CN102022754B - 用于涡轮发动机的周向自膨胀燃烧器支撑件 - Google Patents

用于涡轮发动机的周向自膨胀燃烧器支撑件 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于涡轮发动机的周向自膨胀燃烧器支撑件。提供用于涡轮燃烧器的牛角件或支撑件。该支撑件保持过渡元件相对于燃烧器的正确定位，同时还允许支撑件的某些运动以减轻在涡轮运转期间的机械应力。该支撑件由具有联锁的、可释放的连接的至少两部分构成。

Description

用于涡轮发动机的周向自膨胀燃烧器支撑件
技术领域
本发明涉及用于涡轮燃烧器的牛角件(bullhorn)或支撑件，其保持过渡元件相对燃烧器的正确定位，同时还允许支撑件的某些运动以减轻在运转期间的机械应力。
背景技术
涡轮燃烧器包括限定燃烧室的燃烧衬套。过渡区段在燃烧衬套和涡轮第一级之间延伸。用于将过渡区段紧固到燃烧衬套上的传统组件包括牛角件，其作为用于包括燃烧器的组件的支撑件。牛角件典型地以允许过渡区段相对燃烧器轴向运动的方式连接到过渡区段上。
在涡轮发动机的运转期间，产生相当大的机械应力。不幸地，这些应力可传递到牛角件，而带来不希望的效果。对于某些涡轮结构，希望将牛角件安装在分成两个或更多个部分的支撑环上。如果牛角件安装在这些部分之间，传递到牛角件的应力可能在运转期间变得不可接受地高。
因此，可减轻在运转期间的机械应力的牛角件或过渡区段支撑件将是有用的。可在装配期间保持轴向对准而在涡轮运转期间允许沿径向方向和周向方向膨胀的牛角件或支撑件也将是有用的。可与多件式支撑环一起使用的牛角件将是特别有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下的描述中部分地提出，或可从描述中变得显而易见，或可通过本发明的实践来了解。
在一个示例性实施例中，本发明提供用于将过渡区段定位到涡轮发动机的燃烧器上的支撑组件。燃烧器限定周向方向、轴向方向和径向方向。支撑组件包括安装至过渡区段上的至少一对凸缘。支撑件也用于相对涡轮发动机进行安装。支撑件包括通过联锁连接部配合在一起的至少一对臂状件，联锁连接部形成支撑件的细长分段的一部分。联锁连接部构造成以便固定臂状件彼此相对的轴向位置，同时允许臂状件沿径向方向和周向方向运动。臂状件均沿径向方向延伸。臂状件在沿轴向方向延伸并且由凸缘接收的成对指状件处终止。
在另一个示例性实施例中，本发明提供用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件。支撑件包括由联锁连接部可释放地附连在一起的成对臂状件。成对臂状件提供限定联锁连接部的细长分段。联锁连接部适合于固定臂状件彼此相对的轴向运动，同时允许臂状件沿涡轮发动机的径向方向和周向方向运动。臂状件连接到过渡区段并且构造成以便允许过渡区段沿涡轮发动机的轴向方向运动。
参考以下的描述和权利要求，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解。包括在本说明书中并组成本说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中提出本发明对于本领域技术人员的完整且能够实现的公开，包括本发明的最佳实施方式，在附图中：
图1是具有本发明的牛角件或支撑件的示例性实施例的涡轮发动机的燃烧器和过渡区段的侧视图。本发明不局限于与图1所示的特定燃烧器或过渡区段一起使用，这些仅仅作为上下文和示例提供。
图2是沿图1的线2-2截取的局部截面图。
图3是在图1和图2中使用的牛角件或支撑件的示例性实施例的透视图。
部件列表
10  燃烧器(组件)
12  燃料喷嘴
14  燃烧室
16  过渡区段
18  涡轮第一级
20  (燃烧)衬套
22  流动套管
23  气流通道
24  支撑件
25  喷嘴端部
26  臂状件
28  臂状件
30  指状件
32  指状件
34  块状件
36  块状件
38  凹槽
40  凹槽
50  凸缘
52  凸缘
54  细长分段
56  联锁连接部
58  支撑环
60  裂口/不连续部
62  舌状件
64  凹槽
A  轴向方向
C  周向方向
R  径向方向
具体实施方式
本发明涉及用于涡轮燃烧器的牛角件或支撑件，其保持燃烧器的正确定位，同时还允许支撑件的某些运动以减轻在运转期间的机械应力。现在将详细参考本发明的实施例，实施例的一个或更多个示例在附图中示出。每个示例作为对本发明的解释而不作为对本发明的限制进行提供。事实上，将对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的范围或精神的情况下可以对本发明做出各种改变和变更。例如，作为一个实施例的一部分进行示出或描述的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，意图是本发明覆盖在权利要求及其等同物的范围内的这些改变和变更。
如图1所示，多燃烧器涡轮发动机(未示出)的燃烧器组件10包括燃料喷嘴12(一些涡轮在每个燃烧器中采用多个喷嘴)、燃烧室14以及过渡区段16，其在燃烧室14和涡轮第一级18之间延伸。燃烧室14由大致圆柱形的燃烧衬套20限定，而燃烧衬套20由大致圆柱形的流动套管22围绕。流动套管22和衬套20之间的径向空间提供气流通道23，其允许压缩机排出空气逆向地流动到衬套20的上游或喷嘴端部25，然后引入燃烧室14用于与燃料混合。在此为了方便参考，燃烧器或涡轮示出为限定周向方向C(图2、图3)、轴向方向A(图1、图3)以及径向方向R(图1、图2)。
过渡区段16通过轴向浮动接口17紧固到燃烧衬套20上。更具体地，过渡区段16允许由于暴露于与运转涡轮相关的高温热状态而沿方向A轴向膨胀和收缩。过渡区段16的相对运动减轻原本将在运转期间产生的应力。
现参看图1至图3，也称为牛角件的支撑件24由成对臂状件26和28限定。臂状件26和28远离支撑件24的细长分段54径向延伸，并且还沿过渡区段16的侧面彼此向外突出。支撑件24的每个臂状件26、28包括对应的轴向延伸指状件30、32。指状件30和32分别从位于臂状件26和28的端部的块状件34和36向外延伸。指状件30和32沿方向A并且在上游方向上、即朝向燃烧器10、轴向延伸。
指状件30和32接收在U形凹槽38和40内，凹槽38和40由安置在过渡区段16上的成对凸缘50、52限定，如图2最佳所示。凸缘50和52邻近于过渡区段16的上游或燃烧器端部布置。凸缘50和52允许指状件30和32在涡轮运转中经历的瞬态状态期间沿轴向方向A运动。在用于涡轮的典型组件中，对于与涡轮一起使用的多个燃烧器10中的每个，多个支撑件24围绕涡轮周向地布置。应理解的是，其它燃烧器结构可与本发明一起使用，并且燃烧器10仅仅作为示例提供。
现参看图2，臂状件26和28通过联锁连接部56配合在一起，联锁连接部56形成为支撑件24的细长分段54的一部分。联锁连接部56构造成以便固定臂状件26和28彼此相对的轴向位置，同时允许臂状件沿径向方向R和周向方向C运动。更具体地，因为联锁连接部56的构造，阻止臂状件26和28彼此相对沿轴向方向A滑动或移动。然而，同时，联锁连接部56确实允许臂状件26和28沿径向方向R或周向方向C彼此相对运动。
因此，支撑件24提供过渡区段16相对燃烧器10的定位，并且同时允许某些自由度以减小在涡轮的运转期间产生的应力。此外，臂状件26和28沿轴向方向固定的定位在过渡区段16的装配和安装期间特别有用，这是因为例如联锁连接部56将阻止臂状件26和28彼此相对旋转。
使用本文公开的教导，将理解的是，可提供用于联锁连接部56的各种其它结构，该结构将固定臂状件26和28的相对轴向运动，同时允许在径向方向R和周向方向C上的运动。在图2中，联锁连接部56由可释放地连接的舌状件62和凹槽64构成。更具体地，舌状件62可通过沿周向方向C或径向方向R的连续运动而从凹槽64中容易地移出。作为示例，用于联锁连接部56的其它结构包括锯齿形、一个或更多个槽缝形、楔形等等。
如图2最佳所见，支撑件24安装在具有裂口或不连续部60的支撑环58上。对于某些涡轮结构，裂口60是优选的，这是因为它允许支撑环58的不同部分彼此相对运动。在这种情况下，支撑件24特别有用，这是因为它消除或减小原本将在涡轮运转期间产生的某些相当大的应力。例如，如果支撑环58在运转期间沿周向方向C膨胀，则支撑件24也将允许膨胀而不会经历来自支撑环58的不可接受的应力。
这些文字描述使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且也使本领域技术人员能够实践本发明，包括做出和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。例如，除了附图中对于支撑件24所示的之外，本发明可包括具有其它形状和定向的支撑件，例如包括对于臂状件和/或指状件不同的形状和定向，只要运动如上所述地进行控制。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这样的其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种用于将过渡区段定位到涡轮发动机的燃烧器上的支撑组件，所述燃烧器限定周向方向、轴向方向和径向方向，所述支撑组件包括：
安装至所述过渡区段上的至少一对凸缘；和
用于相对所述涡轮发动机进行安装的支撑件，所述支撑件包括通过联锁连接部配合在一起的至少一对臂状件，所述联锁连接部形成所述支撑件的细长分段的一部分，所述联锁连接部构造成以便固定所述至少一对臂状件彼此相对的轴向位置，同时允许所述至少一对臂状件沿所述径向方向和周向方向运动，所述至少一对臂状件均沿所述径向方向延伸，所述至少一对臂状件终止于沿所述轴向方向延伸并且由所述凸缘接收的成对指状件处。
2.根据权利要求1所述的用于将过渡区段定位到涡轮发动机的燃烧器上的支撑组件，其特征在于，还包括安装到所述涡轮发动机上的支撑环，其中，所述支撑件安装到所述支撑环上。
3.根据权利要求2所述的用于将过渡区段定位到涡轮发动机的燃烧器上的支撑组件，其特征在于，所述支撑环限定裂口，并且其中，所述联锁连接部径向地邻近于所述裂口定位。
4.根据权利要求2所述的用于将过渡区段定位到涡轮发动机的燃烧器上的支撑组件，其特征在于，所述支撑环限定不连续部，使得所述支撑环分成至少两个部分，其中，每个这种部分连接至所述至少一对臂状件中的一个。
5.根据权利要求1所述的用于将过渡区段定位到涡轮发动机的燃烧器上的支撑组件，其特征在于，所述联锁连接部包括舌状件和凹槽连接。
6.根据权利要求1所述的用于将过渡区段定位到涡轮发动机的燃烧器上的支撑组件，其特征在于，所述臂状件远离所述细长分段径向突出并且沿所述过渡区段的侧面彼此向外突出。
7.根据权利要求1所述的用于将过渡区段定位到涡轮发动机的燃烧器上的支撑组件，其特征在于，所述过渡区段通过轴向浮动接口紧固到所述燃烧器的燃烧衬套上。
8.一种用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件，所述支撑件包括：
成对臂状件，其由联锁连接部可释放地附连在一起，所述成对臂状件提供限定所述联锁连接部的细长分段，所述联锁连接部适合于固定所述臂状件彼此相对的轴向运动，同时允许所述臂状件沿所述涡轮发动机的径向方向和周向方向运动，所述臂状件终止于成对指状件，其连接到所述过渡区段并且构造成以便允许所述过渡区段沿所述涡轮发动机的轴向方向运动。
9.根据权利要求8所述的用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件，其特征在于，所述联锁连接部包括舌状件和凹槽连接。
10.根据权利要求8所述的用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件，其特征在于，所述联锁连接部包括由所述细长分段限定的一个或更多个槽缝。
11.根据权利要求8所述的用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件，其特征在于，所述联锁连接部包括锯齿连接。
12.根据权利要求8所述的用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件，其特征在于，还包括所述支撑件附连在其上的支撑环。
13.根据权利要求12所述的用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件，其特征在于，所述支撑环由至少一个不连续部分开。
14.根据权利要求13所述的用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件，其特征在于，所述细长分段的联锁连接部邻近于所述支撑环的至少一个不连续部安置。
15.根据权利要求8所述的用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件，其特征在于，所述指状件沿所述轴向方向定向。
16.根据权利要求15所述的用于将过渡区段紧固到涡轮发动机的燃烧器上的支撑件，其特征在于，所述臂状件中的每个适合于允许所述过渡区段相对于所述支撑件沿所述轴向方向运动。
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