[發(fā)明專利]燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)及用于其的護(hù)罩和護(hù)罩懸掛器組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610106090.1
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105927295B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.D.夏皮羅
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D25/24
• 分類號: F01D25/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李強(qiáng),肖日松

技術(shù)領(lǐng)域

本說明書涉及一種復(fù)合護(hù)罩懸掛器組件，并且更具體地說，設(shè)計一種用于兩件式陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)護(hù)罩懸掛器組件的方法和系統(tǒng)，其跨過護(hù)罩的豎直壁而夾緊，以支撐護(hù)罩，同時將渦輪噴嘴負(fù)載通過護(hù)罩懸掛器組件傳遞到燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)外殼中。

背景技術(shù)

至少某些已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)包括核心，其按照串流關(guān)系具有高壓壓縮機(jī)、燃燒器和高壓渦輪(HPT)。核心發(fā)動機(jī)可操作，以便產(chǎn)生原生氣流。高壓渦輪包括成環(huán)形陣列(“排”)的固定葉片或噴嘴，其將離開燃燒器的氣體引導(dǎo)到旋轉(zhuǎn)葉片或輪葉中。一排噴嘴和一排葉片總地組成了“級”。典型地兩個或多個級按照串流關(guān)系來使用。這些構(gòu)件在極高的溫度環(huán)境下操作，并可被空氣流冷卻，從而確保恰當(dāng)?shù)氖褂脡勖?/p>

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的構(gòu)件(例如固定的護(hù)罩或護(hù)罩段和其支撐結(jié)構(gòu)，例如，護(hù)罩懸掛器組件)暴露于加熱的燃燒氣體流。需要在高溫下操作燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，其對于產(chǎn)生并從這些氣體中提取能量是最高效的。然而，這種高溫頻繁地超過基本構(gòu)件材料的溫度能力，并且可能導(dǎo)致機(jī)械和/或物理特性的受損，或構(gòu)件的變形。因此，已經(jīng)利用了各種耐熱涂層和/或冷卻過程。如果使用冷卻，其通常通過例如從發(fā)動機(jī)的高壓壓縮機(jī)中的不同點(diǎn)引導(dǎo)相對較冷的空氣，并且將其從構(gòu)件中排出，從而提供對流冷卻、沖擊冷卻或薄膜冷卻來實現(xiàn)。

在其它示例中，由于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的操作溫度而使用了具有低熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料。例如，為了在這種不利的溫度和壓力條件下有效地操作，可使用陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料。這些低熱膨脹系數(shù)材料具有比相似的金屬部件更高的溫度能力，所以當(dāng)在較高的操作溫度下操作時，發(fā)動機(jī)能夠在較高的發(fā)動機(jī)效率下操作。然而，這種陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)具有在CMC的設(shè)計和應(yīng)用期間必須考慮的機(jī)械特性。當(dāng)同金屬材料相比時，CMC材料具有相對較低的拉伸延展性或低的失效應(yīng)變。另外，CMC材料具有顯著不同于用作用于CMC類型材料的約束支架或懸掛器的金屬合金的熱膨脹系數(shù)。因此，如果CMC構(gòu)件在操作期間受到限制并在一個表面上進(jìn)行冷卻，那么可能形成應(yīng)力集中，其導(dǎo)致部段縮短壽命。

至少某些已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)是利用CMC“開放式護(hù)罩”配置制造而成的，其相對其它類型的分段的CMC護(hù)罩，例如“盒狀護(hù)罩”可能是優(yōu)選制造的。然而需要復(fù)雜的懸掛器組件將負(fù)載從例如渦輪的噴嘴傳遞通過護(hù)罩懸掛器組件，而不會損壞護(hù)罩。因為配置的原因，CMC構(gòu)件的某些部分不是總是壓縮的。CMC材料可承受壓縮負(fù)載，但當(dāng)遇到拉伸負(fù)載或力矩負(fù)載時會減少壽命。

其它懸掛器設(shè)計在懸掛器的前側(cè)或后側(cè)使用了柔性彈簧臂，并且在相反的側(cè)使用了脊?fàn)畋?，從而在整個護(hù)罩上提供了用于密封的輕微的夾緊負(fù)載。同時，額外的發(fā)動機(jī)構(gòu)件或更復(fù)雜的懸掛器設(shè)計用于將噴嘴負(fù)載傳遞到護(hù)罩周圍，并通過懸掛器傳遞到渦輪外殼中。

發(fā)明內(nèi)容

在一個實施例中，一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的護(hù)罩和懸掛器組件包括由具有第一熱膨脹系數(shù)的第一材料形成的護(hù)罩懸掛器組件，以及由具有第二熱膨脹系數(shù)的第二材料形成的護(hù)罩，護(hù)罩懸掛器組件具有前懸掛器部分和分開的后懸掛器部分，并且前和后懸掛器部分配置成聯(lián)接在一起，從而跨過護(hù)罩的前徑向延伸壁而夾緊。

在另一實施例中，一種將負(fù)載從陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)護(hù)罩傳遞給CMC護(hù)罩懸掛器組件的方法包括將護(hù)罩懸掛器組件的前懸掛器部分和分開的后懸掛器部分夾緊在一起，護(hù)罩的前徑向延伸壁定位在前懸掛器部分和后懸掛器部分之間，前徑向延伸壁接收前懸掛器部分的前側(cè)和后懸掛器部分的后側(cè)上的夾緊力，從而在護(hù)罩和護(hù)罩懸掛器組件之間提供負(fù)載傳遞接頭。該方法還包括將護(hù)罩懸掛器組件聯(lián)接到渦輪的外殼上，并將負(fù)載從噴嘴通過護(hù)罩懸掛器組件的斜腹板部件傳遞給外殼。

在又一實施例中，一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)包括由具有第一熱膨脹系數(shù)的第一材料形成的護(hù)罩懸掛器組件，以及由具有第二熱膨脹系數(shù)的第二材料形成的護(hù)罩，護(hù)罩懸掛器組件具有前懸掛器部分和分開的后懸掛器部分，并且前和后懸掛器部分配置成聯(lián)接在一起，從而跨過護(hù)罩的前徑向延伸壁而夾緊。

附圖說明

圖1-7顯示了這里所述的方法和裝置的示例性實施例。

圖1是根據(jù)本公開的一個示例性實施例的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的示意圖。

圖2是根據(jù)本公開的一個示例性實施例的護(hù)罩懸掛器組件的側(cè)視圖。

圖3是圖2中所示的一段后懸掛器部分的透視圖。

圖4是圖3中所示聯(lián)接在圖2中所示護(hù)罩上的部段向后看去的前透視圖。

圖5是從上面向前看去的護(hù)罩懸掛器組件的后透視圖。