CN106482152B - 用于涡轮发动机的燃烧器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件（100）。燃烧器组件（100）总体上包括环形穹顶和衬套。衬套至少部分地限定燃烧室（114）并且包括接收在由环形穹顶所限定的槽口内的前端。另外，本发明提供了一种热屏蔽件（142）。热屏蔽件（142）包括也接收在由环形穹顶所限定的槽口内的端部。安装组件将衬套的前端和热屏蔽件（142）的端部附接至环形穹顶，使得衬套的前端和热屏蔽件的端部（142）共同地安装在由环形穹顶所限定的槽口内。

Description

用于涡轮发动机的燃烧器组件
技术领域
本主题总体上涉及燃气涡轮发动机，或者更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件。
背景技术
燃气涡轮发动机通常包括风扇以及布置成彼此流动连通的核心（core）。另外，燃气涡轮发动机的核心通常以串行流动次序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段，以及排出区段。在操作中，从风扇提供空气至压缩机区段的入口，在压缩机区段中一个或更多轴向压缩机逐渐地压缩空气直至其到达燃烧区段。燃料与压缩空气相混合并且在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送至涡轮区段。燃烧气体穿过涡轮区段的流动驱动涡轮区段且然后传送穿过排出区段，例如通向大气。
更常见地，非传统的高温材料例如陶瓷基复合（CMC）材料用作燃气涡轮发动机内的结构构件。例如，假定CMC材料能够耐受相对极端的温度，则特别感兴趣的是利用CMC材料来替换燃气涡轮发动机的燃烧区段内的构件。更具体地，燃气涡轮发动机的一个或更多热屏蔽件（或隔热屏）更为常见地由CMC材料形成。
然而，某些燃气涡轮发动机具有适应结合在其中的CMC材料的某些机械性能的问题。例如，CMC材料相比于传统金属材料具有不同的热膨胀系数。因此，上述一个或更多热屏蔽件可能不直接地附接至例如定位在燃气涡轮发动机的燃烧区段内的金属环形穹顶（dome），因为金属环形穹顶和CMC热屏蔽件在燃气涡轮发动机的操作期间相对于彼此膨胀。
因此，能够将CMC热屏蔽件附接至金属环形穹顶的燃烧器组件将是有用的。更具体地，能够将CMC热屏蔽件和燃烧区段的其它CMC构件附接至金属环形穹顶的燃烧器组件将是特别有益的。
发明内容
本发明的方面和优点将在下文描述中部分地阐述，或者可根据该描述是显而易见的，或者可通过实施本发明而懂得。
在本公开内容的一个示例性实施例中，提供了一种用于限定轴向方向的燃气涡轮发动机的燃烧器组件。燃烧器组件包括环形穹顶，其包括限定槽口的包封表面。燃烧器组件还包括衬套，其至少部分地限定燃烧室并且总体上沿着轴向方向在后端和前端之间延伸。衬套的前端接收在环形穹顶的槽口内。燃烧器组件还包括热屏蔽件，其包括也接收在环形穹顶的槽口内的端部；以及安装组件，其至少部分地定位在环形穹顶的槽口内。安装组件将衬套的前端和热屏蔽件的端部附接至环形穹顶。
在本公开内容的另一示例性实施例中，提供了一种限定轴向方向的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段、经由轴机械地联接至压缩机区段的涡轮区段，以及设置在压缩机区段和涡轮区段之间的燃烧器组件。燃烧器组件包括环形穹顶，其包括限定槽口的包封表面；以及衬套，其至少部分地限定燃烧室并且总体上沿着轴向方向在前端和后端之间延伸。衬套的前端接收在环形穹顶的槽口内。燃烧器组件还包括热屏蔽件，其包括也接收在环形穹顶的槽口内的端部；以及安装组件，其至少部分地定位在环形穹顶的槽口内。安装组件将衬套的前端和热屏蔽件的端部附接至环形穹顶。
在本公开内容还有的另一示例性实施例中，提供了一种用于限定轴向方向的燃气涡轮发动机的燃烧器组件。燃烧器组件包括外部环形穹顶，其包括限定槽口的包封表面；以及外部衬套，其包括接收在外部环形穹顶的槽口内的前端。燃烧器组件还包括内部环形穹顶，其也包括限定槽口的包封表面；以及内部衬套，其包括接收在外部环形穹顶的槽口内的前端。内部衬套和外部衬套至少部分地限定燃烧室。燃烧室组件还包括具有第一端和第二端的热屏蔽件。第一端与外部衬套在外部环形穹顶的槽口内共同地安装至外部环形穹顶。第二端与内部衬套在内部环形穹顶的槽口内共同地安装至内部环形穹顶。
技术方案1.一种用于限定轴向方向的燃气涡轮发动机的燃烧器组件，所述燃烧器组件包括：
环形穹顶，其包括限定槽口的包封表面；
衬套，其至少部分地限定燃烧室并且大体上沿着所述轴向方向在后端和前端之间延伸，所述衬套的前端接收在所述环形穹顶的槽口内；
热屏蔽件，其包括也接收在所述环形穹顶的槽口内的端部；以及
安装组件，其至少部分地定位在所述环形穹顶的槽口内，将所述衬套的前端和所述热屏蔽件的端部附接至所述环形穹顶。
技术方案2.根据技术方案1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述环形穹顶包括基板和轭架，其中，所述基板和所述轭架基本上平行于彼此延伸，以及其中，所述穹顶的包封表面包括所述基板的表面和所述轭架的表面，使得所述槽口限定在所述基板和所述轭架之间。
技术方案3.根据技术方案2所述的燃烧器组件，其特征在于，所述安装组件延伸穿过所述环形穹顶的轭架、所述衬套的前端、所述热屏蔽件的端部，以及所述环形穹顶的基板。
技术方案4.根据技术方案3所述的燃烧器组件，其特征在于，所述安装组件包括销和套管，其中，所述销延伸穿过所述轭架、所述衬套的前端、所述热屏蔽件的端部以及所述基板，并且其中，所述套管围绕所述销定位在所述槽口内并被挤压在所述轭架和所述基板之间。
技术方案5.根据技术方案1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述安装组件包括销和垫环，其中，所述垫环定位在所述衬套的前端中的开口内和所述热屏蔽件的端部中的开口中，以及其中，所述垫环定位成围绕所述销。
技术方案6.根据技术方案5所述的燃烧器组件，其特征在于，所述衬套为外部衬套以及其中，所述环形穹顶为外部环形穹顶，以及其中，所述垫环为单个垫环，使得所述外部衬套的前端相对于所述热屏蔽件的第一端固定。
技术方案7.根据技术方案1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述安装组件包括销、第一垫环以及第二垫环，其中，所述第一垫环定位在所述衬套的前端中的开口内，其中，所述第二垫环定位在所述热屏蔽件的端部中的开口内，以及其中，所述第一垫环和第二垫环定位成围绕所述销。
技术方案8.根据技术方案7所述的燃烧器组件，其特征在于，所述衬套为内部衬套以及其中，所述环形穹顶为内部环形穹顶，以及其中，第一垫环和所述内部衬套的前端能相对于所述第二垫环和所述热屏蔽件的第二端移动。
技术方案9.根据技术方案1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述衬套和所述热屏蔽件均由陶瓷基复合材料构成，以及其中，所述环形穹顶由金属材料构成。
技术方案10.一种限定轴向方向的燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：
压缩机区段；
涡轮区段，其经由轴机械地联接至所述压缩机区段；以及
燃烧器组件，其设置在所述压缩机区段和所述涡轮区段之间，所述燃烧器组件包括：
环形穹顶，其包括限定槽口的包封表面；
衬套，其至少部分地限定燃烧室并且大体上沿着所述轴向方向在后端和前端之间延伸，所述衬套的前端接收在所述环形穹顶的槽口内；
热屏蔽件，其包括也接收在所述环形穹顶的槽口内的端部；以及
安装组件，其至少部分地定位在所述环形穹顶的槽口内，将所述衬套的前端和所述热屏蔽件的端部附接至所述环形穹顶。
技术方案11.根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述环形穹顶包括基板和轭架，其中，所述基板和所述轭架基本上平行于彼此延伸，以及其中，所述穹顶的包封表面包括所述基板的表面和所述轭架的表面，使得所述槽口限定在所述基板和所述轭架之间。
技术方案12.根据技术方案11所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述安装组件延伸穿过所述环形穹顶的轭架、所述衬套的前端、所述热屏蔽件的端部，以及所述环形穹顶的基板。
技术方案13.根据技术方案12所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述安装组件包括销和套管，其中，所述销延伸穿过所述轭架、所述衬套的前端、所述热屏蔽件的端部以及所述基板，并且其中，所述套管围绕所述销定位在所述槽口内并被挤压在所述轭架和所述基板之间。
技术方案14.根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述安装组件包括销和垫环，其中，所述垫环定位在所述衬套的前端中的开口内和所述热屏蔽件的端部中的开口内，以及其中，所述垫环定位成围绕所述销。
技术方案15.根据技术方案14所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述衬套为外部衬套以及其中，所述环形穹顶为外部环形穹顶，以及其中，所述垫环为单个垫环，使得所述外部衬套的前端相对于所述热屏蔽件的第一端固定。
技术方案16.根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述安装组件包括销、第一垫环以及第二垫环，其中，所述第一垫环定位在所述衬套的前端中的开口内，其中，所述第二垫环定位在所述热屏蔽件的端部中的开口内，以及其中，所述第一垫环和第二垫环定位成围绕所述销。
技术方案17.一种用于限定轴向方向的燃气涡轮发动机的燃烧器组件，所述燃烧器组件包括：
外部环形穹顶，其包括限定槽口的包封表面；
外部衬套，其包括接收在所述外部环形穹顶的槽口内的前端；
内部环形穹顶，其也包括限定槽口的包封表面；
内部衬套，其包括接收在所述外部环形穹顶的槽口内的前端，所述内部衬套和外部衬套至少部分地限定燃烧室；以及
热屏蔽件，其包括第一端和第二端，所述第一端与所述外部衬套在所述外部环形穹顶的槽口内共同地安装至所述外部环形穹顶，以及所述第二端与所述内部衬套在所述内部环形穹顶的槽口内共同地安装至所述内部环形穹顶。
技术方案18.根据技术方案17所述的燃烧器组件，其特征在于，所述燃烧器组件还包括：
外部安装组件，其包括定位在所述外部环形穹顶的槽口内并且将所述外部衬套的前端和所述热屏蔽件的第一端共同地安装至所述外部环形穹顶的至少一部分；以及
内部安装组件，其包括定位在所述内部环形穹顶的槽口内并且将所述内部衬套的前端和所述热屏蔽件的第二端共同地安装至所述内部环形穹顶的至少一部分。
技术方案19.根据技术方案18所述的燃烧器组件，其特征在于，所述外部安装组件包括销和垫环，其中，所述垫环定位在所述外部衬套的前端中的开口内和所述热屏蔽件的第一端中的开口内，以及其中，所述垫环定位成围绕所述销。
技术方案20.根据技术方案18所述的燃烧器组件，其特征在于，所述内部安装组件包括销、第一垫环以及第二垫环，其中，所述第一垫环定位在所述内部衬套的前端中的开口内，其中，所述第二垫环定位在所述热屏蔽件的第二端中的开口内，以及其中，所述第一垫环和第二垫环定位成围绕所述销。
参照下文描述和所附权利要求，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其一部分的附图例示了本发明的实施例，并且连同描述一起用于阐释本发明的原理。
附图说明
本发明针对本领域普通技术人员而言全面并能够实施的公开内容（包括其最佳方式）在参照附图的说明书中阐述，附图中：
图1为根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性截面视图。
图2为根据本公开内容的示例性实施例的燃烧器组件的透视截面视图。
图3为图2的示例性燃烧器组件的示意性截面视图。
图4为图2的示例性燃烧器组件的附接部位（point）的放大截面视图，其中，外部衬套的前端和热屏蔽件的第一端附接至外部环形穹顶。
图5为图2的示例性燃烧器组件的另一附接部位的放大截面视图，其中，内部衬套的前端和热屏蔽件的第二端附接至内部环形穹顶。
零件清单
10涡轮风扇喷气发动机　　12纵向或轴向中心线　　14风扇区段　　16核心涡轮发动机　　18外部壳体　　20入口　　22低压压缩机　　24高压压缩机　　26燃烧区段　　28高压涡轮　　30低压涡轮　　32喷射排出区段　　34高压轴/卷轴（spool）36低压轴/卷轴　　38风扇　　40叶片　　42盘　　44致动部件　　46动力齿轮箱　　48机舱（nacelle）　　50风扇壳体或机舱　　52出口导向翼片（vane）　　54下游区段　　56旁通空气流通道　　58空气　　60入口　　62第一部分空气　　64第二部分空气　　66燃烧气体　　68定子翼片　　70涡轮转子叶片　　72定子翼片　　74涡轮转子叶片76风扇喷嘴排出区段　　78热气体路径　　100燃烧器组件　　102内部衬套　　104内部衬套的后端　　106内部衬套的前端　　108外部衬套　　110外部衬套的后端　　112外部衬套的前端　　114燃烧室　　116内部环形穹顶　　118外部环形穹顶　　120内部穹顶的包封表面　　121内部穹顶的环形槽口　　122外部穹顶的包封表面　　123外部穹顶的环形槽口　　124燃料/空气混合器　　126外部穹顶的外部罩盖　　128外部穹顶的前端　　130内部穹顶的内部罩盖　　132内部穹顶的前端　　134外部穹顶的附接延伸部136外部燃烧器壳体　　138内部穹顶的附接延伸部　　140环形支承部件　　142热屏蔽件　　144热屏蔽件的第一端　　146热屏蔽件的第二端　　148外部安装组件　　150内部安装组件　　152内部活塞环　　154外部活塞环　　156内部保持器　　158外部保持器　　160外部涡轮壳体　　162高压仓室　　164内部通道　　166涡轮叶片　　168基板170轭架（yolk）　　172销　　174套管　　176头部　　178本体　　180螺母　　182垫环（grommet）　　184外部套环　　186中间套环　　188内部套环　　190帽盖　　192外表面　　193内表面　　194外表面　　195内表面　　196内表面　　197外表面　　198缺口　　199弹性部件　　200基板　　202轭架　　204销　　206套管　　208头部　　210本体　　212螺母　　214第一垫环　　216第二垫环　　218套环　　220套环　　222套环　　224套环　　226帽盖　　228弹性部件。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的当前实施例，其一个或更多实例在附图中例示。详细描述使用数字和字母标记来指代图中的特征。图和描述中的相同或类似标记用来指代本发明的相同或类似部分。如文中所用，用语“第一”、“第二”和“第三”可互换地使用以区分一个构件与另一构件而非意图表示各个构件的位置或重要性。用语“上游”和“下游”是指关于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”是指流体自其流动的方向，而“下游”是指流体向其流动的方向。
现在参看附图，其中贯穿各图同样的标号表示相同元件，图1为根据本公开内容的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机为高旁通涡轮风扇喷气发动机10，文中称为“涡轮风扇发动机10”。如图1中所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A（平行于提供为用于参照的纵向中心线12延伸）和径向方向R。通常，涡轮风扇发动机10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。
所图示的示例性核心涡轮发动机16总体上包括限定环形入口20的大致管状外部壳体18。以串行流动关系，外部壳体18包围压缩机区段，其包括增压器或低压（LP）压缩机22以及高压（HP）压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压（HP）涡轮28和低压（LP）涡轮30；以及喷射排出喷嘴区段32。高压（HP）轴或卷轴34将HP涡轮28驱动地连接至HP压缩机24。低压（LP）轴或卷轴36将LP涡轮30驱动地连接至LP压缩机22。
对于所图示的实施例，风扇区段14包括可变斜度（pitch）风扇38，其具有以间隔开的方式联接至盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40从盘42大体上沿径向方向R向外延伸。由于风扇叶片40操作地联接至适合的致动部件44，该致动部件构造成一致地共同改变风扇叶片40的斜度，每个风扇叶片40均可相对于盘42围绕斜度轴线P旋转。风扇叶片40、盘42以及致动部件44通过横跨动力齿轮箱46的LP轴36可围绕纵向轴线12一起地旋转。动力齿轮箱46包括用于逐步减低LP轴36的旋转速度至更有效的旋转风扇速度的多个齿轮。
仍参看图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前机舱48所覆盖，该前机舱空气动力学地成轮廓以促进通过上述多个风扇叶片40的空气流。另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外部机舱50，其环向地包绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应当认识到的是，机舱50可构造成由多个环向地隔开的出口导向翼片52相对于核心涡轮发动机16受到支承。此外，机舱50的下游区段54可延伸越过核心涡轮发动机16的外部部分以便在二者之间限定旁通空气流通道56。
在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58经由机舱50的相关联入口60和/或风扇区段14进入涡轮风扇发动机10。随着该体积的空气58传送越过风扇叶片40，如由箭头62所示的空气58的第一部分经引导或传送到旁通空气流通道56中以及如由箭头64所示的空气58的第二部分经引导或传送到LP压缩机22中。第一部分的空气62和第二部分的空气64之间的比率通常称为旁通比率。第二部分空气64的压力于是随着其传送经过高压（HP）压缩机24并进入燃烧区段26中而增大，在燃烧区段中该部分空气与燃料相混合并燃烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66传送经过HP涡轮28，在其中来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能经由联接至外部壳体18的HP涡轮定子翼片68和联接至HP轴或卷轴34的HP涡轮转子叶片70的相继的级所提取，由此导致HP轴或卷轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后传送经过LP涡轮30，在其中经由联接至外部壳体18的LP涡轮定子翼片72和联接至LP轴或卷轴36的LP涡轮转子叶片74的相继的级从燃烧气体66中提取第二部分的热能和/或动能，由此导致LP轴或卷轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。
燃烧气体66随后传送穿过核心涡轮发动机16的喷射排出喷嘴区段32以提供推进推力。同时，随着第一部分空气62在其从涡轮风扇发动机10的风扇喷嘴排出区段76排出之前传送穿过旁通空气流通道56，第一部分空气62的压力显著增大，从而也提供了推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30以及喷射排出喷嘴区段32至少部分地限定用于传送燃烧气体66通过核心涡轮发动机16的热气体路径78。
现在参看图2和图3，提供了根据本公开内容的示例性实施例的燃烧器组件100的放大截面视图。例如，图2和图3的燃烧器组件100可定位在图1的示例性涡轮风扇发动机10的燃烧区段26中。更具体地，图2提供了燃烧器组件100的透视截面视图以及图3提供了图2的示例性燃烧器组件100的示意性侧面截面视图。注意的是，在图2中燃烧器组件100的透视截面视图图示了外部燃烧器壳体136并且为清楚起见移除了其它构件。
如图所示，燃烧器组件100通常包括总体上沿着轴向方向A在后端104和前端106之间延伸的内部衬套102，以及同样总体上沿着轴向方向A在后端110和前端112之间延伸的外部衬套108。内部衬套102和外部衬套108一起至少部分地限定位于二者之间的燃烧室114。内部衬套102和外部衬套108分别附接至环形穹顶。更具体地，燃烧器组件100包括附接至内部衬套102的前端106上的内部环形穹顶116和附接至外部衬套108的前端112上的外部环形穹顶118。如将在下文更为详细地讨论，内部环形穹顶116包括包封表面120，其限定用于接收内部衬套102的前端106的槽口121，以及外部环形穹顶118包括包封表面122，其限定用于接收外部衬套108的前端112的槽口123。
燃烧器组件100还包括多个燃料空气混合器124（图3），其在外部穹顶118内沿环向方向间隔开。另外，该多个燃料空气混合器124沿着径向方向R设置在外部穹顶118和内部穹顶116之间。来自涡轮风扇发动机10的压缩机区段的压缩空气流动进入或经过燃料空气混合器124，在其中压缩空气与燃料相混合并点燃以在燃烧室114内生成燃烧气体66。内部穹顶116和外部穹顶118构造成帮助提供此种来自压缩机区段的压缩空气进入或经过燃料空气混合器124的流动。例如，外部穹顶118包括位于前端128处的外部罩盖126以及内部穹顶116类似地包括位于前端132处的内部罩盖130。外部罩盖126和内部罩盖130可帮助引导来自压缩机区段26的压缩空气进入或通过燃料空气混合器124中之一或更多的流动。
此外，内部穹顶116和外部穹顶118均包括构造成帮助将燃烧器组件100安装在涡轮风扇发动机10内的附接部分。例如，外部穹顶118包括构造成安装至外部燃烧器壳体136（图3）的附接延伸部134以及内部穹顶116包括构造成附接至涡轮风扇发动机10内的环形支承部件140（图3）的附接延伸部138。在某些示例性实施例中，内部穹顶116可一体地形成为单个环形构件，并且类似地，外部穹顶118也可一体地形成为单个环形构件。然而，应当认识到的是，在其它示例性实施例中内部穹顶116和/或外部穹顶118可备选地由以任何适合方式连结的一个或更多构件形成。例如，参见外部穹顶118，在某些示例性实施例中，外部罩盖126可与外部穹顶118分离地形成并且采用例如焊接处理附接至外部穹顶118的前端128。类似地，附接延伸部134也可与外部穹顶118分离地形成并且采用例如焊接处理附接至外部穹顶118的前端128。另外或备选地，内部穹顶116可具有类似构造。
仍参看图2和图3，示例性的燃烧器组件100还包括多个热屏蔽件142，其分别定位成围绕燃料空气混合器124并且环向地布置（参见图2）。对于所图示的实施例，热屏蔽件142附接至外部穹顶118和内部穹顶116并且在该外部穹顶和内部穹顶之间延伸。另外，密封件143提供在热屏蔽件142和围绕燃料空气混合器124延伸的内部和外部穹顶116、118之间以在热屏蔽件142和内部和外部穹顶116、118之间提供密封和/或在热屏蔽件142和内部和外部穹顶116、118之间提供缓冲。此外，每个热屏蔽件142均大体上在第一端144（或径向外端）和第二端146（或径向内端）之间延伸。第一端144接收在外部环形穹顶118的槽口123内以及第二端146接收在内部环形穹顶116的槽口121内。更具体地，如将在下文参照图4和图5更为详细地讨论，每个热屏蔽件142的第一端144均与外部衬套108的前端112在外部环形穹顶118的槽口123内共同地安装至外部环形穹顶118，以及每个热屏蔽件142的第二端146均与内部衬套102的前端106在内部环形穹顶116的槽口121内共同地安装至内部环形穹顶116。热屏蔽件142构造成保护涡轮风扇发动机10的某些构件免受燃烧室114的相对极端温度。
对于所图示的实施例，内部衬套102、外部衬套108以及热屏蔽件142均由陶瓷基复合（CMC）材料形成，该材料为一种具有高温性能和低延展性的非金属材料。用于此类衬套102、108和热屏蔽件142的示例性CMC材料可包括碳化硅、硅、二氧化硅或氧化铝基材料以及它们的组合。陶瓷纤维可嵌入在基体内，例如包括单丝如蓝宝石和碳化硅（例如，Textron公司的SCS-6）的氧化稳定增强纤维，以及包括碳化硅（例如，Nippon Carbon公司的NICALON®，Ube Industries公司的TYRANNO®，以及Dow Corning公司的SYLRAMIC®）、硅酸铝（例如，Nextel公司的440和480）以及短切晶须和纤维（例如，Nextel公司的440和SAFFIL®）的粗纱和细纱，以及任选地陶瓷颗粒（例如，硅、铝、锆、钇的氧化物及其组合）和无机纤维（例如，叶蜡石、钙硅石、云母、滑石、蓝晶石和蒙脱石）。CMC材料可具有温度为大约1000-1200°F时范围在大约1.3×10−6in/in/°F至大约3.5×10−6in/in/°F内的热膨胀系数。
相比而言，内部穹顶116和外部穹顶118可由金属形成，例如镍基超级合金（具有在大约1000-1200°F的温度时为大约8.3-8.5×10−6in/in/°F的热膨胀系数）或者钴基超级合金（具有在大约1000-1200°F时为大约7.8-8.1×10−6in/in/°F的热膨胀系数）。因此，内部衬套102和外部衬套108以及热屏蔽件142可更好地能够处理存在于燃烧室114中的极端温度环境。然而，将外部衬套108和每个热屏蔽件142的第一端144附接至外部环形穹顶118由于构件的不同机械特性而存在问题。因此，如将在下文所讨论那样，多个特别设计的外部安装组件148用于将外部衬套108的前端112和每个热屏蔽件142的第一端144附接至外部环形穹顶118。另外，将内部衬套102和每个热屏蔽件142的第二端146附接至内部环形穹顶116由于构件的不同机械特性而存在类似问题。因此，如同样将在下文所讨论那样，多个特别设计的内部安装组件150用于将内部衬套102的前端106和每个热屏蔽件142的第二端146附接至内部环形穹顶116。外部安装组件148和内部安装组件150构造成适应沿着径向方向R在内部穹顶116和外部穹顶118、热屏蔽件142，以及内部衬套102和外部衬套108之间的相对热膨胀。
具体地参看图3，在内部衬套102的后端104处和在外部衬套108的后端110处，燃烧器组件100分别包括内部活塞环152和外部活塞环154。内部活塞环152附接至内部活塞环保持器156，该内部活塞环保持器从内部壳体（其对于所图示实施例而言为环形支承部件140）延伸并附接于其上。类似地，外部活塞环154附接至外部活塞环保持器158，该外部活塞环保持器从外部壳体（其对于所图示实施例而言包括外部燃烧器壳体136和外部涡轮壳体160）延伸并附接于其上。内部活塞环保持器156和外部活塞环保持器158构造成适应内部衬套102和外部衬套108大体上沿轴向方向A以及大体上沿径向方向R的膨胀。
如将在下文更为详细地讨论，上述构造可允许分别由CMC材料形成的热屏蔽件142、内部衬套102和外部衬套108与分别由金属材料形成的内部穹顶116和外部穹顶118之间的相对热膨胀。此外，在此种构造中还能控制来自压缩机区段26的相对高压压缩空气进入相对低压燃烧室114的空气流。例如，此种构造可控制在限定于外部衬套108和外部燃烧器壳体136之间的高压仓室162中的相对高压压缩空气进入相对低压燃烧室114中的空气流，以及在沿径向从内部衬套102向内定位的内部通道164中的相对高压压缩空气进入相对低压燃烧室114中的空气流。
仍参看图3，并且如上文所述，燃烧气体66从燃烧室114流动进入并穿过涡轮风扇发动机10的涡轮区段，在其中来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能经由涡轮定子翼片和涡轮转子叶片的相继的级所提取。第1级涡轮叶片166示意性地图示在图3中，位于燃烧器组件100的后部。
现在参看图4，图示了附接部位的放大截面视图，在其中热屏蔽件142中之一的第一端144与外部衬套108的前端112共同地安装。热屏蔽件142的第一端144和外部衬套108的前端112在外部环形穹顶118的槽口123内共同地安装至外部环形穹顶118。
如所声称那样，为了允许外部衬套108、热屏蔽件142以及外部穹顶118之间的相对热膨胀，外部安装组件148提供为至少部分地定位在外部环形穹顶118的槽口123内。外部安装组件148将外部衬套108的前端112和热屏蔽件142的第一端144附接至外部环形穹顶118。更具体地，外部穹顶118包括基板168和轭架170。基板168和轭架170均基本上平行于彼此延伸，这对于所图示实施例而言为基本上平行于涡轮风扇发动机10的轴向方向A的方向（同样参见图3）。注意的是，外部环形穹顶118的包封表面122包括基板168的表面和轭架170的表面，使得槽口123限定在基板168和轭架170之间。另外，在某些示例性实施例中，轭架170可关于外部穹顶118环向地延伸，从而跟随基板168。对于此种构造，槽口123可认为是环形槽口。然而，在其它实施例中，轭架170可包括多个环向地隔开的突出部（参见图2），轭架170的每个单独的突出部均与基板168一起限定槽口123的单独分段部分。
另外，所图示的示例性外部安装组件148延伸穿过外部穹顶118的轭架170、外部衬套108的前端112（定位在槽口123中）、热屏蔽件142的第一端144（同样定位在槽口123中）以及外部穹顶118的基板168。更具体地，对于所图示的实施例，外部安装组件148包括销172和套管174。销172包括头部176和本体178，本体178延伸穿过轭架170、外部衬套108的前端112（定位在槽口123中）、热屏蔽件142的第一端144（同样定位在槽口123中）以及基板168。螺母180附接至销172的本体178的远端。在某些示例性实施例中，销172可构造为螺栓而螺母180可与销172能够旋转地接合以便拧紧安装组件148。然而备选地，在其它示例性实施例中，销172和螺母180可具有任何其它适合构造。例如，在其它示例性实施例中，销172可包括限定大致平滑圆柱形状的本体178而螺母180可构造为卡夹。
另外，套管174为大体圆筒形状并且围绕销172的本体178定位在槽口123内。对于所图示的实施例，通过在销172上拧紧螺母180，套管174在轭架170和基板168之间经受挤压。此外，对于所图示的实施例，外部安装组件148包括围绕套管174和销172定位的单个金属垫环182。垫环182定位在外部衬套108的前端112中的开口内和热屏蔽件142的第一端144中的开口内。垫环182包括邻近外部衬套108的外表面192定位的外部套环184、邻近外部衬套108的内表面193和热屏蔽件142的外表面194定位的中间套环186，以及邻近热屏蔽件142的内表面195定位的内部套环188。当所图示的垫环182构造为单个垫环时，热屏蔽件142的第一端144相对于外部衬套108的前端112固定。另外，当外部衬套108和热屏蔽件142大体上沿着径向方向R相对于外部穹顶118向内和向外移动时，金属垫环182可降低外部衬套108的前端112和热屏蔽件142的第一端144上的磨损量。
仍参看图4，外部衬套108的前端112在槽口123内定位成邻近外部穹顶118的包封表面122。类似地，热屏蔽件142的第一端144在槽口123内定位成邻近外部穹顶118的包封表面122。此种构造可允许所图示的示例性燃烧器组件100当外部环形穹顶118相对于外部衬套108和热屏蔽件142沿着径向方向R热膨胀时控制空气流穿过外部环形穹顶118、外部衬套108和热屏蔽件142之间的附接部位。
然而，应认识到的是在其它示例性实施例中，任何其它的适合帽盖均可提供在外部衬套108的前端112和热屏蔽件142的第一端144处。然而，备选地在其它示例性实施例中，没有帽盖可提供在外部衬套108的前端112和热屏蔽件142的第一端144处。
现在参看图5，图示了附接部位的放大截面视图，在其中热屏蔽件142的第二端146与内部衬套102的前端106共同地安装。热屏蔽件142的第二端146和内部衬套102的前端106在内部环形穹顶116的槽口121内共同地安装至内部环形穹顶116。
类似于图4中所示和上文所述的附接部位，图5中的附接部位包括至少部分地定位在内部环形穹顶116的槽口121内的内部安装组件150。内部安装组件150构造成允许内部衬套102、热屏蔽件142和内部环形穹顶116的相对热膨胀。另外，内部安装组件150将内部衬套102的前端106和热屏蔽件142的第二端146附接至内部环形穹顶116。更具体地，类似于外部穹顶118，内部穹顶116包括基板200和轭架202，它们分别大致平行于彼此延伸，这对于所图示实施例而言为大致平行于轴向方向A（同样参见图3）。另外，内部环形穹顶116的包封表面120包括基板200的表面和轭架202的表面，使得槽口123限定在基板200和轭架202之间。类似于上文所述，在某些示例性实施例中，轭架202可关于内部穹顶116环向地延伸，从而跟随基板200。对于此种构造，槽口121可认为是环形槽口。然而，在其它实施例中，轭架202可包括多个环向地隔开的突出部，轭架202的每个单独的突出部均与基板200一起限定槽口121的单独分段部分。
示例性的内部安装组件150延伸穿过内部穹顶116的轭架202、内部衬套102的前端106、热屏蔽件142的第二端146，以及内部穹顶116的基板200。更具体地，内部安装组件150包括销204和套管206。销204包括头部208和本体210，本体210延伸穿过轭架202、内部衬套102的前端106、热屏蔽件142的第二端146以及基板200。螺母212附接至销204的本体210的远端。内部安装组件150的螺母212和销204可以基本上与上文参照图4描述的外部安装组件148的螺母212和销204相同的方式构造。
另外，套管206为大体圆筒形状并且围绕销204的本体210定位在内部穹顶116的槽口123内。对于所图示实施例，通过在销204上拧紧螺母212，套管206在轭架202和内部穹顶116的基板200之间经受挤压。此外，对于所图示的实施例，内部安装组件150还包括第一垫环214和分离的第二垫环216，它们均围绕套管206和销204定位。第一垫环214定位在内部衬套102的前端106中的开口内而第二垫环216定位在热屏蔽件142的第二端146中的开口内。例如，第一垫环214包括邻近内部衬套102的内表面定位的内部套环218和邻近内部衬套102的外表面定位的外部套环220。类似地，第二垫环216包括邻近热屏蔽件142的内表面定位的内部套环222和邻近热屏蔽件142的外表面定位的外部套环224。当内部衬套102和热屏蔽件142大体上沿着径向方向R相对于内部穹顶116向内和向外移动时，第一和第二垫环214、216可降低内部衬套102的前端106和热屏蔽件142的第二端146上的磨损量。另外，第一和第二垫环214、216可大体上沿着径向方向R相对于彼此沿着套管206移动。因此，此种构造可允许热屏蔽件142大体上沿着径向方向R相对于内部和/或外部衬套102、108热膨胀。更具体地，在内部安装组件150中包括第一垫环214和分离的第二垫环216允许热屏蔽件142的第二端146沿着径向方向R相对于内部衬套102的前端106移动。
然而，应当认识到的是在其它示例性实施例中，可提供任何其它的适合构造。例如，在其它示例性实施例中，外部安装组件148中之一或更多可附加地或备选地包括定位在外部衬套108的前端112中的开口内的第一垫环和定位在热屏蔽件142的第一端144中的开口内的分离的第二垫环。在此种示例性实施例中，内部安装组件150中之一或更多可代替地包括单个垫环，其定位在内部衬套102的前端106中的开口内和热屏蔽件142的第二端146中的开口内。
此外，内部衬套102的前端106在槽口121内定位成邻近内部穹顶116的包封表面120。类似地，热屏蔽件142的第二端146在槽口121内定位成邻近内部穹顶116的包封表面120。
本书面描述采用实例来公开包括最佳方式的本发明，并且还使得本领域普通技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例包括与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果此类其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质差异的同等结构元件，则认为它们处在权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种用于限定轴向方向的燃气涡轮发动机的燃烧器组件(100)，所述燃烧器组件(100)包括：
环形穹顶，其包括限定槽口的包封表面；
衬套，其至少部分地限定燃烧室(114)并且大体上沿着所述轴向方向在后端和前端之间延伸，所述衬套的前端接收在所述环形穹顶的槽口内；
热屏蔽件(142)，其包括也接收在所述环形穹顶的槽口内的端部；以及
安装组件，其至少部分地定位在所述环形穹顶的槽口内，将所述衬套的前端和所述热屏蔽件(142)的端部附接至所述环形穹顶，
其中所述安装组件包括销、第一垫环以及第二垫环，其中，所述第一垫环定位在所述衬套的前端中的开口内，其中，所述第二垫环定位在所述热屏蔽件(142)的端部中的开口内，以及其中，所述第一垫环和所述第二垫环定位成围绕所述销。
2.根据权利要求1所述的燃烧器组件(100)，其特征在于，所述环形穹顶包括基板和轭架，其中，所述基板和所述轭架基本上平行于彼此延伸，以及其中，所述穹顶的包封表面包括所述基板的表面和所述轭架的表面，使得所述槽口限定在所述基板和所述轭架之间。
3.根据权利要求2所述的燃烧器组件(100)，其特征在于，所述安装组件延伸穿过所述环形穹顶的轭架、所述衬套的前端、所述热屏蔽件(142)的端部，以及所述环形穹顶的基板。
4.根据权利要求3所述的燃烧器组件(100)，其特征在于，所述安装组件包括销和套管，其中，所述销延伸穿过所述轭架、所述衬套的前端、所述热屏蔽件(142)的端部以及所述基板，并且其中，所述套管围绕所述销定位在所述槽口内并被挤压在所述轭架和所述基板之间。
5.根据权利要求1所述的燃烧器组件(100)，其特征在于，所述安装组件包括销和垫环，其中，所述垫环定位在所述衬套的前端中的开口内和所述热屏蔽件(142)的端部中的开口内，以及其中，所述垫环定位成围绕所述销。
6.根据权利要求5所述的燃烧器组件(100)，其特征在于，所述衬套为外部衬套(108)以及其中，所述环形穹顶为外部环形穹顶(118)，以及其中，所述垫环为单个垫环(182)，使得所述外部衬套的前端相对于所述热屏蔽件(142)的第一端(144)固定。
7.根据权利要求1所述的燃烧器组件(100)，其特征在于，所述衬套为内部衬套(102)以及其中，所述环形穹顶为内部环形穹顶(116)，以及其中，第一垫环和所述内部衬套(102)的前端能相对于所述第二垫环和所述热屏蔽件(142)的第二端移动。
8.根据权利要求1所述的燃烧器组件(100)，其特征在于，所述衬套和所述热屏蔽件(142)均由陶瓷基复合材料构成，以及其中，所述环形穹顶由金属材料构成。
9.一种用于限定轴向方向的燃气涡轮发动机的燃烧器组件(100)，所述燃烧器组件(100)包括：
外部环形穹顶（118），其包括限定槽口（123）的包封表面（122）；
外部衬套（108），其包括接收在所述外部环形穹顶（118）的槽口（123）内的前端；
内部环形穹顶（116），其也包括限定槽口（121）的包封表面；
内部衬套（102），其包括接收在所述内部环形穹顶（116）的槽口（121）内的前端（106），所述内部衬套（102）和所述外部衬套（108）至少部分地限定燃烧室（114）；以及
热屏蔽件（142），其包括第一端（144）和第二端（146），所述第一端（144）与所述外部衬套（108)在所述外部环形穹顶（118）的槽口（123）内共同地安装至所述外部环形穹顶（118），以及所述第二端与所述内部衬套（102）在所述内部环形穹顶（116）的槽口（121）内共同地安装至所述内部环形穹顶（116）,
其中内部安装组件至少部分地定位在所述内部环形穹顶的槽口内，所述内部安装组件包括销、第一垫环以及第二垫环，其中，所述第一垫环定位在所述内部衬套的前端中的开口内，其中，所述第二垫环定位在所述热屏蔽件的第二端中的开口内，以及其中，所述第一垫环和第二垫环定位成围绕所述销。
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