一种涡轮外环连接结构及涡轮发动机制造技术

一种涡轮外环连接结构，包括涡轮外环

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮外环连接结构及涡轮发动机


[0001]本专利技术属于航空发动机领域，具体涉及一种涡轮外环连接结构及涡轮发动机
。

技术介绍

[0002]涡轮外环作为燃气涡轮发动机主要的高温部件，在服役状态下要承受很高的环境温度，常规的高温合金材料已经越来越难以满足设计需要
。
因此，越来越多的航空发动机采用陶瓷基复合材料
(CMC)
来代替高温合金制造涡轮外环
。
但是，陶瓷基复合材料涡轮外环与金属材质的中层机匣物理性能相差较大，在服役过程中会发生较为明显的热变形失配问题，影响连接结构的安全性和可靠性
。
现有部分外环连接结构通过在螺栓的固定面上设置弹性垫圈来吸收部分热变形，然而垫圈本身也会受到温度影响，同时温度交变容易导致垫圈反复膨胀收缩，引起螺栓预紧力衰退而发生松弛
。
因此，提供一种能够有效吸收热变形的涡轮外环连接结构，对于提高发动机可靠性很有意义
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供过一种涡轮外环连接结构，能够有效吸收涡轮外环与中层机匣的热变形
。
本专利技术还提供一种涡轮发动机
。
[0004]根据本专利技术实施例的一个方面，提供一种涡轮外环连接结构，包括涡轮外环
、
中层机匣和多个连接组件，其中：所述中层机匣周向设置有至少一列沿发动机径向贯穿所述中层机匣的安装通孔；所述连接组件包括弹性梁和连接件；所述弹性梁表面贯穿设置有至少两个安装孔，所述安装孔的位置分别与所述中层机匣上相邻的安装孔对齐；所述弹性梁底部在相邻的两个所述安装孔之间设置有凸起部，抵接在所述中层机匣的外侧；所述连接件的一端配置为柱体，由中层机匣的内侧穿出并穿过所述安装通孔和所述安装孔，固定连接在弹性梁上；所述连接件的另一端配置为连接结构，用于连接所述涡轮外环；所述弹性梁通过弹性变形为连接件与涡轮外环的连接提供稳定的预紧力，所述弹性梁与所述中层机匣之间存在一定的间隙，所述间隙用于吸收沿发动机径向产生的热变形
。
[0005]由于弹性梁底部设置有突起部，在装配时弹性梁发生弹性变形，使安装孔区域的弹性梁与中层机匣之间存在一定的间隙，用于吸收沿发动机径向产生的热变形，提高发动机工作状态下连接结构的稳定性；同时，弹性梁的弹性能够在不同的温度和热变形状态下为连接机构提供稳定的预紧力，避免温度交变引起紧固件松弛或发生有害振动
。
该连接结构无需对涡轮外环进行复杂的加工，只需在适当位置设置连接通孔，即可通过连接组件实现涡轮外环与中层机匣的有效连接
。
[0006]进一步地，所述涡轮外环包括沿发动机周向向外侧凸出的安装肋板，所述安装肋板上设置有沿发动机轴向的连接通孔；所述连接件的所述连接结构配置为
U
形叉臂，以容许所述涡轮外环的安装肋板插入所述
U
形叉臂中；所述
U
形叉臂包括第一臂
、
第二臂，所述第一臂设置有第一销孔，所述第二臂设置有与所述第一销孔同轴的第二销孔，以容许利用连接销依次穿过所述第一销孔
、
所述连接通孔，插入到所述第二销孔中，以将所述涡轮外环与所
述连接件固定在一起
。
该结构只需在涡轮外环上开设连接通孔就能够有效实现涡轮外环的连接，而不需要对涡轮外环进行复杂结构的加工，提高了生产效率，降低了加工难度
。
[0007]进一步地，所述中层机匣外侧设置有定位凹槽，所述定位凹槽设置在相邻的两个安装通孔之间，以容许所述弹性梁的所述凸起部卡接在所述定位凹槽中，使所述弹性梁上的相邻所述安装孔与所述相邻的两个安装通孔分别对齐
。
定位凹槽便于装配过程中弹性梁的快速定位
。
[0008]进一步地，所述弹性梁上的所述安装孔有2个，所述安装孔设置在所述弹性梁的两端
。
将安装孔设置在弹性梁两端能够充分利用弹性梁本身的弹性，同时便于安装
。
[0009]进一步地，所述中层机匣设置有两列安装通孔，所述涡轮外环包括平行设置的第一安装肋板和第二安装肋板
。
两列安装肋板能够为涡轮外环提供更稳定的定位，避免涡轮外环的轴线与发动机轴线发生偏移
。
[0010]进一步地，所述第一安装肋板卡接在所述
U
形叉臂中形成沿发动机轴向的定位，所述第二安装肋板与所述连接件配置为间隙配合
。
第一安装肋板为涡轮外环提供沿发动机轴向的定位，防止涡轮外环前后窜动；第二安装肋板与连接件采用间隙配合，用于吸收沿发动机轴向的热变形
。
[0011]进一步地，所述涡轮外环包括周向设置的多个外环单件，每个所述外环单件的一个安装肋板上包括至少两个连接通孔，一个所述连接通孔配置为圆孔，其余所述连接通孔配置为长轴沿所述连接通孔中心连线方向的跑道孔
。
圆孔为涡轮外环提供沿发动机周向的定位，跑道孔用于吸收沿发动机周向的热变形
。
[0012]进一步地，所述中层机匣的内表面设置有与所述连接件轮廓相匹配的定位结构以容许所述连接件由内侧卡接到所述定位结构中时，涡轮外环的轴线与发动机轴向平行
。
定位结构有助于连接件快速定位安装
。
[0013]进一步地，所述第一销孔配置为通孔，所述第二销孔配置为盲孔
。
第二销孔配置为盲孔，以防止装配时连接销发生脱落
。
[0014]进一步地，所述第二销孔的末端设置有通气孔
。
通气孔用于避免盲孔内的气压妨碍连接销的插入
。
[0015]根据本专利技术实施例的另一个方面，提供一种涡轮发动机，采用前述任一实施例中的涡轮外环连接结构
。
附图说明
[0016]图1为一实施例中涡轮外环连接结构示意图；
[0017]图
2a
为一实施例中中层机匣局部结构示意图；
[0018]图
2b
为一实施例中中层机匣局部结构示意图；
[0019]图3为一实施例中外环单件结构示意图；
[0020]图4为一实施例中弹性梁结构示意图；
[0021]图
5a
为一实施例中连接件结构示意图；
[0022]图
5b
为一实施例中连接件剖视图；
[0023]图6为一实施例中涡轮外环连接结构沿发动机纵截面剖视图；
[0024]图7为一实施例中涡轮外环连接结构沿发动机横截面剖视图
。
[0025]附图标记的含义：
[0026]1‑
外环单件；2‑
中层机匣单件；3‑
连接组件；
11
‑
外环环壁；
12
‑
第一安装肋板；
13
‑
第二安装肋板；
14
‑
圆孔；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种涡轮外环连接结构，包括涡轮外环
、
中层机匣和多个连接组件，其特征在于：所述中层机匣周向设置有至少一列沿发动机径向贯穿所述中层机匣的安装通孔；所述连接组件包括弹性梁和连接件；所述弹性梁表面贯穿设置有至少两个安装孔，所述安装孔的位置分别与所述中层机匣上相邻的安装孔对齐；所述弹性梁底部在相邻的两个所述安装孔之间设置有凸起部，抵接在所述中层机匣的外侧；所述连接件的一端配置为柱体，由中层机匣的内侧穿出并穿过所述安装通孔和所述安装孔，固定连接在弹性梁上；所述连接件的另一端配置为连接结构，用于连接所述涡轮外环；所述弹性梁通过弹性变形为连接件与涡轮外环的连接提供稳定的预紧力，所述弹性梁与所述中层机匣之间存在一定的间隙，所述间隙用于吸收沿发动机径向产生的热变形
。2.
根据权利要求1所述的涡轮外环连接结构，其特征在于，所述涡轮外环包括沿发动机周向向外侧凸出的安装肋板，所述安装肋板上设置有沿发动机轴向的连接通孔；所述连接件的所述连接结构配置为
U
形叉臂，以容许所述涡轮外环的安装肋板插入所述
U
形叉臂中；所述
U
形叉臂包括第一臂
、
第二臂，所述第一臂设置有第一销孔，所述第二臂设置有与所述第一销孔同轴的第二销孔，以容许利用连接销依次穿过所述第一销孔
、
所述连接通孔，插入到所述第二销孔中，以将所述涡轮外环与所述连接件固定在一起
。3.
根据权利要求1或2所述的涡轮外环连接结构，其特征在于，所述中层机匣外侧设置有定位凹槽，所述定位凹槽设置在相邻的两个安装通孔之间，以容许所述弹性梁的所述凸起部卡接在所述定...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭洪宝，蒋婷，王子媛，洪智亮，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：