整體分段式cmc護(hù)罩懸掛器和保持器系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】整體分段式CMC護(hù)罩懸掛器和保持器系統(tǒng)
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
本申請是PCT實(shí)用新型專利申請，其要求享有于2013年2月25日提交的并題名為“整體分段式CMC護(hù)罩懸掛器和保持器系統(tǒng)”的當(dāng)前待審的美國臨時(shí)專利申請第N0.61/768，866號的優(yōu)選權(quán)并受益于此專利申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]公開的實(shí)施例大體上關(guān)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。更具體地，但不作為限制，本實(shí)施例涉及在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中利用的護(hù)罩。
【背景技術(shù)】
[0003]典型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常擁有前端和后端，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的若干個(gè)核心或推進(jìn)構(gòu)件軸向地定位在前端與后端之間?？諝馊肟诨蜻M(jìn)氣口位于發(fā)動(dòng)機(jī)前端處。朝向后端移動(dòng)，按順序，進(jìn)氣口后面是壓縮機(jī)、燃燒室、以及渦輪。通過本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地顯而易見的是，另外的構(gòu)件還可被包括在發(fā)動(dòng)機(jī)中，諸如低壓和高壓壓縮機(jī)、以及低壓和高壓渦輪。然而，這不是詳盡的列表。發(fā)動(dòng)機(jī)還典型地具有沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的中心縱軸線軸向設(shè)置的內(nèi)部軸。內(nèi)部軸連接至渦輪和空氣壓縮機(jī)兩者使得渦輪將旋轉(zhuǎn)輸入提供給空氣壓縮機(jī)以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)葉片。
[0004]在運(yùn)轉(zhuǎn)中，空氣在壓縮機(jī)中被加壓并在燃燒器中與燃料混合以用于生成熱燃燒氣體，該熱燃燒氣體向下游流動(dòng)穿過渦輪級。這些渦輪級從燃燒氣體提取能量。高壓渦輪首先從燃燒器接收熱燃燒氣體并包括定子噴嘴組件，該定子噴嘴組件引導(dǎo)燃燒氣體向下游穿過從支撐轉(zhuǎn)子盤徑向地向外延伸的一排高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片。在兩級渦輪中，第二級定子噴嘴組件定位于第一級葉片的下游，第一級葉片按次序后面有從第二支撐轉(zhuǎn)子盤徑向地向外延伸的一排第二級轉(zhuǎn)子葉片。渦輪將燃燒氣體能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。
[0005]渦輪中的每一個(gè)可包括一級或更多級的從轉(zhuǎn)子盤徑向向外延伸轉(zhuǎn)子葉片。護(hù)罩組件外接渦輪轉(zhuǎn)子并限定用于流動(dòng)穿過渦輪的燃燒氣體的外邊界。渦輪護(hù)罩可能是單個(gè)一體結(jié)構(gòu)，或者可由多個(gè)分段形成。
[0006]—些已知的護(hù)罩組件包括護(hù)罩懸掛器，其聯(lián)接至發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼來為多個(gè)護(hù)罩提供支撐，護(hù)罩定位鄰近渦輪葉片的頂端并定位在渦輪葉片的頂端的徑向外部。期望限制在護(hù)罩和葉頂之間的間隙來限制來自流動(dòng)穿過間隙的燃燒氣體的能量損失。
[0007]護(hù)罩必須能夠滿足設(shè)計(jì)壽命要求，以用于在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度和壓力環(huán)境中的使用。為了使當(dāng)前的材料能夠在這種艱苦的溫度和壓力條件下有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，已經(jīng)實(shí)踐了利用復(fù)合物，尤其是陶瓷基質(zhì)復(fù)合物(CMC)材料，以用于護(hù)罩分段中使用，這是因?yàn)樗鼈兙哂斜冉饘兕愋偷牧慵叩臏囟饶芰?。然而，這種陶瓷基質(zhì)復(fù)合物(CMC)具有在CMC用作護(hù)罩分段或構(gòu)件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用期間必須考慮的機(jī)械特性。當(dāng)與金屬材料相比時(shí)，CMC材料具有相對較低的拉伸延展性或低的失效應(yīng)變。而且，CMC材料具有顯著不同于用作用于CMC類型材料的護(hù)罩的約束支架或懸掛器的金屬合金的熱膨脹系數(shù)。因此，如果CMC護(hù)罩分段在運(yùn)轉(zhuǎn)期間受到約束并在一個(gè)表面上進(jìn)行冷卻，那么可能形成作用力而導(dǎo)致分段故障。
[0008]如可以通過前文而看出的，將會期望用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件克服這些缺陷及其他缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本實(shí)施例，帶有整體保持器組件的護(hù)罩懸掛器包括陶瓷基質(zhì)復(fù)合物護(hù)罩懸掛器，其沿軸向方向和周向方向延伸，支撐壁沿周向方向延伸，支撐壁具有靠近末端的肩部，懸掛于支撐壁的保持器具有沿周向方向延伸的第一下支腳和第二下支腳，第一護(hù)罩受到第一下支腳的支撐，并且第二護(hù)罩受到第二下支腳的支撐。
[0010]可選地，護(hù)罩的末端從護(hù)罩懸掛器的末端偏移。保持器可能是基本T形的。懸掛器可具有前壁和后壁。保持器可具有第一懸掛部件，并且可選地具有與第一懸掛部件間隔開的第二懸掛部件。下支腳可具有小于第一和第二臂的周向長度。支腳在護(hù)罩的斜面處設(shè)置進(jìn)入護(hù)罩中。支腳具有靠近保持器末端的襯墊。襯墊和肩部可捕獲護(hù)罩。支腳具有將護(hù)罩支撐在第一周向位置的襯墊。肩部將護(hù)罩約束在第二周向位置。肩部向下懸掛，并且襯墊向上延伸。懸掛器沿徑向方向和周向方向保持護(hù)罩。
[0011]所有上面概述的特征將被理解為只是示范性的，并且可以從本文公開中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的許多更多的特征和目標(biāo)。因此，如果沒有進(jìn)一步閱讀整個(gè)說明書、權(quán)利要求以及附上的所包括的附圖，將不理解本概要的限制性的解釋。
【附圖說明】
[0012]在以下圖示中示出本發(fā)明的實(shí)施例。
[0013]圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)剖視圖。
[0014]圖2是包括護(hù)罩懸掛器和保持器組件的示例性渦輪護(hù)罩區(qū)域的側(cè)視圖；
圖3是設(shè)置在渦輪區(qū)域中的護(hù)罩分段的等軸視圖；
圖4是渦輪區(qū)域中的懸掛器和護(hù)罩組件的等軸剖視圖；
圖5是帶有護(hù)罩分段的整體的懸掛器和保持器組件的從前向后看的視圖；以及圖6描繪的是懸掛器和保持器組件的等軸視圖；以及圖7是圖6的組件的分解等軸視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)在將詳細(xì)地參考所提供的實(shí)施例，在附圖中示出實(shí)施例中的一個(gè)或更多個(gè)示例。每個(gè)示例通過說明(不是公開實(shí)施例的限制)來提供。事實(shí)上，將對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可在本實(shí)施例中作出各種修改和變型而不背離本公開的范圍或精神。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分而示出或描述的特征能夠與另一個(gè)實(shí)施例一起使用來還產(chǎn)生另外的實(shí)施例。因此，意圖本發(fā)明涵蓋在所附權(quán)利要求及其等價(jià)物的范圍內(nèi)的這樣的修改和變型。
[0016]參照圖1至7，描繪了整體分段式CMC護(hù)罩懸掛器和保持器系統(tǒng)的各種實(shí)施例。護(hù)罩懸掛器和保持器系統(tǒng)可用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的各種部分，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括但不限于高壓和低壓渦輪以及壓縮機(jī)。實(shí)施例利用了與保持器整體地成形的懸掛器以用于護(hù)罩分段的支撐。各個(gè)懸掛器支撐兩個(gè)分段，并且在該構(gòu)造中護(hù)罩懸掛器的末端或分模線從護(hù)罩的端面或斜面偏移。實(shí)例構(gòu)造通過組合懸掛器和保持器而減少了零件復(fù)雜性，并同樣減少了重量。所有這些特征改善了制造。
[0017]如在本文中所使用的，用語“軸向的”或“軸向地”指代沿發(fā)動(dòng)機(jī)的縱向軸線的尺寸。聯(lián)合“軸向的”或“軸向地”一起使用的用語“向前”指代沿朝向發(fā)動(dòng)機(jī)入口或與另一個(gè)構(gòu)件相比相對地更接近發(fā)動(dòng)機(jī)入口的構(gòu)件的方向移動(dòng)。聯(lián)合“軸向的”或“軸向地”使用的用語“向后”指代是沿朝向發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴或與另一個(gè)構(gòu)件相比而相對地更接近發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的構(gòu)件的方向移動(dòng)。
[0018]如在本文中所使用的，用語“徑向的”或“徑向地”指代在發(fā)動(dòng)機(jī)的中心縱向軸線與外部發(fā)動(dòng)機(jī)周邊之間延伸的尺寸。用語“近端的”或“近端地”本身或者聯(lián)合用語“徑向的”或“徑向地”一起的使用指代沿朝向中心縱向軸線或與另一個(gè)構(gòu)件相比而相對地更接近中心縱向軸線的構(gòu)件的方向移動(dòng)。用語“遠(yuǎn)端的”或“遠(yuǎn)端地”本身或者聯(lián)合用語“徑向的”或“徑向地” 一起的使用指代沿朝向外部發(fā)動(dòng)機(jī)周邊或與另一個(gè)構(gòu)件相比而相對地更接近外部發(fā)動(dòng)機(jī)周邊的構(gòu)件的方向移動(dòng)。
[0019]如在本文中所使用的，用語“橫向的”或“橫向地”指代垂直于軸向和徑向尺寸兩者的尺寸。
[0020]最初參照圖1，顯示了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意性的側(cè)剖視圖。渦輪的功能是從高壓和高溫燃燒氣體中提取能量，并將能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以用于做功。渦輪10具有發(fā)動(dòng)機(jī)入口端12，其中空氣進(jìn)入大體由壓縮機(jī)14、燃燒器16和多級高壓渦輪20限定的核心或推進(jìn)器13中?？傮w地，推進(jìn)器13在運(yùn)轉(zhuǎn)期間提供推力或功率。燃?xì)鉁u輪10可用于航空、發(fā)電、工業(yè)、船舶等。
[0021]在運(yùn)轉(zhuǎn)中，空氣進(jìn)入穿過發(fā)動(dòng)機(jī)10的空氣入口端12，并移動(dòng)穿過至少一個(gè)壓縮級，在壓縮級中空氣壓力增加并被指引至燃燒器16。壓縮空氣與燃料混合并焚燒，從而提供熱的燃燒氣體，其朝著高壓渦輪