[发明专利]护罩悬挂器组件冷却

说明书

提供了用于冷却燃气涡轮发动机护罩的护罩组件和方法。例如，护罩组件包括具有热侧和冷侧部分的护罩段。热侧部分面向气体流动路径，冷侧部分面向冷却流体流动路径。护罩组件还包括护罩悬挂器，用于将护罩段安装在燃气涡轮发动机中。护罩悬挂器包括用于接收冷却流体流的导管，该导管限定出口，该出口构造成使冷却流体流与护罩段的冷侧部分基本上相切地离开导管。护罩和护罩悬挂器一起限定了形成冷却流体流动路径的环形腔，并且流体与护罩冷侧基本上相切地离开限定在护罩悬挂器中的多个导管，进入腔中，以冷却护罩冷侧。

联邦政府资助的研究

本发明是在美国国防部的合同号FA826-16-C-2138的政府支持下完成的。政府可拥有本发明的某些权利。

技术领域

本主题大体涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本主题涉及用于涡轮护罩和护罩悬挂器的冷却构造。

背景技术

通常，燃气涡轮发动机核心以串行流动顺序包括压缩机区段，燃烧区段，涡轮区段和排气区段。在操作中，从风扇向压缩机区段的入口提供空气，在压缩机区段中，一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧，以提供燃烧气体，使燃烧区段内的部件暴露于相对高的温度。燃烧气体从燃烧区段导向到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，然后通过排气区段，例如通向大气。

更具体地，燃气涡轮发动机限定用于导向燃烧气体通过发动机的流动路径。流动路径部分地由从涡轮转子叶片级径向向外定位的多个护罩限定。因为护罩沿着燃烧气体流动路径，所以护罩经历相对高的燃烧气体温度。因此，非传统的高温复合材料，例如陶瓷基质复合(CMC)材料，可用于形成护罩。与典型的部件(例如，金属部件)相比，由CMC材料制造的部件具有更高的温度能力，这可以允许改进的部件性能和/或增加的发动机温度。然而，即使在使用高温材料时，也可以通过冷却护罩和安装护罩的护罩悬挂器来实现额外的益处。

因此，需要改进的涡轮护罩和/或护罩悬挂器。特别地，其中具有多个冷却孔的涡轮护罩悬挂器将是有用的，该多个冷却孔将空气切向地供给到由护罩悬挂器和涡轮护罩形成的腔中。此外，引起围绕由护罩和悬挂器组件形成的环状物的冷却流体的旋流的护罩悬挂器冷却孔构造将是有益的。此外，其中护罩由复合材料(例如CMC材料)形成的这种护罩和悬挂器组件将是有利的。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。

在本主题的一个示例性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的护罩组件。护罩组件包括护罩段，护罩段具有热侧部分和冷侧部分。热侧部分面向燃气涡轮发动机的气体流动路径，并且冷侧部分面向冷却流体流动路径。护罩组件还包括护罩悬挂器，用于将护罩段安装在燃气涡轮发动机中。护罩悬挂器包括用于接收冷却流体流的导管。导管限定出口，并且出口构造成使冷却流体的流动与护罩段的冷侧部分基本上相切地离开导管。

在本主题的另一示例性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的护罩组件。护罩组件包括多个护罩段。每个护罩段具有热侧部分和冷侧部分。热侧部分面向燃气涡轮发动机的气体流动路径。护罩组件还包括护罩悬挂器，用于将护罩段安装在燃气涡轮发动机中。护罩悬挂器包括用于接收冷却流体流的多个导管，并且每个导管限定出口。护罩段和护罩悬挂器一起限定环形腔。每个护罩段的冷侧部分面向腔。此外，多个出口中的每个出口构造成使冷却流体的流动与邻近出口的护罩段的冷侧基本上相切地离开每个导管而进入腔。

在本主题的另一示例性实施例中，提供了一种冷却燃气涡轮发动机的护罩的方法。该方法包括提供多个护罩段并提供护罩悬挂器，用于将护罩段安装在燃气涡轮发动机中。每个护罩段具有热侧部分和冷侧部分，并且热侧部分面向燃气涡轮发动机的气体流动路径。护罩段和护罩悬挂器一起限定环形腔，并且护罩悬挂器包括用于接收冷却流体流的多个导管。该方法还包括将冷却流体流引导到腔中，使得冷却流体围绕腔周向流动，以冷却多个护罩段中的每个护罩段的冷侧部分。