CN108386869B - 用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件 - Google Patents

用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件 Download PDF

Info

Publication number
CN108386869B
CN108386869B CN201810106550.XA CN201810106550A CN108386869B CN 108386869 B CN108386869 B CN 108386869B CN 201810106550 A CN201810106550 A CN 201810106550A CN 108386869 B CN108386869 B CN 108386869B
Authority
CN
China
Prior art keywords
deflector
dome
cooling holes
opening
combustor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810106550.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108386869A (zh
Inventor
N.V.帕特尔
J.鲁索
D.D.汤姆森
D.柯特利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN108386869A publication Critical patent/CN108386869A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108386869B publication Critical patent/CN108386869B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/005Combined with pressure or heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/06Arrangement of apertures along the flame tube
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/283Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60Support structures; Attaching or mounting means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00012Details of sealing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03041Effusion cooled combustion chamber walls or domes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03042Film cooled combustion chamber walls or domes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件,包括圆顶和定位成邻近于圆顶的偏转器。圆顶和偏转器中的一个或两个限定开口、延伸穿过开口的构件轴线、以及相对于构件轴线的径向方向。燃烧器组件还包括固持器,其具有接触圆顶、偏转器或两者的外部部件。固持器的外部部件沿径向方向在外部部件的内侧至少部分地限定固持器腔。圆顶、偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从固持器腔提供至开口。

Description

用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件
技术领域
本主题大体上涉及燃气涡轮发动机,或更具体而言,涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件。
背景技术
燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流连通的风扇和核心。此外,燃气涡轮发动机的核心大体上包括成串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段、以及排气区段。在操作中,空气从风扇提供至压缩机区段的入口,在那里一个或多个轴向压缩机逐步地压缩空气,直到该空气到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合且在燃烧区段内焚烧,以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送至涡轮区段。穿过涡轮区段的燃烧气体的流驱动涡轮区段,且然后传送穿过排气区段,例如,至大气。
燃气涡轮发动机的燃烧区段必须耐受极高的操作温度。由于这些高温,热护罩(例如,偏转器板)可围绕燃烧器组件的圆顶放置。偏转器板可由各种材料制成,该各种材料优选特征在于机械特性和环境特性特别地很好适合使其用作燃气涡轮发动机的燃烧器环境中的热护罩。
即使随着高温材料的进步,紧邻于燃烧火焰的燃烧器构件仍然处于过早退化的风险中。例如,本公开的发明人发现了,包绕或接近燃烧器组件的混合器和喷嘴的区域特别容易受到损坏的影响。因此,能够在燃气涡轮发动机的操作期间防止对包绕或接近燃烧器组件的混合器和喷嘴的所发现区域的损坏的、用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件将为有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述,或可从描述而明显,或可通过实践本发明而学习到。
在本公开的一个示例性实施例中,提供了一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件。燃烧器组件包括圆顶以及定位成邻近于圆顶的偏转器。圆顶和偏转器中的一个或两个限定开口、延伸穿过开口的构件轴线、以及相对于构件轴线的径向方向。燃烧器组件此外包括固持器,其包括接触圆顶、偏转器或两者的外部部件。固持器的外部部件沿径向方向在外部部件的内侧至少部分地限定固持器腔。圆顶、偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从固持器腔提供至开口。
在某些示例性实施例中,偏转器限定开口、延伸穿过开口的构件轴线、以及相对于构件轴线的径向方向。
关于此类示例性实施例,偏转器还可限定燃烧器表面,其至少部分地限定燃烧器组件的燃烧室。
此外,关于此类示例性实施例,偏转器的燃烧器表面可限定开口,多个冷却孔各自可在入口与出口之间延伸,且多个冷却孔中的各个的出口可限定在偏转器的燃烧器表面中。
此外,对于此类示例性实施例而言,圆顶可包括限定前端部的周边凸缘,偏转器也可包括限定前端部的周边凸缘,且多个冷却孔中的各个的入口可限定在圆顶的周边凸缘的前端部中,限定在偏转器的周边凸缘的前端部中,或限定在两者中。
此外,对于此类示例性实施例而言,由偏转器的燃烧器表面限定的开口可为大致柱状开口。
此外,对于此类示例性实施例而言,偏转器可包括在开口的后端部处的第一弯曲部,偏转器可在第一弯曲部处开始从构件轴线向外延伸,且多个冷却孔中的各个的出口可在第一弯曲部的前方的位置处限定在偏转器的燃烧器表面中。
在某些示例性实施例中,多个冷却孔部分地由圆顶限定,且部分地由偏转器限定。
在某些示例性实施例中,固持器包括用于安装燃烧器组件的混合器的一个或多个附接部件。
在某些示例性实施例中,固持器的外部部件限定槽,其构造成将冷却空气提供至部分地由固持器的外部部件限定的腔。
在某些示例性实施例中,固持器的外部部件限定多个槽,其构造成将冷却空气提供至部分地由固持器的外部部件限定的腔。
在某些示例性实施例中,多个冷却孔包括至少大约五十个冷却孔。
在某些示例性实施例中,构件轴线和径向方向一起限定参照平面,且其中与参照平面相交的多个冷却孔中的一个或多个与参照平面限定至少大约二十度的角。
在某些示例性实施例中,多个冷却孔中的各个朝向构件轴线沿径向方向向内倾斜,使得多个冷却孔中的各个与构件轴线限定至少大约十度的角。
在某些示例性实施例中,燃烧器组件还可包括燃料喷嘴,其至少部分地延伸到开口中,其中燃料喷嘴限定与构件轴线对准的轴线。
在本公开的其他示例性实施例中,提供了一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件。燃烧器组件包括圆顶和附接于圆顶的偏转器。偏转器限定开口、延伸穿过开口的构件轴线、以及相对于构件轴线的径向方向。燃烧器组件还包括固持器,其具有沿偏转器的径向方向的内部部件和外部部件,内部部件和外部部件中的各个接触圆顶、偏转器或两者。固持器在内部部件与外部部件之间限定固持器腔。圆顶、偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从固持器腔提供至开口。
在某些示例性实施例中,偏转器还限定燃烧器表面,其至少部分地限定燃烧器组件的燃烧室。偏转器的燃烧器表面限定开口,多个冷却孔各自在入口与出口之间延伸,且多个冷却孔中的各个的出口限定在偏转器的燃烧器表面中。
例如,关于此类示例性实施例,圆顶可包括限定前端部的周边凸缘,且偏转器也可包括限定前端部的周边凸缘,且多个冷却孔中的各个的入口可限定在圆顶的周边凸缘的前端部中,限定在偏转器的周边凸缘的前端部中,或限定在两者中。
例如,关于此类示例性实施例,偏转器可包括在开口的后端部处的第一弯曲部,偏转器可在第一弯曲部处开始从构件轴线向外延伸,且多个冷却孔中的各个的出口可在第一弯曲部的前方的位置处限定在偏转器的燃烧器表面中。
在某些示例性实施例中,多个冷却孔部分地由圆顶限定,且部分地由偏转器限定。
在本公开的又一示例性实施例中,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燃烧区段,其包括燃烧器组件。燃烧器组件包括圆顶和定位成邻近于圆顶的偏转器。圆顶和偏转器中的一个或两个限定开口、延伸穿过开口的构件轴线、以及相对于构件轴线的径向方向。燃烧器组件还包括固持器,其具有接触圆顶、偏转器或两者的外部部件。固持器的外部部件沿径向方向在外部部件的内侧至少部分地限定固持器腔。圆顶、偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从固持器腔提供至开口。
本发明的这些及其他的特征、方面和优点参照以下描述和所附权利要求将变得更好理解。并入在本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,且连同描述用于阐释本发明的原理。
技术方案1. 一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件,所述燃烧器组件包括:
圆顶;
偏转器,其定位成邻近于所述圆顶,所述圆顶和所述偏转器中的一个或两个限定开口、延伸穿过所述开口的构件轴线、以及相对于所述构件轴线的径向方向;以及
固持器,其包括接触所述圆顶、所述偏转器或两者的外部部件,所述固持器的外部部件沿所述径向方向在所述外部部件的内侧至少部分地限定固持器腔;
其中所述圆顶、所述偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从所述固持器腔提供至所述开口。
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,所述偏转器限定所述开口、延伸穿过所述开口的构件轴线、以及相对于所述构件轴线的径向方向。
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,所述偏转器还限定燃烧器表面,所述燃烧器表面至少部分地限定所述燃烧器组件的燃烧室,其中所述偏转器的燃烧器表面限定所述开口,其中所述多个冷却孔各自在入口与出口之间延伸,且其中所述多个冷却孔中的各个的出口限定在所述偏转器的燃烧器表面中。
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,所述圆顶包括限定前端部的周边凸缘,其中所述偏转器也包括限定前端部的周边凸缘,且其中所述多个冷却孔中的各个的入口限定在所述圆顶的周边凸缘的前端部中,限定在所述偏转器的周边凸缘的前端部中,或限定在两者中。
技术方案5. 根据技术方案3所述的燃烧器组件,其特征在于,由所述偏转器的燃烧器表面限定的所述开口为大致柱状开口。
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,所述偏转器包括在所述开口的后端部处的第一弯曲部,其中所述偏转器在所述第一弯曲部处开始从所述构件轴线向外延伸,且其中所述多个冷却孔中的各个的出口在所述第一弯曲部的前方的位置处限定在所述偏转器的燃烧器表面中。
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,所述多个冷却孔部分地由所述圆顶限定,且部分地由所述偏转器限定。
技术方案8. 根据技术方案1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述固持器包括用于安装所述燃烧器组件的混合器的一个或多个附接部件。
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,所述固持器的外部部件限定槽,所述槽构造成将冷却空气提供至部分地由所述固持器的外部部件限定的腔。
技术方案10. 根据技术方案1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述固持器的外部部件限定多个槽,所述多个槽构造成将冷却空气提供至部分地由所述固持器的外部部件限定的腔。
技术方案11. 根据技术方案1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述多个冷却孔包括至少大约五十个冷却孔。
技术方案12. 根据技术方案1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述构件轴线和径向方向一起限定参照平面,且其中与所述参照平面相交的所述多个冷却孔中的一个或多个与所述参照平面限定至少大约二十度的角。
技术方案13. 根据技术方案1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述多个冷却孔中的各个朝向所述构件轴线沿所述径向方向向内倾斜,使得所述多个冷却孔中的各个与所述构件轴线限定至少大约十度的角。
技术方案14. 根据技术方案1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述燃烧器组件还包括:
燃料喷嘴,其至少部分地延伸到所述开口中,其中所述燃料喷嘴限定与所述构件轴线对准的轴线。
技术方案15. 一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件,所述燃烧器组件包括:
圆顶;
偏转器,其附接于所述圆顶,且限定开口、延伸穿过所述开口的构件轴线、以及相对于所述构件轴线的径向方向;以及
固持器,其包括沿所述偏转器的径向方向的内部部件和外部部件,所述内部部件和所述外部部件中的各个接触所述圆顶、所述偏转器或两者,所述固持器在所述内部部件与所述外部部件之间限定固持器腔;
其中所述圆顶、所述偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从所述固持器腔提供至所述开口。
技术方案16. 根据技术方案15所述的燃烧器组件,其特征在于,所述偏转器还限定燃烧器表面,所述燃烧器表面至少部分地限定所述燃烧器组件的燃烧室,其中所述偏转器的燃烧器表面限定所述开口,其中所述多个冷却孔各自在入口与出口之间延伸,且其中所述多个冷却孔中的各个的出口限定在所述偏转器的燃烧器表面中。
技术方案17. 根据技术方案16所述的燃烧器组件,其特征在于,所述圆顶包括限定前端部的周边凸缘,其中所述偏转器也包括限定前端部的周边凸缘,且其中所述多个冷却孔中的各个的入口限定在所述圆顶的周边凸缘的前端部中,限定在所述偏转器的周边凸缘的前端部中,或限定在两者中。
技术方案18. 根据技术方案16所述的燃烧器组件,其特征在于,所述偏转器包括在所述开口的后端部处的第一弯曲部,其中所述偏转器在所述第一弯曲部处开始从所述构件轴线向外延伸,且其中所述多个冷却孔中的各个的出口在所述第一弯曲部的前方的位置处限定在所述偏转器的燃烧器表面中。
技术方案19. 根据技术方案15所述的燃烧器组件,其特征在于,所述多个冷却孔部分地由所述圆顶限定,且部分地由所述偏转器限定。
技术方案20. 一种燃气涡轮发动机,其限定轴向方向,所述燃气涡轮发动机包括:
燃烧区段,其包括燃烧器组件,所述燃烧器组件包括:
圆顶;
偏转器,其定位成邻近于所述圆顶,所述圆顶和所述偏转器中的一个或两个限定开口、延伸穿过所述开口的构件轴线、以及相对于所述构件轴线的径向方向;以及
固持器,其包括接触所述圆顶、所述偏转器或两者的外部部件,所述固持器的外部部件沿所述径向方向在所述外部部件的内侧至少部分地限定固持器腔;
其中所述圆顶、所述偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从所述固持器腔提供至所述开口。
附图说明
针对本领域普通技术人员的本发明的完整且充分的公开(包括其最佳模式)在参照附图的说明书中阐述,在附图中:
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为适合于在图1中示出的燃气涡轮发动机内使用的燃烧器的一个实施例的示意性截面视图;
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中的圆顶和偏转器的局部放大截面视图;
图5为图2的示例性燃烧器组件中的圆顶和偏转器的另一局部放大截面视图;
图6为图2的示例性燃烧器组件的圆顶的周边边缘的顶视图;
图7为根据本公开的另一示例性实施例的燃烧器组件的圆顶和偏转器的局部放大截面视图;
图8为根据本公开的再一示例性实施例的燃烧器组件的圆顶和偏转器的局部放大截面视图;
图9为根据本公开的又一示例性实施例的燃烧器组件的圆顶和偏转器的局部放大截面视图;
图10为图8的偏转器的内表面的平面视图;
图11为根据本公开的另一示例性实施例的偏转器的内表面的平面视图;
图12为根据本公开的示例性实施例的燃烧器组件中的圆顶、偏转器以及固持器的透视截面视图;以及
图13为图12的示例性固持器的透视图。
构件列表
参照标号 构件
10 涡扇喷气发动机
12 纵向或轴向中心线
14 风扇区段
16 核心涡轮发动机
18 外壳
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 喷气排气区段
34 高压轴/转轴
36 低压轴/转轴
38 风扇
40 叶片
42 盘
44 促动部件
46 功率齿轮箱
48 机舱
50 风扇壳或机舱
52 出口导向导叶
54 下游区段
56 旁通气流通路
58 空气
60 入口
62 空气的第一部分
64 空气的第二部分
66 燃烧气体
68 定子导叶
70 涡轮转子叶片
72 定子导叶
74 涡轮转子叶片
76 风扇喷嘴排气区段
78 热气体路径
102 外衬套
104 内衬套
106 外燃烧器壳
108 内燃烧器壳
110 燃烧室
112 外通路
114 内通路
100 燃烧器组件
120 环形圆顶
122 内环形圆顶
124 外环形圆顶
126 压缩机气流
128 内罩
130 外罩
132 环形开口
134 流到混合器中的空气
136 第一腔
138 用于外通路的冷却空气
140 用于内通路的冷却空气
142 混合器组件
146 燃料喷嘴
147 燃料喷嘴的轴线
148 第一级涡轮喷嘴
150 第一级涡轮喷嘴导叶
152 固持器
154 固持器的附接部件
156 偏转器
158 偏转器中的开口
160 燃料喷嘴轴线
162 圆顶的周边凸缘
164 圆顶的前端部
166 内表面
168 偏转器的周边凸缘
170 前端部
172 外表面
174 燃烧器表面
176 外部部件
178 圆顶腔
180 内部部件
182 冷却孔
184 入口
186 出口
188 混合器组件的后端部
190 偏转器的第一弯曲部
192 相对于燃料喷嘴轴线的角
194 参照平面
196 相对于参照平面的角
198 冷却孔的直径
200 分离距离
202 槽。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例,其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来表示附图中的特征。附图和描述中相似或类似的标号用于表示本发明的相似或类似的部分。
如本文中使用的用语"第一"、"第二"和"第三"可以可互换地使用,以将一个构件与另一个构件区分开,且不旨在表示独立构件的位置或重要性。
用语"前"和"后"是指燃气涡轮发动机内的相对位置,其中前是指更靠近发动机入口的位置,且后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
用语"上游"和"下游"是指相对于流体路径中的流体流的相对方向。例如,"上游"是指流体流自的方向,且"下游"是指流体流至的方向。
单数形式"一个"、"一种"和"该"包括复数参照,除非上下文另外清楚地指出。
如本文中贯穿说明书和权利要求使用的近似语言可应用于修饰可在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下可容许地改变的任何数量表达。因此,由用语或多个用语如"大约"、"近似"和"大致"修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下,近似语言可对应于用于测量值的器具的精度,或用于构建或制造构件和/或系统的方法或机器的精度。例如,近似语言可指示在10%的裕度内。此处和贯穿说明书和权利要求,范围限制可组合和互换,此类范围是确定的且包括包含在其中的所有子范围,除非上下文或语言另外指出。
现在参照附图,其中相同的数字贯穿图指示相同的元件,图1为根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面视图。更具体而言,对于图1的实施例而言,燃气涡轮发动机为高旁通涡扇喷气发动机10,其在本文中称为“涡扇发动机10”。如图1中示出的那样,涡扇发动机10限定轴向方向A1(平行于提供成用于参照的纵向中心线12延伸)和径向方向R1。大体上,涡扇10包括风扇区段14以及设置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。
描绘的示例性核心涡轮发动机16大体上包括限定环形入口20的大致管状的外壳18。外壳18成串流关系包围:包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24的压缩机区段;燃烧区段26;包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30的涡轮区段;以及喷气排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或转轴34将HP涡轮28传动地连接于HP压缩机24。低压(LP)轴或转轴36将LP涡轮30传动地连接于LP压缩机22。
对于描绘的实施例而言,风扇区段14包括可变桨距风扇38,其具有以间隔开的方式联接于盘42的多个风扇叶片40。如描绘的那样,风扇叶片40从盘42大体上沿径向方向R1向外延伸。各个风扇叶片40可借助于风扇叶片40(操作性地联接于适合的促动部件44)围绕桨距轴线P关于盘42旋转,促动部件44一致地构造成共同地改变风扇叶片40的桨距。风扇叶片40、盘42以及促动部件44可由跨过功率齿轮箱46的LP轴36围绕纵向轴线12一起旋转。功率齿轮箱46包括多个齿轮,以用于使LP轴36的旋转速度下降至更高效的旋转风扇速度。
仍参照图1的示例性实施例,盘42由可旋转的前机舱48覆盖,可旋转的前机舱48空气动力学地定轮廓成促进气流穿过多个风扇叶片40。此外,示例性风扇区段14包括环形风扇壳或外机舱50,其沿周向包绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。对于描绘的实施例而言,机舱50由多个周向间隔开的出口导向导叶52关于核心涡轮发动机16支撑。此外,机舱50的下游区段54在核心涡轮发动机16的外部部分之上延伸,以便在其间限定旁通气流通路56。
在涡扇发动机10的操作期间,一定体积的空气58穿过机舱50和/或风扇区段14的相关联的入口60进入涡扇10。在一定体积的空气58经过风扇叶片40时,空气58的第一部分(如由箭头62指示)引导或传送到旁通气流通路56中,且空气58的第二部分(如由箭头64指示)引导或传送到LP压缩机22中。空气的第一部分62与空气的第二部分64之间的比率通常被称为旁通比。空气的第二部分64的压力然后在其传送穿过高压(HP)压缩机24且到燃烧区段26中时增加,在那里其与燃料混合且焚烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66传送穿过HP涡轮28,在那里来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分经由HP涡轮定子导叶68(其联接于外壳18)和HP涡轮转子叶片70(其联接于HP轴或转轴34)的连续级抽取,因此使HP轴或转轴34旋转,由此支撑HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后传送穿过LP涡轮30,在那里热能和动能的第二部分经由LP涡轮定子导叶72(其联接于外壳18)和LP涡轮转子叶片74(其联接于LP轴或转轴36)的连续级从燃烧气体66抽取,因此使LP轴或转轴36旋转,由此支撑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的喷气排气喷嘴区段32,以提供推进推力。同时,在空气的第一部分62从涡扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前,空气的第一部分62的压力大致在空气的第一部分62传送穿过旁通气流通路56时增加,也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30以及喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定热气体路径78,以用于将燃烧气体66传送穿过核心涡轮发动机16。
然而,应该认识到的是,图1中描绘的示例性涡扇发动机10仅作为示例,且在其他示例性实施例中,涡扇发动机10可具有任何其他合适的构造。例如,在其他示例性实施例中,涡扇发动机10可为直接驱动的涡扇发动机(即,不包括功率齿轮箱46),其可包括固定桨距风扇38等。此外地或备选地,本公开的方面可并入到任何其他合适的燃气涡轮发动机中,如涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、用于发电的陆基燃气涡轮发动机、航改式燃气涡轮发动机等。
现在参照图2,根据本主题的方面示出了适合于在燃气涡轮发动机的燃烧区段(如图1的涡扇发动机10的示例性燃烧区段26)内使用的燃烧器组件100的一个实施例的示意性截面视图。在描绘的示例性实施例中,燃烧器组件100构造为单个环形燃烧器。然而,本领域技术人员将认识到的是,燃烧器组件100可代替地构造为任何其他燃烧器,包括但不限于双环形燃烧器或环管式燃烧器。
如图2中示出的那样,燃烧器组件100包括设置在外燃烧器壳106与内燃烧器壳108之间的外衬套102和内衬套104。外衬套102和内衬套104与彼此沿径向间隔开,使得燃烧室110限定在其间。外衬套102和外壳106在其间形成外通路112,且内衬套104和内壳108在其间形成内通路114。
燃烧器组件100此外地包括安装在燃烧室110上游的圆顶120,圆顶120构造成联接于外衬套102和内衬套104的前端部。更具体而言,对于描绘的实施例而言,圆顶120为环形的圆顶,其由附接于内衬套104的前端部的内环形圆顶区段122以及附接于外衬套102的前端部的外环形圆顶区段124形成。
对于描绘的实施例,经受高温的内衬套104、外衬套102以及其他燃烧器构件可由陶瓷基质复合物(CMC)材料形成,该CMC材料为具有高温性能和低延展性的非金属材料。用于此类衬套102和104的示例性CMC材料可包括碳化硅、硅、二氧化硅或氧化铝基质材料、以及它们的组合。陶瓷纤维可嵌入基质内,如氧化稳定的增强纤维。相比之下,圆顶120可由金属(如镍基超级合金或钴基超级合金)形成。此外地或备选地,这些构件可利用热障涂层(TBC)处理,如本领域中已知的那样。因此,内衬套104和外衬套102可能能够更好地处理燃烧室110中呈现的极端温度环境。尽管可使用高温材料来改进环形圆顶和其他构件的寿命,但以下描述的冷却系统可使寿命延长得甚至更长。
如图2中示出的那样,燃烧器组件100可构造成接收来自高压压缩机24的排放出口的加压压缩机排放空气126的环形流。为了帮助引导压缩空气,燃烧器组件100还可包括内罩128和外罩130,它们中的各个可分别联接于内衬套104和外衬套102的前端部。压缩流体可沿大体上由箭头134指示的方向在内罩128与外罩130之间进入燃烧器组件100。压缩空气可进入到由内罩128和外罩130以及环形圆顶120至少部分地限定的第一腔136中。如将在下面更详细地论述的那样,第一腔136中的压缩空气的一部分可用于燃烧,而另一部分可用于冷却燃烧器组件100的各个区段。
除了引导空气到第一腔136和燃烧室110中之外,内罩128和外罩130可引导压缩空气的一部分围绕燃烧室110的外部,以促进冷却衬套102和104。例如,如图2中示出的那样,压缩机排放空气126的一部分可围绕燃烧室110流动(如由箭头138和140指示的那样),以将冷却空气分别提供至外通路112和内通路114。
在某些示例性实施例中,内圆顶区段122可整体地形成为单个环形构件,且类似地,外圆顶区段124也可整体地形成为单个环形构件。然而,应该认识到的是,在其他示例性实施例中,内圆顶区段122和/或外圆顶区段124可备选地由以任何合适方式连结的一个或多个构件形成。此外地或备选地,内圆顶区段122和外圆顶区段124还可整体地形成在一起。例如,内圆顶区段122和外圆顶区段124可整体地形成为单个环形构件,或作为备选,形成为多个单独的周向构件。此外,尽管外罩130和内罩128分别论述为与外圆顶区段124和内圆顶区段122分离的构件,但在某些示例性实施例中,这些构件中的一个或多个可整体地形成在一起。
仍参照图2,燃烧器组件100还包括多个混合器(或更确切地说,混合器组件142),其在外环形圆顶区段124与内圆顶区段122之间沿燃气涡轮发动机的周向方向(即,围绕轴向方向A1延伸的方向;未标出)间隔开。此外,燃烧器组件100包括多个燃料喷嘴146,多个燃料喷嘴146中的各个定位在相应的混合器组件142内。此外,还如示出的那样,燃烧器组件100还包括定位成邻近于圆顶120的偏转器156(有时也称为热偏转器或热护罩),以用于在燃气涡轮发动机的操作期间使圆顶120与燃烧室110内生成的相对高的温度热绝缘。显著地,在某些示例性实施例中,偏转器156可由CMC材料或另一适合的耐高温材料形成。
如描绘的那样,偏转器156或圆顶120中的至少一个限定多个开口158,在燃烧器组件100被组装时,混合器组件142和燃料喷嘴146在多个开口158内延伸。更具体而言,对于描绘的实施例而言,偏转器156限定沿燃气涡轮发动机的周向方向间隔开的多个开口158,其中混合器组件142和燃料喷嘴146中的各个构造成延伸到偏转器156的相应开口158中,且/或至少部分地定位在偏转器156的相应开口158内。
压缩空气可从压缩机区段引导到或穿过混合器组件142中的一个或多个,以支撑燃烧室110的上游端部中的燃烧。燃料由燃料分配系统(未示出)输送至燃烧器组件100,在那里燃料通过多个燃料喷嘴146引入。在示例性实施例中,各个混合器组件142可限定用于接收相应的燃料喷嘴146的混合器开口(为了清楚起见,省略细节)。如描绘的那样,燃料喷嘴146沿轴线147延伸,且可大体上沿此轴线147喷射燃料。此外地或备选地,燃料喷嘴146可以以任何其他合适的方式且沿任何其他合适的方向喷射燃料。例如,燃料喷嘴146可从轴线147向外喷射燃料,其中燃料可与进入的压缩空气一起打旋。例如,燃料和加压空气可由混合器组件142打旋和混合在一起,且所得的燃料/空气混合物可然后排放到燃烧室110中,以用于其燃烧。
燃烧器组件100还可包括适合于点燃燃料-空气混合物的点燃组件(例如,延伸穿过外衬套102的一个或多个点燃器)。然而,为了清楚起见,在图2中省略了燃料喷射器和点燃组件的细节。在点燃之后,所得的燃烧气体可穿过燃烧室110流到燃气涡轮发动机的涡轮区段中且穿过涡轮区段,在那里来自燃烧气体的热能和/或动能的一部分经由涡轮定子导叶和涡轮转子叶片的连续级抽取。更具体而言,燃烧气体可流到第一级涡轮喷嘴148中。如大体上理解的那样,喷嘴148可由环形流通道限定,该环形流通道包括多个径向延伸的圆形地间隔开的喷嘴导叶150,其使气体转动,以使它们成角度地流动且撞击在HP涡轮28(见图1)的第一级涡轮叶片(未示出)上。
现在也参照图3,提供了以上参照图2描述的燃烧器组件100的局部放大截面视图。显著地,为了清楚起见,移除了燃料喷嘴146。如描绘的那样,示例性燃烧器组件100还包括用于将混合器(即,混合器组件142)安装在燃烧器组件100内的固持器152。更具体而言,如将在下面更详细地描述的那样,固持器152包括一个或多个附接部件154,以用于将混合器组件142安装在燃烧器组件100内。对于描绘的实施例而言,附接部件154构造为用于接收相应混合器组件142的一部分的夹。然而,在其他示例性实施例中,附接部件154可以以任何其他合适的方式来构造。
此外,如以上简要地提及的那样,对于描绘的实施例而言,偏转器156限定多个开口,混合器组件142和燃料喷嘴146在该多个开口内延伸。具体参照由图2中描绘的偏转器156限定的开口158,偏转器156还限定延伸穿过开口158的构件轴线160,以及各自相对于构件轴线160的径向方向R2和周向方向C2(见例如,图6)。对于描绘的实施例而言,由偏转器156限定的开口158为大致柱状开口,其中构件轴线沿其中心延伸。如将认识到的那样,且简要地返回参照图2,在燃料喷嘴146安装在燃烧器组件100内时,燃料喷嘴146至少部分地延伸到由偏转器156限定的开口158中。此外,在安装时,燃料喷嘴146沿由偏转器156限定的构件轴线160延伸,且更具体而言,由偏转器156限定的构件轴线160在安装燃料喷嘴146时与燃料喷嘴146的轴线147对准。
现在参照图4,提供了以上描述的示例性燃烧器组件100的区段的另一局部放大视图。如描绘的那样,圆顶120包括周边凸缘162,其围绕由偏转器156限定的开口158延伸。圆顶120的周边凸缘162沿由偏转器156限定的径向方向R2限定前端部164和内表面166 (即,最靠近由偏转器156限定的开口158的表面)。此外,偏转器156包括围绕开口158延伸的周边凸缘168,周边凸缘168沿由偏转器156限定的径向方向R2限定前端部170和外表面172。偏转器156还限定燃烧器表面174,对于描绘的实施例而言,燃烧器表面174为沿径向方向R2的偏转器156的周边凸缘168的内表面。燃烧器表面174至少部分地限定燃烧器组件100的燃烧室110。
此外,对于描绘的实施例而言,偏转器156的周边凸缘168附接于圆顶120的周边凸缘162。更具体而言,圆顶120的周边凸缘162的内表面例如通过钎焊、焊接或一些其他合适的附接手段来联接于偏转器156的周边凸缘168的外表面。
图4额外清楚地描绘了固持器152。如描绘的那样,固持器152包括沿径向方向R2接触圆顶120、偏转器156或两者的外部部件176。固持器152的外部部件176沿径向方向R2在外部部件176的内侧至少部分地限定的固持器腔178。此外,对于描绘的实施例而言,固持器152还包括沿径向方向R2也接触圆顶120、偏转器156或两者的内部部件180。固持器152的内部部件180也至少部分地限定固持器腔178。
此外,对于描绘的实施例而言,固持器152通过固持器152的内部部件180附接于偏转器156。更具体而言,内部部件180延伸经过偏转器156的周边凸缘168的前端部170,且联接于偏转器156的内表面或燃烧器表面174。内部部件180可通过钎焊、焊接或任何其他合适的手段来附接于燃烧器表面174。
本公开的发明人发现,限定开口158的偏转器156的燃烧器表面174的一部分(即,对于描绘的实施例而言,在偏转器156的径向内部区段处,沿构件轴线160延伸的偏转器156的热侧表面的一部分)可在燃气涡轮发动机的操作期间特别容易受到燃烧室110内的相对高的温度的影响。因此,对于本公开的燃烧器组件100而言,圆顶120、偏转器156或两者限定多个冷却孔182,以用于将冷却气流从固持器腔178(即,部分地由固持器152的外部部件176限定,且对于描绘的实施例而言,部分地由固持器152的内部部件180限定的腔)提供至由偏转器156限定的开口158。
仍参照图4,且现在还参照图5,提供了本公开的示例性燃烧器组件100的圆顶120、偏转器156以及固持器152的放大视图。显著地,为了说明的目的,图5包括以假想线描绘的多个冷却孔182中的一个示例性冷却孔182。如示出的那样,多个冷却孔182中的各个在入口184与出口186之间延伸。对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182中的各个的入口184限定在圆顶120(或更确切地说,圆顶120的周边凸缘162)的前端部164中,限定在偏转器156(或更确切地说,偏转器156的周边凸缘168)的前端部170中,或两者。更具体而言,对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182中的各个的入口184限定在圆顶120的周边凸缘162的前端部164中。
此外,对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182中的各个的出口186限定在偏转器156的燃烧器表面174中。此外,对于描绘的实施例而言,多个出口186位于定位在开口158内的混合器组件142的后端部188的后方。例如,在描绘的实施例中,混合器组件142的后端部188限定混合器参照平面(未标出),且多个冷却孔182的出口186各自定位在混合器参照平面的后方。此外,对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182的出口186进一步位于偏转器156的第一弯曲部190的前方,且更具体而言,近似位于偏转器156的第一弯曲部190以及混合器参照平面与偏转器156相交的位置之间的中点。偏转器156的第一弯曲部190是指在开口158的后端部处的偏转器156的一部分,在那里大致柱状开口158终止且偏转器156开始从构件轴线160向外张开/延伸。
因此,对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182部分地由圆顶120限定,且部分地由偏转器156限定。更具体而言,对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182中的各个部分地延伸穿过圆顶120的周边凸缘162,且部分地延伸穿过偏转器156的周边凸缘168。在某些示例性实施例中,多个冷却孔182可在圆顶120和偏转器156附接之后使用钻孔过程来形成。
显著地,为了以本文中描述的方式延伸,多个冷却孔182中的各个朝向偏转器156的构件轴线160向内倾斜。因此,多个冷却孔182中的各个与构件轴线160限定角192。对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182中的各个与构件轴线160的角192为至少大约十度。例如,在某些示例性实施例中,多个冷却孔182中的各个与构件轴线160的角192可为至少大约十五度,如至少大约二十度。
此外,简要地参照图6,提供圆顶120的周边凸缘162的顶视图,其中以假想线描绘了多个冷却孔182,将认识到的到是,对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182也围绕构件轴线160打旋。更具体而言,构件轴线160和偏转器156的径向方向R2一起限定参照平面194(参照平面194可为例如图5中描绘的视图)。对于描绘的实施例而言,与参照平面194相交的多个冷却孔182中的一个或多个与参照平面194限定角196。更具体而言,对于描绘的实施例而言,一个或多个冷却孔182与参照平面194相交的角196为至少大约二十度。例如,在某些示例性实施例中,角196可为至少大约二十五度,如至少大约三十度,如至少大约三十五度。
然而,应该认识到的是,在其他示例性实施例中,多个冷却孔182可不围绕构件轴线160打旋。例如,在其他示例性实施例中,多个冷却孔182中的冷却孔182与参照平面194相交的角196可大致为零度。因此,在此类实施例中,冷却孔182可沿参照平面194延伸。
返回参照图5,对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182中的各个在形状上为大致柱状,沿大致直线延伸且限定直径198。对于描绘的实施例而言,多个冷却孔182中的各个的直径198小于大约0.1英寸。例如,多个冷却孔182中的各个的直径198可小于大约0.075英寸,如小于大约0.05英寸,如小于大约0.03英寸。此外,直径198可大于0.005英寸。然而,显著地,在其他示例性实施例中,多个冷却孔182可限定非柱状形状(即,非圆形截面形状)。例如,在其他示例性实施例中,多个冷却孔182可限定卵形截面形状、多边形截面形状、或任何其他合适的形状。此外,在某些示例性实施例中,冷却孔182可不沿直线方向延伸,而是可为弯曲的或具有一些其他形状。
此外,仍参照图5,多个冷却孔182沿由偏转器156限定的开口158的圆周(即,沿周向方向C2)大致均匀地间隔开。更具体而言,从一个冷却孔182的出口186的中心至相邻的冷却孔182的出口186的中心的分离距离200沿开口158的圆周大致为恒定的。在某些示例性实施例中,从一个冷却孔182的出口186的中心至相邻的冷却孔182的出口186的中心的分离距离200可小于多个冷却孔182中的各个的直径198的大约四倍。例如,在某些示例性实施例中,从一个冷却孔182的出口186的中心至相邻的冷却孔182的出口186的中心的分离距离200可小于多个冷却孔182中的各个的直径198的大约三倍。
此外,燃烧器组件100可包括相对较多数目的冷却孔182。例如,沿开口158的圆周间隔开的多个冷却孔182可包括至少大约五十个冷却孔182,如至少大约六十个冷却孔182,如至少大约七十个冷却孔182。此外,多个冷却孔182可包括少于大约五百个冷却孔182。
包括如本文中描述的多个冷却孔的燃烧器组件可防止在燃气涡轮发动机的操作期间对热偏转器的燃烧器表面的损坏。更具体而言,包括本文中描述的大小、数目和/或定向的多个冷却孔可在燃气涡轮发动机的操作期间在偏转器的燃烧器表面之上有效地形成冷却空气的“幕状物”,以防止或最小化在燃气涡轮发动机的操作期间对偏转器的此类燃烧器表面的损坏的量。
然而,应该认识到的是,在其他示例性实施例中,燃烧器组件100可以以任何其他合适的方式构造,且可包括根据本公开的任何其他合适的实施例的冷却孔182。例如,在其他示例性实施例中,偏转器156的周边凸缘168可延伸至固持器152,且附接于固持器152,而不需要固持器152的内部部件180。
此外,现在简要地参照图7和图8,提供了根据本公开的示例性实施例的偏转器156、圆顶120以及固持器152的局部放大视图,应该认识到的是,在还有其他实施例中,多个冷却孔182可仅限定在圆顶120中或仅限定在偏转器156中。例如,参照图7,圆顶120和偏转器156构造成使得多个冷却孔182仅由圆顶120限定。关于此类实施例,圆顶120可进一步限定开口158,混合器组件142和燃料喷嘴146延伸穿过开口158。圆顶120仍可进一步限定构件轴线160、相对于构件轴线160的径向方向R2、以及相对于构件轴线160的周向方向(未标出)。此外,关于此类实施例,多个冷却孔182的入口184限定在圆顶120的前端部164中,且多个冷却孔182的出口186限定在圆顶120的内表面166中。相比之下,参照图8,圆顶120和偏转器156构造成使得多个冷却孔182仅由偏转器156限定。更具体而言,对于此类实施例而言,多个冷却孔182的入口184限定在偏转器156的前端部170中,且多个冷却孔182的出口186限定在偏转器156的内表面(即,燃烧器表面174)中。
此外,在还有其他示例性实施例中,多个冷却孔182可具有任何其他合适的构造。例如,现在参照图9,提供了根据本公开的另一示例性实施例的偏转器156、圆顶120以及固持器152的局部放大视图。图9的示例性偏转器156、圆顶120以及固持器152可以以与以上参照例如图5描述的示例性偏转器156、圆顶120以及固持器152大致相同的方式来构造。然而,对于图9的示例性实施例而言,示例性燃烧器组件100包括由圆顶120的周边凸缘162和偏转器156的周边凸缘168中的一个或两个限定且延伸穿过其的多排冷却孔182,而不是包括由圆顶120的周边凸缘162和偏转器156的周边凸缘168中的一个或两个限定且延伸穿过其的单排冷却孔182。
更具体而言,对于图9的实施例而言,燃烧器组件100包括沿构件轴线160间隔开的第一前排冷却孔182A和第二后排冷却孔182B。第一排冷却孔182A和第二排冷却孔182B中的各个在其相应入口184A、184B和出口186A、186B之间延伸。如同上述实施例,第一排冷却孔182A和第二排冷却孔182B的出口186A、186B各自定位在延伸到由偏转器156限定的开口158中的相应混合器组件142的后端部188的后方(即,由延伸到开口158(由偏转器156限定)中的混合器组件142的后端部188限定的平面的后方)。
此外,对于描绘的实施例而言,第一排冷却孔182A的多个出口186A沿周向方向C2与第二排冷却孔182B的多个出口186B对准。例如,简要地参照图10,提供了限定开口158的偏转器156的燃烧器表面174的一部分的平面视图,第一排冷却孔182A的多个出口186A沿周向方向C2与第二排冷却孔182B的多个出口186B对准。显著地,尽管第一排冷却孔182A和第二排冷却孔182B的多个出口186A、186B看起来像卵形,但这是由于相应的冷却孔182相对于构件轴线160延伸的角192。
然而,在其他示例性实施例中,多个冷却孔182可以以还有其他示例性方式构造。例如,简要地参照图11,提供了根据本公开的另一示例性实施例的限定开口158的偏转器156的燃烧器表面174的一部分的平面视图。如描绘的那样,对于图11的实施例而言,第一排冷却孔182A沿周向方向C2相对于第二排冷却孔182B交错。
现在参照图12和图13,提供了根据本公开的示例性实施例的固持器152的额外细节。更具体而言,图12提供了根据本公开的示例性实施例的圆顶120、偏转器156以及固持器152的透视截面视图,且图13提供了图12的示例性固持器152的透视图。在某些示例性实施例中,图12中描绘的圆顶120、偏转器156以及固持器152可以以与以上参照例如图5描述的示例性圆顶120、偏转器156以及固持器152大致相同的方式构造。
因此,描绘的示例性固持器152包括接触圆顶120、偏转器156或两者的外部部件176,以及也接触圆顶120、偏转器156或两者的内部部件180。固持器腔178至少部分地由外部部件176限定,且对于描绘的实施例而言,至少部分地由内部部件180限定。此外,如示意性地描绘的那样,提供了多个冷却孔182,其在暴露于固持器腔178的入口184与限定在圆顶120的燃烧器表面174中的出口186之间延伸。
如将认识到的那样,冷却气流从固持器腔178且穿过多个冷却孔182提供至限定开口158的偏转器156的燃烧器表面174的一部分。为了将冷却气流提供至固持器腔178,固持器152的外部部件176限定槽202,其构造成将冷却空气提供至固持器腔178。更具体而言,如可在图13的透视图中看见的那样,固持器152的外部部件176还限定多个槽202,其构造成将冷却空气提供至固持器腔178。穿过由固持器152的外部部件176限定的多个槽202提供至固持器腔178的空气可为来自以上描述的第一腔136的压缩机排放空气126。此类构造可确保期望量的冷却气流提供至固持器腔178,使得期望量的冷却气流可继而穿过多个冷却孔182提供。
该书面描述使用示例以公开本发明(包括最佳模式),且还使本领域技术人员能够实践本发明(包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法)。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定,且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括不与权利要求的字面语言不同的结构元件,或如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件,则这些其他示例意图处于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件,所述燃烧器组件包括:
圆顶;
偏转器,其定位成邻近于所述圆顶,所述圆顶和所述偏转器中的一个或两个限定开口、延伸穿过所述开口的构件轴线、以及相对于所述构件轴线的径向方向;以及
固持器,其包括接触所述圆顶、所述偏转器或两者的外部部件,所述固持器的外部部件沿所述径向方向在所述外部部件的内侧至少部分地限定固持器腔;
其中所述圆顶、所述偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从所述固持器腔提供至所述开口。
2.根据权利要求1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述偏转器限定所述开口、延伸穿过所述开口的构件轴线、以及相对于所述构件轴线的径向方向。
3.根据权利要求2所述的燃烧器组件,其特征在于,所述偏转器还限定燃烧器表面,所述燃烧器表面至少部分地限定所述燃烧器组件的燃烧室,其中所述偏转器的燃烧器表面限定所述开口,其中所述多个冷却孔各自在入口与出口之间延伸,且其中所述多个冷却孔中的各个的出口限定在所述偏转器的燃烧器表面中。
4.根据权利要求3所述的燃烧器组件,其特征在于,所述圆顶包括限定前端部的周边凸缘,其中所述偏转器也包括限定前端部的周边凸缘,且其中所述多个冷却孔中的各个的入口限定在所述圆顶的周边凸缘的前端部中,限定在所述偏转器的周边凸缘的前端部中,或限定在两者中。
5.根据权利要求3所述的燃烧器组件,其特征在于,由所述偏转器的燃烧器表面限定的所述开口为大致柱状开口。
6.根据权利要求5所述的燃烧器组件,其特征在于,所述偏转器包括在所述开口的后端部处的第一弯曲部,其中所述偏转器在所述第一弯曲部处开始从所述构件轴线向外延伸,且其中所述多个冷却孔中的各个的出口在所述第一弯曲部的前方的位置处限定在所述偏转器的燃烧器表面中。
7.根据权利要求1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述多个冷却孔部分地由所述圆顶限定,且部分地由所述偏转器限定。
8.根据权利要求1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述固持器包括用于安装所述燃烧器组件的混合器的一个或多个附接部件。
9.根据权利要求1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述固持器的外部部件限定槽,所述槽构造成将冷却空气提供至部分地由所述固持器的外部部件限定的腔。
10.根据权利要求1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述固持器的外部部件限定多个槽,所述多个槽构造成将冷却空气提供至部分地由所述固持器的外部部件限定的腔。
11.根据权利要求1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述多个冷却孔包括至少五十个冷却孔。
12.根据权利要求1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述构件轴线和径向方向一起限定参照平面,且其中与所述参照平面相交的所述多个冷却孔中的一个或多个与所述参照平面限定至少二十度的角。
13.根据权利要求1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述多个冷却孔中的各个朝向所述构件轴线沿所述径向方向向内倾斜,使得所述多个冷却孔中的各个与所述构件轴线限定至少十度的角。
14.根据权利要求1所述的燃烧器组件,其特征在于,所述燃烧器组件还包括:
燃料喷嘴,其至少部分地延伸到所述开口中,其中所述燃料喷嘴限定与所述构件轴线对准的轴线。
15.一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件,所述燃烧器组件包括:
圆顶;
偏转器,其附接于所述圆顶,且限定开口、延伸穿过所述开口的构件轴线、以及相对于所述构件轴线的径向方向;以及
固持器,其包括沿所述偏转器的径向方向的内部部件和外部部件,所述内部部件和所述外部部件中的各个接触所述圆顶、所述偏转器或两者,所述固持器在所述内部部件与所述外部部件之间限定固持器腔;
其中所述圆顶、所述偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从所述固持器腔提供至所述开口。
16.根据权利要求15所述的燃烧器组件,其特征在于,所述偏转器还限定燃烧器表面,所述燃烧器表面至少部分地限定所述燃烧器组件的燃烧室,其中所述偏转器的燃烧器表面限定所述开口,其中所述多个冷却孔各自在入口与出口之间延伸,且其中所述多个冷却孔中的各个的出口限定在所述偏转器的燃烧器表面中。
17.根据权利要求16所述的燃烧器组件,其特征在于,所述圆顶包括限定前端部的周边凸缘,其中所述偏转器也包括限定前端部的周边凸缘,且其中所述多个冷却孔中的各个的入口限定在所述圆顶的周边凸缘的前端部中,限定在所述偏转器的周边凸缘的前端部中,或限定在两者中。
18.根据权利要求16所述的燃烧器组件,其特征在于,所述偏转器包括在所述开口的后端部处的第一弯曲部,其中所述偏转器在所述第一弯曲部处开始从所述构件轴线向外延伸,且其中所述多个冷却孔中的各个的出口在所述第一弯曲部的前方的位置处限定在所述偏转器的燃烧器表面中。
19.根据权利要求15所述的燃烧器组件,其特征在于,所述多个冷却孔部分地由所述圆顶限定,且部分地由所述偏转器限定。
20.一种燃气涡轮发动机,其限定轴向方向,所述燃气涡轮发动机包括:
燃烧区段,其包括燃烧器组件,所述燃烧器组件包括:
圆顶;
偏转器,其定位成邻近于所述圆顶,所述圆顶和所述偏转器中的一个或两个限定开口、延伸穿过所述开口的构件轴线、以及相对于所述构件轴线的径向方向;以及
固持器,其包括接触所述圆顶、所述偏转器或两者的外部部件,所述固持器的外部部件沿所述径向方向在所述外部部件的内侧至少部分地限定固持器腔;
其中所述圆顶、所述偏转器或两者限定多个冷却孔,以用于将冷却气流从所述固持器腔提供至所述开口。
CN201810106550.XA 2017-02-02 2018-02-02 用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件 Active CN108386869B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/422759 2017-02-02
US15/422,759 US10760792B2 (en) 2017-02-02 2017-02-02 Combustor assembly for a gas turbine engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108386869A CN108386869A (zh) 2018-08-10
CN108386869B true CN108386869B (zh) 2021-06-29

Family

ID=62977737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810106550.XA Active CN108386869B (zh) 2017-02-02 2018-02-02 用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10760792B2 (zh)
CN (1) CN108386869B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10801325B2 (en) * 2017-03-27 2020-10-13 Raytheon Technologies Corporation Turbine blade with tip vortex control and tip shelf
US11047576B2 (en) * 2017-03-29 2021-06-29 Delavan, Inc. Combustion liners and attachments for attaching to nozzles
US10731859B2 (en) * 2017-07-21 2020-08-04 Delavan Inc. Fuel nozzles
US11859819B2 (en) 2021-10-15 2024-01-02 General Electric Company Ceramic composite combustor dome and liners
US11739935B1 (en) 2022-03-23 2023-08-29 General Electric Company Dome structure providing a dome-deflector cavity with counter-swirled airflow

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4322945A (en) 1980-04-02 1982-04-06 United Technologies Corporation Fuel nozzle guide heat shield for a gas turbine engine
US4870818A (en) 1986-04-18 1989-10-03 United Technologies Corporation Fuel nozzle guide structure and retainer for a gas turbine engine
US4934145A (en) 1988-10-12 1990-06-19 United Technologies Corporation Combustor bulkhead heat shield assembly
US5255508A (en) 1991-11-01 1993-10-26 United Technologies Corporation Fuel nozzle assembly and method for making the assembly
DE4427222A1 (de) * 1994-08-01 1996-02-08 Bmw Rolls Royce Gmbh Hitzeschild für eine Gasturbinen-Brennkammer
US6164074A (en) 1997-12-12 2000-12-26 United Technologies Corporation Combustor bulkhead with improved cooling and air recirculation zone
US6725667B2 (en) 2002-08-22 2004-04-27 General Electric Company Combustor dome for gas turbine engine
US6976363B2 (en) 2003-08-11 2005-12-20 General Electric Company Combustor dome assembly of a gas turbine engine having a contoured swirler
US6983599B2 (en) 2004-02-12 2006-01-10 General Electric Company Combustor member and method for making a combustor assembly
US7260936B2 (en) 2004-08-27 2007-08-28 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor having means for directing air into the combustion chamber in a spiral pattern
US7451600B2 (en) 2005-07-06 2008-11-18 Pratt & Whitney Canada Corp. Gas turbine engine combustor with improved cooling
DE112007002152T5 (de) * 2006-09-14 2009-07-23 Solar Turbines Inc., San Diego Prallplattenkuppelanordnung für einen Turbinenmotor
US7856826B2 (en) 2006-11-10 2010-12-28 General Electric Company Combustor dome mixer retaining means
US9377198B2 (en) * 2012-01-31 2016-06-28 United Technologies Corporation Heat shield for a combustor
US8966909B2 (en) * 2012-08-21 2015-03-03 General Electric Company System for reducing combustion dynamics
US20140102106A1 (en) * 2012-10-11 2014-04-17 United Technologies Corporation Combustor Bulkhead Cooling Array
DE102013204307A1 (de) * 2013-03-13 2014-09-18 Siemens Aktiengesellschaft Strahlbrenner mit Kühlkanal in der Grundplatte
US9557060B2 (en) * 2014-06-16 2017-01-31 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor heat shield
US20160313005A1 (en) * 2015-04-23 2016-10-27 United Technologies Corporation Additive manufactured combustor heat shield with cooled attachment stud
US10041676B2 (en) 2015-07-08 2018-08-07 General Electric Company Sealed conical-flat dome for flight engine combustors

Also Published As

Publication number Publication date
US10760792B2 (en) 2020-09-01
US20180216825A1 (en) 2018-08-02
CN108386869A (zh) 2018-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110582674B (zh) 燃气涡轮发动机的燃烧区段
CN108386869B (zh) 用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件
CN106338082B (zh) 用于飞行发动机燃烧器的密封的圆锥形平圆顶
EP3415819B1 (en) Combustor for a gas turbine engine comprising liner panels with a diffused interface passage
EP3026343A1 (en) Self-cooled orifice structure
CN110726157B (zh) 燃料喷嘴冷却结构
CN110005530B (zh) 燃气涡轮发动机中的压缩机冷却
EP3315730A1 (en) Combustor seal for a gas turbine engine combustor
US10724740B2 (en) Fuel nozzle assembly with impingement purge
CN106968798B (zh) 用于燃气涡轮发动机的点火器
US20190368381A1 (en) Combustion System Deflection Mitigation Structure
US10823416B2 (en) Purge cooling structure for combustor assembly
US20200025383A1 (en) Combustor Assembly for a Heat Engine
US20190234615A1 (en) Combustor And Method Of Operation For Improved Emissions And Durability
WO2015147930A2 (en) Turbine airfoil cooling
CN114659136B (zh) 用于燃气涡轮发动机的燃烧器
US11846419B2 (en) Dome-deflector joint cooling arrangement
EP3315864B1 (en) Cast combustor liner panel with radiused dilution passage grommet for a gas turbine engine combustor
EP3318803B1 (en) Stud arrangement for gas turbine engine combustor
EP3315862A1 (en) Cast combustor liner panel with a radius edge for gas turbine engine combustor
EP4328488A2 (en) Cast combustor liner panel gating feature for a gas turbine engine combustor

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant