[发明专利]陶瓷基复合材料防护罩连接系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将陶瓷基复合材料(CMC，ceramic matrixcomposite)防护罩和阻隔件(discourager)连接到外部金属防护罩，以(例如)在安装过程中或因膨胀和/或收缩而调整CMC防护罩和/或阻隔件，同时阻止涡轮机中的热气到达外部金属防护罩的方法。所述方法涉及使用键槽布置以将CMC防护罩和阻隔件连接到外部金属防护罩。

背景技术

已为我们所熟知的是，工业燃气涡轮机和飞机发动机防护罩在高温环境中运行，且需要冷却方法来获得设计寿命使用周期。使用带有冷却空气的金属防护罩的一项替代方案是使用CMC材料制成的防护罩，这样就无需冷却防护罩，因为CMC的耐热性能超过金属的耐热性能。

为了解决此问题，之前已使用传统的金属密封件或复杂组件进行了尝试。例如，一种方法已使用多个销来固定CMC，或使用CMC部件中形成的钩状物。其他现有技术使用粘接到陶瓷芯的CMC，具有穿过所述陶瓷芯的销。

这些使用销的布置具有两个明显缺点，即(1)需要额外的冷却空气来维持密封件的设计寿命，以及(2)因使用昂贵的高温定制金属销而导致成本较高。流路处的金属销也需要使用冷却空气以实现所需的设计寿命，这样降低了CMC效益。

因此，需要一种将CMC防护罩安装到外部金属防护罩、并阻止热气接触外部金属防护罩的更为有效的方式。本发明旨在满足这种需要。

发明内容

一方面，本发明提供一种用于涡轮机的防护罩组件。所述防护罩组件具有外防护罩，所述外防护罩具有靠近所述涡轮机的运行流体流的一侧，所述侧具有凸台(boss)和延伸穿过所述凸台的孔。内防护罩位于所述外防护罩的靠近所述运行流体流的所述侧与所述涡轮机的运行流体流之间。所述内防护罩具有孔，其尺寸适合于套在所述凸台上。

所述防护罩组件进一步包括包围在所述内防护罩内的阻隔件组件，所述阻隔件组件偏离所述内防护罩设置，以伸出所述内防护罩、并伸入相邻防护罩组件的内防护罩中，所述阻隔件组件包括具有阻隔件孔的阻隔件以及具有安装在所述阻隔件表面上的平板部件孔的平板部件，所述阻隔件孔和所述平板部件孔与所述内防护罩孔和所述凸台对齐。其中，所述凸台采用方形配置，并具有突出侧壁。所述内防护罩孔为矩形，且其尺寸可经调整可使得隔开所述矩形的较长相对侧的距离稍稍大于方形凸台的各侧长度。矩形内防护罩孔经过配置可使一个矩形的纵轴垂直于另一个矩形的轴。所述阻隔件孔为矩形，且其尺寸可经调整以使隔开所述矩形的较长相对侧的距离稍稍大于所述方形凸台的各侧长度。

所述平板部件孔是带有螺纹的；所述平板部件包括所述孔所延伸穿过的突出凸台。所述平板部件安装在所述阻隔件的表面中的凹口中，或安装在所述阻隔件的内部空间中。所述阻隔件具有搭叠连接件。所述防护罩组件进一步包括螺栓，其延伸穿过所述外防护罩孔、所述内防护罩孔、所述阻隔件孔以及所述平板部件孔，以将所述防护罩组件固定在一起。

另一方面，阻隔件组件被包围在所述内防护罩中，且偏离所述内防护罩放置，以伸出所述内防护罩、并伸入相邻防护罩组件的内防护罩中。所述阻隔件组件具有带有孔的阻隔件以及带有安装在所述阻隔件的表面上的孔的平板部件。阻隔件孔和平板部件孔与内防护罩孔和所述凸台对齐，以便插入螺栓来将所述组件紧固在一起。

在另一项实施例中，所述外防护罩中的所述凸台直立在存在所述凸台的所述外防护罩表面的平面上。从平面图上看，所述凸台大体具有方形轮廓，且通常具有圆角。

在此实施例中，所述防护罩组件包括：外防护罩，其具有靠近所述涡轮机的运行流体流的侧，所述侧具有至少两个凸台，每个凸台具有延伸穿过所述凸台的外防护罩孔；以及至少两个内防护罩，其设置成邻近彼此以形成膨胀空间，所述内防护罩设在所述外防护罩的靠近所述运行流体流的所述侧与所述涡轮机的所述运行流体流之间，所述内防护罩具有至少两个内防护罩孔，所述内防护罩孔的尺寸适合于套在所述至少两个凸台上。

所述防护罩组件进一步包括被包围设于所述内防护罩内的至少两个阻隔件组件，所述阻隔件组件偏离所述内防护罩设置以覆盖所述膨胀空间，每个阻隔件组件包括具有至少两个阻隔件孔的阻隔件以及具有安装在所述阻隔件的表面上的至少两个平板部件孔的平板部件，所述阻隔件孔和所述平板部件孔与所述内防护罩孔和所述凸台对齐。每个凸台采用方形配置，并具有突出侧壁。