CN101858596A - 燃烧器衬套 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃烧器衬套。提供了一种其内限定了燃烧区的燃烧器，且该燃烧器包括：环形衬套，其具有在第一轴向位置处限定于其中的第一混合孔；流动套管，其具有在第二轴向位置处限定于其中的第二混合孔，该流动套管包围衬套，以在该衬套的外部形成第一流动空间；端口，其在第二轴向位置处联接到流动套管上，该端口构造成经由第二混合孔从第一流动空间移除空气；以及罩，其具有在第二轴向位置处限定于其中的第三混合孔，该罩设置成防护衬套且在该衬套内形成第二流动空间，第二流动空间可经由第三混合孔与燃烧区连通且可经由第一混合孔与第一流动空间连通。

Description

燃烧器衬套
技术领域
本文所公开的主题涉及燃烧器，且更特定而言，涉及具有隔热性的燃烧器。
背景技术
燃烧器是燃气涡轮机、冲压式喷射或脉冲式喷射发动机的在其中发生燃烧的构件或区域。在燃气涡轮发动机中，主燃烧器或燃烧室由空气压缩系统馈送高压空气且将热排气馈送到气体发生器(gasgenerator)的涡轮构件中。燃烧器被设计成包含及控制燃料-空气混合物的燃烧。燃烧器通常包括三个构件：充当高压容器的外部壳体，包含火焰的燃烧室本身和燃料喷射系统。
由于燃烧器在正常操作期间在其内部时常经历高温，所以对燃烧器构件的热相关的损坏是常见的故障模式。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了在其内限定了燃烧区的燃烧器，且该燃烧器包括：环形衬套，其具有在第一轴向位置处限定于其中的第一混合孔；流动套管，其具有在第二轴向位置处限定于其中的第二混合孔，该流动套管包围该衬套，以在衬套外部形成第一流动空间；端口，其在第二轴向位置处联接到流动套管上，该端口构造成经由第二混合孔从第一流动空间移除空气；以及罩，其具有在第二轴向位置处限定于其中的第三混合孔，该罩设置成防护该衬套且在衬套内形成第二流动空间，该第二流动空间可经由第三混合孔与燃烧区连通且可经由第一混合孔与第一流动空间连通。
根据本发明的另一方面，提供了在其内限定了燃烧区的环管式燃烧器，且该环管式燃烧器包括：环形衬套，其具有在第一轴向位置处限定于其中的第一混合孔；流动套管，其具有在第二轴向位置处限定于其中的第二混合孔，该流动套管包围该衬套，以在衬套外部形成第一流动空间；端口，其在第二轴向位置处联接到流动套管上，该端口构造成经由第二混合孔从第一流动空间移除空气；以及罩，其具有在第二轴向位置处限定于其中的第三混合孔，该罩设置成防护衬套且在该衬套内形成第二流动空间，第二流动空间可经由第三混合孔与燃烧区连通且可经由第一混合孔与第一流动空间连通。
根据本发明的又一方面，提供了一种包围燃烧区的、空气移除端口联接到其上的燃烧器护罩，且该燃烧器护罩包括：衬套，其具有在第一轴向位置处限定于其中的第一混合孔；流动套管，其相对于衬套形成第一流动空间，该流动套管具有第二混合孔，第二混合孔在与端口的轴向位置对准的第二轴向位置处限定于流动套管中，且端口通过第二混合孔从第一流动空间移除空气；以及罩，其具有在第二轴向位置处限定于其中的第三混合孔，该罩设置成防护该衬套且相对于衬套形成第二流动空间，第二流动空间可经由第三混合孔与燃烧区连通且可经由第一混合孔与第一流动空间连通。
通过结合附图得到的以下说明，这些和其它优点和特征将会变得更加显然。
附图说明
在说明书结论中的权利要求中特定地指出且明确地要求保护被认为是本发明的主题。通过结合附图得到的下文的详细说明，本发明的前述和其它特征和优点显而易见，在附图中：
图1是具有隔热罩的燃烧器衬套的截面图；
图2是具有隔热罩的燃烧器衬套的截面图；以及
图3是具有隔热罩的燃烧器衬套的截面图。
详细描述参看附图以举例说明的方式解释了本发明的实施例，以及优点和特征。
部件列表：
燃烧器 1
燃烧区 2
环形衬套 10
第一混合孔 11
内表面 12
外表面 13
第一轴向位置 14
流动套管 20
第二混合孔 21
内表面 22
外表面 23
第二轴向位置 24
第一环形流动空间 30
空气提取端口 40
隔热罩 50
第三混合孔 51
内表面 52
外表面 53
第二环形流动空间 60
突起 70
挂钩 80
螺栓与螺母组合 81
热屏障涂层 90
燃烧器护罩 100
具体实施方式
参看图1至图3，提供了在其内限定了燃烧区2的燃烧器1，诸如环管式燃烧器。燃烧器1包括环形衬套10、流动套管20和空气提取端口40以及隔热罩50。
环形衬套10大体上为圆柱形，或者在环管式燃烧器的情况下由一系列管形衬套形成。在任何情况下，环形衬套10都为环形且包围燃烧区2。以此方式，环形衬套10包括内表面12和外表面13且具有限定于其中的第一混合孔11，第一混合孔11从内表面12延伸到外表面13。第一混合孔11位于燃烧器1的第一轴向位置14处。
流动套管20以类似于环形衬套10的方式成形，且因此包括内表面22和外表面23，且具有限定于其中的第二混合孔21，第二混合孔21从内表面22延伸到外表面23。流动套管20大体上包围环形衬套10，且邻近外表面13形成第一环形流动空间30。第一环形流动空间30可形成为具有不同的尺寸和/或形状。第二混合孔21位于燃烧器1的第二轴向位置24处。将理解的是，虽然图1至图3示出第二轴向位置24位于第一轴向位置14的上游，但这种布置只是示范性的，且存在其中第二轴向位置24位于第一轴向位置14下游的实施例。
空气提取端口40联接到流动套管20上，且基本上在径向方向上远离流动套管20的外表面23延伸。空气提取端口40构造成经由第二混合孔21从第一环形流动空间30移除(例如)压缩机排放空气。为此目的，空气提取端口40设置在对应于第二轴向位置24的轴向部位处，且可进一步设置在对应于第二混合孔21的周向部位的周向部位处。
隔热罩50包括内表面52和外表面53，且具有限定于其中的、从内表面52延伸到外表面53的第三混合孔51。隔热罩50设置于环形衬套10的内表面12内，以防护内表面12免受在燃烧区2内发生的燃烧相关的损坏。以此方式，隔热罩50用作燃烧器1的牺牲性构件，且虽然隔热罩50可能会需要相对频繁的维修和/或替换，但这些维修和替换将比环形衬套10构件的维修和/或替换成本更低且耗时更少。
隔热罩50进一步设置成在衬套10内邻近内表面12形成了第二环形流动空间60。第二环形流动空间60类似于第一环形流动空间30，因为其可形成为不同的尺寸和/或形状。第二环形流动空间60设置成可经由第三混合孔51与燃烧区2连通且可经由第一混合孔11与第一环形流动空间30连通。第三混合孔51设置在对应于第二轴向位置21的部位处。
隔热罩50可为单个构件，或者在备选实施例中数量为复数。在隔热罩50的数量为复数时，单独的防护部件可基本上肩并肩地布置，其中第三混合孔51限定于单个防护部件的边界内。或者，第三混合孔51可限定于设于单独的防护部件之间的空间内。
隔热罩50可由任何合适的材料组分形成，包括但不限于陶瓷和/或镍合金，且可由任何合适的制造过程形成。此外，根据实施例，衬套10和隔热罩50中的至少一个可包括热屏障涂层90。
衬套10、流动套管20和隔热罩50中的至少一个可包括不同尺寸和形状的突起70，突起70分别突伸到第一环形流动空间30和第二环形流动空间60中，以延伸和跨越第一环形流动空间30和第二环形流动空间60的有效大小。在一些实施例中，突起70在衬套10与流动套管20之间以及在衬套10与隔热罩50之间形成冷却通道。
可采用紧固元件，诸如图1和图2所示的挂钩80或者如图3所示的螺栓与螺母组合81，来从衬套10的内表面12上悬置隔热罩50。当然，将理解的是，这些紧固元件只是示范性的且可采用另外的紧固元件以起到类似效果。
如上文所述，第一混合孔11在第一轴向位置14处，且第二混合孔21、端口40和第三混合孔51在第二轴向位置24处时，由空气提取端口40从第一环形流动空间30移除压缩机排放空气。
如图1至图3所示，第一混合孔11、第二混合孔21和第三混合孔51可具有各种尺寸和形状。举例而言，第一混合孔11可垂直于燃烧器1的轴向方向定向，而第三混合孔51可以成角度的定向来提供。以此方式，来自第三混合孔51的溢出流EF可向下游引导穿过燃烧区2且靠近隔热罩50的内表面52(见图2)。
根据另一方面，提供了用于在例如环管式燃烧器中使用的燃烧器护罩100，且该燃烧器护罩100包围燃烧区2。空气提取端口40联接到燃烧器护罩100上，且燃烧器护罩100包括环形衬套10，环形衬套10具有在第一轴向位置14处限定于其中的第一混合孔11。流动套管20相对于环形衬套10形成第一环形流动空间30。流动套管20具有在第二轴向位置24处限定于其中的第二混合孔21，该第二轴向位置24与空气提取端口40的位置对准。空气提取端口40通过第二混合孔21从第一环形流动空间30移除空气。隔热罩50具有在第二轴向位置24处限定于其中的第三混合孔51，且设置成防护环形衬套10。隔热罩50进一步设置成相对于环形衬套10形成了第二环形流动空间60。第二环形流动空间60可经由第三混合孔51与燃烧区2连通且可经由第一混合孔11与第一环形流动空间30连通。
虽然已经结合仅有限数量的实施例详细地描述了本发明，但应易于理解，本发明并不限于这些公开的实施例。相反，可修改本发明以结合之前未描述但与本发明的精神和范畴相称的任意数量的变型、更改、替代或等效布置。此外，虽然已描述了本发明的各种实施例，但将理解的是，本发明的方面可仅包括所描述实施例中的一些实施例。因此，本发明不应视为受到前文描述的限制，而是仅受到所附权利要求书的范围的限制。

Claims (9)

1.一种在其内限定了燃烧区(2)的燃烧器(1)，包括：
环形衬套(10)，所述环形衬套(10)具有在第一轴向位置(14)处限定于该环形衬套(10)中的第一混合孔(11)；
流动套管(20)，所述流动套管(20)具有在第二轴向位置(24)处限定于该流动套管(20)中的第二混合孔(21)，所述流动套管(20)包围所述衬套(10)，以在所述衬套(10)的外部形成第一流动空间(30)；
端口(40)，所述端口(40)在所述第二轴向位置(24)处联接到所述流动套管(20)上，该端口(40)构造成经由所述第二混合孔(21)从所述第一流动空间(30)移除空气；以及
罩(50)，所述罩(50)具有在所述第二轴向位置(24)处限定于该罩(50)中的第三混合孔(51)，该罩(50)设置成防护所述衬套(10)且在所述衬套(10)内形成第二流动空间(60)，所述第二流动空间(60)可经由所述第三混合孔(51)与所述燃烧区(2)连通且可经由所述第一混合孔(11)与所述第一流动空间(30)连通。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述衬套(10)和所述罩(50)中的至少一个包括突起(70)。
3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，还包括用来将所述罩(50)联接到所述衬套(10)上的紧固元件(80，81)。
4.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述罩(50)的数量为复数。
5.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述罩(50)包括镍合金。
6.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述衬套(10)和所述罩(50)中的至少一个包括热屏障涂层(90)。
7.一种在其内限定了燃烧区(2)的环管式燃烧器(1)，包括：
环形衬套(10)，所述环形衬套(10)具有在第一轴向位置(14)处限定于该环形衬套(10)中的第一混合孔(11)；
流动套管(20)，所述流动套管(20)具有在第二轴向位置(24)处限定于该流动套管(20)中的第二混合孔(21)，所述流动套管(20)包围所述衬套(10)，以在所述衬套(10)的外部形成第一流动空间(30)；
端口(40)，所述端口(40)在所述第二轴向位置(24)处联接到所述流动套管(20)上，该端口(40)构造成经由所述第二混合孔(21)从所述第一流动空间(30)移除空气；以及
罩(50)，所述罩(50)具有在所述第二轴向位置(24)处限定于该罩(50)中的第三混合孔(51)，该罩(50)设置成防护所述衬套(10)且在所述衬套(10)内形成第二流动空间(60)，所述第二流动空间(60)可经由所述第三混合孔(51)与所述燃烧区(2)连通且可经由所述第一混合孔(11)与所述第一流动空间(30)连通。
8.一种燃烧器护罩(100)，所述燃烧器护罩(100)包围燃烧区(2)，空气移除端口(40)联接到所述燃烧器护罩(100)上，所述燃烧器护罩(100)包括：
衬套(10)，所述衬套(10)具有在第一轴向位置(14)处限定于该衬套(10)中的第一混合孔(11)；
流动套管(20)，所述流动套管(20)相对于所述衬套(10)形成第一流动空间(30)，所述流动套管(20)具有第二混合孔(21)，所述第二混合孔(21)在与所述端口(40)的轴向位置对准的第二轴向位置(24)处限定于该流动套管(20)中，且所述端口(40)通过所述第二混合孔(21)从所述第一流动空间(30)移除空气；以及
罩(50)，所述罩(50)具有在所述第二轴向位置(24)处限定于该罩(50)中的第三混合孔(51)，所述罩(50)设置成防护所述衬套(10)且相对于所述衬套(10)形成第二流动空间(60)，所述第二流动空间(60)可经由所述第三混合孔(51)与所述燃烧区(2)连通且可经由所述第一混合孔(11)与所述第一流动空间(30)连通。
9.根据权利要求8所述的燃烧器护罩(100)，其特征在于，所述燃烧器护罩(100)设置在环管式燃烧器(1)内。
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