CN110573695A - 涡轮环组件 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮环组件，其包括形成涡轮环(1)的环形扇区(10)和环形支撑结构(3)，每个环形扇区(10)沿着由环(1)的轴向方向(DA)和径向方向(DR)限定的截面具有形成环形基座(12)的部分，该环形基座(12)在径向方向(DR)上具有内表面(12a)和外表面(12b)，第一和第二附接凸片(14、16)从该表面突出，所述结构(3)包括中央护罩(31)，第一和第二径向夹具(32、36)从中央护罩(31)突出，每个环形扇区(10)的附接凸片(14、16)保持在第一和第二径向夹具之间。它包括可拆卸地固定到第一径向夹具(32)的第一和第二环形法兰(33、34)，第二环形法兰(34)包括沿轴向方向(DA)向上游突出的支撑罩(346)，并具有与中央护罩(31)接触的径向支撑件(348)。

Description

涡轮环组件
背景技术
本发明涉及一种涡轮环组件，该涡轮环组件包括由陶瓷基复合材料制成的多个环形扇区以及环形支撑结构。
本发明的应用领域尤其是航空燃气涡轮发动机的领域。然而，本发明可应用于其他涡轮机，例如工业涡轮机。
在全金属涡轮环组件的情况下，必须冷却组件的所有元件，特别是经受最热流的涡轮环。由于所使用的冷却流取自发动机的主流，因此这种冷却对发动机性能具有重大影响。另外，将金属用于涡轮环限制了增加涡轮机温度的可能性，但是这将允许改善航空发动机的性能。
为了解决这些问题，已经设想生产由陶瓷基复合材料(CMC)制成的涡轮环形扇区以便克服金属材料的实施。
CMC材料具有良好的机械性能，使其能够形成结构元件，并在高温下有利地保留了这些性能。CMC材料的实施有利地允许减少在运行期间施加的冷却流，并因此提高涡轮机的性能。另外，CMC材料的实施有利地允许减小涡轮机的重量并减小金属部件遇到的热膨胀的影响。
但是，提出的现有解决方案可以实现CMC环形扇区与环形支撑结构的金属附接部分的组装，这些附接部分经受热流。因此，这些金属附接部分经历热膨胀，这可能导致CMC环形扇区受到机械应力并使其脆化。
此外，已知文献FR 2540939、GB 2480766、EP 1350927、US 2014/0271145、US2012/082540和FR 2955898公开了涡轮环组件。
需要改进现有的涡轮环组件及其安装，尤其是需要改进的现有的实施CMC材料的涡轮环组件，以减小在涡轮机运行期间CMC环形扇区承受的机械应力的强度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种涡轮环组件，该涡轮环组件允许以确定性的方式维持每个环形扇区，也就是说，一方面控制其位置并防止其振动，同时允许环形扇区，通过延长环以使其在温度升高和压力变化的影响下变形，这尤其独立于界面金属部件，另一方面，在改善非流路扇区和流路扇区之间的密封性的同时，简化了操作，并减少了安装环组件的数量。
本发明的目的是提出一种涡轮环组件，该涡轮环组件包括形成涡轮环的多个环形扇区和环形支撑结构，每个环形扇区沿由涡轮环的轴线方向和径向方向限定的截面具有形成环形基座的部分，该环形基座在涡轮环的径向方向上具有内表面和外表面，内表面限定涡轮环的内表面，第一和第二附接凸片从该外表面伸出，环形支撑结构包括中央护罩，第一和第二径向夹具从中央护罩伸出，每个环形扇区的第一和第二附接凸片都保持在该第一和第二径向夹具之间。
根据该目的的一般特征，涡轮环组件包括可拆卸地固定到中央护罩的一体式环形法兰，该环状法兰包括第一自由端，耦接至中央护罩的第二端，从第一端延伸的第一部分，在第一部分和第二端之间延伸的第二部分，法兰的第一部分包括彼此不同的第一和第二凸片，第一凸片抵靠第一附接凸片，第二凸片在轴向方向与第一凸片间隔开，相对于旨在通过涡轮环组件的气流方向，第二凸片在第一凸片的上游，并且环形法兰的第二部分包括在轴向方向下游突出的轴承护罩，该轴承护罩具有与环形支撑结构的中央护罩接触的径向轴承。
在特定实施方式中，环形扇区可以由陶瓷基复合材料(CMC)制成。
在环形法兰的第一部分上存在第二凸片，该第二凸片设置在上游并且与与环的上游附接凸片接触的第一凸片分隔开，从而允许为涡轮环组件提供专用于容纳高压分配器(DHP)的力的环形法兰的上游凸片。涡轮环的第一凸片上游的第二凸片且与环没有任何接触，该第二凸片被配置为将由DHP导致的最大轴向力直接传递到环形支撑结构中而不会穿过环；当环由CMC制成时，具有较低的机械允许性。
实际上，在环形法兰的第一凸片和第二凸片之间留有空间允许偏转由第二凸片接收的力(第二凸片位于与涡轮环接触的第一凸片的上游)，并且经由环形法兰的第二部分直接将所述力传递到环形支撑结构的中央护罩，而不影响环形法兰的第一凸片，因此不影响涡轮环。环形法兰的第一凸片不承受力，因此涡轮环不受该轴向力的影响。
DHP力经由环形法兰的第二凸片的传递会引起其倾斜。这种倾斜可导致环形法兰的下部之间，即在凸片之间的不受控制的接触，这将导致直接将DHP力传递给环。
下游轴承护罩可确保更高的抵抗DHP力引起的倾斜的能力。轴承护罩吸收了由DHP力作用在上游凸片上引起的明显的切向应力，从而限制了环形法兰的倾斜。当DHP力在法兰中传递时，轴承护罩的径向轴承可限制环形法兰的倾斜。
另外，环形法兰的可拆卸性质使得可以轴向接近涡轮环的腔。这允许在将环形法兰紧固在环形支撑结构的中央护罩上之前，将环形扇区组装在环形支撑结构的外部，然后将由此组装的组件轴向滑动到环形支撑结构的腔中，直到抵靠第二径向夹具。
在将涡轮环固定在环的支撑结构上的过程中，可以使用包括圆柱体或环形的工具，在其冠部组装期间，环形扇区被压在或吸在其上。
具有一体化环形法兰的事实，也就是说，在360°上描述了整个环，与扇形的环形法兰相比，允许限制气流在非流路扇区和流路扇区之间的通过，只要消除了所有的内部扇区泄漏，就可以控制密封。
因此，以上针对环组件定义的解决方案使得可以以确定性的方式维护每个环形扇区，也就是说，控制其位置并防止其开始振动，同时改善非流路扇区和流路扇区之间的密封，同时简化了操作并减少了安装环组件的数量，同时允许环在温度和压力特别是与界面金属部件无关的作用下变形。
根据涡轮环组件的第一方面，第一径向环形夹具在涡轮环的径向方向朝着环的内部形成突出的第一肋，并且环形法兰的第二端包括轴向支座，该轴向支座在涡轮环的径向方向朝向环的外部延伸，轴向支座设置在所述第一径向环形夹具的上游，并且沿涡轮环的轴向方向承载抵靠所述第一径向环形夹具。
轴向支座允许将环形法兰压在第一径向环形夹具上，并因此相对于环的径向附接凸片上游轴向定位环形法兰的第一凸片。
根据涡轮环组件的第二方面，环形支撑结构的中央护罩还可以包括第二肋，该第二肋在涡轮环的径向方向朝着环的内部突出并且具有轴承表面，轴承护罩的径向轴承支承在该轴承表面上，第二肋设置在环形支撑结构的第一和第二径向夹具之间。
第二肋是径向支承点，当施加DHP力时，该径向支承点允许环形支撑结构保持环形法兰的第二凸片的摇杆。轴承护罩的轴向支座和径向支座之间的较大距离允许增加杠杆臂，从而在径向轴承与环形支撑结构的第二肋接触时在壳体上产生较小的径向力。
环形法兰借助于两个径向过盈配合件固定，在径向轴承和第二肋之间是第一过盈配合件，以及在轴向支座的表面与中央护罩之间为第二过盈配合件，轴向支座的表面是在包括轴向方向的平面内延伸。
根据涡轮环组件的第三方面，环形扇区可沿着由轴向方向和径向方向限定的截面具有倒置的希腊字母截面pi(π)，并且对于每个环形扇区，该组件可包括至少三个销，以将环形扇区径向保持在适当的位置，每个环形扇区的第一和第二附接凸片均包括固定到环形底座外表面上的第一端，第二自由端，用于容纳所述至少三个销的至少三个凸耳，至少两个凸耳在涡轮环的径向方向从第一或第二附接凸片中的一个的第二端突出，并且至少一个凸耳在涡轮环的径向方向从另一个附接凸片的第二端突出，每个容纳凸耳包括用于容纳其中一个销的孔。
根据涡轮环组件的第四方面，环形扇区可具有沿着由轴向方向和径向方向限定的截面的细长的K形截面，第一和第二附接凸片具有S形。
根据涡轮环组件的第五方面，环形扇区可在环形扇区的至少一个径向范围上具有沿着由轴向方向和径向方向限定的截面的O形截面，第一和第二附接凸片均具有固定到外表面的第一端和第二自由端，并且每个环形扇区包括第三和第四附接凸片，每个第三和第四附接凸片沿涡轮环的轴向方向在第一附接凸片的第二端和第二附接凸片的第二端之间延伸，每个环形扇区通过紧固螺钉紧固到环形支撑结构，该紧固螺钉包括抵靠在环形支撑结构上的螺钉头和与在紧固板中形成的攻丝配合的螺纹，该紧固板与第三和第四附接凸片配合。
本发明的另一个目的是提出一种涡轮机，其包括如上所述的涡轮环组件。
附图说明
通过参考附图阅读以下内容，将会更好地理解本发明，所述内容是说明性的但非限制性的，其中：
-图1是根据本发明的涡轮环组件的第一实施方式的示意性透视图；
-图2是图1的涡轮环组件的分解示意性透视图；
-图3是图1的涡轮环组件的示意性剖视图；
-图4是涡轮环组件的第二实施方式的示意性剖视图；
-图5是涡轮环组件的第三实施方式的示意性剖视图；
-图6是涡轮环组件的第四实施方式的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出了高压涡轮环组件，其包括由陶瓷基复合材料(CMC)制成的涡轮环1和金属环形支撑结构3。涡轮环1围绕旋转叶片(未示出)的组件。涡轮环1由多个环形扇区10形成，图1是径向剖视图。箭头DA表示涡轮环1的轴向方向，而箭头DR表示涡轮环1的径向方向。为了简化说明，图1是涡轮环1的局部视图，涡轮环1实际上是一个完整的环。
如图2和图3所示，它们分别具有图1的涡轮环组件的分解示意性透视图和剖视图，该剖视图是沿着包括径向方向DR和轴向方向DA的截面，每个环形扇区10沿由轴向DA和径向DR方向限定的平面具有基本上倒希腊字母(π)形状的截面。该截面实际上包括环形基座12以及分别为14和16的上游和下游径向附接凸片。此处，术语“上游”和“下游”是指由图1中箭头F表示的涡轮机中的气流的流动方向。环形扇区10的凸片可以具有另一种形状，环形扇区的截面具有不同于π的形状，如K形或O形的形状。
环形基座12包括沿着环1的径向方向DR彼此相对的内表面12a和外表面12b。环形基座12的内表面12a涂覆有形成热和环境屏障的耐磨材料层13，并且限定了涡轮机中的气流的流动路径。术语“内”和“外”在本文中是参照涡轮机中的径向方向DR使用。
上游和下游径向附接凸片14和16沿方向DR从环形基座12的外表面12b突出，远离环形基座12的上游端和下游端121和122。上游和下游径向附接凸片14和16在环形扇区10的整个宽度上延伸，也就是说，在环形扇区10所描述的整个圆弧上或者在环形扇区10的整个圆周长度上延伸。
如图1至图3所示，固定在涡轮机壳体上的环形支撑结构3包括中央护罩31，该中央护罩在轴向方向DA上延伸，且当它们固定在一起时环形支撑结构3的旋转轴线与涡轮环1的旋转轴线一致，以及第一径向环形夹具32和第二径向环形夹具36，
第一径向环形夹具32位于第二径向环形夹具36的上游，因此其位于第一径向环形夹具32的下游。
第二径向环形夹具36在环1的圆周方向上延伸，并且沿着径向方向DR从中央护罩31朝向环1的中心延伸。第二径向环形夹具36包括第一自由端361和固定至中央护罩31的第二端362。第二径向环形夹具36包括第一部分363、第二部分364和包括在第一部分363和第二部分364之间的第三部分365。第一部分363在第一端361和第三部分365之间延伸，并且第二部分364在第三部分365和第二端362之间延伸。第二径向环形夹具36的第一部分363与下游径向附接夹具16接触。第二部分364相对于第一部分363和第三部分365较薄，以便为第二径向环形夹具36提供一定的柔韧性，从而不会对CMC涡轮环1施加太大的应力。
第一径向环形夹具32形成第一径向环形肋，该第一径向环形肋在环1的圆周方向上以及在环的径向方向DR上从中央护罩31延伸到环1的中心。
如图1至3所示，涡轮环组件1包括一体式制成的并且可拆卸地固定到环形支撑结构3的独特的可拆卸环形法兰35。可拆卸法兰35包括第一自由端351和径向过盈配合到环形支撑结构3的中央护罩31的第二端352。可拆卸法兰35还包括从第一端351延伸的第一部分353和在第一部分353和第二端352之间延伸的第二部分354。
第一部分353包括第一凸片33和第二凸片34，第二凸片34与第一凸片33不同并且在轴向方向DA上远离第一凸片33，第二凸片34相对于旨在穿过涡轮环组件1的空气流动F的方向在第一凸片33的上游。当安装环组件时，可拆卸法兰35的第一凸片33抵靠形成涡轮环1的每个环形扇区10的上游径向附接凸片14。
环1的径向保持通过被压在上游径向附接凸片14上的环形法兰35的第一凸片33和被压靠在第一下游径向附接凸片16的第二径向环形夹具36的第一部分363来确保。环形法兰35的第一凸片33确保环的流路腔和非流路腔之间的密封。
可拆卸环形法兰35的第二凸片34专用于承受高压分配器(DHP)在可拆卸环形法兰35上的力，一方面通过变形，另一方面通过朝着机械上更坚固的壳体线传递该力，即如图3所示的力箭头E代表的朝着环形支撑结构3的线传递该力。
可拆卸环形法兰35的第一凸片33和第二凸片34在可拆卸环形法兰35的第二部分354处相遇。
在图1至3所示的第一实施方式中，环形法兰35包括从环形法兰35的第二端352沿径向方向DR延伸的轴向支座355。轴向支座355从第二端352朝着环形支撑结构3的中央护罩31延伸。轴向支座355通过过盈配合固定在中央护罩31上。
轴向支座355设置在由第一径向环形夹具32形成的第一径向肋的上游，因此第一径向环形夹具32在轴向支座355的下游。轴向支座355具有容纳气流F的上游表面355a和下游表面355b，下游表面355b与上游表面355a相对并面向第一径向肋312。第一径向肋32，即第一径向环形夹具，具有面向环形法兰35的轴向支座355的上游表面32a和与上游表面32a相对且面向第二径向环形夹具36的下游表面32b。当安装涡轮环组件时，轴向支座355的下游表面355b抵靠环形结构的中央护罩31的第一径向肋32的上游表面32a。
轴向支座355具有两种用途。一方面，其允许环形法兰35的轴向定位，这允许相对于环的上游径向附接凸片14精确地调节第一凸片33的轴向位置，以确保两个部件之间的受控轴向接触。另一方面，轴向支座355允许限制第二凸片34的倾斜并且在环形支撑结构3的中央护罩31上轴向传递DHP力。
此外，环形法兰35的第二端352包括沿轴向方向DA向下游突出的轴承护罩356。
换句话说，环形法兰35具有容纳气流F的上游表面35a和与上游表面35a相对并面向第一径向环形夹具32和上游径向附接凸片14的下游表面35b。环形法兰35的第二部分354包括轴承护罩356，该轴承护罩从环形法兰35的下游表面35b沿轴向方向DA延伸。
轴承护罩356具有内表面356a和与内表面356a相对的外表面356b，第一自由端3561和固定至环形法兰35的下游表面35b的第二端3562，当安装了涡轮环组件时，第一端3561位于第二端3562的下游。轴承护罩356在其第一端3561上包括从轴承护罩356的外表面356b突出的径向轴承358。
在图1至图3所示的实施方式中，环形支撑结构3的中央护罩31还包括第二径向肋314，该第二径向肋314设置在第一径向环形夹具32和第二径向环形夹具36之间，并且沿径向方向DR从中央护罩31突出。第二径向肋314朝向环1延伸，也就是说朝向轴承护罩356的径向轴承358延伸。第二径向肋314在其自由端具有面向径向轴承358的内部径向面314a。径向轴承358在其自由端上具有面向环形支撑结构3的中央护罩31的第二径向肋314的外部径向面358b。
当安装涡轮环组件时，径向轴承358的外部径向面358b抵靠第二径向肋314的内部径向面314a。
轴承护罩356确保了对由DHP力引起的倾斜的更高的抵抗力。轴承护罩356吸收了由DHP力引起的显著的切向应力，从而限制了环形法兰36的倾斜。
图4表示涡轮环组件的第二实施方式的剖视图。
图4所示的第二实施方式与图1至3所示的第一实施方式的不同之处在于，环形扇区10在由轴向方向DA和径向方向DR方向限定的平面中具有K形截面而不是倒π形截面。
图5和6分别表示涡轮环组件的第三实施方式的示意性剖视图和涡轮环组件的第四实施方式的示意性剖视图。
图5和图6所示的第三和第四实施方式与图1至图3所示的第一实施方式的不同之处在于，环形扇区10在由轴向方向DA和径向方向RD方向限定的平面中在环形扇区10的一部分上具有具有O形截面而不是倒π形截面，借助于螺钉19和紧固件20将环形扇区10紧固到环形支撑结构3，拆卸螺钉38。
在图1至图6所示的本发明的每个实施方式中，在轴向方向DA上，环形支撑结构3的第二径向环形夹具36与环形法兰35的第一凸片33间隔开对应于上游和下游径向附接凸片14和16之间空间的距离，以便将它们保持在环形法兰35的第一凸片33和第二径向环形夹具36之间。
在图1至图3所示的第一实施方式中，为了利用环形支撑结构3将环形扇区10以及涡轮环1保持在适当的位置，环组件包括与上游附接凸片14和环形法兰35的第一凸片33配合的两个第一销119，以及与下游附接凸片16和第二径向环形夹具36配合的两个第二销120。
在第一实施方式中，对于每个对应的环形扇区10，环形法兰35的第二部分354包括用于容纳两个第一销119的两个孔3540，并且径向环形夹具36的第三部分365包括配置成容纳两个第二销120的两个孔3650。
对于每个环形扇区10，每个上游和下游径向附接凸片14和16均包括固定至环形基座12的外表面12b的第一端141和161以及第二自由端142和162。上游径向附接凸片14的第二端142包括两个第一凸耳17，每个第一凸耳17包括被配置为容纳第一销119的孔170。类似地，下游径向附接凸片16的第二端162包括两个第二凸耳18，每个第二凸耳18包括被配置为容纳第二销120的孔180。第一凸耳17和第二凸耳18分别从上游径向附接凸片14的第二端142和下游径向附接凸片16的第二端162沿涡轮环1的径向方向DR突出。
孔170和180可以是圆形或长方形的。优选地，所有孔170和180包括圆形孔的部分和长方形孔的部分。圆形孔使得切向索引环并防止切向运动成为可能(特别是在叶片接触的情况下)。长方形孔可容纳CMC和金属之间的膨胀差异。CMC的膨胀系数远低于金属。因此，在高温下，环形扇区和壳体部分的切向方向上的长度彼此不同。如果只有圆形孔，则金属外壳会将其位移施加到CMC环上，这将是在环形扇区产生很高机械应力的来源。环组件中具有长方形孔，可让销钉滑入该孔，并避免上述过应力现象。因此，可以想象出两种钻孔方式：对于具有三个凸耳的情况，第一种钻孔方式包括在径向附接夹具上的径向圆形孔和在另一个径向附接夹具上的两个切向长方形孔，以及对于具有至少四个凸耳的情况，第二种钻孔方式将包括圆形孔和长方形孔，每次通过径向附接夹具彼此相对应。也可以考虑其他附加情况。
对于每个环形扇区10，两个第一凸耳17相对于涡轮环1的旋转轴线位于两个不同的角位置。同样，对于每个环形扇区10，两个第二凸耳18相对于涡轮环1的旋转轴线位于两个不同的角位置。
如图4所示，在第二实施方式中，每个环形扇区10沿着由轴向DA和径向DR方向限定的平面具有大致K形的截面，该截面包括环形基座12，环形基座12沿着环的径向方向DR具有涂有耐磨材料层13的内表面12a，耐磨材料层形成热和环境屏障，并且内表面12a限定了涡轮机中气流的流动路径。大致S形的上游和下游径向附接凸片140、160沿着径向方向DR从环形基座12的外表面12b在其整个宽度上并且在环形基座12的上游和下游圆周端部121和122上方延伸。
径向附接凸片140和160的第一端(分别标记为1410和1610)，固定到环形基座12和第二自由端(分别标记为1420和1620)。上游和下游径向附接凸片140和160的自由端1420和1620或者平行于环形底座12在其中延伸的平面延伸，也就是说沿着圆形平面延伸，或者直线地延伸，而附接凸片140和160则环形延伸。在端部为直线且环形附接凸片的第二种构造中，在运行过程中环可能摆动的情况下，表面轴承变成线性轴承，从而提供了比特定轴承情形更大的密封性。下游径向附接凸片160的第二端1620被保持在第二径向环形夹具36的部分3610与相关螺钉38的自由端(即与螺钉头相对的螺钉部分)之间，第二径向环形夹具36从第二径向环形夹具36的第一端361在与流F相反的方向上沿轴向方向DA突出。上游径向附接凸片140的第二端1410被保持在环形法兰35的第一凸片33的部分3310与相关螺钉38的自由端之间，环形法兰35从第一凸片33的第一端331在流F方向上沿轴向方向DA突出。
在图5所示的第三实施方式中，环形扇区10包括在上游和下游径向附接凸片14和16之间延伸的轴向附接凸片17'。轴向附接凸片17'在轴向方向DA上更精确地在上游径向附接凸片14的第二端142和下游径向附接凸片16的第二端162之间延伸。
轴向附接凸片17'包括由中央部分170'分开的上游端171'和下游端172'。轴向附接凸片17'的上游端171'和下游端172'在径向方向DR上从与其耦接的径向附接凸片14、16的第二端142、162突出，从而具有相对于上游和下游径向附接凸片14和16的第二端142和162升高的轴向附接凸片17'的中心部分170'。
对于每个环形扇区10，涡轮环组件包括螺钉19和紧固件20。紧固件20被紧固在轴向附接凸片17'上。
紧固件20还包括孔21，该孔配备有与螺钉19的螺纹配合的攻丝，以将紧固件20紧固到螺钉19。螺钉19包括螺钉头190，螺钉头190的直径大于在环的支撑结构3的中央护罩31中制成的孔39的直径，螺钉19在拧入紧固件20之前通过孔插入。
轴承护罩356还包括被螺钉19和紧固件20的部分横穿的孔3560。孔3560的直径大于紧固件20的直径。
使用螺钉19进行环形扇区10与环形支撑结构3的径向固定，螺钉19的头部190支撑在环形支撑结构3的中央冠部31上，并且将紧固件20旋拧到螺钉19上并紧固到环形扇区10的轴向附接凸片17'，为了将环1和环形支撑结构3保持在一起，螺钉头190和紧固件20施加相反的方向的力。
图6表示涡轮环组件的第四实施方式的示意性剖视图。
图6所示的第四实施方式是图5所示的第三实施方式的变体。在该变体中，每个环形扇区10的中央护罩31不包括孔39。
在第四实施方式中，环形扇区10使用螺钉19和紧固部件20直接紧固到轴承护罩356。轴承护罩356包括被螺钉19横穿的孔3560。孔3560的直径小于螺钉头190的直径。
使用螺钉19进行环形扇区10与环形支撑结构3的径向固定，螺钉19的头部190支撑在环形法兰35的轴承护罩356上，并且紧固部件20拧紧至螺钉19并紧固至环形扇区10的轴向附接凸片17'，螺钉头190和紧固件20施加相反方向的力以将环1和环形支撑结构3保持在一起。
在图1至图6所示的本发明的每个实施方式中，每个环形扇区10还包括直线轴承表面110，该直线轴承表面110安装在上游和下游径向附接凸片14和16的表面上，分别与环形法兰35的第一凸片33和第二径向环形夹具36接触，也就是说，在上游径向附接凸片14的上游表面14a上以及在下游径向附接凸片16的下游表面16b上。在一个变体中，直线轴承可以安装在环形法兰35的第一凸片33上和第二下游径向环形夹具36上。
直线轴承110允许具有受控的密封面积。实际上，一方面在上游径向附接凸片14与环形法兰35的第一凸片33之间的轴承表面110，以及另一方面在下游径向附接凸片16与第二径向环形夹具36之间的轴承表面110包括在同一直线平面上。
更精确地，在径向平面上具有轴承允许克服涡轮环1中的脱壳(de-cambering)的影响。
现在描述一种用于制造与图1所示的涡轮环组件的方法，即根据图1至图3所示的第一实施方式的涡轮环组件。
上述的每个环形扇区10由陶瓷基复合材料(CMC)制成，其通过形成形状接近于环形扇区的形状的纤维预制件，并通过陶瓷基体致密化环形扇区制备。
为了生产纤维预制件，可以使用陶瓷纤维纱，例如SiC纤维纱，例如由日本NipponCarbon公司以“Hi-NicalonS”名称销售的那些，或碳纤维纱。
纤维预制件有利地通过三维编织法或多层编织法制造，多层编织法具有脱粘区域的布置，从而允许与扇区10的附接凸片14和16相对应的预制件的部分被间隔开。
如图所示，编织可以是互锁类型。可以使用三维或多层编织的其他编织法，例如多平纹或多缎纹编织。可以参考文献WO 2006/136755。
编织后，可以使坯件成形以获得由陶瓷基体强化和致密的环形扇区预型件，尤其可以通过本身众所周知的气相化学渗透法(CVI)来实现致密化。在一种变型中，在织物中通过毛细作用使液体硅升高以进行致密化(“熔体渗透”)之前，可以通过CVI将织物预制件稍微固化，以使其足够坚硬以便于操作。
在文件US 2012/0027572中特别描述了CMC环形扇区的制造的详细示例。
环形支撑结构3就其本身而言是由金属材料制成的，例如由或或合金制成。
通过将环形扇区10安装在环形支撑结构3上来继续涡轮环组件的生产。
为此，环形扇区10在“蜘蛛”型的环形工具上组装在一起，该环形工具包括例如构造成分别保持环形扇区10的吸盘。
然后，将两个第二销120插入设置在环形支撑结构3的第二径向环形夹具36的第三部分365中的两个孔3650中。
然后通过将每个第二销120插入形成环1的每个环形扇区10的下游径向附接夹具16的第二凸耳18的每个孔180中，将环1安装在环形支撑结构3上。
然后将所有第一销119放置在设置在环1的径向附接凸片14的第一凸耳17中的孔170中。
然后，将环形法兰35固定到环形支撑结构3和固定到环1。将环形法兰35冷安装在与支座32接触的环形支撑结构3上。在环形法兰35的温度升高期间，过盈配合发生在两个径向接触处。
为了径向地将环1保持在适当的位置，通过将每个第一销119插入形成环1的每个环形扇区10的上游径向附接凸片14的第一凸耳17的每个孔170中，将环形法兰35紧固到环上。
因此，使用环形法兰35的第一凸片33和第二径向环形夹具36将环1轴向地保持在适当的位置，第二径向环形夹具36分别在上游和下游支承在分别上游径向附接凸片14和下游径向附接凸片16的直线轴承表面110上。在安装环形法兰35的过程中，轴向预应力可被施加到环形法兰35的第一凸片33和施加到上游径向附接凸片14，以克服环1的CMC材料与环形支撑结构3的金属之间的差异膨胀的影响。如图3中的虚线所示，环形法兰35的第一凸片33通过放置在上游的机械元件保持轴向应力。
使用第一销119和第二销120与第一凸耳17和第二凸耳18以及环形法兰35和径向环形夹具36的孔3540和3650协作，将环1径向固定在适当的位置。
因此，本发明提供了一种涡轮环组件，该涡轮环组件允许以确定性的方式保持每个环形扇区，同时一方面允许环形扇区通过延伸环在温度升高和压力变化的影响下变形，这特别是与界面金属部件无关，另一方面，在改善非流路扇区和流路扇区之间的密封性的同时，简化了操作并减少了安装环组件的数量。
另外，本发明提供了一种涡轮环组件，其包括专用于承受DHP力并因此在CMC环中引起低水平的力的上游环形法兰，，专用于承受DHP力的环形法兰和用于保持环的环形法兰之间的接触支座，该基座允许在上游法兰倾斜时确保两个法兰的下部不接触。根据本发明的涡轮环组件还允许控制在CMC环和金属壳体之间的上游和下游轴向接触处的刚度。结果，在所有情况下都确保密封，而不会在环上产生太大的轴向力。

Claims (7)

1.一种涡轮环组件，包括形成涡轮环(1)的多个环形扇区(10)和环形支撑结构(3)，每个环形扇区(10)沿着由涡轮环(1)的轴向方向(DA)和径向方向(DR)限定的截面具有形成环形基座(12)的部分，该环形基座(12)在涡轮环(1)的径向方向(DR)上具有内表面(12a)和外表面(12b)，内表面(12a)限定涡轮环(1)的内表面，第一和第二附接凸片(14、16)从该外表面(12b)伸出，环形支撑结构(3)包括中央护罩(31)，第一和第二径向夹具(32、36)从中央护罩(31)伸出，每个环形扇区(10)的第一和第二附接凸片(14、16)都保持在该第一和第二径向夹具之间；
其特征在于，它包括可拆卸地固定到中央护罩(31)的一体式环形法兰(35)，该环形法兰(35)包括第一自由端(351)，耦接到中央护罩(31)的第二端(352)，从第一端(351)延伸的第一部分(353)，在第一部分(353)和第二端(352)之间延伸的第二部分(354)，
第一部分(353)包括彼此不同的第一和第二凸片(33、34)，第一凸片(33)抵靠第一附接凸片(14)，第二凸片(34)在轴向方向(DA)与第一凸片(33)间隔开，相对于旨在通过涡轮环组件(1)的气流(F)的方向，第二凸片(34)在第一凸片(33)的上游，
环形法兰(35)的第二部分(354)包括在轴向方向(DA)下游突出的轴承护罩(356)，该轴承护罩(356)包括与环形支撑结构(3)的中央护罩(31)接触的径向轴承(358)。
2.根据权利要求1所述的组件，其中，第一径向环形夹具(32)在涡轮环(1)的径向方向(DR)上朝向环的内部形成第一突出肋，并且环形法兰(35)的第二端(352)包括轴向支座(355)，该轴向支座在涡轮环(1)的径向方向(DR)上朝着环的外部延伸，轴向支座(355)设置在第一径向环形夹具(32)的上游，并且沿涡轮环的轴向方向(DA)抵靠第一径向环形夹具(32)。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的组件，其中，环形支撑结构(3)的中央护罩(31)还包括第二肋(314)，该第二肋(314)在涡轮环(1)的径向方向(DR)上朝向环的内部突出并具有轴承表面(314a)，轴承护罩(356)的径向轴承(358)支承在该轴承表面上，第二肋(314)设置在环形支撑结构(3)的第一和第二径向夹具(32、36)之间。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的组件，其中，环形扇区(10)沿着由轴向方向(DA)和径向方向(DR)限定的截面具有倒置的希腊字母截面pi(π)，对于每个环形扇区(10)，该组件包括至少三个销(119、120)，以将环形扇区(10)径向保持在适当的位置，每个环形扇区(10)的第一和第二附接凸片(14、16)均包括固定到环形底座(12)的外表面(12b)上的第一端(141、161)，第二自由端(142、162)，用于容纳所述至少三个销(119、120)的至少三个凸耳(17、18)，至少两个凸耳(17)沿涡轮环(1)的径向方向(DR)从第一或第二附接凸片(14、16)中的一个的第二端(142、162)突出，并且至少一个凸耳(18)沿涡轮环(1)的径向方向(DR)从另一个附接凸片(16，14)的第二端(162、142)突出，每个容纳凸耳(17、18)包括用于容纳其中一个销(119、120)的孔(170、180)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中，环形扇区(10)具有沿着由轴向方向(DA)和径向方向(DR)限定的截面的细长的K形截面，第一和第二附接凸片(14、16)具有S形。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其中，环形扇区(10)在环形扇区的至少一个径向范围上具有沿着由轴向方向(DA)和径向方向(DR)限定的截面的O形截面，第一和第二附接凸片(14、16)均具有固定到外表面(12b)的第一端(141、161)和第二自由端(142、162)，并且每个环形扇区(10)包括第三和第四附接凸片(17')，每个第三和第四附接凸片在涡轮环(1)的轴向方向(DA)上在第一附接凸片(14)的第二端(142)和第二附接凸片(14)的第二端(162)之间延伸，每个环形扇区(10)通过紧固螺钉(19)紧固到环形支撑结构(3)，紧固螺钉(19)包括抵靠环形支撑结构(3)的螺钉头(190)和与在紧固板(20)中形成的攻丝配合的螺纹，紧固板(20)与第三和第四附接凸片(17')配合。
7.一种涡轮机，其包括根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮环组件(1)。
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