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用于涡轮发动机的带有交替插入的导叶的喷嘴组件的制作方法

2021-09-15 00:21:00 来源:中国专利 TAG:涡轮 发动机 公开 主题 喷嘴


1.本公开的主题总体上涉及涡轮发动机。更具体地,本公开的主题涉及涡轮发动机的喷嘴组件。


背景技术:

2.燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流动连通的风扇和核心。此外,燃气涡轮发动机的核心大体上包括以串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中,空气从风扇提供至压缩机区段的入口,在该处,一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气,直到其到达燃烧区段。燃料在燃烧区段内与压缩空气混合且燃烧,以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送到涡轮区段。穿过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段,且然后传送穿过排气区段,例如,至大气。
3.更具体地,燃烧区段包括燃烧器,该燃烧器具有由燃烧器衬套限定的燃烧室。在燃烧室的下游,涡轮区段包括一个或多个级,例如,每个级可包括多个静止的喷嘴翼型件以及附接到转子的多个叶片翼型件,转子由相对于叶片翼型件的燃烧气体流驱动。涡轮区段也可具有其它构造。在任何情况下,流径都由内边界和外边界限定,两者均从燃烧室延伸穿过涡轮区段的级。
4.通常,限定流径的内边界和外边界由单独的构件形成。例如,燃烧器的外衬套、涡轮级的喷嘴部分的单独的外带、以及涡轮级的叶片部分的单独的护罩通常限定流径的外边界的至少一部分。然而,利用单独的构件形成外边界和内边界中的每个需要大量的零件,例如,在单独的构件之间的每个对接部处可能需要一个或多个密封件,以最小化向流径的流体泄漏或从流径的流体泄漏,这会增加燃气涡轮发动机的复杂性和重量。因此,期望流径组件具有整体的外边界结构,其中外边界的两个或更多个构件一体化为单件,和/或整体的内边界结构,其中内边界的两个或更多个构件一体化为单件。尽管形成整体边界结构具有许多益处,但是沿这种整体边界结构形成喷嘴组件已经被证明是有挑战性的。例如,喷嘴导叶可与整体结构一体地形成,以形成喷嘴组件。然而,这种整体结构可能很复杂并且制造昂贵。喷嘴导叶也可穿过边界结构插入。然而,这种喷嘴之间的空间是受限的,使得难以利用边界结构来固定和密封导叶。
5.相应地,因此将期望解决上述挑战中的一个或多个的改进的涡轮发动机和喷嘴组件。此外,解决上述挑战中的一个或多个的用于组装涡轮发动机的喷嘴组件的方法将是有益的。


技术实现要素:

6.本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐明,或可从描述清楚,或可通过实施本发明学习到。
7.在一方面,提供了一种用于涡轮发动机的喷嘴组件,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向、周向方向以及沿轴向方向延伸的轴向中心线。喷嘴组件包括外壁,该外壁限定沿
周向方向彼此间隔开的安装开口。喷嘴组件还包括内壁,内壁限定沿周向方向彼此间隔开的安装开口,内壁和外壁限定流径。此外,喷嘴组件包括多个第一导叶,每个第一导叶具有翼型件和安装凸缘,其中每个第一导叶的翼型件延伸穿过外壁的安装开口之一并且至少部分地定位在流径内,并且其中每个第一导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在外壁的外部。另外,喷嘴组件包括多个第二导叶,每个第二导叶具有翼型件和安装凸缘,其中每个第二导叶的翼型件延伸穿过内壁的安装开口之一并且至少部分地定位在流径内,并且其中每个第二导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在内壁的内部。多个第一导叶和多个第二导叶沿周向方向以交替方式布置。
8.在另一方面,提供了一种涡轮发动机,其限定轴向方向、径向方向和周向方向。涡轮发动机包括燃烧区段和定位在燃烧区段的下游的涡轮区段。此外,涡轮发动机包括内壁,内壁限定沿周向方向彼此间隔开的安装开口。此外,涡轮发动机包括外壁,外壁包括延伸穿过燃烧区段的燃烧器部分和延伸穿过涡轮区段的至少一部分的涡轮部分,燃烧器部分和涡轮部分一体地形成为单个整体结构,其中外壁的涡轮部分限定沿周向方向彼此间隔开的安装开口,其中内壁的每个安装开口沿周向方向定位在外壁的相邻安装开口之间。此外,涡轮发动机包括沿径向方向在外壁和内壁之间延伸的多个导叶,其中多个导叶以交替方式沿径向方向穿过外壁的安装开口向内插入以及沿径向方向穿过内壁的安装开口向外插入。
9.在另一方面,提供了一种涡轮发动机,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向、周向方向以及沿轴向方向延伸的轴向中心线。涡轮发动机包括燃烧区段和定位在燃烧区段下游的涡轮区段。涡轮发动机还包括限定安装开口的内壁。涡轮发动机还具有外壁,外壁包括延伸穿过燃烧区段的燃烧器部分和延伸穿过涡轮区段的至少一部分的涡轮部分,燃烧器部分和涡轮部分一体地形成为单个整体结构,其中外壁的涡轮部分限定安装开口。涡轮发动机还具有第一导叶,第一导叶具有翼型件和安装凸缘,其中第一导叶的翼型件延伸穿过外壁的安装开口,并且其中第一导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在外壁的外部。该涡轮发动机还包括第二导叶,该第二导叶沿周向方向定位成与第一导叶相邻并且具有翼型件和安装凸缘,其中第二导叶的翼型件延伸穿过内壁的安装开口,并且其中第二导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在内壁的内部。
10.在又一方面,提供了一种用于组装用于涡轮发动机的喷嘴组件的方法,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方形和周向方向。该方法包括:沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入多个导叶;沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入多个导叶,内壁沿径向方向与外壁隔开,并且其中沿径向方向穿过外壁向内插入的多个导叶沿周向方向与沿径向方向穿过内壁向外插入的多个导叶交替。
11.在进一步方面,提供了一种组装用于涡轮发动机的喷嘴组件的方法,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向和周向方向。该方法包括沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第一导叶。该方法还包括,沿周向方向与第一导叶相邻,沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入第二导叶,内壁沿径向方向与外壁间隔开。
12.在一些实施方式中,该方法进一步包括,沿周向方向与第一导叶相邻并且与第二导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第三导叶。以此方式,第一导叶沿周向方向定位在第二导叶和第三导叶之间。第一导叶和第三导叶都沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入,而第二导叶沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入。
13.在又一些实施方式中,该方法还包括,沿周向方向与第二导叶相邻并与第一导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入第三导叶。以此方式,第二导叶沿周向方向定位在第一导叶和第三导叶之间。第二导叶和第三导叶都沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入,而第一导叶沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入。
14.在又一方面,提供了一种用于涡轮发动机的喷嘴组件,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向和周向方向。流径组件包括外壁,外壁限定沿周向方向彼此间隔开的安装开口。喷嘴组件还包括内壁,内壁限定沿周向方向彼此间隔开的安装开口,其中内壁的每个安装开口沿周向方向定位在外壁的相邻安装开口之间,内壁和外壁限定流径。此外,喷嘴组件包括以交替方式沿径向穿过外壁的安装开口向内插入并到流径中以及沿径向方向穿过内壁的安装开口向外插入并到流径中的多个导叶。
15.本发明的这些及其它特征、方面和优点参考以下描述和所附权利要求书将变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,且连同描述用于阐释本发明的原理。
16.技术方案1. 一种用于涡轮发动机的喷嘴组件,所述涡轮发动机限定轴向方向、径向方向、周向方向以及沿所述轴向方向延伸的轴向中心线,所述喷嘴组件包括:限定安装开口的外壁;限定安装开口的内壁,所述内壁和所述外壁限定流径;具有翼型件和安装凸缘的第一导叶,其中所述第一导叶的翼型件延伸穿过所述外壁的所述安装开口并且至少部分地定位在所述流径内,并且其中所述第一导叶的安装凸缘相对于所述轴向中心线沿所述径向方向定位在所述外壁的外部;沿所述周向方向定位成与所述第一导叶相邻并具有翼型件和安装凸缘的第二导叶,其中所述第二导叶的翼型件延伸穿过所述内壁的所述安装开口并且至少部分地定位在所述流径内,并且其中所述第二导叶的安装凸缘相对于所述轴向中心线沿所述径向方向定位在所述内壁的内部。
17.技术方案2. 根据任意前述技术方案所述的喷嘴组件,其特征在于,所述外壁的所述安装开口是多个安装开口之一并且所述内壁的所述安装开口是多个安装开口之一,并且其中所述第一导叶是多个第一导叶之一并且所述第二导叶是多个第二导叶之一,并且其中所述多个第一导叶中的每个第一导叶的翼型件延伸穿过所述外壁的多个安装开口之一并且至少部分地定位在所述流径内并且其中所述多个第一导叶中的每个第一导叶的安装凸缘相对于所述轴向中心线沿所述径向方向定位在所述外壁的外部,并且其中所述多个第二导叶中的每个第二导叶的翼型件延伸穿过所述内壁的多个安装开口之一并且至少部分地定位在所述流径内并且其中所述多个第二导叶中的每个第二导叶的安装凸缘相对于所述轴向中心线沿所述径向方向定位在所述内壁的内部。
18.技术方案3. 根据任意前述技术方案所述的喷嘴组件,其特征在于,所述喷嘴组件的至少两对相邻导叶包括所述多个第一导叶中的一个第一导叶和所述多个第二导叶中的一个第二导叶。
19.技术方案4. 根据任意前述技术方案所述的喷嘴组件,其特征在于,所述多个第一导叶和所述多个第二导叶沿所述周向方向以交替方式布置。
20.技术方案5. 根据任意前述技术方案所述的喷嘴组件,其特征在于,所述内壁限定
沿所述周向方向彼此间隔开并且沿所述径向方向与所述外壁的所述安装开口相对地定位的定位凹槽,并且所述外壁限定沿所述周向方向彼此间隔开并且沿所述径向方向与所述内壁的所述安装开口相对地定位的定位凹槽,并且其中所述多个第一导叶和所述多个第二导叶中的每个导叶具有与所述导叶的安装凸缘相对的定位端,并且其中所述多个第一导叶中的每个导叶的定位端容纳在由所述内壁限定的所述定位凹槽之一内,并且其中所述多个第二导叶中的每个导叶的定位端容纳在由所述外壁限定的所述定位凹槽之一内。
21.技术方案6. 根据任意前述技术方案所述的喷嘴组件,其特征在于,所述内壁的所述安装开口沿所述周向方向定位在所述外壁的所述安装开口之间的中间。
22.技术方案7. 根据任意前述技术方案所述的喷嘴组件,其特征在于,所述外壁的所述安装开口尺寸设置成容纳所述第一导叶的翼型件并且形状设置成与所述第一导叶的翼型件的径向截面互补,并且所述内壁的所述安装开口尺寸设置成容纳所述第二导叶的翼型件并且形状设置成与所述第二导叶的径向截面互补。
23.技术方案8. 根据任意前述技术方案所述的喷嘴组件,其特征在于,所述外壁具有内表面和沿所述径向方向与所述内表面间隔开的外表面,并且所述第一导叶的安装凸缘接合所述外壁的外表面,并且其中所述内壁具有内表面和沿所述径向方向与所述内表面间隔开的外表面,并且所述第二导叶的安装凸缘接合所述内壁的内表面。
24.技术方案9. 根据任意前述技术方案所述的喷嘴组件,其特征在于,所述第一导叶具有连接所述翼型件和所述安装凸缘的密封部分,并且所述第二导叶具有连接所述翼型件和所述安装凸缘的密封部分,并且其中所述第一导叶的密封部分将所述第一导叶楔合成与所述外壁接合,并且所述第二导叶的密封部分将所述第二导叶楔合成与所述内壁接合。
25.技术方案10. 根据任意前述技术方案所述的喷嘴组件,其特征在于,所述喷嘴组件限定外径和内径,并且其中冷却流体从所述喷嘴组件的外径输送到所述第一导叶,并且其中冷却流体从所述喷嘴组件的内径输送到所述第二导叶。
26.技术方案11. 一种涡轮发动机,其限定轴向方向、径向方向、周向方向以及沿所述轴向方向延伸的轴向中心线,所述涡轮发动机包括:燃烧区段;定位在所述燃烧区段下游的涡轮区段;限定安装开口的内壁;外壁,所述外壁包括延伸穿过所述燃烧区段的燃烧器部分和延伸穿过所述涡轮区段的至少一部分的涡轮部分,所述燃烧器部分和所述涡轮部分一体地形成为单个整体结构,其中所述外壁的涡轮部分限定安装开口;具有翼型件和安装凸缘的第一导叶,其中所述第一导叶的翼型件延伸穿过所述外壁的所述安装开口,并且其中所述第一导叶的安装凸缘相对于所述轴向中心线沿所述径向方向定位在所述外壁的外部;以及沿所述周向方向定位成与所述第一导叶相邻并且具有翼型件和安装凸缘的第二导叶,其中所述第二导叶的翼型件延伸穿过所述内壁的所述安装开口,并且其中所述第二导叶的安装凸缘相对于所述轴向中心线沿所述径向方向定位在所述内壁的内部。
27.技术方案12. 根据任意前述技术方案所述的涡轮发动机,其特征在于,所述外壁、
所述内壁、所述第一导叶和所述第二导叶由陶瓷基复合物(cmc)材料形成。
28.技术方案13. 根据任意前述技术方案所述的涡轮发动机,其特征在于,所述内壁限定沿所述径向方向与所述外壁的所述安装开口相对地定位的定位凹槽,并且所述外壁限定沿所述径向方向与所述内壁的所述安装开口相对地定位的定位凹槽。
29.技术方案14. 根据任意前述技术方案所述的涡轮发动机,其特征在于,所述第一导叶和所述第二导叶各自沿所述径向方向在安装端和定位端之间延伸,并且其中所述第一导叶的定位端定位在所述内壁的定位凹槽中,并且所述第二导叶的定位端定位在所述外壁的定位凹槽中。
30.技术方案15. 根据任意前述技术方案所述的涡轮发动机,其特征在于,所述内壁的所述安装开口和所述外壁的所述安装开口沿所述轴向方向对准。
31.技术方案16. 一种用于组装用于涡轮发动机的喷嘴组件的方法,所述涡轮发动机限定轴向方向、径向方向和周向方向,所述方法包括:沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的外壁向内插入第一导叶;以及沿所述周向方向与所述第一导叶相邻,沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的内壁向外插入第二导叶,所述内壁沿所述径向方向与所述外壁间隔开。
32.技术方案17. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,进一步包括:沿所述周向方向与所述第一导叶相邻并且与所述第二导叶相对,沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的外壁向内插入第三导叶。
33.技术方案18. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,进一步包括:沿所述周向方向与所述第二导叶相邻并且与所述第一导叶相对,沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的内壁向外插入第三导叶。
34.技术方案19. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,所述第一导叶是多个第一导叶之一,并且第二导叶是多个第二导叶之一,并且其中所述方法进一步包括:沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的外壁向内插入所述多个第一导叶;以及沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的内壁向外插入所述多个第二导叶,其中沿所述径向方向穿过所述外壁向内插入的所述多个第一导叶沿所述周向方向与沿所述径向方向穿过所述内壁向外插入的所述多个第二导叶交替。
35.技术方案20. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,沿所述径向方向穿过所述外壁向内插入的多个导叶沿所述径向方向在所述外壁和所述内壁之间延伸,并且沿所述径向方向穿过所述内壁向外插入的多个导叶沿所述径向方向在所述外壁和所述内壁之间延伸。
36.技术方案21. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的外壁向内插入的多个导叶中的每个在定位端和安装端之间延伸,并且其中沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的外壁向内插入的每个导叶的定位端定位在由所述内壁限定的多个定位凹槽之一中,并且其中沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的内壁向外插入的多个导叶中的每个在定位端和安装端之间延伸,并且其中沿所述径向方向穿过所述喷嘴组件的内壁向外插入的每个导叶的定位端定位在由所述外壁限定的多个定位凹槽之一中。
37.技术方案22. 根据任意前述技术方案所述的方法,其特征在于,沿所述径向方向
穿过所述喷嘴组件的外壁向内插入的多个导叶中的每个导叶具有密封部分,所述密封部分楔合到由所述外壁限定的安装开口中,并且其中所述安装开口中的每个具有插入端和沿所述径向方向与所述插入端间隔开的流径端,所述插入端沿所述径向方向定位在所述流径端的外部,并且其中所述安装开口中的每个的插入端具有比所述流径端更大的径向截面面积。
附图说明
38.包括针对本领域的普通技术人员的其最佳模式的本发明的完整且充分的公开在参考附图的说明书中阐明,在附图中:图1提供了根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性截面视图;图2提供了图1的燃气涡轮发动机的燃烧区段和高压涡轮区段的示意性截面视图;图3提供了图2的流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图;图4提供了穿过由图3的第一级喷嘴组件的外壁限定的安装开口插入的导叶的局部放大视图;图5提供了穿过由图3的第一级喷嘴组件的内壁限定的安装开口插入的导叶的局部放大视图;图6提供了图2的流径组件的一体的外边界结构和内边界结构的一部分的透视截面视图;图7提供了流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图,其示出了根据本主题的示例性实施例的组件的各种冷却特征;图8提供了根据本主题的示例性实施例的用于涡轮发动机的流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图;图9提供了根据本主题的又一示例性实施例的用于涡轮发动机的流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图;图10提供了根据本主题的进一步示例性实施例的用于涡轮发动机的流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图;图11提供了根据本主题的另一个进一步示例性实施例的用于涡轮发动机的流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图;图12提供了根据本主题的示例性实施例的示例性方法的流程图;图13提供了根据本主题的示例性实施例的喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图;图14提供了根据本主题的示例性实施例的用于涡轮发动机的喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图;以及图15提供了根据本主题的示例性实施例的用于涡轮发动机的喷嘴组件的一部分的另一示意性轴向截面视图。
具体实施方式
39.现在将详细参考本发明的实施例,其一个或多个示例在附图中示出。该详细描述
使用了数字和字母标记来表示附图中的特征。附图和描述中相似或类似的标记用于表示本发明的相似或类似的部分。如本文使用的用语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用,以将一个构件与另一个区分开,且不旨在表示独立构件的位置或重要性。用语“上游”和“下游”指相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如,“上游”是指流体流自的方向,且“下游”指示流体流至的方向。此外,如本文使用的用语“轴向”或“轴向地”是指沿发动机的纵轴线的维度。连同“轴向”或“轴向地“使用的用语“前”是指朝发动机入口的方向,或构件相比于另一个构件相对更接近发动机入口。连同“轴向”或“轴向地”使用的用语“后”是指朝发动机喷嘴的方向,或构件相比于另一个构件相对更接近发动机喷嘴。用语“径向”或“径向地”是指在发动机的轴向中心线和外发动机圆周或外环带之间延伸的维度。径向向内朝向轴向中心线,并且径向向外远离轴向中心线。
40.本公开的示例性方面涉及一种用于燃气涡轮发动机的喷嘴组件以及用于组装喷嘴组件的方法。在一个示例性方面,喷嘴组件包括外壁和与外壁径向地间隔开的内壁。外壁限定周向地彼此间隔开的多个安装开口。同样地,内壁限定周向地彼此间隔开的多个安装开口。由内壁限定的安装开口周向地定位在由外壁限定的相邻安装开口之间。由外壁和内壁限定的安装开口轴向地对准。喷嘴组件包括以交替方式的沿径向向内方向穿过外壁的安装开口插入的导叶以及沿径向向外方向穿过内壁的安装开口插入的导叶。例如,在一些示例性方面,围绕喷嘴组件的环带的每隔一个导叶穿过外壁径向向内插入,并且围绕喷嘴组件的环带的每隔一个导叶穿过内壁径向向外插入。插入的导叶定位成使得它们延伸穿过在外壁和内壁之间限定的流径。此外,穿过外壁的安装开口径向向内插入的导叶可定位并约束在定位凹槽内,定位凹槽与导叶穿过其插入的安装开口径向相对地定位。类似地,穿过内壁的安装开口径向向外插入的导叶可定位并约束在定位凹槽内,定位凹槽与导叶穿过其插入的安装开口径向相对地定位。
41.图1提供了根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面视图。更具体而言,对于图1的实施例,燃气涡轮发动机为本文称为“涡扇发动机10”的高旁通涡扇喷气发动机。如图1中所示,涡扇发动机10限定轴向方向a(平行于为了参考而提供的纵向或轴向中心线12延伸)和径向方向r。周向方向c围绕轴向中心线12延伸三百六十度(360
°
)。
42.涡扇10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。所示的示例性核心涡轮发动机16大体上包括基本管状的外壳18,该外壳限定环形核心入口20。外壳18包围成串流关系的包括增压或低压(lp)压缩机22和高压(hp)压缩机24的压缩机区段;燃烧区段26;包括高压(hp)涡轮28和低压(lp)涡轮30的涡轮区段;以及喷气排气喷嘴区段32。高压(hp)轴或转轴34将hp涡轮28传动地连接到hp压缩机24。低压(lp)轴或转轴36将lp涡轮30传动地连接到lp压缩机22。在涡扇发动机10的其它实施例中,可提供附加的转轴。
43.风扇区段14包括具有多个风扇叶片40的风扇38,该多个风扇叶片40以间隔开的方式联接到盘42。如图所示,风扇叶片40从盘42大体上沿径向方向r向外延伸。风扇叶片40和盘42可通过lp轴36围绕纵轴线12一起旋转。在一些实施例中,可包括具有多个齿轮的动力变速箱,以将lp轴36的转速逐步降低到更高效的风扇转速。
44.仍参考图1的示例性实施例,盘42由可旋转的桨毂盖48覆盖,桨毂盖为空气动力学轮廓,以促进气体流穿过多个风扇叶片40。另外,示例性风扇区段14包括环形风扇壳或外机舱50,其周向地包绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。机舱50由多个周向地间
隔开的出口导向导叶52相对于核心涡轮发动机16支承。此外,如图1中所示,机舱50的下游区段54可在核心涡轮发动机16的外部上方延伸,以便限定其间的旁通空气流通路56。
45.在涡扇发动机10的操作期间,一定体积的空气58经由机舱50和/或风扇区段14的相关的入口60进入涡扇10。当该体积的空气58传递跨过风扇叶片40时,如由箭头62指示的空气58的第一部分引导或传送到旁通空气流通路56中,且如由箭头64指示的空气58的第二部分引导或传送到lp压缩机22中。空气的第一部分62与空气的第二部分64之间的比率通常称为旁通比。空气的第二部分64的压力然后随着其传送穿过高压(hp)压缩机24且到燃烧区段26中而增大,其中空气的第二部分64与燃料混合且燃烧以提供燃烧气体66。
46.燃烧气体66传送穿过hp涡轮28,在该处,来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分经由联接到hp轴或转轴34的hp涡轮定子导叶68和hp涡轮转子叶片70的顺序级提取,因此引起hp轴或转轴34旋转,从而支持hp压缩机24的操作。燃烧气体66然后传送穿过lp涡轮30,在该处,来自燃烧气体66的热能和动能的第二部分经由联接到lp轴或转轴36的lp涡轮定子导叶72和lp涡轮转子叶片74的顺序级提取,因此引起lp轴或转轴36旋转,从而支持lp压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。
47.燃烧气体66随后传送穿过核心涡轮发动机16的喷气排气喷嘴区段32来提供推进推力。同时,空气的第一部分62的压力随着空气的第一部分62在其从涡扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前传送穿过旁通空气流通路56而基本上增大,也提供了推进推力。hp涡轮28、lp涡轮30和喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定热气路径78,以将燃烧气体66传送穿过核心涡轮发动机16。
48.将认识到,尽管参考具有核心涡轮发动机16的涡扇10来描述,但本主题可适用于其它类型的涡轮机。例如,本主题可适合结合涡轮螺旋桨、涡轮轴、涡轮喷气、工业和船舶燃气涡轮发动机和/或辅助动力单元使用或在它们中使用。
49.在一些实施例中,涡扇发动机10的构件,特别是热气路径78内的构件,如,燃烧区段26、hp涡轮28和/或lp涡轮30的构件可由陶瓷基质复合物(cmc)材料形成,该材料是具有高温度能力的非金属材料。涡扇发动机10的其它构件,如hp压缩机24的构件,也可由cmc材料形成。用于此类构件的示例性cmc材料可包括碳化硅(sic)、硅、二氧化硅或氧化铝基质材料及其组合。陶瓷纤维可嵌入基质内,如,包括单丝如蓝宝石或碳化硅(例如,textron的scs

6)的氧化稳定增强纤维,以及包括碳化硅(例如,nippon carbon的nicalon
®
、ube industries的tyranno
®
和dow corning的sylramic
®
)、硅酸铝(例如,nextel的440和480)、以及短切晶须和纤维(例如,nextel的440和saffil
®
)、以及可选的陶瓷颗粒(例如,si、 al、 zr、 y的氧化物和它们的组合)以及无机填料(例如,叶腊石、钙硅石、云母、滑石、蓝晶石和蒙脱土)的粗砂和纱。
50.在某些实施例中,可包括陶瓷耐火材料涂层的纤维束形成为增强带,如单向增强带。多个带可一起层叠(例如,作为层片)以形成预制构件。在形成预制件之前或在形成预制件之后,纤维束可用浆料成分浸渍。然后预制件可经历热处理,如固化或烧尽,以在预制件中产生高焦炭残留物,并随后进行化学处理,如用硅熔融渗透或化学气相渗透,以达到由具有期望的化学成分的cmc材料形成的构件。在其它实施例中,cmc材料可形成为例如碳纤维布而不是带。
51.如上所述,由cmc材料形成的构件可在热气路径78中使用,如在发动机10的燃烧区
段和/或涡轮区段内使用。举例来说,燃烧区段26可包括由cmc材料形成的燃烧器,和/或hp涡轮28的一个或多个级可由cmc材料形成。然而,如上所述,cmc构件也可在涡扇发动机10的其它区段中使用,如压缩机和/或风扇区段。在一些实施例中,附加地或备选地,其它高温材料和/或其它复合物材料可用于形成发动机10的一个或多个构件。
52.图2提供了图1的涡扇发动机10的燃烧区段26和涡轮区段的hp涡轮28的示意性截面视图。如图所示,燃烧区段26包括大体上环形的燃烧器80,并且在燃烧区段26的下游,hp涡轮28包括多个涡轮级。更具体地,对于所示实施例,hp涡轮28包括第一涡轮级82和第二涡轮级84。在其它实施例中,hp涡轮28可包括不同数量的涡轮级;例如,hp涡轮28可包括一个涡轮级或多于两个的涡轮级。第一涡轮级82定位在紧接在燃烧区段26的下游,而第二涡轮级84定位在紧接在第一涡轮级82的下游。此外,每个涡轮级82、84包括喷嘴组件和叶片组件。第一涡轮级82包括喷嘴组件82n和叶片组件82b,并且第二涡轮级84包括喷嘴组件84n和叶片组件84b。第一涡轮级82的喷嘴组件82n定位在紧接在燃烧区段26的下游,使得第一涡轮级82的喷嘴组件82n也可称为燃烧器排放喷嘴。此外,燃烧器80限定大体上环形的燃烧室86,使得燃烧器80可描述为大体上环形的燃烧器。即是说,燃烧器80沿周向方向c围绕轴向中心线12环形地延伸。
53.另外,如以下详细描述的,穿过燃烧区段26和hp涡轮28的流径100由流径组件101的外边界和内边界限定。外边界和内边界形成用于燃烧气体66流过燃烧区段26和hp涡轮28的流径100;因此,流径100可包括上述热气路径78(图1)的至少一部分。此外,在其它实施例中,流径100还可延伸穿过lp涡轮30和喷气排气口32(图1);在还有其它实施例中,流径100可在燃烧区段26的上游延伸,例如,到hp压缩机24(图1)中。因而,将认识到,本文公开的发明方面也可应用于燃气涡轮发动机和流径100的不同区段、构造和/或组件,并且不限于燃烧区段26和hp涡轮28内的组件。
54.对于图2的所示实施例,限定沿燃烧区段26和hp涡轮28的至少一部分的流径100的外边界和内边界分别由外壁102和内壁120限定。大体上,外壁102沿径向方向r在内壁120的外部间隔开。如图所示,外壁102和内壁120限定流径100的外边界和内边界的各个部分。例如,外壁102限定外衬套部分108,该外衬套部分形成穿过燃烧器80的流径100的外边界。外壁102还限定形成穿过第一涡轮级82的喷嘴组件82n的流径100的外边界的外带部分110和形成穿过第二涡轮级84的喷嘴组件84n的流径100的外边界的外带部分114。此外,外壁102限定形成穿过第一涡轮级82的叶片组件82b的流径100的外边界的护罩部分112和形成穿过第二涡轮级84的叶片组件84b的流径100的外边界的护罩部分116。外壁102的护罩部分112沿轴向方向a定位在外带部分110和外带部分114之间。
55.此外,如图2中所示,内壁120限定内衬套部分122,该内衬套部分形成穿过燃烧器80的流径100的内边界。内壁部分120还限定形成穿过第一涡轮级82的喷嘴组件82n的流径100的内边界的内带部分124。尽管在图2的所示实施例中未与内壁120整体示出,但是叶片平台132形成穿过第一级涡轮82的叶片组件82b的流径100的内边界,内带136形成穿过第二级涡轮84的喷嘴组件84n的流径100的内边界,并且叶片平台132形成穿过第二级涡轮84的叶片组件84b的流径100的内边界。
56.此外,燃烧器圆顶118跨过燃烧器80的前端88径向地延伸。燃烧器圆顶118可为外壁102、内壁120、外壁102和内壁120两者的一部分(例如,燃烧器圆顶118的一部分可由外壁
102限定,而其余部分可由内壁120限定),或可为与外壁102和内壁120分开的构件。燃烧器圆顶118限定开口142,用于容纳定位在前端88处的燃料喷嘴组件90。燃料喷嘴组件90例如为燃烧室86提供来自压缩机区段的燃料和压缩空气的混合物,其在燃烧室86内燃烧以产生穿过流径100的燃烧气体66的流。燃料喷嘴组件90可附接到燃烧器圆顶118,或可相对于燃烧器圆顶118和流径100“浮动”,即,燃料喷嘴组件90不需要附接到燃烧器圆顶118。在所示的实施例中,燃料喷嘴组件90包括旋流器92,并且在一些实施例中,旋流器92可附接到燃烧器圆顶118,但是备选地,旋流器92可相对于燃烧器圆顶118和流径100浮动。将认识到,燃料喷嘴组件90或旋流器92可沿径向方向r和轴向方向a两者或仅沿径向方向r和轴向方向a中的一个或另一个相对于燃烧器圆顶118和流径100浮动。此外,将理解的是,燃烧器圆顶118可限定沿周向方向c彼此间隔开的多个开口142,每个开口容纳旋流器92或燃料喷嘴组件90的其它部分。
57.如图2中进一步所示,喷嘴组件82n、84n包括多个导叶。具体地,喷嘴组件82n包括多个翼型件126(图2中仅示出一个),并且喷嘴组件84n包括多个翼型件128(图2中仅示出一个)。第一涡轮级82的喷嘴组件82n内的每个喷嘴翼型件126沿径向方向r从外壁102的外带部分110延伸到内壁120的内带部分124。喷嘴翼型件126布置成围绕轴向中心线12成环形阵列并沿周向方向c彼此间隔开。类似地,第二涡轮级84的喷嘴组件84n内的每个喷嘴翼型件128沿径向方向r从外壁102的外带部分114延伸到内带136。喷嘴翼型件128布置成围绕轴向中心线12成环形阵列并沿周向方向c彼此间隔开。
58.多个叶片翼型件130定位在叶片组件82b、84b中的每个中。第一涡轮级82的叶片组件82b内的每个叶片翼型件130附接到叶片平台132,叶片平台继而又附接到第一级转子134。经由叶片平台132附接到第一级转子134的叶片翼型件130围绕轴向中心线12周向地间隔开。类似地,第二涡轮级84的叶片组件84b内的每个叶片翼型件130附接到叶片平台132,叶片平台继而又附接到第二级转子138。经由叶片平台132附接到第二级转子138的叶片翼型件130围绕轴向中心线12周向地间隔开。每个叶片翼型件130从它们相应的叶片平台132朝外壁102(即,流径100的外边界)径向向外延伸。在每个叶片翼型件130的径向外末梢与外壁102之间限定有间隙,使得每个涡轮转子134、138在其相应的涡轮级内自由旋转。尽管未示出,但是hp涡轮28的每个涡轮机转子134、138连接到hp轴34(图1)。以此方式,叶片翼型件130可从穿过由hp涡轮28限定的流径100的燃烧气体66的流提取动能,作为施加到hp轴34的旋转能。
59.相应地,穿过燃烧区段26和hp涡轮28的流径100由具有内边界和外边界的流径组件101限定,并且内边界和外边界限定用于穿过燃烧区段26和hp涡轮28的燃烧气体66的流径100。流径组件101的外边界的部分可一体化或整合为单件外壁102,该单件外壁限定气体流径100的径向外边界。例如,外壁102可包括延伸穿过燃烧区段(如燃烧区段26)的燃烧器部分和延伸穿过涡轮区段的至少第一涡轮级(如hp涡轮28的第一涡轮级82)的涡轮部分。燃烧器部分和涡轮部分可一体地形成,使得燃烧器部分和涡轮部分是单个整体结构,即整体外壁102。
60.对于图2的所示实施例,例如,外壁102的一部分一体化或整合为单件。如图所示,外壁102包括延伸穿过燃烧区段26的燃烧器部分104和延伸穿过涡轮区段的至少第一涡轮级82和第二涡轮级84的涡轮部分106。在其它实施例中,涡轮部分106可延伸穿过较少的级
(例如,穿过如上所述的一个涡轮级)或穿过更多的级(例如,穿过定位在hp涡轮28下游的lp涡轮30的一个或多个级)。燃烧器部分104和涡轮部分106一体地形成,使得燃烧器部分104和涡轮部分106是单个整体结构,其在本文中称为整体外壁102。
61.如本文中所使用的用语“整体”表示相关的构件,如外壁102,在制造期间制成单件,即,最终的整体构件是单件。因此,整体构件具有其中一体化的部分不可分开的构造,并且不同于包括已经结合在一起的多个单独的构件的件的构件,并且一旦结合,就称为单个构件,即使构件的件保持不同并且单个构件并非不可分开(即,件可重新分开)。最终的整体构件可包括基本上连续的材料件,或在其它实施例中,可包括彼此永久结合的多个部分。在任何情况下,形成整体构件的各个部分彼此一体化,使得该整体构件是具有不可分开的部分的单件。
62.如图2中所示,对于该实施例,形成外壁102的整体结构的燃烧器部分104包括燃烧器80的外衬套部分108和延伸跨过燃烧器80的前端88的燃烧器圆顶118的至少一部分。外壁102的涡轮部分106包括第一涡轮级82的喷嘴组件82n的外带部分110、第一涡轮级82的叶片组件82b的护罩部分112、第二涡轮级84的喷嘴组件84n的外带部分114,以及第二涡轮级84的叶片组件84b的护罩部分116。这些外边界构件一体化为单件,以形成作为外壁102的整体结构。因此,在图2的示例性实施例中,外衬套部分108、外带部分110、护罩部分112、外带部分114、护罩部分116和燃烧器圆顶118的至少一部分是一体地形成的,即,构造成单个单元或单件以形成一体化或整体的外壁102。
63.此外,对于图2的所示实施例,限径流路100的内边界的内壁120的至少一部分与外壁102一体化,以形成一体化的流径组件101。如图所示,燃烧器部分104还包括内衬套部分122,并且涡轮部分106还包括第一级涡轮82的喷嘴组件82n的内带部分124。以此方式,内壁120的内衬套部分122和内带部分124与整体外壁102一体化。因此,外衬套部分108、外带部分110、护罩部分112、外带部分114、护罩部分116、燃烧器圆顶部分118、内衬套部分122和内带部分124一体地形成为单个整体结构。
64.在备选的示例性实施例中,外边界和内边界的一些部分不需要一体地形成为单个整体结构。例如,在一些实施例中,燃烧器圆顶118可为与外壁102(由外衬套部分108、外带部分110、护罩部分112、外带部分114和护罩部分116形成)和内壁120(由内衬套部分122和内带部分124形成)分开的构件。在还有其它实施例中,只有外衬套部分108、外带部分110、护罩部分112、外带部分114和护罩部分116一体地形成为单个整体结构,而燃烧器圆顶118、内衬套部分122和内带部分124是单独的构件。在还有其它实施例中,外衬套部分108、外带部分110、护罩部分112、外带部分114、护罩部分116和燃烧器圆顶118一体地形成为单个整体结构,而内衬套部分122和内带部分124是单独的构件。在一些实施例中,外衬套部分108和外带部分110一体地形成为单个整体结构,而其余构件是单独的构件。在另外的实施例中,外衬套部分108、外带部分110、护罩部分112、外带部分114、护罩部分116、燃烧器圆顶118和内衬套部分122一体地形成为单个整体结构,而内带部分124是单独的构件。在一些进一步实施例中,外衬套部分108、外带部分110、护罩部分112、外带部分114、护罩部分116和燃烧器圆顶118一体地形成为单个整体结构,而内衬套部分122和内带部分124一体地形成为单个整体结构,并且其中两个整体结构可彼此附接或以其它方式连接。将认识到,流径组件101的部分的其它组合可彼此一体地形成为单个整体件,或可为单独的构件。
65.与已知的燃气涡轮发动机相比,如上所述的流径组件101的外边界和内边界的各种构件一体化可减少发动机10内单独件或构件的数量,并减少发动机10的重量、泄漏和复杂性。例如,已知的燃气涡轮发动机在流径组件的单独件之间的对接部处采用密封件或密封机构,以试图最小化燃烧气体从流径的泄漏。通过一体化外边界,例如,如关于整体外壁102所述,在外燃烧器衬套与第一涡轮级外带、第一涡轮级外带与第一涡轮级护罩等之间的分裂点或对接部可消除,从而消除了泄漏点以及防止泄漏所需的密封件或密封机构。类似地,通过一体化内边界的构件,消除了一体化的内边界构件之间的分裂点或对接部,从而消除了泄漏点以及内边界处所需的密封件或密封机构。相应地,通过在流径组件中利用整体构件,可避免不期望的泄漏以及不必要的重量和复杂性。整体外壁102、整体内壁120和/或整体流径组件101的其它优点将由本领域普通技术人员认识到。
66.在一些实施例中,喷嘴导叶可穿过限定在外壁102和内壁120中的安装开口插入,以形成流径组件100的喷嘴组件,例如第一涡轮级82的喷嘴组件82n、第二涡轮级84的喷嘴组件84n等。其中喷嘴导叶可穿过外壁102和内壁120插入并定位就位以形成流径组件101的喷嘴组件的示例性方式是在下面提供。此类方法和所得的喷嘴组件对于具有连续cmc边界的流径组件(如图2的流径组件101)特别有用。
67.图3提供了图2的流径组件101的第一级喷嘴组件82n的一部分的示意性轴向截面视图。如图所示,外壁102沿径向方向r在内壁120的外部间隔开。即是说,外壁102相对于轴向中心线12(图2)定位在内壁120的径向外部。外壁102具有内表面152和沿径向方向r与内表面152间隔开的外表面154。外壁102限定多个安装开口150。安装开口150延伸穿过外壁102的径向厚度。即是说,安装开口150沿径向方向r在外壁102的内表面152和外表面154之间延伸。每个安装开口150形状设置成与给定导叶68的翼型件126的径向截面互补,例如,使得导叶68的翼型件126可穿过其插入。安装开口150沿周向方向c彼此间隔开。具体地,外壁102限定周向地间隔开的安装开口150的阵列。由外壁102限定的安装开口150对于喷嘴组件82n沿轴向方向a大体上彼此对准。另外,对于该实施例,安装开口150由外壁102沿外壁102的涡轮部分106限定。
68.内壁120具有内表面162和沿径向方向r与内表面162间隔开的外表面164。大体上,流径100限定在内壁120的外表面164和外壁102的内表面152之间。内壁120限定多个安装开口160。安装开口160延伸穿过内壁120的径向厚度。即是说,安装开口160沿径向方向r在内壁120的内表面162和外表面164之间延伸。安装开口160沿周向方向c彼此间隔开。更具体地,内壁120限定周向地间隔开的安装开口160的阵列。每个安装开口160形状设置成与给定导叶68的翼型件126的径向截面互补,例如,使得导叶68的翼型件126可穿过其插入。此外,由内壁120限定的安装开口160大体上沿轴向方向a彼此对准。另外,内壁120的安装开口160和外壁102的安装开口150沿轴向方向a对准。即是说,对于图3中所示的第一涡轮级82的喷嘴组件82n,内壁120的安装开口160和外壁102的安装开口150沿轴向方向a对准。因此,对于该实施例,安装开口160由内壁120沿内壁120的涡轮部分106(图2)限定。将认识到,外壁102和内壁120可沿涡轮发动机的涡轮区段的不同级限定安装开口的其它阵列,例如,如图6中所示。
69.值得注意的是,对于该实施例,内壁120的每个安装开口160沿周向方向c定位在外壁102的相邻安装开口150之间。因此,外壁102的每个安装开口150因此沿周向方向c定位在
内壁120的相邻安装开口160之间。例如,如图3中所示,内壁120的第一安装开口160b沿周向方向c定位在外壁102的第一安装开口150a与外壁102的第二安装开口150c之间。该图案围绕喷嘴组件82n的整体环形地继续。此外,在一些实施例中,内壁120的安装开口160沿周向方向c定位在外壁102的安装开口150之间的中间。
70.如图3中进一步所示,外壁102限定沿周向方向c彼此间隔开的定位凹槽156。更确切地说,外壁102限定周向地间隔开的定位凹槽156的阵列。由外壁102限定的定位凹槽156对于喷嘴组件82n沿轴向方向a大体上彼此对准。外壁102的定位凹槽156沿径向方向r与内壁120的安装开口160相对地定位。换言之,内壁120的每个安装开口160具有由外壁102限定的相关的径向对准的定位凹槽156。定位凹槽156由外壁102限定,使得它们从内表面152径向地延伸到外壁102的外表面154的径向内部的位置。因此,外壁102的定位凹槽156不延伸穿过外壁102。每个定位凹槽156具有径向截面,该径向截面形状设置成与穿过内壁120插入的喷嘴导叶的定位端互补并尺寸设置成容纳该定位端,如将在下面更完整地说明。
71.内壁120限定沿周向方向c彼此间隔开的定位凹槽166。具体地,内壁120限定周向地间隔开的定位凹槽166的阵列。由内壁120限定的定位凹槽166对于喷嘴组件82n沿轴向方向a大体上彼此对准。内壁120的定位凹槽166沿径向方向r与外壁102的安装开口150相对地定位。换言之,外壁102的每个安装开口150具有由内壁120限定的相关的径向对准的定位凹槽166。定位凹槽166由内壁120限定,使得它们从外表面164径向地延伸到内壁120的内表面162的径向外部的位置。因此,内壁120的定位凹槽166不延伸穿过内壁120。每个定位凹槽166具有径向截面,该径向截面形状设置成与穿过外壁102插入的喷嘴导叶的定位端互补并尺寸设置成容纳该定位端,如将在下面更完整地说明。
72.喷嘴组件82n包括多个导叶68。每个导叶68沿径向方向r在安装端170和定位端172之间延伸。此外,每个导叶68具有至少部分地定位在流径100内的翼型件126、定位在导叶68的安装端170处的安装凸缘174,以及连接翼型件126和安装凸缘174的密封部分176。对于每个导叶68,密封部分176沿径向方向r定位在翼型件126和安装凸缘174之间。如图3中所示,喷嘴组件82n包括多个第一导叶和多个第二导叶。以交替方式,第一导叶相对于轴向中心线12沿径向方向r穿过外壁102的安装开口150向内插入且到流径100中,并且第二导叶相对于轴向中心线12沿径向方向r穿过内壁120的安装开口160向外插入且到流径100中。更具体地,对于该实施例,沿周向方向c定位的每隔一个导叶68是第一导叶,该第一导叶沿径向方向r穿过外壁102的安装开口150之一向内插入且到流径100中,而沿周向方向c定位的每隔一个导叶68是第二导叶,该第二导叶沿径向方向r穿过内壁120的安装开口160之一向外插入且到流径100中。因此,多个第一导叶和多个第二导叶沿周向方向c以交替方式布置。
73.例如,在图3中示出了以交替方式布置的第一导叶68a、68c和第二导叶68b、68d。如图所示,第一导叶68a穿过外壁102的安装开口150a插入。当第一导叶68a完全插入就位时,第一导叶68a的安装凸缘174相对于轴向中心线12(图2)沿径向方向r定位在外壁102的外部,并且第一导叶68a的翼型件126至少部分地定位在流径100内。第二导叶68b沿周向方向c定位成与第一导叶68a相邻,并穿过内壁120的安装开口160b插入。当第二导叶68b完全插入就位时,第二导叶68b的安装凸缘174相对于轴向中心线12(图2)沿径向方向r定位在内壁120的内部,并且第二导叶68b的翼型件126至少部分地定位在流径100内。继续交替布置,第一导叶68c沿周向方向c定位成与第二导叶68b相邻,并穿过外壁102的安装开口150c插入。
当第一导叶68c完全插入就位时,第一导叶68c的安装凸缘174相对于轴向中心线12(图2)沿径向方向r定位在外壁102的外部,并且翼型件126至少部分地定位在流径100内。第二导叶68d沿周向方向c定位成与第一导叶68c相邻,穿过内壁120的安装开口160d插入。当第二导叶68d完全插入就位时,第二导叶68d的安装凸缘174相对于轴向中心线12(图2)沿径向方向r定位在内壁120的内部,并且第二导叶68d的翼型件126至少部分地定位在流径100内。
74.如图3中所示,其中导叶68a、68b、68c、68d穿过它们相应的安装开口150a、160b、150c、160d插入的方向沿径向方向r在向内和向外方向之间交替。即是说,第一导叶68a、68c相对于轴向中心线12径向向内插入,并且第二导叶68b、68d相对于轴向中心线12径向向外插入。此外,对于该实施例,多个导叶68中的每个沿径向方向r在外壁102和内壁120之间延伸。然而,在图3的所示实施例中,没有一个导叶68延伸穿过内壁120和外壁102两者。
75.有利地,例如,与其中所有叶片穿过外壁102径向向内插入的设计相比,在外壁102和内壁120之间交替导叶68的径向插入方向提供了更多的空间用于将导叶68固定和密封就位。即是说,交替导叶的插入方向在导叶68的安装凸缘174之间提供了周向空间。因此,安装凸缘174可具有更大的尺寸,而不会彼此重叠或接触。增大安装凸缘174的尺寸和/或在它们之间提供足够的周向空间可提供更稳定的喷嘴组件,并且可防止导叶以及外壁102和内壁120上的不必要的磨损,还有其它益处。
76.外壁102和内壁120的每个安装开口150、160尺寸设置成容纳导叶68之一,并且形状设置成与穿过其插入的导叶68的径向截面互补。确切地说,安装开口150、160形状设置成与每个导叶68的翼型件126的径向截面互补并且尺寸设置成容纳该径向截面。此外,安装开口150、160尺寸和形状设置成使得导叶68的密封部分176(以及因此还有安装凸缘174)不能穿过其插入。例如,如图3中所示,对于穿过外壁102的安装开口150之一插入的每个导叶68,每个导叶68的密封部分176将导叶68楔合成与外壁102接合。类似地,对于穿过内壁120的安装开口160之一插入的每个导叶68,每个导叶68的密封部分176将导叶68楔合成与内壁120接合。每个导叶68的密封部分176防止或禁止向流径100的流体泄漏或从流径100的流体泄漏。导叶68可压配合或过盈配合在其相应的安装开口150、160内,使得每个导叶68的密封部分176围绕其整个圆周密封安装开口150、160。在一些优选实施例中,每个导叶68的密封部分176尺寸设置成使得密封部分176取决于特定导叶68的插入方向与外壁102的内表面152或内壁120的外表面164齐平或径向对准。
77.对于该实施例,如在图4和图5的局部放大视图中最佳所示,每个安装开口150、160包括插入端180和与插入端180径向地间隔开的流径端182。对于由外壁102限定的安装开口150,每个安装开口150的插入端180沿径向方向r定位在流径端182的外部。对于由内壁120限定的安装开口160,每个安装开口160的插入端180沿径向方向r定位在流径端182的内部。此外,如图所示,每个安装开口150、160分别部分地由侧壁158、168限定。值得注意的是,每个安装开口150、160的插入端180具有比流径端182更大的径向截面面积。因此,每个安装开口150、160的侧壁158、168相对于径向方向r成角度,使得侧壁158、168随着它们沿径向方向r朝其相应的流径端182延伸而会聚。相反,每个安装开口150、160的侧壁158、168相对于径向方向r成角度,使得侧壁158、168随着它们沿径向方向r朝其相应的插入端180延伸而发散。每个导叶68的密封部分176可包括一个或多个成角度的表面178,该成角度的表面形状设置成与安装开口150、160的侧壁158、168互补。以此方式,当导叶68插入其相应的安装开
口150、160中时,互补的成角度的表面的机械优点将密封部分176楔合成与安装开口150、160的侧壁158、168密封接合。
78.如图3中进一步所示,当导叶68穿过其相应的安装开口150、160插入时,穿过外壁102的安装开口150插入的导叶68的安装凸缘174接合外壁102的外表面154,并且穿过内壁120的安装开口160插入的导叶68的安装凸缘174接合内壁120的内表面162。相应地,当导叶68插入其相应的安装开口150、160中并防止导叶68滑过其相应的安装开口150、160时,导叶68的安装凸缘174提供止动件。在一些实施例中,每个导叶68的安装凸缘174延伸的距离是从翼型件126的弧线到限定导叶68穿过其中插入的安装开口150的外壁或内壁102、120的侧壁158、168的距离的至少两倍。
79.另外,当导叶68穿过其相应的安装开口150、160插入时,每个导叶68的安装端170定位在内壁120的定位凹槽166之一或外壁102的定位凹槽156之一中,这取决于导叶68的插入方向。例如,如图3中所示,对于穿过外壁102径向向内插入的导叶68,每个导叶68的安装端170定位在由内壁120限定的相关的定位凹槽166中。对于穿过内壁120径向向外插入的导叶68,每个导叶68的安装端170定位在由外壁102限定的相关的定位凹槽156中。通过将每个导叶68的定位端172定位在定位凹槽156、166之一中,导叶68约束就位并且防止在涡扇发动机10(图1)的操作期间四处移动。
80.图6提供了图2的流径组件101的一部分的透视截面视图,示出了形成为单件构件的外壁102和内壁120。对于该实施例,外衬套部分108、外带部分110、护罩部分112、外带部分114、护罩部分116、燃烧器圆顶118、内衬套部分122和内带部分124(见图2)一体地形成为单个整体结构。此外,如图6中所示,沿径向方向r穿过外壁102向内插入(由实线箭头表示)的导叶68沿周向方向c与沿径向方向r穿过内壁120向外插入(由虚线箭头表示)的导叶68交替。此外,如图6中所示,第二级的喷嘴组件84n的导叶69同样可以交替方式穿过外壁102和内壁120插入。将认识到,图6仅示出了一体流径组件101的一部分,并且尽管在图6中未示出其整个圆周,但是流径组件101周向地以及轴向地是单个整体件。因而,一体流径组件101在外壁102和内壁120之间限定大体上环形(即大体上环形形状)的流径。另外,将认识到,喷嘴组件82n、84n的导叶可以以交替方式环形地围绕组件插入。
81.在一些实施例中,喷嘴组件的导叶可通过合适的流体例如通过由合适的冷却源供应的冷却空气来冷却。例如,图7提供了流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图,示出了组件的各种冷却特征。例如,如图7中所示,喷嘴组件可为图3的喷嘴组件82n。如图所示,对于该实施例,冷却流体从组件的外径供应到第一导叶68a、68c,并且从组件的内径供应到第二导叶68b、68d。具体地,如图所示,冷却流体c
od
供应到第一导叶68a且到第一导叶68c。冷却流体c
od
可流过由第一导叶68a和第一导叶68c限定的一个或多个内部通路。安装凸缘174和/或外壁102可限定可操作以容纳冷却流体c
od
的一个或多个计量孔。导叶68a、68c的翼型件126可限定多个开口,使得冷却流体c
od
可排出到流径100中。此外,冷却流体c
id
供应到第二导叶68b且到第二导叶68d。冷却流体c
id
可流过由第二导叶68b和第二导叶68d限定的一个或多个内部通路。安装凸缘174和/或内壁120可限定可操作以容纳冷却流体c
id
的一个或多个计量孔。导叶68b、68d的翼型件126可限定多个开口,使得冷却流体c
id
可排出到流径100中。值得注意的是,对于该实施例,每隔一个导叶68从组件的外径供应冷却剂,而每隔一个导叶68从组件的内径供应冷却剂。
82.尽管图7的喷嘴组件82n示出为第一级喷嘴组件,但是将认识到,其它级的喷嘴组件同样可包括冷却特征,例如,如上所述。例如,可以以与图7的第一级喷嘴组件82n相同或相似的方式冷却图2和图6的第二级喷嘴组件84n。例如,在一些示例性实施例中,导叶可各自限定一个或多个内部冷却腔。对于至少一些导叶,一个或多个内部冷却腔可经由定位在喷嘴组件的外径处的供应仓室供应有冷却流体(例如,压缩机排出空气)。冷却流体可经由定位在内径处的排出仓室从内部冷却腔排出。以此方式,冷却流体可穿过导叶径向向内流动。可沿径向向内的方向向所有导叶供应冷却流体,或备选地,可通过沿径向向外的方向流动的冷却流体来冷却至少一些导叶。例如,一个或多个内部冷却腔可经由定位在喷嘴组件的内径处的供应仓室供应有冷却流体。冷却流体可经由定位在外径处的排出仓室从内部冷却腔排出。以此方式,冷却流体可穿过导叶径向向外流动。在一些实施例中,可沿径向向外的方向向所有导叶供应冷却流体,或如上所述,其中冷却流体流过内部冷却腔的方向可取决于导叶的插入方向而交替。在又一些进一步实施例中,冷却流体可通过延伸穿过喷嘴组件的cmc导叶的金属管来供应。
83.图8提供了根据本主题的示例性实施例的用于涡轮发动机的流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图。对于图8的所示实施例,喷嘴组件82n的导叶68以如上所述的交替方式径向向内和向外插入。然而,对于该实施例,外壁102限定多个贯穿开口190而不是定位凹槽156(图3)。如图所示,贯穿开口190沿径向方向r与由内壁120限定的安装开口160相对地定位。另外,内壁120限定多个贯穿开口192而不是定位凹槽166(图3)。如图所示,贯穿开口192沿径向方向r与由外壁102限定的安装孔150相对地定位。
84.如图8进一步所示,每个导叶68的定位端172穿过贯穿开口190、192之一插入。具体地,第一导叶68a的定位端172穿过由内壁120限定的贯穿开口192插入,使得第一导叶68a的至少一部分相对于轴向中心线12(图2)沿径向方向r定位在内壁120的径向内部。第二导叶68b的定位端172穿过由外壁102限定的贯穿开口190插入,使得第二导叶68b的至少一部分相对于轴向中心线12(图2)沿径向方向r定位在外壁102的径向外部。第一导叶68c的定位端172穿过由内壁120限定的贯穿开口192插入,使得第一导叶68c的至少一部分相对于轴向中心线12(图2)沿径向方向r定位在内壁120的径向内部。此外,第二导叶68d的定位端172穿过由外壁102限定的贯穿开口190插入,使得第二导叶68d的至少一部分相对于轴向中心线12(图2)沿径向方向r定位在外壁102的径向外部。
85.对于该实施例,每个导叶68在其定位端172处由保持装置195保持。保持装置195可为任何合适的机械保持装置,如环形夹、固定销、螺母等。如图所示,第一导叶68a在其定位端172处由保持装置195保持。保持装置195可相对于外壁102固定定位端172。在一些实施例中,可在保持装置195与外壁102的外表面154之间限定其中不定位构件的径向空间,例如,以允许热增长。在还有其它实施例中,衬套等可定位在它们之间以保护cmc外壁102例如免于分层。第一导叶68c以与第一导叶68a相似的方式由保持装置195保持。
86.此外,第二导叶68b在其定位端172处由保持装置195保持。保持装置195可相对于内壁120固定定位端172。在一些实施例中,可在保持装置195与内壁120的内表面162之间限定其中不定位构件的径向空间,例如,以允许热增长。在还有其它实施例中,衬套等可定位在它们之间以保护cmc内壁120例如免于分层。第二导叶68d以与第二导叶68b相似的方式由保持装置195保持。
87.图9提供了根据本主题的又一示例性实施例的用于涡轮发动机的流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图。对于图9的所示实施例,喷嘴组件82n的导叶68以如上所述的交替方式径向向内和向外插入。对于该实施例,外壁102限定多个贯穿开口190,而内壁120限定多个贯穿开口192,例如,类似于的图8的所示实施例。此外,如图9中所示,导叶68a、68b、68c和68d的定位端172各自穿过它们相关的贯穿开口190、192插入。
88.对于图9的所示实施例,每个导叶68由如本文中描述的那样层合和热处理的一个或多个层片而在其定位端172处保持。如图所示,第一导叶68a由一个或多个层片200在其定位端172处保持到外壁102的冷侧或外表面154。层片200可将定位端172固定到外壁102。第一导叶68c以与第一导叶68a相似的方式由一个或多个层片200在其定位端172处保持到外壁102的外表面154。此外,第二导叶68b由一个或多个层片202在其定位端172处保持到内壁120的冷侧或内表面162。板片202可将定位端172固定到内壁120。第二导叶68d以与第二导叶68b相似的方式由一个或多个层片202在其定位端172处保持到内壁120的内表面162。
89.图10提供了根据本主题的进一步示例性实施例的用于涡轮发动机的流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图。对于图10的所示实施例,喷嘴组件82n的导叶68以如上所述的交替方式径向向内和向外插入。对于该实施例,外壁102限定多个贯穿开口190,而内壁120限定多个贯穿开口192,例如,类似于图8和图9的所示实施例。此外,如图10中所示,导叶68a、68b、68c和68d的定位端172各自穿过它们相关的贯穿开口190、192插入。
90.对于图10的所示实施例,每个导叶68由结合材料在其定位端172处保持。例如,结合材料可为钎焊型结合或其它渗透型结合材料。如图所示,第一导叶68a由结合材料206在其定位端172处保持到外壁102的冷侧或外表面154。结合材料206可将定位端172固定到外壁102。第一导叶68c以与第一导叶68a相似的方式由结合材料206在其定位端172处保持到外壁102的外表面154。此外,第二导叶68b由结合材料208在其定位端172处保持到内壁120的冷侧或内表面162。结合材料208可将定位端172固定到内壁120。第二导叶68d以与第二导叶68b相似的方式由结合材料208在其定位端172处保持到内壁120的内表面162。
91.图11提供了根据本主题的另一个进一步示例性实施例的用于涡轮发动机的流径组件的第一级喷嘴组件的一部分的示意性轴向截面视图。对于图11的所示实施例,喷嘴组件82n的导叶68以如上所述的交替方式径向向内和向外插入。对于该实施例,外壁102限定多个贯穿开口190,而内壁120限定多个贯穿开口192,例如,类似于图8、图9和图10的所示实施例。此外,如图11中所示,导叶68a、68b、68c和68d的定位端172各自穿过它们相关的贯穿开口190、192插入。
92.对于图11的所示实施例,每个导叶68可在安装端170处或附近限定安装端凹部210。每个导叶68还可在定位端172处或附近限定定位端凹部212。每个导叶68的安装端凹部210可操作以容纳安装倒钩环214,并且每个导叶68的定位端凹部212可操作以容纳定位倒钩环216。环214、216可由能够在导叶插入就位时受压缩的任何合适的材料形成。例如,环214、216可由cmc材料形成。当导叶68插入到其相应的位置时,安装倒钩环214容纳在安装端凹部210内,并且受压缩/变形以在导叶的安装端170处或附近形成倒钩密封。同样地,定位倒钩环216容纳在定位端凹部212内,并且受压缩/变形以在定位端172处或附近形成倒钩密封。形成的倒钩密封减少或在某些情况下消除流径100的泄漏。尽管示出了通过环214、216
与导叶68以及相应的壁102、120的接合而在每个导叶68的安装端170和定位端172处形成的倒钩密封,但是将认识到,在一些实施例中,喷嘴组件82n可仅具有形成的定位端倒钩密封或安装端倒钩密封。
93.图12提供了根据本主题的示例性实施例的用于组装用于涡轮发动机的喷嘴组件的示例性方法300的流程图,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向和周向方向。例如,方法300可用于组装本文所述的第一涡轮级喷嘴组件82n和/或第二涡轮级喷嘴组件84n。方法300也可用于组装其它喷嘴组件,如在燃气涡轮发动机的压缩区段内的喷嘴组件或在燃气涡轮发动机的lp涡轮内的喷嘴组件。另外,图12示出了出于图示和论述的目的以特定顺序执行的步骤。本领域的普通技术人员使用本文提供的公开将理解到,本文公开的任何方法的各种步骤可以以各种方式改变、改进、扩展、重新布置和/或省略,而不脱离本公开的范围。
94.在302处,方法300包括沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入多个导叶。例如,喷嘴组件可为喷嘴组件82n,外壁可为外壁102,并且导叶可为图3的导叶68。如图3中所示,导叶68穿过由外壁102限定的安装开口150径向向内插入。插入径向向内插入的导叶68,使得导叶68沿径向方向r在外壁102和内壁120之间延伸,并且使得导叶68的翼型件126定位在流径100内。此外,每个导叶68的安装凸缘174保持定位在外壁102的径向外部,并且可接合外壁102的外表面154。插入的导叶68的定位端172位于在并定位在由内壁120限定的定位凹槽166内。此外,每个导叶68的密封部分176与外壁102楔合就位,以密封外壁102中的安装开口150。
95.在一些实施方式中,外壁102可为整体外壁,其形成为具有至少外衬套部分108(图2)和外带部分110(图2)的整体结构。在这样的实施方式中,安装开口150由外壁102的外衬套部分108限定。在一些实施方式中,外壁102可简单地是与燃烧衬套和下游护罩分开的外带。
96.在304处,方法300包括沿径向方向穿过流径组件的内壁向外插入多个导叶。此外,在这样的实施方式中,沿径向方向穿过外壁向内插入的多个导叶沿周向方向与沿径向方向穿过内壁向外插入的多个导叶交替。例如,内壁可为内壁120,并且导叶可为图3的导叶68。如图3中所示,导叶68穿过由内壁120限定的安装开口160径向向外插入。插入径向向外插入的导叶68,使得导叶68沿径向方向r在内壁120和外壁102之间延伸,并且使得导叶68的翼型件126定位在流径100内。此外,每个导叶68的安装凸缘174保持定位在内壁120的径向内部,并且可接合内壁120的内表面162。插入的导叶68的定位端172位于并定位在由外壁102限定的定位凹槽156内。此外,每个导叶68的密封部分176与内壁120楔合就位,以密封内壁120中的安装开口160。如在图6中最佳所示,由外壁102和内壁120限定的安装开口150、160可轴向对准。
97.值得注意的是,如图3中所示,在一些实施方式中,在302处沿径向方向r穿过外壁102向内插入的多个导叶68沿周向方向c与在304处沿径向方向r穿过内壁120向外插入的多个导叶68交替。即是说,对于图3的所示实施例,围绕喷嘴组件82n的环带的每隔一个导叶68穿过外壁102径向向内插入,并且围绕喷嘴组件82n的环带的每隔一个导叶68穿过内壁102径向向外插入。以此方式,如前文所述,例如,与其中所有叶片穿过外壁102径向向内插入的设计相比,在外壁102和内壁120之间交替导叶68的径向插入方向提供了更多的空间用于将
导叶68固定和密封就位,还有其它益处。
98.在一些实施方式中,内壁102可为与外壁102成整体结构(例如,如图2和图6中所示)。内壁120可至少包括内带部分124(图2)。在这样的实施方式中,安装开口160由内壁120的内衬套部分124限定。在一些实施方式中,内壁120可简单地是与内燃烧衬套和下游平台分开的内带。
99.在一些实施方式中,例如当在喷嘴组件中存在奇数个导叶时,不是喷嘴组件的所有导叶都在向内插入和向外插入的导叶之间交替。例如,组装用于限定轴向方向、径向方向和周向方向的涡轮发动机的喷嘴组件的方法可包括:沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第一导叶,并且,沿周向方向与第一导叶相邻,沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入第二导叶,内壁沿径向方向与外壁间隔开。在一些实施方式中,该方法进一步包括,沿周向方向与第一导叶相邻并且与第二导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第三导叶。以此方式,第一导叶沿周向方向定位在第二导叶和第三导叶之间。第一导叶和第三导叶都沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入,而第二导叶沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入。
100.举例来说,图13提供了根据本主题的示例性实施例的喷嘴组件82n的一部分的示意性轴向截面视图。对于该实施例,喷嘴组件82n包括沿周向方向c彼此间隔开的多个三联体节段(图13中示出了两个完整节段),包括第一节段94和相邻的第二节段96。如图所示,第一节段94和第二节段96均具有三个导叶,因此,这些节段是三联体节段。
101.对于第一节段94,从左向右移动,第一导叶68

1沿径向方向r穿过喷嘴组件82n的外壁102向内插入,使得其翼型件126延伸穿过外壁102的安装开口150,并且至少部分地定位在流径100内。值得注意的是,第一导叶68

1的安装凸缘174相对于轴向中心线(例如,图1的轴向中心线12)沿径向方向r定位在外壁102的外部。沿周向方向c与第一导叶68

1相邻(从图13的视角来看紧接在第一导叶68

1的右侧),第二导叶68

2沿径向方向r穿过喷嘴组件的内壁120插入,使得其翼型件126延伸穿过内壁120的安装开口160,并且至少部分地定位在流径100内。值得注意的是,第二导叶68

2的安装凸缘174相对于轴向中心线(例如,图1的轴向中心线12)沿径向方向r定位在内壁120的内部。沿周向方向c与第二导叶68

2相邻(从图13的视角来看紧接在第一节段94的第二导叶68

2的右侧),另一个第一导叶68

1(对应于上述第三导叶)沿径向方向r穿过喷嘴组件82n的外壁102向内插入,使得其翼型件126延伸穿过外壁102的安装开口150,并且至少部分地定位在流径100内。如图所示,第一导叶68

1的安装凸缘174相对于轴向中心线(例如,图1的轴向中心线12)沿径向方向r定位在外壁102的外部。因此,第一节段94的导叶在第一导叶和第二导叶之间交替。
102.如图13中进一步所示,与第一节段94相邻的第二节段96具有与第一节段94相同的导叶构造。相应地,第一节段94的第一导叶68

1(即,图13中最远至右侧的第一导叶68

1)与第二节段96的第一导叶68

1(即,图13中最远至左侧的第一导叶68

1)相邻。
103.在又一些实施方式中,组装用于限定轴向方向、径向方向和周向方向的涡轮发动机的喷嘴组件的方法可包括:沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第一导叶,并且沿周向方向与第一导叶相邻,沿径向方向穿过喷嘴的内壁向外插入第二导叶,内壁沿径向方向与外壁间隔开。该方法还包括:沿周向方向与第二导叶相邻并与第一导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入第三导叶。以此方式,第二导叶沿周向方向定位在第一导
叶和第三导叶之间。第二导叶和第三导叶都沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入,而第一导叶沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入。例如,在参考图13的这种实施方式中,喷嘴节段82n可构造成使得第二导叶68

2定位在示出第一导叶68

1的位置,并且第一导叶68

1定位在示出第二导叶68

2的位置。
104.在一些实施方式中,喷嘴组件的导叶的安装凸缘可至少部分地定位在其相应的安装开口内,如图14和图15中所示。实际上,导叶的安装凸缘可楔合地接合其相应的壁。
105.在一些示例性实施例中,参考图14,提供了用于涡轮发动机的喷嘴组件82n。涡轮发动机可限定轴向方向a(图2)、径向方向r、周向方向c和沿轴向方向a延伸的轴向中心线12(图2)。喷嘴组件82n包括限定安装开口150的外壁102和限定安装开口160的内壁120。外壁102和内壁120沿径向方向r彼此间隔开。内壁120和外壁102限定流径100。喷嘴组件82n包括具有翼型件126和安装凸缘174的第一导叶68a。第一导叶68a的翼型件126至少部分地定位在流径100内,并且第一导叶68a的安装凸缘174至少部分地定位在外壁102的安装开口150内,且更确切地说安装开口150a内。喷嘴组件82n包括沿周向方向c定位成与第一导叶68a相邻的第二导叶68b。第二导叶68b具有翼型件126和安装凸缘174。第二导叶68b的翼型件126至少部分地定位在流径100内,并且第二导叶68b的安装凸缘174至少部分地定位在内壁120的安装开口160内,且更确切地说安装开口160b内。
106.在一些实施例中,第一导叶68a的安装凸缘174完全定位在外壁102的安装开口150a内。此外,在一些实施例中,第二导叶68b的安装凸缘174完全定位在内壁120的安装开口160b内。此外,在一些实施例中,外壁102具有外表面154和内表面152。外表面154和内表面152之间的距离限定外壁102的径向厚度。在这样的实施例中,第一导叶68a的安装凸缘174沿径向方向r在外壁102的外表面154和内表面152之间延伸。附加地或备选地,在一些实施例中,内壁120具有外表面164和内表面162。内壁120的外表面164和内表面162之间的距离限定内壁120的径向厚度。在这样的实施例中,第二导叶68b的安装凸缘174沿径向方向r在内壁120的外表面164和内表面162之间延伸。
107.然而,在其它实施例中,第一导叶68a的安装凸缘174不需要沿径向方向r在外壁102的外表面154和内表面152之间延伸,而第二导叶68b的安装凸缘174不需要沿径向方向r在内壁120的外表面164和内表面162之间延伸。例如,如图15中所示,第一导叶68a和第二导叶68b的安装凸缘174定位在其相应的安装开口150a、160b内,并分别置于相应的安装座188a、188b上。即是说,第一导叶68a的安装凸缘174置于安装座188a上,并且第二导叶68b的安装凸缘174置于安装座188b上。安装凸缘174置于其相应的安装座188a、188b上为导叶提供了附加的保持,并且当导叶68a、68b穿过其相应的外壁102和内壁120插入时用作定位辅助件。
108.如图14和图15中所示,在一些实施例中,第一导叶68a的安装凸缘174的侧壁楔合地接合外壁102。在一些实施例中,第二导叶68b的安装凸缘174的侧壁楔合地接合内壁120。第一导叶68a与外壁102的楔合提供了将第一导叶68a保持就位的机械优点。同样,第二导叶68b与内壁120的楔合提供了将第二导叶68b保持就位的机械优点。
109.在一些实施例中,参考图14,外壁102具有沿径向方向r彼此间隔开的外表面154和内表面152。外壁102限定在外表面154处的安装开口150a的外周边和在内表面152处的安装开口150a的内周边。如图14中所示,外壁102的安装开口150a的外周边大于内周边。此外,如
图所示,内壁120具有沿径向方向r彼此间隔开的外表面164和内表面162。内壁120限定在外表面164处的安装开口160b的外周边和在内表面162处的安装开口160b的内周边。如图所示,内壁120的安装开口160b的内周边大于外周边。安装开口150a、160b的几何形状可有助于安装凸缘相对于外壁102和内壁120的楔合。
110.在一些实施例中,外壁102的安装开口150a是外壁102的多个安装开口150之一,并且内壁120的安装开口160a是内壁120的多个安装开口160之一。在这样的实施例中,第一导叶68a是多个第一导叶之一,且第二导叶68b是多个第二导叶之一。此外,在一些实施例中,多个第一导叶中的每个第一导叶的翼型件126至少部分地定位在流径100内,并且多个第一导叶中的每个第一导叶的安装凸缘174至少部分地定位在外壁102的多个安装开口150之一中。在一些进一步实施例中,多个第二导叶中的每个第二导叶的翼型件126至少部分地定位在流径100内,并且多个第二导叶中的每个第二导叶的安装凸缘174至少部分地定位在内壁120的多个安装开口160之一中。在一些进一步实施例中,多个第一导叶和多个第二导叶沿周向方向c以交替方式布置,例如,如图14和图15中所示。
111.在一些实施例中,内壁120限定定位凹槽66,该定位凹槽66沿周向方向c彼此间隔开并且沿径向方向r与外壁102的安装开口150相对地定位,并且外壁102限定定位凹槽156,该定位凹槽156沿周向方向c彼此间隔开并且沿径向方向r与内壁120的安装开口160相对地定位。此外,在一些实施例中,多个第一导叶和多个第二导叶中的每个导叶具有与导叶的安装凸缘174相对的定位端172,并且其中多个第一导叶中的每个导叶的定位端172容纳在由内壁120限定的定位凹槽166之一内,并且其中多个第二导叶中的每个导叶的定位端172容纳在由外壁102限定的定位凹槽156之一内。在一些实施例中,内壁120的安装开口160沿周向方向c定位在外壁102的安装开口150之间的中间或基本上中间。
112.在一些实施例中,外壁102、内壁120、第一导叶68a和第二导叶68b各自可由cmc材料形成。喷嘴组件定位在其中的涡轮发动机可为燃气涡轮发动机,如航空燃气涡轮发动机。
113.在一些示例性实施例中,提供了一种涡轮发动机。涡轮发动机限定轴向方向、径向方向、周向方向和沿轴向方向延伸的轴向中心线。涡轮发动机包括燃烧区段和定位在燃烧区段的下游的涡轮区段。涡轮发动机具有限定安装开口的内壁。涡轮发动机还具有外壁,该外壁具有延伸穿过燃烧区段的燃烧器部分和延伸穿过涡轮区段的至少一部分的涡轮部分。燃烧器部分和涡轮区段一体地形成为单个整体结构。外壁的涡轮部分限定安装开口。涡轮发动机还具有第一导叶,该第一导叶具有翼型件和安装凸缘。第一导叶的安装凸缘至少部分地定位在由外壁限定的安装开口中。涡轮发动机还具有沿周向方向定位成与第一导叶相邻的第二导叶。第二导叶具有翼型件和安装凸缘。第二导叶的安装凸缘至少部分地定位在内壁的安装开口中。在一些实施例中,外壁、内壁、第一导叶和第二导叶由cmc材料形成。
114.在其它实施例中,内壁限定沿径向方向与外壁的安装开口相对地定位的定位凹槽,并且外壁限定沿径向方向与内壁的安装开口相对地定位的定位凹槽。在这样的实施例中,第一导叶和第二导叶可各自沿径向方向在安装端和定位端之间延伸。第一导叶的定位端定位在内壁的定位凹槽中,并且第二导叶的定位端定位在外壁的定位凹槽中。在一些实施例中,内壁的安装开口和外壁的安装开口沿轴向方向对准。
115.现在将提供一种用于组装用于涡轮发动机的喷嘴组件的方法,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向和周向方向。例如,图14和图15的喷嘴组件可根据以下示例性方法组
装。该方法包括沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第一导叶,使得第一导叶的安装凸缘接合外壁并且至少部分地定位在由外壁限定的安装开口内。该方法还包括,沿周向方向与第一导叶相邻,沿径向方向穿过与外壁间隔开的内壁向外插入第二导叶,使得第二导叶的安装凸缘接合内壁并且至少部分地定位在由内壁限定的安装开口中。
116.在一些实施方式中,该方法进一步包括,沿周向方向与第一导叶相邻并且与第二导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第三导叶,使得第三导叶的安装凸缘接合外壁并且至少部分地定位在由外壁限定的第二安装开口内。在其它实施方式中,该方法还包括,沿周向方向与第二导叶相邻并且与第一导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入第三导叶,使得第三导叶的安装凸缘接合内壁并且至少部分地定位在由内壁限定的第二安装开口中。
117.在又一些实施方式中,第一导叶是多个第一导叶之一,并且第二导叶是多个第二导叶之一,并且其中该方法还包括:沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入多个第一导叶,使得多个第一导叶中的每个的安装凸缘接合外壁并且至少部分地定位在由外壁限定的相应安装开口内;以及沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入多个第二导叶,使得多个第二导叶中的每个的安装凸缘接合内壁并且至少部分地定位在由内壁限定的相应安装开口内。在一些实施方式中,沿径向方向穿过外壁向内插入的多个第一导叶沿周向方向与沿径向方向穿过内壁向外插入的多个第二导叶交替。
118.在一些实施方式中,沿径向方向穿过外壁向内插入的多个导叶沿径向方向在外壁和内壁之间延伸,并且沿径向方向穿过内壁向外插入的多个导叶沿径向方向在外壁和内壁之间延伸。
119.在一些进一步实施方式中,沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入的多个导叶中的每个在定位端和安装端之间延伸,并且其中沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入的每个导叶的定位端定位在由内壁限定的多个定位凹槽之一中,并且其中沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入的多个导叶中的每个在定位端和安装端之间延伸,并且其中沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入的每个导叶的定位端定位在由外壁限定的多个定位凹槽之一中。
120.在一些实施方式中,沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入的多个导叶中的每个导叶楔合到由外壁限定的安装开口中。在其它实施方式中,沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入的多个导叶中的每个导叶楔合到由内壁限定的安装开口中。
121.值得注意的是,图14和图15中公开的实施例可包括在图7、图8、图9、图10、图11和图13中公开的一个或多个实施例中公开的至少一些特征。
122.如前所述,外壁102、内壁120和燃烧器圆顶118以及在一些实施例中的导叶68、69由cmc材料形成。cmc材料,且特别是sic/si

sic(纤维/基质)连续纤维增强陶瓷复合物(cfcc)材料和过程的示例描述于美国专利第5015540;5330854;5336350;5628938;6024898;6258737;6403158;和6503441号以及美国专利申请公开第2004/0067316号中。这样的过程大体上需要使用多个预浸渍(预浸)层来制造cmc,例如,层片材料可包括由陶瓷纤维、织造或编织的陶瓷纤维布或已浸渍有基质材料的堆叠式陶瓷纤维丝束组成的预浸材料。在一些实施例中,每个预浸层为“带”的形式,其包括期望的陶瓷纤维增强材料、cmc基质材料的一种或多种前体和有机树脂粘合剂。预浸带可通过用包含陶瓷前体和粘合剂的浆料
浸渍增强材料来形成。用于前体的优选材料将取决于cmc构件的陶瓷基质所期望的特定成分,例如,sic粉末和/或一种或多种含碳材料,如果期望的基质材料是sic。值得注意的含碳材料包括炭黑、酚醛树脂和呋喃树脂,包括糠醇(c4h3och2oh)。其它典型的浆料成分包括促进预浸带柔韧性的有机粘合剂(例如聚乙烯醇缩丁醛(pvb))和用于粘合剂的溶剂(例如甲苯和/或甲基异丁基酮(mibk)),其可促进浆料的流动性,使得能够浸渍纤维增强材料。浆料可进一步包含旨在存在于cmc构件的陶瓷基质中的一种或多种颗粒填料,例如,在si

sic基质的情况下,硅和/或sic粉。如前所述,短切纤维或晶须或其它材料也可嵌入基质内。也可使用用于产生复合物制品的其它成分和方法,并且更确切地说是其它浆料和预浸带成分,如在美国专利申请公开第2013/0157037号中描述的过程和成分。
123.所得的预浸带可与其它带叠置,使得由该带形成的cmc构件包括多个薄片,每个薄片都源自独立的预浸带。每个薄片包含陶瓷纤维增强材料,该陶瓷纤维增强材料包围在陶瓷基质中,该陶瓷基质全部或部分通过例如如在下文更充分描述的烧结和致密化循环期间的陶瓷基质前体的转化而形成。在一些实施例中,增强材料为丝束的单向阵列的形式,每个丝束包含连续的纤维或细丝。也可使用丝束的单向阵列的备选方案。此外,合适的纤维直径、丝束直径和中心到中心的丝束间距将取决于特定的应用、特定的薄片和形成该薄片的带的厚度以及其它因素。如上所述,也可使用其它预浸材料或非预浸材料。
124.在将带或层片层合以形成铺层之后,将铺层减薄,并且如果合适,在经受升高的压力和温度的同时进行固化以产生预制件。然后在真空或惰性气氛中加热(烧制)预制件以分解粘合剂,除去溶剂,并将前体转化为所期望的陶瓷基质材料。由于粘合剂的分解,结果是多孔cmc本体,其可经历致密化,例如熔融渗透(mi),以填充孔隙并产生cmc构件。用于上述过程的具体处理技术和参数将取决于材料的具体成分。例如,硅cmc构件可从由熔融硅渗透的纤维材料形成,例如通过通常称为silcomp过程的过程。制造cmc构件的另一种技术是称为浆料浇铸熔融渗透(mi)过程的方法。在使用浆料浇铸mi方法制造的一种方法中,通过首先提供包括含碳化硅(sic)纤维的平衡二维(2d)织造布的层片来产生cmc,编织布具有与彼此成基本上90
°
角的两个编织方向,其中基本相同数量的纤维在织物的两个方向上延伸。用语“含碳化硅的纤维”是指具有包括碳化硅的成分的纤维,并且优选基本上是碳化硅。例如,纤维可具有由碳包围的碳化硅芯,或相反,纤维可具有由碳化硅包围或由碳化硅包封的碳芯。
125.用于形成cmc构件的其它技术包括聚合物渗透和热解(pip)和氧化物/氧化物过程。在pip过程中,碳化硅纤维预制件渗透有预陶瓷聚合物,如聚硅氮烷,并然后进行热处理以形成sic基质。在氧化物/氧化物处理中,可预浸渍铝或铝硅酸盐纤维,并然后层压成预选的几何形状。构件也可由碳纤维增强碳化硅基质(c/sic)cmc制成。c/sic处理包括以预选几何形状放置在工具上的碳纤维预制件。如在用于sic/sic的浆料浇铸方法中所使用的,工具由石墨材料制成。在约1200℃的化学气相渗透过程中,纤维预制件由工具支承,由此形成c/sic cmc构件。在其它实施例中,2d、2.5d和/或3d预制件可用于mi、cvi、pip或其它过程。例如,2d织造织物的切割层可如上所述以交替的编织方向堆叠,或可缠绕或编织丝并与3d编织、缝合或针刺组合以形成具有多轴纤维架构的2.5d或3d预制件。也可使用形成2.5d或3d预制件的其它方式,例如,使用其它织造或编织方法或利用2d织物。
126.因此,可使用各种过程来形成整体结构,如外壁102,作为整体cmc构件。更确切地
说,可使用cmc材料的多个层片来形成每个整体结构。多个层片可彼此散布以一体化形成整体结构的各个部分。举例来说,整体外壁102可由多个外衬套层片、多个第一涡轮级外带层片、多个第一涡轮级护罩层片、多个第二涡轮级外带层片和多个第二涡轮级护罩层片制成。在外衬套层片与第一涡轮级外带层片相遇的地方,外衬套层片的端部可与外带层片的端部交替,以将用于形成外衬套部分的层片与用于形成整体外壁102的第一涡轮级外带部分的层片一体化。即是说,形成整体外壁102的层片之间的任何接头可通过在接头的一侧上的层片与在接头的另一侧上的层片交替而形成。在其它实施例中,cmc层片也可以以其它方式层合以形成整体结构。另外,层合多个cmc层片可包括限定整体结构或其它构件(例如,当未与内带部分124一体化来形成整体内壁120时的内衬套部分122或单独的燃烧器圆顶118)的特征,如燃烧器前端88中的开口142。
127.在层合多个cmc层片以限定整体cmc构件预制件之后,预制件固化以产生单件整体cmc构件,其然后烧制并经受致密化,例如硅熔融渗透,以形成最终的整体cmc结构。继续上述外壁102的示例,可在高压釜中处理外壁预制件以产生生坯状态的整体外壁102。然后,生坯状态的整体外壁102可放置在炉中以烧掉多余的粘合剂等,并然后与硅件或硅板一起放置在炉中并烧制来以至少硅熔融渗透整体外壁102。更具体地,对于由如上所述产生的预浸带的cmc层片形成的整体外壁102,在真空或惰性气氛中加热(即,烧制)生坯状态构件会分解粘合剂,除去溶剂,并将前体转化成期望的陶瓷基质材料。粘结剂的分解导致多孔cmc本体;该本体可经历致密化,例如,熔融渗透(mi),以填充孔隙。在用硅烧制生坯状态的整体外壁102的前述示例中,外壁102经历硅熔融渗透。然而,可使用任何已知的致密化技术来执行致密化,包括但不限于silcomp、熔融渗透(mi)、化学气相渗透(cvi)、聚合物渗透和热解(pip),以及氧化物/氧化过程,并且具有任何合适的材料,包括但不限于硅。在一个实施例中,致密化和烧制可在真空炉或具有建立的气氛的惰性气氛中在高于1200℃的温度下进行,以允许硅或其它合适的材料或材料组合熔融渗透到构件中。致密化的cmc本体硬化成最终的整体cmc外壁102。在一些实施例中,可选地,可对最终的整体结构进行精加工,例如以使结构处于公差内或在前端88中限定开口142,和/或可将环境屏障涂层(ebc)施加到该整体结构,例如,以保护整体结构不受热燃烧气体66的影响。将认识到,也可使用形成cmc构件的其它方法或过程,如整体cmc外壁102、整体cmc内壁120等。
128.附加地或备选地,可使用用于产生整体构件的其它过程来形成整体外壁102和/或整体内壁120,并且整体结构可由其它材料形成。在一些实施例中,可使用增材制造过程来形成整体外壁102和/或整体内壁120。例如,增材过程,如熔融沉积建模(fdm)、选择性激光烧结(sls)、立体光刻(sla)、数字光处理(dlp)、直接金属激光烧结(dmls)、激光净成形制造(lnsm)、电子束烧结或其它已知过程可用于产生整体外壁102和/或整体内壁120。大体上,增材过程使用构件的三维信息(例如三维计算机模型)来制造构件。三维信息转换为多个切片,每个切片针对该切片的预定高度限定构件的截面。构件然后逐切片或逐层“累积”,直到完成。超级合金金属材料或其它合适的材料可在增材过程中使用,以形成整体外壁102和/或整体内壁120。在其它实施例中,可使用锻造或铸造过程来形成整体外壁102和/或整体壁120。也可使用其它合适的过程或方法。
129.本书面描述使用了示例来公开本发明,包括最佳模式,且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明,包括制作和使用任何装置或系统,以及执行任何并入的方法。本发明
的专利范围由权利要求书限定,且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括并非不同于权利要求书的书面语言的结构元件,或如果它们包括与权利要求书的书面语言无实质差别的等同结构元件,则期望此类其它示例在权利要求书的范围内。
130.本发明的其它方面由以下条款的主题提供:1. 一种用于涡轮发动机的喷嘴组件,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向、周向方向以及沿轴向方向延伸的轴向中心线,喷嘴组件包括:限定安装开口的外壁;限定安装开口的内壁,内壁和外壁限定流径;具有翼型件和安装凸缘的第一导叶,其中第一导叶的翼型件延伸穿过外壁的安装开口并且至少部分地定位在流径内,并且其中第一导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在外壁的外部;沿周向方向定位成与第一导叶相邻并具有翼型件和安装凸缘的第二导叶,其中第二导叶的翼型件延伸穿过内壁的安装开口并且至少部分地定位在流径内,并且其中第二导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在内壁的内部。
131.2. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中外壁的安装开口是多个安装开口之一,并且内壁的安装开口是多个安装开口之一,并且其中第一导叶是多个第一导叶之一,并且第二导叶是多个第二导叶之一,并且其中多个第一导叶中的每个第一导叶的翼型件延伸穿过外壁的多个安装开口之一并且至少部分地定位在流径内,并且其中多个第一导叶中的每个第一导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在外壁的外部,并且其中多个第二导叶中的每个第二导叶的翼型件延伸穿过内壁的多个安装开口之一并且至少部分地定位在流径内,并且其中多个第二导叶中的每个第二导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在内壁的内部。
132.3. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中喷嘴组件的至少两对相邻导叶包括多个第一导叶中的一个第一导叶和多个第二导叶中的一个第二导叶。
133.4. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中多个第一导叶和多个第二导叶沿周向方向以交替方式布置。
134.5. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中内壁限定沿周向方向彼此间隔开并且沿径向方向与外壁的安装开口相对地定位的定位凹槽,并且外壁限定沿周向方向彼此间隔开并且沿径向方向与内壁的安装开口相对地定位的定位凹槽,并且其中多个第一导叶和多个第二导叶中的每个导叶具有与导叶的安装凸缘相对的定位端,并且其中多个第一导叶中的每个导叶的定位端容纳在由内壁限定的定位凹槽之一内,并且其中多个第二导叶中的每个导叶的定位端容纳在由外壁限定的定位凹槽之一内。
135.6. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中内壁的安装开口沿周向方向定位在外壁的安装开口之间的中间。
136.7. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中外壁的安装开口尺寸设置成容纳第一导叶的翼型件并且形状设置成与第一导叶的翼型件的径向截面互补,并且内壁的安装开口尺寸设置成容纳第二导叶的翼型件并且形状设置成与第二导叶的径向截面互补。
137.8. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中外壁具有内表面和沿径向方向与内表面间隔开的外表面,并且第一导叶的安装凸缘接合外壁的外表面,并且其中内壁具有内表面和沿径向方向与内表面间隔开的外表面,并且第二导叶的安装凸缘接合内壁的内表面。
138.9. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中第一导叶具有连接翼型件和安装凸缘的密封部分,并且第二导叶具有连接翼型件和安装凸缘的密封部分,并且其中第一导叶的密封部分将第一导叶楔合成与外壁接合,并且第二导叶的密封部分将第二导叶楔合成与内壁接合。
139.10. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中喷嘴组件限定外径和内径,并且其中冷却流体从喷嘴组件的外径输送到第一导叶,并且其中冷却流体从喷嘴组件的内径输送到第二导叶。
140.11. 一种涡轮发动机,其限定轴向方向、径向方向、周向方向以及沿轴向方向延伸的轴向中心线,涡轮发动机包括:燃烧区段;定位在燃烧区段下游的涡轮区段;限定安装开口的内壁;外壁,该外壁包括延伸穿过燃烧区段的燃烧器部分和延伸穿过涡轮区段的至少一部分的涡轮部分,燃烧器部分和涡轮部分一体地形成为单个整体结构,其中外壁的涡轮部分限定安装开口;具有翼型件和安装凸缘的第一导叶,其中第一导叶的翼型件延伸穿过外壁的安装开口,并且其中第一导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在外壁的外部;以及沿周向方向定位成与第一导叶相邻并且具有翼型件和安装凸缘的第二导叶,其中第二导叶的翼型件延伸穿过内壁的安装开口,并且其中第二导叶的安装凸缘相对于轴向中心线沿径向方向定位在内壁的内部。
141.12. 根据任何前述条款所述的涡轮发动机,其中外壁、内壁、第一导叶和第二导叶由陶瓷基复合物(cmc)材料形成。
142.13. 根据任何前述条款所述的涡轮发动机,其中内壁限定沿径向方向与外壁的安装开口相对地定位的定位凹槽,并且外壁限定沿径向方向与内壁的安装开口相对地定位的定位凹槽。
143.14. 根据任何前述条款所述的涡轮发动机,其中第一导叶和第二导叶各自沿径向方向在安装端和定位端之间延伸,并且其中第一导叶的定位端定位在内壁的定位凹槽中,并且第二导叶的定位端定位在外壁的定位凹槽中。
144.15. 根据任何前述条款所述的涡轮发动机,其中内壁的安装开口和外壁的安装开口沿轴向方向对准。
145.16. 一种用于组装用于限定轴向方向、径向方向和周向方向的涡轮发动机的喷嘴组件的方法,该方法包括:沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第一导叶,并且沿周向方向与第一导叶相邻,沿径向方向穿过喷嘴的内壁向外插入第二导叶,内壁沿径向方向与外壁间隔开。
146.17. 根据任何前述条款所述的方法,进一步包括:沿周向方向与第一导叶相邻并且与第二导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第三导叶。
147.18. 根据任何前述条款所述的方法,进一步包括:沿周向方向与第二导叶相邻并与第一导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入第三导叶。
148.19. 根据任何前述条款所述的方法,其中第一导叶是多个第一导叶之一,并且第二导叶是多个第二导叶之一,并且其中,该方法进一步包括:沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入多个第一导叶;以及沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入多个第二导叶,其中沿径向方向穿过外壁向内插入的多个第一导叶沿周向方向与沿径向方向穿过内壁向外插入的多个第二导叶交替。
149.20. 根据任何前述条款所述的方法,其中沿径向方向穿过外壁向内插入的多个导叶沿径向方向在外壁和内壁之间延伸,并且沿径向方向穿过内壁向外插入的多个导叶沿径向方向在外壁和内壁之间延伸。
150.21. 根据任何前述条款所述的方法,其中沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入的多个导叶中的每个在定位端和安装端之间延伸,并且其中沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入的每个导叶的定位端定位在由内壁限定的多个定位凹槽之一中,并且其中沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入的多个导叶中的每个在定位端和安装端之间延伸,并且其中沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入的每个导叶的定位端定位在由外壁限定的多个定位凹槽之一中。
151.22. 根据任何前述条款所述的方法,其中沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入的多个导叶中的每个导叶具有密封部分,该密封部分楔合到由外壁限定的安装开口中,并且其中安装开口中的每个具有插入端和沿径向方向与插入端间隔开的流径端,插入端沿径向方向定位在流径端的外部,并且其中安装开口中的每个的插入端具有比流径端更大的径向截面面积。
152.23. 一种用于涡轮发动机的喷嘴组件,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向、周向方向以及沿轴向方向延伸的轴向中心线,喷嘴组件包括:限定安装开口的外壁;限定安装开口的内壁,内壁和外壁限定流径;具有翼型件和安装凸缘的第一导叶,其中第一导叶的翼型件至少部分地定位在流径内,并且第一导叶的安装凸缘至少部分地定位在外壁的安装开口内;沿周向方向定位成与第一导叶相邻并具有翼型件和安装凸缘的第二导叶,其中第二导叶的翼型件至少部分地定位在流径内,并且第二导叶的安装凸缘至少部分地定位在内壁的安装开口内。
153.24. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中第一导叶的安装凸缘完全定位在外壁的安装开口内。
154.25. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中第二导叶的安装凸缘完全定位在内壁的安装开口内。
155.26. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中外壁沿径向方向在外表面和内表面之间延伸,并且其中第一导叶的安装凸缘在外壁的外表面和内表面之间延伸。
156.27. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中内壁沿径向方向在外表面和内表面之间延伸,并且其中第二导叶的安装凸缘在内壁的外表面和内表面之间延伸。
157.28. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中第一导叶的安装凸缘的侧壁楔合地接合外壁。
158.29. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中第二导叶的安装凸缘的侧壁楔合地接合内壁。
159.30. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中外壁具有沿径向彼此间隔开的外表面和内表面,并且其中外壁限定在外表面处的安装开口的外周边以及在内表面处的安装开口的内周边,以及其中外壁的安装开口的外周边大于内周边。
160.31. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中内壁具有沿径向彼此间隔开的外表面和内表面,并且其中内壁限定在外表面处的安装开口的外周边以及在内表面处的安装开口的内周边,以及其中内壁的安装开口的内周边大于外周边。
161.32. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中外壁的安装开口是外壁的多个安装开口之一,并且内壁的安装开口是内壁的多个安装开口之一。
162.33. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中第一导叶是多个第一导叶之一,并且第二导叶是多个第二导叶之一。
163.34. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中多个第一导叶中的每个第一导叶的翼型件至少部分地定位在流径内,并且多个第一导叶中的每个第一导叶的安装凸缘至少部分地定位在外壁的多个安装开口之一中。
164.35. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中多个第二导叶中的每个第二导叶的翼型件至少部分地定位在流径内,并且多个第二导叶中的每个第二导叶的安装凸缘至少部分地定位在内壁的多个安装开口之一中。
165.36. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中多个第一导叶和多个第二导叶沿周向方向以交替方式布置。
166.37. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中内壁限定沿周向方向彼此间隔开并且沿径向方向与外壁的安装开口相对地定位的定位凹槽,并且外壁限定沿周向方向彼此间隔开并且沿径向方向与内壁的安装开口相对地定位的定位凹槽。
167.38. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中多个第一导叶和多个第二导叶中的每个导叶具有与导叶的安装凸缘相对的定位端,并且其中多个第一导叶中的每个导叶的定位端容纳在由内壁限定的定位凹槽之一内,并且其中多个第二导叶中的每个导叶的定位端容纳在由外壁限定的定位凹槽之一内。
168.39. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中内壁的安装开口沿周向方向定位在外壁的安装开口之间的中间。
169.40. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中外壁、内壁、第一导叶和第二导叶由陶瓷基复合物(cmc)材料形成。
170.41. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中涡轮发动机是燃气涡轮发动机。
171.42. 根据任何前述条款所述的喷嘴组件,其中燃气涡轮发动机是航空燃气涡轮发动机。
172.43. 一种涡轮发动机,其限定轴向方向、径向方向、周向方向以及沿轴向方向延伸的轴向中心线,涡轮发动机包括:燃烧区段;定位在燃烧区段下游的涡轮区段;限定安装开口的内壁;外壁,该外壁包括延伸穿过燃烧区段的燃烧器部分和延伸穿过涡轮区段的至少一部分的涡轮部分,燃烧器部分和涡轮部分一体地形成为单个整体结构,其中外壁的涡轮部分限定安装开口;具有翼型件和安装凸缘的第一导叶,其中第一导叶的安装凸缘至少部分地定位在由外壁限定的安装开口中;以及沿周向方向定位成与第一导叶相邻并具有翼型件和安装凸缘的第二导叶,其中第二导叶的安装凸缘至少部分地定位在内壁的安装开口中。
173.44. 根据任何前述条款所述的涡轮发动机,其中外壁、内壁、第一导叶和第二导叶由陶瓷基复合物(cmc)材料形成。
174.45. 根据任何前述条款所述的涡轮发动机,其中内壁限定沿径向方向与外壁的安装开口相对地定位的定位凹槽,并且外壁限定沿径向方向与内壁的安装开口相对地定位的定位凹槽。
175.46. 根据任何前述条款所述的涡轮发动机,其中第一导叶和第二导叶各自沿径向方向在安装端和定位端之间延伸,并且其中第一导叶的定位端定位在内壁的定位凹槽中,并且第二导叶的定位端定位在外壁的定位凹槽中。
176.47. 根据任何前述条款所述的涡轮发动机,其中内壁的安装开口和外壁的安装开口沿轴向方向对准。
177.48. 一种用于组装用于涡轮发动机的喷嘴组件的方法,该涡轮发动机限定轴向方向、径向方向和周向方向,该方法包括:沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第一导叶,使得第一导叶的安装凸缘接合外壁并且至少部分地定位在由外壁限定的安装开口内;以及沿周向方向与第一导叶相邻,沿径向方向穿过与外壁间隔开的内壁向外插入第二导叶,使得第二导叶的安装凸缘接合内壁并且至少部分地定位在由内壁限定的安装开口中。
178.49. 根据任何前述条款所述的方法,进一步包括:沿周向方向与第一导叶相邻并且与第二导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入第三导叶,使得第三导叶的安装凸缘接合外壁并且至少部分地定位在由外壁限定的第二安装开口内。
179.50. 根据任何前述条款所述的方法,进一步包括:沿周向方向与第二导叶相邻并且与第一导叶相对,沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入第三导叶,使得第三导叶的安装凸缘接合内壁并且至少部分地定位在由内壁限定的第二安装开口中。
180.51. 根据任何前述条款所述的方法,其中第一导叶是多个第一导叶之一,并且第二导叶是多个第二导叶之一,并且其中该方法还包括:沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入多个第一导叶,使得多个第一导叶中的每个的安装凸缘接合外壁并且至少部分地定位在由外壁限定的相应安装开口内;以及沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入多个第二导叶,使得多个第二导叶中的每个的安装凸缘接合内壁,并且至少部分地定位在由内壁限定的相应安装开口内。
181.52. 根据任何前述条款所述的方法,其中沿径向方向穿过外壁向内插入的多个第一导叶沿周向方向与沿径向方向穿过内壁向外插入的多个第二导叶交替。
182.53. 根据任何前述条款所述的方法,其中沿径向方向穿过外壁向内插入的多个导叶沿径向方向在外壁和内壁之间延伸,并且沿径向方向穿过内壁向外插入的多个导叶沿径向方向在外壁和内壁之间延伸。
183.54. 根据任何前述条款所述的方法,其中沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入的多个导叶中的每个在定位端和安装端之间延伸,并且其中沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入的每个导叶的定位端定位在由内壁限定的多个定位凹槽之一中,并且其中沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入的多个导叶中的每个在定位端和安装端之间延伸,并且其中沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入的每个导叶的定位端定位在由外壁限定的多个定位凹槽之一中。
184.55. 根据任何前述条款所述的方法,其中沿径向方向穿过喷嘴组件的外壁向内插入的多个导叶中的每个导叶楔合到由外壁限定的安装开口中。
185.56. 根据任何前述条款所述的方法,其中沿径向方向穿过喷嘴组件的内壁向外插入的多个导叶中的每个导叶楔合到由内壁限定的安装开口中。
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