CN105986847A - 用于冷却涡轮护罩的*** - Google Patents

用于冷却涡轮护罩的*** Download PDF

Info

Publication number
CN105986847A
CN105986847A CN201610148639.3A CN201610148639A CN105986847A CN 105986847 A CN105986847 A CN 105986847A CN 201610148639 A CN201610148639 A CN 201610148639A CN 105986847 A CN105986847 A CN 105986847A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling medium
turbine
sealing member
pin
aperture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610148639.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105986847B (zh
Inventor
J.D.沙皮罗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN105986847A publication Critical patent/CN105986847A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105986847B publication Critical patent/CN105986847B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12Cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/14Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
    • F01D11/20Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/24Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/60Assembly methods
    • F05D2230/64Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/10Stators
    • F05D2240/11Shroud seal segments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/201Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F05D2300/6033Ceramic matrix composites [CMC]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

在一方面,本主题针对一种用于冷却涡轮护罩的***。该***包括提供冷却介质(122)的冷却介质源(124),以及包括护罩支承环(80)的涡轮护罩支承组件(78)。护罩密封件(74)联接于涡轮护罩支承组件(78)。护罩密封件(74)包括后侧表面(126)和内表面(138)。销(100)朝后侧表面(126)至少部分地延伸穿过护罩支承环(80)。销(100)包括流动通路(120),其具有与冷却介质源(124)流体连通的入口(128),以及设置在入口(128)下游的孔口(132)。孔口(132)定向成将冷却介质(122)的流沿与护罩密封件(74)的后侧表面(126)不垂直的流动方向引导出流动通路(120)。

Description

用于冷却涡轮护罩的***
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。更具体而言,本主题涉及一种用于冷却涡轮护罩的***。
背景技术
燃气涡轮发动机大体上包括以串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中,空气进入压缩机区段的入口,其中一个或更多个轴向压缩机逐渐地压缩空气,直到其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合,并且在燃烧区段内焚烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送穿过限定在涡轮区段内的热气体路径,并且接着从涡轮区段经由排气区段排出。
在特定构造中,涡轮区段包括以串流顺序的高压(HP)涡轮和低压(LP)涡轮。HP涡轮和LP涡轮均包括各种可旋转涡轮构件如涡轮转子叶片、转子盘和固持件,以及各种静止涡轮构件如静止导叶或喷嘴、涡轮护罩和发动机机架。可旋转涡轮构件和静止涡轮构件至少部分地限定穿过涡轮区段的热气体路径。当燃烧气体流过热气体路径时,热能从燃烧气体传递至可旋转涡轮构件和静止涡轮构件。结果,大体上必要的是,冷却各种可旋转的涡轮构件和静止涡轮构件来满足热和/或机械性能要求。
典型地,冷却介质如压缩空气从压缩机区段通过限定在各种可旋转涡轮构件和静止涡轮构件内或周围的各种冷却通路或回路发送,因此向那些构件提供了冷却。一种大体上有效冷却的技术涉及将冷却介质的射流或流直接地引导或聚焦到对应的可旋转或静止涡轮构件的表面上,因此向该构件提供了射流或冲击冷却。然而,在某些情况中,射流或冲击冷却可意外发生,因此由于冷却介质与燃烧气体之间的大温差而导致穿过特定可旋转或静止涡轮构件的材料的非合乎需要的热应力。这可不利地影响特定可旋转或静止涡轮构件的热/机械寿命,特别是在构件由复合物或陶瓷基质复合物CMC类材料形成的情况下,如在涡轮护罩组件的各种构件中。
因此,减小各种涡轮硬件构件(特别是涡轮护罩组件)中的热应力的涡轮冷却***将在技术上受欢迎。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐明,或者可从描述为明显的,或者可通过本发明的实践学习。
在一方面,本主题针对一种用于冷却涡轮护罩的***。该***包括提供冷却介质的冷却介质源,以及包括护罩支承环的涡轮护罩支承组件。护罩密封件联接于涡轮护罩支承组件。护罩密封件包括与内侧表面沿径向间隔开的后侧表面。销朝后侧表面至少部分地延伸穿过护罩支承环和护罩密封件。销包括流动通路,其具有与冷却介质源流体连通的入口,以及设置在入口下游的孔口。孔口定向成将冷却介质的流沿与护罩密封件的后侧表面不垂直的流动方向引导出流动通路。
本主题的另一个方面针对一种用于冷却涡轮护罩的***。***包括提供冷却介质的冷却介质源、护罩支承环,以及联接于护罩支承环的护罩密封件。护罩密封件包括与内侧表面沿径向间隔开的后侧表面。***还包括销,其朝后侧表面至少部分地延伸穿过护罩支承环和护罩密封件。销包括流动通路。流动通路包括与冷却介质源流体连通的入口,以及设置在入口下游的多个孔口。多个孔口包括定向成将冷却介质的流的至少一部分沿与护罩密封件的后侧表面不垂直的流动方向引导出流动通路的第一孔口。
技术方案1. 一种用于冷却涡轮护罩的***,所述***包括:
提供冷却介质的冷却介质源;
包括护罩支承环的涡轮护罩支承组件;
联接于所述涡轮护罩支承组件的护罩密封件,所述护罩密封件具有与内侧表面沿径向间隔开的后侧表面和沿所述后侧表面限定的凹口;以及
销,其至少部分地延伸穿过所述护罩支承环并且延伸到所述护罩密封件的所述凹口中,所述销具有流动通路,所述流动通路包括与所述冷却介质源流体连通的入口,以及设置在所述入口下游的孔口;
其中所述孔口定向成将所述冷却介质的流沿与所述护罩密封件的所述后侧表面不垂直的流动方向引导出所述流动通路。
技术方案2. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述冷却介质源包括低压压缩机和高压压缩机中的至少一个。
技术方案3. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述护罩密封件的所述后侧表面朝所述护罩支承环的内表面定向。
技术方案4. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述销包括下游壁。
技术方案5. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述孔口形成在所述销的上游端部与下游端部之间。
技术方案6. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述孔口沿所述销的下游壁形成。
技术方案7. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述孔口定向成沿大致平行于所述后侧表面的流动方向引导所述冷却介质的至少一部分。
技术方案8. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述孔口定向成将所述冷却介质的至少一部分朝所述护罩支承环的内表面引导。
技术方案9. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述***还包括延伸穿过所述销的下游壁部分的计量孔,其中所述计量孔与所述流动通路流体连通。
技术方案10. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述护罩密封件由陶瓷基质复合材料形成。
技术方案11. 一种用于冷却涡轮护罩的***,所述***包括:
提供冷却介质的冷却介质源;
护罩支承环;
联接于所述护罩支承环的护罩密封件,所述护罩密封件具有后侧表面和与所述后侧表面沿径向间隔开的内表面;以及
销,其至少部分地延伸穿过所述护罩支承环并且朝所述后侧表面延伸,所述销具有流动通路,其包括与所述冷却介质源流体连通的入口和设置在所述入口下游的多个孔口,所述多个孔口包括第一孔口;
其中所述第一孔口定向成将所述冷却介质的至少一部分沿与所述护罩密封件的所述后侧表面不垂直的流动方向引导出所述流动通路。
技术方案12. 根据技术方案11所述的***,其特征在于,所述冷却介质源包括低压压缩机和高压压缩机中的至少一个。
技术方案13. 根据技术方案1所述的***,其特征在于,所述护罩密封件的所述后侧表面朝所述护罩支承环的内表面定向。
技术方案14. 根据技术方案11所述的***,其特征在于,所述***还包括延伸穿过所述销的下游壁部分的计量孔,其中所述计量孔与所述流动通路流体连通。
技术方案15. 根据技术方案11所述的***,其特征在于,所述多个孔口还包括第二孔口。
技术方案16. 根据技术方案15所述的***,其特征在于,所述第一孔口形成在所述销的上游端部与下游端部之间,并且所述第二孔口沿所述销的下游壁形成。
技术方案17. 根据技术方案15所述的***,其特征在于,所述第二孔口定向成将所述冷却介质的至少一部分沿与所述护罩密封件的所述后侧表面不垂直的流动方向引导出所述流动通路。
技术方案18. 根据技术方案15所述的***,其特征在于,所述第一孔口和所述第二孔口中的至少一个定向成沿大致平行于所述后侧表面的流动方向引导所述冷却介质的至少一部分。
技术方案19. 根据技术方案15所述的***,其特征在于,所述第一孔口和所述第二孔口中的至少一个定向成朝所述护罩支承环的内壁引导所述冷却介质的至少一部分。
技术方案20. 根据技术方案19所述的***,其特征在于,所述第二孔口定向成朝所述涡轮护罩的密封件引导所述冷却介质的至少一部分。
本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,并且连同描述用于阐释本发明的原理。
附图说明
针对本领域技术人员的包括其最佳模式的本发明的完整和开放的公开在参照附图的说明书中阐明,在该附图中:
图1为根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性截面图;
图2为如可并入本发明的各种实施例的、如图1中所示的燃气涡轮发动机的高压涡轮部分的放大截面侧视图;
图3为根据本发明的各种实施例的、如并入到如图2中所示的高压涡轮中的、用于冷却涡轮护罩的***的放大截面侧视图;
图4为根据本发明的各种实施例的用于冷却涡轮护罩的***的示例性销的截面侧视图;
图5为根据本发明的各种实施例的用于冷却涡轮护罩的***的示例性销的截面侧视图;以及
图6为根据本发明的各种实施例的用于冷却涡轮护罩的***的示例性销的截面侧视图。
部件列表
10 涡扇喷气发动机
12 纵向或轴向中心线
14 风扇区段
16 芯部/燃气涡轮发动机
18 外壳
20 入口
22 低压压缩机
24 高压压缩机
26 燃烧区段
28 高压涡轮
30 低压涡轮
32 喷气排气区段
34 高压轴/卷轴
36 低压轴/卷轴
38 风扇卷轴/轴
40 风扇叶片
42 风扇壳或机舱
44 出口导叶
46 下游区段
48 旁通空气流通路
50 第一级
52 排
54 定子导叶
56 涡轮转子叶片
60 第二级
62 排
64 定子导叶
66 排
68 涡轮转子叶片
70 热气体路径
72 多环涡轮护罩组件
74 护罩密封件
76 叶片末端
78 涡轮护罩支承组件
80 内护罩支承环
82 中间护罩支承环
84 外护罩支承环
86 静止结构/主干
88 HP涡轮壳
90 上游凸缘
92 下游凸缘
94 涡轮护罩支承环
96 涡轮护罩支承环凸缘
98 前端
100 计时/对准销
102 槽口
104 凹口
106 空气
108 空气的第一部分
110 空气的第二部分
112 压缩空气
114 燃烧气体
116 定子导叶
118 涡轮转子叶片
120 流动通路
122 冷却介质
124 冷却介质源
126 冷却仓室
128 入口
130 上游端部
132 孔口
134 内表面
136 热侧/外表面
138 孔口
140 下游部分
142 孔口
144 孔口
146 内/顶部
148 计量孔口
150 下游壁
152 孔口
154 孔口
156 仓室。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的本实施例,其一个或更多个实例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来表示附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标记用于表示本发明的相似或类似的部分。如本文中使用的,用语"第一"、"第二"和"第三"可以可互换地使用来将一个构件与另一个区分开,并且不旨在表示独立构件的位置或重要性。用语"上游"和"下游"是指相对于流体通路中的流体流的相对流动方向。例如,"上游"是指流体从其流动的流动方向,而"下游"是指流体流动至其的流动方向。
现在参照附图,其中相同标记遍及附图指示相同元件,图1为如可并入本发明的各种实施例的本文中称为"涡扇10"的示例性高旁通涡扇类型发动机10的示意性截面图。如图1中所示,涡扇10具有出于参照目的延伸穿过其的纵向或轴向中心线轴线12。大体上,涡扇10可包括设置在风扇区段16下游的芯部发动机或燃气涡轮发动机14。
燃气涡轮发动机14可大体上包括限定环形入口20的大致管状的外壳18。外壳18可由多个壳形成。外壳18包围成串流关系的具有增压器或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24的压缩机区段、燃烧区段26、包括高压(HP)涡轮28、低压(LP)涡轮30的涡轮区段,以及喷气排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或卷轴34将HP涡轮28传动地连接于HP压缩机24。低压(LP)轴或卷轴36将LP涡轮30传动地连接于LP压缩机22。(LP)卷轴36也可连接于风扇区段16的风扇卷轴或轴38。在特定实施例中,如图3中所示,(LP)卷轴36可直接地连接于风扇卷轴38,如以直接传动构造。在备选构造中,(LP)卷轴36可经由减速齿轮连接于风扇卷轴38,如以间接传动或齿轮传动构造。
如图1中所示,风扇区段16包括联接于风扇卷轴38并且从风扇卷轴38沿径向向外延伸的多个风扇叶片40。环形风扇壳或机舱42沿周向包绕风扇区段16和/或燃气涡轮发动机14的至少一部分。本领域技术人员应当认识到的是,机舱42可构造成关于燃气涡轮发动机14由多个沿周向间隔开的出口导叶44支承。此外,机舱42的下游区段46可在燃气涡轮发动机14的外部之上延伸,以便限定其间的旁通空气流通路48。
连同涡扇发动机10,芯部发动机14用于相似目的,并且在其中空气的第一部分54与空气的第二部分56之比小于涡扇的岸基燃气涡轮,涡轮喷气发动机中,以及在其中风扇区段16没有机舱42的无涵道风扇发动机中看到了相似的环境。在涡扇、涡轮喷气和无涵道发动机中的各个中,减速装置(例如,减速箱)可包括在任何轴与卷轴之间,例如,在(LP)轴或卷轴36与风扇区段14的风扇卷轴或轴38之间。
图2提供了如可并入本发明的各种实施例的、如图1中所示的燃气涡轮发动机14的HP涡轮28部分的放大截面视图。如图2中所示,HP涡轮28包括成串流关系的第一级50,其包括与一排56涡轮转子叶片58(仅示出一个)沿轴向间隔开的一排52定子导叶54(仅示出一个)。HP涡轮28还包括第二级60,其包括与一排66涡轮转子叶片68(仅示出一个)沿轴向间隔开的一排62定子导叶64(仅示出一个)。涡轮转子叶片58,68从HP卷轴34沿径向向外延伸并且联接于其(图1)。如图2中所示,定子导叶54,64和涡轮转子叶片58,68至少部分地限定热气体路径70,用于将燃烧气体从燃烧区段26(图1)发送穿过HP涡轮28。如图1中所示,成排52,62的定子导叶54,64围绕HP卷轴34环形地布置,并且成排56,66的涡轮转子叶片58,68围绕HP卷轴34周向地间隔开。
在各种实施例中,如图2中所示,HP涡轮28包括多环涡轮护罩组件72,其形成围绕第二级60的成排66的涡轮转子叶片68的环形环。涡轮护罩组件72包括多个护罩密封件74(仅示出一个)。护罩密封件74与涡轮转子叶片68中的各个的叶片末端76沿径向间隔开。径向间隙或空隙CL限定在叶片末端76与护罩密封件74之间。护罩密封件74减小从热气体路径70穿过空隙CL的泄漏。
大体上合乎需要的是,使叶片末端76与护罩密封件74之间的空隙CL最小化,特别是在涡扇10的巡航操作期间。因此,在特定实施例中,本文中公开的护罩密封件74可为由复合材料以及更具体是陶瓷基质复合(CMC)材料制成的连续环,并且由护罩支承组件78支承,护罩支承组件78包括连接于燃气涡轮发动机14的静止结构或主干86的金属且同心的内护罩支承环80、中间护罩支承环82和外护罩支承环84。
主干86为发动机机架,其向从主干86沿径向向内定位的各种静止构件提供结构支承。主干86还围绕燃气涡轮发动机14联接外壳18。主干86便于控制限定在外壳18与从主干86沿径向向内定位的构件之间的发动机间隙罩。主干86典型地设计成刚性或硬的。
在各种实施例中,如图2中所示,具有大致圆形且平行的上游凸缘90和下游凸缘92的HP涡轮壳88螺栓连接于燃烧区段26(图1)的燃烧器壳(未示出)。涡轮护罩支承环94支承内护罩支承环80、中间护罩支承环82和外护罩支承环84。内护罩支承环80、中间护罩支承环82和外护罩支承环84可为单件的完整360度环。涡轮护罩支承环94包括涡轮护罩支承环94的前端98处的涡轮护罩支承环凸缘96。护罩密封件74和内护罩支承环80、中间护罩支承环82和外护罩支承环84围绕中心线12环形地布置或者围绕中心线12界定。
图3提供了HP涡轮28的一部分的放大截面侧视图,其包括HP涡轮壳88的一部分、包括护罩密封件74和内护罩支承环80、中间护罩支承环82和外护罩支承环84的涡轮护罩支承组件78的一部分,以及涡轮转子叶片68的一部分。在各种实施例中,如图2和3中所示,多个销100(为了清楚仅示出一个)如计时(clocking)或销从中间环82沿径向向内延伸穿过内环80中的沿径向延伸的槽口102(图3),并且延伸到护罩密封件74的沿径向延伸的凹口104或凹穴(图3)中。销100可由具有适于如本文中所述地在涡轮护罩支承组件78中使用的机械和/或热性质的任何材料形成。销100接触护罩密封件74和/或凹口104的侧壁,因此防止了护罩密封件74相对于中心线12沿径向偏心转移。除使护罩密封件74沿径向定位外,销100可防止护罩密封件74围绕中心线12旋转。销100可使护罩密封件74完全定位,同时允许在燃气涡轮发动机14的操作期间护罩密封件74的轴向热增长。
在涡扇10的操作期间,如图1,2和3中共同地至少部分所示,空气106进入涡扇10的入口部分108。空气的第一部分108引导到旁通流动通路48中,并且空气的第二部分110进入LP压缩机22的入口20。空气的第二部分110在其从LP压缩机22发送到HP压缩机24中时被逐渐地压缩。空气的第二部分110在其发送穿过HP压缩机24时被进一步压缩,因此将压缩空气112提供至燃烧区段26,其中其与燃料混合并且焚烧来提供燃烧气体114。燃烧气体114发送穿过HP涡轮28,其中来自燃烧气体114的热和/或动能的一部分分别经由第一级50和第二级60的定子导叶54,64和涡轮转子叶片58,68抽取,因此引起HP轴或卷轴34旋转,从而支持HP压缩机24的操作。
燃烧气体114接着发送穿过LP涡轮30,其中热能和动能的第二部分经由LP涡轮定子导叶116和联接于LP轴或卷轴36的LP涡轮转子叶片118的连续级从燃烧气体114抽取,因此引起LP轴和卷轴36旋转,从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇卷轴或轴38的旋转。燃烧气体114接着发送穿过燃气涡轮发动机14的喷气排气喷嘴区段32。
流过HP涡轮区段28和LP涡轮区段30,特别是流过HP涡轮28的燃烧气体114的温度可为极端的。例如,流过由HP涡轮28限定/限定在其内的热气体路径70的一部分的燃烧气体114可超过2000华氏度。结果,必要和/或有益的是冷却HP涡轮28和/或LP涡轮30的各种涡轮硬件构件,如但不限于涡轮护罩密封件74,以满足热和/或机械性能要求。
在各种实施例中,如图3中所示,至少一个销100包括和/或限定流动通路120,其用于将冷却介质流(如由箭头122指示)从冷却介质源124(如但不限于HP压缩机24和/或LP压缩机22)提供到护罩密封件74的后侧表面或冷却侧表面126上。在特定实施例中,销100的流动通路120包括限定或形成在销100的上游端130处的入口128。入口128提供从冷却介质源124到流动通路120中的流体连通。
图4、5和6提供了根据本发明的各种实施例的示例性销100的截面侧视图。如图3,4,5和6中所示,在特定实施例中,销100包括和/或限定孔口132,其提供在流动通路120外的流体连通。在特定实施例中,销100包括提供在流动通路120外的流体连通的多个孔口132。在各种实施例中,(多个)孔口132中的至少一个定向成以便将冷却介质122的至少一部分成角或沿相对于护罩密封件74的后侧表面126不垂直的流动方向引导出流动通路120。
在特定实施例中,如图4中所示,多个孔口132中的至少一个孔口136定向成以便相对于护罩密封件74的后侧表面126大致平行地引导冷却介质122的至少一部分,因此向其提供对流冷却,而非对其冲击或喷射冷却。结果,典型地由较大贯穿厚度热梯度引起的热应力可减小。贯穿厚度热梯度可大体上由于冷却介质122和/或后侧表面126与护罩密封件74的径向内侧或热侧表面138之间的大温差而发生,径向内侧或热侧表面138与后侧表面沿径向间隔开并且直接暴露于燃烧气体114。
在一个实施例中,如图4中所示,多个孔口132定位或形成在销100的上游端部130与销100的下游端部140之间,并且在离后侧表面126的各种径向距离RD处沿径向偏离彼此,从而从流动通路120沿径向分配冷却介质122的流。以该方式,冷却介质122的一部分可用于冷却护罩密封件74的其它部分和/或其它护罩支承组件78构件,如但不限于,内护罩支承环80、中间护罩支承环82和外护罩支承环84(图3)。
在各种实施例中,如图5中所示,多个孔口132中的至少一个孔口142设置或形成在销100的上游部分130与下游部分140之间。孔口142相对于护罩密封件74的后侧表面126定向,使得冷却介质122的流的至少一部分沿与后侧表面126不垂直并且不平行的流动方向或定向朝后侧表面126引导。
在一个实施例中,如图5中所示,多个孔口132中的至少一个孔口144设置或形成在销100的上游部分130与下游部分140之间,并且相对于内护罩支承环80的内表面146定向,使得冷却介质122的流的至少一部分沿与后侧表面126不平行的流动方向或定向沿径向向上引导并且引导离后侧表面126。以该方式,冷却介质122的至少一部分可用于冷却内护罩支承环80的至少一部分。
在特定实施例中,如图6中所示,除多个孔口132外或作为其备选,销100可包括多个计量孔口148。在特定实施例中,计量孔口148中的至少一个可限定或形成在销100的下游壁150内。计量孔口148可方向朝护罩密封件74的后侧表面126,然而计量孔口148尺寸和/或形状确定成使得相比于进入流动通路120的入口128的冷却介质122的流速,减弱或减小从其流动的冷却介质122的流速,从而将冷却提供至后侧表面126,同时防止通过冷却介质122的后侧表面126的喷射或冲击冷却。应当认识到的是,多个孔口132中的孔口132中的任一个或所有可尺寸和/或形状确定成使得相比于进入流动通路120的入口128的冷却介质的流速减弱或减小从其流动的冷却介质122的流速,以便控制沿销100的特定地点处的冷却速率和/或效力。
在特定实施例中,如图6中所示,多个孔口132中的至少一个孔口152由下游壁150限定或形成,或者限定或形成在下游壁150内。孔口152相对于护罩密封件74的后侧表面126定向,使得冷却介质122的流的至少一部分朝后侧表面126沿与后侧表面126不垂直且不平行的流动方向或定向引导,从而防止和/或减少了通过冷却介质122的后侧表面126的喷射或冲击冷却。回头参照图3,在一个实施例中,至少一个孔口154定向成将冷却介质122的至少一部分引导到通路或仓室156中,以提供对中间护罩支承环82和/或密封件158的一部分的冷却。
该书面的描述使用实例以公开本发明(包括最佳模式),并且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或***并且执行任何并入的方法)。本发明的可专利范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件,或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件,则这些其它实例意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1. 一种用于冷却涡轮护罩的***,所述***包括:
提供冷却介质(122)的冷却介质源(124);
包括护罩支承环(80)的涡轮护罩支承组件(78);
联接于所述涡轮护罩支承组件(78)的护罩密封件(74),所述护罩密封件(74)具有与内侧表面(138)沿径向间隔开的后侧表面(126)和沿所述后侧表面(126)限定的凹口(104);以及
销(100),其至少部分地延伸穿过所述护罩支承环(80)并且延伸到所述护罩密封件(74)的所述凹口(104)中,所述销(100)具有流动通路(120),所述流动通路(120)包括与所述冷却介质源(124)流体连通的入口(128),以及设置在所述入口(128)下游的孔口(132);
其中所述孔口(132)定向成将所述冷却介质(122)的流沿与所述护罩密封件(74)的所述后侧表面(126)不垂直的流动方向引导出所述流动通路(120)。
2. 根据权利要求1所述的***,其特征在于,所述冷却介质源包括低压压缩机(22)和高压压缩机(24)中的至少一个。
3. 根据权利要求1至权利要求2中任一项所述的***,其特征在于,所述护罩密封件(74)的所述后侧表面(126)朝所述护罩支承环(80)的内表面(146)定向。
4. 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的***,其特征在于,所述销(100)包括下游壁(150)。
5. 根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的***,其特征在于,所述孔口(132)形成在所述销的上游端部(130)与下游端部(140)之间。
6. 根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的***,其特征在于,所述孔口(132)沿所述销的下游壁(150)形成。
7. 根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的***,其特征在于,所述孔口(132)定向成沿大致平行于所述后侧表面(126)的流动方向引导所述冷却介质(122)的至少一部分。
8. 根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的***,其特征在于,所述孔口(132)定向成将所述冷却介质(122)的至少一部分朝所述护罩支承环(80)的内表面(146)引导。
9. 根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的***,其特征在于,所述***还包括延伸穿过所述销(100)的下游壁部分(150)的计量孔(148),其中所述计量孔(148)与所述流动通路(120)流体连通。
10. 根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的***,其特征在于,所述护罩密封件(74)由陶瓷基质复合材料形成。
CN201610148639.3A 2015-03-16 2016-03-16 用于冷却涡轮护罩的*** Active CN105986847B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/658,313 US10422244B2 (en) 2015-03-16 2015-03-16 System for cooling a turbine shroud
US14/658313 2015-03-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105986847A true CN105986847A (zh) 2016-10-05
CN105986847B CN105986847B (zh) 2022-05-31

Family

ID=55527483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610148639.3A Active CN105986847B (zh) 2015-03-16 2016-03-16 用于冷却涡轮护罩的***

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10422244B2 (zh)
EP (1) EP3073061A1 (zh)
JP (1) JP2016173104A (zh)
CN (1) CN105986847B (zh)
BR (1) BR102016005720A2 (zh)
CA (1) CA2923297A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107882599A (zh) * 2017-11-01 2018-04-06 中国航发湖南动力机械研究所 整体式涡轮外环连接结构及涡轮发动机
CN108412560A (zh) * 2017-02-09 2018-08-17 通用电气公司 带有近壁冷却的涡轮发动机护罩
CN111322119A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 通用电气公司 带有浮动护罩的涡轮发动机
CN114026314A (zh) * 2019-07-04 2022-02-08 赛峰飞机发动机公司 改进的飞行器涡轮护罩冷却装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5886465B1 (ja) * 2015-09-08 2016-03-16 三菱日立パワーシステムズ株式会社 シール部材の組付構造及び組付方法、シール部材、ガスタービン
US10262605B2 (en) 2017-09-08 2019-04-16 Apple Inc. Electronic display color accuracy compensation
US20220152753A1 (en) * 2020-11-16 2022-05-19 General Electric Company System and method for forming features within composite components using a tubular electrode

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3864056A (en) * 1973-07-27 1975-02-04 Westinghouse Electric Corp Cooled turbine blade ring assembly
CN101315033A (zh) * 2007-05-30 2008-12-03 通用电气公司 具有倾斜密封件的护罩结构
CN101737103A (zh) * 2008-11-05 2010-06-16 通用电气公司 关于护罩冷却的方法及设备

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3362681A (en) 1966-08-24 1968-01-09 Gen Electric Turbine cooling
US3767322A (en) * 1971-07-30 1973-10-23 Westinghouse Electric Corp Internal cooling for turbine vanes
FR2438165A1 (fr) 1978-10-06 1980-04-30 Snecma Dispositif de regulation de temperature pour turbines a gaz
US4756053A (en) 1987-02-24 1988-07-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Nozzle flap hinge joint
US6769865B2 (en) 2002-03-22 2004-08-03 General Electric Company Band cooled turbine nozzle
US6726448B2 (en) 2002-05-15 2004-04-27 General Electric Company Ceramic turbine shroud
ITTO20020607A1 (it) 2002-07-12 2004-01-12 Fiatavio Spa Metodo per la realizzazione ed il montaggio di un dispositivo di raffreddamento in una paletta di una turbina assiale a gas e paletta per un
FR2852053B1 (fr) * 2003-03-06 2007-12-28 Snecma Moteurs Turbine haute pression pour turbomachine
US7044709B2 (en) * 2004-01-15 2006-05-16 General Electric Company Methods and apparatus for coupling ceramic matrix composite turbine components
US7520715B2 (en) * 2005-07-19 2009-04-21 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud segment transpiration cooling with individual cast inlet and outlet cavities
US8079807B2 (en) 2010-01-29 2011-12-20 General Electric Company Mounting apparatus for low-ductility turbine shroud
EP2622192A2 (en) 2010-09-30 2013-08-07 General Electric Company Aircraft engine systems and methods for operating same
US8985944B2 (en) 2011-03-30 2015-03-24 General Electric Company Continuous ring composite turbine shroud
US20130078418A1 (en) 2011-09-23 2013-03-28 General Electric Company Components with cooling channels and methods of manufacture
US9175579B2 (en) 2011-12-15 2015-11-03 General Electric Company Low-ductility turbine shroud
US9726043B2 (en) 2011-12-15 2017-08-08 General Electric Company Mounting apparatus for low-ductility turbine shroud
US9085989B2 (en) 2011-12-23 2015-07-21 General Electric Company Airfoils including compliant tip
CA2806401A1 (en) * 2012-02-22 2013-08-22 General Electric Company Low-ductility turbine shroud
US20130283814A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 General Electric Company Turbine cooling system
WO2015023321A2 (en) 2013-04-18 2015-02-19 United Technologies Corporation Radial position control of case supported structure with axial reaction member

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3864056A (en) * 1973-07-27 1975-02-04 Westinghouse Electric Corp Cooled turbine blade ring assembly
CN101315033A (zh) * 2007-05-30 2008-12-03 通用电气公司 具有倾斜密封件的护罩结构
CN101737103A (zh) * 2008-11-05 2010-06-16 通用电气公司 关于护罩冷却的方法及设备

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108412560A (zh) * 2017-02-09 2018-08-17 通用电气公司 带有近壁冷却的涡轮发动机护罩
CN107882599A (zh) * 2017-11-01 2018-04-06 中国航发湖南动力机械研究所 整体式涡轮外环连接结构及涡轮发动机
CN111322119A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 通用电气公司 带有浮动护罩的涡轮发动机
CN111322119B (zh) * 2018-12-13 2023-05-16 通用电气公司 带有浮动护罩的涡轮发动机
CN114026314A (zh) * 2019-07-04 2022-02-08 赛峰飞机发动机公司 改进的飞行器涡轮护罩冷却装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2923297A1 (en) 2016-09-16
US20160273382A1 (en) 2016-09-22
CN105986847B (zh) 2022-05-31
JP2016173104A (ja) 2016-09-29
US10422244B2 (en) 2019-09-24
EP3073061A1 (en) 2016-09-28
BR102016005720A2 (pt) 2016-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10221711B2 (en) Integrated strut and vane arrangements
CN106014493B (zh) 用于冷却涡轮发动机的***
CN105986847A (zh) 用于冷却涡轮护罩的***
US10301960B2 (en) Shroud assembly for gas turbine engine
EP3241994B1 (en) System and method for cooling components of a gas turbine engine
US9976433B2 (en) Gas turbine engine with non-axisymmetric surface contoured rotor blade platform
US10787920B2 (en) Turbine engine inducer assembly
US10132197B2 (en) Shroud assembly and shroud for gas turbine engine
CN106050315B (zh) 涡轮排气框架和导叶组装的方法
CN106150568A (zh) 用于对燃气涡轮护罩组件的部分进行热防护的***
US20170234139A1 (en) Impingement holes for a turbine engine component
US9080448B2 (en) Gas turbine engine vanes
CN106545368B (zh) 陶瓷基质复合物环形护罩固持方法-cmc销头
US10408075B2 (en) Turbine engine with a rim seal between the rotor and stator
US10598035B2 (en) Intershaft sealing systems for gas turbine engines and methods for assembling the same
US10815829B2 (en) Turbine housing assembly
US10309254B2 (en) Nozzle segment for a gas turbine engine with ribs defining radially spaced internal cooling channels
CN114502819B (zh) 金属通风回路所穿过的具有由陶瓷基复合材料制成的叶片装置的涡轮喷嘴
US20170328235A1 (en) Turbine nozzle assembly and method for forming turbine components

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant