CN105283638B - 三钩环段的冷却系统 - Google Patents

Abstract

三钩环段包括用于与形成在用于支撑环段板的环段承载件上的对应的吊架接合的前安装钩、中间部分安装钩和后安装钩，并且限定前高压室和在中间部分安装钩的相反侧的后低压室。隔离板设置在中间部分安装钩的后侧，以在后低压室和环段板之间形成隔离室。高压空气被供给至前室并且通过中间部分安装钩中的穿越通道流至隔离室。隔离室提供到环段板的后部分的对流冷却空气，并且使得能够减小后低压室中的空气压力，以减小冷却空气从环段泄露。

Description

三钩环段的冷却系统

关于联邦资助研发声明

开发本发明是受由美国能源部授予的合同号 DE-FC26-05NT42644部分支持的。因此，美国政府可以拥有本发明的某些权利。

技术领域

本发明涉及用于燃气涡轮发动机的环段，并且更具体的，用于冷却燃气涡轮发动机中的环段。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括压气机区段，燃烧室区段，涡轮区段和排气区段。在操作中，压气机区段可以导入外界空气并压缩它。来自压气机区段的压缩空气进入燃烧器区段中的一个或多个燃烧器。在燃烧器中压缩空气与燃料混合，空气-燃料混合物可以在燃烧器中燃烧以形成热工作气体。该热工作气体被传送到涡轮区段，在那里空气通过固定翼型和旋转翼型的交替行而被膨胀，并且用于产生可驱动转子的动力。离开涡轮区段的膨胀气体然后通过排气区段被排出发动机。

已知的是，燃烧涡轮的最大功率输出通过将流经燃烧区段的气体加热到可行的尽可能高的温度来实现。然而，热气体在流动通过涡轮区段时加热它所经过的各种涡轮部件，例如翼型和环段。限制提高燃烧烧点火温度的能力的一个方面是涡轮部件承受温度升高的能力。因此，各种的冷却方法已经被开发来冷却涡轮热部件。

在环段的情况中，环段通常包括空腔，该空腔被提供有穿过冲击板的高压空气的，以对环段板提供冲击冷却。较长的环段可以被提供带有位于前和后支撑钩之间的中间支撑钩，将所述高压腔分成两个腔，分别在中间支撑钩的两侧。高压空气可提供到两个腔中的任意一个以冷却板，如在专利号为8，353，663的美国专利中所公开的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于燃气涡轮发动机的涡轮罩组件。涡轮罩组件包括环段，环段包括环段板，环段板包括前缘、后缘和限定在前缘和后缘之间的中间部分，环段包括在前缘处的前安装钩、在中间部分处的中间部分安装钩和在后缘处的后安装钩。环段承载件被提供成周向地跨越并且支撑环段。环段承载件包括前区段、中间部分和后区段。前区段形成耦合到前安装钩的前吊架。中间部分形成耦合到中间部分安装钩的中间部分吊架，并限定第一泄漏路径。后区段形成耦合到后尾安装钩的后吊架，并限定第二泄漏路径。前冲击冷却室被限定在环段板和环段承载件之间并且在前安装钩和中间部分安装钩之间。至少一个进气孔延伸穿过环段承载件，被配置为调节到前冲击冷却室中的高压冷却空气。后低压室限定在环段板和环段承载件之间并且在中间部分吊架和后安装钩之间。环段承载件实质上防止冷却空气进入后低压室。隔离板在中间部分安装钩和邻近环段板的后位置之间延伸，限定在隔离板和环段板之间位于后低压室径向内侧的隔离室。横向穿越通道穿过中间部分安装钩形成，提供从前冲击冷却室到隔离室的冷却空气，隔离板实质上防止提供给隔离室的冷却空气进入后低压室。

前冲击冷却板在中间部分安装钩和在前冲击冷却室中的前位置之间延伸，前冲击冷却板包括冲击冷却孔，将前冲击冷却室分成径向外侧冷却室供给侧和径向内侧冲击冷却侧。前冲击冷却室的供给侧内的冷却空气可穿过第一泄漏路径到后低压室，后低压室内的冷却空气可通过第二泄漏路径流出涡轮罩组件。

提供给隔离室的冷却空气可被引导成与环段板接触，提供对环段板从邻近中间部分安装钩的位置到邻近后安装钩的位置的对流冷却。

隔离板可以在中间部分安装钩和后安装钩之间沿环段板的轴向延伸侧面密封至环段板。

横向交换通道可以位于从隔离板和中间部分安装钩的接合处的径向内侧，用于实现冷却空气从前冲击冷却室向隔离室转移。

后冲击冷却板可以在隔离板和环段板之间位于横向交换通道的径向内侧，在中间部分安装钩和邻近板的后位置之间延伸。后冲击冷却板可包括冲击冷却孔，提供从隔离室到板的面向外表面的至少一部分的冲击冷却。前冲击冷却板可以在中间部分安装钩和在前冲击冷却室的前位置之间延伸，并且前冲击冷却板和后冲击冷却板可包括提供对板的主区域冲击冷却的主区冷却板，并且还包括提供对板中的副区域冲击冷却的前副冲击冷却板和后副冲击冷却板，其中各自的前冲击冷却板、后冲击冷却板、前副冲击冷却板和后副冲击冷却板形在中间部分安装钩前后延伸的两步连续冷却路径。

多个对流冷却通道可以形成在环段板的外侧，具有邻近所述中间部分吊架钩的入口端部，并且入口端部可以从隔离室接收冷却空气。

一个或多个轴向对流冷却通道可邻近板轴向边缘在环段板中延伸，每个所述轴向对流冷却通道包括从后低压室接收冷却空气的入口。

多个对流冷却通道可被设置在板中，从前冲击冷却室延伸到向板的轴向边缘，对流冷却通道位于中间部分安装钩和板的前缘之间。

环段承载件的前区段、中间部分和后区段包括相应的与发动机壳体配合结构接合的前支撑结构、中间部分支撑结构和后支撑结构。前高压充气室可以被限定在前支撑结构和中间部分支撑结构之间，用于通过至少一个进气孔提供高压冷却空气，后低压充气室可以被限定在中间部分支撑结构和后支撑结构之间，并且可以实质上与前高压充气室的高压冷却空气分离。

按照本发明的另一个方面，可以提供用于燃气涡轮发动机的涡轮罩组件。涡轮罩组件包括环段，环段包括环段板，环段板包括前缘、后缘和在前缘和后缘之间限定的中间部分，环段包括在前缘处的前安装钩，在中间部分处的中间部分安装钩和在后缘处的后安装钩。环段承载件被提供成周向地跨越并且支撑环段。环段承载件包括前区段、中间部分和后区段。前区段形成耦合到前安装钩的前吊架。中间部分形成耦合到中间部分安装钩的中间部分吊架，并限定第一泄漏路径。后区段形成耦合到后安装钩的后吊架，并限定第二泄漏路径。环段承载件的前区段包括与所述发动机壳体的前配合结构相接合的前支撑结构。环段承载件的中间部分包括与壳体的中间部分配合结构相接合的中间部分支撑结构。环段承载件的后区段包括与所述壳体的后区段配合结构相接合的后支撑结构。前高压充气室被限定在前支撑结构和中间部分支撑结构之间，用于提供到前冲击冷却室的高压冷却空气，前冲击冷却室限定在环段板和环段承载件之间并且在前安装钩和中间部分安装钩之间。后低压室被限定在中间部分支撑结构和后支撑结构之间，并实质上与前高压充气室中的高压冷却空气隔离。后低压充气室限定在环段板和环段承载件之间并且在中间部分吊架和后安装钩之间。隔离室在中间部分安装钩和后安装钩之间被限定在后低压室的径向内侧。横向穿越通道将前冲击冷却室连接到隔离室。隔离室实质上将通过横向穿越通道提供的冷却空气与后低压室隔离，以实现通过第二泄漏路径的泄露空气的减少。

泄漏的冷却空气可以通过第一泄漏路径从前冲击冷却室流到后低压室，一个或多个流动通道可从后低压室延伸到与通过发动机的热气体路径流体连通的低压位置，以降低在后低压室中的压力，并进一步实现通过第二泄漏通道的空气泄漏的减少。

所述后支撑结构与所述壳体的后配合结构之间的接合可以限定了冷却空气流出涡轮罩组件的第三泄漏路径，中间部分支撑结构和中间部分配合表面之间的接合限定冷却空气从前高压充气室到后低压室的第四泄漏路径。

进入后低压室的空气实质上只包含泄漏空气。后低压室中的空气可包括用于环段板内延伸的对流冷却通道的冷却空气源。对流冷却通道可在所述环段板内沿轴向延伸到所述环段板的后缘。

附图概述

虽然本说明书包括特别指出并明显地要求保护的本发明的权利要求，但是相信将结合所附的附图从下面的描述中更好地理解本发明，其中相同的附图标记指的是相同的元件，并且其中：

图1是包括结合本发明结合方面的环段的涡轮罩组件的横截面图；

图2是环段的局部剖面透视图，示出为不带前冲击冷却板，并且显示了本发明的方面；

图3是沿着图2中线3-3截取的横截面图；

图3A是沿着图2中线3A-3A截取的横截面图；

图4是示出用于环段的可选对流流冷却系统的涡轮罩组件的横截面图；

图4A是示出图4所示的可选的对流冷却系统的横截面图；

图5是示出用于环段的另一可选对流冷却系统的涡轮护罩组件的横截面图。

具体实施方式

在以下优选实施方式的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且在其中，通过图示的方式而不是通过限制的方式示出本发明可以实行的优选的实施方式。但是应该理解的是，其他实施方式可以被利用，可以进行改变而不脱离本发明的精神和范围。

按照本发明的方面，提供燃气涡轮发动机中的组件，包括构造成减少冷却空气的泄漏的三钩环段的两区域冷却。特别是，热工作气体流经涡轮叶片并且通过涡轮叶片作业所形成的提取，作为结果，从环段的前缘到后缘可能会发生大的压降。因此，环段维持回流余量所需的冷却空气压力在前缘和后缘之间可能是不同的，因为被提供维持在前缘处所需的回流余量将在后缘处产生冷却空气的过多泄漏。

本发明的方面尤其解决了在形成在环段的中间部分和后端部分的环段支撑位置处发生的泄漏流。在具体的构造中，分隔板或隔离板可被提供用于将环段的后安装钩与用于冷却环段的高压空气隔离，从而减少泄漏气流通过形成在后安装钩和耦合到后安装钩的后吊架之间的泄漏路径。

本发明的附加方面解决了沿环段的轴向长度和环段周向匹配边缘的热负荷变化。例如，在环段上的热负荷朝向环段的前缘是最大的，并且朝向环段的后缘减小。另外，冲击冷却针对板的中心区域可用，而沿轴向延伸的边缘可能需要对流冷却通路。冷却空气的初始使用可被利用来冷却朝向环段的前缘的较热区，并且最初使用过的冷却空气然后可用于朝向后缘的环段冷却区域，例如用于支撑环段的后中区段安装钩。

参照图1，对整体表示为10的涡轮罩组件进行说明，并且涡轮罩组件包括涡轮环段12，涡轮环段包括板14，板14具有与热工作气体F下游流直接接触的内侧面16，并且遭受来自涡轮叶片18的尖端的高转速。如将在下面更详细地描述，多个环段12被提供成在发动机内围绕叶片18周向延伸，并且环段12被从多个分段的环段承载件20支撑。每个环段承载件20周向地跨越并且被配置为支持一个或多个环段12。环段承载件20被发动机的外壳22支撑，如在下面进一步描述。

每个环段板14包括前缘24、后缘26和限定在两者之间的中间部分28。此外，环段12包括在前缘24处的前安装钩30、在中间部分28处的中间部分安装钩32和在后缘26处的后安装钩34。

每个环段承载件20包括前区段36，中间部分38和后区段40。环段承载件20的前区段36形成耦合到前安装钩30的前吊架42。尤其是，前区段36可包括从环段承载件20的主体46延伸的独立的前吊架构件44，前吊架构件44限定凹槽或狭槽48，用于接收前安装钩30的凸缘部50。前吊架构件44通过吊架构件凸缘52被支撑在主体46，该吊架构件凸缘52在所述主体46的凹槽或狭槽54内延伸。前钩状凸缘部50和前吊架构件槽48的邻接表面以及吊架构件凸缘 52和主体槽54的邻接表面，分别形成实质限制冷却空气在从前冲击冷却室56的上游方向上的通道的密封。前冲击冷却室56被限定在环段板14和环段承载件20之间以及前安装钩30和中间部分安装钩 32之间。

各个环段承载件20的中间部分38形成了耦合到中间部分安装钩32的中间部分吊架58。特别是，中间部分吊架58限定了凹槽或狭槽60，用于接收所述中间部分安装钩32的凸缘部62。应该指出的是，该中间部分的凸缘部62和中间部分吊架槽60的相邻表面形成密封，用于实质上限制冷却空气从所述前室56到后低压室64的通道。后低压室64被限定在环段板14和环段承载件20之间，并且被限定在包括中间部分安装钩32和吊架58的结构以及包括后安装钩34和后区段吊架66的结构之间。此外，如将在下面进一步描述的，中间部分安装钩32和中间部分吊架58之间的密封形成第一泄漏位置或泄漏通路L₁的至少一部分，冷却空气可以由此从前冷却室 56泄漏到后低压室64。

后区段吊架66形成在环段承载件20上并耦合到后安装钩34。特别是，后区段吊架66限定了凹槽或狭槽68，用于接收后安装钩 34的凸缘部70。应该被指出的是，后凸缘部70和后区段吊架槽68 的相邻表面形成了密封，用于实质上限制冷却空气在从后低压室64 的下游方向上的通道。另外，如在下面进一步描述，在后安装钩34 和后吊架66之间的密封形成第二泄漏位置或者泄漏路径L₂的至少一部分，冷却空气可以由此从后低压室64泄漏。

每个环段承载件20的前区段36包括与发动机壳体22的配合结构74接合的支撑结构72。特别是，支撑结构72包括凸缘部76，其接合在配合结构74的凹槽或狭槽78内。应该被指出的是，支撑结构凸缘部76和配合结构的槽78的相邻表面形成密封，用于实质上限制冷却空气在从前高压充气室80的上游方向上的通道。前高压充气室80被限定在环段承载件主体46和外壳22之间以及被限定在配合结构74与中间部分支撑结构82之间。

中间部分支撑结构82形成在环段承载件20的中间部分38，并且包括与发动机壳体22的配合结构86的槽88接合的凸缘部84。可以注意的是，该支撑结构的凸缘部84和配合结构的槽88的相邻表面形成密封，用于实质上限制冷却空气在从前高压充气室80到后低压充气室90的下游方向上的通道。后低压充气室90限定在环段承载件20主体46和壳体22之间，以及限定在中间部分支撑结构82 和后支撑结构92之间。

后支撑结构92包括轴向延伸的凸缘，其与后配合结构94接合和协作，后配合结构94限定用于接收后支撑结构92的槽96。可以注意到，该后支撑结构92和后配合结构94的相邻表面形成了密封，用于实质上限制冷却空气在从后低压充气室90的下游方向上的通道。

此外，如将在下面进一步描述的，后支撑结构92和后配合结构 94之间的密封形成了第三泄漏位置或泄漏的路径L₃的至少一部分，冷却空气可以由此从低压充气室90漏出，中间部分支撑结构82和中间部分配合结构86之间的密封形成第四泄漏位置或泄漏路径L₄的至少一部分，冷却空气可以由此从前高压充气室80朝向后低压充气室90泄漏。

利用连接到冷却空气源或供应冷却空气的供应通道98将高压冷却空气供给通过壳体22到前高压充气室80，例如可从涡轮发动机的压气机区段提供。如上所述，中间部分支撑结构84和配合结构86 之间形成密封，使得后充气室90基本上与供给到前高压充气室80的高压空气隔离。

至少一个进气孔100贯通环段承载件20的主体46形成，并且被配置为调节从前高压充气室80到前冲击冷却室56的高压冷却空气。进气孔(或多个进气孔)100的尺寸优选地被形成为以与前高压充气室80中的空气具有基本上相同的压力将高压冷却空气提供到前室56，虽然损失可能导致稍微低于前室56中的压力。

隔离板102在中间部分安装钩32和与环段板14相邻的后位置之间延伸，并限定从后低压室64径向向内且在隔离板102和板14 之间的隔离室104。特别是，隔离板102可从中间部分钩32上的与在中间部分钩32和中间部分吊架58之间形成密封的区域相邻且在该区域径向向内的位置起延伸到后安装钩34上的邻近板14的位置 35。

多个横向穿越通道106延伸贯通中间部分安装钩32的径向内端，提供在前冲击冷却室56和隔离室104之间的流体连通。冲击冷却板108位于与环段板14相邻的前室56内，并且在从中间部分钩 32上的穿越通道106的径向外侧的位置33延伸到向前的位置，如图 1中所示出延伸到前安装钩30上的位置31。冲击冷却板108将前冲击冷却室56划分成径向外侧冷却室提供侧56a和径向内侧冲击冷却侧56b。多个冲击冷却孔110穿过冲击冷却板108形成，允许高压空气从供给侧56a流动到冷却侧56b，并且提供到环段板14的朝外的表面15的至少一部分的冲击对流冷却。

前室56的冷却侧56b中的冷却空气处在较高的压力，并可能处于比供给侧56a内的压力稍低的压力，例如为比在供给侧56a小0.4 巴的压力。冷却空气从冷气侧56b通过穿越通道106，以将高压冷却空气提供到隔离室104，在该处冷却空气的压力可以基本上类似于在供给侧56b的压力。

参照图1-3，后冲击冷却板112在穿越通道106的径向内侧定位在隔离板102和环段板14之间，并且在中间部分安装钩32和邻近于板14的后位置之间延伸，这里后位置示出为邻近后安装钩34的内部端。冲击冷却板112将隔离室104划分成径向外侧供给侧104a 和径向内侧冲击冷却侧104b。后冲击冷却板112包括冲击冷却孔 114，允许高压冷却空气从隔离室供给侧104a至所述冲击冷却侧104b 中的流动，提供了对冷却到板14的面向外的表面15的至少一部分的冲击对流。

涡轮罩组件10内的高压空气基本上被包含在前充气室80、前室 56和隔离室104内，以提供到中间部分安装钩32的前和后的环段板 14部分的冲击冷却。后充气室90和后室64分别沿着第四和第一泄漏路径L₄，L₁接收泄漏空气，后室64内的冷却空气通常与后充气室90中的冷却空气隔离。在后充气室90和后室64中实质上保持低压，以使得分别冷却空气通过第三和第二泄漏路径L₃、L₂从涡轮罩组件 10进入热气体路径的泄漏最小化。

隔离板102相对于后冲击冷却板112的位置被选择成提供所述板102、112之间的间隙，用于控制通过孔114的流。例如，可以设置成比在此处示出的隔离室104的更大体积，使服从装配限制并确保在位置35处在隔离板102和后安装钩34之间连接的坚固性得到保持。

但是应当理解的是，在段前缘和后缘24、26之间的热气体路径存在比较大的压力差，在那里从前缘24到后缘26的压力下降可以是6巴的量级。例如，在前缘24处的热气体路径内的压力可以为约 19巴，在后缘处的压力可以为约13巴，可以被理解的是，本文提供的压力和压力差的参考都是为了说明本发明的有利方面，不是限制本发明。

提供给前充气室80和前室56中的压力足以维持如下的回流余量，回流余量防止形成在支撑结构72、吊架构件凸缘52和凸缘部 50的位置处的前连接处的回流泄漏，并且压力差相对热气体路径中的压力可以是2-3巴量级。

进入后充气室90和后室64的空气的泄漏所导致的压力可能比在相应的前充气室80和前室56中的压力低2-3巴。另外，在涡轮罩组件10后侧处的压力(在那里泄漏路径L₃，L₂射出)、即后安装钩 34和后区段吊架66的下游的压力，可以处于比下游气体路径的压力高、但比在后充气室90和后室64中的压力低的较高压力，作为在后缘26处密封结构116的结构，形成在后区段吊架66的下游并从热气体路径径向向外的隔离区域R1。例如，在区域R1中的压力可以在比后充气室90和后室64中的压力低约0.5至3巴范围内。由于在后缘26中的热气体压力以及在区域R₁的压力比在前缘24处低，所以保持涡轮罩组件后端内的足够回流余量所需要的压力较低。通过在后充气室90和后室64内提供较低压力，驱动通过第三和第二泄漏路径L₃、L₂的泄漏的压力减小，导致通过泄漏的冷却空气损失的减少。

因此，从上面可以看出，本发明的一个方面通过参照涡轮热气体路径的周围压力来控制充气室和腔室中的压力，而提供了对从环段冷却系统的泄漏的控制，以减少在泄漏路径位置处的相对驱动压力。其结果是，本构造将由后室64所限定的外部区域的大部分与高压空气隔离，实现冷却空气需求的整体减少，同时有效地保持到环段12的足够的冲击冷却。

参照图2和3，可以看出，隔离板102和后冲击冷却板112沿着板14的径向外侧邻近板14的配合边缘118和120(图3)被接合到环段12，使得所述隔离室104被配置为中间部分安装钩32和后安装钩34之间以及配合边缘118、120之间的密封隔室。此外，轴向对流冷却通道122、124可以形成为邻近配合边缘118，120地轴向延伸通过环段板14，并且包括在后缘26处的开口到热气体路径的出口开口。轴向通路122、124包括开口至后低压室64的各自的入口通道122a、124a(图3)。由于在后缘26处的热气体路径处于比后室 64低的较低的压力，冷却空气从后室64流动，以排放到热气体路径，降低后室64中的压力并且提供邻近配合边缘118，120的板14中的对流冷却。进入轴向通路122、124的空气的调节以及后室64内的压力减小，减小了通过第二泄漏路径L₂的泄漏的空气量，同时实现板14中的冷却的增加。

应当指出的是，入口通道124a，124b(图3)可以被连接到隔离室104的侧面104a、104b中的任何一个，以获得更高的冷却，也允许有较高的泄漏。

此外，冷却空气可以沿着板14的前部分被提供到配合边缘118， 120。具体而言，如在图1，2和3A所示，多个对流冷却通路125a， 125b可被提供在邻近于中间部分安装钩32的位置和前缘24之间，并沿着周向方向从冲击冷却室56的从冲击冷却侧面56b延伸到配合边缘118，120。通过对流冷却通道125a、125b的冷却空气提供到位于冲击冷却室56和配合边缘118，120之间的板14的前部分的对流冷却，并提供冷却空气到在配合缘118，120处的相邻环段之间的间隙。

参照图4，本发明的一个方面被示出为提供用于环段板14的可选的对流冷却回路。环段板14的径向外侧形成有前周向延伸空气供给槽128，限定隔离室104'的径向内侧部分。所述板还包括多个具有邻近供给槽128并从供给槽128接收冷却空气的前端部的平行的轴向延伸通道130。通道130的径向外侧可以通过实心板132与后低压充气室64分离，实心板132可以是隔离板102'的延续。可替代地，所述通道130包括浇铸通道，形成在邻近于板14的内侧面16的环段板14中。通过通道130的冷却空气可通过延伸到后缘26的出口通道131离开板。因此，通过穿越通道106进入隔离室64的空气通过直接流入槽128，进而进入通道130，用于实现沿着紧密邻近板14 的内侧面16的轴向位置的对流冷却。

图4A 示出图4的冷却回路的另一种构造，其中冲击冷却提供给空气供给槽128的内表面134。特别是，板132形成为与隔离板102 分开的独立元件，具有在通道130上延伸的实心部分并且包括向前延伸过槽128的延伸部132a。延伸部分132a在穿越通道106径向向内的位置处穿越中间部分安装钩32，并且包括冲击冷却孔136，在进入通道130对流冷却板14之前提供槽128的内表面134的冲击对流冷却。

参照图5，本发明的另一个方面示出提供用于环段板14的可选的对流冷却回路，包括中间部分安装钩32前和后的双冲击冷却。根据本发明的这一方面，第一和第二前冲击对流冷却区或室138a，138b 被定位在中间部分安装钩32前的环段板14的径向外侧，并且第一和第二后冲击对流冷却区域或室140a，140b位于中间部分安装钩32 后的环段板14的径向外侧。

第一前冷却室138a限定在前板142的第一部分142a和板14的外侧之间。第一部分142a包括多个冲击冷却孔144，允许空气从前冲击冷却室供给侧56a通过到第一前冷却室138a，以冲击冷却板14。分隔部146沿径向和周向延伸在第一和第二前冷却室138a，138b之间，副板148从分隔部146的径向外缘向前延伸，以形成第二前冷却室138b的径向外侧。副供给室150从第二向冷却室138b径向向外形成在副板148和前板142的第二部分142b之间。

通入第一前室138a的冷却空气提供对板14的一部分的冲击冷却，并且越过分隔部146到副供给室150。副板148包括冲击冷却孔 152，允许在副供给室150中的空气通入第二前冷却室138b，在那里执行对板14的另一部分的冲击冷却。第二前冷却室138b中的空气可以进入多个出口通道154，并且通过前缘24从环段20中流出。

隔离室104限定在隔离板102和后板156的第一部分156a之间，高压空气通过穿越通道106从前冲击冷却室56的供给侧56a被提供给隔离室104。第一后冷却室140a限定在后板156的第一部分156a 和板14的外侧之间。第一部分156a包括多个冲击冷却孔158，允许空气从隔离室104流到第一后冷却室140a，以对板14冲击冷却。分隔部160沿径向和周向延伸在第一和第二后冷却腔室140a和140b 之间，副板162从分隔部160的径向外边缘后区段延伸以形成第二后冷却室140b的径向外侧。副供给室164从第二后冷却室140b径向向外地形成在副板162和后板156的第二部分156b之间。

通入第一后室140a的冷却空气提供到板14的一部分的冲击冷却，越过分隔部160进入到副供给室164。副板162包括冲击冷却孔 166，允许在副供给室164中的空气进入到第二后冷却室140b中，在这里执行到板14的另一部分的冲击冷却。第二后冷却室140b中的空气然后可通入多个出口通道168，并且通过后缘26从环段20 流出。

因此，图5的对流冷却系统，提供一级和二级冷却区，即成对的前、后冷却室138a，138b和140a，140b。其中，相应的前、后一级和副冷却区的配置形成向上述的中间部分安装钩32前、后延伸的两步连续冷却通道。

应该理解的是，在图5所示的配置中，隔离板102和后板的第二部分156b将后低压充气室64与高压空气基本上隔离，便于从环段泄露空气的减少，如以上参照图1所述。

虽然本发明的具体实施方式已被示出和描述，熟悉本领域的技术人员应能理解，在不背离如所附权利要求公开的发明的精神和范围的前提下可以进行各种修改、变化。因此，意味着，本发明涵盖了在从属权利要求和它们的等同替换的范围内所提供的本发明的修改和变化。

Claims (19)

1.一种用于燃气涡轮发动机的涡轮罩组件，所述涡轮罩组件包括：

环段，其包括环段板，所述环段板包括前缘、后缘和在所述前缘和所述后缘间限定的中间部分，所述环段包括在所述前缘处的前安装钩、在所述中间部分处的中间部分安装钩和在所述后缘处的后安装钩；

环段承载件，其周向地跨越并支撑所述环段，所述环段承载件包含前区段、中间部分和后区段，所述前区段形成耦合到所述前安装钩的前吊架，所述环段承载件的所述中间部分形成耦合到所述中间部分安装钩的中间部分吊架从而限定第一泄漏路径，所述后区段形成耦合到所述后安装钩的后吊架从而限定第二泄漏路径；

前冲击冷却室，其限定在所述环段板与所述环段承载件之间并且在所述前安装钩和所述中间部分安装钩之间；

至少一个进气孔，其延伸通过所述环段承载件并被配置为调节进入所述前冲击冷却室的高压冷却空气；

后低压室，其限定在所述环段板与所述环段承载件之间并且在所述中间部分吊架和所述后安装钩之间，所述环段承载件实质上防止冷却空气进入所述后低压室；

隔离板，其在所述中间部分安装钩和邻近所述环段板的后位置之间延伸，限定在所述隔离板与所述环段板之间从所述后低压室径向向内的隔离室；

横向穿越通道，其穿通所述中间部分安装钩形成，提供从所述前冲击冷却室到所述隔离室的冷却空气，所述隔离板实质上防止提供给所述隔离室的冷却空气进入所述后低压室。

2.根据权利要求1所述的涡轮罩组件，包括在所述中间部分安装钩和所述前冲击冷却室中的前位置之间延伸的前冲击冷却板，所述前冲击冷却板包括冲击冷却孔并且将所述前冲击冷却室分成径向外侧冷却室供给侧和径向内侧冲击冷却侧。

3.根据权利要求2所述的涡轮罩组件，所述前冲击冷却室中的所述径向外侧冷却室供给侧中的冷却空气穿过所述第一泄漏路径到所述后低压室，在所述后低压室中的冷却空气通过所述第二泄漏路径流出所述涡轮罩组件。

4.根据权利要求1所述的涡轮罩组件，其中提供给所述隔离室的冷却空气被引导成接触所述环段板，提供到所述环段板的从邻近所述中间部分安装钩的位置到邻近所述后安装钩的位置的对流冷却。

5.根据权利要求1所述的涡轮罩组件，其中所述隔离板沿着所述环段板的轴向延伸侧面在所述中间部分安装钩和所述后安装钩之间被密封至所述环段板。

6.根据权利要求1所述的涡轮罩组件，其中所述横向穿越通道位于所述隔离板和所述中间部分安装钩的接合处的径向内侧，用于实现冷却空气从所述前冲击冷却室到所述隔离室的转移。

7.根据权利要求1所述的涡轮罩组件，包括后冲击冷却板，在所述隔离板和所述环段板之间位于所述横向穿越通道的径向内侧并且在所述中间部分安装钩和邻近于所述环段板的后位置之间延伸，所述后冲击冷却板包括冲击冷却孔，提供从所述隔离室到所述环段板的径向外面的至少一部分的冲击冷却。

8.根据权利要求7所述的涡轮罩组件，包括在所述中间部分安装钩和所述前冲击冷却室中的前位置之间延伸的前冲击冷却板，所述前冲击冷却板和所述后冲击冷却板包括用于提供对所述环段板的主区域冲击冷却的主冲击冷却板，并且还包括提供对所述环段板的副区域冲击冷却的前副冲击冷却板和后副冲击冷却板，其中，相应的前主冲击冷却板、后主冲击冷却板、前副冲击冷却板和后副冲击冷却板形成在所述中间部分安装钩的前后延伸的两段连续冷却路径中。

9.根据权利要求1所述的涡轮罩组件，包括多个形成在所述环段板的径向外侧面中并且具有邻近所述中间部分吊架的入口端的轴向流动对流冷却通道，所述入口端从所述隔离室接收冷却空气。

10.根据权利要求1所述的涡轮罩组件，包括一个或多个邻近所述环段板的轴向边缘在所述环段板中延伸的轴向对流冷却通道，每个所述轴向对流冷却通路包括从所述后低压室接收冷却空气的入口。

11.根据权利要求10所述的涡轮罩组件，包括多个在所述环段板中从所述前冲击冷却室延伸到所述环段板的轴向边缘的对流冷却通道，所述对流冷却通道位于所述中间部分安装钩和所述环段板的前缘之间。

12.根据权利要求1所述的涡轮罩组件，其中：

所述环段承载件的所述前区段、所述中间部分和所述后区段包括各自的与发动机壳体的配合结构接合的前支撑结构、中间部分支撑结构和后支撑结构；

前高压充气室被限定在所述前支撑结构和所述中间部分支撑结构之间，用于通过至少一个所述进气孔提供所述高压冷却空气；

后低压充气室被限定在所述中间部分支撑结构和所述后支撑结构之间，并与所述前高压充气室中的所述高压冷却空气实质上隔离。

13.一种用于燃气涡轮发动机的涡轮罩组件，所述涡轮罩组件包括：

环段，其包括环段板，所述环段板包括前缘、后缘和限定在所述前缘和所述后缘之间的中间部分，所述环段包括在所述前缘处的前安装钩、在所述中间部分处的中间部分安装钩和在所述后缘处的后安装钩；

环段承载件，其周向地跨越和支撑所述环段，所述环段承载件包括前区段、中间部分和后区段，所述前区段形成耦合到所述前安装钩的前吊架，所述环段承载件的所述中间部分形成耦合到所述中间部分安装钩的中间部分吊架从而限定第一泄漏路径，所述后区段形成耦合到所述后安装钩的后吊架从而限定第二泄漏路径；

所述环段承载件的所述前区段包括与发动机壳体的前配合结构接合的前支撑结构，所述环段承载件的所述中间部分包括与所述壳体的中间部分配合结构接合的中间部分支撑结构，以及所述环段承载件的所述后区段包括与所述壳体的后配合结构接合的后支撑结构；

前高压充气室，其被限定在所述前支撑结构与所述中间部分支撑结构之间，用于提供到前冲击冷却室的高压冷却空气，所述前冲击冷却室被限定在所述环段板与所述环段承载件之间并且在所述前安装钩和所述中间部分安装钩之间；

后低压充气室，其被限定在所述中间部分支撑结构和所述后支撑结构之间，并且实质上与所述前高压充气室的所述高压冷却空气隔离；

后低压室，其被限定在所述环段板与所述环段承载件之间并且在所述中间部分吊架和所述后安装钩之间；

隔离室，其在所述中间部分安装钩和所述后安装钩之间被限定在所述后低压室的径向内侧；

横向穿越通道，其将所述前冲击冷却室连接到所述隔离室；以及

所述隔离室实质上将所述后低压室与通过所述横向穿越通道提供的冷却空气隔离，以实现通过所述第二泄漏路径的泄漏空气的减少。

14.根据权利要求13所述的涡轮罩组件，其中泄漏的冷却空气从所述前冲击冷却室通过所述第一泄漏路径流到所述后低压室，并且所述涡轮罩组件包括从所述后低压室延伸到与通过发动机的热气体路径流体连通的较低压力的位置处的一个或多个流动通道，用于减少所述后低压室中的压力，并进一步实现通过所述第二泄漏路径的泄漏空气的减少。

15.根据权利要求13所述的涡轮罩组件，其中：

所述后支撑结构和所述壳体的所述后配合结构之间的所述接合限定冷却空气流出所述涡轮罩组件的第三泄漏路径；

所述中间部分支撑结构和所述中间部分配合结构之间的所述接合限定冷却空气从所述前高压充气室到所述后低压充气室的第四泄漏通路。

16.根据权利要求13所述的涡轮罩组件，其中进入所述后低压室的空气实质上只包含泄漏空气。

17.根据权利要求16所述的涡轮罩组件，其中所述后低压室中的空气包括用于在所述环段板中延伸的对流冷却通道的冷却空气源。

18.根据权利要求17所述的涡轮罩组件，其中所述对流冷却通道在所述环段板中轴向延伸到所述环段板的所述后缘。

19.根据权利要求16所述的涡轮罩组件，其中进入所述后低压充气室的空气实质上只包含泄漏空气。