一种陶瓷基复材涡轮外环组件及应用的制作方法

本发明涉及燃气涡轮发动机，尤其涉及一种陶瓷基复材涡轮外环组件及应用。

背景技术：

1、在燃气涡轮发动机中，涡轮外环组件是涡轮的重要结构之一，其主要作用是组成燃气通道。涡轮外环组件通过两个挂钩与涡轮机匣上的挂钩相配合，安装在涡轮机匣上，多个涡轮外环组成一个整环。涡轮外环组件内侧则是涡轮工作叶片。但是，涡轮外环之间的连接处由于装配需要，不可避免的会形成缝隙，因此尽可能的减少涡轮外环之间的间隙、减少泄露是涡轮结构设计的重要内容。

2、目前常见的封严方式是在涡轮外环之间通过封严片进行密封，即在涡轮外环周向的两个侧面沿周向开封严片槽，将封严片两端分别塞入相邻两个涡轮外环的封严片槽内，通过封严片挡住两个相邻涡轮外环间的缝隙，从而达到封严的效果，如图1所示。

3、但是，金属封严片的厚度一般在0.1-0.2mm，安装封严片的槽厚度为0.15-0.3mm，然而对于陶瓷基复材涡轮外环组件，由于陶瓷基复合材料加工工艺的限制，cmc外环组件上难以加工厚度为0.15-0.3mm的封严片槽。另一方面，为了发挥cmc耐高温的材料优势，cmc涡轮外环组件的使用温度可达到1300℃以上，远超金属封严片的工作温度，导致传统金属封严片难以应用于高温环境下工作的cmc涡轮外环间隙封严，难以充分发挥cmc涡轮外环组件耐高温的优势。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种陶瓷基复材涡轮外环组件及应用，该涡轮外环组件解决了陶瓷涡轮外环上难以加工金属封严片所需的封严槽，以及金属封严片难以承受陶瓷外环组件高温的问题，并可在高温工作时相邻两个涡轮外环间的间隙增大的情况下，保证陶瓷基复材涡轮外环组件的封严效果。

2、为实现上述目的，本发明提供一种陶瓷基复材涡轮外环组件，所述涡轮外环组件为多个涡轮外环形成的环状结构；

3、其中，任意相邻两个所述涡轮外环通过自身结构互联。

4、本发明还提供一种陶瓷基复材涡轮外环组件的应用，所述陶瓷基复材涡轮外环组件在燃气涡轮发动机中的应用。

5、本发明的技术效果和优点：

6、(1)结构简单，没有外加结构和装置，不需要在发动机中安装额外的零件，装配简单，可靠性高。

7、(2)无需使用金属封严片，陶瓷基复合材料涡轮外环组件可在更高温度下工作，充分发挥陶瓷基复合材料耐高温的优势。

8、(3)无需在陶瓷基复材涡轮外环上加工狭小的封严片安装缝隙，提高了涡轮外环组件的加工工艺性，降低加工难度。

9、(4)本发明的封严结构，可使涡轮外环组件在工作状态下，外环组件间产生周向位移，间隙增大时，封严面仍保持接触，保证高温环境下涡轮外环组件间隙的封严效果。

10、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种陶瓷基复材涡轮外环组件，其特征在于，所述涡轮外环组件为多个涡轮外环形成的环状结构；

2.根据权利要求1所述的陶瓷基复材涡轮外环组件，其特征在于，所述涡轮外环的结构包括：在所述涡轮外环的两端设置台阶状封严结构；

3.根据权利要求2所述的陶瓷基复材涡轮外环组件，其特征在于，所述第一台阶状结构的周向长度为2-5mm；所述第一台阶状结构的台阶高度为1.5-3mm。

4.根据权利要求2所述的陶瓷基复材涡轮外环组件，其特征在于，在两个相连的所述涡轮外环的第一台阶状结构的接触面上喷涂第一耐磨封严涂层。

5.根据权利要求4所述的陶瓷基复材涡轮外环组件，其特征在于，所述第一耐磨封严涂层的厚度为0.3-0.7mm。

6.根据权利要求1所述的陶瓷基复材涡轮外环组件，其特征在于，所述涡轮外环的结构包括：在所述涡轮外环的两端设置凹凸台封严结构；

7.根据权利要求6所述的陶瓷基复材涡轮外环组件，其特征在于，所述凸台的周向长度为2-5mm；所述凸台的厚度为1.5-2.0mm。

8.根据权利要求6所述的陶瓷基复材涡轮外环组件，其特征在于，在两个相连的所述涡轮外环的凸台的接触面上喷涂第二耐磨封严涂层。

9.根据权利要求8所述的陶瓷基复材涡轮外环组件，其特征在于，所述第二耐磨封严涂层的厚度为0.3-0.7mm。

10.基于权利要求1-9所述的陶瓷基复材涡轮外环组件的应用，其特征在于，所述陶瓷基复材涡轮外环组件在燃气涡轮发动机中的应用。

技术总结本发明公开了一种陶瓷基复材涡轮外环组件及应用，涉及燃气涡轮发动机技术领域，所述涡轮外环组件为多个涡轮外环形成的环状结构；其中，任意相邻两个所述涡轮外环通过自身结构互联。该发明可解决陶瓷涡轮外环组件上难以加工金属封严片所需的封严槽，以及金属封严片难以承受陶瓷外环高温的问题，保证陶瓷基复材涡轮外环组件的封严效果。技术研发人员：付仲议,蒋康河,李洋,叶炜,黄琦受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/20