[发明专利]具有扇区间密封件的涡轮环组件

说明书

涡轮环组件包括：形成涡轮环(1)的多个相邻的环扇区(10)，每个环扇区(10)具有平台(12)，该平台(12)具有内表面和外表面，该内表面限定涡轮环(1)的内表面，上游突耳(14)和下游突耳(16)在径向方向上从该外表面延伸。每个环扇区(10)包括第一凹槽(41)、第二凹槽(40)、上游凹槽(42)和下游凹槽(43)，该第一凹槽在平台(12)的内表面(12a)附近存在于所述平台中，该第二凹槽在平台(12)的外表面(12b)附近存在于所述平台中，该上游凹槽延伸到上游凸耳(14)中，并且该下游凹槽延伸到下游凸耳(16)中。第一密封接片(21)延伸到第一凹槽(41)中。第二密封接片(20)延伸到第二凹槽(40)中。上游密封接片(22)延伸到上游凹槽(42)中。下游密封接片(23)延伸到下游凹槽(43)中。第二密封接片(20)包括一个或多个开口(26、27)。

技术领域

本发明涉及一种用于涡轮机的涡轮环组件，该组件包括由陶瓷基质复合材料或金属材料制成的多个单件式环扇区以及环支承结构。

本发明的应用领域特别是燃气涡轮航空发动机的领域。然而，本发明适用于例如工业涡轮的其它涡轮机。

背景技术

陶瓷基质复合或CMC材料以它们使其适合用于构成结构元件的良好的机械性能及其在高温下保持这些性能的能力而已知。已经考虑过将CMC用于航空发动机的各种高温部件，特别是因为CMC具有的密度低于传统上使用的耐火金属的密度。

因此，特别在文献WO 2017/060604中描述了由CMC环扇区制造涡轮环组件。环扇区包括环形基部，环形基部的内表面限定涡轮环的内表面，以及外表面，从外表面延伸形成凸耳的两个部分，凸耳的端部接合在环支承金属结构的壳体中。

CMC环扇区的使用大大减少了用于冷却涡轮环所需的通风。然而，在环扇区的内侧和环扇区的外侧上的气体流动路径之间的密封仍然是问题。

如文献WO 2017/060604中所述，密封接片设置在布置在相邻环扇区的表面中的各凹槽中，以便在环扇区之间建立密封。密封接片通常具有较小的尺寸，特别是在厚度上，以易于由CMC制成。

为了改善涡轮的性能，特别是它们的效率，寻求越来越高的运行温度。如果CMC环承受相对较高的温度(其可能超过1500℃)，则由金属材料制成的密封接片对较高的温度更敏感。因此，CMC环能够承受的温度水平受密封接片的限制。

发明内容

本发明旨在允许在高温下使用CMC涡轮环，并且为此目的提出了一种涡轮环组件，该涡轮环组件包括：多个相邻的环扇区，这些环扇区形成围绕轴向方向周向地延伸的涡轮环，每个环扇区具有形成平台的第一部分，该平台沿涡轮环的径向方向具有内表面和外表面，该内表面限定涡轮环的内表面，上游凸耳和下游凸耳沿着径向方向从该外表面延伸，每个环扇区包括第一凹槽、第二凹槽、上游凹槽和下游凹槽，该第一凹槽在平台的内表面附近存在于所述平台中，该第二凹槽在平台的外表面附近存在于所述平台中，第一凹槽和第二凹槽沿着涡轮环的轴向方向延伸，该上游凹槽径向地延伸到上游凸耳中，并且该下游凹槽径向地延伸到下游凸耳中，第一密封接片延伸到第一凹槽中，第二密封接片延伸到第二凹槽中，上游密封接片延伸到上游凹槽中，并且下游密封接片延伸到下游凹槽中；环支承结构，该环支承结构包括通风元件，该通风元件使得能够将冷却流带到平台的外表面上，其特征在于，第二密封接片包括一个或若干个开口。

存在于第二密封接片中的一个或多个开口，即，存在于最靠近每个环扇区的平台的旨在接纳冷却流的外表面的接片中的一个或多个开口，允许冷却流通过该第二密封接片并冲击第一密封接片，即最暴露于热流的密封接片。因此，能够冷却第一密封接片，该第一密封接片然后能够暴露于较高温度的流。另外，用于冲击第一密封接片的空气流也允许重新加载位于第一密封接片和第二密封接片之间的区域中的压力。因此降低了将流动路径的热空气重新引入该区域中的风险。因此，更好地保护了相邻的环扇区和密封接片的相对表面免受高温流的影响。