用於熱隔離渦輪護罩的系統的製作方法
2023-12-05 14:54:11
本主題大體涉及用於燃氣渦輪發動機的渦輪護罩組件。更具體地，本主題涉及渦輪護罩組件的渦輪護罩，其具有至少一個塗層，以熱隔離渦輪護罩與鄰近的金屬硬體構件。
背景技術：
燃氣渦輪發動機大體包括處於串聯流順序的壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段和排氣區段。在運行中，空氣進入壓縮機區段的入口，在這裡，一個或多個軸向壓縮機逐漸壓縮空氣，直到其到達燃燒區段。燃料在燃燒區段中與壓縮空氣混合且燃燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區段被引導通過限定在渦輪區段內的熱氣路徑，且然後從渦輪區段通過排氣區段排出。
在特定構造中，渦輪區段包括處於串聯流順序的高壓(HP)渦輪和低壓(LP)渦輪。HP渦輪和LP渦輪各自包括多個可旋轉渦輪構件(諸如渦輪轉子盤和渦輪轉子葉片)，以及多個靜態渦輪構件(諸如定子導葉或噴嘴、渦輪護罩、護罩支承件和發動機框架)。可旋轉和靜態渦輪構件至少部分地限定通過渦輪區段的熱氣路徑。
在燃燒氣體流過熱氣路徑時，熱能從燃燒氣體傳遞到可旋轉渦輪構件和靜態渦輪構件。因此，大體需要冷卻多個可旋轉和靜態渦輪構件，以滿足熱和/或機械性能需求。傳統地，諸如壓縮空氣的冷卻介質被從壓縮機區段引導通過限定在多個可旋轉和靜態渦輪構件內或周圍的多個冷卻通道或通路，因而對那些構件提供冷卻。在HPT中使用陶瓷基質複合護罩允許通過壓縮空氣對渦輪護罩進行較少後側冷卻，因為陶瓷基質複合材料具有有利的熱屬性。因此，減少通常被引導進入或圍繞護罩組件的壓縮空氣的量，因而增強整體發動機性能和/或效率。
減少通往護罩組件的冷卻流可導致包圍或鄰近護罩的靜態硬體(諸如護罩組件的護罩支承件硬體)有更高溫度。例如，陶瓷基質複合渦輪護罩所吸收的熱能可從渦輪護罩的側表面和後側表面輻射和/或傳導到包圍、鄰近或接觸渦輪護罩的靜態硬體。因此，在現有技術中將期望一種渦輪護罩，其使後側表面的至少一部分塗覆有塗層，以熱隔離渦輪護罩與鄰近的金屬構件，諸如安裝硬體。
技術實現要素：
將在以下描述中部分地闡述本發明的各方面和優點，或者根據該描述，本發明的各方面和優點可為顯而易見的，或者可通過實踐本發明來學習本發明的各方面和優點。
在一個方面，本主題涉及一種用於熱隔離渦輪護罩組件的渦輪護罩的系統。系統包括具有內表面的護罩支承件和連接到護罩支承件的渦輪護罩。渦輪護罩包括與後側表面沿徑向間隔開的熱側表面。後側表面的至少一部分定向成朝向護罩支承件的內表面。系統進一步包括沿著後渦輪的側表面設置的塗層。塗層調整從渦輪護罩護罩的後側表面到支承件的熱傳遞。
本主題的另一個方面涉及一種燃氣渦輪發動機。燃氣渦輪發動機包括壓縮機、燃燒區段、具有包圍成排的渦輪轉子葉片的渦輪護罩組件的渦輪區段和用於熱隔離渦輪護罩組件的渦輪護罩的系統。系統包括具有內表面的護罩支承件和連接到護罩支承件的渦輪護罩。渦輪護罩由陶瓷基質複合材料形成且包括與後側表面沿徑向間隔開的熱側表面。後側表面的至少一部分定向成朝向護罩支承件的內表面。系統進一步包括設置在渦輪護罩的後側表面上的塗層。塗層調整從渦輪護罩的後側表面到護罩支承件的熱傳遞。
技術方案1. 一種用於熱隔離渦輪護罩組件的渦輪護罩的系統，所述系統包括：
具有內表面的護罩支承件；
連接到所述護罩支承件的渦輪護罩，所述渦輪護罩具有與後側表面沿徑向間隔開的熱側表面，其中所述後側表面定向成朝向所述護罩支承件的所述內表面；以及
沿著所述渦輪護罩的所述後側表面設置的塗層，其中所述塗層調整從所述渦輪護罩的所述後側表面到所述護罩支承件通過傳導或輻射進行的熱傳遞。
技術方案2. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述渦輪護罩由陶瓷基質複合材料形成。
技術方案3. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述塗層的至少一部分具有的輻射率值小於所述渦輪護罩的輻射率值。
技術方案4. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述塗層的至少一部分具有的輻射率值大於0.0且小於0.7。
技術方案5. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述塗層的至少一部分具有的輻射率值介於大約0.3到大約0.7之間。
技術方案6. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述渦輪護罩由具有大約0.8的輻射率值的陶瓷基質複合材料形成。
技術方案7. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述塗層包括：第一塗層，其沿著所述後側表面的不緊密鄰近或接觸所述渦輪護罩支承件的所述內表面的部分設置；以及第二塗層，其沿著所述後側表面的緊密鄰近或接觸所述渦輪護罩支承件的所述內表面的部分設置。
技術方案8. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，進一步包括密封件，其接合所述塗層的一部分和所述護罩支承件的所述內表面，其中所述塗層的接合所述密封件的部分調整從所述渦輪護罩的所述後側表面到所述密封件的傳導性熱傳遞。
技術方案9. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述後側表面的一部分通過所述塗層的一部分而接觸所述渦輪護罩支承件的所述內表面。
技術方案10. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述塗層的至少一部分包括多層環境阻隔塗層，其中所述環境阻隔塗層的至少一個層為多孔的。
技術方案11. 根據技術方案1所述的系統，其特徵在於，所述渦輪護罩進一步包括前緣部分和後緣部分，其中所述塗層的至少一部分沿著所述前緣部分或所述後緣部分中的至少一個設置。
技術方案12. 一種燃氣渦輪發動機，包括：
壓縮機；
燃燒區段；
渦輪區段，其具有包圍成排的渦輪轉子葉片的渦輪護罩組件；以及
用於熱隔離所述渦輪護罩組件的渦輪護罩的系統，所述系統包括：
具有內表面的護罩支承件；
連接到所述護罩支承件的渦輪護罩，所述渦輪護罩由陶瓷基質複合材料形成，所述渦輪護罩具有與後側表面沿徑向間隔開的熱側表面，其中所述後側表面的至少一部分定向成朝向所述護罩支承件的所述內表面；以及
設置在所述渦輪護罩的所述後側表面上的塗層，其中所述塗層調整從所述渦輪護罩的所述後側表面到所述護罩支承件通過傳導或輻射進行的熱傳遞。
技術方案13. 根據技術方案11所述的系統，其特徵在於，所述護罩支承件由金屬合金形成。
技術方案14. 根據技術方案11所述的系統，其特徵在於，所述塗層的至少一部分具有的輻射率值小於所述渦輪護罩的輻射率值。
技術方案15. 根據技術方案11所述的系統，其特徵在於，所述塗層的至少一部分具有的輻射率值大於0.0且小於0.7。
技術方案16. 根據技術方案11所述的系統，其特徵在於，所述渦輪護罩由陶瓷基質複合材料形成。
技術方案17. 根據技術方案15所述的系統，其特徵在於，所述陶瓷基質複合材料具有的輻射率值介於大約0.6和0.8之間。
技術方案18. 根據技術方案11所述的系統，其特徵在於，所述塗層包括：第一塗層，其沿著所述後側表面的不緊密鄰近或接觸所述渦輪護罩支承件的所述內表面的一部分設置；以及第二塗層，其沿著所述後側表面的緊密鄰近或接觸所述渦輪護罩支承件的所述內表面的部分設置。
技術方案19. 根據技術方案11所述的系統，其特徵在於，進一步包括密封件，其接合所述塗層的一部分和所述護罩支承件的所述內表面，其中所述塗層的接合所述密封件的部分調整從所述渦輪護罩的所述後側表面到所述密封件的傳導性熱傳遞。
技術方案20. 根據技術方案11所述的系統，其特徵在於，所述後側表面的一部分通過所述塗層的一部分而接觸所述渦輪護罩支承件的所述內表面，其中所述塗層的接合所述內表面的部分包括多層環境阻隔塗層，其中所述環境阻隔塗層的至少一個層為多孔的。
參照以下描述和所附權利要求，本發明的這些和其它特徵、方面與優點將變得更好理解。結合在本說明書中且構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，並且與描述一起用來闡明本發明的原理。
附圖說明
針對本領域普通技術人員，在說明書中闡述了本發明的完整和能夠實施的公開，包括其最佳模式，說明書參照了附圖，其中：
圖1為可結合本發明的多個實施例的示例性高旁通渦扇噴氣發動機的示意性橫截面圖；
圖2為可結合本發明的多個實施例的圖1中顯示的燃氣渦輪發動機的高壓渦輪部分的放大橫截面側視圖；以及
圖3為可結合本發明的多個實施例的示例性渦輪護罩組件的一部分的放大側視圖。
部件列表
10渦扇噴氣發動機
12縱向或軸向中心線
14風扇區段
16核心/燃氣渦輪發動機
18外殼
20入口
22低壓壓縮機
24高壓壓縮機
26燃燒區段
28高壓渦輪
30低壓渦輪
32噴氣排氣區段
34高壓軸/軸杆
36低壓軸/軸杆
38風扇軸杆/軸
40風扇葉片
42風扇殼或機艙
44出口導葉
46下遊區段
48旁通空氣流通道
50第一級
52排
54定子導葉
56排
58渦輪轉子葉片
60第二級
62排
64定子導葉
66排
68渦輪轉子葉片
70熱氣路徑
72渦輪護罩組件
72(a)第一渦輪護罩組件
72(b)第二渦輪護罩組件
74(a)護罩密封件
74(b)護罩密封件
76葉片末梢
78葉片末梢
100系統
102渦輪護罩
104渦輪護罩組件
106護罩支承件
108內表面
110壁
112固持部件
114熱側表面
116後側表面
118葉片末梢
120渦輪轉子葉片
122槽口/通道
124密封件
126塗層
128前緣部分
130後緣部分
132第一塗層材料
134第二塗層材料
136外帶部分
138靜態導葉
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渦輪導葉
214HP渦輪導葉。
具體實施方式
現在將詳細參照本發明的本實施例，其一個或多個示例示出在附圖中。詳細描述使用數字和字母標號來表示圖中的特徵。圖中和描述中的相同或類似標號用來表示本發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構件與另一個區別開且不意圖表示單獨構件的位置或重要性。用語「上遊」和「下遊」表示相對於流體路徑中的流體流的相對流向。例如，「上遊」表示流體流出的流向，而「下遊」表示流體流向的流向。
各個示例提供來闡述本發明，而不是限制本發明。實際上，對於本領域技術人員將顯而易見的是，可在本發明中進行修改和變化，而不脫離其範圍或精神。例如，示出或描述為一個實施例的一部分的特徵可用於另一個實施例上，以產生又一個實施例。因而，意圖的是，本發明覆蓋這種修改和變化，因為其落在所附權利要求和其等效方案的範圍內。雖然為了說明，將大體在結合到渦扇噴氣發動機中的渦輪護罩的背景下描述本發明的示例性實施例，但是本領域普通技術人員將容易理解，本發明的實施例可應用於結合到任何渦輪機中的任何渦輪而不限於氣體渦扇噴氣發動機，除非在權利要求中特別闡述。
現在參照附圖，其中相同標號在圖中指示相同元件，圖1為可結合本發明的多個實施例的示例性高旁通渦扇類型燃氣渦輪發動機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，其用於參照目的。大體上，渦扇10可包括核心渦輪或燃氣渦輪發動機14，其設置在風扇區段16下遊。
燃氣渦輪發動機14可大體包括基本管狀的外殼18，其限定環形入口20。外殼18可由多個殼形成。外殼18包圍處於串行流關係的具有增壓機或低壓(LP)壓縮機22、高壓(HP)壓縮機24、燃燒區段26的壓縮機區段、包括高壓(HP)渦輪28、低壓(LP)渦輪30的渦輪區段和噴氣排氣噴嘴區段32。高壓(HP)軸或軸杆34驅動地將HP渦輪28連接到HP壓縮機24。低壓(LP)軸或軸杆36驅動地將LP渦輪30連接到LP壓縮機22。(LP)軸杆36可還連接到風扇區段16的風扇軸杆或軸38。在特定實施例中，如圖1中顯示，諸如在直接驅動構造中，(LP)軸杆36可直接連接到風扇軸杆38。在備選構造中，諸如在間接驅動或齒輪傳動構造中，(LP)軸杆36可通過減速齒輪39連接到風扇軸杆38。
如圖1中顯示，風扇區段16包括多個風扇葉片40，其聯接到風扇軸杆38上且從風扇軸杆38沿徑向向外延伸。環形風扇殼或機艙42沿周向包圍風扇區段16和/或燃氣渦輪發動機14的至少一部分。本領域普通技術人員應當理解，機艙42可構造成相對於燃氣渦輪發動機14由多個沿周向間隔開的出口導葉44支承。此外，機艙42的下遊區段46可延伸在燃氣渦輪發動機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提供可結合本發明的多個實施例的圖1中顯示的燃氣渦輪發動機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包括處於串行流關係的第一級50，其包括與成排56的渦輪轉子葉片58(僅顯示了一個)沿軸向間隔開的成排52的定子導葉54(僅顯示了一個)。HP渦輪28進一步包括第二級60，其包括與成排66的渦輪轉子葉片68(僅顯示了一個)沿軸向間隔開的成排62的定子導葉64(僅顯示了一個)。
渦輪轉子葉片58、68從HP軸杆34沿徑向向外延伸且聯接到HP軸杆34上(圖1)。如圖2中顯示，定子導葉54、64和渦輪轉子葉片58、68至少部分地限定熱氣路徑70，以將燃燒氣體從燃燒區段26(圖1)引導通過HP渦輪28。如圖1中顯示，成排52、62的定子導葉54、64圍繞HP軸杆34環形地布置，並且成排56、66的渦輪轉子葉片58、68圍繞HP軸杆34沿周向間隔開。
在圖2中顯示的多個實施例中，HP渦輪28包括至少一個渦輪護罩組件72。例如，如圖2中顯示，HP渦輪28可包括第一渦輪護罩組件72(a)和第二渦輪護罩組件72(b)。各個渦輪護罩組件72(a)、72(b)大體圍繞對應的排56、66的渦輪轉子葉片58、68形成環或護罩。
渦輪護罩組件72(a)、72(b)包括渦輪護罩或護罩密封件74(a)、74(b)。渦輪護罩74(a)、74(b)與渦輪轉子葉片58、68的葉片末梢76、78沿徑向間隔開，以便在葉片末梢76、78和對應的渦輪護罩74(a)、74(b)的密封表面或熱側表面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經過葉片末梢76、78和通過間隙的洩漏。
在特定實施例中，渦輪護罩74(a)、74(b)中的至少一個可形成為連續、一體或無縫環，其由陶瓷材料形成，特別地由陶瓷基質複合(CMC)材料形成。各個渦輪護罩組件72(a)、72(b)可通過對應的護罩環或其它靜態或靜態硬體構件84(a)、84(b)連接到燃氣渦輪發動機14的靜態結構，諸如骨幹或殼82。
在渦扇10的運行期間，如圖1中示出，空氣200進入渦扇10的入口部分202。如箭頭204指示，第一部分空氣200被引導到旁通流通道48中，而如箭頭206指示，第二部分空氣200進入LP壓縮機22的入口20。在從LP壓縮機22被引導到HP壓縮機24中時，第二部分空氣206逐漸被壓縮。在被引導通過HP壓縮機24時，第二部分空氣206進一步壓縮，因而如箭頭208所指示，將壓縮空氣提供給燃燒區段26，在那裡，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被引導通過HP渦輪28，在那裡，來自燃燒氣體210的部分動能和/或熱能分別通過第一和第二級50、60的定子導葉54、64和渦輪轉子葉片58、68而抽取，因而使HP軸或軸杆34旋轉，從而支持HP壓縮機24的運行。燃燒氣體210然後被引導通過LP渦輪30，在那裡，第二部分熱和動能從燃燒氣體210通過後續級的LP渦輪定子導葉212和LP渦輪轉子葉片214來抽取，後續級的LP渦輪定子導葉212和LP渦輪轉子葉片214聯接到LP軸或軸杆36上，因而使LP軸或軸杆36旋轉，從而支承LP壓縮機22的運行和/或風扇軸杆或軸38的旋轉。燃燒氣體210然後被引導通過燃氣渦輪發動機14的噴氣排氣噴嘴區段32。
與渦扇發動機10一起，核心渦輪14用於類似目的且在基於陸地的燃氣渦輪、渦輪噴氣發動機和無涵道風扇發動機中遇到類似環境，在渦輪噴氣發動機中，第一部分空氣204與第二部分空氣206的比率小於渦扇，在無涵道風扇發動機中，機艙42沒有風扇區段16。在渦扇發動機、渦輪噴氣發動機和無涵道發動機中的各個中，例如，減速齒輪箱39的減速裝置可設置在任何軸和軸杆之間，例如，(LP)軸或軸杆36和風扇區段16 的風扇軸杆或軸38之間。
流過HP和LP渦輪區段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，通過被引導來自壓縮機22、24的冷卻空氣，以冷卻構件HP渦輪28和/或LP渦輪30的多個渦輪硬體，諸如但不限於渦輪護罩組件72(a)、72(b)，以滿足熱和/或機械性能需求。
使用陶瓷或陶瓷基質複合材料來形成渦輪護罩74(a)、74(b)可減少冷卻由非陶瓷或非陶瓷基質複合材料製成的護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罩74(a)、74(b)可增強總發動機效率，但是減少冷卻空氣流可對渦輪護罩組件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罩74(a)、74(b)的陶瓷或陶瓷基質複合材料相比具有不那麼適於用在這種升高溫度的熱屬性的其它複合材料形成的部分具有不合乎需要的作用。
例如，渦輪護罩74(a)、74(b)的陶瓷或陶瓷基質複合材料沿著熱側80(a)、80(b)吸收的熱能可從渦輪護罩74(a)、74(b)的多個後側表面輻射且由鄰近的靜態硬體吸收。另外或在備選方案中，渦輪護罩74(a)、74(b)的陶瓷或陶瓷基質複合材料吸收的熱能可通過傳導和/或輻射而熱傳遞傳導離開渦輪護罩74(a)、74(b)的多個表面且由接觸和/或緊密鄰近渦輪護罩74(a)、74(b)的多個靜態構件吸收。因此，輻射或傳導的熱能可不利地影響靜態或靜態硬體構件的機械功能和/或壽命。
圖3為根據本發明的多個實施例的用於熱隔離渦輪護罩組件104(諸如但不限於渦輪護罩組件72(a)和/或72(b))的渦輪護罩102(諸如渦輪護罩74(a)和/或74(b))與鄰近的靜態硬體構件的系統100的放大側視圖。意圖的是，圖3中顯示和描述的系統100可修改，以結合到燃氣渦輪發動機14中，代替圖2中顯示的第一或第二渦輪護罩組件72(a)、72(b)中的任一個或兩者，或定位成圍繞燃氣渦輪發動機14內的任何排渦輪轉子葉片。
在一個實施例中，如圖3中顯示，系統100包括護罩支承件106，其具有多個內表面108。護罩支承件106可包括一個或多個壁110，其至少部分地包圍渦輪護罩102的至少一部分。壁110可至少部分地限定渦輪護罩組件104的內表面108。渦輪護罩102可通過固持部件112諸如固持銷連接或聯接到一個或多個壁110中的至少一個壁110。
渦輪護罩102包括熱側表面114，其相對於中心線12與渦輪護罩102的後側表面116沿徑向間隔開。在特定實施例中，渦輪護罩102至少部分地由陶瓷材料形成。在特定實施例中，渦輪護罩102由陶瓷基質複合材料形成。在多個實施例中，渦輪護罩102可形成為由陶瓷材料或陶瓷基質複合材料製成的連續、一體或無縫環。
熱側表面114與渦輪轉子葉片120(諸如渦輪轉子葉片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。在多個實施例中，如圖3中顯示，後側表面116的部分大體定向成朝向或面向護罩支承件106的內表面108。後側表面116的部分可為基本平坦的，而後側表面116的其它部分可彎曲、成階梯形和/或成角度。在特定實施例中，可沿著後側表面116限定槽口或通道122。槽口122可形成為接收固持部件112。在特定實施例中，密封件124可延伸在後側表面116的一部分和護罩支承件106的內壁108之間。
在多個實施例中，系統100包括塗層126。塗層126沿著渦輪護罩102的後側表面116的至少一部分設置。在特定實施例中，塗層126的一部分沿著渦輪護罩102的前緣部分128或後緣部分130中的至少一個設置。塗層126可包括能夠限制或阻止從渦輪護罩102到包圍護罩支承件106和/或固持部件112和/或其它周圍硬體的熱傳遞的任何塗層。換句話說，塗層126可包括具有的熱輻射率值和/或熱傳導率值小於渦輪護罩102的輻射率值和/或熱傳導率值並且適於用在渦輪護罩102上且適於在燃氣渦輪發動機14運行環境中使用較長時間的任何塗層，熱輻射率值和/或熱傳導率值沿著後側表面116測量。
塗層126或塗層126的部分可通過任何已知和適當的方法應用。例如但不作為限制，塗層126可通過噴槍、電子束物理汽相澱積(EBPVD)、空氣等離子噴塗(APS)、高速氧燃料(HVOF)、靜電噴塗協助的汽相澱積(ESAVD)或直接汽相澱積(DVD)來應用。塗層126可以基本恆定厚度應用在後側表面116上或以變化的厚度和/或密度應用在渦輪護罩102的後側表面116上。
塗層126可為單層或多層塗層。塗層126可包括應用在渦輪護罩102的後側表面116的至少一部分上的單種塗層材料，或可包括沿著後側表面116的多個部分或區設置的不止一種塗層材料。例如，在特定實施例中，塗層126可包括沿著後側表面116的一部分設置的第一塗層材料132，以及沿著後側表面116的不同的部分設置的第二塗層材料134。
第一塗層材料132可應用或設置在後側表面116的定向成朝向或面向護罩支承件106的內表面108的一個或多個部分上。在特定實施例中，第一塗層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聖地牙哥的Thermal Paint Services有限公司商購獲得的熱漆。在至少一個實施例中，與處於未塗覆狀況的渦輪護罩102的後側表面116的熱輻射率值相比，熱漆具有相對低的輻射率值，因而限制或阻止從後側表面116到周圍安裝硬體的輻射熱傳遞。
在一個實施例中，渦輪護罩102由陶瓷基質複合材料形成，處於未塗覆狀況的渦輪護罩102具有的輻射率值介於大約0.7和0.85之間。在一個實施例中，諸如第一塗層132的塗層126的至少一部分具有的輻射率值大於0.0但是小於0.7。在一個實施例中，塗層126的至少一部分具有的輻射率值介於大約0.3和大約0.7之間。
第二塗層材料134可應用或設置在後側表面116的接觸和/或緊密鄰近內表面108、固持部件112、密封件124和/或其它靜態硬體構件(諸如鄰近的靜態導葉138的外帶部分136)的一部分的一個或多個部分上。在一個實施例中，與渦輪護罩102的熱傳導率值相比，諸如第二塗層134的塗層126的至少一部分具有相對低的熱傳導率值。
在多個實施例中，諸如第二塗層134的塗層126可包括或包含與渦輪護罩102的後側表面116的傳導率值或額定值相比具有相對低的傳導率值或額定值的環境阻隔塗層(EBC)和/或熱阻隔塗層(TBC)。例如，在一個實施例中，諸如第二塗層134的塗層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塗層系統。EBC塗層系統可包括用作粘結塗層的內塗層(例如，包括矽或矽石)和外塗層。外塗層可包括由一種或多種稀土矽酸鹽形成的多個層。例如，外塗層能包括下者中的一個或多個：莫來石層、莫來石-鹼土金屬鋁矽酸鹽混合物層、釔單矽酸鹽(YMS)層、鐿摻雜的釔二矽酸鹽(YbYDS)層、鋇鍶鋁矽酸鹽(BSAS)層等。
在特定實施例中，EBC塗層系統的一個或多個外塗層層可設計為多孔的(不那麼稠密)，而非具有100%密度。引入設計的孔隙率對塗層126的熱傳導率具有直接作用。更具體而言，設計的孔隙率可用來限制或調整通過層的熱傳導。特定外塗層層的密度可至少部分地基於沿著後側表面116的一個或多個局部溫度、密封件124的熱傳導率值、渦輪護罩102或接觸或緊密鄰近後側表面116的其它構件或硬體的熱傳導率針對沿著後側表面116的特別位置進行選擇。一個或多個外塗層層的密度可為小於100%的任何密度。在特定實施例中，一個或多個外塗層層的密度可為至少50%，但是小於90%。在特定實施例中，一個或多個外塗層層的密度可介於大約65%和大約80%之間。在特定實施例中，一個或多個外塗層層的密度可為大約75%。
在一個實施例中，密封件124的一部分接合塗層126的一部分，而密封件124的不同的部分接合在內表面108上，從而限定傳導性路徑，以便熱能在後側表面116和內表面108之間行進。在這個實施例中，塗層126或第二塗層134限制或調整後側表面116和密封件124的與後側表面116接觸的部分之間的傳導性熱傳遞。在其中後側表面116的一部分通過塗層126的一部分而接觸渦輪護罩支承件106的內表面108的特定實施例中，塗層126的接觸內表面108的部分限制或調整後側表面116和內表面108之間的傳導性熱傳遞。
在實施例中，渦輪護罩102由陶瓷基質複合材料形成，渦輪護罩102能夠成功地運行在遠超過鄰近的金屬硬體的耐熱能力的溫度下。這個靜態硬體面對在暴露於升高的溫度下時滿足機械功能需求和使用壽命能力目的的挑戰。因此，應用塗層126、132、134來熱隔離渦輪護罩102的後側表面116與靜態硬體會降低鄰近的金屬硬體實現的最高溫度，並且允許陶瓷基質複合渦輪護罩成功地在系統級上結合到高壓渦輪構架中。
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