[发明专利]集成到复合结构中的金属附接系统

说明书

本公开内容涉及集成到复合结构中的金属附接系统，具体涉及限定在第一表面（108，174）和第二表面（110，176）之间延伸的构件开孔（112，180）的复合构件（64，68）。复合构件包括具有定位在构件开孔中的插件环形壁（138）的插件（120，120a，120b）。插件环形壁（138）限定贯穿其的插件开孔（150）。插件凸缘（140）从插件环形壁（138）沿径向向外延伸并且接触复合构件（64，68）的第一表面（108，174）。相比于由复合构件（64，68）所限定的构件开孔（112，180）的最小直径（218，220），插件凸缘（140）包括为大约1.5倍至大约5倍的直径（170）。

技术领域

本主题总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的附接组件。

背景技术

燃气涡轮发动机典型地包括压缩机区段、燃烧器区段、涡轮区段，以及排出区段。转子轴可旋转地联接压缩机区段和涡轮区段。在这方面，压缩机区段压缩进入燃气涡轮发动机的空气。该压缩空气在燃烧器区段中与燃料混合以形成空气和燃料的混合物，当点燃时该混合物产生热排出气体。这些热排出气体然后流经自其提取动能的涡轮区段。这继而使转子轴旋转，该转子轴提供必要的机械能至压缩机区段以压缩引入的空气。在流经涡轮区段后，热排出气体经由排出区段离开燃气涡轮发动机。

在具体构造中，排出区段可包括联接至涡轮区段后机架的中心体。限定热气体路径的构件例如中心体可由陶瓷基复合（“CMC”）材料或者能够耐受长期暴露于热燃烧气体的其它复合材料构成。从热气体路径沿径向向内或沿径向向外定位的构件例如涡轮区段后机架典型地相比于沿着热气体路径的构件经受更低的温度。在这方面，这些构件可由适合的金属材料构成。

典型地在燃气涡轮发动机中用于将复合构件（例如，CMC中心体）联接至另一构件（例如，涡轮区段的金属后机架）的常规附接系统需要对复合构件进行机加工。这是一种耗时且花费高昂的过程，当构建燃气涡轮时该过程导致制造时间和成本上升。因此，用于将复合燃气涡轮发动机构件联接至另一燃气涡轮构件的附接组件，其消除了对于复合构件进行机加工的需要，将是受欢迎的技术。

发明内容

本发明的方面和优点将在下文描述中部分地阐述，或者可根据该描述是显而易见的，或者可通过实施本发明而懂得。

文中所公开的附接组件消除了对于在将复合燃气涡轮构件联接至另一燃气涡轮构件时机加工复合燃气涡轮构件的需要。在这方面，文中所公开的附接组件相比于常规附接组件使得制造时间和成本下降。

在一个方面，本公开内容涉及一种复合构件，其限定在第一表面和第二表面之间延伸的构件开孔（aperture）。复合构件包括插件（insert），其具有定位在构件开孔中的插件环形壁。插件环形壁限定贯穿其的插件开孔。插件凸缘从插件环形壁沿径向向外延伸并且接触复合构件的第一表面。相比于由复合构件所限定的构件开孔的最小直径，插件凸缘包括为大约1.5倍至大约5倍的直径。

在另一方面，本公开内容涉及用于燃气涡轮的附接组件。附接组件包括限定第一开孔的第一构件和至少部分地叠盖第一构件的第二构件。第二构件包括第一表面和第二表面并且限定在第一表面和第二表面之间延伸的第二开孔。插件包括定位在第二构件的第二开孔中的插件环形壁和从插件环形壁沿径向向外延伸的插件凸缘。插件凸缘邻近第二构件的第一表面，并且插件环形壁限定贯穿其的插件开孔。衬套（bushing）包括定位在第二构件的第二开孔中的衬套环形壁以及从衬套环形壁沿径向向外延伸的衬套凸缘，该衬套环形壁限定贯穿其的衬套开孔。弹簧垫圈定位在第二构件的第二表面和衬套凸缘之间。紧固件联接第一构件和第二构件，使得第一开孔、插件开孔、衬套开孔以及第二开孔接收紧固件。

本公开内容的又一方面涉及形成复合构件的方法。该方法包括使多个树脂浸渍层片在插件的插件凸缘上成层以形成复合构件。复合构件和插件共同固化。一旦固化，复合构件限定插件环形壁定位在其中的开孔以及设置成环向地围绕开孔并在其中接收插件凸缘的腔体。