CN108534178B

CN108534178B - 用于穿透cmc衬套的构件的密封组件

Info

Publication number: CN108534178B
Application number: CN201810174379.6A
Authority: CN
Inventors: 黄飞; D.柯特利; G.E.维赫
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: US10465610B2; US20180252164A1; CN108534178A

Abstract

本发明涉及用于穿透CMC衬套的构件的密封组件。具体地，提供的是燃烧区段和用于燃气涡轮发动机燃烧区段的燃料点燃组件的密封系统。例如，密封系统包括套圈，其定位在陶瓷基复合材料（CMC）燃烧器衬套的外表面上邻近限定在CMC衬套中的开孔；套筒，其定位在燃料点燃组件的适配器内使得套筒的内端部分与套圈接触，该套筒具有端壁，其形成由套筒限定的腔体的内边界；以及定位在腔体内的偏压部件。偏压部件在套管和套筒的端壁之间延伸。偏压部件持续地促动套筒与套圈接触以密封开孔来克服经由其的流体泄漏。示例性密封系统可为燃气涡轮发动机燃烧区段的燃料点燃组件的一部分。

Description

用于穿透CMC衬套的构件的密封组件

技术领域

本主题主要涉及燃气涡轮发动机的燃烧组件。更具体地，本主题涉及用于围绕穿透燃气涡轮发动机燃烧组件的燃烧器衬套、且更具体地穿透陶瓷基复合材料燃烧器衬套的构件密封的密封组件。

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呈串行流动次序地包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段，以及排出区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在压缩机区段中一个或多个轴向压缩机逐渐地压缩空气，直至其到达燃烧区段，该燃烧区段包括限定燃烧室的燃烧器。燃料与压缩空气相混合并且在燃烧室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。

燃烧区段通常包括环形内衬套、与内衬套径向地隔开的环形外衬套，以及联接至内和外衬套的上游或前端的燃烧器穹顶（dome）。燃料喷射器或喷嘴延伸穿过穹顶并且被构造成用以提供燃料/空气混合物至限定在内和外衬套之间的燃烧室。外壳体或燃烧器壳体沿周向环绕外衬套并且至少部分地限定燃烧器壳体和外衬套之间的外仓室或通道。

燃烧区段还包括点燃系统，其具有装设或联接至外壳体的一个或多个点燃器组件。点燃器组件的点燃器部分通常径向地延伸穿过外壳体和外仓室。点燃器的点燃末端部分至少部分地延伸穿过限定在外衬套内的开口，并且套圈或其它密封部件围绕邻近开口的点燃器延伸以提供密封来克服经由该开口的流体泄漏。在燃气涡轮的操作期间，例如在点火或重新启动期间，点燃器可通电以在点燃末端提供火花，从而点燃燃烧室内的燃料/空气混合物。

更常见地，非传统的高温材料例如陶瓷基复合（CMC）材料在燃气涡轮应用中使用。由此类材料制成的构件相比于典型的构件（例如，金属构件）具有更高的温度性能，这可允许改善的构件特性和/或提高的发动机温度。因此，对于燃烧器的内和外衬套使用CMC材料可改善衬套的耐久性，以及容许降低对衬套的冲击冷却或其它类型的冷却和提高燃烧温度，这可改善发动机特性。然而，CMC材料相比于例如金属或金属合金典型地具有低得多的热膨胀系数，使得CMC构件相比于金属构件具有低得多的热生长率。

因此，对于CMC燃烧器衬套，点燃器组件相对于外衬套和/或燃烧室的径向和/或轴向定位可在燃气涡轮的操作期间改变。例如，改变外壳体和CMC外衬套的热生长率可导致邻近衬套开口的密封部件的位置的变动，这可导致经由开口的不合需要的流体泄漏，例如从衬套的相对冷侧至相对热的燃烧室。因此，用于燃气涡轮发动机的改进点燃组件以及用于点燃组件的改进密封系统在涡轮风扇发动机行业中将是有用的。

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。

在本主题的一个示例性实施例中，提供一种用于燃气涡轮发动机的燃料点燃组件的密封系统。燃料点燃组件包括点燃器管，其具有紧接燃气涡轮发动机的燃烧器定位的末端部分。密封系统包括套圈，其定位在燃烧器的陶瓷基复合材料（CMC）衬套的外表面上，邻近限定在CMC衬套中的开孔。密封系统还包括套筒，其定位在燃料点燃器组件的适配器内，使得套筒的内端部分与套圈接触。套筒具有端壁，其形成由套筒限定的腔体的内边界，以及适配器支承点燃器管。密封系统还包括定位在腔体内的偏压部件。偏压部件在套管（bushing）和套筒的端壁之间延伸。套管穿过由适配器限定的适配器开口的外端接收并且具有肩部，其围绕套管的外周边延伸并且邻接适配器的外端。偏压部件持续地促动套筒与套圈接触以密封开孔来克服经由该开孔的流体泄漏。

在本主题的另一示例性实施例中，提供一种燃气涡轮发动机的燃烧区段。燃烧区段包括内衬套和与内衬套沿径向隔开的外衬套，外衬套在其中限定开孔；限定在内和外衬套之间的燃烧室；沿周向围绕外衬套延伸的燃烧器壳体；以及燃料点燃组件。外衬套和燃烧器壳体限定位于二者之间的外流动通道，以及燃烧器壳体包括与外衬套的开孔基本上对齐的开孔。燃料点燃组件包括具有末端部分的点燃器管，该末端部分接收在限定于外衬套中的开孔中。燃料点燃组件还包括用于相对于燃烧器壳体支承点燃器管的适配器。适配器限定用于接收点燃器管的适配器开口，并且适配器开口具有内端，其沿径向与外端相对。燃料点燃组件还包括经由适配器开口的外端接收的套管。套管具有围绕套管的外周边延伸的肩部，并且肩部邻接适配器的外端。另外，燃料点燃组件包括套圈，其定位在外衬套的外表面上邻近外衬套中的开孔；套筒，其定位在适配器内使得套筒的内端部分与套圈接触，该套筒具有端壁，其形成由套筒限定的腔体的内边界；以及定位在腔体内的偏压部件，该偏压部件在套管和套筒的端壁之间延伸。偏压部件持续地促动套筒与套圈接触以密封开孔来克服经由该开孔的流体泄漏。

具体地，本发明还详细地限定了如下技术方案。

技术方案1. 一种用于燃气涡轮发动机的燃料点燃组件的密封系统，所述燃料点燃组件包括点燃器管，所述点燃器管具有定位成紧接所述燃气涡轮发动机的燃烧器的末端部分，所述密封系统包括：

套圈，其定位在所述燃烧器的陶瓷基复合材料（CMC）衬套的外表面上，所述套圈定位成邻近限定在所述CMC衬套中的开孔；

套筒，其定位在所述燃料点燃组件的适配器内，使得所述套筒的内端部分与所述套圈接触，所述套筒具有端壁，所述端壁形成由所述套筒限定的腔体的内边界，所述适配器支承所述点燃器管；以及

定位在所述腔体内的偏压部件，所述偏压部件延伸在套管和所述套筒的端壁之间，所述套管穿过由所述适配器限定的适配器开口的外端而被接收，所述套管具有围绕所述套管的外周边延伸的肩部，所述肩部邻接所述适配器的外端，

其中，所述偏压部件持续地促动所述套筒与所述套圈接触以密封所述开孔来克服经由所述开孔的流体泄漏。

技术方案2. 根据技术方案1所述的密封系统，其特征在于，至少一个垫片定位在所述套管的肩部和所述适配器的外端之间。

技术方案3. 根据技术方案1所述的密封系统，其特征在于，板延伸在所述套管的内表面和所述偏压部件的外端之间。

技术方案4. 根据技术方案1所述的密封系统，其特征在于，所述适配器限定径向止挡件，所述径向止挡件限制所述套筒在所述适配器内的径向运动。

技术方案5. 根据技术方案4所述的密封系统，其特征在于，所述套筒限定围绕所述套筒的外端部分的套环，以及其中，当所述套筒在最大径向向内位置时所述套环邻接所述径向止挡件。

技术方案6. 根据技术方案1所述的密封系统，其特征在于，所述适配器限定凸缘用以相对于所述燃烧器壳体支承所述适配器，以及其中，密封件延伸在所述燃烧器壳体和所述凸缘之间。

技术方案7. 根据技术方案1所述的密封系统，其特征在于，所述套筒的内端部分的外表面的至少一部分为球形的或弓形的。

技术方案8. 根据技术方案7所述的密封系统，其特征在于，所述套圈限定凹部，在所述凹部中接收所述套筒的内端部分，以及其中，所述凹部的内表面定形成与所述套筒的内端部分的外表面互补。

技术方案9. 根据技术方案1所述的密封系统，其特征在于，所述燃烧器壳体由金属或金属合金形成，使得所述燃烧器壳体和所述外衬套具有不同的热膨胀系数。

技术方案10.根据技术方案1所述的密封系统，其特征在于，所述偏压部件为线圈弹簧。

技术方案11.一种燃气涡轮发动机的燃烧区段，包括：

内衬套和与所述内衬套径向地隔开的外衬套，所述外衬套在其中限定开孔；

限定在所述内衬套和外衬套之间的燃烧室；

沿周向围绕所述外衬套延伸的燃烧器壳体，所述外衬套和所述燃烧器壳体在二者之间限定外流动通道，所述燃烧器壳体包括与所述外衬套的开孔基本上对齐的开孔；以及

燃料点燃组件，所述燃料点燃组件包括：

具有末端部分的点燃器管，所述末端部分接收在限定于所述外衬套中的开孔中；

用于相对于所述燃烧器壳体支承所述点燃器管的适配器，所述适配器限定用于接收所述点燃器管的适配器开口，所述适配器开口具有与外端径向地相对的内端；

穿过所述适配器开口的外端接收的套管，所述套管具有围绕所述套管的外周边延伸的肩部，所述肩部邻接所述适配器的外端；

套圈，所述套圈定位在所述外衬套的外表面上邻近所述外衬套中的开孔；

套筒，其定位在所述适配器内，使得所述套筒的内端部分与所述套圈接触，所述套筒具有端壁，所述端壁形成由所述套筒限定的腔体的内边界；以及

定位在所述腔体内的偏压部件，所述偏压部件延伸在所述套管和所述套筒的端壁之间，

技术方案12.根据技术方案11所述的燃烧区段，其特征在于，至少一个垫片定位在所述套管的肩部和所述适配器的外端之间。

技术方案13.根据技术方案11所述的燃烧区段，其特征在于，板延伸在所述套管的内表面和所述偏压部件的外端之间。

技术方案14.根据技术方案11所述的燃烧区段，其特征在于，所述适配器限定径向止挡件，所述径向止挡件限制所述套筒在所述适配器内的径向运动。

技术方案15.根据技术方案14所述的燃烧区段，其特征在于，所述套筒限定围绕所述套筒的外端部分的套环，以及其中，当所述套筒在最大径向向内位置时所述套环邻接所述径向止挡件。

技术方案16.根据技术方案11所述的燃烧区段，还包括定位在所述外衬套和所述燃烧器壳体之间的热防护件。

技术方案17.根据技术方案11所述的燃烧区段，其特征在于，至少所述外衬套由陶瓷基复合材料形成。

技术方案18.根据技术方案11所述的燃烧区段，其特征在于，所述套筒的内端部分的外表面的至少一部分为球形的或弓形的。

技术方案19.根据技术方案18所述的燃烧区段，其特征在于，所述套圈限定凹部，在所述凹部中接收所述套筒的内端部分，以及其中，所述凹部的内表面定形成与所述套筒的内端部分的外表面互补。

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提供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提供根据本主题的各种实施例的如图1中所示燃气涡轮发动机的燃烧区段的一部分的截面侧视图。

图3为根据本主题的示例性实施例的如图2中所示燃烧区段的一部分（包括燃料点燃组件）的放大截面视图。

图4为根据本主题的至少一个实施例的如图3中所示燃烧区段的一部分（包括燃料点燃组件的一部分）的放大截面视图。

具体实施方式

现在将详细地参照本发明的当前实施例，其一个或多个实例在附图中例示。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，其中贯穿图中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。

所描绘的示例性核心涡轮发动机16总体上包括限定环形入口20的大致管状外壳体18。外壳体18呈串行流动关系地包围压缩机区段，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；以及喷气排出喷嘴区段32。高压（HP）轴或管轴（spool）34将HP涡轮28驱动地连接至HP压缩机24。低压（LP）轴或管轴36将LP涡轮30驱动地连接至LP压缩机22。

对于所绘实施例，风扇区段14包括风扇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大体上沿着径向方向R从盘42向外延伸。风扇叶片40和盘42可通过LP轴36围绕纵向轴线12一起旋转。在一些实施例中，具有多个齿轮的动力齿轮箱可被包含用于将LP轴36的旋转速度逐步降低至更为有效的旋转风扇速度。

仍参看图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前机舱（nacelle）48所覆盖，该前机舱空气动力学地成轮廓以促进经过多个风扇叶片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机舱50，其周向地包绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应当认识到，机舱50可构造成由多个周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穿过机舱50和/或风扇区段14的相关联入口60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壳体18的HP涡轮定子翼片68和联接至HP轴或管轴34的HP涡轮转子叶片70的相继的级所提取，由此导致HP轴或管轴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壳体18的LP涡轮定子翼片72和联接至LP轴或管轴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动能，由此导致LP轴或管轴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的喷气排出喷嘴区段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以及喷气排出喷嘴区段32至少部分地限定用于传送燃烧气体66经过核心涡轮发动机16的热气体路径78。

在一些实施例中，涡轮风扇发动机10的构件（尤其是热气体路径78内的构件）可包括陶瓷基复合（CMC）材料，其为具有高温性能的非金属材料。用于此类构件的示例性CMC材料可包括碳化硅(SiC)、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，例如包括单丝像蓝宝石和碳化硅（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）。例如，在某些实施例中，纤维束（其可包括陶瓷耐火材料涂层）形成为增强条带，例如单向的增强条带。多个条带可放置（或叠置）在一起（例如，作为层片）以形成预成型构件。在形成预成型件之前或在形成预成型件之后，纤维束可利用浆料组成物浸渍。预成型件然后可经受热处理，例如固化或燃尽以在预成型件内产生高烧焦残余物，以及后续的化学处理（例如利用硅的熔体浸渗）以获得由具有期望化学组成物的CMC材料形成的构件。在其它实施例中，CMC材料可形成为例如碳纤维布而不是形成为条带。

更具体地，用于形成CMC构件（例如，如下文所述的燃烧器的CMC外衬套）的方法首先可包括放置（或叠置）CMC材料的多个层片以形成具有期望形状或轮廓的CMC预成型件。将认识到的是，上述形成预成型件的多个CMC层片可放置在成层（layup）工具、模具、模芯或用于支承层片和/或用于限定期望形状的其它适合装置上。CMC预成型件的期望形状可为所得CMC构件（例如，环形CMC外衬套）的期望形状或轮廓。

在放置多个层片以形成预成型件之后，可对预成型件进行处理，例如在高压釜中压紧和固化。在处理之后，预成型件形成坯体（green state）CMC构件，例如，坯体CMC外衬套。坯体CMC构件为单一件的构件，也即，使预成型件的多个层片固化将这些层片连结以产生由坯体CMC材料的连续件形成的CMC构件。坯体构件然后可经受焙烧（或烧尽）并且致密化以产生致密的CMC构件。例如，坯体构件可安放在熔炉中用以烧尽形成模芯的任何材料和/或在形成CMC层片中使用的溶剂和用以分解溶剂中的粘合剂，且然后安放在具有硅的熔炉中用以将层片的陶瓷基前体转换成CMC构件的基体的陶瓷材料。硅熔化并且渗入因在烧尽/焙烧期间粘合剂的分解而随同基体产生的任何孔隙；利用硅对CMC构件的熔体浸渗使得CMC构件致密。然而，致密化可使用任何已知的致密化技术来进行，包括但不限于Silcomp、熔体浸渗（MI）、化学气相渗透（CVI）、聚合物浸渍裂解（PIP），以及氧化物/氧化物工艺。在一个实施例中，致密化和焙烧可在真空熔炉或惰性气氛（其具有在高于1200°C的温度下建立的气氛）中进行以容许硅或其它适合材料或多种材料熔融渗入到构件中。任选地，在焙烧和致密化之后，CMC构件可进行精加工，如有需要，和/或涂覆有一个或多个涂层，例如环境屏障涂层（EBC）或者热障涂层（TBC）。

上述形成CMC构件例如CMC外衬套的方法仅以举例的方式提供。例如，可采用用于压紧和/或固化CMC层片以及用于致密化坯体CMC构件的其它已知的方法或技术。备选地，可使用这些或其它已知工艺的任何组合。

如所声称的那样，包括CMC材料的构件可在热气体路径78内使用，例如在发动机10的燃烧和/或涡轮区段内。然而，CMC构件也可在其它区段中使用，例如压缩机和/或风扇区段。作为在下文更加详细描述的具体实例，燃烧区段26的燃烧器的外衬套可由CMC材料形成，例如，用以对燃烧器提供更好的温度性能，用以更好地保护涡轮壳体免受燃烧气体温度，和/或用以减少供给至外衬套的冷却流体的量。

图2为燃烧区段26的一部分的截面侧视图。如图2中所示，燃烧器区段26通常包括环型燃烧器80，其具有环形内衬套82、环形外衬套84以及在内衬套82的上游端88和外衬套84的上游端90之间延伸的穹顶端86。内衬套82与外衬套84径向地隔开并且在二者之间限定大体环形燃烧室92。如此前所声称那样，外衬套84优选地由CMC材料形成；内衬套82也可由CMC材料形成。

内衬套82和外衬套84被包在燃烧器或外壳体94内，也即，燃烧器壳体94沿周向围绕外衬套84延伸。热防护件96定位成抵靠燃烧器壳体94的内表面94a，例如，用以帮助防止在燃烧器壳体94中因燃烧区段26内的热气体温度引起的蠕变。热防护件96由任何适合材料形成；在一个实施例中，热防护件96由具有在其中形成蜂窝图案的高温金属形成。另外，外流动通道98可限定在燃烧器壳体94和外衬套84之间。内衬套82和外衬套84从穹顶端86朝向涡轮喷嘴100延伸。此外，燃料喷射器或喷嘴102至少部分地延伸穿过穹顶端86并且提供燃料-空气混合物104至燃烧室92。

在各种实施例中，如图2中所示，燃烧区段26包括燃料点燃系统200用于点燃燃烧室92内的燃料-空气混合物104。燃料点燃系统200通常包括至少一个燃料点燃器组件202，其电性地/电子地联接至控制器或点燃源204。点燃组件202可连接至燃烧器壳体94的外表面94b。燃料点燃组件202包括密封系统206，其例如防止来自外流动通道98（也即，外衬套84的冷侧）的流体流动到燃烧室92（也即，外衬套84的热侧）中。

图3提供根据本主题的示例性实施例的如图2中所示燃烧区段26的一部分（包括燃料点燃组件202）的放大截面视图。在图3所示的示例性实施例中，燃料点燃组件202包括点燃器管208，其大体上径向地延伸穿过由燃烧器壳体94所限定的开孔106。点燃器管208的点燃末端或末端部分210至少部分地延伸穿过限定在外衬套84内的开孔108，使得末端部分210定位成紧接燃烧器80，如图2中所示。在具体实施例中，末端部分210可相对于开孔108且相对于点燃器管208的纵向中心线CL同心地对齐。如图3中所示，外衬套开孔108可定制大小，也即，可具有足够的截面面积，以容许点燃器末端部分210在开孔108内的稍许轴向和/或周向运动。

在图3中所示的示例性实施例中，燃料点燃组件202包括帮助支承点燃器管208的外壳或适配器212，以及相对于燃烧器壳体94定位在适配器212内的燃料点燃组件202的其它构件，如文中进一步描述。适配器212具有内部部分214和外部部分216。开口218延伸穿过适配器212；开口218的内端218a限定在内部部分214中，以及开口218的外端218b限定在外部部分216中使得外端218b与内端218a径向地相对。开口218可定制大小和/或定形成用于接收燃料点燃组件202的一个或多个构件，其分别围绕点燃器管208，如下文更为详细地描述。例如，开口218可为大体圆柱形或具有任何其它适合形状。如图3中所示，点燃器管208的一部分可延伸穿过开口218并且自其沿径向向外延伸。另外，适配器212径向地延伸穿过燃烧器壳体94中的开孔106并且包括相对于燃烧器壳体94支承适配器212的凸缘213。此外，适配器212可构造成用以联接至燃烧器壳体94。例如，适配器212可使用一个或多个螺栓、螺钉，或者其它适合的附接或紧固机构在适配器凸缘213处联接至燃烧器壳体94。密封件220定位在适配器凸缘213和燃烧器壳体94之间以帮助防止经由开孔106的流体泄漏。将认识到的是，密封件220可为适于在燃气涡轮发动机10的燃烧区段26中使用的高温、高压密封件。此外，适配器内部部分214穿过热防护件96中的开孔110并且朝向外衬套84延伸。

仍参看图3，燃料点燃组件202还包括支承点燃器管208的套管222。更具体地，套管222的内端222a在适配器218中穿过开口218的外端218b而接收。套管222包括位于套管内端222a和外端222b之间的肩部224。肩部224围绕套管的外周边延伸；肩部224安置抵靠或邻接适配器212的外部部分216，使得套管222的外端222b从适配器外部部分216沿径向向外延伸。如图3中所示，一个或多个垫片226可定位在肩部224和适配器外部部分216之间，例如，用以控制点燃器末端部分210的径向位置。

类似于穿过适配器212的开口218，开口228延伸穿过套管222并且可定制大小和/或定形为用于接收点燃器管208。开口228可为大体圆柱形或具有任何其它适合形状。突起230延伸到穿过套管222的开口228中，并且点燃器管208的肩部232安置在突起230上。因此，套管222大体上平行于点燃器管208的中心线CL的运动也足以使点燃器管208运动。例如，利用较厚或较薄的垫片来替换垫片226、使用多于一个的垫片226，或者完全地移除垫片226使套管222相对于适配器212且从而相对于燃烧器壳体94和外衬套84重新定位，这同样地使点燃器管208相对于适配器212、燃烧器壳体94以及外衬套84重新定位。因此，套管222的位置大体上沿着径向方向R是可调的（也即，套管位置为大体上径向地可调的），且因此通过容许末端部分210大体上径向的调节来帮助控制点燃器末端部分210的位置。另外，应当理解，点燃器管肩部232可形成为点燃器管208的一部分或者可固定地附接至点燃器管208。例如，肩部232可通过固定地附接至点燃器管208的外壳、螺母、垫圈等形成。

继续参看图3，大体环形套筒234定位在适配器212内。更具体地，套筒234在适配器212中的开口218内延伸，并且套筒234的内端部分234a穿过开口218的内端218a并且朝向外衬套84延伸。套管234的外端部分234b定位成邻近适配器开口218内的套管内端222a。如图3中所示，套筒234沿着适配器开口218自由移动，但适配器212可限定唇缘或径向止挡件219以限制套筒234的径向向内移动。也就是说，套筒234围绕其外端部分234b限定套环233，该套环当套筒234处于最大的径向向内位置时贴附或邻接径向止挡件219。径向止挡件219可限定在套筒234内，使得当适配器212与燃烧器壳体组装在一起时径向止挡件在燃烧器壳体94的径向外部或上方。

偏压部件236（例如，弹簧等）定位在套筒234内并且围绕点燃器管208的一部分周向地延伸。偏压部件236设置在套筒234的端壁234c和套管222的内表面222c之间。端壁234c形成由套筒234所限定的腔体235的内边界，以及偏压部件236定位在腔体235内，使得偏压部件236延伸在端壁234c和套管222之间。在一个实施例中，偏压部件236可为线圈弹簧，以及在另一实施例中，偏压部件236可为波形弹簧。套筒234围绕偏压部件236帮助防止偏压部件236的粘合或扣住，例如在发动机10的操作状况下。

另外，在一些实施例中，板238延伸在套管内表面222c和偏压部件236的外端236b之间，使得偏压部件236接触板238而不是套管222的内表面222c。因此，板238保护套管222免受否则由于偏压部件接触而将引起的磨损。将认识到的是，板238优选地具有足够的截面面积以防止偏压部件236的任何部分接触套管222。此外，除了控制点燃器末端部分210的位置，一个或多个垫片226可用于控制偏压部件236的工作高度或长度，其可影响由偏压部件抵靠端壁234c所提供的负载。

偏压部件236通常提供抵靠套筒234（也即，端壁234c）的径向向内力，以便偏压或持续地促动套筒内端部分234a抵靠定位成邻近外衬套开孔108的套圈240且由此使内端部分234a相对于套圈240坐置（或就座）。如在下文更详细地描述，套圈240提供围绕点燃器管208和外衬套开孔108的密封，用以例如防止流体从外流动通道98进入热气体路径78（也即，从外衬套84的冷侧至热侧）的泄漏。通过偏压或促动套筒234抵靠套圈240，偏压部件236帮助保持由套圈所提供的密封而不管套圈240和外衬套84之间的相对轴向和周向运动，以及外衬套84和燃烧器壳体94之间的相对径向运动。

图4为如图3中所示燃烧区段26的一部分的放大截面视图并且至少部分地包括外衬套84的一部分、点燃器管208的末端部分210、套筒234的内端部分234a，以及套圈240。在图4中所描绘的示例性实施例中，套圈240与外衬套84中的开口108大体上同心地对齐，但如上文所述，套圈240可相对于开口108轴向地和/或周向地运动。例如，套圈240和/或外衬套84可在燃气涡轮发动机10的操作期间相对于套圈和外衬套中的另一个轴向地和/或周向地运动。套圈240可具有适合的形状和/或大小以确保套圈240的套环240a（其围绕套圈240延伸）保持围绕开口108而不管套圈240和外衬套84之间的任何相对轴向和/或周向运动。

如在图4中进一步所示，套圈240限定凹部（pocket）242，以及套筒234的内端部分234a形成和/或定形为用以装设在凹部242内。套圈240可包括唇缘244或者用于将套筒内端部分234a锁定或固持在凹部242内的其它类似特征或装置。例如，在其它实施例中，套圈240可限定一个或多个突出部244用于将套筒内端部分234a固持在凹部242内。在具体实施例中，套筒内端部分234a的外表面234d的至少一部分可相对于凹部242的内表面242a互补地定形或形成。例如，在一个实施例中，套筒外表面234d的一部分和凹部内表面242a的一部分可为球形和/或弓形以在二者之间形成球窝型接头，从而容许在燃气涡轮发动机10的操作期间于外衬套84和套圈240之间以及外衬套84和燃烧器壳体94之间的相对运动。也就是说，在发动机操作期间，外衬套84可相对于燃烧器壳体94径向地和/或轴向地运动；此种相对运动可由众多因素引起，包括在外衬套84和燃烧器壳体94之间变化的热生长率和/或在燃气涡轮发动机10上的重力，例如在起飞、着陆，或者发动机10附接至其上的航空器的一般机动期间。另外，套圈240可相对于外衬套84轴向地和/或周向地运动，例如，归因于燃烧动态特性，以及对于外衬套84和燃烧器壳体94之间相对运动的前述原因。通过将套筒内端部分234a锁定或固持在套圈凹部242中，套筒234和套圈240之间的接触可被保持，因为套筒234由于其相对于外衬套84运动和由于外衬套84相对于燃烧器壳体94运动而与套圈240一起径向地、轴向地和/或周向地行进。结果，可保持套圈240和点燃器管208以及外衬套开孔108之间的密封以便防止套圈240和点燃器管208之间以及套圈240和开孔108之间的流体泄漏。

此外，套筒234从偏压部件236传递大体均匀的负载至套圈240，例如，偏压部件236压靠套筒端壁234c，其继而将该负载以大体均匀的方式从偏压部件236传递至套筒内端部分234a，且由此传递至套圈240。因此，偏压部件236帮助确保套筒234和套圈240之间的大体均匀接触，这帮助确保套圈240和外衬套84之间以及套圈240和点燃器管208之间的良好密封。另外，偏压部件236定制大小和/或选择成用以在任何发动机循环温度或燃烧动态特性状况下经由套筒234向套圈240提供足够的负载。更具体地，偏压部件236可在发动机10的操作期间经受相对高的温度，例如，超过大约1300°F。因此，合适的偏压部件236必须选择成用以在包括此类相对高温度的温度范围上向套圈240施加充分的负载。另外，发动机10的燃烧动态特性可包括燃烧器80内的振动，其可导致外衬套84也振动。因此，合适的偏压部件236必须选择成用以向套圈240施加充分的负载以便即使在外衬套84振动或移动时也使套圈保持与外衬套84接触。此外，套筒234和套圈240中的每个均优选为轻质构件，例如由轻质材料形成或尽可能整齐地形成，以帮助降低运动部件动态特性负载。轻质构件可例如为那些将燃烧器动态特性保持在可接受范围内且因此未将燃烧器动态特性推动到可接受范围外的构件。

另外，如此前所述，在具体实施例中外衬套84由CMC材料形成且因此可称为CMC外衬套84。然而，燃烧器壳体94可由不同的材料例如金属或金属合金形成。因此，CMC外衬套84和燃烧器壳体94可具有不同的热膨胀系数或不同的热生长率，以及在其中燃烧器壳体94由金属或金属合金材料形成的实施例中，燃烧器壳体94相比于CMC外衬套84可更快地或以更大的速率热膨胀。由于不同的热生长率，燃烧器壳体94可相对于外衬套84径向地移动。

如上文所述和图3中所示，燃烧器壳体94支承适配器212，在其中接收套筒234和偏压部件236且其支承点燃器管208和套管222。因此，燃烧器壳体94的径向运动导致适配器212的径向运动且因此导致点燃器管208和套管222的径向运动。因此，偏压部件236也必须供给充分的负载以维持套筒234的内端部分234a与套圈240接触而不管适配器212、点燃器管208和套管222的任何径向运动且因此保持套圈240、外衬套84和点燃器管208之间的密封。

如文中所述和如图3和图4中所示的实施例相比于已知或现有的火花点燃系统以及用于此类系统的密封特征提供了各种改进和/或技术益处。例如，当外衬套84相对于燃烧器壳体94运动时以及当套圈240相对于外衬套84运动时，也即经过各种静态或动态负载而不管构件之间的不同热生长率，偏压部件236使套筒234的内端部分234a保持与套圈240接触。在外衬套84的冷侧和热侧之间维持适当的密封可例如改善发动机特性等。

此外或在备选方案中，由于相对高的温度和/或由于CMC外衬套84和燃烧器壳体94之间的径向和/或轴向生长差异，套筒234有助于防止偏压部件236的粘合或扣住。另外或备选地，一个或多个垫片226的使用最大限度地降低对于偏压部件236和套筒234的公差累积问题，以及有助于消除关于偏压部件236的粘合顾虑。其它的改进和/或技术益处也可由文中所述的实施例实现。

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

1.一种用于燃气涡轮发动机的燃料点燃组件的密封系统，所述燃料点燃组件包括点燃器管，所述点燃器管具有定位成紧接所述燃气涡轮发动机的燃烧器的末端部分，所述密封系统包括：

套圈，其定位在所述燃烧器的陶瓷基复合材料衬套的外表面上，所述套圈定位成邻近限定在所述陶瓷基复合材料衬套中的开孔；

其中，所述偏压部件持续地促动所述套筒与所述套圈接触以密封所述开孔来克服经由所述开孔的流体泄漏；以及

其中，至少一个垫片定位在所述套管的肩部和所述适配器的外端之间。

2.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，板延伸在所述套管的内表面和所述偏压部件的外端之间。

3.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述适配器限定径向止挡件，所述径向止挡件限制所述套筒在所述适配器内的径向运动。

4.根据权利要求3所述的密封系统，其特征在于，所述套筒限定围绕所述套筒的外端部分的套环，以及其中，当所述套筒在最大径向向内位置时所述套环邻接所述径向止挡件。

5.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述适配器限定凸缘用以相对于沿周向围绕所述陶瓷基复合材料衬套延伸的燃烧器壳体支承所述适配器，以及其中，密封件延伸在所述燃烧器壳体和所述凸缘之间。

6.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述套筒的内端部分的外表面的至少一部分为球形的或弓形的。

7.根据权利要求6所述的密封系统，其特征在于，所述套圈限定凹部，在所述凹部中接收所述套筒的内端部分，以及其中，所述凹部的内表面定形成与所述套筒的内端部分的外表面互补。

8.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述密封系统还包括沿周向围绕所述陶瓷基复合材料衬套延伸的燃烧器壳体，其中，所述燃烧器壳体由金属或金属合金形成，使得所述燃烧器壳体和所述陶瓷基复合材料衬套具有不同的热膨胀系数。

9.根据权利要求1所述的密封系统，其特征在于，所述偏压部件为线圈弹簧。

10.一种燃气涡轮发动机的燃烧区段，包括：

限定在所述内衬套和外衬套之间的燃烧室；

燃料点燃组件，所述燃料点燃组件包括：

11.根据权利要求10所述的燃烧区段，其特征在于，板延伸在所述套管的内表面和所述偏压部件的外端之间。

12.根据权利要求10所述的燃烧区段，其特征在于，所述适配器限定径向止挡件，所述径向止挡件限制所述套筒在所述适配器内的径向运动。

13.根据权利要求12所述的燃烧区段，其特征在于，所述套筒限定围绕所述套筒的外端部分的套环，以及其中，当所述套筒在最大径向向内位置时所述套环邻接所述径向止挡件。

14.根据权利要求10所述的燃烧区段，还包括定位在所述外衬套和所述燃烧器壳体之间的热防护件。

15.根据权利要求10所述的燃烧区段，其特征在于，至少所述外衬套由陶瓷基复合材料形成。

16.根据权利要求10所述的燃烧区段，其特征在于，所述套筒的内端部分的外表面的至少一部分为球形的或弓形的。

17.根据权利要求16所述的燃烧区段，其特征在于，所述套圈限定凹部，在所述凹部中接收所述套筒的内端部分，以及其中，所述凹部的内表面定形成与所述套筒的内端部分的外表面互补。