杆夹具(178)包括夹环(188),夹环(188)将杆基座(186)固连至夹具。配置为穿过杆夹具(178)中的夹孔(196)的第一螺钉或螺栓(90)将杆夹具(178)附连至第一和第二环形部件(41、48)中的第一个,且配置为穿过第一和第二杆臂(182、184)的远端(74)处的圆环连结件(190)的第二螺钉或螺栓(94)将第一和第二杆臂(182、184)附连至第一和第二环形部件(41、48)中的第二个。弯杆(176)可为中空或实心的。夹环(188)可以是减震的(cush1ned)。 双臂托架(50)可包括夹带(202)和弯杆(176),弯杆(176)包括第一和第二杆臂(182、184),第一和第二杆臂(182、184)从第一和第二杆臂(182、184)之间的杆基座(186)远离地轴向延伸。夹带(202)包括带环(204),带环(204)在两个分开的环基座(206)之间延伸。配置为穿过环基座(206)中的带孔(208)的第一螺钉或螺栓(90)将杆基座(186)夹持至第一和第二环形部件(41、48)中的第一个,且配置为穿过第一和第二杆臂(182、184)的顶端(74)处的圆环连结件(190)的第二螺钉或螺栓(94)将第一和第二杆臂(182、184)附连至第一和第二环形部件(41、48)中的第二个。 燃气涡轮发动机组件包括涡轮框(33),其具有围绕中心线轴线(8)限定的环形外部和内部壳体或圆环(130、131),和在其间延伸的多个周向分开的支柱(134)。基本由陶瓷基质复合材料制成且围绕中心线轴线(8)限定的环形混合器(42)和/或环形中央体(49)安装至涡轮框(33)。环形混合器(42)包括多个混合滑槽(58)并且利用双臂托架(50)连接至外部圆环(130)并由其支撑。环形中央体(49)利用双臂平直托架¢0)连接至内部圆环(131)并由其支撑。 【附图说明】 在结合附图进行的下列详细描述中说明本专利技术的前述方面和其他的特征,其中: 图1是航空器涡轮风扇燃气涡轮发动机的示范实施例的剖面侧视示意图,其具有安装在金属后涡轮框上的CMC中央体和CMC混合器的示范实施例。 图2是安装在图1所示的后涡轮框上的中央体和混合器的放大剖面侧视示意图。 图3是支撑图2所示的后涡轮框上的中央体的示范托架的剖开透视示意图。 图3A是图2所示的中央体的透视示意图。 图4是支撑图3所示的后涡轮框上的中央体的示范托架的径向向外看的正视图。 图4A是图4中的示范托架的剖面示意图。 图5是支撑图2所示的后涡轮框上的混合器的示范凸缘托架的透视示意图。 图6是图5所示的托架的透视图。 图7是夹持杆备选托架的透视图。 图8是保持图7所示的夹持杆的减震夹具的透视图。 图9是保持图7所示的夹持杆的带夹具的透视图。 图10是支撑图2所示的后涡轮框上的混合器的平直托架的透视示意图。 图11是支撑图10所示的混合器的平直托架的剖开透视示意图。 【具体实施方式】 图1中示出示范航空器涡轮风扇燃气涡轮发动机10,其围绕发动机中心线轴线8限定,并适当地设计成安装至航空器的翼或机身。发动机10以向下游的连续流体连接包括:风扇14、低压压缩机或增压机16、高压压缩机(HPC) 18、燃烧器20、高压涡轮(HPT) 22和低压涡轮(LPT) 24。在被称为高压转子12的部件中,HPT或高压涡轮22由高压驱动轴23连结至高压压缩机18。LPT或低压涡轮24由低压驱动轴25连结至风扇14和增压机16 二者。风扇14包括风扇转子112,风扇转子112具有从风扇盘114径向向外延伸的多个周向分开的风扇叶片116。风扇盘114和低压压缩机或增压机16连接至风扇轴118,风扇轴118连接至低压驱动轴25并由LPT 24供能。 在典型的操作中,空气26由风扇14加压。围绕风扇14正后方增压机16本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机组件,包括:燃气涡轮发动机第一和第二环形部件(41、48),其具有不同的第一和第二热膨胀系数,所述第一和第二环形部件(41、48)利用双臂V形托架(50)连接在一起,所述双臂V形托架(50)中的各个包括从托架中心线(70)成角度地分开的第一和第二臂(62、64),所述第一和第二臂(62、64)从托架基座(72)远离地轴向延伸,所述托架基座(72)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的第一个,并且所述第一和第二臂(62、64)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的第二个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.27 US 61/6393971.一种燃气涡轮发动机组件,包括: 燃气涡轮发动机第一和第二环形部件(41、48),其具有不同的第一和第二热膨胀系数, 所述第一和第二环形部件(41、48)利用双臂V形托架(50)连接在一起, 所述双臂V形托架(50)中的各个包括从托架中心线(70)成角度地分开的第一和第二臂(62、64), 所述第一和第二臂(62、64)从托架基座(72)远离地轴向延伸, 所述托架基座(72)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的第一个,并且 所述第一和第二臂出2、64)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的第二个。2.根据权利要求1所述的组件,其特征在于,还包括: 基本平直的所述托架基座(72)和所述第一和第二臂出2、64), 第一螺钉或螺栓(90),其配置为穿过所述托架基座(72)中的基座孔(76),从而将所述托架基座(72)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第一个,和 第二螺钉或螺栓(94),其配置为分别穿过所述第一和第二臂(62、64)的远端(74)中的第一和第二臂孔(78、80),从而将所述第一和第二臂出2、64)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第二个。3.根据权利要求2所述的组件,其特征在于,还包括为托架凸缘基座(162)的所述托架基座(72),其相对于所述第一和第二臂(62、64)成角度。4.根据权利要求3所述的组件,其特征在于,还包括相对于所述第一和第二臂(62、64)基本90度或垂直地成角度的所述托架凸缘基座(162)。5.根据权利要求1所述的组件,其特征在于,还包括: 所述双臂V形托架(50),其为夹持弯杆托架(174),所述夹持弯杆托架(174)包括安装至杆夹具(178)的弯杆(176), 第一和第二杆臂(182、184),其为所述第一和第二臂出2、64), 杆基座(186),其为所述托架基座(72), 所述弯杆(176)包括所述第一和第二杆臂(182、184)和其间的所述杆基座(186), 所述杆夹具(178)包括将所述杆基座(186)固连至夹具的夹环(188), 第一螺钉或螺栓(90),其配置为穿过所述杆夹具(178)中的夹孔(196),从而将所述杆夹具(178)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第一个,和 第二螺钉或螺栓(94),其配置为穿过所述第一和第二杆臂(182、184)的远端(74)处的圆环连结件(190),从而将所述第一和第二杆臂(182、184)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第二个。6.根据权利要求5所述的组件,其特征在于,还包括中空或实心的所述弯杆(176)。7.根据权利要求5所述的组件,其特征在于,还包括减震的所述夹环(188)。8.根据权利要求1所述的组件,其特征在于,还包括: 所述双臂V形托架(50),其包括夹带(202)和弯杆(176), 第一和第二杆臂(182、184),其为所述第一和第二臂(62、64), 杆基座(186),其为所述托架基座(72), 所述弯杆(176),其包括所述第一和第二杆臂(182、184),所述第一和第二杆臂(182、184)从所述第一和第二杆臂(182、184)之间的所述杆基座(186)离开地轴向延伸, 所述夹带(202),其包括在两个分开的环基座(206)之间延伸的带环(204), 第一螺钉或螺栓(90),其配置为穿过所述环基座(206)中的带孔(208),从而将所述杆基座(186)夹持至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第一个,和 第二螺钉或螺栓(94),其配置为穿过所述第一和第二杆臂(182、184)的远端(74)处的圆环连结件(190),从而将所述第一和第二杆臂(182、184)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第二个。9.根据权利要求1所述的组件,其特征在于,还包括基本由陶瓷基质复合材料制成的所述第二环形部件(48)。10.根据权利要求9所述的组件,其特征在于,还包括至少部分地由金属材料制成的所述第一环形部件(41)。11.根据权利要求10所述的组件,其特征在于,还包括配置在燃气涡轮发动机热区段中的所述第一和第二环形部件(41、48)。12.—种燃气涡轮发动机组件,包括: 燃气涡轮发动机第一和第二环形部件(41、48), 所述第二环形部件(48)基本由陶瓷基质复合材料制成, 所述第二环形部件(48)利用双臂V形托架(50)连接至所述第一环形部件(41)并由其支撑, 所述双臂V形托架(50)中的各个包括从托架中心线(70)成角度地分开的第一和第二臂(62、64), 所述第一和第二臂(62、64)从托架基座(72)远离地轴向延伸, 所述托架基座(72)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的第一个,并且 所述第一和第二臂出2、64)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的第二个。13.根据权利要求12所述的组件,其特征在于,还包括: 基本平直的所述托架基座(72)和所述第一和第二臂出2、64), 第一和第二臂孔(78、80),其分别在所述第一和第二臂出2、64)的远端(74)中, 第一螺钉或螺栓(90),其配置为穿过所述托架基座(72)中的基座孔(76),从而将所述托架基座(72)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第一个,和 第二螺钉或螺栓(94),其配置为分别穿过所述第一和第二臂出2、64)中的第一和第二臂孔(78、80),从而将所述第一和第二臂(62、64)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第二个。14.根据权利要求13所述的组件,其特征在于,还包括所述托架基座(72),所述托架基座(72)为相对于所述第一和第二臂(62、64)成角度的托架凸缘基座(162)。15.根据权利要求14所述的组件,其特征在于,还包括所述托架凸缘基座(162),所述托架凸缘基座(162)相对于所述第一和第二臂(62、64)基本90度或垂直地成角度。16.根据权利要求12所述的组件,其特征在于,还包括: 所述双臂V形托架(50),其为夹持弯杆托架(174),所述夹持弯杆托架(174)包括安装至杆夹具(178)的弯杆(176), 第一和第二杆臂(182、184),其为所述第一和第二臂(62、64), 杆基座(186),其为所述托架基座(72), 所述弯杆(176),其包括所述第一和第二杆臂(182、184)和其间的所述杆基座(186), 所述杆夹具(178),其包括将所述杆基座(186)固连至夹具的夹环(188), 第一螺钉或螺栓(90),其配置为穿过所述杆夹具(178)中的夹孔(196),从而将所述杆夹具(178)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第一个,和 第二螺钉或螺栓(94),其配置为穿过所述第一和第二杆臂(182、184)的远端(74)处的圆环连结件(190),从而将所述第一和第二杆臂(182、184)附连至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第二个。17.根据权利要求16所述的组件,其特征在于,还包括中空或实心的所述弯杆(176)。18.根据权利要求17所述的组件,其特征在于,还包括减震的所述夹环(188)。19.根据权利要求12所述的组件,其特征在于,还包括: 所述双臂V形托架(50),其包括夹带(202)和弯杆(176), 第一和第二杆臂(182、184),其为所述第一和第二臂(62、64), 杆基座(186),其为所述托架基座(72), 所述弯杆(176),其包括所述第一和第二杆臂(182、184),所述第一和第二杆臂(182、184)从所述第一和第二杆臂(182、184)之间的所述杆基座(186)离开地轴向延伸, 所述夹带(202)包括在两个分开的环基座(206)之间延伸的带环(204), 第一螺钉或螺栓(90),其配置为穿过所述环基座(206)中的带孔(208),从而将所述杆基座(186)夹持至所述第一和第二环形部件(41、48)中的所述第一个,和 第二螺钉或螺栓(94),其配置为穿过所述第一和第二杆...

【专利技术属性】
技术研发人员:MA鲁瑟迈尔DG塞尼尔BJ伦格利RL路易斯
申请(专利权)人:通用电气公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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