CN111433438A - 用于燃气涡轮发动机的隔热罩 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃气涡轮发动机(10)的隔热罩(60)，该隔热罩(10)包括：主体(61)，具有第一表面(70)和第二表面(72)，该第一表面(70)在使用中暴露于热工作气体；多个壁(74、76、78、80)，从第二表面(72)直立；以及冲击板(86)。冲击板(86)位于所述多个壁(74、76、78、80)中的至少一个壁的顶部，并与第二表面(72)和所述多个壁(74、76、78、80)一起形成室(88)，并包括冲击孔(90)的阵列。至少一对分隔器壁(92、94)包括第一分隔器壁(92)和第二分隔器壁(94)，第一分隔器壁和第二分隔器壁被形成在室(88)的内部并在冲击板(86)与第二表面(72)之间延伸。第一分隔器壁(92)的长度从所述多个壁(74、76、78、80)中的第一壁(74、76、78、80)朝向第二壁(74、76、78、80)延伸，第二壁(74、76、78、80)与第一壁(74、76、78、80)相对，第二分隔器壁(94)的长度从第二壁(74、76、78、80)朝向第一壁(74、76、78、80)延伸。第一分隔器壁(92)和第二分隔器壁(94)两者都延伸，使得沿与第一分隔器壁(92)和/或第二分隔器壁(94)的垂直方向(96)不存在清晰视线，并且第一分隔器壁(92)和第二分隔器壁(94)相对于垂直方向而间隔开。

Description

用于燃气涡轮发动机的隔热罩
技术领域
本发明涉及一种可以用在燃气涡轮发动机中的隔热罩，并且特别地涉及一种冷却布置，以改善对隔热罩的冷却。
背景技术
隔热罩是例如在燃气涡轮发动机的燃烧装置(combustor)或涡轮中保护诸如罩壳的另一个部件免受热工作气体的影响的部件。隔热罩暴露于非常高的温度(通常为燃烧气体)，并且为了有助于抵抗高温，隔热罩设置有冷却系统。冷却系统从压气机接收加压空气或冷却剂，并使用该空气冲击在隔热罩上以从中去除热量，并在暴露于热工作气体的隔热罩的表面上形成膜冷却。
US9145789B2公开了一种可以与护罩组件协作的冲击板。护罩组件包括外护罩和多个内护罩，并且在多个内护罩之间分别具有密封件。冲击板包括后缘部分、前缘部分以及在后缘部分与前缘部分之间的中间部分。跨越冲击板的区域形成了多个冲击孔，并且冷却和阻尼区段包括至少一个通道，该至少一个通道被成形为使冷却流加速通过冲击板。
EP2918780公开了一种部件，该部件包括被布置成使热气体沿着外侧流动的部件壁。具有若干个栅格状布置的冲击冷却开口的冲击冷却壁在与外侧相对的内侧处被间隔开。用于引导冷却介质通过冲击冷却开口的若干个引导元件被布置在内侧上。引导元件包括一种轮廓，该轮廓呈现具有较细端和较粗端的弯曲液滴的形式。增强的冷却得以实现。由于在引导元件中形成了冷却剂流的加速作用的吸力侧，因此提高了冷却效果。向邻近冲击冷却开口的不必要的交叉流动得以减少。
US2014/0271105公开了一种分段式护罩环，该护罩环包围燃气涡轮发动机转子的动叶的周向阵列。护罩环具有多个护罩段，所述多个护罩段周向地安置成彼此邻近。周向邻近的护罩段具有对抗侧，这些对抗侧在对抗侧之间限定段间间隙。该段间间隙由密封带密封，该密封带被安装到分段式护罩环的径向向外表面，以便围绕护罩环的整个圆周而延伸跨越段间间隙。可以在密封带中限定冲击射流孔，以用于冷却护罩段。
US2014/0116059公开了一种热气体段布置(尤其是用于燃气涡轮的燃烧室)，该热气体段布置包括至少一个热气体段，所述至少一个热气体段被可移除地安装在承载件上，并且在承载件外侧处经受热气体且在承载件内侧处经受冲击冷却。具有多个分布式冲击孔的冲击板以一定距离被布置在冲击板的内侧处。提供了一种冷却空气供应装置，以用于向冲击板装载加压的冷却空气，以便通过冲击孔产生冷却空气的射流，这些射流冲击在热气体段的内侧上。通过将冲击板作为封闭容器(该封闭容器供应有加压的冷却空气)的一部分，并且通过将具有冲击板的容器独立于热气体段安装在承载件上，来提高冷却效率和寿命。
US7704039B1公开了一种用于燃气涡轮发动机中的动叶外部空气密封件(BOAS)。BOAS包括通过加劲肋分离的多个第一扩散和冲击冷却空气腔，每个扩散和冲击腔通过第一计量和冲击孔连接到冷却空气供应腔。每个扩散和冲击腔连接到多个开槽式扩散槽，所述多个开槽式扩散槽通往BOAS的表面并形成一系列V形槽。多个第二计量和冲击孔将每个槽连接到相应的第一扩散和冲击腔。开槽式扩散槽从法线方向成角度地偏移到BOAS表面，并且第二计量和冲击孔以大约90度从槽偏移，使得在槽内同时发生扩散和冲击冷却。分离的扩散和冲击腔的阵列以及计量孔允许针对BOAS的每个区域调节冷却流和压力。
US7597533B1公开了一种用于燃气涡轮发动机中的动叶外部空气密封件(BOAS)。BOAS包括具有计量孔的计量板和具有冲击孔的冲击板，该计量板和冲击板形成多个分离的扩散腔，从而形成栅格。多孔金属板被结合到冲击板的底侧，并且具有从BOAS的前缘延伸到后缘的多个冷却通道。来自动叶环承载件的冷却空气通过计量孔进行计量并进入扩散腔中，然后穿过多个冲击孔并进入冷却通道中，以从BOAS的后缘侧排放出来。段间冷却孔还将冷却空气传递出去，以通向BOAS的各侧。
US2012/0063891A1公开了一种用于燃气涡轮的被冷却部件，该被冷却部件通过壁的外侧而对燃气涡轮的热气体通路定界，并在内侧上具有用于冲击冷却的装置。冲击冷却装置可以包括大量冲击冷却室，这些冲击冷却室彼此相邻布置、并行地运行、被配备有冲击冷却孔的冲击冷却板覆盖，并且在运行期间受到冷却空气的冲击。
仍然存在向燃气涡轮部件提供改善的冷却这一目标，该目标减小温度梯度、降低绝对温度并且使冷却空气的使用最小化。
发明内容
为了解决已知的涂层系统的问题，本公开提供了一种用于燃气涡轮发动机的隔热罩。该隔热罩包括：主体，具有第一表面和第二表面，该第一表面在使用中暴露于热工作气体；多个壁，从第二表面直立；以及冲击板。冲击板被附接到所述多个壁中的至少一个壁，并且与第二表面和所述多个壁一起形成室，并包括冲击孔的阵列。至少一对分隔器壁包括第一分隔器壁和第二分隔器壁，该第一分隔器壁和第二分隔器壁被形成在室的内部并在冲击板与第二表面之间延伸。第一分隔器壁的长度从所述多个壁中的第一壁朝向第二壁延伸，该第二壁与该第一壁相对，第二分隔器壁的长度从第二壁朝向第一壁延伸。第一分隔器壁和第二分隔器壁两者都延伸，使得沿与第一分隔器壁和/或第二分隔器壁的垂直方向观察，第一分隔器壁和/或第二分隔器壁彼此重叠，并且第一分隔器壁和第二分隔器壁相对于垂直方向而间隔开。该重叠大于该室沿第一分隔器壁和/或第二分隔器壁的长度的方向的0％且小于80％。
第一分隔器壁可以被附接到冲击板或第二表面，和/或第二分隔器壁被附接到冲击板或第二表面。
第一分隔器壁和第二分隔器壁可以各自延伸该室沿第一分隔器壁和第二分隔器壁的长度的方向的10％与90％之间，优选地在15％与85％之间。
该重叠大于室沿第一分隔器壁和/或第二分隔器壁的长度的方向的40％且小于80％。
第一分隔器壁和第二分隔器壁可以彼此平行。
第一分隔器壁和第二分隔器壁可以相对于彼此成角度。
隔热罩可以包括两对分隔器壁。
所述多个壁中的一个壁可以是具有侧向端的上游壁，并且第一分隔器壁和第二分隔器壁中的一个分隔器壁从上游壁延伸，其中所述分隔器壁或每一对分隔器壁位于上游壁从侧向端中的一个侧向端或每一个侧向端起的长度的30％以内。
所述至少一对分隔器壁可以将室划分成至少第一侧向区和中央区，冲击孔的阵列具有通入第一侧向区的至少第一组冲击孔以及通入中央区的第二组冲击孔，第一组冲击孔与第二组冲击孔相比具有不同的冲击孔布置，这一不同的冲击孔布置提供不同的冷却效果。
所述多个壁具有至少一个侧向壁，第一侧向区定位成紧邻侧向壁，并且第一侧向区占据该室的内部的第二表面的多达25％。
第二对分隔器壁可以将室划分成第二侧向区，冲击孔的阵列具有通入第二侧向区的第三组冲击孔，第三组冲击孔与至少第二组冲击孔相比具有不同的冲击孔布置，这一不同的冲击孔布置提供不同的冷却效果。
不同的冲击孔布置可以包括：含有不同的冲击孔密度和不同的冲击孔截面积的组中的任何一个或多个。
隔热罩具有中心线，至少一对分隔器壁中的至少一个分隔器壁相对于中心线成角度，优选地α在+25°与-25°之间，更优选地α在+15°与-15°之间，并且最优选地α在+15°与0°之间。
第一分隔器壁和/或第二分隔器壁从冲击板延伸整个距离到第二表面，使得在第一分隔器壁和/或第二分隔器壁与冲击板和/或第二表面之间不存在间隙。
隔热罩可以是以下各项中的任何一个或多个的至少一部分：燃气涡轮发动机的部件、并且优选地是周向段或动叶外部空气密封件(BOAS)、涡轮系统的护罩、燃烧装置系统的壁的瓦块(tile)或隔热罩、动叶或静叶的平台或护罩。
附图说明
通过参考结合附图理解的本发明的实施例的以下描述，本发明的上文提到的属性及其他特征和优点以及实现这些属性、特征和优点的方式将变得更加清楚，并且本发明本身将被更好地理解，在附图中
图1以剖视图示出了涡轮发动机的一部分，并且本文中的隔热罩结合于该涡轮发动机中，
图2是在本文中的隔热罩上径向向内看的视图，并且虚线示出了隐藏的特征，该隔热罩包括具有冲击孔的阵列的冲击板，
图3是在本文中的隔热罩上径向向内和轴向向前看的透视图；冲击板已被移除，
图4是本文中的隔热罩的在图2中的截面A-A，
图5是在本文中的隔热罩的第二实施例上径向向内看且在没有冲击板的情况下的视图。
具体实施方式
图1以剖视图示出了燃气涡轮发动机10的示例。燃气涡轮发动机10以流动串联的方式包括入口12、压气机区段14、燃烧装置区段16和涡轮区段18，这些区段总体上以流动串联的方式且并总体上围绕和沿着纵向轴线或旋转轴线20的方向布置。燃气涡轮发动机10还包括轴22，该轴可以围绕旋转轴线20旋转，并且纵向地延伸穿过燃气涡轮发动机10。轴22将涡轮区段18以驱动方式连接到压气机区段14。
在燃气涡轮发动机10的运行中，通过空气入口12吸入的空气24被压气机区段14压缩，并被递送到燃烧区段或燃烧器区段16。燃烧器区段16包括燃烧器增压室26、一个或多个燃烧室28、以及被固定到每个燃烧室28的至少一个燃烧器30。燃烧室28和燃烧器30位于燃烧器增压室26内部。穿过压气机14的压缩空气进入扩散器32，并且从扩散器32排放到燃烧器增压室26中，空气的一部分从该燃烧器增压室进入燃烧器30，并与气态和/或液态燃料混合。然后，空气/燃料混合物被燃烧，并且燃烧气体34或来自燃烧的工作气体经由过渡管道17穿过燃烧室28被引导到涡轮区段18。
该示例性燃气涡轮发动机10具有由燃烧装置罐19的环形阵列构成的套管式燃烧装置区段布置16，每个燃烧装置罐具有燃烧器30和燃烧室28，过渡管道17具有大致为圆形的入口以及呈环形段形式的出口，该入口与燃烧室28对接。过渡管道出口的环形阵列形成了用于将燃烧气体引导到涡轮18的环形部。在其他示例中，燃烧装置区段16可以是如本领域中已知的环形燃烧装置。
涡轮区段18包括被附接到轴22的若干个动叶承载盘36。在本示例中，两个盘36各自承载涡轮动叶38的环形阵列。然而，动叶承载盘的数目可以不同，即，仅一个盘或多于两个盘。另外，导向静叶40被安置在涡轮动叶38的环形阵列的各级之间，这些导向静叶被固定到燃气涡轮发动机10的定子42。在燃烧室28的出口与前涡轮动叶38之间设置了入口导向静叶44，这些导向静叶将工作气体流转向到涡轮动叶38上。
来自燃烧室28的燃烧气体进入涡轮区段18，并驱动涡轮动叶38，这些涡轮动叶继而使轴22旋转。导向静叶40、44用于优化燃烧或工作气体在涡轮动叶38上的角度。
涡轮区段18驱动压气机区段14。压气机区段14包括静叶级46和转子动叶级48的轴向系列。转子动叶级48包括转子盘，该转子盘支撑动叶的环形阵列。压气机区段14还包括罩壳50，该罩壳包围转子级并支撑静叶级46。导向静叶级包括被安装到罩壳50的径向延伸的静叶的环形阵列。这些静叶被设置成在给定的发动机运行点以最佳角度为动叶呈现气流。导向静叶级中的一些级具有可变静叶，其中根据在不同发动机运行条件下可能出现的空气流特性，可以针对角度来调整静叶关于静叶自己的纵向轴线的角度。
罩壳50限定了压气机14的通路56的径向向外表面52。通路56的径向向内表面54至少部分地由转子的转子鼓53限定，该转子鼓部分地由动叶48的环形阵列所限定。
涡轮区段18还包括罩壳58和隔热罩60的环形阵列，所述隔热罩被安装到罩壳58并且部分地限定穿过涡轮区段的工作气体路径。隔热罩60被安装在转子动叶38的径向外侧。在其他燃气涡轮发动机中，隔热罩60可以被安装在转子动叶38的环形阵列之间，和/或可以被安装在径向向内罩壳56上。
参考以上示例性涡轮发动机来描述本发明，该涡轮发动机具有连接单个多级压气机和单个一级或多级涡轮的单个轴或筒管。然而，应了解，本发明同样可以应用于两轴发动机或三轴发动机，并且可以用于工业、航空或船舶应用。
除非另有陈述，否则术语“上游”和“下游”指代空气流和/或工作气体流穿过发动机的流动方向。术语“向前”和“向后”指代气体穿过发动机的一般性流动。术语“轴向”、“径向”和“周向”是参考发动机的旋转轴线20做出的。
术语“隔热罩”不仅用于表示如本文中所描述的隔热罩，而且还用于表示诸如以下各项的部件：
-燃气涡轮发动机10的涡轮系统18的周向段或动叶外部空气密封件(BOAS)或护罩，
-燃气涡轮发动机10的燃烧装置系统16的壁54的瓦块或隔热罩，
-燃气涡轮发动机10的动叶38或静叶44的平台或护罩。当被应用于动叶或静叶时，径向向内平台或护罩和径向向外平台或护罩中的任一个或两个可以结合本文中的隔热罩构型。下文参考涡轮的径向向外的周向段来描述隔热罩，该径向向外的周向段限定经工作气体冲刷的表面的一部分。在将隔热罩应用于径向向内平台或其他部件的情况下，术语“径向向内”和“径向向外”可以调换。
现在将参考图2至图5来描述本文中的隔热罩60。
参考图2、图3和图4，隔热罩60是周向段的环形阵列中的一个周向段，这些周向段形成穿过涡轮区段18的气体路径的经气体冲刷的外表面的一部分。隔热罩60位于旋转动叶38的径向外侧，并且在隔热罩和旋转动叶之间形成尖端间隙。
隔热罩60具有主体61、前缘62、后缘64，并且在左边和右边分别具有侧向边缘66、68。当被安装在燃气涡轮发动机中时，周向地紧邻的隔热罩60可以彼此邻接或紧密靠近，使得一个左侧向边缘66面向一个右侧向边缘68，并且在该左侧向边缘66和该右侧向边缘68之间可能存在间隙。隔热罩60具有第一表面或气体冲刷表面70，该表面70也是径向向内表面，并且部分地限定了涡轮区段18中的气体路径的径向向外气体冲刷表面。气体冲刷表面70也可以被称为热侧，该表面70经受流经气体路径的热工作气体。隔热罩60具有第二表面或冷侧或表面72，该表面72是相对于热气体流的径向向外表面。
隔热罩60通过前钩或悬架74和后钩或悬架76被安装到罩壳58。前钩74和后钩76与罩壳50上的对应特征接合。如本领域中已知的，可以提供用于将隔热罩固定到罩壳50或其他支撑结构的其他或附加的固定装置。
隔热罩60具有中心线21，当径向向内朝向燃气涡轮10的旋转轴线20观察时，该中心线平行于旋转轴线20。隔热罩60关于隔热罩的中心线21总体上是对称的。当在图4中(沿着轴线21)观察时，隔热罩60大致是弓形的，并且其曲率是隔热罩60的阵列的周向表面的一部分的曲率，该周向表面形成涡轮区段18的气体冲刷表面。
隔热罩60具有侧向壁78、80和钩形壁82、84。钩形壁82、84分别是前钩74和后钩76的一部分。侧向壁78、80和钩形壁82、84总体上被称为“壁”，因此隔热罩60具有多个壁，并且这些壁从第二表面72直立。
隔热罩60还包括冲击板86。冲击板86包括冲击孔90的阵列。在该示例性实施例中，冲击板86位于隔热罩60的冷侧72上，或在隔热罩60的径向外侧。冲击板86的位置和尺寸总体上被确定为覆盖在由壁78、80、82、84界定的第二表面72的大部分上面一段距离，使得冷却流体的冲击射流以最佳方式冲击在第二表面72上。冲击板86被附接到至少一个壁78、80、82、84，并且优选地位于所述至少一个壁的顶部，并且所述至少一个壁优选地是侧向壁78和80中的一个侧向壁或两个侧向壁。冲击板86、壁78、80、74、76和第二表面72形成室88。冲击板86被钎焊(braised)或焊接到隔热罩60的壁78、80、82、84上，不过其他附接布置或附接方法是可能的。理想地，冲击板86被密封抵靠壁78、80、82、84，以防止冷却剂从室流出，并且这可能不利地影响冷却剂的压力，并因此影响期望流动的位置。
隔热罩60还包括至少一对分隔器壁92、94，所述至少一对分隔器壁包括形成在室88内并在冲击板86与第二表面72之间延伸的第一分隔器壁92和第二分隔器壁94。如图2、图3和图4中所见，存在两对分隔器壁，并且这两对关于隔热罩60的中心线21对称地安置。在其他示例中，这两对分隔器壁92、94和任何附加数对分隔器壁可以是不对称的。分隔器壁92、94通过铸造、增材制造或其他技术与隔热罩60一体地形成或制造。
备选地，分隔器壁92、94通过铸造、增材制造或其他技术与冲击板86一体地形成或制造。通过将分隔器壁92、94中的至少一个分隔器壁与冲击板86一体地形成，这将允许对要测试的分隔器壁的构型进行简单容易的修改，以找到最佳构型，换句话说，具有不同分隔器壁构型的冲击板86可以被廉价地制造，但冲击板86也适用于隔热罩的相同基础设计。进一步地，在将隔热罩用于具有不同额定功率的燃气涡轮发动机中的情况下，可以容易地实现具有不同分隔器壁构型的冲击板。除了不同的分隔器壁构型之外，还可以针对不同的应用(包括燃烧气体温度更高的发动机升级)来容易地调整冲击孔的尺寸和/或位置和/或密度。
第一分隔器壁92和/或第二分隔器壁94从冲击板86延伸整个距离到第二表面，反之亦然，使得在第一分隔器壁92和/或第二分隔器壁94与冲击板86和/或第二表面72之间不存在间隙。因此，意图是在分隔器壁92、94上面不存在用于冷却剂的间隙，而是代替地，仅在围绕分隔器壁92、94的自由端的位置存在间隙。
第一分隔器壁92位于第二分隔器壁94的侧向或周向外侧，也就是说，第一分隔器壁92定位成比第二分隔器壁94更远离中心线21，或者比第二分隔器壁94更接近侧向边缘66、68。第一分隔器壁92的长度从所述多个壁中的第一壁74朝向第二壁76延伸，但是不触及第二壁76。第二壁76跨越室88与第一壁74相对。第二分隔器壁94的长度从第二壁76朝向第一壁74延伸。在该示例中，第一壁是前钩74的一部分，并且第二壁是后钩76的一部分。应注意的是，第一壁和第二壁不必是钩特征的一部分，但在该示例中，第一壁和第二壁是钩特征的一部分，这是方便的。
第一分隔器壁92和第二分隔器壁94两者都延伸，使得沿与第一分隔器壁92和/或第二分隔器壁94的垂直方向(由箭头96指示)不存在清晰视线。因此，在一个极端示例中(图5)，当沿着垂直箭头96观察时，第一分隔器壁92的自由端93与第二分隔器壁94的自由端95恰好齐平。然而，在图2和图3中，第一分隔器壁92和第二分隔器壁94相对于第一分隔器壁92或第二分隔器壁94的长度的方向彼此重叠。在图2和图3中所示的示例中，第一分隔器壁92和第二分隔器壁94延伸沿着第一分隔器壁92和/或第二分隔器壁94的长度的方向测量的室88的尺寸的85％。备选地，可以沿中心线21的方向测量室88的尺寸。一般来说，当前描述的分隔器壁可以在其他隔热罩60中实现，其中第一分隔器壁92和第二分隔器壁94各自跨越室88延伸该室在沿着第一分隔器壁92和/或第二分隔器壁94的长度的方向的10％与90％之间，不过优选地在15％与85％之间，不过当垂直于分隔器壁92、94中的一个或另一个观察时，这些分隔器壁在分隔器壁的端93、95之间一定没有清晰视线。实际上，第一分隔器壁92和第二分隔器壁94两者都延伸，使得当沿与第一分隔器壁92或第二分隔器壁94中的至少一个分隔器壁的垂直方向96观察时，第一分隔器壁92或第二分隔器壁94彼此重叠。该重叠沿第一分隔器壁92和/或第二分隔器壁94的长度的方向大于室的范围的0％且小于80％。优选地，该重叠沿第一分隔器壁92和/或第二分隔器壁94的长度的方向大于室的范围的40％且小于80％。
第一分隔器壁92和第二分隔器壁94彼此平行，如图2、图3、图4和图5中所示，不过第一分隔器壁92和第二分隔器壁94可以相对于彼此成角度α，并且如图5中所示，通过以虚线示出的第二分隔器壁94'成角度。第一分隔器壁92和第二分隔器壁94相对于垂直方向(相对于这些分隔器壁中的一个分隔器壁)而间隔开距离97。距离97是第一分隔器壁92与第二分隔器壁94之间的最小距离。在图5中，成角度的第二分隔器壁94'使第二分隔器壁94'的自由端95远离第一分隔器壁92最小距离97。如图5中所示，最小距离97是前钩74的第一壁的相对或面向表面与后钩76的第二壁的壁之间的距离98的10％。在其他实施例中，最小距离可以在距离98的5％与15％之间并且包括5％和15％。
该分隔器壁92、94或每一对分隔器壁92、94位于上游壁74从相应的侧向边缘或端66、68起的(周向)长度的30％以内。换句话说，一对分隔器壁92、94位于上游壁74从左手侧向端66起的(周向)长度的30％以内，并且另一对分隔器壁92、94位于上游壁74从右手侧向端68起的(周向)长度的30％以内。
至少一对分隔器壁中的第一分隔器壁92相对于中心线21成角度α。在图2中，线21'平行于中心线21，并且第一分隔器壁92的中心线99被示为具有角度α。在图2的示例性实施例中，对于在隔热罩60的左手侧上的第一分隔器壁92，该角度α为25°。换句话说，相对于工作气体34的流动方向，第一分隔器壁92远离中心线21成角度。对于右手侧分隔器壁92，该角度α也为25°，并且在此第一分隔器相对于工作气体流34的方向也远离中心线21成角度。然而，每一对分隔器壁(且特别是第一分隔器壁92)可以从中心线21'起成角度，该角度是在α+25°至-25°之间的任何值，并且包括α+25°和-25°。负角度指示第一分隔器壁92朝向中心线21成角度。优选地，角度α在+15°与-15°之间，并且最优选地，α在+15°与0°之间。
参考图2、图3、图4和图5，隔热罩60包括冷却孔100的阵列(被示为虚线)，这些冷却孔从室88延伸到侧向侧66、68以及下游侧或后缘64。室88被划分为三个主要区或子室、两个侧向区102、104和一个中央区106。两个侧向区102、104各自位于中央区106的任一侧，并且相对于中心线21在中央区106的侧向外侧。分别从侧向区102、104延伸的冷却孔100A、100B主要分别延伸到侧向侧66、68，并且从中央室106延伸的冷却孔100C延伸到隔热罩60的后缘64。
在周向地邻近的隔热罩60之间存在轴向延伸的侧向间隙，并且在后缘64与下游紧邻的其他结构之间存在周向间隙。这些间隙可以允许摄取热工作气体，这不是期望的，并且会以其他方式导致隔热罩60的热降解。侧向间隙中的气体压力会常常高于周向间隙中的气体压力。为了防止将热气体摄入到这些间隙中，经由冷却孔100A、B、C将冷却剂供应到这些间隙。另外，穿过冷却孔100A、B、C的冷却剂还冷却隔热罩60的材料。对于密封间隙以及冷却侧向侧和后缘区域，常常有不同的要求。对于图2、图3、图4和图5中的示例，侧向区域和侧向侧66、68比后缘64经受更大的冷却剂要求。因此，期望的是，使每单位面积或长度流经从中央区106延伸到侧向边缘66、68的冷却剂孔100的冷却剂的质量流量大于流经从中央区106延伸到后缘64的冷却孔100的冷却剂的质量流量。借助于延伸到侧向边缘66、68的冷却孔100的密度高于延伸到后边缘64的冷却孔100的密度，实现了对侧向侧的更大的冷却剂要求。然而，在其他实施例中，借助于大直径冷却孔或从侧向室102、104馈入冷却孔100A、100B中的冷却剂的压力高于中央室106中的压力，可以实现对侧向侧66、68的更大的冷却剂要求。此外，任何实现方式均可以包括以下中的任何一个或多个：更高密度的冷却孔、更大的冷却孔直径、和与冷却孔100C相比向冷却孔100A、100B馈送更高的压力，该冷却孔100A、100B延伸到侧向边缘66、68。
除了冷却孔100之外，通过由穿过冲击板86的冲击孔90所形成的冲击冷却射流，来实现对隔热罩60的进一步冷却。冷却剂供应在冲击板86的径向外侧提供加压的冷却剂。冷却剂穿过冲击孔90并冲击在隔热罩60的主体的第二表面72上，由此从隔热罩60的材料去除热量。冲击孔90被布置成向第二表面72的各部分提供足够的冷却，使得在隔热罩60上实现更加恒定的温度梯度。更加恒定的温度梯度减小了热应力并且增加了部件的寿命。另外，冲击冷却将降低部件的绝对温度，由此减少氧化并因此减少热降解。
如早前所描述的，室88被划分为三个区：侧向区102、104和中央区106。直接将冷却剂馈入侧向区102、104中的冲击孔90A、90B的密度大于直接馈入中央区106中的冲击孔90C的密度。如上文提到的，替代地，将冷却剂直接馈入侧向室102、104中的冲击孔90的直径更大，或者以及具有比冲击孔90C更大的密度。通过使侧向区或室102、104中的后缘孔100溢出冷却剂，经过冲击冷却孔90C而被引导到中央区或室106中的冷却剂流可以增加侧向区或室102、104中的压力。流经直接馈入侧向室102、104中的冲击孔90A、90B的冷却剂的减小的质量流量降低了沿着侧向孔100A、100B的压降，并且将增加冷却剂的压力。以这种方式，侧向孔100A、100B被适当地加压，以防止热气体摄取。特别地，穿过侧向室102、104中的冲击孔90A、90B的冷却剂流被约束在侧向室102、104中，并通过增加侧向室102、104中的质量流量而被引导为流经侧向孔100。
侧向区102、104和中央区106通过数对分隔器壁92、94而分离。如先前提到的，每一对分隔器壁92、94被距离97所间隔开，以允许一定量的冷却剂从一个区流到另一个区，因此存在某种压力分布，这是有利的(特别是在瞬态运行条件期间)，以随工作气体温度的变化来更好地平衡冷却要求。
冲击孔90可以被设置在分隔器壁92、94之间，以允许冲击射流冲击在分隔器壁92、94之间的表面72上。可以将被允许流经这些冲击孔的冷却剂的量设计为进一步减小或最小化跨越隔热罩60的温度梯度，并因此有助于对侧向室或中央室加压。

Claims (15)

1.一种用于一个燃气涡轮发动机(10)的隔热罩(60)，所述隔热罩(60)包括：
一个主体(61)，具有一个第一表面(70)和一个第二表面(72)，所述第一表面(70)在使用中暴露于热工作气体，
多个壁(74、76、78、80)，从所述第二表面(72)直立，
以及一个冲击板(86)，所述冲击板(86)被附接到所述多个壁(74、76、78、80)中的至少一个壁，并与所述第二表面(72)和所述多个壁(74、76、78、80)一起形成一个室(88)，并包括冲击孔(90)的一个阵列，
至少一对分隔器壁(92、94)，包括一个第一分隔器壁(92)和一个第二分隔器壁(94)，所述第一分隔器壁和所述第二分隔器壁被形成在所述室(88)的内部并在所述冲击板(86)与所述第二表面(72)之间延伸，
其中所述第一分隔器壁(92)的长度从所述多个壁(74、76、78、80)中的一个第一壁(74、76、78、80)朝向一个第二壁(74、76、78、80)延伸，所述第二壁(74、76、78、80)与所述第一壁(74、76、78、80)相对，所述第二分隔器壁(94)的长度从所述第二壁(74、76、78、80)朝向所述第一壁(74、76、78、80)延伸，
所述第一分隔器壁(92)和第二分隔器壁(94)两者都延伸，使得沿与所述第一分隔器壁(92)和/或所述第二分隔器壁(94)的垂直方向(96)观察，所述第一分隔器壁和所述第二分隔器壁彼此重叠，并且所述第一分隔器壁(92)和第二分隔器壁(94)相对于所述垂直方向而间隔开，
其中所述重叠大于所述室(88)沿所述第一分隔器壁(92)和/或所述第二分隔器壁(94)的长度的方向的0％且小于80％。
2.根据权利要求1所述的隔热罩(60)，其中
所述第一分隔器壁(92)被附接到所述冲击板(86)或所述第二表面(72)，和/或所述第二分隔器壁(94)被附接到所述冲击板(86)或所述第二表面(72)。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述第一分隔器壁(92)和所述第二分隔器壁(94)各自延伸所述室沿所述第一分隔器壁和第二分隔器壁的长度的方向的10％与90％之间，优选地在15％与85％之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述重叠大于所述室(88)沿所述第一分隔器壁(92)和/或所述第二分隔器壁(94)的长度的方向的40％且小于80％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述第一分隔器壁和所述第二分隔器壁彼此平行。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述第一分隔器壁和所述第二分隔器壁相对于彼此成角度(α)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述隔热罩(60)包括两对分隔器壁(92、94)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述多个壁中的一个壁是具有侧向端(66、68)的一个上游壁(74)，并且所述第一分隔器壁和第二分隔器壁中的一个分隔器壁从所述上游壁(74)延伸，
其中所述分隔器壁(92、94)或每一对分隔器壁(92、94)位于所述上游壁(74)从所述多个侧向端(66、68)中的一个侧向端或每一个侧向端起的长度的30％以内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述至少一对分隔器壁将所述室(88)划分成至少一个第一侧向区(102)和一个中央区(106)，
冲击孔(90)的所述阵列具有通入所述第一侧向区(102)的至少一个第一组冲击孔(90A)以及通入所述中央区(106)的一个第二组冲击孔(90C)，
所述第一组冲击孔(90A)与所述第二组冲击孔(90C)相比具有一种不同的冲击孔布置，所述不同的冲击孔布置提供不同的冷却效果。
10.根据权利要求9所述的隔热罩(60)，其中
所述多个壁具有至少一个侧向壁(78、80)，并且
所述第一侧向区(102)被定位成紧邻所述侧向壁(78)，并且所述第一侧向区(102)占据所述室的内部的所述第二表面(72)的多达25％。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的隔热罩(60)，其中
第二对分隔器壁将所述室划分成一个第二侧向区(104)，
冲击孔(90)的所述阵列具有通入第二侧向区(104)的第三组冲击孔(90B)，
所述第三组冲击孔(90B)与至少所述第二组冲击孔(90C)相比具有一种不同的冲击孔布置，所述不同的冲击孔布置提供不同的冷却效果。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述不同的冲击孔布置包括：含有不同的冲击孔密度和不同的冲击孔截面积的组中的任何一个或多个。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述隔热罩(60)具有一条中心线(21')，
至少一对分隔器壁中的所述至少一个分隔器壁相对于所述中心线成角度(α)，优选地α在+25°与-25°之间，更优选地α在+15°与-15°之间，并且最优选地α在+15°与0°之间。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述隔热罩(60)是以下各项中的任何一个或多个的至少一部分：一个燃气涡轮发动机的一个部件、并且优选地是一个周向段或一个动叶外部空气密封件(BOAS)、一个涡轮系统(18)的一个护罩、燃烧装置系统(16)的一个壁(54)的一个瓦块或一个隔热罩(60)、一个动叶(38)或静叶(44)的一个平台或护罩。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的隔热罩(60)，其中
所述第一分隔器壁(92)和/或所述第二分隔器壁(94)从所述冲击板(86)延伸整个距离到所述第二表面(72)，使得在所述第一分隔器壁(92)和/或所述第二分隔器壁(94)与所述冲击板(86)和/或所述第二表面(72)之间不存在间隙。
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