[发明专利]用于对燃气涡轮护罩组件的部分进行热防护的系统

说明书

与联邦基金研究或开发相关的申明

本发明是在美国陆军授予的合同No．W911W6-11-2-0009下利用政府支持完成的。美国政府具有本发明中的某些权益。

技术领域

本主题大体上涉及一种用于燃气涡轮发动机的涡轮护罩。更具体地说，本主题涉及一种用于对涡轮护罩组件的部分进行热防护的系统。

背景技术

燃气涡轮发动机按照串流顺序通常包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作过程中，空气进入压缩机区段的入口，在此处一个或多个轴流式压缩机逐渐地压缩空气，直至其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段中燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送通过限定在涡轮区段内的热气通路，然后经由排气区段从涡轮区段排出。

在具体的配置中，涡轮区段按照串流顺序包括高压(HP)涡轮和低压(LP)涡轮。HP涡轮和LP涡轮均包括各种可旋转的涡轮构件，例如涡轮转子盘和涡轮转子叶片，以及各种固定的涡轮构件，例如定子导叶或喷嘴、涡轮护罩、护罩支撑件和发动机框架。可旋转的和固定的涡轮构件至少部分地限定穿过涡轮区段的热气通路。当燃烧气体流过热气通路时，热能从燃烧气体传递给可旋转的涡轮构件和固定的涡轮构件。结果，通常需要冷却各种可旋转的和固定的涡轮构件以满足热和/机械性能要求。

传统地，冷却介质(例如压缩空气)从压缩机区段传送通过限定在各种可旋转的和固定的涡轮构件中或其周围的各种冷却通路或回路，从而提供对那些构件的冷却。然而，由于陶瓷基质复合材料的有利的热特性，在HPT中使用360度陶瓷基质复合护罩容许经由压缩空气的较少的后部护罩冷却。结果，减少正常传送到护罩组件中或其周围的压缩空气的量，因而提高整体发动机性能和/或效率。

减少流向护罩组件的冷却流可导致固定硬件(例如护罩组件的护罩支撑硬件，其潜在地暴露于流过热气通路的燃烧气体下或在其视线中)上较高的温度。护罩支撑硬件上增加的热应力通常发生在当护罩支撑硬件由金属或其它材料形成时，这些材料相比用于护罩的陶瓷基质复合材料具有较不利于暴露至燃烧气体的热特性。因此，配置为对护罩支撑件和/或其它相邻的固定硬件进行热防护以减少热应力的涡轮护罩组件在技术上将受欢迎。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从该描述中清楚，或者可通过实践本发明学习到。

一方面，本主题针对一种用于对燃气涡轮的护罩组件的部分进行热防护的系统。该系统包括护罩支撑件，其具有与后壁沿轴向间隔开的前壁。前壁具有与背面沿轴向间隔开的前面以及在前面和背面之间沿轴向延伸的径向内表面。护罩安装至护罩支撑件。护罩具有朝护罩支撑件的前壁延伸的前缘部分以及朝护罩支撑件的后壁延伸的后缘部分。径向空隙限定在前缘部分的顶表面和前壁的径向内表面之间。热防护沿着前壁的底部部分设置，并定向成面向燃烧气流。

另一方面，本主题针对一种用于对燃气涡轮的护罩组件的部分进行热防护的系统。该系统包括护罩支撑件，其具有与后壁沿轴向间隔开的前壁。前壁具有与背面沿轴向间隔开的前面以及在前面和背面之间沿轴向延伸的径向内表面。护罩安装至护罩支撑件，并包括朝护罩支撑件的前壁延伸的前缘部分和朝护罩支撑件的后壁延伸的后缘部分。径向空隙限定在前缘部分的顶表面和前壁的径向内表面之间。前缘部分从前壁的前面沿轴向向前终止，使得前缘部分对前壁进行热防护。

另一方面，本主题针对一种燃气涡轮。该燃气涡轮包括压缩机、设置在压缩机下游的燃烧器和设置在燃烧器下游的涡轮。涡轮包括沿周向围绕一排涡轮转子叶片延伸的涡轮护罩组件。涡轮还包括一种用于对涡轮护罩组件的部分进行热防护的系统。该系统包括护罩密封支撑件，其具有与后壁沿轴向间隔开的前壁。前壁包括与背面沿轴向间隔开的前面以及在前面和背面之间沿轴向延伸的径向内表面。护罩密封件安装至护罩密封支撑件。护罩密封件包括朝护罩密封支撑件的前壁延伸的前缘部分以及朝护罩密封支撑件的后壁延伸的后缘部分。径向空隙限定在前缘部分的顶表面和前壁的径向内表面之间。前缘部分从前壁的前面沿轴向向前终止，从而对前壁进行热防护以免受涡轮中的燃烧气体的影响。

技术方案1．一种用于对燃气涡轮护罩组件的部分进行热防护的系统，包括：

护罩密封支撑件，其具有与后壁沿轴向间隔开的前壁，所述前壁具有与背面沿轴向间隔开的前面以及在所述前面和所述背面之间沿轴向延伸的径向内表面；