CN115949968A - 燃烧器旋流器到伪圆顶附接以及与cmc圆顶接口 - Google Patents

燃烧器旋流器到伪圆顶附接以及与cmc圆顶接口 Download PDF

Info

Publication number
CN115949968A
CN115949968A CN202211166466.XA CN202211166466A CN115949968A CN 115949968 A CN115949968 A CN 115949968A CN 202211166466 A CN202211166466 A CN 202211166466A CN 115949968 A CN115949968 A CN 115949968A
Authority
CN
China
Prior art keywords
swirler
dome
combustor
cmc
pseudo
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.)
Pending
Application number
CN202211166466.XA
Other languages
English (en)
Inventor
杰拉多·安东尼奥·萨拉查·路易丝
丹尼尔·D·布朗
丹尼尔·J·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 CN115949968A publication Critical patent/CN115949968A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/38—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising rotary fuel injection means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16—Continuous 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/283—Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00017—Assembling combustion chamber liners or subparts

Abstract

一种用于燃气涡轮的燃烧器，包括罩结构、伪圆顶结构、陶瓷基复合材料(CMC)圆顶和旋流器组件。旋流器组件连接到伪圆顶结构，伪圆顶结构连接到罩结构，并且CMC圆顶远离旋流器组件被分开连接到罩结构。旋流器组件包括旋流器圆顶接口壁，旋流器圆顶接口壁在CMC圆顶的上游侧上与CMC圆顶接口，并且旋流器出口延伸通过穿过CMC圆顶的CMC圆顶旋流器开口。

Description

燃烧器旋流器到伪圆顶附接以及与CMC圆顶接口
技术领域
本公开涉及连接燃烧器中的燃烧器旋流器，以便与燃气涡轮发动机中的CMC(陶瓷基复合材料)圆顶接口。
背景技术
已知了一些常规燃气涡轮发动机包括富燃燃烧器，富燃燃烧器典型地使用与圆顶结构连接的旋流器组件。旋流器组件和圆顶结构两者大体上都是金属的并且彼此连接。已经已知了金属圆顶结构在圆顶的燃烧室侧上包括导流器壁，其中导流器壁使燃烧期间在燃烧器中产生的热量转向。冷却孔大体上通过圆顶结构被包括，以便提供圆顶和导流器壁的一些表面冷却。金属旋流器组件大体上被钎焊或焊接到圆顶结构。
附图说明
本公开的特征和优点将从如附图中所示的各种示例性实施例的以下描述中变得显而易见，其中相似的参考数字大体上表示相同的、功能类似的和/或结构类似的元件。
图1是根据本公开的方面的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机的示意性局部横截面侧视图。
图2是根据本公开的方面的示例性燃烧器的局部横截面侧视图。
图3是根据本公开的方面的在图1的平面3-3处截取到的示例性燃烧器的局部横截面后向前看视图。
图4是根据本公开的方面的在图2的详细视图114处截取到的旋流器到伪圆顶连接和CMC圆顶接口的局部横截面侧视图。
图5是根据本公开的方面的在图2的详细视图114处截取到的到罩的CMC圆顶和伪圆顶结构连接的局部横截面侧视图。
图6是根据本公开的方面的在图2的详细视图114处截取到的旋流器到伪圆顶连接和CMC圆顶接口的放大局部横截面侧视图。
具体实施方式
本公开的特征、优点和实施例出于以下详细描述、附图和权利要求的考虑而被阐述或显而易见。此外，应当理解，以下详细描述是示例性的并且旨在提供进一步的解释，而不限制所要求保护的公开的范围。
下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但是这仅是为了例释的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以使用其他部件和构造。
如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件区别于另一个部件，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，以及“下游”是指流体向其流动的方向。
非金属材料在燃烧器中的实施正变得越来越普遍。特别地，陶瓷基复合(CMC)材料的实施可用于形成圆顶结构，而不是利用常规的金属圆顶结构。CMC材料比常规金属材料具有更好的热性能，因此，CMC圆顶所需的冷却比常规金属圆顶所需的冷却要少。圆顶所需的冷却较少意味着更多的空气可用于其他目的，包括用作稀释空气。另外，CMC圆顶结构不需要导流器壁，从而减少了圆顶的总轴向长度，这也减少了燃烧器模块的长度。然而，CMC圆顶与金属旋流器的实施对于将金属旋流器连接到CMC圆顶以及在金属旋流器和CMC圆顶之间提供热解耦的能力提出了挑战。本公开提供了使用金属伪圆顶结构将金属旋流器分开安装到罩，并且还将CMC圆顶分开安装到罩的技术。远离CMC圆顶连接到伪圆顶结构的旋流器组件仍然可以与CMC圆顶接口。
现在参考附图，图1是示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10的示意性局部横截面侧视图，示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10在本文中称为“发动机10”，可以结合本公开的各种实施例。虽然下面参考涵道涡轮风扇发动机进一步描述了本公开，但是本公开一般也适用于涡轮机械，包括涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船用和工业涡轮发动机以及辅助动力单元。另外，本公开不限于诸如图1中所示的涵道风扇式涡轮发动机，而是可以在非涵道风扇(UDF)式涡轮发动机中实施。如图1所示，发动机10具有从上游端98延伸通过其中到下游端99的中心线轴线12，以供参考。一般而言，发动机10可以包括风扇组件14和设置在风扇组件14下游的核心发动机16。
核心发动机16大体上可以包括限定环形入口20的外壳体18。外壳体18以串行流动关系包入或至少部分地形成具有增压器或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24的压缩机区段(22/24)，燃烧器26，包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30的涡轮区段(28/30)，以及喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动连接到LP压缩机22。LP转子轴36也可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以通过减速齿轮40，诸如以间接驱动或齿轮驱动构造，连接到风扇轴38。在其他实施例中，虽然未示出，但是发动机10可以进一步包括中压(IP)压缩机和能够随中压轴旋转的涡轮。
如图1所示，风扇组件14包括联接到风扇轴38并从风扇轴38径向向外延伸的多个风扇叶片42。环形风扇壳体或机舱44周向地围绕风扇组件14和/或至少一部分核心发动机16。在一个实施例中，机舱44可以通过多个周向间隔开的出口导向轮叶或支柱46相对于核心发动机16被支撑。此外，机舱44的至少一部分可以在核心发动机16的外部分上延伸，以便在其间限定旁通气流通道48。
图2是如图1所示的核心发动机16的示例性燃烧器26的横截面侧视图。图2描绘了大体上可以对应于中心线轴线12的燃烧器轴向中心线112。因此，图2的燃烧器26限定了对应于燃烧器轴向中心线112的燃烧器纵向方向(LC)，从燃烧器轴向中心线112向外延伸的燃烧器径向方向(RC)，和围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸的燃烧器周向方向(CC)。如图2所示，燃烧器26大体上可以包括罩结构60和燃烧器衬里50，燃烧器衬里50具有内衬里52和外衬里54，内衬里52和外衬里54各自与罩结构60连接。罩结构60相对于燃烧器轴向中心线112在周向方向上延伸，并且如下面将描述的，可以由多个罩段组成，多个罩段一起围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸。内衬里52和外衬里54各自是围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸的环形衬里。陶瓷基复合材料(CMC)圆顶56在燃烧器径向方向RC上在内衬里52和外衬里54之间延伸，并且在罩径向外部分57和罩径向内部分59处与罩结构60连接。CMC圆顶56还围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸。内衬里52、外衬里54和CMC圆顶56一起在其间限定燃烧室62。
燃烧器26还包括旋流器组件58，旋流器组件58被安装到伪圆顶结构61。伪圆顶结构61在罩径向外部分57和罩径向内部分59处被连接到罩结构60。伪圆顶结构61可以围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸，或者如下面将描述的，可以包括围绕燃烧器26的圆周延伸的多个段。旋流器组件58被安装到伪圆顶结构61并且延伸通过CMC圆顶56。旋流器组件58与燃料喷嘴组件70连接，燃料喷嘴组件70将燃料喷射到旋流器组件58中。在燃烧室62中，由旋流器组件58喷射到燃烧室62中的点燃的燃料-氧化剂混合物的初始化学反应发生，以产生燃烧气体86。然后，燃烧气体86进一步向下游流入HP涡轮28和LP涡轮30中。虽然图2描绘了单个旋流器组件58，但是如下面将描述的，可以理解，多个旋流器组件58存在于燃烧器26中，其中相应的旋流器组件58围绕燃烧器轴向中心线112彼此周向间隔开。
燃烧器26进一步包括围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸的外壳64，以及同样围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸的内壳65。外流动通道88被限定在外壳64和外衬里54之间，并且内流动通道90被限定在内壳65和内衬里52之间。外衬里54还可以包括围绕外衬里54周向间隔开的多个外衬里稀释开口68。类似地，内衬里52可以包括围绕内衬里52周向间隔开的多个内衬里稀释开口69。
返回参考图1，在操作中，空气73在机舱入口76处进入机舱44，并且空气73的一部分作为压缩机入口空气流80进入压缩机区段(22/24)，其在压缩机区段(22/24)处被压缩。空气73的另一部分进入旁通气流通道48，从而提供旁通气流78。在图2中，来自压缩机区段(22/24)的压缩空气82经由扩散器(未示出)进入燃烧器26。一部分压缩空气82(a)进入罩结构60到压力气室66中，而另一部分压缩空气82(b)通向外流动通道88和内流动通道90。压力气室66中的压缩空气82(a)穿过旋流器组件58，以与燃料喷嘴组件70喷射出的燃料混合，并且被点燃，以产生燃烧气体86。在外流动通道88中的压缩空气82(b)的一部分可以用作通过多个外衬里稀释开口68被提供给燃烧室62的稀释空气，并且在内流动通道90中的压缩空气82(b)的另一部分也可以用作通过多个内衬里稀释开口69被提供给燃烧室62的稀释空气。
图3是在图1中所示的平面3-3处截取到的燃烧器26的局部横截面视图。如图3所见，燃烧器26具有大体上环形的燃烧器衬里50，燃烧器衬里50围绕发动机10的中心线轴线12周向延伸。因为其可以与燃烧器26相关，所以中心线轴线12也可以对应于燃烧器轴向中心线112。燃烧器衬里50包括外衬里54和内衬里52，外衬里54和内衬里52各自围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸。CMC圆顶56也围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸。图2的横截面视图可以例如在图3的平面2-2处被截取到，并且虽然图2的横截面描绘了单个旋流器组件58，但是多个代表性的旋流器组件58(a)、58(b)等在图3中被显示为围绕燃烧器轴向中心线112周向间隔开。关于每个旋流器组件58(a)、58(b)，燃烧器26的一部分可以被认为是燃烧器26的一段。即，虽然燃烧器26可以围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸，但是可以认为燃烧器26包括对应于每个旋流器组件58的多个段。例如，对应于旋流器组件58(a)并且在周向方向上在段边界端104和段边界端106之间延伸的第一段100可以被包括在多段之中。对应于旋流器组件58(b)并且在周向方向上在段边界端106和段边界端108之间延伸的第二段102可以被包括在多个段之中。如可以容易理解的，围绕燃烧器26的整个圆周，提供了附加段(未标记)和旋流器组件(未标记)。如上所述，伪圆顶结构61可以被实施为多个段。在这种情况下，代替围绕燃烧器轴向中心线112周向延伸的伪圆顶结构61，第一段伪圆顶结构61(a)可以在第一段100中被实施，第二伪圆顶结构61(b)可以在第二段102中被实施等。因此，可以包括每个伪圆顶段(61(a)、61(b))，以安装相应段的旋流器组件(58(a)、58(b))。
图4描绘了在图2的详细视图114处截取到的旋流器和圆顶连接的局部横截面视图。在图4中，燃料喷嘴组件70已经被去除。如图4所见，罩结构60包括罩径向外部分57和罩径向内部分59。罩径向外部分57可以包括罩外夹具116，罩外夹具116具有在罩外夹具116的径向外侧上的第一外夹具部分118和在罩外夹具116的径向内侧上的第二外夹具部分120。类似地，罩径向内部分59可以包括罩内夹具122，罩内夹具122具有在罩内夹具122的径向内侧上的第一内夹具部分124和在罩内夹具122的径向外侧上的第二内夹具部分126。伪圆顶结构61在罩径向外部分57和罩径向内部分59处被连接到罩结构60。这种连接将在下面更详细地描述。CMC圆顶56和外衬里54经由机械连接构件128(诸如螺栓接头)在罩外夹具116内被连接到罩结构60。类似地，内衬里52和CMC圆顶56经由连接构件128在罩内夹具122内被连接到罩结构60。旋流器组件58被连接到伪圆顶结构61并且延伸通过CMC圆顶56。这种连接也将在下面更详细地描述。
图5描绘了根据本公开的方面的在图2的细节视图114处截取到的与罩结构60的CMC圆顶56和伪圆顶结构61连接的横截面视图。在图5中，连接构件128没有被显示，并且旋流器58已经被去除，但是为了参考目的，其中描绘了旋流器中心线轴线110，并且相对于旋流器中心线轴线110限定了上游方向146和下游方向148。伪圆顶结构61被连接到罩外夹具116。更具体地，伪圆顶结构61的径向外端130可以在上游方向146上延伸并且(例如，经由钎焊或螺栓接头)被连接到外夹具第二部分120的径向内表面132。伪圆顶结构61还被连接到罩内夹具122，其中伪圆顶结构61的径向内端134可以在上游方向146上延伸并且(例如，经由钎焊或螺栓接头)被连接到内夹具第二部分126的径向外表面136。伪圆顶结构61还包括通过其中的伪圆顶旋流器开口138，用于安装旋流器组件58，如下面将描述的。伪圆顶旋流器开口138可以是如下面将描述的具有伪圆顶旋流器开口直径152的圆柱形开口，伪圆顶旋流器开口直径152被确定大小，以匹配旋流器组件58的环形外轴向壁直径162(图6)，用于将旋流器组件58安装到伪圆顶结构61。因此，旋流器中心线轴线110(图4)也可以被认为对应于通过伪圆顶旋流器开口138的中心线。
如上所述的CMC圆顶56围绕燃烧器轴向中心线112周向地延伸并且还在燃烧器径向方向(RC)上延伸。要注意的是，虽然图5似乎将CMC圆顶56描绘为平行于燃烧器径向方向RC延伸，但是如图4所示，CMC圆顶56，并且对应地，伪圆顶结构61可以相对于燃烧器径向方向RC以圆顶角144布置。当CMC圆顶56以圆顶角144布置时，CMC圆顶56和伪圆顶结构61仍然被认为在燃烧器径向方向RC上延伸。CMC圆顶56的径向外端140可以在上游方向146上延伸并且延伸到罩外夹具116中，并且CMC圆顶56的径向内端142可以在上游方向146上延伸并且延伸到罩内夹具122中。外衬里54也延伸到罩外夹具116中，并且如图4所示，CMC圆顶56的径向外端140和外衬里54经由连接构件128被适当地连接到罩外夹具116。还如图4所示，CMC圆顶56和外衬里54经由连接构件128被连接到罩外夹具116，并且CMC圆顶56和内衬里52经由连接构件128被连接到罩内夹具122。
CMC圆顶56包括通过CMC圆顶56的CMC圆顶旋流器开口150。CMC圆顶旋流器开口150可以是具有CMC圆顶旋流器开口直径154的圆柱形开口，如下面所描述的，CMC圆顶旋流器开口直径154可以大于旋流器组件58的旋流器出口端161(图4)的直径160，以便在CMC圆顶旋流器开口150的内表面158和旋流器组件58的旋流器出口端161之间提供周向间隙156(图4)。CMC圆顶旋流器开口150被布置成使得其大体上以旋流器中心线轴线110为中心，并且大体上与伪圆顶旋流器开口138轴向对准。当然，随着CMC圆顶旋流器开口直径154大于旋流器组件58的旋流器出口端161的直径160，以便形成周向间隙156，CMC圆顶旋流器开口150和伪圆顶旋流器开口138可以相对于旋流器中心线轴线110稍微轴向偏离。CMC圆顶56可以可选地包括通过CMC圆顶56的多个圆顶冷却通道164。
图6描绘了根据本公开的方面的具有CMC圆顶56和与其连接的伪圆顶结构61的旋流器组件58的示例。在图6中，可以看出旋流器组件58限定了旋流器中心线轴线110，旋流器中心线轴线110在旋流器纵向方向(LS)上延伸并且限定了旋流器上游方向166和旋流器下游方向168。旋流器径向方向(RS)从旋流器中心线轴线110向外延伸，并且旋流器组件周向方向(CS)围绕旋流器中心线轴线110周向延伸。与CMC圆顶56的陶瓷基复合材料相比，旋流器组件58大体上由金属材料形成。即，旋流器组件58的各种部件部分由金属合金材料构成，与CMC圆顶56的CMC材料相比，金属合金材料由于燃烧器内的增加温度，更利于结构膨胀。
旋流器组件58包括初级旋流器170和连接到初级旋流器170的下游侧174的次级旋流器172。初级旋流器170将径向向内旋流导入到来自压力气室66(图2)的穿过初级旋流器170的压缩空气82(a)。次级旋流器172将径向向内旋流导入到来自压力气室66的穿过次级旋流器172的压缩空气82(a)。旋流器组件58进一步包括连接到次级旋流器172的下游端178的扩口176。现在将更详细地描述扩口176及其与伪圆顶结构61的连接以及其与CMC圆顶56的接口。
扩口176围绕旋流器中心线轴线110周向延伸。看出扩口176包括环形内轴向壁180，环形内轴向壁180围绕旋流器中心线轴线110周向延伸，并且还在旋流器纵向方向LS上延伸。环形内轴向壁180，诸如通过钎焊，被连接到次级旋流器的下游端178。扩口176还包括环形外轴向壁182，环形外轴向壁182围绕旋流器中心线轴线110周向延伸，并且还在扩口纵向方向LS上延伸。环形外轴向壁182在环形内轴向壁180的径向外侧，并且腔184可以形成在其间。扩口176进一步包括环形锥形壁186，环形锥形壁186围绕旋流器中心线轴线110周向延伸，并且还从环形内轴向壁180的下游端188径向向外并且向下游延伸。环形锥形壁186的旋流器下游端190包括旋流器出口192。
环形外轴向壁182包括从环形外轴向壁182的环形外轴向壁外表面196径向向外延伸的旋流器安装壁194。旋流器安装壁194还可以围绕旋流器中心线轴线110周向延伸，尽管旋流器安装壁194不需要围绕整个圆周延伸，而是可以由围绕环形外轴向壁外表面196的圆周的各种安装壁段(未示出)组成。环形外轴向壁直径162被确定大小，以便略小于伪圆顶旋流器开口138(图5)的伪圆顶旋流器开口直径152，使得扩口176可以被插入通过伪圆顶旋流器开口138。因而，扩口176被插入通过伪圆顶旋流器开口138，使得旋流器安装壁194的上游侧198与伪圆顶结构61的下游侧200接合。旋流器安装环204可以被安置在伪圆顶结构61的下游侧202上。旋流器安装环204可以围绕旋流器中心线轴线110周向延伸并且可以从环形外轴向壁外表面196径向向外延伸。扩口176可以例如通过将旋流器安装环204、伪圆顶结构61和旋流器安装壁194彼此钎焊在一起而被连接到伪圆顶结构61。当然，也可以采用其他连接机构，诸如螺栓接头，以将扩口176结合到伪圆顶结构61。扩口176、旋流器安装壁194和旋流器安装环204之间的连接防止了扩口176围绕旋流器中心线轴线110旋转，并且因此防止了旋流器组件58围绕旋流器中心线轴线110旋转。
扩口176进一步包括旋流器圆顶接口壁206，旋流器圆顶接口壁206从环形外轴向壁外表面196径向向外延伸，并且围绕旋流器中心线轴线110周向延伸。旋流器圆顶接口壁206的外直径208大于CMC圆顶旋流器开口直径154(图5)。当旋流器组件58被连接到如上所述的伪圆顶结构61时，旋流器圆顶接口壁206的下游表面218与围绕CMC圆顶56的CMC圆顶旋流器开口150的CMC圆顶上游表面210接口。旋流器圆顶接口壁206可以提供抵靠CMC圆顶56的轻微轴向力，但允许旋流器组件58在操作期间径向移动。
环形外轴向壁182的下游端212围绕旋流器中心线轴线110周向延伸，并且限定旋流器组件58的旋流器出口端161。如上所述，旋流器出口端161的直径160小于CMC圆顶旋流器开口150的CMC圆顶旋流器开口直径154，使得周向间隙156被限定在CMC圆顶旋流器开口150的内表面158和旋流器出口端161的环形外轴向壁外表面196之间。旋流器出口端161和旋流器下游端190延伸通过CMC圆顶旋流器开口150，并且可以延伸超出CMC圆顶56的下游表面216，进入燃烧室62。旋流器圆顶接口壁206还可以包括多个吹扫孔214，多个吹扫孔214延伸通过旋流器圆顶接口壁206，进入周向间隙156，以便通过吹扫孔214提供氧化剂的吹扫流。
虽然前面的描述大体上涉及燃气涡轮发动机，但是可以容易地理解，燃气涡轮发动机可以在各种环境中实施。例如，发动机可以在飞行器中实施，但是也可以在非飞行器应用(诸如发电站、海洋应用、或油气生产应用)中实施。因此，本公开不限于在飞行器中使用。
本公开的进一步的方面由以下条款的主题提供。
一种用于燃气涡轮的燃烧器，所述燃烧器包括：罩结构；伪圆顶结构，所述伪圆顶结构包括通过其中的伪圆顶旋流器开口，所述伪圆顶结构连接到所述罩结构；陶瓷基复合材料(CMC)圆顶，所述CMC圆顶包括通过其中的CMC圆顶旋流器开口，并且具有围绕所述CMC圆顶旋流器开口的CMC圆顶上游表面，所述CMC圆顶连接到所述罩结构；和旋流器，所述旋流器包括旋流器圆顶接口壁，所述旋流器通过所述伪圆顶旋流器开口连接到所述伪圆顶结构，并且延伸通过所述CMC圆顶旋流器开口，所述旋流器圆顶接口壁与所述CMC圆顶上游表面接口。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述燃烧器限定沿燃烧器纵向方向的燃烧器轴向中心线，从所述燃烧器轴向中心线向外延伸的燃烧器径向方向和围绕所述燃烧器轴向中心线周向延伸的燃烧器周向方向，所述罩结构在所述燃烧器周向方向和所述燃烧器纵向方向上延伸，并且具有罩径向外部分和罩径向内部分，所述伪圆顶结构在所述燃烧器周向方向上延伸，并且在所述燃烧器径向方向上延伸，并且连接到所述罩径向外部分和所述罩径向内部分，所述CMC圆顶围绕所述燃烧器轴向中心线周向延伸，并且在所述燃烧器径向方向上延伸，所述CMC圆顶连接到所述罩径向外部分和所述罩径向内部分、所述CMC圆顶，并且所述旋流器限定通过其中的旋流器中心线轴线，所述旋流器中心线轴线限定旋流器纵向方向，所述旋流器包括(a)在所述旋流器的下游侧的旋流器出口，(b)相对于所述旋流器中心线轴线在旋流器径向方向上径向向外延伸的所述旋流器圆顶接口壁，所述旋流器圆顶接口壁设置在旋流器出口端的上游，和(c)相对于所述旋流器中心线轴线径向向外延伸的旋流器安装壁，所述旋流器安装壁布置在所述旋流器圆顶接口壁的上游，并且所述旋流器延伸通过所述伪圆顶旋流器开口，并且所述旋流器安装壁连接到所述伪圆顶结构，使得所述旋流器圆顶接口壁的下游表面与所述CMC圆顶上游表面接口，并且所述旋流器出口延伸通过所述CMC圆顶旋流器开口。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述燃烧器包括围绕所述燃烧器轴向中心线周向布置的多个段，每个段包括相应的罩结构、通过所述CMC圆顶的相应的CMC圆顶旋流器开口、相应的伪圆顶结构和安装到所述伪圆顶结构的相应的旋流器。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，进一步包括旋流器安装环，其中所述伪圆顶结构安装到所述旋流器安装壁的上游侧，并且所述旋流器安装环连接到所述旋流器以及所述伪圆顶结构的上游侧。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述旋流器经由钎焊或焊接连接到所述伪圆顶结构和所述旋流器安装环。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述罩径向外部分包括外夹具，所述外夹具具有在所述外夹具的径向外侧的第一外夹具部分和在所述外夹具的径向内侧的第二外夹具部分，并且所述伪圆顶结构连接到所述第二外夹具部分的径向内表面。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述伪圆顶结构经由钎焊或焊接连接到所述第二外夹具部分。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述CMC圆顶在所述第一外夹具部分和所述第二外夹具部分之间在所述外夹具内连接到所述罩结构。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述CMC圆顶经由机械连接构件连接到所述外夹具。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，进一步包括外衬里，所述外衬里围绕所述燃烧器轴向中心线周向延伸并且在所述燃烧器纵向方向上延伸，所述外衬里在所述第一外夹具部分和所述CMC圆顶之间在所述外夹具内连接到所述罩结构。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中在所述CMC圆顶旋流器开口的内表面与所述旋流器出口端的外表面之间提供周向间隙。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述旋流器圆顶接口壁包括通过其中的多个吹扫孔，所述多个吹扫孔布置成向所述周向间隙提供氧化剂的吹扫流。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述伪圆顶结构围绕所述燃烧器轴向中心线周向延伸。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述燃烧器包括围绕所述燃烧器轴向中心线周向布置的多个段，每个段包括相应的罩结构、通过所述CMC圆顶的相应的CMC圆顶旋流器开口、相应的伪圆顶旋流器开口和安装到所述伪圆顶结构的相应的旋流器。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述罩径向内部分包括内夹具，所述内夹具具有在所述内夹具的径向内侧的第一内夹具部分和在所述内夹具的径向外侧的第二内夹具部分，并且所述伪圆顶结构连接到所述第二内夹具部分的径向外表面。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述CMC圆顶在所述第一内夹具部分和所述第二内夹具部分之间在所述内夹具内连接到所述罩结构。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，进一步包括内衬里，所述内衬里围绕所述燃烧器轴向中心线周向延伸并且在所述燃烧器纵向方向上延伸，所述内衬里在所述第一内夹具部分和所述CMC圆顶之间在所述内夹具内连接到所述罩结构。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述旋流器包括：(a)初级旋流器，(b)连接到所述初级旋流器的下游侧的次级旋流器，和(c)连接到所述次级旋流器的下游端的扩口，所述扩口具有(i)围绕所述旋流器中心线轴线周向延伸并且在所述旋流器纵向方向上延伸的环形内轴向壁，所述环形内轴向壁与所述次级旋流器连接，(ii)围绕所述旋流器中心线轴线周向延伸并且在所述旋流器纵向方向上延伸的环形外轴向壁，所述环形外轴向壁在所述环形内轴向壁的径向外侧，和(iii)围绕所述旋流器中心线轴线周向延伸并且从所述环形内轴向壁的下游端径向向外且向下游延伸的环形锥形壁，所述环形锥形壁的下游端包括所述旋流器出口。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述旋流器安装壁从所述环形外轴向壁的外表面径向向外延伸，并且围绕所述旋流器中心线轴线周向延伸。
根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述旋流器圆顶接口壁从所述环形外轴向壁的所述外表面径向向外延伸，并且围绕所述旋流器中心线轴线周向延伸。
虽然前面的描述针对本公开的一些示例性实施例，但是其他变化和修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且可以在不背离本公开的精神或范围的情况下来进行。此外，结合本公开的一个实施例描述的特征可以结合其他实施例来使用，即使上面没有明确说明。

Claims (10)

1.一种用于燃气涡轮的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括：
罩结构；
伪圆顶结构，所述伪圆顶结构包括通过其中的伪圆顶旋流器开口，所述伪圆顶结构连接到所述罩结构；
陶瓷基复合材料(CMC)圆顶，所述CMC圆顶包括通过其中的CMC圆顶旋流器开口，并且具有围绕所述CMC圆顶旋流器开口的CMC圆顶上游表面，所述CMC圆顶连接到所述罩结构；和
旋流器，所述旋流器包括旋流器圆顶接口壁，所述旋流器通过所述伪圆顶旋流器开口连接到所述伪圆顶结构，并且延伸通过所述CMC圆顶旋流器开口，所述旋流器圆顶接口壁与所述CMC圆顶上游表面接口。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，其中所述燃烧器限定沿燃烧器纵向方向的燃烧器轴向中心线，从所述燃烧器轴向中心线向外延伸的燃烧器径向方向和围绕所述燃烧器轴向中心线周向延伸的燃烧器周向方向，
所述罩结构在所述燃烧器周向方向和所述燃烧器纵向方向上延伸，并且具有罩径向外部分和罩径向内部分，
所述伪圆顶结构在所述燃烧器周向方向上延伸，并且在所述燃烧器径向方向上延伸，并且连接到所述罩径向外部分和所述罩径向内部分，
所述CMC圆顶围绕所述燃烧器轴向中心线周向延伸，并且在所述燃烧器径向方向上延伸，所述CMC圆顶连接到所述罩径向外部分和所述罩径向内部分，并且
所述旋流器限定通过其中的旋流器中心线轴线，所述旋流器中心线轴线限定旋流器纵向方向，所述旋流器包括(a)在所述旋流器的下游侧的旋流器出口，(b)相对于所述旋流器中心线轴线在旋流器径向方向上径向向外延伸的所述旋流器圆顶接口壁，所述旋流器圆顶接口壁设置在旋流器出口端的上游，和(c)相对于所述旋流器中心线轴线径向向外延伸的旋流器安装壁，所述旋流器安装壁布置在所述旋流器圆顶接口壁的上游，并且所述旋流器延伸通过所述伪圆顶旋流器开口，并且所述旋流器安装壁连接到所述伪圆顶结构，使得所述旋流器圆顶接口壁的下游表面与所述CMC圆顶上游表面接口，并且所述旋流器出口延伸通过所述CMC圆顶旋流器开口。
3.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，其中所述燃烧器包括围绕所述燃烧器轴向中心线周向布置的多个段，每个段包括相应的罩结构、通过所述CMC圆顶的相应的CMC圆顶旋流器开口、相应的伪圆顶结构和安装到所述伪圆顶结构的相应的旋流器。
4.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，进一步包括旋流器安装环，
其中所述伪圆顶结构安装到所述旋流器安装壁的上游侧，并且所述旋流器安装环连接到所述旋流器以及所述伪圆顶结构的上游侧。
5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，其中所述旋流器经由钎焊或焊接连接到所述伪圆顶结构和所述旋流器安装环。
6.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，其中所述罩径向外部分包括外夹具，所述外夹具具有在所述外夹具的径向外侧的第一外夹具部分和在所述外夹具的径向内侧的第二外夹具部分，并且所述伪圆顶结构连接到所述第二外夹具部分的径向内表面。
7.根据权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，其中所述伪圆顶结构经由钎焊或焊接连接到所述第二外夹具部分。
8.根据权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，其中所述CMC圆顶在所述第一外夹具部分和所述第二外夹具部分之间在所述外夹具内连接到所述罩结构。
9.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，其中所述CMC圆顶经由机械连接构件连接到所述外夹具。
10.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，进一步包括外衬里，所述外衬里围绕所述燃烧器轴向中心线周向延伸并且在所述燃烧器纵向方向上延伸，所述外衬里在所述第一外夹具部分和所述CMC圆顶之间在所述外夹具内连接到所述罩结构。
CN202211166466.XA 2021-10-07 2022-09-23 燃烧器旋流器到伪圆顶附接以及与cmc圆顶接口 Pending CN115949968A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/496,126 2021-10-07
US17/496,126 US11662096B2 (en) 2021-10-07 2021-10-07 Combustor swirler to pseudo-dome attachment and interface with a CMC dome

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115949968A true CN115949968A (zh) 2023-04-11

Family

ID=85798848

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211166466.XA Pending CN115949968A (zh) 2021-10-07 2022-09-23 燃烧器旋流器到伪圆顶附接以及与cmc圆顶接口

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11662096B2 (zh)
CN (1) CN115949968A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11859819B2 (en) * 2021-10-15 2024-01-02 General Electric Company Ceramic composite combustor dome and liners

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220786A (en) 1991-03-08 1993-06-22 General Electric Company Thermally protected venturi for combustor dome
US5321951A (en) * 1992-03-30 1994-06-21 General Electric Company Integral combustor splash plate and sleeve
US5970716A (en) * 1997-10-02 1999-10-26 General Electric Company Apparatus for retaining centerbody between adjacent domes of multiple annular combustor employing interference and clamping fits
US20020162333A1 (en) 2001-05-02 2002-11-07 Honeywell International, Inc., Law Dept. Ab2 Partial premix dual circuit fuel injector
JP4838888B2 (ja) 2009-05-27 2011-12-14 川崎重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
US10801729B2 (en) 2015-07-06 2020-10-13 General Electric Company Thermally coupled CMC combustor liner
US9976746B2 (en) * 2015-09-02 2018-05-22 General Electric Company Combustor assembly for a turbine engine
US10473332B2 (en) 2016-02-25 2019-11-12 General Electric Company Combustor assembly
US10690347B2 (en) 2017-02-01 2020-06-23 General Electric Company CMC combustor deflector
US10385709B2 (en) 2017-02-23 2019-08-20 General Electric Company Methods and features for positioning a flow path assembly within a gas turbine engine
US10663167B2 (en) 2017-06-16 2020-05-26 General Electric Company Combustor assembly with CMC combustor dome
FR3078384B1 (fr) * 2018-02-28 2021-05-28 Safran Aircraft Engines Chambre de combustion a fond de chambre double

Also Published As

Publication number Publication date
US20230112117A1 (en) 2023-04-13
US11662096B2 (en) 2023-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110582674A (zh) 燃气涡轮发动机的燃烧区段
CN110726157B (zh) 燃料喷嘴冷却结构
US11255543B2 (en) Dilution structure for gas turbine engine combustor
CN111197764B (zh) 环形同心燃料喷嘴组件
US20190024895A1 (en) Combustor dilution structure for gas turbine engine
US20220268443A1 (en) Flow control wall for heat engine
US11280495B2 (en) Gas turbine combustor fuel injector flow device including vanes
US10724740B2 (en) Fuel nozzle assembly with impingement purge
CN110494693B (zh) 单腔捕获涡流燃烧器
CN110552747A (zh) 燃烧系统偏转减轻结构
US20200063961A1 (en) Combustor Assembly for a Turbo Machine
CN115949968A (zh) 燃烧器旋流器到伪圆顶附接以及与cmc圆顶接口
CN115388426A (zh) 用于燃油喷嘴的隔热罩
EP3779281B1 (en) Swirler assembly
US11828466B2 (en) Combustor swirler to CMC dome attachment
US11221143B2 (en) Combustor and method of operation for improved emissions and durability
US20230112757A1 (en) Combustor swirler to dome attachment
US20240053009A1 (en) Dome-deflector for a combustor of a gas turbine
US11846419B2 (en) Dome-deflector joint cooling arrangement
US11781753B2 (en) Combustor dome-deflector and liner having flexible connections
US11739935B1 (en) Dome structure providing a dome-deflector cavity with counter-swirled airflow
CN110594785B (zh) 燃烧系统的挠度缓解结构
US20240133556A1 (en) Coupling assembly for a turbine engine
US20230383949A1 (en) Combustor having dilution cooled liner
US20240053012A1 (en) Dilution horn pair 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