用于火焰筒的浮動(dòng)壁瓦塊及其浮動(dòng)壁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的火焰筒，尤其涉及用于火焰筒的浮動(dòng)壁瓦塊及其浮動(dòng)壁。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)的研制水平以及新材料的工程運(yùn)用能力不斷提升，現(xiàn)已有技術(shù)能將一些具有更高溫度性能的非金屬材料代替金屬材料用于輪機(jī)的高溫部位，如燃燒室中火焰筒的內(nèi)襯或浮動(dòng)壁結(jié)構(gòu)。燃燒室是在燃?xì)廨喼杏糜诮M織燃料發(fā)生燃燒反應(yīng)的部件，而火焰筒是設(shè)于燃燒室中用于安排參加燃燒、摻混和冷卻空氣的組件。陶瓷基復(fù)合材料(CMC)是上述低熱膨脹非金屬材料中的一種。這種材料能在比金屬許用溫度更高的環(huán)境下工作，以此顯著地降低冷卻需求，這些降低的冷卻需求可增加發(fā)動(dòng)機(jī)效率和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。
[0003]然而，如何實(shí)現(xiàn)陶瓷基復(fù)合材料浮動(dòng)壁在燃?xì)廨啓C(jī)上的運(yùn)用具有諸多難點(diǎn)。浮動(dòng)壁一般是由諸多鋪設(shè)在火焰筒內(nèi)壁上的浮動(dòng)壁瓦塊來構(gòu)成。每個(gè)浮動(dòng)壁瓦塊貼在火焰筒內(nèi)壁上并通過緊固裝置被緊固于火焰筒內(nèi)壁上。對(duì)于傳統(tǒng)的火焰筒浮動(dòng)壁而言，每個(gè)浮動(dòng)壁瓦塊是由金屬材料構(gòu)成的。因此，通常采取一體化鑄造的加工方法使浮動(dòng)壁瓦塊本體的背面(即，貼向火焰筒內(nèi)壁的一面)具有一定數(shù)量的螺栓，如圖1所示。再通過浮動(dòng)壁瓦塊上的螺栓與火焰筒內(nèi)壁上的螺栓孔進(jìn)行成熟可靠的螺栓連接。這些螺栓通過沿火焰筒徑向、軸向和周向等方向?yàn)楦?dòng)壁提供支承。
[0004]然而，由于陶瓷基復(fù)合材料零件的特殊成型方法，這種設(shè)計(jì)不適用于陶瓷基復(fù)合材料的浮動(dòng)壁。通常而言，陶瓷基復(fù)合材料浮動(dòng)壁通過采用陶瓷纖維編制的三維骨架，配合特有的陶瓷基復(fù)合材料成型工藝的方法加工。因此，將陶瓷纖維三維編制的工藝運(yùn)用在瓦塊與螺栓一體化的結(jié)構(gòu)上時(shí)，會(huì)為瓦塊與螺栓交界處的連接強(qiáng)度帶來顯著的弱化，同時(shí)，該交界面也是這種結(jié)構(gòu)本身最為脆弱的區(qū)域。
[0005]顯然，如果簡(jiǎn)單地照搬金屬浮動(dòng)壁與火焰筒之間的連接方法，而采用瓦塊與螺栓一體化的浮動(dòng)壁結(jié)構(gòu)，會(huì)給浮動(dòng)壁自身的強(qiáng)度性能帶來顯著的負(fù)面影響。
[0006]因此，本領(lǐng)域需要一種用于火焰筒的改善的陶瓷基復(fù)合材料浮動(dòng)壁。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于火焰筒的浮動(dòng)壁瓦塊，包括:
[0009]瓦塊本體，該瓦塊本體由陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)成，該瓦塊本體的相對(duì)兩側(cè)的邊緣分別具有至少一個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)在背向火焰筒內(nèi)壁的一面上具有凹槽；以及
[0010]與每個(gè)凸臺(tái)相對(duì)應(yīng)的掛鉤螺栓，該掛鉤螺栓包括螺栓部和與該螺栓部呈一定角度的掛鉤部，該掛鉤部的形狀與該凹槽的形狀相適應(yīng)以使得該掛鉤部能夠至少部分地容納于該凹槽內(nèi)。
[0011]在一實(shí)例中，該凸臺(tái)及其凹槽是通過陶瓷纖維編織工藝從該瓦塊本體的邊緣延伸編織而成，而該掛鉤螺栓由金屬構(gòu)成。
[0012]在一實(shí)例中，該凹槽的尺寸大于該掛鉤部的尺寸以使得該掛鉤部容納于該凹槽內(nèi)時(shí)留有一定的余地以容許該掛鉤部的熱膨脹。
[0013]在一實(shí)例中，該掛鉤螺栓包括基座，該螺栓部位于該基座的一面上，該掛鉤部由從該基座的與該面垂直的另一面向外延伸的柱狀體構(gòu)成從而與該螺栓部垂直。
[0014]在一實(shí)例中，該柱狀體為圓柱體，以及該凹槽的截面形狀相應(yīng)地為半圓形。
[0015]在一實(shí)例中，該螺栓部在底部具有異形凸臺(tái)和圓形凸臺(tái)，該異形凸臺(tái)的截面形狀與火焰筒內(nèi)壁上的螺栓孔的形狀相匹配。
[0016]在一實(shí)例中，在該瓦塊本體的該凸臺(tái)的徑向靠?jī)?nèi)一側(cè)具有自該瓦塊本體的邊緣延伸出并越過凸臺(tái)的擋濺部。
[0017]在一實(shí)例中，該瓦塊本體在周向兩側(cè)的每一側(cè)邊緣具有兩個(gè)凸臺(tái)，在該瓦塊本體周向兩側(cè)通過陶瓷纖維編織工藝自該瓦塊本體的邊緣沿周向延伸編織出該擋濺部。
[0018]在一實(shí)例中，還包括位于該瓦塊本體與火焰筒內(nèi)壁之間的至少一個(gè)彈簧襯墊，該彈簧襯墊包括彈簧片和位于該彈簧片兩端的套圈。
[0019]在一實(shí)例中，該套圈的開口形狀與該螺栓部的底部的異形凸臺(tái)的截面形狀相匹配，該套圈套在該螺栓部的底部的異形凸臺(tái)上。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于火焰筒的浮動(dòng)壁，包括:
[0021]多個(gè)浮動(dòng)壁瓦塊，該多個(gè)浮動(dòng)壁瓦塊鋪設(shè)于該火焰筒的內(nèi)壁上，每個(gè)浮動(dòng)壁瓦塊包括瓦塊本體和用于將該瓦塊本體固定于火焰筒內(nèi)壁上的掛鉤螺栓，其中，
[0022]該瓦塊本體由陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)成，該瓦塊本體的相對(duì)兩側(cè)的邊緣分別具有至少一個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)在背向火焰筒內(nèi)壁的一面上具有凹槽，以及
[0023]該掛鉤螺栓包括螺栓部和與該螺栓部呈一定角度的掛鉤部，該掛鉤部的形狀與該凹槽的形狀相適應(yīng)，對(duì)應(yīng)于每個(gè)凸臺(tái)，與該凸臺(tái)相對(duì)應(yīng)的該掛鉤螺栓的該螺栓部穿過火焰筒內(nèi)壁上的螺栓孔并由螺帽擰緊，與此同時(shí)，該掛鉤部能夠至少部分地容納于該凹槽內(nèi)從而將該瓦塊本體限制成貼附火焰筒內(nèi)壁。
[0024]在一實(shí)例中，該凸臺(tái)及其凹槽是通過陶瓷纖維編織工藝從該瓦塊本體的邊緣延伸編織而成，而該掛鉤螺栓由金屬構(gòu)成。
[0025]在一實(shí)例中，該凹槽的尺寸大于該掛鉤部的尺寸以使得該掛鉤部容納于該凹槽內(nèi)時(shí)留有一定的余地以容許該掛鉤部的熱膨脹。
[0026]在一實(shí)例中，該掛鉤螺栓包括基座，該螺栓部位于該基座的一面上，該掛鉤部由從該基座的與該面垂直的另一面向外延伸的柱狀體構(gòu)成從而與該螺栓部垂直。
[0027]在一實(shí)例中，該柱狀體為圓柱體，以及該凹槽的截面形狀相應(yīng)地為半圓形。
[0028]在一實(shí)例中，該螺栓部在底部具有異形凸臺(tái)和圓形凸臺(tái)，該異形凸臺(tái)的截面形狀與火焰筒內(nèi)壁上的螺栓孔的形狀相匹配從而使得該異形凸臺(tái)正好卡在該螺栓孔內(nèi)。
[0029]在一實(shí)例中，在該瓦塊本體的該凸臺(tái)的徑向靠?jī)?nèi)一側(cè)具有自該瓦塊本體的邊緣延伸出并越過凸臺(tái)的擋濺部，該掛鉤螺栓位于該擋濺部的徑向靠外一側(cè)從而被該擋濺部遮擋以與該火焰筒的腔內(nèi)部分隔離開。
[0030]在一實(shí)例中，該瓦塊本體在周向兩側(cè)的每一側(cè)邊緣具有兩個(gè)凸臺(tái)，在該瓦塊本體周向兩側(cè)通過陶瓷纖維編織工藝自該瓦塊本體的邊緣沿周向延伸編織出該擋濺部。
[0031]在一實(shí)例中，在該浮動(dòng)壁瓦塊與火焰筒內(nèi)壁之間設(shè)有彈簧襯墊，該彈簧襯墊包括彈簧片和位于該彈簧片兩端的套圈，對(duì)于每個(gè)套圈，有一掛鉤螺栓的該螺栓部依次穿過該套圈和該火焰筒內(nèi)壁上的螺栓孔并由螺帽擰緊，該彈簧片在該浮動(dòng)壁瓦塊和火焰筒內(nèi)壁之間產(chǎn)生形變以在徑向上起到緊固該浮動(dòng)壁瓦塊的作用。
[0032]在一實(shí)例中，該套圈的開口形狀與該螺栓部的底部的異形凸臺(tái)的截面形狀相匹配，從而該套圈套在該螺栓部的異形凸臺(tái)上。
【附圖說明】
[0033]在結(jié)合以下附圖閱讀本公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關(guān)特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。
[0034]圖1是示出了現(xiàn)有技術(shù)的浮動(dòng)壁瓦塊的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0035]圖2A是示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的浮動(dòng)壁瓦塊的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0036]圖2B是示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的浮動(dòng)壁瓦塊的側(cè)視圖；
[0037]圖2C是示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的浮動(dòng)壁瓦塊的剖視圖；
[0038]圖2D是示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的浮動(dòng)壁瓦塊的另一剖視圖；
[0039]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的浮動(dòng)壁瓦塊的局部結(jié)構(gòu)