本實施例大體上涉及用于在燃氣渦輪發(fā)動機中使用的整流罩組件。更具體而言,本實施例涉及但不限于如下整流罩組件,該整流罩組件包括金屬支架,該金屬支架補償在較低熱膨脹系數(shù)的整流罩材料和延伸穿過該組件的較高熱膨脹系數(shù)材料的支柱之間的相對生長。
背景技術(shù):
燃氣渦輪發(fā)動機包括渦輪機核心,該渦輪機核心具有處于連續(xù)流動關(guān)系的高壓壓縮機、燃燒器、和高壓渦輪(“HPT”)。核心能夠以已知的方式操作,以生成主氣體流。高壓渦輪包括將離開燃燒器的氣體引導到旋轉(zhuǎn)葉片或動葉中的靜止導葉或噴嘴的環(huán)形陣列(“排”)。一排噴嘴和一排葉片共同地組成“級”。典型地,以連續(xù)流動的關(guān)系使用兩個或更多個級。這些構(gòu)件在極高溫度的環(huán)境中操作,且必須由空氣流冷卻,以確保充分的使用壽命。
HPT噴嘴通常構(gòu)造為在環(huán)形內(nèi)帶和外帶之間延伸的翼型件形導葉的陣列,環(huán)形內(nèi)帶和外帶限定穿過噴嘴的主流動路徑。
由于燃氣渦輪發(fā)動機內(nèi)的操作溫度,期望利用具有高溫度能力且另外具有低熱膨脹系數(shù)的材料。例如,為了在此種嚴苛的溫度和壓力條件下有效地操作,已提出使用復合材料,且特別地例如陶瓷基質(zhì)復合物(CMC)材料。這些低熱膨脹系數(shù)材料具有比金屬部件高的溫度能力。發(fā)動機內(nèi)的更高的操作溫度導致更高的發(fā)動機效率,且這些材料可比傳統(tǒng)使用的金屬更為輕質(zhì)。然而,此種陶瓷基質(zhì)復合物(CMC)具有在CMC的設(shè)計和應(yīng)用期間必須考慮的機械特性。當與金屬材料比較時,CMC材料具有相對低的拉伸延性或低的失效應(yīng)變。而且,CMC材料具有與用作用于CMC類型材料的限制支持件或懸架的金屬合金顯著不同的熱膨脹系數(shù)。
整流罩組件在燃氣渦輪發(fā)動機內(nèi)位于高壓渦輪和低壓渦輪之間。整流罩在這些高壓和低壓渦輪之間形成流動路徑,且大體上由金屬鑄件制成。然而,期望利用一種整流罩組件,其至少一部分由低系數(shù)的材料形成,該材料由于其較輕的重量、低熱膨脹系數(shù)和高溫度能力而是合乎需要的。
渦輪中央框架整流罩大體上由鎳基鑄造金屬合金制成,且陶瓷材料的使用將提供合乎需要的重量節(jié)省,這導致燃氣渦輪發(fā)動機的改善的效率和性能。
然而,與相異材料相關(guān)的問題導致鄰近的連接的部件之間的相對生長問題??朔谡髡纸M件中已知的這些和其他不足,以便減少燃料消耗,以及潛在地提高燃氣渦輪發(fā)動機的操作溫度能力將是合乎需要的。
包括在說明書的本背景技術(shù)部分中的信息(包括在本文中引用的任何參考文獻及其任何描述或論述)僅出于技術(shù)參考目的而被包括,且不被認為是用來限定本發(fā)明范圍的主旨。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
提供一種整流罩組件,其位于框架轂與發(fā)動機殼體之間。該組件允許與輕質(zhì)低阿爾法材料結(jié)合地使用金屬結(jié)構(gòu),以便改善發(fā)動機效率和性能。相異材料之間的相對生長通過可撓曲的支架來補償,該支架在冷發(fā)動機條件下在組件構(gòu)件中的一個上提供偏置力,以及允許在發(fā)動機的高溫操作條件下的生長。
根據(jù)一些實施例,一種整流罩組件包括:框架轂,其從殼體徑向向內(nèi)地間隔開;金屬支柱,其從框架轂徑向向外朝殼體延伸;整流罩,其由低熱膨脹系數(shù)材料形成,整流罩在殼體與轂之間延伸且配置在金屬支柱的上方;整流罩由撓曲支架(flexing bracket)沿徑向方向偏置,該撓曲支架補償整流罩與框架轂和殼體中的一者之間的相對熱生長。
可選地,整流罩組件還可包括在外帶和內(nèi)帶中的任一者或二者處的凸緣。凸緣可具有單緊固件安裝件或至少一個多緊固件安裝件。該多緊固件安裝件可包括間隔件,該間隔件由熱膨脹系數(shù)比延伸穿過其的緊固件高的材料形成。該間隔件可具有與多緊固件安裝件的輪廓匹配的形狀。備選地,整流罩組件還可包括連接于整流罩的夾子組件。夾子組件將整流罩連接于鄰近的整流罩。夾子組件可為U形的或者可為Y形的。
整流罩可包括內(nèi)帶、外帶,以及在內(nèi)帶和外帶之間延伸的中空翼型件。整流罩組件還可包括周向地布置在框架轂和殼體之間的多個整流罩。鄰近的整流罩可由緊固組件連接。緊固組件可相對于整流罩切向地延伸。緊固組件可包括螺栓和至少一個間隔件。該至少一個間隔件可由具有比螺栓高的熱膨脹系數(shù)的材料形成。該至少一個間隔件膨脹,以在整流罩膨脹時維持緊密的連接。整流罩可包括從內(nèi)帶延伸的至少一個凸緣,且可包括從外帶延伸的至少一個凸緣。整流罩組件還可包括連接于外帶的撓曲支架。撓曲支架可配置在內(nèi)帶上。撓曲支架限定整流罩與框架轂之間的可撓曲的連接。該撓曲支架具有緊固件開口,緊固件組件的一部分延伸穿過該緊固件開口,以用于連接于整流罩。撓曲支架還可包括用于將撓曲支架連接于框架轂的緊固件開口。撓曲支架可具有切向地延伸的一個孔口和徑向地延伸的一個孔口。
提供本發(fā)明內(nèi)容,以用簡化的方式介紹以下在具體實施方式中描述的構(gòu)思的選擇。本發(fā)明內(nèi)容既不意圖確定要求保護的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征,也不意圖用于限制要求保護的主題的范圍。所有以上概括的特征應(yīng)僅理解為示例性,并且可從本文中的公開內(nèi)容發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和方法的許多更多的特征和目的。在本發(fā)明的在附圖中例示且在所附權(quán)利要求中限定的各種實施例的以下書面描述中提供本發(fā)明的特征、細節(jié)、用途、和優(yōu)勢的更詳細的陳述。因此,在不進一步閱讀整個說明書、權(quán)利要求和與其一同包括的附圖的情況下,不能理解本發(fā)明內(nèi)容的限制性解釋。
附圖說明
通過參考結(jié)合附圖作出的下列說明,這些實施例的上述和其他特征和優(yōu)點、以及獲得它們的方式將變得更顯而易見,并且將更好地理解實施例,在附圖中:
圖1是示例性燃氣渦輪發(fā)動機的側(cè)截面圖;
圖2是包括整流罩組件的部分組件的透視圖;
圖3是圖2的整流罩組件的分解組裝圖;
圖4是撓曲支架被壓縮的情況下的整流罩組件的側(cè)視圖;
圖5是整流罩組件的俯視圖;
圖6是整流罩組件的仰視透視圖;
圖7是具有備選的凸緣布置的整流罩的透視圖;
圖8是間隔件和緊固件組件的備選實施例;
圖9是圖8的備選實施例;以及,
圖10是公開了備選的撓曲支架構(gòu)造的備選實施例,該撓曲支架構(gòu)造可連接在整流罩的徑向外端處。
具體實施方式
應(yīng)當理解的是,所描繪的實施例在應(yīng)用中不限于在下列說明中闡述或在附圖中例示出的構(gòu)件的構(gòu)造和布置的細節(jié)。所描繪的實施例能夠具有其他實施例并且能夠以多種方式實踐或執(zhí)行。作為所公開的實施例的說明而非限制提供各實例。實際上,在本實施例中可進行各種更改和變化而不脫離本公開的范圍或精神這點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。例如,作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可與另一實施例一起使用,以產(chǎn)生又一其他實施例。因此,意圖本公開覆蓋在所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的這種更改和變化。
渦輪中央框架整流罩組件的實施例在圖1-10中描繪出。整流罩組件包括由較低熱膨脹系數(shù)(較低的阿爾法)的材料形成的整流罩,該整流罩位于金屬支柱上方,該金屬支柱具有較高的熱膨脹系數(shù)(較高的阿爾法)。該組件提供撓曲支架,該撓曲支架將整流罩組件偏置在一個位置中,且當在整流罩與支柱之間存在相對生長時撓曲,以適應(yīng)兩種材料的熱膨脹系數(shù)方面的差異。此外,一些實施例提供間隔件組件,間隔件組件在鄰近整流罩的凸緣之間維持期望的夾緊力。結(jié)構(gòu)提供由如下材料形成的高阿爾法間隔件,該材料在比緊固件大的速率下生長,以便在內(nèi)帶連接和外帶連接中的任一者或二者處維持該期望的夾緊力。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的,如低阿爾法或高阿爾法中的用語“阿爾法”是關(guān)于熱膨脹系數(shù)使用的,其中,具有低阿爾法的材料應(yīng)理解為具有低熱膨脹系數(shù),且具有高阿爾法的材料應(yīng)理解為具有高熱膨脹系數(shù)。
而且,應(yīng)當理解的是,在本文中使用的措詞和術(shù)語用于說明的目的,并且不應(yīng)被認為是限制?!鞍?、“包括”或“具有”以及它們的變型在本文中的使用意圖涵蓋此后列出的項目和它們的等同物以及額外的項目。除非另外限制,否則在本文中的用語“連接”、“聯(lián)接”以及“安裝”以及它們的變型被廣泛地使用并且涵蓋直接和間接連接、聯(lián)接、和安裝。此外,用語“連接”、“聯(lián)接”以及它們的變型不限于物理或機械連接或聯(lián)接。
如在本文中所使用的,用語“軸向”或“軸向地”指沿著發(fā)動機縱向軸線的維度。與“軸向”或“軸向地”結(jié)合地使用的用語“向前”指沿朝發(fā)動機入口或與另一構(gòu)件相比離發(fā)動機入口相對更近的構(gòu)件的方向移動。與“軸向”或“軸向地”結(jié)合地使用的用語“向后”指沿朝發(fā)動機噴嘴或與另一構(gòu)件相比離發(fā)動機噴嘴相對更近構(gòu)件的方向移動。
如在本文中所使用的,用語“徑向”或“徑向地”指在發(fā)動機的中央縱向軸線和外發(fā)動機圓周之間延伸的維度。用語“近側(cè)”或“近側(cè)地”自身或是與用語“徑向”或“徑向地”結(jié)合的使用指沿朝中央縱向軸線或與另一構(gòu)件相比離該中央縱向軸線相對更近的構(gòu)件的方向移動。用語“遠側(cè)”或“遠側(cè)地”自身或與用語“徑向”、“徑向地”結(jié)合的使用指意指沿朝外發(fā)動機圓周或與另一構(gòu)件相比離外發(fā)動機圓周相對更近的構(gòu)件的方向移動。
如在本文中所使用的,用語“側(cè)向”或“側(cè)向地”指與軸向和徑向維度都垂直的維度。
所有的方向基準(例如,徑向、軸向、近側(cè)、遠側(cè)、上部、下部、朝上、朝下、左、右、側(cè)向、前、后、頂部、底部、上面、下面、豎直、水平、順時針、逆時針)僅用于識別目的以幫助讀者理解本發(fā)明,且不進行限制,具體而言不限制本發(fā)明的位置、定向、或用途。連接基準(例如,附接、聯(lián)接、連接、和連結(jié))應(yīng)被廣泛地構(gòu)想且可包括在元件的集合之間的中間部件和在元件之間的相對移動,除非另外指示。因此,連接基準不一定指兩個元件直接連接且以固定的關(guān)系連接于彼此。示例性附圖僅用于例示目的,且附于其的圖中反映的維度、位置、順序和相對大小可改變。
首先參考圖1,示出的是燃氣渦輪發(fā)動機10的示意側(cè)截面圖。渦輪的功能為從高壓和高溫燃燒氣體提取能量,且將該能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诠Φ臋C械能。渦輪10具有發(fā)動機入口端部12,空氣在該發(fā)動機入口端部12中進入核心或推進器13中,核心或推進器13大體上由都沿發(fā)動機軸線26定位的壓縮機14、燃燒器16和多級高壓渦輪20限定。推進器13在操作期間共同地提供推力或功率。燃氣渦輪10可用于航空、功率生成、工業(yè)、航海等。
在操作中,空氣穿過發(fā)動機10的空氣入口端部12進入且移動穿過至少一個壓縮級,在此,空氣壓力增大且被引導至燃燒器16。壓縮的空氣與燃料混合且被焚燒,從而提供朝高壓渦輪20離開燃燒器16的熱燃燒氣體。在高壓渦輪20處,從熱燃燒氣體提取能量,從而引起渦輪葉片的旋轉(zhuǎn),其繼而引起軸24的旋轉(zhuǎn)。軸24朝發(fā)動機的前部經(jīng)過,以取決于渦輪設(shè)計,繼續(xù)一個或更多個壓縮機級14、渦輪風扇18或入口風扇葉片的旋轉(zhuǎn)。渦輪風扇18通過軸28連接至低壓渦輪21且生成用于渦輪發(fā)動機10的推力。低壓渦輪21還可用于提取更多能量且對另外的壓縮機級供能。
關(guān)于在本文中描繪的實施例,整流罩組件30示為在高壓渦輪20和低壓渦輪21之間。整流罩組件30提供在高壓和低壓渦輪之間的流動路徑。類似的構(gòu)造可用在發(fā)動機的其他區(qū)域中,包括但不限于高壓和低壓壓縮機。
現(xiàn)在參照圖2,在透視圖中描繪了整流罩組件30。本實施例的整流罩組件30位于高壓渦輪和低壓渦輪20, 21之間。整流罩組件30包括框架轂32,該框架轂32圍繞發(fā)動機軸線26周向地延伸。在本實施例中,框架轂32示為部分周向地延伸??蚣茌?2可包括在一個或更多個各種直徑處的表面,且包括凸緣34,該凸緣34具有多個緊固孔口36,以用于將框架轂32連接于高壓渦輪20和低壓渦輪21中的至少一個的結(jié)構(gòu)。轂表面38沿軸向方向從凸緣34延伸,其他結(jié)構(gòu)可從該轂表面38連接或延伸??蚣茌?2允許載荷從轂32通過各種支柱40到發(fā)動機殼體31的傳遞(圖6)。表面38示為沿水平軸向方向從框架32的前端延伸到后端。然而,該表面38可為直線的,或者可為彎曲的,且可成角度或成錐形,以在從發(fā)動機軸線26(圖1)測量的半徑方面變化。
金屬支柱40從表面38延伸,金屬支柱40可與表面38一體地形成,可與表面38焊接、硬焊或以其他方式連結(jié),或者備選地,可緊固于表面38。支柱40提供金屬結(jié)構(gòu),該金屬結(jié)構(gòu)將載荷從轂32傳遞至發(fā)動機殼體,以用于支撐燃氣渦輪發(fā)動機10的這些構(gòu)件。更具體而言,轂32支撐轉(zhuǎn)子(未示出)且將靜態(tài)和動態(tài)發(fā)動機載荷通過支柱40傳送至發(fā)動機殼體31(圖6)。支柱40可由比整流罩60低阿爾法材料高的阿爾法的材料形成。支柱40可由(作為非限制性示例)鎳基合金形成。如在圖的右側(cè)示出的,支柱40被繪制為與轂32的備選周向位置相比,移除了整流罩60。金屬支柱40包括多個突片42,突片42從金屬支柱40的上端延伸,以用于連接于發(fā)動機殼體31(圖6)。突片42可直接從支柱40延伸,或者可連接于支架48,該支架48定位在金屬支柱40的端部處。該支架48提供可移除的結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)在將整流罩60應(yīng)用在支柱40上方之后定位在金屬支柱40上。支架48成形為圍繞支柱40的上周邊延伸。突片42從支架48延伸,以用于連接于發(fā)動機殼體或其他結(jié)構(gòu)。
支柱包括在徑向內(nèi)側(cè)端部50和外側(cè)端部(突片42和支架48位于該外側(cè)端部處)之間延伸的第一側(cè)表面44和第二側(cè)表面46。表面44、46在前緣52處匯合,且軸向地延伸到后緣54。表面44、46可在形狀方面彎曲,以形成翼型件。金屬支柱40可為實心的、中空的或部分中空的,且可包括一個或更多個通路,以用于冷卻空氣移動穿過金屬支柱40的內(nèi)側(cè)。金屬支柱40確定大小為向上移動穿過整流罩60。整流罩60在熱生長和膨脹或熱收縮時期間可相對于支柱40沿徑向和軸向方向移動。因熱膨脹導致的生長可沿任何方向。
整流罩60定位在金屬支柱40上方,整流罩60保護支柱40免受熱氣體,且其還提供在高壓渦輪20和低壓渦輪21之間的流動路徑。整流罩60由金屬支柱40支撐,且可由與金屬支柱40不同的材料形成,使得整流罩60材料具有低熱膨脹系數(shù),且因此具有與金屬支柱40不同的熱膨脹速率。根據(jù)一些示例,第二材料可為具有期望的熱特性,但不具有與金屬支柱40一樣的載荷承載能力的陶瓷復合物、陶瓷基質(zhì)復合物或其他輕質(zhì)材料。
整流罩60可由各種低延性和低熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)造,包括但不限于陶瓷基質(zhì)復合物(CMC)。一般來說,CMC材料包括陶瓷纖維,例如碳化硅(SiC),其形態(tài)由諸如氮化硼(BN)的順應(yīng)性材料涂布。纖維在陶瓷類型的基質(zhì)中被涂布,陶瓷類型基質(zhì)的一個形態(tài)為碳化硅(SiC)。典型地,整流罩60可由其他低延性、具有高溫能力的材料構(gòu)造。CMC材料大體上具有小于或等于1%的室溫拉伸延性,這在本文中用于限定低拉伸延性材料。一般來說,CMC材料具有在大約0.4%到大約0.7%的范圍中的室溫拉伸延性。
CMC材料具有如下特性,其中,在與纖維的長度平行的方向(“纖維方向”)上的材料拉伸強度比在垂直方向上的拉伸強度強。該垂直方向可包括基質(zhì)、層間、第二或第三纖維方向。各種物理性質(zhì)還可在纖維和基質(zhì)方向之間不同。
整流罩60包括內(nèi)帶62、外帶64和導葉66,導葉66是大體上中空的,以允許金屬支柱40穿過其的定位。內(nèi)帶62可具有直線的表面,或者可具有曲線的表面,使得內(nèi)帶62的表面可完全軸向地延伸,或相對于發(fā)動機軸線26與徑向和軸向構(gòu)件成角度。在本實施例中,組件30位于高壓渦輪20和低壓渦輪21之間。由于低壓渦輪21從發(fā)動機的中心線26延伸比高壓渦輪20遠的徑向距離,故內(nèi)帶62從內(nèi)帶62的前端部到后端部當沿該部分軸向地移動時在徑向尺寸方面增大。內(nèi)帶62包括兩個側(cè)向邊緣78、80,它們在該部分的前端部和后端部之間延伸。這些邊緣78、80可相對于軸向維度成角度,使得前端部處的內(nèi)帶62的周向長度比該部分的后端部處的周向距離小。當從上方或下方看時,這為帶62、64提供截頭圓錐形狀。然而,邊緣78、80也可平行于發(fā)動機軸線26。多個凸緣79沿側(cè)向邊緣78、80定位且從其懸垂。凸緣79允許連接鄰近的整流罩60,以便提供由多個整流罩限定的周向地延伸的完整結(jié)構(gòu)。凸緣79還提供用于連接撓曲支架90的位置,支架90將整流罩60連接于框架轂表面38。
外帶64與內(nèi)帶62相對地定位,外帶64包括側(cè)向邊緣70、72。內(nèi)帶62的前端部可具有第一周向長度,且外帶64的后端部可具有更大的第二周向長度,使得外帶64與內(nèi)帶62類似,當從上方看時具有截頭圓錐形狀。然而,可采用其他形狀,且該說明僅是示例性的。外帶64可沿完全軸向的方向延伸,或者可與內(nèi)帶62一樣在距離發(fā)動機中心線26的徑向距離方面變化。因此,外帶64可具有直線地延伸的表面,或者可在前端部和后端部之間曲線地移動。
外帶64包括沿側(cè)向邊緣70、72定位的凸緣76。這允許在外帶64區(qū)域處的鄰近整流罩60之間的類似于內(nèi)帶62處的設(shè)計的連接。連接可螺接在一起,以用于在維護程序期間或者在帶損壞且需要替換時移除。凸緣76允許在切向方向上的螺接連接。
導葉66在外帶64與內(nèi)帶62之間延伸。導葉66具有在前緣52和后緣54之間的大體上翼型件狀的形狀。中空導葉66允許金屬支柱40穿過其定位。導葉66、內(nèi)帶62和外帶64由諸如陶瓷基質(zhì)復合物(作為非限制性示例)的低熱膨脹材料形成。在操作期間,金屬支柱40的生長速率可與整流罩60不同。結(jié)果,兩個部分在其間將具有相對移動。本組件30允許整流罩60可增長與金屬支柱40不同的速率,而不傷害組件30。
為了適應(yīng)和補償該不同的相對生長,當發(fā)動機10被冷卻或是冷的時,撓曲支架90在整流罩60上施加偏置力。而且,當發(fā)動機處于高得多的操作溫度時,撓曲支架90允許在操作期間整流罩60的在相對于金屬支柱40的徑向方向上的生長。
現(xiàn)在參照圖3,描繪了整流罩組件30的分解組件視圖。在圖的左端處開始,多個整流罩60示為被從金屬支柱40移除。內(nèi)帶62中的各個具有凸緣79,凸緣79連接于鄰近的整流罩60的鄰近凸緣79。內(nèi)帶62、導葉66和外帶64形成為使得導葉66的中空內(nèi)部67可接收從框架轂32延伸的金屬支柱40。在所示的實施例中,支架43(包括突片42)已經(jīng)在外端處定位在金屬支柱40上。然而,在實際中,整流罩60必須定位在支柱40和支架43上方(包括在整流罩60適當?shù)囟ㄎ恢箅S后添加的突片42)。該構(gòu)造允許載荷通過支柱40從轂32傳遞至發(fā)動機殼體。該構(gòu)造限制在由低阿爾法材料形成且具有比金屬支柱40低的強度的整流罩60上的重量和動態(tài)發(fā)動機載荷。
如之前簡要地論述的,撓曲支架90用于將整流罩60連接于框架轂32。具體而言,支架90沿鄰近的較低凸緣79連接于整流罩60,且向下延伸到框架轂表面38,以用于穿過孔口39的連接。撓曲支架90當發(fā)動機是冷的時在整流罩60上提供偏置力。此外,撓曲支架90當整流罩60在發(fā)動機操作期間沿徑向方向生長時撓曲,以適應(yīng)此種生長。因此,在支柱40在操作期間熱生長時,整流罩60可沿金屬支柱40的長度在徑向方向上一定程度地“浮動”。
可撓曲的支架90包括至少一個前端部凸緣92,該前端部凸緣92連接于整流罩60的凸緣79。前端部凸緣92可具有兩個凸緣,這兩個凸緣夾在兩個鄰近的凸緣79上,以將鄰近的整流罩60固持在一起。彈簧區(qū)段96、97從凸緣92延伸,彈簧區(qū)段96、97在整流罩60上提供偏置力。至少一個轂凸緣94在支架90的凸緣92的第二端部處。轂凸緣94包括緊固孔口,該緊固孔口允許借助于孔口39對支架90和框架轂表面38的緊固或螺栓連接。本實施例包括兩個凸緣94,在彈簧區(qū)段96、97的各端部處各有一個。緊固件沿徑向方向經(jīng)過框架轂凸緣94和孔口39。在支架90的第一端部處,凸緣92允許緊固件99相對于內(nèi)帶62且穿過凸緣79沿切向方向通過。支架90是大體上v形的,使得彈簧區(qū)段96、97從凸緣92處的連結(jié)部位延伸到分開的框架轂凸緣94。彈簧區(qū)段96、97在所描繪的實施例中是大體上直線的。然而,該形狀還可為曲線的,或者在其它方面具有一些輪廓。彈簧區(qū)段96、97的厚度可在從前到后移動的方向上變化,但備選地,可在厚度方面變化,或者可為恒定厚度材料。此外,雖然對支架描繪的是v形狀,但可使用各種其他形狀,只要支架90對整流罩60施加偏置力同時允許整流罩60和金屬支柱40之間的相對熱生長。例如,各支架90可包括單個彈簧區(qū)段而非兩個。
現(xiàn)在參照圖4,在側(cè)視圖中描繪了整流罩組件30。發(fā)動機殼體31在整流罩60的上端部處,金屬支柱40連接于該發(fā)動機殼體31。該連接允許從框架轂32通過支柱40(其為較高強度材料)傳遞載荷且傳遞到發(fā)動機殼體31上。整流罩60在發(fā)動機殼體31的下方,整流罩60具有中空內(nèi)部,從而允許金屬支柱40穿過其通過。在下帶或內(nèi)帶62,示出凸緣79且第一支架凸緣92連接于凸緣79。撓曲支架90延伸至框架轂32,且具體而言,延伸至表面38??卓?9在框架轂表面38內(nèi)。緊固件99延伸穿過第二支架凸緣94且穿過孔口39,以連接結(jié)構(gòu)。類似,緊固件組件延伸穿過第一凸緣92和整流罩60的內(nèi)帶62。
附圖示出撓曲支架90(具體而言彈簧區(qū)段96)的變化。該結(jié)構(gòu)用實線示為處于第一位置,其中,發(fā)動機10處于冷的條件,且整流罩60具有較短的徑向長度且框架轂32距整流罩60較遠。在第二位置中,在較高的操作溫度下,由較高阿爾法材料形成的框架轂32將在比整流罩60的速率大的速率下膨脹。結(jié)果,框架32將在徑向方向上膨脹至少一些量,且導致支架90的撓曲。然而,與生長速率方面的差異無關(guān),可撓曲的支架90維持在整流罩60與框架轂32之間的連接,同時允許整流罩60相對于金屬支柱40的相對生長。
參照圖5,鄰近的整流罩60的上透視圖示為描繪沿各整流罩的側(cè)向邊緣70、72的連接。整流罩60包括外帶64、內(nèi)帶62和在內(nèi)帶和外帶62、64之間延伸的導葉66。各導葉66是中空的,具有中空內(nèi)部67,使得金屬支柱40可穿過其。
凸緣76在外帶64的側(cè)向邊緣70、72處,凸緣76沿基本上軸向的方向延伸。凸緣76允許鄰近的外帶64的連接,以限定圍繞發(fā)動機軸線26延伸的周向結(jié)構(gòu)。凸緣76包括多個凸起的安裝件77。安裝件77允許單個螺栓連接以將整流罩60的鄰近的邊緣緊固在一起。期望在這些區(qū)域中提供緊密的連接,以消除例如外帶64上方的非流動路徑空氣在鄰近的外帶64之間經(jīng)過且進入外帶64和內(nèi)帶62之間的流動路徑區(qū)域。此外,緊固組件81中的各個包括間隔件82,間隔件82具有熱膨脹系數(shù)。間隔件82中的該高熱膨脹系數(shù)材料相對于螺栓或緊固件中心線沿軸向方向生長,以便當發(fā)動機被加熱至操作溫度時維持在凸緣76上的夾緊力。此外,間隔件82材料當發(fā)動機處于冷的條件中時對緊固件組件81維持充足的夾緊力。
在整流罩60的前端部處,提供多螺栓安裝件84。安裝件允許在所有操作條件下的360度連接,以便減少泄漏。此外,多螺栓安裝件84由于有限元分析而被定位在所示的部位中。該分析指示,在停轉(zhuǎn)條件中,整流罩上的載荷在配置有多螺栓安裝件84的部位處增大。因此,多螺栓安裝件84用在這些部位中以補償此種載荷。在別處,單螺栓安裝件可用于減輕重量。前安裝件84包括間隔件85,間隔件85確定大小為具有比間隔件82大的表面面積。間隔件85也由比緊固件組件81的熱膨脹系數(shù)大的高熱膨脹系數(shù)材料形成。間隔件85大體上是多邊形形狀的,但具有彎曲的角部,以便匹配雙安裝件凸緣84的形狀。這提供用于夾緊的更大的表面面積,且通過與安裝件77和間隔件82相比增大被夾緊的表面面積來減少在CMC上的壓力。此外,多緊固件組件81還提供從整流罩組件的非流動路徑側(cè)到流動路徑側(cè)、在內(nèi)帶和周圍帶62、64之間的泄漏的改善的抑制。
參照圖6,凸緣79被描繪為在鄰近的內(nèi)帶62之間延伸。內(nèi)凸緣79包括多個單緊固件安裝件77和多緊固件安裝件84。間隔件85鄰近緊固件安裝件84,間隔件85形成為匹配凸緣79的多緊固件安裝件84的輪廓。如前所述,期望的功能是消除從整流罩60的非流動路徑側(cè)到流動路徑側(cè)、在內(nèi)帶和外帶62、64之間的空氣泄漏。凸緣79還包括至少一個單緊固件安裝件77。緊固件組件81包括間隔件82,間隔件82是圓柱形的,且不具有增大表面面積以用于改善對安裝件77的夾緊的任何形狀。
多緊固件安裝件84還位于組件的前端部處。安裝件84的前端部包括兩個間隔件85,這兩個間隔件85如前所述地由高熱膨脹系數(shù)材料形成。間隔件85的后方是用于將支架90安裝于內(nèi)帶62的部位。因此,可撓曲的支架90,具體而言,支架凸緣92與緊固件組件81接合,以在內(nèi)帶62的前端部處對凸緣79提供夾緊力。
現(xiàn)在參考圖7,描繪了備選實施例,其中,所有的凸緣179、176為單螺栓類型組件。外帶64上的上凸緣包括多個單螺栓安裝件177。此外,內(nèi)帶62的下凸緣179也包括多個單緊固件安裝件177。應(yīng)該理解的是,單緊固安裝件77、177可單獨使用,或是與前述實施例的多緊固件安裝件84組合地使用。
現(xiàn)在參照圖8,描繪了備選凸緣布置的從后向前看的端視圖。該實施例規(guī)定內(nèi)帶和外帶62、64具有唇緣類型凸緣176。凸緣176徑向地延伸,且周向地轉(zhuǎn)動,以形成抓握空間。夾子182由緊固件組件181連接。夾子182可由單件材料形成,該單件材料大體上是U形的,或者備選地,如所描繪的,可由以已知的方式或以備選的布置緊固在一起的多個件形成。本實施例182包括第一腿部183和第二腿部185,它們接合所述凸緣176,以夾緊內(nèi)帶和外帶62、64。間隔件182可由高熱膨脹系數(shù)材料形成,該高熱膨脹系數(shù)材料當發(fā)動機發(fā)熱時維持夾緊力,且此外具有比緊固件組件181高的阿爾法。因此,夾子182與緊固件組件181在螺栓或緊固件的軸向方向上延伸的相比延伸更多??衫迷搳A子構(gòu)思,因為其具有減小的凸緣高度,且允許相對容易的安裝。所描繪的實施例在端視圖或截面圖中是U形的。然而,參照圖9,描繪了備選實施例,其中兩個結(jié)構(gòu)281、282用于形成夾子。結(jié)構(gòu)281、282可如圖所示地向上延伸,且向內(nèi)朝連結(jié)處的中央轉(zhuǎn)動以用于緊固,使得該結(jié)構(gòu)如圖所示具有大體上Y形的構(gòu)造。
現(xiàn)在參照圖10,描繪了備選的撓曲支架布置,其中,支架190可安裝在整流罩的上端部處,以提供對發(fā)動機殼體的偏置,且對金屬發(fā)動機殼體與具有較低的熱膨脹系數(shù)的整流罩之間的不同熱生長速率提供一定量的補償。支架190如在前述實施例中一樣在徑向方向上提供偏置力,但位于不同的部位。此外,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解的是,支架190可如所描繪地用在整流罩的下端部或上端部或二者處。
出于例示目的,已呈現(xiàn)了本發(fā)明的若干實施例的前述描述。這些示例不意圖為詳盡的或?qū)⒈竟_限制于所公開的精確步驟和/或形式,且明顯地,鑒于上面的教導,許多更改和變化是可能的。意圖通過所附的權(quán)利要求限定本發(fā)明的范圍和所有的等同物。