專利名稱：燃?xì)鉁u輪護(hù)罩的支承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪，尤其涉及燃?xì)鉁u輪護(hù)罩(shroud)的支 承件。
背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪中(諸如用于發(fā)電的燃?xì)鉁u輪)，為了獲得提高的 發(fā)動機(jī)效率，希望葉片能夠在渦輪殼體或"護(hù)罩"內(nèi)以減小的間隙旋轉(zhuǎn)， 以提供相對于可從膨脹工作流體獲得的能量而言提高的效率。通常， 通過在護(hù)罩與葉片尖端之間保持減小的閾值間隙可獲得提高的操作 效率，該減小的閾值間隙防止熱氣經(jīng)過葉片尖端的不希望的"泄漏"。 間隙增加可導(dǎo)致泄漏問題，并致使渦輪的整體效率降低。作為渦輪中用于與熱氣通道接觸的護(hù)罩材料的選擇，陶乾 基復(fù)合材料具有優(yōu)勢。陶瓷基復(fù)合材料可經(jīng)受較高的操作溫度，并且 適合用于燃?xì)鉁u輪的熱氣通道。近來，熔融-滲透(melt-infiltrated)(MI) 碳化硅/碳化硅(SiC/SiC)陶瓷基復(fù)合材料已經(jīng)制成高溫的靜止構(gòu)件，諸 如燃?xì)鉁u輪的護(hù)罩。由于其熱容量的原因，與金屬構(gòu)件相比，陶瓷基 復(fù)合材料的渦輪構(gòu)件(諸如由Ml-SiC/SiC復(fù)合材料制成的構(gòu)件)通常便 于降低冷卻流量?？梢哉J(rèn)識到，當(dāng)各葉片經(jīng)過護(hù)罩時，由于熱氣的壓力脈沖， 護(hù)罩要經(jīng)受振動。此外，由于護(hù)罩接近高速旋轉(zhuǎn)的葉片，故振動可能 處于或接近共振頻率，并因此需要減震來延長渦輪在長期的工業(yè)操作 期間的預(yù)期壽命。陶瓷復(fù)合材料需要獨(dú)特的附連并具有多種失效機(jī) 制，諸如磨損、氧化、應(yīng)力集中，以及當(dāng)構(gòu)造用于聯(lián)接至金屬構(gòu)件的 復(fù)合材料時對陶瓷復(fù)合材料的破壞。相應(yīng)地，需要解決涉及陶瓷復(fù)合
材料的護(hù)罩與渦輪的金屬構(gòu)件的附連的動力學(xué)相關(guān)的問題，以將不利
的模態(tài)響應(yīng)(modal response)降低到最低程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例包括用于燃?xì)鉁u輪護(hù)罩的支承裝置。該裝 置包括具有可連接到燃?xì)鉁u輪的殼體上的聯(lián)接件的外護(hù)罩塊，以及具 有前凸緣和后凸緣的護(hù)罩構(gòu)件。護(hù)罩構(gòu)件通過前凸緣和后凸緣附連到 外護(hù)罩塊上。該裝置還包括布置在外護(hù)罩塊與護(hù)罩構(gòu)件之間的減震 器，以及布置在外護(hù)罩塊中的偏壓元件。減震器與外護(hù)罩塊之間的移 動自由度限定了減震器的移動方向。偏壓元件通過減震器而可操作地 連接在外護(hù)罩塊與護(hù)罩構(gòu)件之間，偏壓元件的偏壓力沿著減震器的移 動方向。本發(fā)明的另 一實(shí)施例包括用于燃?xì)鉁u輪護(hù)罩的支承裝置， 燃?xì)鉁u輪具有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸限定了與其垂直的徑向方向。該裝置包 括具有可連接到燃?xì)鉁u輪的外殼上的聯(lián)接件的外護(hù)罩塊，以及具有前 凸緣和后凸緣的熔融-滲透陶瓷基復(fù)合材料的內(nèi)護(hù)罩構(gòu)件。熔融-滲透 陶瓷基復(fù)合材料的內(nèi)護(hù)罩構(gòu)件通過前凸緣和后凸緣附連到外護(hù)罩塊 上。該裝置還包括布置在外護(hù)罩塊與熔融-滲透陶瓷基復(fù)合材料的內(nèi)護(hù) 罩構(gòu)件之間的減震器。減震器與外護(hù)罩塊之間的移動自由度限定了減 震器的移動方向，該減震器的移動方向相對于燃?xì)鉁u輪的徑向方向形 成大于零度的角度。該裝置還包括偏壓元件，其布置在外護(hù)罩塊內(nèi)并 且通過減震器而可操作地連接在外護(hù)罩塊與熔融-滲透陶瓷基復(fù)合材 料的內(nèi)護(hù)罩構(gòu)件之間。偏壓元件的偏壓力沿著移動方向。從以下結(jié)合附圖提供的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，可 以很容易地理解這些及其它優(yōu)點(diǎn)和特征。


參照示范圖，其中相同的構(gòu)件在附圖中使用相同的編號圖1顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的渦輪發(fā)動機(jī)的實(shí)施例的示意
圖；圖2顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的護(hù)罩組件的等角分解組裝圖； [OOll]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的當(dāng)從繞著渦輪軸線的周向方
向觀察時穿過圖2的護(hù)罩組件的截面圖；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的當(dāng)從軸向向前方向觀察時穿
過圖2的護(hù)罩組件的截面圖；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的護(hù)罩表面的頂部透視圖；
圖6顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的護(hù)罩組件的另一個等角分解
組裝圖；圖7顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的護(hù)罩的前凸緣部分和連接銷 的放大的截面圖；以及圖8顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖7的護(hù)罩的前凸緣部分和 連接銷的放大的端視圖。
零件列表
序號 部件
20 渦輪發(fā)動才/U
25 燃燒器
30 燃?xì)?br> 35 渦輪
40 軸
45 壓縮牙幾
50 功率輸出
55 氧化劑氣流
60 壓縮的氧^f匕劑氣流
65 燃料流
70 燃料供應(yīng)系統(tǒng)75護(hù)罩組件
80護(hù)罩塊
85護(hù)罩
90軸線
95前端
100后端
103逆時針旋轉(zhuǎn)
105銷
110銷
115內(nèi)表面
120突起圖案
125殼體
130內(nèi)壁
135T形鉤
140溝槽
145穩(wěn)壓腔
150減震系統(tǒng)
155減震塊/護(hù)罩界面(interface)
160減震器載荷傳遞機(jī)構(gòu)
165減震機(jī)構(gòu)
170減震塊
175向內(nèi)朝向的表面
180向外朝向的表面
183周邊
185上引導(dǎo)件
190引導(dǎo)表面
195引導(dǎo)表面
200引導(dǎo)表面205引導(dǎo)表面
207側(cè)面
208側(cè)面
210杯形襯墊
215隔熱襯墊
220偏壓元件
222護(hù)罩塊的第一部分
225杯狀塊
230冷卻通道
235內(nèi)部空腔
240開口
250排出塞
255埋頭孔
260表面
265移動
270軸向分量
275徑向分量
280密封表面
283后端
285密封件
290密封件保持界面
295間隙
300間隙
305曲4斤的流動通道
310凸緣部分
315孑匕
310前凸緣
320孑匕 325凹部
330頭部
335間隙
340細(xì)長煩寸面
345界面
350后凸緣
355孑匕
360銷孔
365保持孔
370保持銷
375保持孔
380端部
385界面
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例提供了 一種護(hù)罩組件，其具有傾斜的減震 塊，以增強(qiáng)密封性和振動容限。本文所描述的附加特征可增強(qiáng)組件內(nèi) 的密封性并減小旋轉(zhuǎn)葉片的操作間隙，以降低在旋轉(zhuǎn)葉片之外產(chǎn)生的 泄漏，由此提高發(fā)動機(jī)的操作效率。圖1顯示渦輪發(fā)動機(jī)20(諸如燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)20)的實(shí)施例 的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)20包括燃燒器25。燃燒器25燃燒燃料-氧化劑的混合物，以產(chǎn)生高溫高能燃?xì)饬?0。然后，來自燃燒器25 的燃?xì)饬?0行進(jìn)到渦輪35中。渦輪35包括渦輪葉片組件(未示出)。 燃?xì)饬?0將能量傳遞給葉片組件，從而使葉片組件旋轉(zhuǎn)。葉片組件 聯(lián)接到軸40上。軸40響應(yīng)葉片組件的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。然后軸40用來 為壓縮機(jī)45提供能量。軸40可以可選地給不同的輸出裝置(未示 出)(諸如發(fā)電機(jī))提供功率輸出50。壓縮機(jī)45吸入并壓縮氧化劑流55。 在氧化劑流55的壓縮之后，壓縮的氧化劑流60供入燃燒器25。來自
壓縮機(jī)45的壓縮的氧化劑流60與來自燃料供應(yīng)系統(tǒng)70的燃料流65 混合，以在燃燒器25內(nèi)形成燃料-氧化劑的混合物。然后，燃料-氧化 劑的混合物在燃燒器25中經(jīng)歷燃燒過程。圖2顯示護(hù)罩組件75的等角分解組裝圖，該護(hù)罩組件75 將參照圖3和4以其截面圖進(jìn)一步進(jìn)行說明。圖3和4顯示護(hù)罩組件75，其包括外護(hù)罩塊80或用于安裝 多個護(hù)罩85(諸如鄰近渦輪葉片列(未示出)布置的靜止護(hù)罩85)的主 體。圖3是沿周向方向的視圖，其中高溫高能燃?xì)饬?0從左側(cè)指向 右側(cè)地穿過發(fā)動機(jī)20,并且葉片(未示出)繞著軸40的軸線90旋轉(zhuǎn)， 軸40的軸線90限定了渦輪35和外護(hù)罩塊80的軸線方向。相應(yīng)地， 高溫高能燃?xì)?0的壓力在外護(hù)罩塊80的前端95(在從高溫高能燃?xì)?30施加能量至葉片組件之前)大于后端IOO(在傳遞一些能量至葉片之 后)。圖4是沿軸向向前的方向的視圖，該軸向向前的方向與高 溫高能燃?xì)饬?0穿過渦輪35的方向相反。例如，高溫高能燃?xì)饬?0 從圖4的頁面中向外導(dǎo)出，這導(dǎo)致渦輪葉片繞著軸線90逆時針旋轉(zhuǎn) 103。葉片尖端(未示出)布置成緊密地鄰近護(hù)罩85。葉片與護(hù)罩85之 間的高溫高能燃?xì)?0的任何泄漏均導(dǎo)致發(fā)動機(jī)20的操作效率的損 失。例如，當(dāng)葉片尖端與護(hù)罩85之間的間隙增加時，發(fā)動機(jī)20的效 率降低。參照圖4，護(hù)罩塊80優(yōu)選地?cái)y帶有三個單獨(dú)的護(hù)罩85。可 以認(rèn)識到，多個護(hù)罩塊80繞著軸線90以周向陣列的方式布置，并且 安裝有多個護(hù)罩85，它們包圍并形成流過渦輪35的熱氣通道的一部 分。護(hù)罩85由陶瓷復(fù)合材料制成，并由銷105，110(參照圖3可清楚地 看到)固定到護(hù)罩塊80上，而且具有與熱氣通道的高溫高能燃?xì)?0接 觸的內(nèi)表面115。圖5顯示具有三個護(hù)罩85的圖4的護(hù)罩組件75底部照片 的形象再現(xiàn)。在實(shí)施例中，護(hù)罩85包括提供增強(qiáng)的高溫性能的陶瓷基復(fù)合材料(CMC)。 CMC材料的實(shí)施例構(gòu)思成包括環(huán)境隔離涂層 (EBC)連同多向分層構(gòu)造，諸如熔融-滲透碳化硅纖維增強(qiáng)型碳化硅陶 瓷基復(fù)合材料(SiC/SiC CMC)。在實(shí)施例中，包括CMC材料的護(hù)罩 85的內(nèi)表面115還包括突起圖案(raised pattem)120。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在護(hù) 罩85的內(nèi)表面115中結(jié)合突起圖案120將增加內(nèi)表面115的表面面 積，并以類似于減小旋轉(zhuǎn)葉片與護(hù)罩85之間的間隙的方式減少旋轉(zhuǎn) 葉片與護(hù)罩85之間的氣流，由此提高了操作效率。在另一個實(shí)施例 中，突起圖案120包括可磨損的CMC材料，使得葉片尖端與可磨損 的突起的CMC材料圖案120發(fā)生干涉，或者通過磨損而從護(hù)罩85的 內(nèi)表面U5上去除少量可磨損的突起的CMC材料圖案120,由此在 護(hù)罩85的內(nèi)表面115中可提供減小間隙的曲率，該曲率緊密地匹配 由于葉片尖端的旋轉(zhuǎn)而形成的曲率。另外，使用可磨損的材料允許減 小的間隙緊密地匹配由于葉片尖端旋轉(zhuǎn)而形成的曲率，而不產(chǎn)生與在 護(hù)罩85的內(nèi)表面115中制造該曲率相關(guān)的復(fù)雜性和成本。重新參照圖3和4，外護(hù)罩塊80裝配到燃?xì)鉁u輪35的殼體 125(本文也稱作"夕卜殼")中。護(hù)罩塊80例如安裝到殼體125上，其中 殼體125從殼體125的內(nèi)壁130朝向軸線90進(jìn)一步徑向向內(nèi)延伸。T 形鉤135可布置成環(huán)形齒排，其接合溝槽140在外護(hù)罩塊80的長度 上延伸的相對側(cè)，使得溝槽140提供與殼體125的T形鉤135的聯(lián)接。 外護(hù)罩塊80可以是在T形鉤135上滑動的整體塊，或者是在T形鉤 135上夾緊的一對左半塊和右半塊。各護(hù)罩塊80裝配到殼體125內(nèi)的 穩(wěn)壓腔(plenum cavity)145中，并鄰近渦輪35的旋轉(zhuǎn)部分。外護(hù)罩塊80可由足夠耐高溫的金屬合金制成，以耐受燃燒 排氣的溫度。金屬外護(hù)罩塊80中的一小部分(例如鄰近護(hù)罩85的部分) 可暴露于來自渦輪35流動通道中的高溫高能燃?xì)?0。布置在外護(hù)罩塊80中的是減震系統(tǒng)150。減震系統(tǒng)150包 括減震塊/護(hù)罩界面155、減震器載荷傳遞機(jī)構(gòu)160和減震機(jī)構(gòu)165。 減震塊/護(hù)罩界面155包括與護(hù)罩85接觸的減震塊170。在實(shí)施例中，
減震塊170由金屬材料(諸如PM2000， 一種具有高達(dá)2200。F高溫使 用容限的優(yōu)質(zhì)合金材料)制成。如圖3和4所示，減震塊170的徑向向 內(nèi)朝向的表面175與護(hù)罩85的徑向向外朝向的表面180平行、鄰近， 并基本上面對面地接觸。在實(shí)施例中，徑向向內(nèi)朝向的表面175的基 本上所有的區(qū)域(諸如限定在減震塊170的周邊183(參照圖6可清楚地 看到)內(nèi)的表面區(qū)域)與護(hù)罩85的徑向向外朝向的表面180接觸。增加 這種面對面的接觸面積將降低響應(yīng)于護(hù)罩85與減震塊170之間的載 荷(諸如響應(yīng)于由旋轉(zhuǎn)葉片產(chǎn)生的壓力脈沖)而產(chǎn)生在護(hù)罩85中的應(yīng)力 量。減震塊170中降低的接觸應(yīng)力將減少磨損，由此可延長減震塊170 的使用壽命。另外，面對面的接觸將密封表面175,180，由此減少了 高溫高能燃?xì)?0在護(hù)罩85與減震塊170之間從護(hù)罩組件75的前端 95朝向后端IOO的流量。例如，在實(shí)施例中，各個徑向向內(nèi)朝向的表 面175和徑向向外朝向的表面180均為平坦的表面175,180，并且面 對面地^妄觸。圖6顯示護(hù)罩組件75的等角分解組裝圖?，F(xiàn)在參照圖4和 6，顯示了減震塊170的上引導(dǎo)件185。上引導(dǎo)件185包括與外護(hù)罩塊 80接觸的棱柱形幾何形狀(清楚地顯示在圖4中)。上引導(dǎo)件185與外 護(hù)罩塊80之間的緊公差接觸將減少冷卻空氣在上引導(dǎo)件185與外護(hù) 罩塊80之間的泄漏。上引導(dǎo)件185包括具有引導(dǎo)表面190,195的幾何 形狀，該引導(dǎo)表面190,195與外護(hù)罩塊80的相應(yīng)的引導(dǎo)表面200,205 相配合或接觸。引導(dǎo)表面200,205連同引導(dǎo)表面190,195限定了減震 塊170相對于外護(hù)罩塊80的移動自由度，該移動自由度限定了減震 塊170的移動方向265。在實(shí)施例中，表面190-205為平坦的表面 190-205，使得平坦的表面190-205之間的緊公差接觸提供了側(cè)面對側(cè) 面的定位，并防止減震塊170在外護(hù)罩塊80內(nèi)相對于外護(hù)罩塊80旋 轉(zhuǎn)。在一個實(shí)施例中，上引導(dǎo)件185包括限定矩形的幾何形狀的四個 側(cè)面190， 195,207,208。重新參照圖3和4，減震器載荷傳遞構(gòu)件160還包括杯形襯
墊(washer cup)210和隔熱襯墊215。襯墊215布置在與減震塊170直 接機(jī)械連接的杯形襯墊210中。杯形襯墊210為隔熱襯墊215提供支 承，該隔熱襯墊215阻斷了從減震塊170的上引導(dǎo)件185通往偏壓元 件220(諸如布置在外護(hù)罩塊80的第一部分222附近的彈簧)的導(dǎo)熱3各 徑。在實(shí)施例中，隔熱襯墊215包括諸如整體式的陶資氮化硅和可加 工的玻璃陶瓷的材料，諸如MACOR(可在市場上從Corning Inc.， Corning New York獲得)。減震機(jī)構(gòu)165包括彈簧220。彈簧220在組裝之前在溫度和 載荷下進(jìn)行預(yù)處理，以便增強(qiáng)結(jié)構(gòu)順應(yīng)性的適應(yīng)性。彈簧220安裝到 杯狀塊225中，該杯狀塊225諸如通過螺紋而機(jī)械地保持在護(hù)罩塊80 中。彈簧220預(yù)加載，以在一端與隔熱襯墊215接合，以通過杯形襯 墊210徑向向內(nèi)地偏壓減震塊170。彈簧220的相對端通過杯狀塊225 操作地連接到外護(hù)罩塊80上。圖3顯示與壓縮機(jī)45流體連通的冷卻通道230，以通過內(nèi) 部空腔235給彈簧220提供排出空氣的冷卻流。杯狀塊225包括開口 240，該開口 240使冷卻流能夠通過冷卻通道230將彈簧220的溫度 保持為低于預(yù)定溫度，并由此通過強(qiáng)制對流控制應(yīng)力-釋放速率。因此， 彈簧可由低溫金屬合金制成，并沿移動方向265在減震塊170上保持 正的預(yù)載荷，這將在下面進(jìn)一步介紹。已使用的冷卻介質(zhì)通過通道245 排出。杯形襯墊210可在隔熱襯墊215破裂的情況下保證彈簧220的 保持和預(yù)載荷。排出塞(bleed plug)250布置在冷卻通道230的埋頭孔255 中。排出塞250包括表面260,該表面260限定了控制流向彈簧220 的冷卻流的量和速率的孔。例如，在沖莫擬測試或儀器測試之后，可確 定保持彈簧220所需最高溫度的冷卻流的特定速率。不希望存在大于 特定速率的冷卻流，這是因?yàn)樗岣吡藢嚎s機(jī)45容量的要求，并 導(dǎo)致發(fā)動機(jī)20效率的損失。另外，這種冷卻劑的減少可增進(jìn)瞬態(tài)(預(yù) 熱)熱速率的提高。相應(yīng)地，通過計(jì)算可確定表面260的適當(dāng)?shù)膸缀涡?br> 狀，以提供所需的流速，并防止產(chǎn)生不必要的冷卻流，該冷卻流大于
為提供彈簧220所需的溫度而確定的冷卻流。在發(fā)動機(jī)20的操作參 數(shù)或所需的冷卻流發(fā)生變化的情況下，可對具有適當(dāng)表面260的幾何 形狀的排出塞250進(jìn)行改變。渦輪35的徑向方向R垂直于軸線90。由在塊180與減震 塊170之間的彈簧220所提供的偏壓力與減震塊170的移動方向265 相對準(zhǔn)，而移動方向265相對于徑向方向R傾斜。例如，移動方向265 和徑向方向R包括在其間的偏移角e。相應(yīng)地，施加到減震塊170上 的彈簧220的偏壓力沿著移動方向265，并且可分解成與軸線90對準(zhǔn) 并指向外護(hù)罩塊80的后端100的軸向分量270以及與徑向方向R對 準(zhǔn)并徑向向內(nèi)指向的徑向分量275。在操作中，彈簧220的偏壓力的徑向分量275在減震塊170 上保持徑向向內(nèi)指向的力。減震塊170又靠在護(hù)罩85的徑向向外朝 向的表面180上，以抑制振動并尤其避免護(hù)罩85在共振頻率處或接 近共振頻率處的振動響應(yīng)。彈簧220的偏壓力的軸向分量270給減震 塊170提供指向布置在護(hù)罩85附近的外護(hù)罩塊80的第二部分278的 后端100的軸向力。因此，處于減震塊170的后端283上的密封面280 布置成與外護(hù)罩塊80的第二部分278的后端100接觸，并朝向外護(hù) 罩塊80的第二部分278的后端100偏壓。密封面280為減震塊170 提供軸向支承，從而降低減震塊170的振動響應(yīng)，并對減震塊170與 外護(hù)罩塊80進(jìn)行密封。密封該減震塊170與外護(hù)罩塊80減少高溫高 能燃?xì)?0從前端95到后端IOO在葉片周圍的旁通，由此提高了發(fā)動 才幾20的效率。圖4顯示布置在相鄰減震塊170的相鄰密封保持界面 290(諸如密封件保持溝槽)中的密封件285。密封件285和保持界面290 與軸線90對準(zhǔn)。相應(yīng)地，密封件285為軸向密封件285，并在減震塊 170之間進(jìn)行密封，以減少高溫高能燃?xì)?0在渦輪葉片周圍的旁通。 軸向密封件285由適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?，以耐受高溫高能燃?xì)?0的溫度，
并且軸向密封件285可稱作"狗骨式密封件"(dog-bone seals)。通過將 護(hù)罩85布置成使得相鄰護(hù)罩85之間的間隙295相對于相鄰減震塊170 之間的間隙300周向偏移，進(jìn)一步減少高溫高能燃?xì)?0在葉片周圍 的旁通。護(hù)罩85的布置使得間隙295相對于間隙300的周向偏移形 成曲折的流動通道305，該流動通道305對高溫高能燃?xì)?0在葉片周 圍的流動進(jìn)4亍限制。圖7是護(hù)罩85的前凸緣部分310和銷105(諸如前凸緣的連 接銷105)的放大視圖。銷105經(jīng)由護(hù)罩85的前凸緣310的孔315插 入。銷105將護(hù)罩85保持在支承塊80的適當(dāng)位置，并對抗經(jīng)由減震 塊170施加的彈簧220的徑向向內(nèi)指向的力。銷105裝配到支承塊80 中的銷孔320中，該銷孔320包括用于銷105的頭部330的凹部325。 銷孔320延伸經(jīng)過外護(hù)罩塊80中的間隙335,以容納前凸纟彖310。圖8顯示插入到外護(hù)罩塊80中的圖7的銷105的端—見圖。 銷105的頭部330和塊80的凹部325包括互補(bǔ)的幾何形狀，諸如可 與塊80接合的細(xì)長側(cè)面340，以防止銷105在插入塊80之后旋轉(zhuǎn)。 銷105的頭部330和塊80的凹部325之間的界面345將銷105保持 在塊80中。界面345的實(shí)施例構(gòu)思成包括通過諸如壓凹4妄合和軌道 鉚接(orbitalriveting)的工藝形成的變形界面345。界面345的其它實(shí)施 例構(gòu)思成包括通過諸如焊接、硬焊或軟焊等工藝產(chǎn)生的頭部330的材 料轉(zhuǎn)換(material transformation^界面345的使用免除在銷105上或在 塊80的孔320中結(jié)合螺紋，并由此簡化并降低了制造銷105和塊80 的成本，以及降低了在發(fā)動機(jī)20操作之后在移開銷105期間因磨損 而咬住的可能性。重新參照圖3,其顯示了后凸緣350和銷110，諸如后凸緣 連接銷110。因?yàn)殇N110與護(hù)罩85直接接觸，所以不適合使用界面， 諸如保持前凸緣連接銷105的界面345，這是因?yàn)橹圃熳o(hù)罩85的陶瓷 材料不能提供這種界面保持方法。銷110經(jīng)由護(hù)罩85的后凸緣350的孔355插入。銷IIO將
護(hù)罩85保持在支承塊80中的適當(dāng)位置，并對抗經(jīng)由減震塊170所施 加的彈簧220的徑向向內(nèi)指向的力。銷110裝配到塊80中的銷孔360 中。銷孔360還包括保持銷370布置在其內(nèi)的保持孔365。銷110包 括保持孔375,保持銷370的端部380經(jīng)由該保持孔375進(jìn)行布置， 由此保持并防止銷110的旋轉(zhuǎn)和移位。在保持銷370布置在保持孔375 中之后，界面385將保持銷370保持在保持孔365中的適當(dāng)位置。界 面385的實(shí)施例構(gòu)思成包括保持銷370的變形(諸如壓凹接合和軌道鉚 接)，以及保持銷370的材料轉(zhuǎn)換(諸如焊接、硬焊或軟焊)。保持銷370 連同界面385的使用免除在銷110上或在塊80的銷孔360中結(jié)合螺 紋，并由此簡化并降低了制造銷110和塊80的成本，以及降低了在 移開該銷IIO期間的因磨損而咬住的可能性。盡管描述了在減震塊170與護(hù)罩85之間具有平坦表面 175,180的實(shí)施例，但是可以認(rèn)識到的是，本發(fā)明的范圍并非受限于 此，并且本發(fā)明還將適用于如下護(hù)罩組件75的實(shí)施例，該護(hù)罩組件 利用具有可選幾何形狀(例如彎曲的、卵形的、嚙合齒或其它合適的幾 何形狀)的相應(yīng)的表面175,180,以提供密封并且傳遞彈簧220的力的 徑向分量。盡管描述了具有平坦表面以提供側(cè)面對側(cè)面的定位并防止 減震塊170在外護(hù)罩塊80中旋轉(zhuǎn)的實(shí)施例，但是可以認(rèn)識到的是， 本發(fā)明的范圍并非受限于此，并且本發(fā)明還將適用于如下護(hù)罩組件75 的實(shí)施例，該護(hù)罩組件利用具有可選幾何形狀(諸如彎曲的、卵形的、 橢圓形的、三角形的或其它合適的幾何形狀)的相應(yīng)的表面190-205， 以提供密封、側(cè)面對側(cè)面的定位并防止旋轉(zhuǎn)。盡管描述了使用彈簧220 作為偏壓元件220的實(shí)施例，但是可以認(rèn)識到的是，本發(fā)明的范圍并 非受限于此，并且本發(fā)明還將適用于如下護(hù)罩組件的實(shí)施例，該護(hù)罩 組件利用可選偏壓元件220(諸如與減震塊170和外護(hù)罩塊80中的至 少一個構(gòu)件成為整體的彈性特征)來徑向向內(nèi)地偏壓減震塊170。如所公開的，本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括以下優(yōu)點(diǎn)中的一 些通過以下方式提高了發(fā)動機(jī)的效率增強(qiáng)了減震塊與外護(hù)罩塊之 間的密封性；增強(qiáng)了相鄰的減震塊之間的密封性；通過護(hù)罩間隙相對 于減震塊間隙周向偏移而增強(qiáng)了密封性；增強(qiáng)了緊公差配合的上引導(dǎo) 界面與外護(hù)罩塊之間的密封性；增加了減震塊與護(hù)罩之間區(qū)域與區(qū)域
的接觸；通過可磨損的護(hù)罩材料減小了葉片與護(hù)罩的間隙；通過無螺 紋的護(hù)罩保持銷降低了制造成本并提高了維護(hù)的便利性；以及通過可 互換的冷卻通道排出塞提高了操作靈活性。盡管本發(fā)明參照示范性的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是可以理 解的是，本發(fā)明進(jìn)行多種變化，并且等同物可取代其中的元件，而不 背離本發(fā)明的范圍。另外，可進(jìn)行多種變更，以使具體的情況或材料 適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)容，而并不背離其基本范圍。因此，本發(fā)明旨在不 受限于特定的實(shí)施例，該特定的實(shí)施例作為預(yù)期用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最 好或唯一的方式而公開，而是本發(fā)明將包括屬于權(quán)利要求范圍內(nèi)的所 有實(shí)施例。同樣，在附圖和描述中公開了本發(fā)明的示范性的實(shí)施例， 雖然采用了具體的用語，但是除非另有說明，否則這些用語4又僅在一 般性及描述性的意義上使用，而并非出于限制性的目的，所以本發(fā)明 的范圍不能因此而受到限制。另外，"第一"、"第二"等用語的使用并 不表示任何順序或重要性，而是"第一"、"第二"用來對元件進(jìn)行區(qū)分。 此外，"一，，、"一個"等用語的使用并不表示數(shù)量上的限制，而是 表示存在至少一個所引用的項(xiàng)目。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)鉁u輪(35)的護(hù)罩(85)的支承裝置，所述燃?xì)鉁u輪(35)包括限定了與其垂直的徑向方向的旋轉(zhuǎn)軸(40)，所述裝置包括:包括可連接到所述燃?xì)鉁u輪(35)的外殼上的聯(lián)接件的外護(hù)罩塊(80)；包括前凸緣(310)和后凸緣(350)的護(hù)罩(85)構(gòu)件，所述護(hù)罩構(gòu)件經(jīng)由所述前凸緣(310)和所述后凸緣(350)附連到所述外護(hù)罩塊(80)上；布置在所述外護(hù)罩塊(80)與所述護(hù)罩構(gòu)件之間的減震器，其中所述減震器與所述外護(hù)罩塊(80)之間的移動自由度限定了所述減震器的移動方向(265)，所述移動方向(265)相對于所述燃?xì)鉁u輪(35)的徑向方向形成大于零度的角度；以及布置在所述外護(hù)罩塊(80)中的偏壓元件(220)，所述偏壓元件(220)經(jīng)由所述減震器而可操作地連接在所述外護(hù)罩塊(80)與所述護(hù)罩構(gòu)件之間，所述偏壓元件(220)的偏壓力沿著所述減震器的移動方向(265)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支承裝置，其特征在于 所述外護(hù)罩塊(80)包括鄰近所述偏壓元件(220)的第一部分和鄰近所述護(hù)罩(85)的第二部分(278);以及所述偏壓元件(220)的偏壓力的分量朝向所述外護(hù)罩塊(80)的第二 部分(278)偏壓所述減震器的后端(283)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支承裝置，其特征在于 所述減震器包括引導(dǎo)表面(190); 所述外護(hù)罩塊(80)包括引導(dǎo)表面(200; 205);以及 所述引導(dǎo)表面(200; 205)與所述引導(dǎo)表面(190)相配合，由此限定了所述減震器相對于所述外護(hù)罩塊(80)的移動自由度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支承裝置，其特征在于所述外護(hù)罩塊(80)包括與所述偏壓元件(220)處于流體連通的冷卻 通道(230);以及所述裝置還包括布置在所述冷卻通道(230)內(nèi)的排出塞(250)，所述 排出塞(250)包括限定了穿過所述排出塞(250)的開口的表面(260)。
5. 才艮據(jù)權(quán)利要求l所述的支承裝置，其特征在于 所述護(hù)罩構(gòu)件為用于所述燃?xì)鉁u輪(35)的渦輪葉片列的靜止的陶瓷護(hù)罩構(gòu)件；以及所述靜止的陶瓷護(hù)罩構(gòu)件包括鄰近所述渦輪葉片列的表面(l 15), 所述表面(115)包括突起圖案(120)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的支承裝置，其特征在于 所述靜止的陶瓷護(hù)罩構(gòu)件為多個靜止的陶乾護(hù)罩構(gòu)件中的 一個；以及所述減震器為多個減震器中的一個，所述多個減震器中的各個減 震器與所述多個靜止的陶瓷護(hù)罩構(gòu)件中的相應(yīng)的一個相接觸；以及 所述多個減震器中的各個減震器包括密封保持界面(290);以及 所述裝置還包括密封件，其布置在所述多個減震器的兩個相鄰減 震器的兩個相鄰密封保持界面(290)中的各個密封保持界面內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支承裝置，其特征在于，所述支承裝 置還包括可延伸通過所述陶瓷構(gòu)件的前凸緣(310)中的孔(315; 320)的第一銷，所述第 一銷的頭部(330)與所述外護(hù)罩塊(80)之間的變形界面； 可延伸通過所述后凸緣(350)中的孔(355)的第二銷，所述第二銷包 括保持孔(375);以及布置在所述第二銷的保持孔(375)內(nèi)的保持銷(370)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支承裝置，其特征在于 所述減震器包括第 一表面(175);所述陶瓷構(gòu)件包括平行并鄰近所述第一表面(175)的第二表面 (180);以及所述第一表面(175)接觸所述第二表面(180)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的護(hù)罩部件，其特征在于 所述第一表面(175)包括所述減震器的周邊(183);以及 由所述減震器的周邊(183)限定的第一表面(175)的基本所有的區(qū)域均接觸所述第二表面(180)。
10. —種用于燃?xì)鉁u輪(35)的護(hù)罩(85)的支承裝置，所述燃?xì)鉁u輪 (35)包括限定了與其垂直的徑向方向的旋轉(zhuǎn)軸(40)，所述裝置包括包括可連接到所述燃?xì)鉁u輪(35)的外殼上的聯(lián)接件的外護(hù)罩塊包括前凸緣(310)和后凸緣(350)的熔融-滲透陶瓷基復(fù)合材料的內(nèi) 護(hù)罩(85)構(gòu)件，所述熔融-滲透陶瓷基復(fù)合材料的內(nèi)護(hù)罩構(gòu)件經(jīng)由所述 前凸緣(310)和所述后凸緣(350)而附連到所述外護(hù)罩塊(80)上；布置在所述外護(hù)罩塊(80)與所述熔融-滲透陶瓷基復(fù)合材料的內(nèi) 護(hù)罩構(gòu)件之間的減震器，其中所述減震器與所述外護(hù)罩塊(80)之間的 移動自由度限定了所述減震器的移動方向(265),所述移動方向(265)布置在所述外護(hù)罩塊(80)內(nèi)的偏壓元件(220),所述偏壓元件(220) 經(jīng)由所述減震器而可操作地連接在所述外護(hù)罩塊(80)與所述熔融-滲 透陶瓷基復(fù)合材料的內(nèi)護(hù)罩構(gòu)件之間，所述偏壓元件(220)的偏壓力沿 著所述移動方向(265)。
全文摘要
公開了一種用于燃?xì)鉁u輪(35)護(hù)罩(85)的支承裝置。該裝置包括具有可連接到燃?xì)鉁u輪(35)的外殼上的聯(lián)接件的外護(hù)罩塊(80)，以及具有前凸緣(310)和后凸緣(350)的護(hù)罩構(gòu)件。護(hù)罩構(gòu)件經(jīng)由前凸緣(310)和后凸緣(350)附連到外護(hù)罩塊(80)上。該裝置還包括布置在外護(hù)罩塊(80)與護(hù)罩構(gòu)件之間的減震器，以及布置在外護(hù)罩塊(80)內(nèi)的偏壓元件(220)。減震器與外護(hù)罩塊(80)之間的移動自由度限定了減震器的移動方向(265)。偏壓元件(220)經(jīng)由減震器而可操作地連接在外護(hù)罩塊(80)與護(hù)罩(85)構(gòu)件之間，偏壓元件(220)的偏壓力沿著減震器的移動方向(265)。
文檔編號F02C7/20GK101372902SQ20081021368
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者C·A·約翰遜, G·S·科爾曼, H·C·羅伯茨三世, K·L·布魯斯, R·P·尼默, R·R·凱羅 申請人:通用電氣公司