CN115142917A - 环形护罩组件 - Google Patents

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泰勒·弗雷德里克·胡珀
梅甘·林恩·威廉姆斯
乔纳森·大卫·巴尔迪加
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Abstract

提供了一种包括护罩支撑件和环形护罩的护罩组件。护罩组件包括用于将环形护罩固定至护罩支撑件的一个或多个销。销具有能够径向平移以允许护罩在径向方向上膨胀和收缩的块体。还提供了一种具有压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和护罩组件的燃气涡轮发动机。护罩组件包括用于将连续护罩固定至护罩支撑件的一个或多个销。销具有能够径向平移以允许护罩在径向方向上膨胀和收缩的块体。还提供了用于在燃气涡轮发动机中组装护罩组件结构的方法。

Description

环形护罩组件
本发明是根据美国陆军授予的W58RGZ-16-C-0047在政府支持下作出的。政府对这项发明拥有某些权利。
技术领域
本主题大体上涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本主题涉及用于燃气涡轮发动机的护罩组件。
背景技术
燃气涡轮发动机的效率取决于许多因素，其中之一是相邻旋转和非旋转部件之间的径向间隙，例如转子叶片尖端和围绕转子叶片的外尖端的护罩。如果间隙太大，会发生不可接受的气体泄漏程度，从而导致效率损失。如果间隙太小，则存在在某些条件下部件之间发生接触的风险。
在操作期间，发动机两端的温差经常导致旋转和非旋转部件以不同的速率径向膨胀和收缩。因此，为了在热膨胀和收缩期间保持转子叶片尖端和护罩之间的适当间隙，需要改进的护罩组件。
发明内容
一方面，本公开的实施例涉及一种护罩组件。护罩组件包括护罩支撑件和环形护罩，环形护罩限定沿圆周方向的径向中心线。环形护罩包括一个或多个具有圆周表面的护罩保持特征。例如，环形护罩可包括三个或更多个护罩保持特征。还提供一个或多个销用于将环形护罩固定到护罩支撑件。例如，在实施例中，提供三个或更多个销用于将环形护罩固定到护罩支撑件。每个销具有联接到内销的外销，内销从外销径向向内布置。内销上具有能够沿内销径向平移的块体。块体接合一个或多个保持特征的圆周表面，用于将环形护罩固定到护罩支撑件。
在另一方面，本公开的实施例涉及一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括呈串联流动关系并一起限定核心空气流动路径的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。该燃气涡轮发动机包括护罩组件，该护罩组件定位在压缩机区段或涡轮区段中的至少一个中并且至少部分地限定核心空气流动路径，该护罩组件包括支撑件结构和环形护罩，环形护罩限定沿圆周方向的径向中心线。环形护罩包括具有圆周表面的一个或多个保持特征，该圆周表面被配置为接合一个或多个销以将环形护罩固定到支撑件，一个或多个中的每一个销具有联接到支撑件结构的外销和从外销径向向内设置的内销，内销具有能够在其上沿内销径向平移的块体。该块体接合一个或多个保持特征的圆周表面以将环形护罩固定到支撑件结构。
在又一方面，本公开的实施例涉及一种用于在燃气涡轮发动机中组装护罩组件结构的方法。该方法包括提供具有一个或多个护罩支撑件结构的燃气涡轮发动机的至少一部分，该一个或多个护罩支撑件具有径向内表面；在护罩支撑件的径向内表面和环形护罩之间设置环形护罩间隙工具以确保径向内表面和环形护罩之间的间隙，该环形护罩具有一个或多个护罩保持特征；在一个或多个护罩保持特征中设置块体，该块体联接到内销，该内销联接到外销，该块体能够相对于内销在径向方向上平移；旋转外销或内销以平移块体，使得块体摩擦地接合一个或多个护罩保持特征上的圆周表面，将环形护罩联接到块体；可选地，调节销的扭矩以进一步将环形护罩固定到块体上；可选地，将外销固定到护罩支撑件结构；以及移除环形护罩间隙工具。
附图说明
当结合附图时，根据随后的详细描述，本公开的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1是根据本公开的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。
图2是图1所示燃气涡轮发动机的压缩机区段、燃烧区段和高压涡轮区段的侧横截面视图；
图3是根据本公开的各种实施例的护罩组件的横截面视图；
图4是根据本公开的各种实施例的环形护罩的立体视图；
图5是根据本公开的各种实施例的环形护罩的放大立体视图；
图6是根据本公开的各种实施例的护罩组件的一部分的立体视图；
图7是根据本公开的各种实施例的护罩组件的俯视图。
图8是根据本公开的各种实施例的护罩组件的俯视图。
图9是根据本公开的各种实施例的护罩组件的一部分的俯视图。
图10是根据本公开的各种实施例的护罩组件的一部分的轴向视图；
图11是根据本公开的各种实施例的护罩组件的一部分的轴向视图；以及
图12是根据本公开的各种实施例的护罩组件的横截面视图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母名称来指代图中的特征。附图和描述中类似或相似的标号已用于指代本发明的类似或相似部分。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流动的相对流动方向。例如，“上游”是指流体来流的流动方向，“下游”是指流体流向的流动方向。“HP”表示高压，“LP”表示低压。
此外，如本文所用，术语“轴向”或“轴向地”是指沿发动机纵轴的尺寸。与“轴向”或“轴向地”结合使用的术语“前部”是指朝向发动机入口的方向，或者与另一部件相比相对更靠近发动机入口的部件。与“轴向”或“轴向地”结合使用的术语“后部”是指朝向发动机排气喷嘴的方向，或者与另一部件相比相对更靠近发动机排气喷嘴的部件。术语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线(或中心线)和发动机外圆周之间延伸的尺寸。径向向内朝向纵向轴线并且径向向外远离纵向轴线。
本公开可包括、基本上由或由本公开的部件以及本文所述的其他材料组成。如本文所用，“基本上由……组成”是指组成或部件可包括附加材料，但前提是附加材料不会实质上改变要求保护的组成或方法的基本和新颖特性。
每个实施例都是为了解释本发明而提供的，而不是对本发明的限制。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可用于另一实施例以产生又一实施例。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变化。尽管出于说明的目的，将在结合到涡轮风扇喷气发动机中的涡轮护罩的背景下大体上描述本发明的示例性实施例，但是本领域的普通技术人员将容易理解，本发明的实施例可以应用于结合到任何涡轮机中的任何涡轮，并且不限于燃气涡轮风扇喷气发动机，除非在权利要求中具体记载。
本公开的示例性方面涉及包括联接到支撑件结构的环形护罩的护罩组件。在燃气涡轮发动机的操作期间，护罩由于不同的操作温度而经历热膨胀和收缩。随着护罩膨胀或收缩，重要的是护罩沿径向中心线保持居中以在叶片和护罩之间提供适当的间隙。
此外，由于尖端间隙的大小，涡轮护罩直接影响燃气涡轮发动机的整体效率或性能。涡轮护罩额外地影响发动机的性能，因为用于冷却涡轮护罩的任何压缩机排放和/或引气因此燃烧过程或在涡轮叶片的功膨胀过程期间不被使用并且不可用于产生有用的功。因此，希望控制或减少用于冷却涡轮护罩的引气量以使发动机的整体效率最大化。还希望在护罩中使用CMC材料，因为它们比金属类型材料具有更高的耐温能力。
因此，在一个方面，提供了一种包括护罩支撑件和环形护罩的护罩组件。环形护罩沿圆周方向是连续的，因此不需要花键来径向密封护罩段，有效地减少了护罩组件中的部件数量，降低了组件的复杂性，并减少了吹扫端部间隙所需的引气。此外，护罩组件包括用于将环形护罩固定到支撑件结构的一个或多个销。销包括固定到护罩支撑件的外销和其上具有块体的内销。内销偏离外销的中心线，这允许将环形护罩牢固地保持在发动机中心线的中心。此外，偏移内销创建了一个凸轮机构，内销的旋转使块体平移。该块体接合环形护罩并且可以沿径向方向平移，从而允许环形护罩的热膨胀或收缩，同时保持环形护罩围绕径向中心线的位置。改进的密封可因此改进发动机的性能和效率。
现在参考附图，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机100的示意性横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机100是被配置为安装到飞行器的航空、高旁路涡轮风扇喷气发动机，例如以机翼下配置或尾部安装配置。如图1所示，燃气涡轮发动机100限定轴向方向A1(平行于或同轴于以供参考的纵向中心线102延伸)和径向方向R1。通常，燃气涡轮发动机100包括风扇区段104和设置在风扇区段104下游的核心涡轮发动机106。
所描绘的示例性核心涡轮发动机106大体包括限定环形入口110的基本管状外壳体108。外壳体108以串联流动关系包住压缩机区段112，该压缩机区段112包括第一增压器或LP压缩机114和第二HP压缩机116；燃烧区段118；涡轮区段120，涡轮区段120包括第一HP涡轮122和第二LP涡轮124；和喷射排气喷嘴区段126。HP轴或线轴128将HP涡轮122驱动地连接到HP压缩机116。LP轴或线轴130将LP涡轮124驱动地连接到LP压缩机114。压缩机区段、燃烧区段118、涡轮区段和喷射排气喷嘴区段126一起限定了通过核心涡轮发动机106的核心空气流动路径132。
仍参考图1的实施例，风扇区段104包括可变桨距风扇134，该可变桨距风扇134具有以周向间隔开的方式联接到盘138的多个风扇叶片136。如图所示，风扇叶片136大体沿径向R从盘138向外延伸。由于风扇叶片136可操作地联接到合适的致动构件140，每个风扇叶片136可相对于盘138绕桨距轴旋转，该致动构件140配置成例如一致地共同改变风扇叶片136的桨距。风扇叶片136、圆盘138和致动构件140通过LP轴130一起可穿过动力齿轮箱142围绕纵向中心线102旋转。动力齿轮箱142包括多个齿轮，用于降低LP轴130的旋转速度到更有效的风扇转速。
仍然参考图1的示例性实施例，圆盘138被可旋转的前机舱144覆盖，该前机舱144具有空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片136。此外，示例性风扇区段104包括环形风扇壳体或外机舱146，其周向围绕风扇134和/或核心涡轮发动机106的至少一部分。此外，对于所描绘的实施例，机舱146由多个周向间隔开的出口导向轮叶148相对于核心涡轮发动机106支撑。此外，机舱146的下游区段150在核心涡轮发动机106的外部上方延伸以在其间限定旁通气流通道152。
在燃气涡轮发动机100的操作期间，一定量的空气154通过机舱146和/或风扇区段104的相关入口156进入燃气涡轮发动机100。当一定量的空气154穿过风扇叶片136时，如箭头158所示的空气154的第一部分被导向或引导到旁通气流通道152中，并且如箭头160所示的空气154的第二部分被导向或引导到LP压缩机114中。第二部分空气160的压力随手随着其通过高压(HP)压缩机116并进入燃烧区段118而增加。
仍然参考图1，来自压缩机区段的压缩的第二部分空气160与燃料混合并在燃烧区段118内燃烧以提供燃烧气体162。燃烧气体162从燃烧区段118沿着热气路径174被引导，通过HP涡轮122，其中来自燃烧气体162的一部分热能和/或动能经由联接到外壳体108的HP涡轮转子叶片164和联接到HP轴或线轴128的HP涡轮转子叶片166的顺序级提取，从而使HP轴或线轴128旋转，从而支持HP压缩机116的操作。燃烧气体162然后被引导通过LP涡轮124，其中第二部分热能和动能经由联接到外壳体108的LP涡轮定子轮叶168和联接到LP轴或线轴130的LP涡轮转子叶片170的连续级从燃烧气体162提取，从而使LP轴或线轴130旋转，从而支持LP压缩机114的操作和/或风扇134的旋转。
燃烧气体162随后被引导通过核心涡轮发动机106的喷射排气喷嘴区段126以提供推进推力。同时，第一部分空气158的压力随着第一部分空气158在其从燃气涡轮发动机100的风扇喷嘴排气区段172排出之前被引导通过旁通气流通道152而显着增加，也提供推进推力。HP涡轮122、LP涡轮124和喷射排气喷嘴区段126至少部分地限定了热气路径174，用于引导燃烧气体162通过核心涡轮发动机106。
应当理解，图1中描绘的示例性燃气涡轮发动机100仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机100可具有任何其他合适的配置。附加地或替代地，本公开的方面可以与任何其他合适的航空燃气涡轮发动机一起使用，例如涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、低旁通涡扇发动机等。此外，本公开的方面可以进一步是与任何其他陆基燃气涡轮发动机(例如发电燃气涡轮发动机)或任何航改燃气涡轮发动机(例如航海燃气涡轮发动机)一起使用。
应当理解，在其他示例性实施例中，本公开的方面可以并入到任何其他示例性燃气涡轮发动机中。例如，在其他示例性实施例中，本公开的方面可并入涡轮轴发动机中。在这种情况下，燃气涡轮发动机可以不包括风扇区段、外机舱或在燃气涡轮发动机的整流罩和燃气涡轮发动机的机舱之间延伸(例如通过旁通气流通道)的出口导向轮叶阵列。此外，通过这种配置，燃气涡轮发动机可以通过发动机的低压轴联接到负载，例如发电机、转子组件(例如，当并入直升机时)等。
图2提供图1的核心涡轮发动机106的压缩机区段112、燃烧区段118和涡轮区段120的侧横截面视图。更具体地，示出HP压缩机116的后端，燃烧器区段118，和HP涡轮122的前端。
压缩空气176通过位于HP压缩机116后端或出口处的扩散器178离开HP压缩机116并扩散到燃烧区段118中。核心涡轮发动机106的燃烧区段118被径向内燃烧器外壳体180和外燃烧器外壳体182环形地包围。径向内燃烧器外壳体180和径向外燃烧器外壳体182都大体沿着轴向方向A1延伸并且以环形环围绕燃烧器组件184。内燃烧器外壳180和外燃烧器外壳182在燃烧区段118的前端处的环形扩散器178处接合在一起。
如图所示，燃烧器组件184大体包括在后端188和前端190之间大体沿轴向方向A1延伸的内衬186，以及也在后端194和前端196之间大体沿轴向方向A1延伸的外衬192。内衬186和外衬192一起至少部分地在它们之间限定燃烧室198。内衬186和外衬192各自附接到环形穹顶或与环形圆顶一体形成。更具体地，环形圆顶包括与内衬186的前端190一体形成的内圆顶区段200和大体与外衬192的前端196一起形成的外圆顶区段202。此外，内圆顶区段200和外圆顶区段202可以各自一体地形成(或者替代地可以由以任何合适的方式附接的多个部件形成)并且可以各自沿着圆周方向延伸以限定环形形状。然而，应当理解，在其他实施例中，燃烧器组件184可以不包括内圆顶区段200和/或外圆顶区段202；可包括单独形成的内圆顶区段200和/或外圆顶区段202，其附接到相应的内衬186和外衬192；或者可以有任何其他合适的配置。
仍然参考图2，燃烧器组件184还包括多个燃料空气混合器204，多个燃料空气混合器204沿圆周方向间隔开并且至少部分地定位在环形圆顶内。更具体地，多个燃料空气混合器204沿径向方向R1至少部分地设置在外圆顶区段202和内圆顶区段200之间。来自燃气涡轮发动机100的压缩机区段112的压缩空气176流入或流过燃料空气混合器204，其中压缩空气176与燃料混合并被点燃以在燃烧室198内产生燃烧气体162。内圆顶区段200和外圆顶区段202被配置为协助提供这样的压缩空气176流从压缩机区段112进入或通过燃料空气混合器204。
如上所述，燃烧气体162从燃烧室198流入并流过燃气涡轮发动机100的涡轮区段120，其中来自燃烧气体162的一部分热能和/或动能经由HP涡轮122和LP涡轮124内的涡轮定子轮叶和涡轮转子叶片的连续级来提取。更具体地，如图2所示，来自燃烧室198的燃烧气体162流入HP涡轮122，该HP涡轮122紧靠燃烧室198的下游，其中来自燃烧气体162的热能和/或动能经由HP涡轮转子叶片164，166的连续级被提取。
如图2所示，并非所有压缩空气176都流入或直接通过燃料空气混合器204并进入燃烧室198。一些压缩空气176被排放到围绕燃烧器组件184的气室206中。气室206通常限定在燃烧室外壳体180、182和衬套186、192之间。外燃烧器壳体182和外衬192限定了外气室208，该外气室208通常从燃烧室198径向向外设置。内燃烧室壳体180和内衬186限定了内气室210，内气室210通常相对于燃烧室198径向向内设置。当压缩空气176被扩散器178扩散时，一些压缩空气176径向向外流入外气室208，并且一些压缩空气176径向向内流入内气室210。
径向向外流入外气室208的压缩空气176大体轴向地流向涡轮区段120。具体而言，压缩空气176在HP涡轮122定子轮叶164和转子叶片166上方流动。外气室208也可以延伸到LP涡轮124(图1)。
如图2进一步所示，HP涡轮122包括一个或多个护罩组件300，每个护罩组件300围绕HP涡轮转子叶片164和166的环形阵列形成环形护罩环。在该示例中，环形护罩环围绕HP涡轮122的第一级212的转子叶片164的环形阵列周向设置，并且环形环围绕第二级214的涡轮转子叶片166的环形阵列周向设置。通常，护罩组件300的环形护罩与转子叶片164和166中的每一个的叶片尖端216间隔开。护罩组件300通常减少进入和流出核心空气流动路径132的径向泄漏并且还可以减少轴向泄漏。
应当注意，护罩组件300可以以类似的方式附加地用于LP压缩机114、HP压缩机116和/或LP涡轮124中。因此，本文公开的护罩组件300不限于在HP涡轮122中使用，而是可以在燃气涡轮发动机100或更一般的涡轮发动机的任何合适的区段中使用。护罩组件300包括与护罩支撑件304联接的环形护罩302。护罩支撑件304可以是吊架。护罩支撑件304与燃气涡轮发动机100中的环形护罩302联接并支撑该环形护罩302，并且其自身由燃气涡轮发动机100中的各种其他部件支撑。护罩支撑件304可以是多件式吊架或者可以由单件形成。在示例性实施例中，护罩支撑件304是单件式吊架。环形护罩302包括面向一个或多个叶片尖端216的径向内侧308。
流过外气室208的压缩空气176具有压力P1或P3，其在环形护罩302的外侧306上施加径向向内的力。流过HP涡轮的热气路径174的燃烧气体162具有压力P2或P4，其在护罩段302的内侧308上施加径向向外的力。应当理解的是，在燃气涡轮发动机100的操作期间，相对于核心涡轮发动机106的这一部分，P1通常大于P2并且P3通常大于P4。还应当理解的是，在一些情况下，例如当燃气涡轮发动机100不操作或当燃气涡轮发动机100经历失速时，P1可能不大于P2和/或P3可能不大于P4。
在一些实施例中，燃气涡轮发动机100的部件，特别是热气路径内的部件，例如燃烧区段内或其下游的部件，可包括陶瓷基复合材料(CMC)材料，其为具有耐高温能力的非金属材料。例如，环形护罩302可由CMC材料形成。一般来说，涡轮的性能和效率可以通过增加燃烧气体温度来提高；因此，非传统高温材料，例如CMC材料，更常用于燃气涡轮发动机内的各种部件，包括燃烧气体流动路径内的部件。用于燃气涡轮发动机部件的示例性CMC材料可包括碳化硅(SiC)、硅、二氧化硅或氧化铝基质材料及其组合。陶瓷纤维可以嵌入基体中，例如氧化稳定增强纤维，包括单丝，如蓝宝石和碳化硅(例如，Textron的SCS-6)，以及包括碳化硅的粗纱和纱线(例如，Nippon Carbon的
Figure BDA0003490673110000081
Ube Industries的
Figure BDA0003490673110000082
和Dow Corning的
Figure BDA0003490673110000083
)、硅酸铝(例如Nextel的440和480)和切碎的晶须和纤维(例如Nextel的440和
Figure BDA0003490673110000084
)，以及可选的陶瓷颗粒(例如硅、铝、锆、钇的氧化物及其组合)和无机填料(例如叶蜡石、硅灰石、云母、滑石、蓝晶石和蒙脱石)。例如，在某些实施例中，可包括陶瓷耐火材料涂层的纤维束形成为增强带，例如单向增强带。多个带可以叠置在一起(例如，作为层片)以形成预制部件。纤维束可以在形成预制件之前或形成预制件之后用浆料组合物浸渍。预制件然后可以进行热处理，例如固化或烧尽以在预制件中产生高炭残留物，以及随后的化学处理，例如用硅熔融渗透，以获得由具有所需化学组成的CMC材料形成的部件。在其他实施例中，CMC材料可以形成为例如碳纤维布而不是带。
如上所述，包括CMC材料的部件可用于热气路径内，例如发动机100的燃烧和/或涡轮区段内。然而，CMC部件也可用于其他部分，例如压缩机和/或风扇区段。作为以下更详细描述的特定示例，涡轮机护罩可由CMC材料形成以更好地承受增加的燃烧气体温度。
图3提供了示例性护罩组件300的横截面视图。护罩组件300定位在压缩机区段112和/或涡轮区段120中的至少一个中并且至少部分地限定核心空气流动路径132。作为示例，如图2所示，护罩组件300可以定位成周向地包围HP涡轮122的转子叶片164和166。在其他实施例中，护罩组件300可位于燃气涡轮发动机100内的其他部分或位置。
对于该实施例，护罩组件300包括与护罩支撑件304联接的环形护罩302。护罩支撑件304包括面向环形护罩302的外侧306的径向内侧310。环形护罩302包括面向转子叶片164的一个或多个叶片尖端216的径向内侧308。环形护罩包括一个或多个护罩保持特征500。
一个或多个销400用于将环形护罩302固定到支撑件结构304。销400包括外销402和其上具有块体406的内销404。外销402可以通过点焊或任何其他合适的固定方式固定到支撑件结构304。块体406宽松地配合在内销404上，使得块体406能够围绕内销404旋转并且还能够在径向方向上向上和向下平移内销404。在实施例中，外销402和内销404可以一体地形成。然而，在其他实施例中，内销404和外销402可以是两个单独的部件，它们随后例如通过压力配合连接在一起。内销404偏离外销402的中心线。从外销402的中心线偏移内销404允许将环形护罩302牢固地保持在发动机中心线的中心。偏移的内销404产生凸轮机构，其中销400的旋转使块体406平移。虽然使用了术语“块体”，但本公开不仅限于长方体或矩形块。例如，块体406可以是任何合适的形状，只要它能够接合根据本公开的各种实施例的环形护罩302和销400。例如，合适的块体形状可以包括矩形、长方体、球形和/或圆柱形块体。下面将进一步讨论关于使用本文公开的一个或多个销400安装环形护罩302的附加细节。除了径向定位环形罩302之外，销400防止护罩围绕发动机中心线旋转，同时允许环形护罩302的径向和轴向热增长。
现在参考4，示出了示例性环形护罩302的立体图。示出了圆周方向C1。环形护罩302包括径向内侧308和设置在环形护罩302的外侧306上的一个或多个护罩保持特征500。护罩保持特征500包括空腔、凹口、狭槽等中的一个或多个。护罩保持结构特征500可以是适合将块体406设置在护罩保持特征500内的任何形状。例如，护罩保持特征500可以是正方形、矩形、三角形、圆形、卵形等。如图所示，环形护罩302可以包括围绕环形护罩302的圆周方向的多个护罩保持特征500。例如，在一个示例性实施例中，环形护罩302包括至少一个护罩保持结构500，例如至少两个护罩保持结构500，例如至少三个护罩保持结构500，例如至少四个护罩保持结构500，例如至少五个护罩保持结构500。护罩保持特征500可以围绕环形护罩302的圆周方向C1彼此间隔开。然而，在实施例中，护罩保持特征500的位置可以围绕环形护罩302的圆周方向C1彼此间隔开。在某些实施例中，护罩保持特征500可以围绕环形护罩302的圆周方向C1彼此等距地布置。然而，在其他实施例中，一个或多个护罩保持特征500可以彼此不等距地间隔开。例如，设想一个或多个护罩保持特征500可围绕环形护罩302的圆周方向C1彼此间隔得更近，而其他护罩保持特征500围绕环形护罩302的圆周方向C1彼此间隔得更远。
参考图5，环形护罩302的外侧306包括一个或多个护罩保持特征500。如图所示，护罩保持特征500可包括一个或多个圆周表面502a、502b、至少一个后表面504和至少一个前表面506。一个或多个圆周表面502a、502b沿环形护罩302的圆周方向C1定位。后表面504与前表面506间隔开。一个或多个圆周表面502a、502b、后表面504和前表面506形成护罩保持特征500的径向延伸到环形护罩302中的侧面。虽然如图5所示的护罩保持特征500本质上是矩形的，但本公开不限于此。实际上，护罩保持部件500可以由其它形状形成，只要该形状适于与销400接合以将环形护罩302固定到护罩支撑件304，如下文将进一步讨论的那样。
如图6所示，销400可以设置在位于环形护罩302的外侧306上的护罩保持特征500中。销400设置在护罩保持特征500中，使得设置在内销404上的块406的一部分接触并摩擦接合护罩保持结构500的圆周表面502b之一。如图所示，内销404的一部分也可以设置在护罩保持特征500内，而外销402没有任何部分设置在护罩保持结构500内。
图7-8示出了布置在护罩保持特征500内的销400的示意性俯视图。外销402、内销404和块体406的放置在护罩保持特征500中示出。具体地，示出了块体406相对于圆周表面502a、502b、后表面504和前表面506的放置。例如，图7显示了相对于外销402和内销404处于后部位置的块体406。然而，图8示出了相对于外销402和内销404处于前部位置的块体406。如图所示，护罩保持特征500的尺寸设置成使得块体406可以在不接触护罩保持特征500的后表面504或前表面506的情况下以各种后部或前部位置设置在其中。
现在参考图9，内部销404的旋转使块体406沿护罩保持特征500内的弧沿如箭头C所示的圆周方向平移。假定块体放置在护罩保持特征500内，块体406不接触护罩保持特征500的后表面504或前表面506。相反，销400可旋转至所需扭矩，使得块体406的护罩接合表面410接触圆周护罩表面502a、502b之一。一旦接合，销400就可以被拧紧，使得护罩接合表面410和圆周表面502a、502b之间的摩擦配合被固定。
现在参考图10-11，示出了沿圆周方向C1的轴向视图。具有带护罩保持特征500的外侧306的环形护罩302通过销400固定到护罩支撑件304。环形护罩302的内侧308面向涡轮叶片164的叶片尖端216。环形护罩302的外侧306面向护罩支撑件304的径向内侧310。外销402固定至护罩支撑件304，而内销404和块体406设置在护罩保持特征500内。块体406能够围绕内销404径向移动，从而允许环形护罩302的热膨胀或收缩。例如，块体406的护罩接合表面410摩擦地固定到护罩保持特征500的圆周表面502b。虽然块体406被示出为固定到圆周表面502b，但在其他实施例中，将块体406的护罩接合表面410固定到圆周表面502a将是可行的。随着环形护罩302在径向方向R1上膨胀，块体406能够围绕内销404在径向方向R1上平移，使得环形护罩302和块体406都径向向外移动，如图11中块体的位置所示。类似地，在热收缩期间，环形护罩302和块体406都可以径向向内平移回到块体406的位置，更类似于图10所示的位置。换言之，利用包括块体406的销400将环形护罩302固定至护罩支撑件304，允许环形护罩302在径向方向R1上均匀收缩和膨胀，同时保持环形护罩302以轴向中心线为中心。此外，假定销400通过块体406固定到圆周表面502a、502b，销400防止环形护罩302围绕圆周方向移动或旋转。此外，虽然未在图中示出，但可以设想环形护罩302，或更具体地接合块体406的圆周表面502a、502b之一，能够相对于块体406的护罩接合表面410绕圆周方向平移。即，圆周表面502a、502b能够相对于块体406在圆周方向上平移，而块体406不会围绕内销404平移。
虽然所提供的附图图示了销400和护罩保持特征500的单个实施例，但本公开不限于此。例如，在示例性实施例中，环形护罩302上的销400和护罩保持特征500的数量可以相等。例如，用于将环形护罩302固定到护罩支撑件304的销400的数量可以对应于存在于环形护罩302上的护罩保持特征500的数量。在实施例中，假定环形护罩302是连续的环形护罩并且希望保持环形护罩302的径向位置，可以使用至少三个护罩保持特征500和至少三个销400。在其他实施例中，可以使用至少五个护罩保持特征500和至少五个销400。应当理解，可以使用任意数量的护罩保持特征500和销400来径向地固定环形护罩302，并且本文中的公开内容不限于此。
在使用多个销400来固定环形护罩302的实施例中，销400可以顺时针或逆时针方向旋转，以便将块体406固定在护罩保持特征500内，如本文所公开的。因此，在使用偶数个销400的实施例中，一半的销可以以逆时针方式固定，而另一半可以以顺时针方式固定。在使用奇数个销400的实施例中，一半的销400可以以逆时针方式固定，而另一半可以以顺时针方式固定，剩余的销以顺时针或逆时针方式固定。
还提供了一种用于在燃气涡轮发动机中组装护罩组件结构的方法。该方法包括利用如图12所示的环形护罩间隙工具600。例如，环形护罩间隙工具600可以放置在护罩支撑件304的径向内侧310和环形护罩302的径向外侧306之间。环形护罩302放置在护罩支撑件304的径向内侧310之间。环形护罩302的径向内侧308面向涡轮叶片164的叶片尖端216。一个或多个销400，包括外销402、内销404和块体406，然后可以放置在护罩保持特征500内。块体406设置在内销上使得它能够在外销402旋转时旋转。因此，外销402的旋转沿圆周方向平移块体406，使得块体406可以接合护罩保持特征500上的一个或多个圆周表面502a、502b，以将块体406固定到环形护罩302。之后，环形护罩302相对于护罩支撑件304被适当地放置，销400可以被扭转和紧固并且环形护罩间隙工具600可以被移除。
因此，用于在燃气涡轮发动机中组装护罩组件结构的方法包括提供具有一个或多个护罩支撑件结构的燃气涡轮发动机的至少一部分，该一个或多个护罩支撑件具有径向内表面；在护罩支撑件结构的径向内表面和环形护罩之间设置环形护罩间隙工具以确保径向内表面和环形护罩之间的间隙，该环形护罩具有一个或多个护罩保持特征；在一个或多个护罩保持特征中设置块体，该块体联接到内销，该内销联接到外销，该块体能够相对于内销在径向方向上平移；旋转外销或内销以平移块体，使得块体摩擦地接合一个或多个护罩保持特征上的圆周表面，从而将环形护罩联接到块体；可选地，调节销的扭矩以进一步将环形护罩固定到块体上；可选地，将外销固定到护罩支撑件结构；以及移除环形护罩间隙工具。
本发明的进一步方面由以下条款的主题提供：
1.一种限定轴向方向、径向方向和周向方向的护罩组件，包括：护罩支撑件；环形护罩沿周向方向限定径向中心线，该环形护罩包括一个或多个具有周向表面的保持特征；一个或多个销，每个销具有连接到护罩支撑件的外销和从外销径向向内设置的内销，内销具有能够沿内销径向平移的块体，其中该块体接合周向用于将环形护罩固定到护罩支撑件的一个或多个保持特征的表面。
2.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中该内销从该外销的中心线偏移。
3.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中该一个或多个保持特征包括形成在该环形护罩的外表面上的腔体，所述腔体具有第一周向表面、第二周向表面、前表面和后表面，其中块体接合第一周向表面或第二周向表面中的一个。
4.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中该块体包括用于接合该一个或多个保持特征的周向表面的护罩接合表面。
5.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中该环形护罩包括彼此间隔开以与围绕该环形护罩的周向方向的一个或多个销对准的多个保持特征。
6.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中由于该环形护罩的热膨胀或收缩，所述块体能够相对于所述第一销在径向方向上平移。
7.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中该环形护罩包括陶瓷基复合材料。
8.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中该环形护罩围绕燃气涡轮发动机的涡轮区段中的一个或多个叶片设置。
9.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中该环形护罩围绕燃气涡轮发动机的压缩机区段中的一个或多个叶片设置。
10.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中该第一销和该第二销一体地形成。
11.根据前述条款中任一项所述的护罩组件，其中该环形护罩能够在径向方向上均匀地膨胀和收缩。
12.一种限定轴向方向、径向方向和周向方向的燃气涡轮发动机，包括：以串联流动关系并一起限定核心空气流动路径的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；和护罩组件，其定位在压缩机区段或涡轮机段中的至少一个中并且至少部分地限定核心空气流动路径，护罩组件包括护罩支撑件和环形护罩，所述环形护罩沿周向方向限定径向中心线；环形护罩包括一个或多个具有周向表面的保持特征，该周向表面配置成接合一个或多个销以将环形护罩固定到护罩支撑件，一个或多个中的每一个多个销具有联接到护罩支撑件的外销和从外销径向向内设置的内销，内销具有能够沿内销径向平移的块体，其中块体接合一个或多个保持特征的周向表面，用于将环形护罩固定到护罩支撑件。
13.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中该内销从该外销的中心线偏移。
14.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中该一个或多个保持特征包括形成在所述环形护罩的外表面中的腔体，所述腔体具有第一周向表面、第二周向表面、前表面和后表面，其中块体接合第一周向表面或第二周向表面中的一个。
15.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中该块体包括用于接合一个或多个保持特征的周向表面的护罩接合表面。
16.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中该环形护罩包括彼此间隔开以与围绕该环形护罩的周向方向的一个或多个销对准的多个保持特征。
17.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中由于环形护罩的热膨胀或压缩，块体可以相对于第一销在径向方向上平移。
18.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中该环形护罩包括复合基质材料。
19.一种用于在燃气涡轮发动机中组装护罩组件结构的方法，该方法包括：提供具有一个或多个护罩支撑件的燃气涡轮发动机的至少一部分，该一个或多个护罩支撑件具有径向内表面；在护罩支撑件的径向内表面和环形护罩之间设置环形护罩间隙工具以确保径向内表面和环形护罩之间的间隙，该环形护罩具有一个或多个护罩保持特征；在一个或多个护罩保持特征中设置块体，该块体联接到内销，该内销联接到外销，该块体能够相对于内销在径向方向上平移；旋转外销或内销以平移块体，使得块体摩擦地接合一个或多个护罩保持特征上的周向表面，从而将环形护罩联接到块体；可选地，调节销的扭矩以进一步将环形护罩固定到块体上；可选地，将外销固定到护罩支撑件上；并移除环形护罩间隙工具。
20.根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述环形护罩能够在径向方向上均匀地膨胀和收缩。
该书面描述使用示例来描述本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等效结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种限定轴向方向、径向方向和周向方向的护罩组件，其特征在于，包括：
护罩支撑件；
环形护罩，所述环形护罩沿所述周向方向限定径向中心线，所述环形护罩包括一个或多个具有周向表面的保持特征；和
一个或多个销，每个销具有连接到所述护罩支撑件的外销和从所述外销径向向内设置的内销，所述内销上具有能够沿所述内销径向平移的块体，
其中，所述块体接合所述一个或多个保持特征的所述周向表面以将所述环形护罩固定到所述护罩支撑件。
2.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中所述内销偏离所述外销的径向中心线。
3.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中所述一个或多个保持特征包括形成在所述环形护罩的外表面上的腔体，所述腔体具有第一周向表面、第二周向表面、前表面和后表面，其中所述块体接合所述第一周向表面或所述第二周向表面中的一个。
4.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中所述块体包括护罩接合表面，所述护罩接合表面用于接合所述一个或多个保持特征的所述周向表面。
5.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中所述环形护罩包括多个保持特征，所述多个保持特征彼此间隔开，以围绕所述环形护罩的所述周向方向与所述一个或多个销对准。
6.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中由于所述环形护罩的热膨胀或收缩，所述块体能够相对于所述第一销在所述径向方向上平移。
7.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中所述环形护罩包括陶瓷基质复合材料。
8.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中所述环形护罩围绕燃气涡轮发动机的涡轮区段中的一个或多个叶片设置。
9.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中所述环形护罩围绕燃气涡轮发动机的压缩机区段中的一个或多个叶片设置。
10.根据权利要求1所述的护罩组件，其特征在于，其中所述第一销和第二销一体地形成。
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