整体分段式cmc护罩悬挂器和保持器系统的制作方法
【专利说明】整体分段式CMC护罩悬挂器和保持器系统
[0001]相关串请的交叉引用
本申请是PCT实用新型专利申请，其要求享有于2013年2月25日提交的并题名为“整体分段式CMC护罩悬挂器和保持器系统”的当前待审的美国临时专利申请第N0.61/768，866号的优选权并受益于此专利申请。
技术领域
[0002]公开的实施例大体上关于燃气涡轮发动机。更具体地，但不作为限制，本实施例涉及在燃气涡轮发动机中利用的护罩。
【背景技术】
[0003]典型的燃气涡轮发动机通常拥有前端和后端，燃气涡轮发动机的若干个核心或推进构件轴向地定位在前端与后端之间。空气入口或进气口位于发动机前端处。朝向后端移动，按顺序，进气口后面是压缩机、燃烧室、以及涡轮。通过本领域技术人员将容易地显而易见的是，另外的构件还可被包括在发动机中，诸如低压和高压压缩机、以及低压和高压涡轮。然而，这不是详尽的列表。发动机还典型地具有沿着发动机的中心纵轴线轴向设置的内部轴。内部轴连接至涡轮和空气压缩机两者使得涡轮将旋转输入提供给空气压缩机以驱动压缩机叶片。
[0004]在运转中，空气在压缩机中被加压并在燃烧器中与燃料混合以用于生成热燃烧气体，该热燃烧气体向下游流动穿过涡轮级。这些涡轮级从燃烧气体提取能量。高压涡轮首先从燃烧器接收热燃烧气体并包括定子喷嘴组件，该定子喷嘴组件引导燃烧气体向下游穿过从支撑转子盘径向地向外延伸的一排高压涡轮转子叶片。在两级涡轮中，第二级定子喷嘴组件定位于第一级叶片的下游，第一级叶片按次序后面有从第二支撑转子盘径向地向外延伸的一排第二级转子叶片。涡轮将燃烧气体能量转换成机械能。
[0005]涡轮中的每一个可包括一级或更多级的从转子盘径向向外延伸转子叶片。护罩组件外接涡轮转子并限定用于流动穿过涡轮的燃烧气体的外边界。涡轮护罩可能是单个一体结构，或者可由多个分段形成。
[0006]—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，护罩定位邻近涡轮叶片的顶端并定位在涡轮叶片的顶端的径向外部。期望限制在护罩和叶顶之间的间隙来限制来自流动穿过间隙的燃烧气体的能量损失。
[0007]护罩必须能够满足设计寿命要求，以用于在涡轮发动机运转温度和压力环境中的使用。为了使当前的材料能够在这种艰苦的温度和压力条件下有效地运转，已经实践了利用复合物，尤其是陶瓷基质复合物(CMC)材料，以用于护罩分段中使用，这是因为它们具有比金属类型的零件更高的温度能力。然而，这种陶瓷基质复合物(CMC)具有在CMC用作护罩分段或构件的设计和应用期间必须考虑的机械特性。当与金属材料相比时，CMC材料具有相对较低的拉伸延展性或低的失效应变。而且，CMC材料具有显著不同于用作用于CMC类型材料的护罩的约束支架或悬挂器的金属合金的热膨胀系数。因此，如果CMC护罩分段在运转期间受到约束并在一个表面上进行冷却，那么可能形成作用力而导致分段故障。
[0008]如可以通过前文而看出的，将会期望用燃气涡轮发动机构件克服这些缺陷及其他缺陷。
【发明内容】
[0009]根据本实施例，带有整体保持器组件的护罩悬挂器包括陶瓷基质复合物护罩悬挂器，其沿轴向方向和周向方向延伸，支撑壁沿周向方向延伸，支撑壁具有靠近末端的肩部，悬挂于支撑壁的保持器具有沿周向方向延伸的第一下支脚和第二下支脚，第一护罩受到第一下支脚的支撑，并且第二护罩受到第二下支脚的支撑。
[0010]可选地，护罩的末端从护罩悬挂器的末端偏移。保持器可能是基本T形的。悬挂器可具有前壁和后壁。保持器可具有第一悬挂部件，并且可选地具有与第一悬挂部件间隔开的第二悬挂部件。下支脚可具有小于第一和第二臂的周向长度。支脚在护罩的斜面处设置进入护罩中。支脚具有靠近保持器末端的衬垫。衬垫和肩部可捕获护罩。支脚具有将护罩支撑在第一周向位置的衬垫。肩部将护罩约束在第二周向位置。肩部向下悬挂，并且衬垫向上延伸。悬挂器沿径向方向和周向方向保持护罩。
[0011]所有上面概述的特征将被理解为只是示范性的，并且可以从本文公开中发现本发明的许多更多的特征和目标。因此，如果没有进一步阅读整个说明书、权利要求以及附上的所包括的附图，将不理解本概要的限制性的解释。
【附图说明】
[0012]在以下图示中示出本发明的实施例。
[0013]图1是燃气涡轮发动机的侧剖视图。
[0014]图2是包括护罩悬挂器和保持器组件的示例性涡轮护罩区域的侧视图；
图3是设置在涡轮区域中的护罩分段的等轴视图；
图4是涡轮区域中的悬挂器和护罩组件的等轴剖视图；
图5是带有护罩分段的整体的悬挂器和保持器组件的从前向后看的视图；以及图6描绘的是悬挂器和保持器组件的等轴视图；以及图7是图6的组件的分解等轴视图。
【具体实施方式】
[0015]现在将详细地参考所提供的实施例，在附图中示出实施例中的一个或更多个示例。每个示例通过说明(不是公开实施例的限制)来提供。事实上，将对本领域技术人员显而易见的是，可在本实施例中作出各种修改和变型而不背离本公开的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征能够与另一个实施例一起使用来还产生另外的实施例。因此，意图本发明涵盖在所附权利要求及其等价物的范围内的这样的修改和变型。
[0016]参照图1至7，描绘了整体分段式CMC护罩悬挂器和保持器系统的各种实施例。护罩悬挂器和保持器系统可用于燃气涡轮发动机的各种部分，燃气涡轮发动机包括但不限于高压和低压涡轮以及压缩机。实施例利用了与保持器整体地成形的悬挂器以用于护罩分段的支撑。各个悬挂器支撑两个分段，并且在该构造中护罩悬挂器的末端或分模线从护罩的端面或斜面偏移。实例构造通过组合悬挂器和保持器而减少了零件复杂性，并同样减少了重量。所有这些特征改善了制造。
[0017]如在本文中所使用的，用语“轴向的”或“轴向地”指代沿发动机的纵向轴线的尺寸。联合“轴向的”或“轴向地”一起使用的用语“向前”指代沿朝向发动机入口或与另一个构件相比相对地更接近发动机入口的构件的方向移动。联合“轴向的”或“轴向地”使用的用语“向后”指代是沿朝向发动机喷嘴或与另一个构件相比而相对地更接近发动机喷嘴的构件的方向移动。
[0018]如在本文中所使用的，用语“径向的”或“径向地”指代在发动机的中心纵向轴线与外部发动机周边之间延伸的尺寸。用语“近端的”或“近端地”本身或者联合用语“径向的”或“径向地”一起的使用指代沿朝向中心纵向轴线或与另一个构件相比而相对地更接近中心纵向轴线的构件的方向移动。用语“远端的”或“远端地”本身或者联合用语“径向的”或“径向地” 一起的使用指代沿朝向外部发动机周边或与另一个构件相比而相对地更接近外部发动机周边的构件的方向移动。
[0019]如在本文中所使用的，用语“横向的”或“横向地”指代垂直于轴向和径向尺寸两者的尺寸。
[0020]最初参照图1，显示了燃气涡轮发动机10的示意性的侧剖视图。涡轮的功能是从高压和高温燃烧气体中提取能量，并将能量转换成机械能以用于做功。涡轮10具有发动机入口端12，其中空气进入大体由压缩机14、燃烧器16和多级高压涡轮20限定的核心或推进器13中。总体地，推进器13在运转期间提供推力或功率。燃气涡轮10可用于航空、发电、工业、船舶等。
[0021]在运转中，空气进入穿过发动机10的空气入口端12，并移动穿过至少一个压缩级，在压缩级中空气压力增加并被指引至燃烧器16。压缩空气与燃料混合并焚烧，从而提供热的燃烧气体，其朝着高压涡轮