用于陶瓷基質(zhì)復(fù)合物附接的裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于陶瓷基質(zhì)復(fù)合物附接的裝置和系統(tǒng)
[0001]關(guān)于聯(lián)邦政府贊助的研究&開發(fā)的聲明
US政府在本申請中享有某些權(quán)利，如根據(jù)合同號N0.FA8650-09-D-2922的條款規(guī)定的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本說明涉及構(gòu)件連接組件，且更具體而言，涉及包括具有不同熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料的構(gòu)件連接組件。
【背景技術(shù)】
[0003]因為在兩種材料之間的CTE中通常存在差異，所以在高溫環(huán)境中的由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料(CMC)材料形成的對由金屬形成的構(gòu)件的聯(lián)接構(gòu)件的至少一些已知應(yīng)用。典型地，在構(gòu)件達到其高溫操作條件且金屬更快地增長且增長至比CMC高的程度時，應(yīng)用至兩片金屬之間的CMC的夾緊負荷將降低。該夾緊負荷中的損耗在設(shè)計中幾乎總是不可接受的且難以克服。
[0004]已通過螺栓接頭而嘗試負荷承受CMC構(gòu)件元件的附接，該螺栓接頭包括彈簧元件，以在升高的溫度下維持夾緊負荷。已使用高CTE材料(諸如A-286)作為間隔件，來補償CMC的低CTE。非懸臂式噴嘴和護罩還已使用銷元件以達到有限的成功。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個實施例中，機械連接接頭包括由具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE)值的材料形成的第一接頭部件，該第一接頭部件包括第一側(cè)壁、第二相反側(cè)壁、和在其間延伸的主體。該機械連接接頭還包括由具有第二 CTE值的材料形成的第二接頭部件，該第二 CTE小于第一CTE0第二接頭部件包括面對第一側(cè)壁的第一支柱、面對第二側(cè)壁的第二支柱、和在該第一支柱與第二支柱之間延伸的連接部件。第一間隙形成在第一接頭部件與第一支柱之間，且第二間隙形成在第一接頭部件與第二支柱之間。
[0006]在另一實施例中，葉片附接組件包括從葉片平臺延伸的多個翼型件葉片柄，翼型件柄中的各個包括具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE)的陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料(CMC)。翼型件附接組件還包括由具有第二 CTE的金屬材料形成的葉片懸掛器，翼型件懸掛器定位在多個翼型件葉片柄中的相鄰柄之間，該翼型件懸掛器的表面構(gòu)造成用于朝外朝向多個翼型件葉片柄中的相鄰柄膨脹，從而將力施加到多個翼型件葉片柄中的相鄰柄中。
[0007]在又一實施例中，燃氣渦輪發(fā)動機組件可旋轉(zhuǎn)部件，該可旋轉(zhuǎn)部件包括旋轉(zhuǎn)軸線且由多個軸承支撐在殼體內(nèi)。燃氣渦輪發(fā)動機組件還包括葉片懸掛器，該葉片懸掛器包括具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE)的金屬材料，在殼體內(nèi)從可旋轉(zhuǎn)部件徑向朝外地定位，該翼型件懸掛器包括固定地聯(lián)接至殼體的徑向外部分和包括葉片附接件的徑向內(nèi)部分。燃氣渦輪發(fā)動機組件還包括葉片，該葉片包括徑向外柄部分，該徑向外柄部分包括第一支柱和第二支柱，第一和第二支柱中的各個在翼型件附接件的相反側(cè)面上徑向朝外地延伸，第一和第二支柱中的各個包括具有第二 CTE的陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料。
[0008]技術(shù)方案1:一種機械連接接頭，其包括:
第一接頭部件，其由具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE)值的材料形成，所述第一接頭部件包括第一側(cè)壁、第二相反側(cè)壁、和在其間延伸的主體；
第二接頭部件，其由具有第二 CTE值的材料形成，第二 CTE小于第一 CTE，所述第二接頭部件包括:
第一支柱，其面對所述第一側(cè)壁；
第二支柱，其面對第二側(cè)壁；和
連接部件，其在所述第一支柱與所述第二支柱之間延伸。
[0009]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案I所述的機械連接接頭，其特征在于，還包括:
第一間隙，其在所述第一接頭部件與所述第一支柱之間；和
第二間隙，其在所述第一接頭部件與所述第二支柱之間。
[0010]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案2所述的機械連接接頭，其特征在于，所述第一間隙在第一溫度下在所述第一接頭部件與所述第一支柱之間限定第一距離，且所述第一間隙在第二溫度下在所述第一接頭部件與所述第一支柱之間限定第二距離，所述第二距離不同于所述第一距離且所述第二溫度不同于所述第一溫度。
[0011]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案2所述的機械連接接頭，其特征在于，所述第二距離和所述第一距離之間的距離變化與所述第二溫度和所述第一溫度之間的溫度變化相反地相關(guān)。
[0012]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案I所述的機械連接接頭，其特征在于，所述第一接頭部件在第一溫度下靠著所述第一支柱施加第一力，所述第一接頭部件在第二溫度下靠著所述第一支柱施加第二力，其中，所述第二力大于所述第一力，且所述第二溫度大于所述第一溫度。
[0013]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案I所述的機械連接接頭，其特征在于，還包括定位銷，所述定位銷從所述第一接頭部件內(nèi)延伸到所述第二接頭部件中。
[0014]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案I所述的機械連接接頭，其特征在于，所述第一側(cè)壁和所述第二相反側(cè)壁為弧形的形狀且一起形成圓形截面，所述第一支柱和所述第二支柱為弧形的形狀且一起形成與所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁互補的圓形截面。
[0015]技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案I所述的機械連接接頭，其特征在于，所述第一側(cè)壁和所述第二相反側(cè)壁為弧形的形狀，所述第一支柱和所述第二支柱為與所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁互補的弧形的形狀。
[0016]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案I所述的機械連接接頭，其特征在于，所述第一接頭部件包括金屬材料。
[0017]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案I所述的機械連接接頭，其特征在于，所述第二接頭部件包括陶瓷材料。
[0018]技術(shù)方案11:根據(jù)技術(shù)方案I所述的機械連接接頭，其特征在于，所述第二接頭部件包括陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料。
[0019]技術(shù)方案12:—種葉片附接組件，其包括:
從葉片平臺延伸的多個翼型件葉片柄，翼型件柄中的各個包括具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE)的陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料(CMC);和
由具有第二 CTE的金屬材料形成的葉片懸掛器，翼型件懸掛器定位在所述多個翼型件葉片柄中的相鄰柄之間，所述翼型件懸掛器的表面構(gòu)造成隨著增大的溫度而朝外朝向所述多個翼型件葉片柄中的所述相鄰柄膨脹，從而將力施加到所述多個翼型件葉片柄中的所述相鄰柄中。
[0020]技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案12所述的翼型件附接組件，其特征在于，還包括第一開孔和第二開孔，所述第一開孔從所述翼型件懸掛器的表面延伸到所述翼型件懸掛器中，所述第二開孔從所述多個翼型件葉片柄中的所述相鄰柄中的一個的表面延伸到所述葉片柄中且與所述第一開孔對齊。
[0021]技術(shù)方案14:根據(jù)技術(shù)方案13所述的翼型件附接組件，其特征在于，還包括銷，所述銷從所述第一開孔內(nèi)延伸到所述第二開孔中。
[0022]技術(shù)方案15:根據(jù)技術(shù)方案13所述的翼型件附接組件，其特征在于，所述第一開孔和所述第二開孔在尺寸方面設(shè)置為使得在操作溫度下實現(xiàn)預(yù)定的配合。
[0023]技術(shù)方案16:根據(jù)技術(shù)方案13所述的翼型件附接組件，其特征在于，所述多個翼型件葉片柄和所述翼型件懸掛器以壓配合連結(jié)在所述多個翼型件葉片柄的表面與所述翼型件懸掛器的表面之間。
[0024]技術(shù)方案17:根據(jù)技術(shù)方案12所述的翼型件附接組件，其特征在于，還包括在所述多個翼型件葉片柄中的一個與所述翼型件懸掛器之間的間隙，所述間隙構(gòu)造成當(dāng)所述翼型件附接組件的溫度從第一溫度增大至第二更高的溫度時減小尺寸。
[0025]技術(shù)方案18:—種燃氣禍輪發(fā)動機組件，其包括:
可旋轉(zhuǎn)部件，其包括旋轉(zhuǎn)軸線且由多個軸承支撐在殼體內(nèi)；
葉片懸掛器，其包括具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE)的金屬材料，在所述殼體內(nèi)從所述可旋轉(zhuǎn)部件徑向朝外地定位，所述翼型件懸掛器包括固定地聯(lián)接至所述殼體的徑向外部分和包括葉片附接件的徑向內(nèi)部分；和
葉片，其包括徑向