用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】在一方面，本主題針對(duì)一種用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括提供冷卻介質(zhì)(122)的冷卻介質(zhì)源(124)，以及包括護(hù)罩支承環(huán)(80)的渦輪護(hù)罩支承組件(78)。護(hù)罩密封件(74)聯(lián)接于渦輪護(hù)罩支承組件(78)。護(hù)罩密封件(74)包括后側(cè)表面(126)和內(nèi)表面(138)。銷(100)朝后側(cè)表面(126)至少部分地延伸穿過(guò)護(hù)罩支承環(huán)(80)。銷(100)包括流動(dòng)通路(120)，其具有與冷卻介質(zhì)源(124)流體連通的入口(128)，以及設(shè)置在入口(128)下游的孔口(132)。孔口(132)定向成將冷卻介質(zhì)(122)的流沿與護(hù)罩密封件(74)的后側(cè)表面(126)不垂直的流動(dòng)方向引導(dǎo)出流動(dòng)通路(120)。
【專利說(shuō)明】
用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本主題大體上涉及一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪護(hù)罩。更具體而言，本主題涉及一種用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)大體上包括以串流順序的壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段和排氣區(qū)段。在操作中，空氣進(jìn)入壓縮機(jī)區(qū)段的入口，其中一個(gè)或更多個(gè)軸向壓縮機(jī)逐漸地壓縮空氣，直到其到達(dá)燃燒區(qū)段。燃料與壓縮空氣混合，并且在燃燒區(qū)段內(nèi)焚燒以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區(qū)段發(fā)送穿過(guò)限定在渦輪區(qū)段內(nèi)的熱氣體路徑，并且接著從渦輪區(qū)段經(jīng)由排氣區(qū)段排出。
[0003]在特定構(gòu)造中，渦輪區(qū)段包括以串流順序的高壓(HP)渦輪和低壓(LP)渦輪。HP渦輪和LP渦輪均包括各種可旋轉(zhuǎn)渦輪構(gòu)件如渦輪轉(zhuǎn)子葉片、轉(zhuǎn)子盤(pán)和固持件，以及各種靜止渦輪構(gòu)件如靜止導(dǎo)葉或噴嘴、渦輪護(hù)罩和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架?？尚D(zhuǎn)渦輪構(gòu)件和靜止渦輪構(gòu)件至少部分地限定穿過(guò)渦輪區(qū)段的熱氣體路徑。當(dāng)燃燒氣體流過(guò)熱氣體路徑時(shí)，熱能從燃燒氣體傳遞至可旋轉(zhuǎn)渦輪構(gòu)件和靜止渦輪構(gòu)件。結(jié)果，大體上必要的是，冷卻各種可旋轉(zhuǎn)的渦輪構(gòu)件和靜止渦輪構(gòu)件來(lái)滿足熱和/或機(jī)械性能要求。
[0004]典型地，冷卻介質(zhì)如壓縮空氣從壓縮機(jī)區(qū)段通過(guò)限定在各種可旋轉(zhuǎn)渦輪構(gòu)件和靜止渦輪構(gòu)件內(nèi)或周?chē)母鞣N冷卻通路或回路發(fā)送，因此向那些構(gòu)件提供了冷卻。一種大體上有效冷卻的技術(shù)涉及將冷卻介質(zhì)的射流或流直接地引導(dǎo)或聚焦到對(duì)應(yīng)的可旋轉(zhuǎn)或靜止渦輪構(gòu)件的表面上，因此向該構(gòu)件提供了射流或沖擊冷卻。然而，在某些情況中，射流或沖擊冷卻可意外發(fā)生，因此由于冷卻介質(zhì)與燃燒氣體之間的大溫差而導(dǎo)致穿過(guò)特定可旋轉(zhuǎn)或靜止渦輪構(gòu)件的材料的非合乎需要的熱應(yīng)力。這可不利地影響特定可旋轉(zhuǎn)或靜止渦輪構(gòu)件的熱/機(jī)械壽命，特別是在構(gòu)件由復(fù)合物或陶瓷基質(zhì)復(fù)合物CMC類材料形成的情況下，如在渦輪護(hù)罩組件的各種構(gòu)件中。
[0005]因此，減小各種渦輪硬件構(gòu)件(特別是渦輪護(hù)罩組件)中的熱應(yīng)力的渦輪冷卻系統(tǒng)將在技術(shù)上受歡迎。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中部分地闡明，或者可從描述為明顯的，或者可通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐學(xué)習(xí)。
[0007]在一方面，本主題針對(duì)一種用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括提供冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)源，以及包括護(hù)罩支承環(huán)的渦輪護(hù)罩支承組件。護(hù)罩密封件聯(lián)接于渦輪護(hù)罩支承組件。護(hù)罩密封件包括與內(nèi)側(cè)表面沿徑向間隔開(kāi)的后側(cè)表面。銷朝后側(cè)表面至少部分地延伸穿過(guò)護(hù)罩支承環(huán)和護(hù)罩密封件。銷包括流動(dòng)通路，其具有與冷卻介質(zhì)源流體連通的入口，以及設(shè)置在入口下游的孔口?？卓诙ㄏ虺蓪⒗鋮s介質(zhì)的流沿與護(hù)罩密封件的后側(cè)表面不垂直的流動(dòng)方向引導(dǎo)出流動(dòng)通路。
[0008]本主題的另一個(gè)方面針對(duì)一種用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括提供冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)源、護(hù)罩支承環(huán)，以及聯(lián)接于護(hù)罩支承環(huán)的護(hù)罩密封件。護(hù)罩密封件包括與內(nèi)側(cè)表面沿徑向間隔開(kāi)的后側(cè)表面。系統(tǒng)還包括銷，其朝后側(cè)表面至少部分地延伸穿過(guò)護(hù)罩支承環(huán)和護(hù)罩密封件。銷包括流動(dòng)通路。流動(dòng)通路包括與冷卻介質(zhì)源流體連通的入口，以及設(shè)置在入口下游的多個(gè)孔口。多個(gè)孔口包括定向成將冷卻介質(zhì)的流的至少一部分沿與護(hù)罩密封件的后側(cè)表面不垂直的流動(dòng)方向引導(dǎo)出流動(dòng)通路的第一孔口。
[0009]技術(shù)方案1.一種用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
提供冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)源；
包括護(hù)罩支承環(huán)的渦輪護(hù)罩支承組件；
聯(lián)接于所述渦輪護(hù)罩支承組件的護(hù)罩密封件，所述護(hù)罩密封件具有與內(nèi)側(cè)表面沿徑向間隔開(kāi)的后側(cè)表面和沿所述后側(cè)表面限定的凹口 ；以及
銷，其至少部分地延伸穿過(guò)所述護(hù)罩支承環(huán)并且延伸到所述護(hù)罩密封件的所述凹口中，所述銷具有流動(dòng)通路，所述流動(dòng)通路包括與所述冷卻介質(zhì)源流體連通的入口，以及設(shè)置在所述入口下游的孔口；
其中所述孔口定向成將所述冷卻介質(zhì)的流沿與所述護(hù)罩密封件的所述后側(cè)表面不垂直的流動(dòng)方向引導(dǎo)出所述流動(dòng)通路。
[0010]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)源包括低壓壓縮機(jī)和高壓壓縮機(jī)中的至少一個(gè)。
[0011 ]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述護(hù)罩密封件的所述后側(cè)表面朝所述護(hù)罩支承環(huán)的內(nèi)表面定向。
[0012]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述銷包括下游壁。
[0013]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孔口形成在所述銷的上游端部與下游端部之間。
[0014]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孔口沿所述銷的下游壁形成。
[0015]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孔口定向成沿大致平行于所述后側(cè)表面的流動(dòng)方向引導(dǎo)所述冷卻介質(zhì)的至少一部分。
[0016]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孔口定向成將所述冷卻介質(zhì)的至少一部分朝所述護(hù)罩支承環(huán)的內(nèi)表面引導(dǎo)。
[0017]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括延伸穿過(guò)所述銷的下游壁部分的計(jì)量孔，其中所述計(jì)量孔與所述流動(dòng)通路流體連通。
[0018]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述護(hù)罩密封件由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成。
[0019]技術(shù)方案11.一種用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
提供冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)源；
護(hù)罩支承環(huán)；
聯(lián)接于所述護(hù)罩支承環(huán)的護(hù)罩密封件，所述護(hù)罩密封件具有后側(cè)表面和與所述后側(cè)表面沿徑向間隔開(kāi)的內(nèi)表面；以及
銷，其至少部分地延伸穿過(guò)所述護(hù)罩支承環(huán)并且朝所述后側(cè)表面延伸，所述銷具有流動(dòng)通路，其包括與所述冷卻介質(zhì)源流體連通的入口和設(shè)置在所述入口下游的多個(gè)孔口，所述多個(gè)孔口包括第一孔口；
其中所述第一孔口定向成將所述冷卻介質(zhì)的至少一部分沿與所述護(hù)罩密封件的所述后側(cè)表面不垂直的流動(dòng)方向引導(dǎo)出所述流動(dòng)通路。
[0020]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)源包括低壓壓縮機(jī)和高壓壓縮機(jī)中的至少一個(gè)。
[0021]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述護(hù)罩密封件的所述后側(cè)表面朝所述護(hù)罩支承環(huán)的內(nèi)表面定向。
[0022]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括延伸穿過(guò)所述銷的下游壁部分的計(jì)量孔，其中所述計(jì)量孔與所述流動(dòng)通路流體連通。
[0023]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)孔口還包括第二孔口。
[0024]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一孔口形成在所述銷的上游端部與下游端部之間，并且所述第二孔口沿所述銷的下游壁形成。
[0025]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二孔口定向成將所述冷卻介質(zhì)的至少一部分沿與所述護(hù)罩密封件的所述后側(cè)表面不垂直的流動(dòng)方向引導(dǎo)出所述流動(dòng)通路。
[0026]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一孔口和所述第二孔口中的至少一個(gè)定向成沿大致平行于所述后側(cè)表面的流動(dòng)方向引導(dǎo)所述冷卻介質(zhì)的至少一部分。
[0027]技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一孔口和所述第二孔口中的至少一個(gè)定向成朝所述護(hù)罩支承環(huán)的內(nèi)壁引導(dǎo)所述冷卻介質(zhì)的至少一部分。
[0028]技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二孔口定向成朝所述渦輪護(hù)罩的密封件引導(dǎo)所述冷卻介質(zhì)的至少一部分。
[0029]本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將參照以下描述和所附權(quán)利要求變得更好理解。并入在本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同描述用于闡釋本發(fā)明的原理。
【附圖說(shuō)明】
[0030]針對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的包括其最佳模式的本發(fā)明的完整和開(kāi)放的公開(kāi)在參照附圖的說(shuō)明書(shū)中闡明，在該附圖中:
圖1為根據(jù)本主題的各種實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性截面圖；
圖2為如可并入本發(fā)明的各種實(shí)施例的、如圖1中所示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪部分的放大截面?zhèn)纫晥D；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的、如并入到如圖2中所示的高壓渦輪中的、用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)的放大截面?zhèn)纫晥D；
圖4為根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)的示例性銷的截面?zhèn)纫晥D；
圖5為根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)的示例性銷的截面?zhèn)纫晥D；以及
圖6為根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)的示例性銷的截面?zhèn)纫晥D。
[0031]部件列表
10渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 12縱向或軸向中心線 14風(fēng)扇區(qū)段
16芯部/燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)
18外殼
20入口
22低壓壓縮機(jī)
24高壓壓縮機(jī)
26燃燒區(qū)段
28尚壓禍輪
30低壓渦輪
32噴氣排氣區(qū)段
34高壓軸/卷軸
36低壓軸/卷軸
38風(fēng)扇卷軸/軸
40風(fēng)扇葉片
42風(fēng)扇殼或機(jī)艙
44出口導(dǎo)葉
46下游區(qū)段
48旁通空氣流通路
50第一級(jí)
52排
54定子導(dǎo)葉 56渦輪轉(zhuǎn)子葉片 60第二級(jí) 62排
64定子導(dǎo)葉 66排
68渦輪轉(zhuǎn)子葉片 70熱氣體路徑 72多環(huán)渦輪護(hù)罩組件 74護(hù)罩密封件 76葉片末端 78渦輪護(hù)罩支承組件 80內(nèi)護(hù)罩支承環(huán)82中間護(hù)罩支承環(huán)84外護(hù)罩支承環(huán)86靜止結(jié)構(gòu)/主干88 HP渦輪殼90上游凸緣92下游凸緣94渦輪護(hù)罩支承環(huán)96渦輪護(hù)罩支承環(huán)凸緣98前端
100計(jì)時(shí)/對(duì)準(zhǔn)銷102 槽口104 凹口106空氣
108空氣的第一部分110空氣的第二部分112壓縮空氣114燃燒氣體116定子導(dǎo)葉118渦輪轉(zhuǎn)子葉片120流動(dòng)通路122冷卻介質(zhì)124冷卻介質(zhì)源126冷卻倉(cāng)室128 入口130上游端部132 孔口134內(nèi)表面136熱側(cè)/外表面138 孔口140下游部分142 孔口144 孔口146內(nèi)/頂部148計(jì)量孔口150下游壁152 孔口154 孔口156倉(cāng)室。
【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的本實(shí)施例，其一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。詳細(xì)描述使用數(shù)字和字母標(biāo)記來(lái)表示附圖中的特征。附圖和描述中的相似或類似的標(biāo)記用于表示本發(fā)明的相似或類似的部分。如本文中使用的，用語(yǔ)〃第一〃、〃第二〃和〃第三〃可以可互換地使用來(lái)將一個(gè)構(gòu)件與另一個(gè)區(qū)分開(kāi)，并且不旨在表示獨(dú)立構(gòu)件的位置或重要性。用語(yǔ)〃上游"和"下游"是指相對(duì)于流體通路中的流體流的相對(duì)流動(dòng)方向。例如，"上游"是指流體從其流動(dòng)的流動(dòng)方向，而〃下游〃是指流體流動(dòng)至其的流動(dòng)方向。
[0033]現(xiàn)在參照附圖，其中相同標(biāo)記遍及附圖指示相同元件，圖1為如可并入本發(fā)明的各種實(shí)施例的本文中稱為"渦扇10"的示例性高旁通渦扇類型發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意性截面圖。如圖1中所示，渦扇10具有出于參照目的延伸穿過(guò)其的縱向或軸向中心線軸線12。大體上，渦扇10可包括設(shè)置在風(fēng)扇區(qū)段16下游的芯部發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14。
[0034]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14可大體上包括限定環(huán)形入口20的大致管狀的外殼18。外殼18可由多個(gè)殼形成。外殼18包圍成串流關(guān)系的具有增壓器或低壓(LP)壓縮機(jī)22、高壓(HP)壓縮機(jī)24的壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段26、包括高壓(HP)渦輪28、低壓(LP)渦輪30的渦輪區(qū)段，以及噴氣排氣噴嘴區(qū)段32。高壓(HP)軸或卷軸34將HP渦輪28傳動(dòng)地連接于HP壓縮機(jī)24。低壓(LP)軸或卷軸36將LP渦輪30傳動(dòng)地連接于LP壓縮機(jī)22。( LP)卷軸36也可連接于風(fēng)扇區(qū)段16的風(fēng)扇卷軸或軸38。在特定實(shí)施例中，如圖3中所示，(LP)卷軸36可直接地連接于風(fēng)扇卷軸38，如以直接傳動(dòng)構(gòu)造。在備選構(gòu)造中，(LP)卷軸36可經(jīng)由減速齒輪連接于風(fēng)扇卷軸38，如以間接傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)構(gòu)造。
[0035]如圖1中所示，風(fēng)扇區(qū)段16包括聯(lián)接于風(fēng)扇卷軸38并且從風(fēng)扇卷軸38沿徑向向外延伸的多個(gè)風(fēng)扇葉片40。環(huán)形風(fēng)扇殼或機(jī)艙42沿周向包繞風(fēng)扇區(qū)段16和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的至少一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，機(jī)艙42可構(gòu)造成關(guān)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14由多個(gè)沿周向間隔開(kāi)的出口導(dǎo)葉44支承。此外，機(jī)艙42的下游區(qū)段46可在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的外部之上延伸，以便限定其間的旁通空氣流通路48。
[0036]連同渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)10，芯部發(fā)動(dòng)機(jī)14用于相似目的，并且在其中空氣的第一部分54與空氣的第二部分56之比小于渦扇的岸基燃?xì)鉁u輪，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，以及在其中風(fēng)扇區(qū)段16沒(méi)有機(jī)艙42的無(wú)涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中看到了相似的環(huán)境。在渦扇、渦輪噴氣和無(wú)涵道發(fā)動(dòng)機(jī)中的各個(gè)中，減速裝置(例如，減速箱)可包括在任何軸與卷軸之間，例如，在(LP)軸或卷軸36與風(fēng)扇區(qū)段14的風(fēng)扇卷軸或軸38之間。
[0037]圖2提供了如可并入本發(fā)明的各種實(shí)施例的、如圖1中所示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的HP渦輪28部分的放大截面視圖。如圖2中所示，HP渦輪28包括成串流關(guān)系的第一級(jí)50，其包括與一排56渦輪轉(zhuǎn)子葉片58(僅示出一個(gè))沿軸向間隔開(kāi)的一排52定子導(dǎo)葉54(僅示出一個(gè))C=HP渦輪28還包括第二級(jí)60，其包括與一排66渦輪轉(zhuǎn)子葉片68(僅示出一個(gè))沿軸向間隔開(kāi)的一排62定子導(dǎo)葉64 (僅示出一個(gè))。渦輪轉(zhuǎn)子葉片58，68從HP卷軸34沿徑向向外延伸并且聯(lián)接于其(圖1)。如圖2中所示，定子導(dǎo)葉54，64和渦輪轉(zhuǎn)子葉片58，68至少部分地限定熱氣體路徑70，用于將燃燒氣體從燃燒區(qū)段26(圖1)發(fā)送穿過(guò)HP渦輪28。如圖1中所示，成排52，62的定子導(dǎo)葉54，64圍繞即卷軸34環(huán)形地布置，并且成排56，66的渦輪轉(zhuǎn)子葉片58，68圍繞HP卷軸34周向地間隔開(kāi)。
[0038]在各種實(shí)施例中，如圖2中所示，HP渦輪28包括多環(huán)渦輪護(hù)罩組件72，其形成圍繞第二級(jí)60的成排66的渦輪轉(zhuǎn)子葉片68的環(huán)形環(huán)。渦輪護(hù)罩組件72包括多個(gè)護(hù)罩密封件74(僅示出一個(gè))。護(hù)罩密封件74與渦輪轉(zhuǎn)子葉片68中的各個(gè)的葉片末端76沿徑向間隔開(kāi)。徑向間隙或空隙CL限定在葉片末端76與護(hù)罩密封件74之間。護(hù)罩密封件74減小從熱氣體路徑70穿過(guò)空隙CL的泄漏。
[0039]大體上合乎需要的是，使葉片末端76與護(hù)罩密封件74之間的空隙CL最小化，特別是在渦扇10的巡航操作期間。因此，在特定實(shí)施例中，本文中公開(kāi)的護(hù)罩密封件74可為由復(fù)合材料以及更具體是陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料制成的連續(xù)環(huán)，并且由護(hù)罩支承組件78支承，護(hù)罩支承組件78包括連接于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的靜止結(jié)構(gòu)或主干86的金屬且同心的內(nèi)護(hù)罩支承環(huán)80、中間護(hù)罩支承環(huán)82和外護(hù)罩支承環(huán)84。
[0040]主干86為發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架，其向從主干86沿徑向向內(nèi)定位的各種靜止構(gòu)件提供結(jié)構(gòu)支承。主干86還圍繞燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14聯(lián)接外殼18。主干86便于控制限定在外殼18與從主干86沿徑向向內(nèi)定位的構(gòu)件之間的發(fā)動(dòng)機(jī)間隙罩。主干86典型地設(shè)計(jì)成剛性或硬的。
[0041]在各種實(shí)施例中，如圖2中所示，具有大致圓形且平行的上游凸緣90和下游凸緣92的HP渦輪殼88螺栓連接于燃燒區(qū)段26(圖1)的燃燒器殼(未示出)。渦輪護(hù)罩支承環(huán)94支承內(nèi)護(hù)罩支承環(huán)80、中間護(hù)罩支承環(huán)82和外護(hù)罩支承環(huán)84。內(nèi)護(hù)罩支承環(huán)80、中間護(hù)罩支承環(huán)82和外護(hù)罩支承環(huán)84可為單件的完整360度環(huán)。渦輪護(hù)罩支承環(huán)94包括渦輪護(hù)罩支承環(huán)94的前端98處的渦輪護(hù)罩支承環(huán)凸緣96 ο護(hù)罩密封件74和內(nèi)護(hù)罩支承環(huán)80、中間護(hù)罩支承環(huán)82和外護(hù)罩支承環(huán)84圍繞中心線12環(huán)形地布置或者圍繞中心線12界定。
[0042]圖3提供了HP渦輪28的一部分的放大截面?zhèn)纫晥D，其包括HP渦輪殼88的一部分、包括護(hù)罩密封件74和內(nèi)護(hù)罩支承環(huán)80、中間護(hù)罩支承環(huán)82和外護(hù)罩支承環(huán)84的渦輪護(hù)罩支承組件78的一部分，以及渦輪轉(zhuǎn)子葉片68的一部分。在各種實(shí)施例中，如圖2和3中所示，多個(gè)銷100(為了清楚僅示出一個(gè))如計(jì)時(shí)(clocking)或銷從中間環(huán)82沿徑向向內(nèi)延伸穿過(guò)內(nèi)環(huán)80中的沿徑向延伸的槽口 102(圖3)，并且延伸到護(hù)罩密封件74的沿徑向延伸的凹口 104或凹穴(圖3)中。銷100可由具有適于如本文中所述地在渦輪護(hù)罩支承組件78中使用的機(jī)械和/或熱性質(zhì)的任何材料形成。銷100接觸護(hù)罩密封件74和/或凹口 104的側(cè)壁，因此防止了護(hù)罩密封件74相對(duì)于中心線12沿徑向偏心轉(zhuǎn)移。除使護(hù)罩密封件74沿徑向定位外，銷100可防止護(hù)罩密封件74圍繞中心線12旋轉(zhuǎn)。銷100可使護(hù)罩密封件74完全定位，同時(shí)允許在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的操作期間護(hù)罩密封件74的軸向熱增長(zhǎng)。
[0043]在渦扇10的操作期間，如圖1，2和3中共同地至少部分所示，空氣106進(jìn)入渦扇10的入口部分108?？諝獾牡谝徊糠?08引導(dǎo)到旁通流動(dòng)通路48中，并且空氣的第二部分110進(jìn)入LP壓縮機(jī)22的入口 20。空氣的第二部分110在其從LP壓縮機(jī)22發(fā)送到HP壓縮機(jī)24中時(shí)被逐漸地壓縮。空氣的第二部分110在其發(fā)送穿過(guò)HP壓縮機(jī)24時(shí)被進(jìn)一步壓縮，因此將壓縮空氣112提供至燃燒區(qū)段26，其中其與燃料混合并且焚燒來(lái)提供燃燒氣體114。燃燒氣體114發(fā)送穿過(guò)HP渦輪28，其中來(lái)自燃燒氣體114的熱和/或動(dòng)能的一部分分別經(jīng)由第一級(jí)50和第二級(jí)60的定子導(dǎo)葉54，64和渦輪轉(zhuǎn)子葉片58，68抽取，因此引起HP軸或卷軸34旋轉(zhuǎn)，從而支持HP壓縮機(jī)24的操作。
[0044]燃燒氣體114接著發(fā)送穿過(guò)LP渦輪30，其中熱能和動(dòng)能的第二部分經(jīng)由LP渦輪定子導(dǎo)葉116和聯(lián)接于LP軸或卷軸36的LP渦輪轉(zhuǎn)子葉片118的連續(xù)級(jí)從燃燒氣體114抽取，因此引起LP軸和卷軸36旋轉(zhuǎn)，從而支持LP壓縮機(jī)22的操作和/或風(fēng)扇卷軸或軸38的旋轉(zhuǎn)。燃燒氣體114接著發(fā)送穿過(guò)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的噴氣排氣噴嘴區(qū)段32。
[0045]流過(guò)HP渦輪區(qū)段28和LP渦輪區(qū)段30，特別是流過(guò)HP渦輪28的燃燒氣體114的溫度可為極端的。例如，流過(guò)由HP渦輪28限定/限定在其內(nèi)的熱氣體路徑70的一部分的燃燒氣體114可超過(guò)2000華氏度。結(jié)果，必要和/或有益的是冷卻HP渦輪28和/或LP渦輪30的各種渦輪硬件構(gòu)件，如但不限于渦輪護(hù)罩密封件74，以滿足熱和/或機(jī)械性能要求。
[0046]在各種實(shí)施例中，如圖3中所示，至少一個(gè)銷100包括和/或限定流動(dòng)通路120，其用于將冷卻介質(zhì)流(如由箭頭122指示)從冷卻介質(zhì)源124(如但不限于HP壓縮機(jī)24和/或LP壓縮機(jī)22)提供到護(hù)罩密封件74的后側(cè)表面或冷卻側(cè)表面126上。在特定實(shí)施例中，銷100的流動(dòng)通路120包括限定或形成在銷100的上游端130處的入口 128。入口 128提供從冷卻介質(zhì)源124到流動(dòng)通路120中的流體連通。
[0047]圖4、5和6提供了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性銷100的截面?zhèn)纫晥D。如圖3，4，5和6中所示，在特定實(shí)施例中，銷100包括和/或限定孔口 132，其提供在流動(dòng)通路120外的流體連通。在特定實(shí)施例中，銷100包括提供在流動(dòng)通路120外的流體連通的多個(gè)孔口 132。在各種實(shí)施例中，(多個(gè))孔口 132中的至少一個(gè)定向成以便將冷卻介質(zhì)122的至少一部分成角或沿相對(duì)于護(hù)罩密封件74的后側(cè)表面126不垂直的流動(dòng)方向引導(dǎo)出流動(dòng)通路120。
[0048]在特定實(shí)施例中，如圖4中所示，多個(gè)孔口 132中的至少一個(gè)孔口 136定向成以便相對(duì)于護(hù)罩密封件74的后側(cè)表面126大致平行地引導(dǎo)冷卻介質(zhì)122的至少一部分，因此向其提供對(duì)流冷卻，而非對(duì)其沖擊或噴射冷卻。結(jié)果，典型地由較大貫穿厚度熱梯度引起的熱應(yīng)力可減小。貫穿厚度熱梯度可大體上由于冷卻介質(zhì)122和/或后側(cè)表面126與護(hù)罩密封件74的徑向內(nèi)側(cè)或熱側(cè)表面138之間的大溫差而發(fā)生，徑向內(nèi)側(cè)或熱側(cè)表面138與后側(cè)表面沿徑向間隔開(kāi)并且直接暴露于燃燒氣體114。
[0049]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4中所示，多個(gè)孔口 132定位或形成在銷100的上游端部130與銷100的下游端部140之間，并且在離后側(cè)表面126的各種徑向距離Rd處沿徑向偏離彼此，從而從流動(dòng)通路120沿徑向分配冷卻介質(zhì)122的流。以該方式，冷卻介質(zhì)122的一部分可用于冷卻護(hù)罩密封件74的其它部分和/或其它護(hù)罩支承組件78構(gòu)件，如但不限于，內(nèi)護(hù)罩支承環(huán)80、中間護(hù)罩支承環(huán)82和外護(hù)罩支承環(huán)84(圖3)。
[0050]在各種實(shí)施例中，如圖5中所示，多個(gè)孔口 132中的至少一個(gè)孔口 142設(shè)置或形成在銷100的上游部分130與下游部分140之間?？卓?142相對(duì)于護(hù)罩密封件74的后側(cè)表面126定向，使得冷卻介質(zhì)122的流的至少一部分沿與后側(cè)表面126不垂直并且不平行的流動(dòng)方向或定向朝后側(cè)表面126引導(dǎo)。
[0051]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5中所示，多個(gè)孔口 132中的至少一個(gè)孔口 144設(shè)置或形成在銷100的上游部分130與下游部分140之間，并且相對(duì)于內(nèi)護(hù)罩支承環(huán)80的內(nèi)表面146定向，使得冷卻介質(zhì)122的流的至少一部分沿與后側(cè)表面126不平行的流動(dòng)方向或定向沿徑向向上引導(dǎo)并且引導(dǎo)離后側(cè)表面126。以該方式，冷卻介質(zhì)122的至少一部分可用于冷卻內(nèi)護(hù)罩支承環(huán)80的至少一部分。
[0052]在特定實(shí)施例中，如圖6中所示，除多個(gè)孔口132外或作為其備選，銷100可包括多個(gè)計(jì)量孔口 148。在特定實(shí)施例中，計(jì)量孔口 148中的至少一個(gè)可限定或形成在銷100的下游壁150內(nèi)。計(jì)量孔口 148可方向朝護(hù)罩密封件74的后側(cè)表面126，然而計(jì)量孔口 148尺寸和/或形狀確定成使得相比于進(jìn)入流動(dòng)通路120的入口 128的冷卻介質(zhì)122的流速，減弱或減小從其流動(dòng)的冷卻介質(zhì)122的流速，從而將冷卻提供至后側(cè)表面126，同時(shí)防止通過(guò)冷卻介質(zhì)122的后側(cè)表面126的噴射或沖擊冷卻。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，多個(gè)孔口 132中的孔口 132中的任一個(gè)或所有可尺寸和/或形狀確定成使得相比于進(jìn)入流動(dòng)通路120的入口 128的冷卻介質(zhì)的流速減弱或減小從其流動(dòng)的冷卻介質(zhì)122的流速，以便控制沿銷100的特定地點(diǎn)處的冷卻速率和/或效力。
[0053]在特定實(shí)施例中，如圖6中所示，多個(gè)孔口 132中的至少一個(gè)孔口 152由下游壁150限定或形成，或者限定或形成在下游壁150內(nèi)?？卓?152相對(duì)于護(hù)罩密封件74的后側(cè)表面126定向，使得冷卻介質(zhì)122的流的至少一部分朝后側(cè)表面126沿與后側(cè)表面126不垂直且不平行的流動(dòng)方向或定向引導(dǎo)，從而防止和/或減少了通過(guò)冷卻介質(zhì)122的后側(cè)表面126的噴射或沖擊冷卻。回頭參照?qǐng)D3，在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)孔口 154定向成將冷卻介質(zhì)122的至少一部分引導(dǎo)到通路或倉(cāng)室156中，以提供對(duì)中間護(hù)罩支承環(huán)82和/或密封件158的一部分的冷卻。
[0054]該書(shū)面的描述使用實(shí)例以公開(kāi)本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例包括不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于冷卻渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 提供冷卻介質(zhì)(122)的冷卻介質(zhì)源(124); 包括護(hù)罩支承環(huán)(80)的渦輪護(hù)罩支承組件(78); 聯(lián)接于所述渦輪護(hù)罩支承組件(78)的護(hù)罩密封件(74)，所述護(hù)罩密封件(74)具有與內(nèi)側(cè)表面(138)沿徑向間隔開(kāi)的后側(cè)表面(126)和沿所述后側(cè)表面(126)限定的凹口(104);以及 銷(100)，其至少部分地延伸穿過(guò)所述護(hù)罩支承環(huán)(80)并且延伸到所述護(hù)罩密封件(74)的所述凹口(104)中，所述銷(100)具有流動(dòng)通路(120)，所述流動(dòng)通路(120)包括與所述冷卻介質(zhì)源(124)流體連通的入口(128)，以及設(shè)置在所述入口(128)下游的孔口(132); 其中所述孔口(132)定向成將所述冷卻介質(zhì)(122)的流沿與所述護(hù)罩密封件(74)的所述后側(cè)表面(126)不垂直的流動(dòng)方向引導(dǎo)出所述流動(dòng)通路(120)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)源包括低壓壓縮機(jī)(22)和高壓壓縮機(jī)(24)中的至少一個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求2中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述護(hù)罩密封件(74)的所述后側(cè)表面(126)朝所述護(hù)罩支承環(huán)(80)的內(nèi)表面(146)定向。4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述銷(100)包括下游壁(150)。5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孔口(132)形成在所述銷的上游端部(130)與下游端部(140)之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孔口(132)沿所述銷的下游壁(150)形成。7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孔口(132)定向成沿大致平行于所述后側(cè)表面(126)的流動(dòng)方向引導(dǎo)所述冷卻介質(zhì)(122)的至少一部分。8.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孔口(132)定向成將所述冷卻介質(zhì)(122)的至少一部分朝所述護(hù)罩支承環(huán)(80)的內(nèi)表面(146)引導(dǎo)。9.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求8中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括延伸穿過(guò)所述銷(100)的下游壁部分(150)的計(jì)量孔(148)，其中所述計(jì)量孔(148)與所述流動(dòng)通路(I 20)流體連通。10.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述護(hù)罩密封件(74)由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成。
【文檔編號(hào)】F01D9/04GK105986847SQ201610148639
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日
【發(fā)明人】J.D.沙皮羅
【申請(qǐng)人】通用電氣公司