專利名稱：燃氣渦輪發(fā)動機的隔熱罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在燃氣渦輪發(fā)動機中的渦輪殼體的隔熱罩。
背景技術(shù)：


圖1為燃氣渦輪發(fā)動機的示意性橫截面圖。渦輪3，渦輪3，渦輪3由覆環(huán)6，覆環(huán)6，覆環(huán)6包圍。圖2為覆環(huán)6的簡化的透視圖。圖3為在圖2中的箭頭3-3，箭頭3-3方向的橫截面圖。
圖3中的覆環(huán)6的每一部分6A和6B，部分6A和6B，部分6A和6B包含一個環(huán)形法蘭9A和9B，環(huán)形法蘭9A和9B，環(huán)形法蘭9A和9B。又如圖4所示，孔12穿過該法蘭，并且圖3和4中的部分6A和6B用螺釘(沒有示出)裝配在一起。
在一些設(shè)計中，為了控制由法蘭9A和9B得到的溫度，在圖5中以部分分解形式表示的隔熱罩18，隔熱罩18，隔熱罩18包圍該法蘭9A和9B。現(xiàn)在說明該隔熱罩18的一些特點。
在許多情況下，如圖5一樣，該隔熱罩18由許多扇形體構(gòu)成。這種扇形體會引起圖1所示的問題。圖6只表示分成扇形體的隔熱罩18，沒有覆環(huán)6。由虛線箭頭21表示的熱或冷的空氣，由虛線箭頭21表示的熱或冷的空氣，由虛線箭頭21表示的熱或冷的空氣可以透過相鄰的扇形體18A和18B之間的連接。
另外，如參見圖7-9所述，該隔熱罩和覆環(huán)的裝配的組合可以作為一種雙金屬元件。圖7表示該隔熱罩的一個扇形體18A和支承法蘭9的一部分的覆環(huán)6的一部分。
圖8和9表示與該法蘭9連接的隔熱罩的扇形體18A。圖25，圖25，圖25表示將該扇形體18A與該法蘭9固定的螺釘。
如果該扇形體18A比該覆環(huán)/法蘭組件熱，則系統(tǒng)將彎曲成圖8所示的剖視形狀27，剖視形狀27，剖視形狀27。
相反，如果該扇形體18A比該覆環(huán)/法蘭組件冷，則該系統(tǒng)將彎曲成圖9所示的剖視形狀30，剖視形狀30，剖視形狀30。
在許多情況下，圖8和圖9的變形和圖6的泄漏是不希望的。變形可增加轉(zhuǎn)動的和靜止的零件之間的間隙，這是不希望的。例如，如果渦輪葉片的外頂部和包圍該葉片的覆環(huán)之間的間隔增加，則產(chǎn)生附加的泄漏，這引起效率的降低。
發(fā)明概述在本發(fā)明的一個形式中，一個環(huán)形的空心隔熱罩包圍在燃氣渦輪發(fā)動機中的渦輪覆環(huán)的環(huán)形法蘭。該隔熱罩的壁的變形允許隨著溫度的改變，該隔熱罩的圓周改變，而不會將很大的力加在該覆環(huán)上。該變形可以為褶合、褶、縐皮膜等形式。
附圖的簡要說明圖1表示一個燃氣渦輪發(fā)動機的示意性橫截面圖；圖2表示圖1的渦輪覆環(huán)6的示意圖；圖3表示在箭頭3-3方向取的，圖2所示的覆環(huán)6的橫截面圖；圖4表示在該覆環(huán)6的法蘭上作出的螺釘孔12；圖5表示通常用于保護法蘭9A和9B的隔熱罩；圖6表示在該隔熱罩的相鄰部分18A和18B之間的連接處的空氣21的滲透；圖7表示隔熱罩的扇形體18A和該覆環(huán)6的一部分的分解圖；圖8和9表示當該隔熱罩18A和該覆環(huán)6達到不同的溫度時可以產(chǎn)生的二種形式的變形；圖10-12表示本發(fā)明的一個形式；圖13表示由本發(fā)明的一個形式提供的絕熱覆蓋層65；圖14表示包圍一個覆環(huán)40的外殼50和51的一個圓形組；圖15表示在正常狀態(tài)下的外殼50和51組件；圖16表示在膨脹狀態(tài)下的外殼50和51組件；圖17表示在壓縮狀態(tài)下的外殼50和51組件；圖18表示本發(fā)明的另一個形式；圖19和22表示本發(fā)明的其他形式；圖20示意性地表示安裝在燃氣渦輪發(fā)動機100中的圖14所示的裝置；圖21表示密封隔熱罩的相鄰的扇形體的一種方法。
優(yōu)選實施例說明為了便于說明，由本發(fā)明實現(xiàn)的一種形式的隔熱罩在概念上是分段構(gòu)成的。實際的隔熱罩的建造順序不是必需與所述的概念上的步驟相適應的。
圖10表示具有法蘭43，法蘭43，法蘭43的二部分的渦輪覆環(huán)40，二部分的渦輪覆環(huán)40，二部分的渦輪覆環(huán)40。螺釘孔45，螺釘孔45，螺釘孔45包含將法蘭43固定在一起的螺釘(沒有示出)。為了簡單起見，覆環(huán)40表示成直線式的，然而實際上，它可以為環(huán)箍形狀，法蘭43在徑向外側(cè)上。
通道或殼體50和51，通道或殼體50和51，通道或殼體50和51代表該隔熱罩，并由已知的隔熱罩材料制成。有二種形式的通道較小的通道50和較大的通道51。
圖11表示互相靠近放置的通道50和51。圖12表示加在較大的通道51的末端的隔壁55，隔壁55，隔壁55。圖13表示放置在法蘭43上的較大量的通道50和51。
圖14表示實際的圓形結(jié)構(gòu)的通道50和51與覆環(huán)40。外表面57，外表面57，外表面57表示成弧形，但它們可以為平的。即，單個通道50和51可以為帶有平的側(cè)面的盒子形。
隔熱罩通道50和51形成包圍法蘭43的圓形組。這種結(jié)構(gòu)提供幾個優(yōu)越的特點，現(xiàn)在說明其中的幾個特點。
如圖15所示，較小的通道50包含孔60，孔60，孔60。沒有示出的螺釘穿過該孔60，將較小的通道50與圖10中的法蘭43連接。當連接時，較小的通道50與圖10中的法蘭43熱接觸良好。從另一個透視圖看，圖10中的較小通道50的內(nèi)表面63，內(nèi)表面63，內(nèi)表面63與法蘭43實際接觸。
在另一個實施例中，內(nèi)表面63不與法蘭43熱接觸，而是利用一個中間材料層(沒有示出)與法蘭43隔開。在又一個實施例中，圖22中的套筒125，套筒125，套筒125放置在螺釘?shù)闹車?，將圖10中的內(nèi)表面63與法蘭43隔開，然而，該套筒本身卻與法蘭43接觸。在這后一個實施例中，除了在該套筒處以外，在該內(nèi)表面63和法蘭43之間形成一個空氣空間。
在圖13中，較大的通道51與法蘭43隔開。二種通道50和51一起將該法蘭43密封。較大的通道51，較大的通道51，較大的通道51與法蘭43合作形成空氣空間或覆蓋層65。如分解通道51A，分解通道51A，7個分解通道51A所示的鄰近該法蘭43的空氣空間或覆蓋層65，79。最好，尺寸70，尺寸70，尺寸70所表示的這個覆蓋層65的厚度至少為1mm。預料的一個具體厚度為12mm或大約1/2英寸。本發(fā)明具體地覆蓋1mm～60mm的所有厚度以及更大的厚度。
從另一個透視圖可以看出覆蓋層65的厚度的問題。一般，當將二片平的玻璃一類的二種平的材料接觸放置時，一些空氣分子一般殘留在該二種材料之間。這些空氣分子可稱為“覆蓋層”。但在這個玻璃例子中，一種材料(一個玻璃片)的一些原子與另一種材料(另一個玻璃片)的原子接觸。
這種接觸可用普通的砂紙說明。如果將二張砂紙的粗面放置在一起，則一張砂紙的砂粒的頂部與另一張砂紙的砂?；蛟摷埥佑|?？諝鈱鼑傲２⒖煞Q為“覆蓋層”。
在顯微鏡下看，玻璃片類似砂紙片。
然而，在本發(fā)明的一個形式中，在較大的通道51內(nèi)沒有這種形式的接觸。除了在圖12中的隔壁55處以外，覆蓋層65完全將該通道51與法蘭43隔開。除了在隔壁55處以外，沒有法蘭43的原子穿過該覆蓋層65，并與該通道51的內(nèi)表面接觸。
由于圖13中的覆蓋層65由為非常好的絕熱體的空氣構(gòu)成，因此，通道51的隔熱罩性質(zhì)被覆蓋層65增強。
另一個優(yōu)越的特點在于圖12中的隔壁55的物理特性。該隔壁55起撓性膜片的作用。它們?nèi)コ驕p小圖7～9中所示的變形。
例如，圖15表示不變形狀態(tài)的隔壁55。如圖16所示，如果渦輪覆環(huán)(沒有示出)相對于通道50和51經(jīng)受熱膨脹，則隔壁55向外彎曲。通道50和51組件的總長度增加。
相反，如圖17所示，如果渦輪覆環(huán)(沒有示出)經(jīng)受熱收縮，則隔壁55向內(nèi)彎曲。通道50和51組件的總長度減小。
這樣，隔壁55允許裝配的通道50和51作手風琴式或波紋管式膨脹和收縮。這種膨脹和收縮可減小或消除圖8和9中所示的變形。
將給出一個實施例的變形減小的數(shù)字值。圖12中的隔熱罩72，隔熱罩72，隔熱罩72為外殼狀結(jié)構(gòu)。它是空心的?？偟耐鈿罱Y(jié)構(gòu)的彈性模數(shù)由該結(jié)構(gòu)的壁的材料和幾何形狀確定。
該外殼結(jié)構(gòu)的這個彈性模數(shù)(與構(gòu)成該外殼結(jié)構(gòu)的材料本身的彈性模數(shù)相反)小于圖10的總覆環(huán)40的彈性模數(shù)的50％，最好為小于10％。一個例子可說明這個百分數(shù)的重要性。
假設(shè)一對力70A和70B，力70A和70B，力70A和70B作用在圖11中的覆環(huán)40上。假設(shè)這些力引起的百分數(shù)伸長(即應變)為0.01％。如果在圖12中的隔熱罩72，隔熱罩72，隔熱罩72中要得到相同的應變(即百分數(shù)伸長)，則需要一對力68A和68B，力68A和68B，力68A和68B。這些力68A和68B必需為圖11中的力70A和70B的大約10％，這就是上一節(jié)中給出的百分數(shù)。
換句話說，假設(shè)圖8中的覆環(huán)6的彈性模數(shù)等于外殼狀隔熱罩18A，隔熱罩18A，隔熱罩18A的彈性模數(shù)。在覆環(huán)8和屏蔽18A之間給定的溫度差下，產(chǎn)生給定的變形。然而，如上所述，如果屏蔽18A的模量為覆環(huán)6的模量的10％，則粗略地，該變形大約為當模量相等時產(chǎn)生的變形的相同的百分數(shù)，即10％。
圖12中的力68A和68B與圖11中的力70A和70B之間大小的大的不同用于表示圖8和9所示形式的變形有效地被消除或大大減小。
根據(jù)圖12中的力68A和68B求出的所考慮的彈性模數(shù)稱軸向彈性模數(shù)。一個原因是由力產(chǎn)生的隔熱罩72，隔熱罩72，隔熱罩72的伸長或收縮在該隔熱罩72的縱軸線方向上。當然，該隔熱罩72為環(huán)形結(jié)構(gòu)。然而，短的部分可以看作是直線的，且具有縱軸線。這個軸向模量的概念也可用于圖14中的覆環(huán)40。
圖18表示本發(fā)明的另一個形式。該較大的通道51可以帶有凹部75，凹部75，凹部75，這些凹部與法蘭43匹配并起空氣密封的作用。換句話說，外殼51的基座76帶有與法蘭43接合的法蘭78，法蘭78，形成一個密封。
圖19表示本發(fā)明的另一個形式，其中在一些和所有的較大外殼51中形成U形的通道80，U形通道80，U形通道80。每一個U形通道80添加二個另外的隔壁或膜片55。該添加的膜片55提供附加的撓性。
該U形通道80的基座86，基座86，基座86的內(nèi)表面可以或不可以與法蘭43接觸(圖19中沒有示出)。另外，如縐皮膜90，縐皮膜90，縐皮膜90所示，在一些或全部較大的通道51中可以形成一個真正的縐皮膜。
圖22表示本發(fā)明的又一個形式。所有部分51的橫截面尺寸和形狀相同。相鄰的部分51利用圖19所示的褶，縐皮膜或變形連接，并在圖21中表示成元件91，元件91，元件91。周期性地作出螺釘孔120，螺釘孔120，螺釘孔120，并且套筒125，套筒125，套筒125將該部分51與法蘭43隔開。
本發(fā)明的一些重大的特點包括下列各點。一個特點為，除了在該隔熱罩與覆環(huán)接觸的位置，即在圖18中的區(qū)域76，區(qū)域76，79中以外，至少在氣流不能透過的意義上說，圖14中的隔熱罩72為連續(xù)的結(jié)構(gòu)。即，與圖6的先前技術(shù)的情況不同，在相鄰的通道50和51之間的連接處沒有泄漏。
該隔熱罩72可以作成由圖12中的分割線68B，分割線68B，分割線68B形成的二個半邊部分。該二個半邊部分互相成鏡象。單一的分割線或接縫數(shù)少于先前技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的接縫數(shù)。因此，通過該單一的分割線68B泄漏的機會比在先前技術(shù)中的多接縫中少。
第二個特點為圖14中的隔熱罩72可以看作是由二種形式的單元構(gòu)成。一個單元50，單元50，單元50跨過覆環(huán)40的第一扇形體100，第一扇形體100，第一扇形體100，并起一個安裝單元的作用。這個單元為U形，至少該U形的腿與圖13的法蘭43熱接觸。圖14中的第二單元51，第二單元51，第二單元51跨過該覆環(huán)40的第二扇形體105，第二扇形體105，第二扇形體105，并包含圖13的覆蓋層65。該二個單元由圖12中的隔壁55互相密封。
第三個特點為圖14中的隔熱罩72可以看作為包含一組殼體51，在該殼體之間為交替的支架50。該殼體51和支架50通過起氣體密封作用的圖12中的隔壁55，互相連接。支架50將該組件與圖13中的法蘭43連接。
第四個特點為圖14中的隔熱罩72可以由幾個扇形體構(gòu)成。圖12中所示的結(jié)構(gòu)可以代表一個扇形體，然而在描述中用直線表示。如圖21所示，通過使隔壁55A，隔壁55A，隔壁55A重疊，可使相鄰的扇形體互相密封。這種密封在金屬片材加工技術(shù)中是已知的，特別是可用于覆蓋金屬屋頂和加熱導管工作。
在圖21的情況下，如果接頭或使用的密封不能耐壓縮，則軸向彈性模數(shù)只能在拉伸中而不在壓縮中確定。
以上討論了隔熱罩的軸向彈性模數(shù)小于50％，最好小于10％。不同的實施例可以分別使用1～50的所有百分數(shù)。
在不偏離本發(fā)明的真實精神和范圍的條件下，可作各種替代和改變。希望由專利確保的是在下列權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，它包括a)一臺燃氣渦輪發(fā)動機，該發(fā)動機包括從一個渦輪殼體(6)伸出的至少一個環(huán)形法蘭(9A，9B)；和b)一個連續(xù)的環(huán)形隔熱罩(72)，該隔熱罩i)密封該環(huán)形法蘭(9A，9B)；和ii)包括減小該隔熱罩(72)的軸向彈性模數(shù)的縐皮膜或膜片(90) 。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征為，該環(huán)形隔熱罩(72)包括鄰近該渦輪殼體(6)的基座側(cè)面(86)，并且除了在該基座側(cè)面(86)上以外，該環(huán)形隔熱罩(72)不能使氣流透過。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征為，該環(huán)形隔熱罩(72)由幾個相鄰的單元(50)構(gòu)成，每一個單元包括a)與該法蘭的第一扇形體(100)熱接觸的一個安裝部分(50)；b)包圍該法蘭的第二扇形體(105)并由空氣覆蓋層(65)與該第二扇形體(105)隔開的一個空心部分(51)；和c)位于一個軸向平面內(nèi)，使該支架部分(50)與該空心部分(51)連接的一個隔壁(55)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征為，該安裝部分(50)的橫截面大致為U形，該U形的腿與該環(huán)形法蘭(9A，9B)熱接觸。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征為，在該環(huán)形隔熱罩(72)的熱膨脹或收縮過程中，該隔壁(55)撓曲。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征為，還包括在該隔熱罩(72)和該環(huán)形法蘭(9A，9B)或該渦輪殼體(6)之一之間延伸的并支承該環(huán)形法蘭(9A，9B)的隔套(125)。
7.一種系統(tǒng)，包括a)一臺燃氣渦輪發(fā)動機，該發(fā)動機包括從渦輪殼體(6)伸出的一個環(huán)形法蘭(9A，9B)，該法蘭/殼體具有在其中限定的軸向彈性模數(shù)；和b)一個隔熱罩(72)，該隔熱罩i)密封該法蘭(9A，9B)的一個扇形體(105)；和ii)具有小于該扇形體(105)的軸向彈性模數(shù)的50％的軸向彈性模數(shù)。
8.操作該燃氣渦輪發(fā)動機的方法，該方法包括a)在渦輪殼體(6)的外表面上保持環(huán)形法蘭(9A，9B)；b)保持一組殼體(50，51)，每一個殼體i)密封該環(huán)形法蘭(9A，9B)的相應的扇形體(100，105)；和ii)保持與所述的相應的扇形體(100，105)鄰近的空氣覆蓋層(65)；c)保持一組支架(50)，每一個支架i)在一對框架(51)之間；和ii)與該環(huán)形法蘭(9A，9B)的相應扇形體(100，105)熱接觸；d)在每一個支架(50)和其相鄰的一對框架(51)之間保持氣體密封。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征為，還包括a)保持穿過該環(huán)形法蘭(9A，9B)的一些螺釘，每一個螺釘將一個支架(50)與該環(huán)形法蘭(9A，9B)固定。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征為，除了在支架(50)，框架(51)和密封件的徑向最內(nèi)部分以外，該支架(50)，框架(51)和密封件提供對移向該環(huán)形法蘭(9A，9B)的氣體的一種空間連續(xù)的屏障。
全文摘要
一種在燃氣渦輪發(fā)動機中的渦輪覆環(huán)的隔熱罩(72)。該隔熱罩(72)為環(huán)形的U形外殼(50，51)的形狀，該U形的開放部向面向徑向內(nèi)部。該外殼(51)覆蓋環(huán)形法蘭(9A，9B)或另一個體，并且安裝在該體或相應的體上。該外殼(50，51)中的褶，縐皮膜，褶合或其他變形(90)減小該外殼的軸向彈性模數(shù)。這樣，該外殼(50，51)的熱膨脹和收縮將減小的力加在安裝該外殼(50，51)的法蘭(9A，9B)上。
文檔編號F01D25/24GK1902380SQ200480039315
公開日2007年1月24日 申請日期2004年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月3日
發(fā)明者R·P·查喬爾 申請人:通用電氣公司