专利名称：用于运行燃气涡轮发动机的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及燃气涡轮发动机，且更特定地涉及与燃气涡轮发动机一起使用的罩挂架(hanger)组件。
技术背景至少一些已知的燃气涡轮发动机包括风扇组件、核心发动机和动 力涡轮机。核心发动机包括至少一个向燃烧器提供加压空气的压缩 机，在燃烧器中空气与燃料混合且被点燃以生成热燃气。燃气被引导 通过一个或多个涡轮机，涡轮机从燃气获取能量以驱动压缩机和飞行 器。特别地，已知的涡轮机包括将燃气引导向多个周向间隔开的涡轮 机叶片的涡轮机喷嘴，叶片从转子盘径向向外延伸，转子盘绕发动机 的中心轴线旋转。已知的涡轮机也包括联接在涡轮机喷嘴下游的罩组件。罩组件限 制了涡轮机转子且为流动通过涡轮机的燃气限定了外边界。至少一些 已知的罩组件包括联接到发动机外壳体的罩挂架，以提供对多个定位 为邻近涡轮机叶片尖端且在其径向外側的罩的支承。至少一些已知的 罩桂架构件包括延伸通过罩桂架的部分的冷却通道，以能向罩引导冷 却空气。在燃气涡轮发动机运行期间，碎片可能偶然地从压缩机向下游行 进且阻塞高压涡轮机的部分.在一些情形中，碎片可能阻塞至少一个 限定在罩桂架内的冷却通道的部分.阻塞冷却通道可能显著地降低了 流到相应的罩的冷却空气，这将导致罩的高危险。随着时间的过去， 以罩的高危险连续运行可能导致罩的使用寿命的缩短，不利地影响涡 轮机的运行性能和/或缩短发动机的维护周期时间。发明内容在一个方面中，提供了运行燃气涡轮发动机的方法，方法包括 引导冷却空气向罩挂架组件，使得冷却空气流过限定在罩挂架组件内 的腔，引导冷却空气通过多个从腔延伸的冷却通道和将空气从多个冷 却通道向冲击档板排放，以便于冷却从罩桂架悬桂的罩。在进一步的方面中，提供了罩桂架组件。罩桂架组件包括罩桂架
和联接到罩桂架的冲击档板。罩挂架包括腔和多个限定在其内的冷却 通道。每个冷却通道从罩挂架的上游面延伸通过罩桂架，用于向沖击 档板引导冷却空气。至少两个冷却通道可以通过腔流动连通地联接在 一起.在另一个方面中，提供了燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括 压缩机和联接到压缩机下游的涡轮机组件.涡轮机组件包括至少部分 地限制了发动机的罩挂架组件。罩桂架组件包括軍挂架和联接到罩挂 架的冲击档板。罩桂架包括腔和多个限定在其内的冷却通道。每个冷 却通道从罩桂架的上游面延伸通过罩桂架，用于将冷却空气引导向冲 击档板。至少两个冷却通道通过腔流动连通地联接在一起。
图l是典型的燃气涡轮发动机的示意性视图； 图2是可与图1中示出的燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器的截 面视图；图3是可与图1和图2中示出的燃气涡轮发动机一起使用的典型 的罩桂架的透视图；图4是可与图1和图2中示出的燃气涡轮发动机一起使用的包括 屏的典型的罩桂架的透视图；图5是图4中示出的罩桂架的第一截面视图；和图6是图4中示出的罩桂架的第二截面视图。
具体实施方式
图1是燃气涡轮发动机10的示意性图示，在典型的实施例中，燃 气涡轮发动机10包括风扇组件12、高压压缩机14和燃烧器16。发动 机10也包括高压涡轮机18和低压涡轮机20。发动机10具有进气侧28 和排气侧30。在一个实施例中，发动机10是可从General Electric Company, Cincinnati, Ohio.获得的GE卯。风扇组件12和4氐压涡轮机 20通过第一转子轴31联接，且压缩机14和高压涡轮机18通过第二转 子轴32联接。在运行期间，空气在大体上平行于延伸通过发动机10的中心轴线 34的方向轴向流过风扇组件12，且压缩空气供给到高压压縮机14。高 度压缩的空气被输送到燃烧器16.来自燃烧器16的燃气流驱动涡轮机 18和20.涡轮机18通过轴32使压缩机14旋转，且涡轮机20通过轴31驱动风扇组件12。图2是可以与例如发动机10 (图1中示出)的燃气涡轮发动机一 起使用的燃烧器16的截面视图。燃烧器16包括限定了环形燃烧室206 的外部衬管202和内部衬管204，通过燃料喷嘴208将燃料喷射到燃烧 室206内，喷嘴208向内延伸通过燃烧外壳210。燃烧器16部分地由 从压缩机14排出到限定在燃烧器外部衬管202和燃烧外壳210之间的 环形通路212内的空气流冷却。类似地，在燃烧器16内侧上，环形室 214限定在内部衬管204和喷嘴支承结构216之间，以便于冷却燃烧器 16。将从燃烧器16排出的燃气在沖击在周向间隔开的涡轮机叶片220 的排前从燃烧室206引导通过周向间隔开的涡轮机喷嘴段218的排。 环形罩224绕叶片220周向地延伸。罩224可以由多个联接在一起的弓 形部分制造。用于罩224的结构支承由罩桂架226的下游端提供，其 包括通过U形支架230联接到罩224的径向向内延伸的钩228。罩224 的上游端231前端通过向后延伸的團232联接到罩桂架226。圏232的上游面234靠着相应涡轮机喷嘴段218的径向外部带238 的下游面236联接。上游面234和下游面236之间的接触大体上防止从 压缩机14排出的冷却空气和从燃烧器16排出的燃气之间的流动。从 压缩机14排出的冷却空气和从燃烧器16排出的燃气之间的温度差异 可能导致在團232和涡轮机喷嘴段218之间的有差别的热膨胀，这可 能导致在上游面234和下游面236之间引起的相对移动和应力。图3是罩挂架226的透视图。图4是包括屏301的罩桂架226的透 视图。图5是沿图4中线5-5截取的罩挂架226的截面视图。图6是沿 图4中线6-6截取的罩桂架226的截面视图。如在图3中示出，罩桂架226的上游面234延伸越过罩挂架226 的上游侧300.在典型的实施例中，罩挂架226形成有腔302且包括越 过腔302联接的屏301，如在图4中示出.屏301便于防止碎片进入罩 桂架226。替代地，罩桂架226不包括屏301。此外，如果屏损坏则屏 301可去除且可以容易地替换.多个冷却通道304限定在罩挂架226内 且从腔302向冲击挡板306向内延伸。屏301、腔302和冷却通道304 的组合显著地增加了其中冷却空气可以到达罩224的途径的数量。冲 击挡板306联接到罩挂架226的径向内側235。屏301联接到罩桂架上游侧300而靠着上游面234。在典型的实施
例中，屏301分别从径向上边缘307和下边缘308径向延伸以高度309。 屏301定位在腔302内且延伸越过腔302，如在下文中更详细地描述， 以便于防止碎片限制通过罩桂架226的空气流.屏301形成有多个在 其内延伸的开口 310，开口 310使得空气流能通过屏301进入腔302。 在典型的实施例中，屏301也形成有至少一个槽312。特别地，在典型 的实施例中，屏301形成有罩桂架226具有冷却通道304两倍个数的槽 312。替代地，屏301可以形成有任何个数的槽312。每个槽312至少 部分地凹陷在屏301内，使得每个槽312的内表面319具有从屏301 的外表面325向内的距离321。槽312最小化了可能被大块碎片阻塞的 开口 310的个数。替代地，屏301包括至少一个从外表面325向外延伸 的凸起的槽(未示出)。在典型的实施例中，每个开口 310小于每个 冷却通道304.替代地，开口 310可以具有使得屏301能如在此所述地 起作用的任何尺寸。腔302整体地形成在罩挂架226内。特别地，腔302限定在上游侧 300内且部分地由弓形的径向分开的边缘315和316限定。边缘315和 316分别从边缘307和308轴向地向下游延伸，使得边缘315和316能 使屏301沉入到腔302内。更特定地，当屏301联接到腔邓2内时，屏 的外表面325定位为大体上相对于围绕腔302的桂架上游側300的外表 面330的部分齐平。腔302包括周向间隔开的部分334，部分334从边 缘315和316向内凹陷。替代地，腔302包括任何个数的周向间隔开的 部分334。每个凹陷的部分在边缘315和316之间延伸以内部高度 313和周向距离.在典型的实施例中，内部高度313与由边缘315和316 限定的腔302的外部高度309不同，且更特定地，在典型的实施例中， 内部高度313短于外部高度309.替代地，内部高度313近似地等于外 部高度309 每个冷却通道304包括入口 314、出口 317和在它们之间延伸的大 体上圆柱形的部分318。同样地，在典型的实施例中，入口3W形成有 与腔302的内部高度313不同的入口直径322.更特定地，在典型的实 施例中，入口 314比内部高度313窄，替代地，入口直径H2近似地等 于内部高度313.在典型的实施例中，每个腔302周向延伸越过冷却通道304的至 少两个入口 314， ^f吏得冷却通道304通过腔302在入口 314处流动连通 地联接在一起.冷却通道304通过腔302相互依赖且在腔302和冲击档 板306之间径向向内延伸。同样地，在典型的实施例中，冷却通道304 构造为将空气从腔302向冲击档板306向内引导。在运行期间，冷却空气通过屏开口 310流入到罩桂架226内。然 后将冷却空气向罩挂架226引导，使得冷却空气流动通过腔302。在冷 却空气流入腔302内后，然后引导冷却空气通过多个冷却通道304。在 离开冷却通道304后，空气向冲击档板306排出以便于冷却罩224。当碎片不注意地流入到发动机内时，屏301防止碎片进入罩挂架 226。此外，因为冷却通道304流动连通的联接在一起，保持为靠着屏 301的碎片不抑制冷却空气流过罩挂架226。在屏301内的槽312便于 最小化可能被大块碎片阻塞的开口 310的个数.作为结果，当存在碎 片时，便于增加流到罩挂架226的空气的量。如果冷却空气不达到罩 224，则可能危及罩224的寿命和耐久性.此外，通过改进罩224的耐 久性可以增加涡轮机的效率。更特定地，如果碎片存在且邻接屏301，则凹陷的槽312允许冷却 空气绕碎片流动且通过屏301内的其他开口 310。凹陷的槽312也最小 化了被碎片的任何块阻塞的屏开口 310的个数且因此有助于保证将充 足的冷却空气流量通过罩桂架226向罩224供给.在冷却空气进入腔302后，冷却空气流过腔302直至冷却空气达 到冷却通道304。同样地，腔302类似于用于冷却通道304的歧管而起 作用。相互依赖的冷却通道304提供了多个替代的途径，通过它们冷 却空气可以流过罩挂架226.进入冷却通道304的冷却空气被通过冷却 通道304向内引导且通过出口 317排放而通过沖击档板316。特别地， 被引导向冲击档板316的冷却空气通过冲击档板306排放，沖击档板 306包括通过其延伸的孔324，如在图5中示出，使得冷却空气流过孔 324用于罩224的冲击冷却。此处的方法包括将冷却空气引导向罩桂架组件，使得冷却空气流 过限定在罩桂架组件内的腔302。方法进一步包括将冷却空气引导通过 从腔302延伸的多个冷却通道304.另外，冷却空气从多个冷却通道 304向沖击档板306排放，以便于冷却从罩挂架226悬挂的罩224。以上所描述的方法和设备是用于运行燃气涡轮发动机的有成本效 益的和高度可靠的装置。罩桂架组件形成有腔，腔将多个限定在组件
内的冷却通道流动连通地联接。多个开口便于罩的冲击冷却。屏延伸 过腔以防止碎片阻塞冷却空气流过冷却通道。作为结果，罩桂架组件便于以有成本效益和可靠的方式降低机器的维护周期时间，从而延长 了軍的有用寿命.以上详细描述了軍桂架的典型实施例。每个罩桂架不限制于与在 此描述的特定实施例一起使用，而是可以独立地且与其他在此描述的 部件分开地利用每个罩挂架。此外，本发明不限制于在此详细描述的 腔和罩挂架的实施例。而是在权利要求书的精神和范围内可以利用腔 和罩桂架的其他变化。虽然本发明已根据多种特定的实施例描述，但本领域技术人员将 认识到本发明可以以权利要求书的精神和范围内的修改来实行。零件列表10燃气涡轮发动机12风扇组件14压缩机16燃烧器18高压涡轮机20低压涡轮机28进气側30排气侧31第一转子轴32笫二转子轴34中心轴线202外部衬管204内部衬管206燃烧室208燃料喷嘴210燃烧外壳212环形通路214环形室216喷嘴支承结构
218涡轮机喷嘴段220涡轮机叶片224环形罩226罩桂架228钩230u形支架231上游端232團234上游面235径向内侧236下游面238外部带300上游側301屏302腔304冷却通道306沖击档板307上边缘308下边缘309外部高度310开口312凹陷的槽313内部高度314入口315边缘316边缘317出口318圆柱形部分319内表面321距离322入口直径324孔
面面表表分夕 夕 部5 o 42 3 33 3 权利要求
1.一种罩挂架组件，其包括罩挂架(226)；和联接到所述的罩挂架的冲击档板(306)，所述的罩挂架包括腔(302)和多个限定在其内的冷却通道(304)，每个所述的冷却通道从所述的罩挂架的上游面(234)延伸通过所述的罩挂架，用于向所述的冲击档板引导冷却空气，所述的冷却通道的至少两个通过所述的腔流动连通地联接在一起。
2. 根据权利要求1所述的罩挂架组件，其中所述的腔(302)与 所述的多个冷却通道(304)的每个流动连通地联接。
3. 根据权利要求l所述的罩挂架组件，其中包括通过其延伸的孔 (324)的所述的冲击档板(306)便于冲击冷却从所述的罩桂架组件径向向内的罩，其中冷却空气流过所述的孔。
4. 根据权利要求l所述的罩挂架组件，进一步包括联接到所述的 上游面(234)的屏(301)。
5. 根据权利要求4所述的罩桂架组件，其中所述的屏(301)便 于防止碎片限制空气流到所述的多个冷却通道(304)。
6. 根据权利要求4所述的罩挂架组件，其中所述的屏(301)包 括多个通过其延伸的开口 (310)和至少一个凹陷的槽(312)。
7. 根据权利要求4所述的罩桂架组件，其中所述的屏(301)包 括多个通过其延伸的开口 (310)和至少一个凸起的槽。
8. —种燃气涡轮发动机(10)，其包括 压缩机(14);和联接到所述的压缩机下游的涡轮机组件，所述的涡轮机组件包括 至少部分地限制了发动机的罩桂架组件，所述的罩桂架组件包括 罩挂架(226);和从所述的罩桂架径向向内联接的冲击档板(306)，所述的罩桂架 包括腔(302)和多个限定在其内的冷却通道(304)，每个所述的冷 却通道从所述的罩桂架的上游面(234)延伸通过所述的罩挂架，用于 将冷却空气引导向所述的冲击档板，所述的冷却通道的至少两个通过 所述的腔流动连通地联接在一起。
9. 根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机(10)，其中所述的腔 (302)与所述的多个冷却通道(304)的每个流动连通地联接。
10.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机(10)，其中包括通 过其延伸的孔(324)的所述的冲击档板(306)便于冲击冷却从所述 的罩桂架组件径向向内的罩，其中冷却空气流过所述的孔。
全文摘要
提供了罩挂架组件。罩挂架组件包括罩挂架(226)和联接到罩挂架的冲击档板(306)，罩挂架包括腔(302)和多个限定在其内的冷却通道(304)，每个冷却通道从罩挂架的上游面(234)延伸通过罩挂架，用于向冲击档板引导冷却空气，冷却通道的至少两个通过腔流动连通地联接在一起。
文档编号F02C7/18GK101117919SQ20071013816
公开日2008年2月6日 申请日期2007年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者B·C·博斯利, J·A·克雷斯, R·W·小阿尔布雷奇特, S·R·凯思 申请人:通用电气公司