本主題大體涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪護(hù)罩組件。更具體地，本主題涉及渦輪護(hù)罩組件的渦輪護(hù)罩，其具有至少一個(gè)涂層，以熱隔離渦輪護(hù)罩與鄰近的金屬硬件構(gòu)件。

背景技術(shù)：

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)大體包括處于串聯(lián)流順序的壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段和排氣區(qū)段。在運(yùn)行中，空氣進(jìn)入壓縮機(jī)區(qū)段的入口，在這里，一個(gè)或多個(gè)軸向壓縮機(jī)逐漸壓縮空氣，直到其到達(dá)燃燒區(qū)段。燃料在燃燒區(qū)段中與壓縮空氣混合且燃燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區(qū)段被引導(dǎo)通過限定在渦輪區(qū)段內(nèi)的熱氣路徑，且然后從渦輪區(qū)段通過排氣區(qū)段排出。

在特定構(gòu)造中，渦輪區(qū)段包括處于串聯(lián)流順序的高壓(HP)渦輪和低壓(LP)渦輪。HP渦輪和LP渦輪各自包括多個(gè)可旋轉(zhuǎn)渦輪構(gòu)件(諸如渦輪轉(zhuǎn)子盤和渦輪轉(zhuǎn)子葉片)，以及多個(gè)靜態(tài)渦輪構(gòu)件(諸如定子導(dǎo)葉或噴嘴、渦輪護(hù)罩、護(hù)罩支承件和發(fā)動(dòng)機(jī)框架)?？尚D(zhuǎn)和靜態(tài)渦輪構(gòu)件至少部分地限定通過渦輪區(qū)段的熱氣路徑。

在燃燒氣體流過熱氣路徑時(shí)，熱能從燃燒氣體傳遞到可旋轉(zhuǎn)渦輪構(gòu)件和靜態(tài)渦輪構(gòu)件。因此，大體需要冷卻多個(gè)可旋轉(zhuǎn)和靜態(tài)渦輪構(gòu)件，以滿足熱和/或機(jī)械性能需求。傳統(tǒng)地，諸如壓縮空氣的冷卻介質(zhì)被從壓縮機(jī)區(qū)段引導(dǎo)通過限定在多個(gè)可旋轉(zhuǎn)和靜態(tài)渦輪構(gòu)件內(nèi)或周圍的多個(gè)冷卻通道或通路，因而對那些構(gòu)件提供冷卻。在HPT中使用陶瓷基質(zhì)復(fù)合護(hù)罩允許通過壓縮空氣對渦輪護(hù)罩進(jìn)行較少后側(cè)冷卻，因?yàn)樘沾苫|(zhì)復(fù)合材料具有有利的熱屬性。因此，減少通常被引導(dǎo)進(jìn)入或圍繞護(hù)罩組件的壓縮空氣的量，因而增強(qiáng)整體發(fā)動(dòng)機(jī)性能和/或效率。

減少通往護(hù)罩組件的冷卻流可導(dǎo)致包圍或鄰近護(hù)罩的靜態(tài)硬件(諸如護(hù)罩組件的護(hù)罩支承件硬件)有更高溫度。例如，陶瓷基質(zhì)復(fù)合渦輪護(hù)罩所吸收的熱能可從渦輪護(hù)罩的側(cè)表面和后側(cè)表面輻射和/或傳導(dǎo)到包圍、鄰近或接觸渦輪護(hù)罩的靜態(tài)硬件。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中將期望一種渦輪護(hù)罩，其使后側(cè)表面的至少一部分涂覆有涂層，以熱隔離渦輪護(hù)罩與鄰近的金屬構(gòu)件，諸如安裝硬件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

將在以下描述中部分地闡述本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)，或者根據(jù)該描述，本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)可為顯而易見的，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明來學(xué)習(xí)本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)。

在一個(gè)方面，本主題涉及一種用于熱隔離渦輪護(hù)罩組件的渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括具有內(nèi)表面的護(hù)罩支承件和連接到護(hù)罩支承件的渦輪護(hù)罩。渦輪護(hù)罩包括與后側(cè)表面沿徑向間隔開的熱側(cè)表面。后側(cè)表面的至少一部分定向成朝向護(hù)罩支承件的內(nèi)表面。系統(tǒng)進(jìn)一步包括沿著后渦輪的側(cè)表面設(shè)置的涂層。涂層調(diào)整從渦輪護(hù)罩護(hù)罩的后側(cè)表面到支承件的熱傳遞。

本主題的另一個(gè)方面涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)、燃燒區(qū)段、具有包圍成排的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的渦輪護(hù)罩組件的渦輪區(qū)段和用于熱隔離渦輪護(hù)罩組件的渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括具有內(nèi)表面的護(hù)罩支承件和連接到護(hù)罩支承件的渦輪護(hù)罩。渦輪護(hù)罩由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成且包括與后側(cè)表面沿徑向間隔開的熱側(cè)表面。后側(cè)表面的至少一部分定向成朝向護(hù)罩支承件的內(nèi)表面。系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置在渦輪護(hù)罩的后側(cè)表面上的涂層。涂層調(diào)整從渦輪護(hù)罩的后側(cè)表面到護(hù)罩支承件的熱傳遞。

技術(shù)方案1. 一種用于熱隔離渦輪護(hù)罩組件的渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

具有內(nèi)表面的護(hù)罩支承件；

連接到所述護(hù)罩支承件的渦輪護(hù)罩，所述渦輪護(hù)罩具有與后側(cè)表面沿徑向間隔開的熱側(cè)表面，其中所述后側(cè)表面定向成朝向所述護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面；以及

沿著所述渦輪護(hù)罩的所述后側(cè)表面設(shè)置的涂層，其中所述涂層調(diào)整從所述渦輪護(hù)罩的所述后側(cè)表面到所述護(hù)罩支承件通過傳導(dǎo)或輻射進(jìn)行的熱傳遞。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪護(hù)罩由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述涂層的至少一部分具有的輻射率值小于所述渦輪護(hù)罩的輻射率值。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述涂層的至少一部分具有的輻射率值大于0.0且小于0.7。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述涂層的至少一部分具有的輻射率值介于大約0.3到大約0.7之間。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪護(hù)罩由具有大約0.8的輻射率值的陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述涂層包括：第一涂層，其沿著所述后側(cè)表面的不緊密鄰近或接觸所述渦輪護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面的部分設(shè)置；以及第二涂層，其沿著所述后側(cè)表面的緊密鄰近或接觸所述渦輪護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面的部分設(shè)置。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括密封件，其接合所述涂層的一部分和所述護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面，其中所述涂層的接合所述密封件的部分調(diào)整從所述渦輪護(hù)罩的所述后側(cè)表面到所述密封件的傳導(dǎo)性熱傳遞。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述后側(cè)表面的一部分通過所述涂層的一部分而接觸所述渦輪護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述涂層的至少一部分包括多層環(huán)境阻隔涂層，其中所述環(huán)境阻隔涂層的至少一個(gè)層為多孔的。

技術(shù)方案11. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪護(hù)罩進(jìn)一步包括前緣部分和后緣部分，其中所述涂層的至少一部分沿著所述前緣部分或所述后緣部分中的至少一個(gè)設(shè)置。

技術(shù)方案12. 一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：

壓縮機(jī)；

燃燒區(qū)段；

渦輪區(qū)段，其具有包圍成排的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的渦輪護(hù)罩組件；以及

用于熱隔離所述渦輪護(hù)罩組件的渦輪護(hù)罩的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

具有內(nèi)表面的護(hù)罩支承件；

連接到所述護(hù)罩支承件的渦輪護(hù)罩，所述渦輪護(hù)罩由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成，所述渦輪護(hù)罩具有與后側(cè)表面沿徑向間隔開的熱側(cè)表面，其中所述后側(cè)表面的至少一部分定向成朝向所述護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面；以及

設(shè)置在所述渦輪護(hù)罩的所述后側(cè)表面上的涂層，其中所述涂層調(diào)整從所述渦輪護(hù)罩的所述后側(cè)表面到所述護(hù)罩支承件通過傳導(dǎo)或輻射進(jìn)行的熱傳遞。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述護(hù)罩支承件由金屬合金形成。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述涂層的至少一部分具有的輻射率值小于所述渦輪護(hù)罩的輻射率值。

技術(shù)方案15. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述涂層的至少一部分具有的輻射率值大于0.0且小于0.7。

技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪護(hù)罩由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料具有的輻射率值介于大約0.6和0.8之間。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述涂層包括：第一涂層，其沿著所述后側(cè)表面的不緊密鄰近或接觸所述渦輪護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面的一部分設(shè)置；以及第二涂層，其沿著所述后側(cè)表面的緊密鄰近或接觸所述渦輪護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面的部分設(shè)置。

技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括密封件，其接合所述涂層的一部分和所述護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面，其中所述涂層的接合所述密封件的部分調(diào)整從所述渦輪護(hù)罩的所述后側(cè)表面到所述密封件的傳導(dǎo)性熱傳遞。

技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述后側(cè)表面的一部分通過所述涂層的一部分而接觸所述渦輪護(hù)罩支承件的所述內(nèi)表面，其中所述涂層的接合所述內(nèi)表面的部分包括多層環(huán)境阻隔涂層，其中所述環(huán)境阻隔涂層的至少一個(gè)層為多孔的。

參照以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面與優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。結(jié)合在本說明書中且構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用來闡明本發(fā)明的原理。

附圖說明

針對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在說明書中闡述了本發(fā)明的完整和能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，說明書參照了附圖，其中：

圖1為可結(jié)合本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的示例性高旁通渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性橫截面圖；

圖2為可結(jié)合本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的圖1中顯示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪部分的放大橫截面?zhèn)纫晥D；以及

圖3為可結(jié)合本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的示例性渦輪護(hù)罩組件的一部分的放大側(cè)視圖。

部件列表

10渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

12縱向或軸向中心線

14風(fēng)扇區(qū)段

16核心/燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)

18外殼

20入口

22低壓壓縮機(jī)

24高壓壓縮機(jī)

26燃燒區(qū)段

28高壓渦輪

30低壓渦輪

32噴氣排氣區(qū)段

34高壓軸/軸桿

36低壓軸/軸桿

38風(fēng)扇軸桿/軸

40風(fēng)扇葉片

42風(fēng)扇殼或機(jī)艙

44出口導(dǎo)葉

46下游區(qū)段

48旁通空氣流通道

50第一級

52排

54定子導(dǎo)葉

56排

58渦輪轉(zhuǎn)子葉片

60第二級

62排

64定子導(dǎo)葉

66排

68渦輪轉(zhuǎn)子葉片

70熱氣路徑

72渦輪護(hù)罩組件

72(a)第一渦輪護(hù)罩組件

72(b)第二渦輪護(hù)罩組件

74(a)護(hù)罩密封件

74(b)護(hù)罩密封件

76葉片末梢

78葉片末梢

100系統(tǒng)

102渦輪護(hù)罩

104渦輪護(hù)罩組件

106護(hù)罩支承件

108內(nèi)表面

110壁

112固持部件

114熱側(cè)表面

116后側(cè)表面

118葉片末梢

120渦輪轉(zhuǎn)子葉片

122槽口/通道

124密封件

126涂層

128前緣部分

130后緣部分

132第一涂層材料

134第二涂層材料

136外帶部分

138靜態(tài)導(dǎo)葉

200空氣

202入口部分

204第一部分空氣

206第二部分空氣

208壓縮空氣

210燃燒氣體

212LP渦輪導(dǎo)葉

214HP渦輪導(dǎo)葉。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的本實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)示例示出在附圖中。詳細(xì)描述使用數(shù)字和字母標(biāo)號來表示圖中的特征。圖中和描述中的相同或類似標(biāo)號用來表示本發(fā)明的相同或類似部件。如本文使用，用語“第一”，“第二”，和“第三”可互換地用來將一個(gè)構(gòu)件與另一個(gè)區(qū)別開且不意圖表示單獨(dú)構(gòu)件的位置或重要性。用語“上游”和“下游”表示相對于流體路徑中的流體流的相對流向。例如，“上游”表示流體流出的流向，而“下游”表示流體流向的流向。

各個(gè)示例提供來闡述本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。實(shí)際上，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可在本發(fā)明中進(jìn)行修改和變化，而不脫離其范圍或精神。例如，示出或描述為一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可用于另一個(gè)實(shí)施例上，以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因而，意圖的是，本發(fā)明覆蓋這種修改和變化，因?yàn)槠渎湓谒綑?quán)利要求和其等效方案的范圍內(nèi)。雖然為了說明，將大體在結(jié)合到渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪護(hù)罩的背景下描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易理解，本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于結(jié)合到任何渦輪機(jī)中的任何渦輪而不限于氣體渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，除非在權(quán)利要求中特別闡述。

現(xiàn)在參照附圖，其中相同標(biāo)號在圖中指示相同元件，圖1為可結(jié)合本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的示例性高旁通渦扇類型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意性橫截面圖，其在本文稱為“渦扇10”。如圖1中顯示，渦扇10具有延伸通過其中的縱向或軸向中心線軸線12，其用于參照目的。大體上，渦扇10可包括核心渦輪或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14，其設(shè)置在風(fēng)扇區(qū)段16下游。

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14可大體包括基本管狀的外殼18，其限定環(huán)形入口20。外殼18可由多個(gè)殼形成。外殼18包圍處于串行流關(guān)系的具有增壓機(jī)或低壓(LP)壓縮機(jī)22、高壓(HP)壓縮機(jī)24、燃燒區(qū)段26的壓縮機(jī)區(qū)段、包括高壓(HP)渦輪28、低壓(LP)渦輪30的渦輪區(qū)段和噴氣排氣噴嘴區(qū)段32。高壓(HP)軸或軸桿34驅(qū)動(dòng)地將HP渦輪28連接到HP壓縮機(jī)24。低壓(LP)軸或軸桿36驅(qū)動(dòng)地將LP渦輪30連接到LP壓縮機(jī)22。(LP)軸桿36可還連接到風(fēng)扇區(qū)段16的風(fēng)扇軸桿或軸38。在特定實(shí)施例中，如圖1中顯示，諸如在直接驅(qū)動(dòng)構(gòu)造中，(LP)軸桿36可直接連接到風(fēng)扇軸桿38。在備選構(gòu)造中，諸如在間接驅(qū)動(dòng)或齒輪傳動(dòng)構(gòu)造中，(LP)軸桿36可通過減速齒輪39連接到風(fēng)扇軸桿38。

如圖1中顯示，風(fēng)扇區(qū)段16包括多個(gè)風(fēng)扇葉片40，其聯(lián)接到風(fēng)扇軸桿38上且從風(fēng)扇軸桿38沿徑向向外延伸。環(huán)形風(fēng)扇殼或機(jī)艙42沿周向包圍風(fēng)扇區(qū)段16和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的至少一部分。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，機(jī)艙42可構(gòu)造成相對于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14由多個(gè)沿周向間隔開的出口導(dǎo)葉44支承。此外，機(jī)艙42的下游區(qū)段46可延伸在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的外部部分上，以便在其之間限定旁通空氣流通道48。

圖2提供可結(jié)合本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的圖1中顯示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的HP渦輪28部分的放大橫截面圖。如圖2中顯示，HP渦輪28包括處于串行流關(guān)系的第一級50，其包括與成排56的渦輪轉(zhuǎn)子葉片58(僅顯示了一個(gè))沿軸向間隔開的成排52的定子導(dǎo)葉54(僅顯示了一個(gè))。HP渦輪28進(jìn)一步包括第二級60，其包括與成排66的渦輪轉(zhuǎn)子葉片68(僅顯示了一個(gè))沿軸向間隔開的成排62的定子導(dǎo)葉64(僅顯示了一個(gè))。

渦輪轉(zhuǎn)子葉片58、68從HP軸桿34沿徑向向外延伸且聯(lián)接到HP軸桿34上(圖1)。如圖2中顯示，定子導(dǎo)葉54、64和渦輪轉(zhuǎn)子葉片58、68至少部分地限定熱氣路徑70，以將燃燒氣體從燃燒區(qū)段26(圖1)引導(dǎo)通過HP渦輪28。如圖1中顯示，成排52、62的定子導(dǎo)葉54、64圍繞HP軸桿34環(huán)形地布置，并且成排56、66的渦輪轉(zhuǎn)子葉片58、68圍繞HP軸桿34沿周向間隔開。

在圖2中顯示的多個(gè)實(shí)施例中，HP渦輪28包括至少一個(gè)渦輪護(hù)罩組件72。例如，如圖2中顯示，HP渦輪28可包括第一渦輪護(hù)罩組件72(a)和第二渦輪護(hù)罩組件72(b)。各個(gè)渦輪護(hù)罩組件72(a)、72(b)大體圍繞對應(yīng)的排56、66的渦輪轉(zhuǎn)子葉片58、68形成環(huán)或護(hù)罩。

渦輪護(hù)罩組件72(a)、72(b)包括渦輪護(hù)罩或護(hù)罩密封件74(a)、74(b)。渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)與渦輪轉(zhuǎn)子葉片58、68的葉片末梢76、78沿徑向間隔開，以便在葉片末梢76、78和對應(yīng)的渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)的密封表面或熱側(cè)表面80(a)、80(b)之間形成間隙。大體合乎需要的是最大程度地減小葉片末梢76、78和渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)之間的間隙，特別是在渦扇10的巡航操作期間，以便減少從熱氣路徑70經(jīng)過葉片末梢76、78和通過間隙的泄漏。

在特定實(shí)施例中，渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)中的至少一個(gè)可形成為連續(xù)、一體或無縫環(huán)，其由陶瓷材料形成，特別地由陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料形成。各個(gè)渦輪護(hù)罩組件72(a)、72(b)可通過對應(yīng)的護(hù)罩環(huán)或其它靜態(tài)或靜態(tài)硬件構(gòu)件84(a)、84(b)連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，諸如骨干或殼82。

在渦扇10的運(yùn)行期間，如圖1中示出，空氣200進(jìn)入渦扇10的入口部分202。如箭頭204指示，第一部分空氣200被引導(dǎo)到旁通流通道48中，而如箭頭206指示，第二部分空氣200進(jìn)入LP壓縮機(jī)22的入口20。在從LP壓縮機(jī)22被引導(dǎo)到HP壓縮機(jī)24中時(shí)，第二部分空氣206逐漸被壓縮。在被引導(dǎo)通過HP壓縮機(jī)24時(shí)，第二部分空氣206進(jìn)一步壓縮，因而如箭頭208所指示，將壓縮空氣提供給燃燒區(qū)段26，在那里，其與燃料混合和燃燒，以如箭頭210所指示提供燃燒氣體。

燃燒氣體210被引導(dǎo)通過HP渦輪28，在那里，來自燃燒氣體210的部分動(dòng)能和/或熱能分別通過第一和第二級50、60的定子導(dǎo)葉54、64和渦輪轉(zhuǎn)子葉片58、68而抽取，因而使HP軸或軸桿34旋轉(zhuǎn)，從而支持HP壓縮機(jī)24的運(yùn)行。燃燒氣體210然后被引導(dǎo)通過LP渦輪30，在那里，第二部分熱和動(dòng)能從燃燒氣體210通過后續(xù)級的LP渦輪定子導(dǎo)葉212和LP渦輪轉(zhuǎn)子葉片214來抽取，后續(xù)級的LP渦輪定子導(dǎo)葉212和LP渦輪轉(zhuǎn)子葉片214聯(lián)接到LP軸或軸桿36上，因而使LP軸或軸桿36旋轉(zhuǎn)，從而支承LP壓縮機(jī)22的運(yùn)行和/或風(fēng)扇軸桿或軸38的旋轉(zhuǎn)。燃燒氣體210然后被引導(dǎo)通過燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的噴氣排氣噴嘴區(qū)段32。

與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)10一起，核心渦輪14用于類似目的且在基于陸地的燃?xì)鉁u輪、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和無涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中遇到類似環(huán)境，在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，第一部分空氣204與第二部分空氣206的比率小于渦扇，在無涵道風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，機(jī)艙42沒有風(fēng)扇區(qū)段16。在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和無涵道發(fā)動(dòng)機(jī)中的各個(gè)中，例如，減速齒輪箱39的減速裝置可設(shè)置在任何軸和軸桿之間，例如，(LP)軸或軸桿36和風(fēng)扇區(qū)段16 的風(fēng)扇軸桿或軸38之間。

流過HP和LP渦輪區(qū)段28、30，特別流過HP渦輪28的燃燒氣體210的溫度可極高。例如，流過HP渦輪28限定或在HP渦輪28內(nèi)限定的熱氣路徑70的燃燒氣體210可超過2000℉。因此，大體必須和/或有益的是，通過被引導(dǎo)來自壓縮機(jī)22、24的冷卻空氣，以冷卻構(gòu)件HP渦輪28和/或LP渦輪30的多個(gè)渦輪硬件，諸如但不限于渦輪護(hù)罩組件72(a)、72(b)，以滿足熱和/或機(jī)械性能需求。

使用陶瓷或陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料來形成渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)可減少冷卻由非陶瓷或非陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料制成的護(hù)罩密封件通常所需要的冷卻空氣的量。雖然減少冷卻流來冷卻渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)可增強(qiáng)總發(fā)動(dòng)機(jī)效率，但是減少冷卻空氣流可對渦輪護(hù)罩組件72(a)、72(b)的可由其它材料諸如金屬合金或與可形成渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)的陶瓷或陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料相比具有不那么適于用在這種升高溫度的熱屬性的其它復(fù)合材料形成的部分具有不合乎需要的作用。

例如，渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)的陶瓷或陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料沿著熱側(cè)80(a)、80(b)吸收的熱能可從渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)的多個(gè)后側(cè)表面輻射且由鄰近的靜態(tài)硬件吸收。另外或在備選方案中，渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)的陶瓷或陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料吸收的熱能可通過傳導(dǎo)和/或輻射而熱傳遞傳導(dǎo)離開渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)的多個(gè)表面且由接觸和/或緊密鄰近渦輪護(hù)罩74(a)、74(b)的多個(gè)靜態(tài)構(gòu)件吸收。因此，輻射或傳導(dǎo)的熱能可不利地影響靜態(tài)或靜態(tài)硬件構(gòu)件的機(jī)械功能和/或壽命。

圖3為根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的用于熱隔離渦輪護(hù)罩組件104(諸如但不限于渦輪護(hù)罩組件72(a)和/或72(b))的渦輪護(hù)罩102(諸如渦輪護(hù)罩74(a)和/或74(b))與鄰近的靜態(tài)硬件構(gòu)件的系統(tǒng)100的放大側(cè)視圖。意圖的是，圖3中顯示和描述的系統(tǒng)100可修改，以結(jié)合到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14中，代替圖2中顯示的第一或第二渦輪護(hù)罩組件72(a)、72(b)中的任一個(gè)或兩者，或定位成圍繞燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14內(nèi)的任何排渦輪轉(zhuǎn)子葉片。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3中顯示，系統(tǒng)100包括護(hù)罩支承件106，其具有多個(gè)內(nèi)表面108。護(hù)罩支承件106可包括一個(gè)或多個(gè)壁110，其至少部分地包圍渦輪護(hù)罩102的至少一部分。壁110可至少部分地限定渦輪護(hù)罩組件104的內(nèi)表面108。渦輪護(hù)罩102可通過固持部件112諸如固持銷連接或聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)壁110中的至少一個(gè)壁110。

渦輪護(hù)罩102包括熱側(cè)表面114，其相對于中心線12與渦輪護(hù)罩102的后側(cè)表面116沿徑向間隔開。在特定實(shí)施例中，渦輪護(hù)罩102至少部分地由陶瓷材料形成。在特定實(shí)施例中，渦輪護(hù)罩102由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成。在多個(gè)實(shí)施例中，渦輪護(hù)罩102可形成為由陶瓷材料或陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料制成的連續(xù)、一體或無縫環(huán)。

熱側(cè)表面114與渦輪轉(zhuǎn)子葉片120(諸如渦輪轉(zhuǎn)子葉片58、68(圖2))的葉片末梢118(諸如葉片末梢76、78(圖2))沿徑向間隔開。在多個(gè)實(shí)施例中，如圖3中顯示，后側(cè)表面116的部分大體定向成朝向或面向護(hù)罩支承件106的內(nèi)表面108。后側(cè)表面116的部分可為基本平坦的，而后側(cè)表面116的其它部分可彎曲、成階梯形和/或成角度。在特定實(shí)施例中，可沿著后側(cè)表面116限定槽口或通道122。槽口122可形成為接收固持部件112。在特定實(shí)施例中，密封件124可延伸在后側(cè)表面116的一部分和護(hù)罩支承件106的內(nèi)壁108之間。

在多個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括涂層126。涂層126沿著渦輪護(hù)罩102的后側(cè)表面116的至少一部分設(shè)置。在特定實(shí)施例中，涂層126的一部分沿著渦輪護(hù)罩102的前緣部分128或后緣部分130中的至少一個(gè)設(shè)置。涂層126可包括能夠限制或阻止從渦輪護(hù)罩102到包圍護(hù)罩支承件106和/或固持部件112和/或其它周圍硬件的熱傳遞的任何涂層。換句話說，涂層126可包括具有的熱輻射率值和/或熱傳導(dǎo)率值小于渦輪護(hù)罩102的輻射率值和/或熱傳導(dǎo)率值并且適于用在渦輪護(hù)罩102上且適于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14運(yùn)行環(huán)境中使用較長時(shí)間的任何涂層，熱輻射率值和/或熱傳導(dǎo)率值沿著后側(cè)表面116測量。

涂層126或涂層126的部分可通過任何已知和適當(dāng)?shù)姆椒☉?yīng)用。例如但不作為限制，涂層126可通過噴槍、電子束物理汽相淀積(EBPVD)、空氣等離子噴涂(APS)、高速氧燃料(HVOF)、靜電噴涂協(xié)助的汽相淀積(ESAVD)或直接汽相淀積(DVD)來應(yīng)用。涂層126可以基本恒定厚度應(yīng)用在后側(cè)表面116上或以變化的厚度和/或密度應(yīng)用在渦輪護(hù)罩102的后側(cè)表面116上。

涂層126可為單層或多層涂層。涂層126可包括應(yīng)用在渦輪護(hù)罩102的后側(cè)表面116的至少一部分上的單種涂層材料，或可包括沿著后側(cè)表面116的多個(gè)部分或區(qū)設(shè)置的不止一種涂層材料。例如，在特定實(shí)施例中，涂層126可包括沿著后側(cè)表面116的一部分設(shè)置的第一涂層材料132，以及沿著后側(cè)表面116的不同的部分設(shè)置的第二涂層材料134。

第一涂層材料132可應(yīng)用或設(shè)置在后側(cè)表面116的定向成朝向或面向護(hù)罩支承件106的內(nèi)表面108的一個(gè)或多個(gè)部分上。在特定實(shí)施例中，第一涂層132可包括熱漆。例如，熱漆可為或可具有其與“CJKN13”相同或基本相同的熱傳遞屬性，特別是熱輻射率值，CJKN13為可從加利福尼亞州的圣地亞哥的Thermal Paint Services有限公司商購獲得的熱漆。在至少一個(gè)實(shí)施例中，與處于未涂覆狀況的渦輪護(hù)罩102的后側(cè)表面116的熱輻射率值相比，熱漆具有相對低的輻射率值，因而限制或阻止從后側(cè)表面116到周圍安裝硬件的輻射熱傳遞。

在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪護(hù)罩102由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成，處于未涂覆狀況的渦輪護(hù)罩102具有的輻射率值介于大約0.7和0.85之間。在一個(gè)實(shí)施例中，諸如第一涂層132的涂層126的至少一部分具有的輻射率值大于0.0但是小于0.7。在一個(gè)實(shí)施例中，涂層126的至少一部分具有的輻射率值介于大約0.3和大約0.7之間。

第二涂層材料134可應(yīng)用或設(shè)置在后側(cè)表面116的接觸和/或緊密鄰近內(nèi)表面108、固持部件112、密封件124和/或其它靜態(tài)硬件構(gòu)件(諸如鄰近的靜態(tài)導(dǎo)葉138的外帶部分136)的一部分的一個(gè)或多個(gè)部分上。在一個(gè)實(shí)施例中，與渦輪護(hù)罩102的熱傳導(dǎo)率值相比，諸如第二涂層134的涂層126的至少一部分具有相對低的熱傳導(dǎo)率值。

在多個(gè)實(shí)施例中，諸如第二涂層134的涂層126可包括或包含與渦輪護(hù)罩102的后側(cè)表面116的傳導(dǎo)率值或額定值相比具有相對低的傳導(dǎo)率值或額定值的環(huán)境阻隔涂層(EBC)和/或熱阻隔涂層(TBC)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，諸如第二涂層134的涂層126可包括或包含諸如可從俄亥俄州的梅森的Ellison Surface Technologies有限公司商購獲得的多層或5層 EBC涂層系統(tǒng)。EBC涂層系統(tǒng)可包括用作粘結(jié)涂層的內(nèi)涂層(例如，包括硅或硅石)和外涂層。外涂層可包括由一種或多種稀土硅酸鹽形成的多個(gè)層。例如，外涂層能包括下者中的一個(gè)或多個(gè)：莫來石層、莫來石-堿土金屬鋁矽酸鹽混合物層、釔單硅酸鹽(YMS)層、鐿摻雜的釔二硅酸鹽(YbYDS)層、鋇鍶鋁硅酸鹽(BSAS)層等。

在特定實(shí)施例中，EBC涂層系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)外涂層層可設(shè)計(jì)為多孔的(不那么稠密)，而非具有100%密度。引入設(shè)計(jì)的孔隙率對涂層126的熱傳導(dǎo)率具有直接作用。更具體而言，設(shè)計(jì)的孔隙率可用來限制或調(diào)整通過層的熱傳導(dǎo)。特定外涂層層的密度可至少部分地基于沿著后側(cè)表面116的一個(gè)或多個(gè)局部溫度、密封件124的熱傳導(dǎo)率值、渦輪護(hù)罩102或接觸或緊密鄰近后側(cè)表面116的其它構(gòu)件或硬件的熱傳導(dǎo)率針對沿著后側(cè)表面116的特別位置進(jìn)行選擇。一個(gè)或多個(gè)外涂層層的密度可為小于100%的任何密度。在特定實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)外涂層層的密度可為至少50%，但是小于90%。在特定實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)外涂層層的密度可介于大約65%和大約80%之間。在特定實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)外涂層層的密度可為大約75%。

在一個(gè)實(shí)施例中，密封件124的一部分接合涂層126的一部分，而密封件124的不同的部分接合在內(nèi)表面108上，從而限定傳導(dǎo)性路徑，以便熱能在后側(cè)表面116和內(nèi)表面108之間行進(jìn)。在這個(gè)實(shí)施例中，涂層126或第二涂層134限制或調(diào)整后側(cè)表面116和密封件124的與后側(cè)表面116接觸的部分之間的傳導(dǎo)性熱傳遞。在其中后側(cè)表面116的一部分通過涂層126的一部分而接觸渦輪護(hù)罩支承件106的內(nèi)表面108的特定實(shí)施例中，涂層126的接觸內(nèi)表面108的部分限制或調(diào)整后側(cè)表面116和內(nèi)表面108之間的傳導(dǎo)性熱傳遞。

在實(shí)施例中，渦輪護(hù)罩102由陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料形成，渦輪護(hù)罩102能夠成功地運(yùn)行在遠(yuǎn)超過鄰近的金屬硬件的耐熱能力的溫度下。這個(gè)靜態(tài)硬件面對在暴露于升高的溫度下時(shí)滿足機(jī)械功能需求和使用壽命能力目的的挑戰(zhàn)。因此，應(yīng)用涂層126、132、134來熱隔離渦輪護(hù)罩102的后側(cè)表面116與靜態(tài)硬件會(huì)降低鄰近的金屬硬件實(shí)現(xiàn)的最高溫度，并且允許陶瓷基質(zhì)復(fù)合渦輪護(hù)罩成功地在系統(tǒng)級上結(jié)合到高壓渦輪構(gòu)架中。

此書面描述使用了實(shí)例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這樣的其它實(shí)例包括不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實(shí)例意圖處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。