用於渦輪發動機的活塞環組件的製作方法

2023-11-30 22:53:17 1

本主題大體上涉及燃氣渦輪發動機，或更具體地涉及用於燃氣渦輪發動機的燃燒器組件。

背景技術：

燃氣渦輪發動機大體上包括布置成與彼此流動連通的風扇和核心。此外，燃氣渦輪發動機的核心大體上包括成串流順序的壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段和排氣區段。在操作中，空氣從風扇提供至壓縮機區段的入口，在該處，一個或多個軸向壓縮機逐漸壓縮空氣，直到其到達燃燒區段。燃料在燃燒區段內與壓縮的空氣混合且燃燒以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區段傳送至渦輪區段。穿過渦輪區段的燃料氣體的流驅動渦輪區段，且然後傳送穿過排氣區段，例如，至大氣。

更普遍的是，諸如陶瓷基質複合物(CMC)材料的非傳統高溫材料用作燃氣渦輪發動機內的結構構件。例如，給定CMC材料能夠經得起相對極端的溫度，則特別關注的是利用CMC材料替換燃氣渦輪發動機的燃燒區段內的構件。更具體而言，燃氣渦輪發動機的內襯套和外襯套更常見地由CMC材料形成。

然而，某些燃氣渦輪發動機具有適應結合到其中的CMC材料的某些機械性質的問題。例如，CMC材料具有不同於傳統金屬材料的熱膨脹係數。因此，形成外襯套的後端與外殼之間以及內襯套的後端與內支撐部件之間的密封可能很困難。

某些燃氣渦輪發動機包括圍繞內襯套和外襯套的後端的活塞環，活塞環通過附接至外殼或內支撐部件的一個或多個活塞環支架保持就位。活塞環可與內襯套和外襯套的後端形成密封。然而，至少部分地由於活塞環支架安裝到其上的金屬構件與CMC襯套之間的不同熱膨脹係數，可能難以保持與內襯套和外襯套的前端的期望密封。

因此，能夠適應其附接的金屬構件與CMC襯套之間的不同熱膨脹係數的燃氣渦輪發動機的活塞環組件將是有用的。更具體而言，能夠適應其附接的金屬構件與CMC襯套之間的不同熱膨脹係數的具有延長的使用壽命的用於燃氣渦輪發動機的活塞環組件是特別有益的。

技術實現要素：

本發明的方面和優點將在以下描述中部分地闡述，或可從該描述中清楚，或可通過實施本發明學習到。

在本公開內容的一個示例性實施例中，提供了一種限定軸向方向的燃氣渦輪發動機。該燃氣渦輪發動機包括燃燒區段，其包括大體上沿軸向方向在前端與後端之間延伸的襯套。襯套至少部分地限定燃燒室。燃氣渦輪發動機還包括定位在燃燒區段的至少一部分中或周圍的結構部件，以及包括第一端和第二端的活塞環支架。活塞環支架在第一端處附接至結構部件，且定位成在第二端處鄰近襯套的後端。活塞環支架還包括由具有第一熱膨脹係數αH1的第一材料形成的第一部分，以及由具有第二熱膨脹係數αH2的第二材料形成的第二部分。第一熱膨脹係數αH1不同於第二熱膨脹係數αH2。

在本公開內容的另一個示例性實施例中，提供了一種用於燃氣渦輪發動機的活塞環組件，其包括定位在燃燒區段的至少一部分中或周圍的結構部件。燃燒區段具有在前端與後端之間延伸的襯套。活塞環組件包括構造成圍繞襯套的後端延伸的活塞環，以及活塞環支架，其包括用於在第一端處附接至燃氣渦輪發動機的結構部件的凸緣和用於在第二端處接納活塞環的槽口。活塞環支架還包括由具有第一熱膨脹係數αH1的第一材料形成的第一部分，以及由具有第二熱膨脹係數αH2的第二材料形成的第二部分。第一熱膨脹係數αH1不同於第二熱膨脹係數αH2。

在本公開內容的還有另一個示例性實施例中，提供了一種用於燃氣渦輪發動機的活塞環組件，其包括定位在燃燒區段的至少一部分中或周圍的結構部件。燃燒區段具有在前端與後端之間延伸的襯套。活塞環組件包括活塞環支架，其包括用於在第一端處附接至燃氣渦輪發動機的結構部件的凸緣，以及第二端處的槽口。活塞環組件還包括構造成圍繞襯套的後端延伸的活塞環。活塞環接納在活塞環支架的槽口中，且包括具有第一熱膨脹係數αPR1的第一材料和具有第二熱膨脹係數αPR2的第二材料。第一熱膨脹係數αPR1不同於第二熱膨脹係數αPR2。

技術方案1. 一種限定軸向方向的燃氣渦輪發動機，所述燃氣渦輪發動機包括：

燃燒區段，其包括大體上沿所述軸向方向在前端與後端之間延伸的襯套，所述襯套至少部分地限定燃燒室；

定位在所述燃燒區段的至少一部分中或周圍的結構部件；以及

包括第一端和第二端的活塞環支架，所述活塞環支架在所述第一端處附接到所述結構部件且定位得在所述第二端處鄰近所述襯套的後端，所述活塞環支架還包括由具有第一熱膨脹係數αH1的第一材料組成的第一部分，以及由具有第二熱膨脹係數αH2的第二材料組成的第二部分，所述第一熱膨脹係數αH1不同於所述第二熱膨脹係數αH2。

技術方案2. 根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述第一熱膨脹係數αH1大於所述第二熱膨脹係數αH2。

技術方案3. 根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，在1000華氏度和1600華氏度的溫度範圍中，所述第一熱膨脹係數αH1比所述第二熱膨脹係數αH2大至少大約百分之十。

技術方案4. 根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述活塞環支架還包括所述第二端處的槽口，且其中所述燃氣渦輪發動機還包括：

定位在所述活塞環支架的槽口中的活塞環，其構造成接觸所述襯套的後端。

技術方案5. 根據技術方案4所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述活塞環為雙金屬活塞環，其由具有第一熱膨脹係數αPR1的第一材料以及具有第二熱膨脹係數αPR2的第二材料組成，所述第一熱膨脹係數αPR1不同於所述第二熱膨脹係數αPR2。

技術方案6. 根據技術方案5所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述活塞環為外活塞環，其中所述活塞環的第二材料定位得比所述活塞環的第一材料更接近所述燃燒區段的襯套，且其中所述活塞環的第二材料的第二熱膨脹係數αPR2比所述活塞環的第一材料的第一熱膨脹係數αPR1小至少大約百分之十。

技術方案7. 根據技術方案5所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述活塞環為內活塞環，其中所述活塞環的第二材料定位得比所述活塞環的第一材料更接近所述燃燒區段的襯套，且其中所述活塞環的第二材料的第二熱膨脹係數αPR2比所述活塞環的第一材料的第一熱膨脹係數αPR1小至少大約百分之十。

技術方案8. 根據技術方案4所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述活塞環限定接觸所述襯套的後端的接觸表面，且其中所述活塞環還限定所述接觸表面的後端處的倒角。

技術方案9. 根據技術方案4所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述燃氣渦輪發動機還包括：

定位在所述活塞環支架的槽口中的彈簧元件，其構造成朝所述襯套的後端壓制所述活塞環。

技術方案10. 根據技術方案9所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述彈簧元件包括一個或多個螺旋彈簧。

技術方案11. 根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述活塞環支架包括附接至所述結構部件的定位在所述第一端處的凸緣、定位在所述第二端處的槽口，以及從所述凸緣延伸至所述槽口的臂，其中所述活塞環支架的第一部分包括所述凸緣和所述臂的至少一部分，且其中所述活塞環支架的第二部分包括所述槽口和所述臂的至少一部分。

技術方案12. 根據技術方案1所述的燃氣渦輪發動機，其中，所述結構部件為燃燒器殼或內環形支撐部件中的一者。

技術方案13. 一種用於燃氣渦輪發動機的活塞環組件，其包括定位在燃燒區段的至少一部分中或周圍的結構部件，所述燃燒區段具有在前端與後端之間延伸的襯套，所述活塞環組件包括：

構造成圍繞所述襯套的後端延伸的活塞環；以及

活塞環支架，其包括用於在第一端處附接至所述燃氣渦輪發動機的結構部件的凸緣，以及用於在第二端處接納所述活塞環的槽口，所述活塞環支架還包括由具有第一熱膨脹係數αH1的第一材料組成的第一部分，以及由具有第二熱膨脹係數αH2的第二材料組成的第二部分，所述第一熱膨脹係數αH1不同於所述第二熱膨脹係數αH2。

技術方案14. 根據技術方案13所述的活塞環組件，其中，所述第一熱膨脹係數αH1大於所述第二熱膨脹係數αH2。

技術方案15. 根據技術方案13所述的活塞環組件，其中，所述活塞環為雙金屬活塞環，其由具有第一熱膨脹係數αPR1的第一材料和具有第二熱膨脹係數αPR2的第二材料組成，所述第一熱膨脹係數αPR1不同於所述第二熱膨脹係數αPR2。

技術方案16.根據技術方案15所述的活塞環組件，其中，所述活塞環的第二材料構造成定位得比所述活塞環的第一材料更接近所述燃燒區段的襯套，且其中所述活塞環的第一材料的第一熱膨脹係數αPR1高於所述活塞環的第二材料的第二熱膨脹係數αPR2。

技術方案17. 根據技術方案13所述的活塞環組件，其中，所述活塞環組件還包括：

定位在所述活塞環支架的槽口中的彈簧元件，其構造成朝所述襯套的後端壓制所述活塞環。

技術方案18. 根據技術方案13所述的活塞環組件，其中，所述活塞環支架還包括從定位在所述第一端的所述凸緣延伸至定位在所述第二端處的所述槽口的臂，其中所述活塞環支架的第一部分包括所述凸緣和所述臂的至少一部分，且其中所述活塞環支架的第二部分包括所述槽口和所述臂的至少一部分。

技術方案19. 一種用於燃氣渦輪發動機的活塞環組件，其包括定位在燃燒區段的至少一部分中或周圍的結構部件，所述燃燒區段具有在前端與後端之間延伸的襯套，所述活塞環組件包括：

活塞環支架，其包括用於在第一端處附接至所述燃氣渦輪發動機的結構部件的凸緣，以及第二端處的槽口；以及

活塞環，其構造成圍繞所述襯套的後端延伸且接納在所述活塞環支架的槽口中，所述活塞環包括具有第一熱膨脹係數αPR1的第一材料，以及具有第二熱膨脹係數αPR2的第二材料，所述第一熱膨脹係數αPR1不同於所述第二熱膨脹係數αPR2。

技術方案20. 根據技術方案19所述的活塞環組件，其中，所述活塞環的第二材料構造成定位得比所述活塞環的第一材料更接近所述燃燒區段的襯套，且其中所述活塞環的第一材料的第一熱膨脹係數αPR1高於所述活塞環的第二材料的第二熱膨脹係數αPR2。

本發明的這些及其它特徵、方面和優點將參照以下描述和所附權利要求變得更好理解。結合到說明書中且構成此說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，且連同描述一起用於解釋本發明的原理。

附圖說明

包括針對本領域的普通技術人員的其最佳模式的本發明的完整且開放的公開內容在參照附圖的說明書中闡述，在附圖中：

圖1為根據本主題的各種實施例的示例性燃氣渦輪發動機的示意性截面視圖。

圖2為根據本公開內容的示例性實施例的燃燒器組件的示意性截面視圖。

圖3為根據本公開內容的示例性實施例的連同活塞環組件的圖2的示例性燃燒器組件的外襯套的後端的局部放大截面視圖。

圖4為根據本公開內容的示例性實施例的活塞環的側視圖。

圖5為圖4的示例性活塞環的頂視圖。

具體實施方式

現在將詳細參照本發明的提出實施例，其一個或多個示例在附圖中示出。該詳細描述使用了數字和字母標號來表示附圖中的特徵。附圖和描述中相似或類似的標記用於表示本發明的相似或類似的部分。如本文使用的用語"第一"、"第二"和"第三"可互換使用，以將一個構件與另一個區分開，且不意在表示獨立構件的位置或重要性。用語"上遊"和"下遊"是指相對於流體通路中的流體流的相對方向。例如，"上遊"是指流體自其流動的方向，且"下遊"指示流體流至的方向。

現在參看附圖，其中相同的數字表示貫穿附圖的相同元件，圖1為根據本公開內容的示例性實施例的燃氣渦輪發動機的示意性截面視圖。更具體而言，對於圖1的實施例，燃氣渦輪發動機為本文稱為"渦扇發動機10"的高旁通渦扇噴氣發動機10。如圖1中所示，渦扇發動機10限定軸向方向A(平行於為了參照提供的縱向中心線12延伸)和徑向方向R。大體上，渦扇10包括風扇區段14和設置在風扇區段14下遊的核心渦輪發動機16。

繪出的示例性核心渦輪發動機16大體上包括大致管狀的外殼18，其限定環形入口20。外殼18包圍成串流關係的：包括增壓器或低壓(LP)壓縮機22和高壓(HP)壓縮機24的壓縮機區段；燃燒區段26；包括高壓(HP)渦輪28和低壓(LP)渦輪30的渦輪區段；以及噴氣排氣噴嘴區段32。高壓(HP)軸或轉軸34將HP渦輪28傳動地連接到HP壓縮機24。低壓(LP)軸或轉軸36將LP渦輪30傳動地連接到LP壓縮機22。

對於繪出的實施例，風扇區段14包括可變槳距風扇38，其具有以間隔開的方式聯接到盤42的多個風扇葉片40。如繪出的那樣，風扇葉片40從盤42大體上沿徑向方向R向外延伸。各個風扇葉片40可通過風扇葉片40相對於盤42圍繞槳距軸線P旋轉，風扇葉片40可操作地聯接到適合的促動部件44，促動部件44構造成共同一致地改變風扇葉片40的槳距。風扇葉片40、盤42和促動部件44可通過跨過動力齒輪箱46的LP軸36圍繞縱軸線12一起旋轉。動力齒輪箱46包括多個齒輪，其用於使LP軸36的轉速逐步降低至更有效的旋轉風扇速度。

仍參看圖1的示例性實施例，盤42由可旋轉的前轂48覆蓋，其為空氣動力輪廓，以促進空氣流穿過多個風扇葉片40。此外，示例性風扇區段14包括環形風扇殼或外機艙50，其沿周向包繞風扇38和/或核心渦輪發動機16的至少一部分。將認識到的是，機艙50可構造成通過多個沿周向間隔開的出口導嚮導葉52相對於核心渦輪發動機16支撐。此外，機艙50的下遊區段54可越過核心渦輪發動機16的外部延伸，以便限定其間的旁通空氣流通路56。

在渦扇發動機10的操作期間，大量空氣58通過機艙50和/或風扇區段14的相關聯的入口60進入渦扇10。當大量空氣58橫穿風扇葉片40時，如由箭頭62指出的空氣58的第一部分引導或傳送到旁通空氣流通路56中，且如由箭頭64指出的空氣58的第二部分引導或傳送到LP壓縮機22中。空氣的第一部分62與空氣的第二部分64之間的比率通常稱為旁通比。空氣的第二部分64的壓力然後在其傳送穿過高壓(HP)壓縮機24且進入燃燒區段26中時增大，在該處其與燃料混合且燃燒以提供燃燒氣體66。

燃燒氣體66傳送穿過HP渦輪28，在該處，來自燃燒氣體66的熱能和/或動能的一部分經由聯接到外殼18的HP渦輪定子導葉68和聯接到HP軸或轉軸34的HP渦輪轉子葉片70的連續級獲得，因此引起HP軸或轉軸34旋轉，從而支持HP壓縮機24的操作。燃燒氣體66然後傳送穿過LP渦輪30，在該處，熱能和動能的第二部分經由聯接到外殼18的LP渦輪定子導葉72和聯接到LP軸或轉軸36的LP渦輪轉子葉片74的連續級從燃燒氣體66獲得，因此引起LP軸或轉軸36旋轉，從而支持LP壓縮機22的操作和/或風扇38的旋轉。

燃燒氣體66隨後傳送穿過核心渦輪發動機16的噴氣排氣噴嘴區段32來提供推力。同時，空氣的第一部分62的壓力在空氣的第一部分62在其從渦扇10的風扇噴嘴排氣區段76排出之前傳送穿過旁通空氣流通路56時顯著增大，也提供推力。HP渦輪28、LP渦輪30和噴氣排氣噴嘴區段32至少部分地限定熱氣體通路78，以用於將燃燒氣體66傳送穿過核心渦輪發動機16。

然而，應當認識到的是，圖1中繪出的示例性風扇發動機10僅作為示例，且在其它示例性實施例中，渦扇發動機10可具有任何其它適合的構造。

現在參看圖2，提供了根據本公開內容的示例性實施例的燃燒器組件100的局部放大截面視圖。例如，圖2的燃燒器組件100可定位在圖1的示例性渦扇發動機10的燃燒區段26中。

如圖所示，燃燒器組件100大體上包括大體上沿軸向方向A在後端104與前端106之間延伸的內襯套102，以及也大體上沿軸向方向A在後端110與前端112之間延伸的外襯套108。內襯套102和外襯套108一起至少部分地在其間限定燃燒室114。內襯套102和外襯套108分別附接到環形罩。更具體而言，燃燒器組件100包括附接到內襯套102的前端106的內環形罩116，以及附接到外襯套108的前端112的外環形罩118。內環形罩116和外環形罩118分別限定環形槽口122，其分別用於接納內襯套102的前端106和外襯套108的前端112。

燃燒器組件100還包括在外罩118內沿周向方向間隔開的多個燃料空氣混合器124。更具體而言，多個燃料空氣混合器124沿徑向方向R設置在外罩118與內罩116之間。來自渦扇發動機10的壓縮機區段的壓縮空氣流入或流過燃料空氣混合器124，在該處壓縮空氣與燃料混合且點燃以在燃燒室114內產生燃燒氣體66。內罩116和外罩118構造成有助於提供從壓縮機區段進入或穿過燃料空氣混合器124的此壓縮空氣流。例如，外罩118包括前端128處的外帽126，且內罩116類似地包括前端132處的內帽130。外帽126和內帽130可有助於引導從壓縮機區段26進入或穿過一個或多個燃料空氣混合器124的壓縮空氣流。

此外，內罩116和外罩118分別包括附接部分，其構造成有助於將燃燒器組件100安裝在渦扇發動機10內。例如，外罩118包括構造成安裝至外燃燒器殼136的附接延伸部134，且內罩116包括構造成附接至渦扇發動機10內的環形支撐部件140的類似的附接延伸部138。在某些示例性實施例中，內罩116可整體地形成為單個環形構件，且類似地，外罩118也可整體地形成為單個環形構件。然而，應當認識到的是，在其它示例性實施例中，內罩116和/或外罩118可作為備選由以任何適合的方式接合的一個或多個構件形成。例如，關於外罩118，在某些示例性實施例中，外帽126可與外罩118分開形成，且例如使用焊接工藝附接到外罩118的前端128。類似地，附接延伸部134也可與外罩118分開形成，且例如使用焊接工藝附接到外罩118的前端128。此外或作為備選，內罩116可具有類似的構造。

仍參看圖2，示例性燃燒器組件100還包括隔熱屏142，其圍繞繪出的燃料空氣混合器124定位。對於繪出的實施例，示例性隔熱屏142附接到外罩118和內罩116且在它們之間延伸。隔熱屏142構造成保護渦扇發動機10的某些構件免受燃燒室114的相對極端的溫度。

對於繪出的實施例，內襯套102和外襯套108分別由陶瓷基質複合物(CMC)材料形成，其為具有高溫能力和低延性的非金屬材料。用於此襯套102、108的示例性CMC材料可包括碳化矽、矽、二氧化矽或氧化鋁基質材料，以及它們的組合。陶瓷纖維可嵌入基質內，諸如包括如藍寶石或碳化矽(例如，Textron的SCS-6)的單絲的氧化穩定增強纖維，以及包括碳化矽(例如，Nippon Carbon的NICALON®、Ube Industries的TYRANNO®和Dow Corning的SYLRAMIC®)、矽酸鋁(例如，Nextel的440和480)，以及短切晶須和纖維(例如，Nextel的440和SAFFIL®)，以及可選的陶瓷顆粒(例如，Si、Al、Zr、Y的氧化物和它們的組合)，以及無機填料(例如，葉臘石、鈣矽石、雲母、滑石、藍晶石和蒙脫土)的粗紗和紗。CMC材料可在大約1000到1200℉的溫度下具有大約1.3×10−6 in/in/℉(英寸/英寸/℉)到大約3.5×10−6in/in/℉的範圍中的熱膨脹係數。

相比之下，內罩116、外罩118和各種其它結構或非結構構件可由金屬形成，諸如鎳基超級合金(在大約1000到1200℉的溫度下具有大約8.3-8.5×10−6 in/in/℉的熱膨脹係數)或鈷基超級合金(在大約1000到1200℉的溫度下具有大約7.8-8.1×10−6 in/in/℉的熱膨脹係數)。因此，內襯套102和外襯套108可能夠更好地處理存在於燃燒室114中的極端溫度環境。然而，將內襯套102和外襯套108附接到內環形罩116和外環形罩118可由於構件的不同機械性質而提出問題。因此，多個特別設計的安裝組件144用於將外襯套108的前端112附接到外環形罩118，且將內襯套102的前端106附接到內罩116。安裝組件144構造成適應內罩116和外罩118與內襯套102和外襯套108之間沿徑向方向R的相對熱膨脹。

此外，密封內襯套102和外襯套108的後端104、110也分別提出問題。因此，在內襯套102的後端104處和在外襯套108的後端110處，燃燒器組件100分別包括內活塞環組件146和外活塞環組件148。內活塞環組件146大體上包括內活塞環支架150和內活塞環152，內活塞環支架150在第一端154與第二端156之間延伸。內活塞環支架150包括定位在第一端154處的凸緣158、定位在第二端156處的槽口160，以及從凸緣158延伸至槽口160的臂162。凸緣158構造成用於附接到定位在燃燒區段的至少一部分中或周圍的結構部件，其在繪出的示例性實施例中為內環形支撐部件140。槽口160構造成用於接納內活塞環152，其圍繞內襯套102的後端104延伸且接觸其，以與內襯套102的後端104形成密封。

類似地，外活塞環組件148大體上包括外活塞環支架166和外活塞環168，外活塞環支架166在第一端170與第二端172之間延伸。外活塞環支架166包括定位在第一端170處的凸緣174、定位在第二端172處的槽口176，以及從凸緣174延伸至槽口176的臂178。外活塞環支架166的凸緣174類似地構造，以用於附接到定位在燃燒區段的至少一部分中或周圍的結構部件，其對於繪出的示例性實施例為燃燒器殼136。更具體而言，對於繪出的實施例，外活塞環支架166的凸緣174附接在燃燒器殼136與渦輪殼182之間。槽口176構造成用於接納外活塞環168，其圍繞外襯套108的後端110延伸且接觸其，以與外襯套108的後端110形成密封。

仍參看圖2，內活塞環組件146構造成形成燃燒室114與限定在內襯套102與內環形支撐部件140之間的高壓貫通部184之間的密封。類似地，外活塞環組件148構造成形成燃燒室144與限定在外襯套108與燃燒器殼136之間的高壓氣室186之間的密封。此外，內活塞環組件146和外活塞環組件148分別提供用於內襯套102和外襯套108的緩衝，且可適應內襯套102和外襯套108的大體上沿軸向方向A以及大體上沿徑向方向R的膨脹。此外，如下文將參照圖3更詳細論述的那樣，內活塞環支架150和外活塞環支架166分別構造為雙金屬部件，其由構造成分別減小內襯套102與內活塞環支架150的第二端156或外襯套108與外活塞環支架166的第二端172之間的相對熱膨脹量的材料形成。

現在參看圖3，繪出了外活塞環組件148的局部放大截面視圖。如之前所述，外活塞環組件148大體上包括外活塞環支架166和外活塞環168，其中外活塞環支架166包括第一端170和第二端172。定位在外活塞環支架166的第一端170處的外活塞環支架166的凸緣174附接至結構部件。更具體而言，外活塞環支架166的凸緣174附接至燃燒器殼136和渦輪殼182。定位在外活塞環支架166的第二端172處的槽口176定位得鄰近外襯套108的後端110，且包括接納在其中的外活塞環168。此外，外活塞環支架166的臂178從凸緣174延伸至槽口176。

此外，外活塞環支架166為雙金屬部件，其包括由具有第一熱膨脹係數αH1的第一材料形成的第一部分188，以及由具有第二熱膨脹係數αH2的第二材料形成的第二部分190。第一材料的第一熱膨脹係數αH1不同於第二材料的第二熱膨脹係數αH2。更具體而言，對於繪出的實施例，第一材料的第一熱膨脹係數αH1大於第二材料的第二熱膨脹係數αH2。

作為示例，在某些示例性實施例中，在1000華氏度和1600華氏度的溫度範圍中，第一熱膨脹係數αH1可比第二熱膨脹係數αH2大至少大約百分之十。然而，作為備選，在其它實施例中，在1000華氏度和1600華氏度的溫度範圍中，第一熱膨脹係數αH1可比第二熱膨脹係數αH2大至少大約百分之十二，或比第二熱膨脹係數αH2大至少大約百分之十五。在1000到1600華氏度的溫度範圍中，熱膨脹係數的這些百分比差異可落入6x10-6英寸每英寸每華氏度(in/in/℉)到1x10-5 in/in/℉的範圍內。

還作為示例，在至少某些示例性實施例中，第一熱膨脹係數αH1可在1000到1600華氏度的溫度範圍中大於或等於大約8x10-6英寸每英寸每華氏度(in/in/℉)，且第二熱膨脹係數αH2可在1000到1600華氏度的溫度範圍中小於或等於7.5x10-6 in/in/℉。應當認識到的是，如本文使用的近似的用語諸如"大約"或"大致"是指在百分之十的誤差裕度內。

特別地，對於繪出的實施例，外活塞環支架166的第一部分188(由第一材料組成)包括凸緣174和外活塞環支架166的臂178的至少一部分。相比之下，外活塞環支架166的第二部分190(由第二材料組成)包括槽口176和外活塞支架166的臂178的至少一部分。更具體而言，對於繪出的實施例，臂178的至少大約百分之九十(90%)由第一材料形成且包括在第一部分188內。然而，在其它示例性實施例中，臂178的至少大約百分之八十(80%)可由第一材料形成且包括在第一部分188內，或臂178的至少大約百分之七十(70%)可由第一材料形成且包括在第一部分188內，或臂178的至少大約百分之六十(60%)可由第一材料形成且包括在第一部分188內。然而，應當認識到的是，以上構造可僅通過舉例來提供，且在其它實施例中，外活塞環支架166可具有任何其它適合的構造。

仍參看圖3，外活塞環168定位在外活塞環支架166的槽口176中，且構造成接觸外襯套108的後端110。此外，彈簧元件定位在活塞支架166的槽口176中，其構造成朝襯套108的後端110壓制外活塞環168。彈簧元件可為單個彈簧，或作為備選，諸如在繪出的實施例中，彈簧元件可包括一對彈簧。具體而言，繪出的實施例包括雙螺旋彈簧(也稱為波狀彈簧)192，其壓制在外活塞環支架166的槽口176與外活塞環168之間。然而，在其它實施例中，可提供任何其它適合的彈簧元件，可提供任何其它適合數目的彈簧，或作為備選，可不包括彈簧元件。

現在還將參照圖4，提供了圖3中的示例性外活塞環168的側視圖。如圖所示，示例性外活塞環168構造為雙金屬活塞環。更具體而言，示例性外活塞環168由具有第一熱膨脹係數αPR1的第一材料194和具有第二熱膨脹係數αPR2的第二材料196形成。外活塞環168的第一材料194的第一熱膨脹係數αPR1不同於外活塞環168的第二材料196的第二熱膨脹係數αPR2。更具體而言，對於繪出的示例性實施例，外活塞環168的第一材料194的第一熱膨脹係數αPR1高於外活塞環168的第二材料196的第二熱膨脹係數αPR2。此外，外活塞環168的第二材料196大體上定位得更接近外襯套108的後端110和外活塞環168的第一材料194。因此，外活塞環168或更具體而言外活塞環168的第二材料196限定了接觸外襯套108的後端110的接觸表面198。

作為示例，在某些示例性實施例中，在1000華氏度和1600華氏度的溫度範圍中，第二材料196的第二熱膨脹係數αPR2可比第一材料194的第一熱膨脹係數αPR1小至少大約百分之十。然而，作為備選，在其它實施例中，在1000華氏度和1600華氏度的溫度範圍中，第二材料196的第二熱膨脹係數αPR2可比第一材料194的第一熱膨脹係數αPR1小至少大約百分之十二，或比第一材料194的第一熱膨脹係數αPR1小至少大約百分之十五。在1000到1600華氏度的溫度範圍中，熱膨脹係數的這些百分比差異可落入6x10-6英寸每英寸每華氏度(in/in/℉)和1x10-5 in/in/℉的範圍內。

還作為示例，在至少某些示例性實施例中，外活塞環168的第一材料194的第一熱膨脹係數αPR1可在1000到1600華氏度的溫度範圍中大於或等於大約8x10-6英寸每英寸每華氏度(in/in/℉)，且外活塞環168的第二材料196的第二熱膨脹係數αPR2可在1000到1600華氏度的溫度範圍中小於或等於大約7.5x10-6 in/in/℉。

外活塞環168還限定接觸表面198的後端處的倒角200(圖3)。倒角200可在操作期間有助於將壓力再分配到密封件上。此外，此構造可在外襯套108相對於燃氣渦輪發動機的金屬結構構件(例如，燃燒器殼136和渦輪殼182)膨脹或收縮時允許接觸表面198與外襯套108的後端110之間較平穩的相互作用。

現在還參看圖5，提供了示例性外活塞環168的頂視圖。如圖所示，示例性外活塞環168額外地包括膨脹區域202，其中外活塞環168的第一端204和第二端206重疊。膨脹區域202允許外活塞環168的直徑增大或減小，例如，用於外活塞環168圍繞外襯套108的後端110的安裝，以及適應外襯套108的熱膨脹。

具有此構造的外活塞環組件148可減少雙螺旋彈簧192的壓縮損失(其可另外由於由CMC材料形成的外襯套108和由金屬材料形成的多個構件的熱膨脹係數之間的失配發生)。例如，在此構造的情況下，外活塞環組件148的外活塞環支架166的臂178可構造成以一種方式膨脹，使得外活塞環支架166的第二端172在渦扇發動機10的操作期間保持鄰近外襯套108的後端110。此外，在此構造的情況下，外活塞環組件148的示例性外活塞環168可構造為"自上緊的"。更具體而言，在外活塞環168加熱時，外活塞環168的第一材料194相對於外活塞環168的第二材料196的較大膨脹相對於外襯套108的後端110壓制接觸表面。

應當認識到的是，儘管未更詳細繪出，但圖2中繪出的內活塞環組件146可以以與外活塞環組件148大致相同的方式構造。例如，如上文簡要論述的那樣，內活塞環組件146的內活塞環支架150可構造為雙金屬活塞環支架，其包括由第一材料形成的第一部分和第二材料形成的第二部分。如同外活塞環支架166，內活塞環支架150的第一材料可具有比第二材料的熱膨脹係數大的熱膨脹係數。此外，內活塞環152還可構造為雙金屬活塞環。例如，內活塞環152可包括具有高於內活塞環152的第二材料的熱膨脹係數的第一材料，其中第二材料定位得更接近內襯套102。此外，內活塞環152可具有本文中未描述的額外相似之處。

該書面描述使用示例來公開本發明，包括最佳模式，並且還使本領域技術人員能夠實踐本發明，包括製造和使用任何裝置或系統以及執行任何包含的方法。本發明可申請專利的範圍由權利要求限定，並且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權利要求的字面語言不同的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質差異的等同結構要素，則意在使這些其它示例處於權利要求的範圍內。