[发明专利]燃气涡轮机的CMC护罩支撑系统

说明书

对优先权的主张

本PCT实用申请主张对题为“CMC护罩支撑系统”的具有美国专利申请序列号NO.61/824,491且具有2013年5月17日的提交日期的当前未决临时申请的优先权和来自其的益处，将其全部通过引用并入本文。

技术领域

公开实施例大体涉及用于燃气涡轮发动机的护罩。更特定地，但不借助于限制，本实施例涉及在燃气涡轮发动机中利用的陶瓷基复合物护罩支撑系统。

背景技术

典型的燃气涡轮发动机通常具有前端和后端，其中，其数个芯部或推进部件轴向地位于它们之间。空气进口或入口定位于发动机的前端处。按顺序朝向后端移动，入口跟随有压缩机、燃烧室以及涡轮机。本领域技术人员将易于理解，其它部件也可以被包括于发动机中，例如，低压和高压压缩机，和低压和高压涡轮机。然而，这并非全部清单。发动机还典型地具有沿着发动机的中心纵向轴线轴向地布置的内部轴。内部轴连接至涡轮机和空气压缩机两者，使得涡轮机向空气压缩机提供旋转输入以驱动压缩机叶片。

在操作中，空气在压缩机中加压并在燃烧器中与燃料混合以产生热燃烧气体，其向下游流动穿过涡轮级。这些涡轮级从燃烧气体获取能量。高压涡轮机首先从燃烧器接收热燃烧气体并且包括定子喷嘴组件，该定子喷嘴组件引导燃烧气体向下游穿过一组从支撑转子盘径向向外延伸的高压涡轮转子叶片。在两级涡轮中，第二级定子喷嘴组件位于第一级叶片的下游，该第一级叶片依次跟随有从第二支撑转子盘径向向外延伸的第二级转子叶片组。涡轮机将燃烧气体能转化为机械能。

涡轮机中的每一个可包括一级或更多级转子叶片，其从转子盘径向向外延伸。护罩组件界定涡轮机转子并且限定用于流动穿过涡轮机的燃烧气体的外边界。涡轮机护罩可以是单一整体结构或者可由多个节段形成。一些已知的护罩组件包括护罩悬挂器，其联接至发动机的外壳来为多个护罩提供支撑，该护罩定位为邻接且从涡轮叶片的顶部径向向外。护罩可借助于单个螺栓连接联接至护罩悬挂器。然而，如果发生破裂或者螺栓故障，护罩可变得从护罩悬挂器分离。

护罩必须能够满足用于在涡轮发动机操作温度和压力环境下使用的设计寿命要求。为了允许当前材料在这样的剧烈的温度和压力条件下有效运行，已经实践利用复合物，并且尤其是陶瓷基复合物(CMC)材料以用于在护罩节段中使用，因为它们比金属类型部分具有更高的承温能力。然而，这样的陶瓷基复合物(CMC)材料具有在作为护罩节段或部件使用的CMC的设计和应用期间必须考虑的机械性质。当与金属材料对比时，CMC材料具有相对低的拉伸塑性或者低的失效应变。而且，CMC材料具有与用作用于CMC类型材料的护罩的约束支撑或悬挂器的金属合金显著地不同的热膨胀系数。因而，如果在操作期间CMC护罩节段被约束并在一个表面上冷却，应力集中可发展，从而导致节段的故障。

如通过前述可看出，将期望克服燃气涡轮发动机部件的这些和其它缺陷。而且，将期望改善CMC护罩支撑系统的可靠性。

发明内容

根据本实施例，带有负载分布的护罩支撑系统包括：护罩悬挂器，其在至少周向方向上延伸，该护罩悬挂器具有在轴向方向上被保持器支撑壁分开的第一壁和第二壁；陶瓷基复合物护罩，其布置于在第一和第二壁与保持器支撑壁之间的护罩悬挂器中；保持器，其具有周向分开的第一和第二螺栓孔，该保持器行进穿过护罩；第一和第二螺栓，其行进穿过护罩悬挂器并接合保持器的第一和第二螺栓孔。护罩支撑系统，其中，护罩悬挂器具有第一和第二螺栓孔，第一和第二螺栓孔周向地分开。护罩支撑系统，其中，护罩悬挂器的第一和第二螺栓孔以平行或者相对彼此成某一角度中的一者延伸穿过护罩悬挂器。护罩支撑系统还包括从保持器支撑壁垂下的凸起部。护罩支撑系统还包括在每个凸起部中的护罩悬挂器螺栓孔。该护罩支撑系统，其中，护罩布置于第一和第二凸起部之间。护罩支撑系统还包括在护罩悬挂器中的空气扩散器空腔孔。护罩支撑系统，其中，第一和第二壁中的一者作为弹簧起作用。护罩支撑系统，其中，保持器具有多个突起以结合护罩。护罩支撑系统还包括设于保持器之下和护罩悬挂器内的挡板。

所有的上述特征仅被理解为示例性的，并且本发明的更多特征和目标可以从本文中的公开习得。因此，没有对整个说明书、权利要求、和与其一起包括的图示的进一步阅读，将不会理解本总结的限制性解释。

附图说明

这些示例性实施例的上述和其它特征和优点，以及获得它们的方式将变得更加明显，并且通过参照结合附图做出的实施例的下列说明，护罩支撑系统将更易理解，其中：