CN116697399A - 具有柔性连接的燃烧器圆顶-导流板和衬里 - Google Patents

具有柔性连接的燃烧器圆顶-导流板和衬里 Download PDF

Info

Publication number
CN116697399A
CN116697399A CN202210467371.5A CN202210467371A CN116697399A CN 116697399 A CN116697399 A CN 116697399A CN 202210467371 A CN202210467371 A CN 202210467371A CN 116697399 A CN116697399 A CN 116697399A
Authority
CN
China
Prior art keywords
baffle
dome
flexible
washer
connection member
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
CN202210467371.5A
Other languages
English (en)
Inventor
拉温德拉·山卡尔·加尼格尔
赫兰雅·纳斯
斯里帕斯·莫汉
吉里什·卡马斯·坎纳诺尔
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 CN116697399A publication Critical patent/CN116697399A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/04—Supports for linings
    • 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
    • F23R3/28—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
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
    • 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
    • F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators
    • 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
    • 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
    • F23R2900/03044—Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies

Abstract

一种用于燃气涡轮的燃烧器，包括圆顶和连接到圆顶以在其间限定挡板腔的导流板，导流板具有邻近挡板腔的导流板冷侧和邻近燃烧室的导流板热侧。至少一个圆顶‑导流板连接构件将圆顶和导流板彼此连接。圆顶‑导流板连接构件在圆顶和导流板之间形成柔性接头。

Description

具有柔性连接的燃烧器圆顶-导流板和衬里
技术领域
本公开涉及燃气涡轮的燃烧器中的圆顶和导流板或多层衬里之间的接头。
背景技术
一些燃气涡轮发动机包括具有圆顶结构的燃烧器，导流板通过螺栓连接到圆顶结构而连接到圆顶结构。此外，这种燃烧器还可以包括多层燃烧器衬里，该多层燃烧器衬里包括外衬里壳和通过螺栓接头连接到其的板，在外衬里壳和板之间具有冷却气流空间。圆顶-导流板连接的螺栓接头和外衬里壳-板连接的螺栓接头经受燃烧器内燃烧产生的强烈热量。因此，螺栓接头经受热膨胀。螺栓接头也经受振动，包括由燃烧器内燃烧过程的燃烧动力学引起的振动。
附图说明
本公开的特征和优点将从以下对各种示例性实施例的描述中显而易见，如附图中所示，其中相似的附图标记通常表示相同、功能类似和/或结构类似的元件。
图1是根据本公开的一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是根据本公开的一方面的示例性燃烧器的局部横截面侧视图。
图3是根据本公开的一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。
图4是根据本公开的另一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。
图5是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。
图6是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。
图7是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。
图8是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。
图9是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。
图10是根据本公开的一方面的从波纹形柔性垫圈的圆顶的冷侧看的平面视图。
图11是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。
图12是根据本公开的另一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。
图13A和13B描绘了根据本公开的柔性联接器的柔性中间部分的替代布置。
具体实施方式
本公开的特征、优点和实施例通过对以下详细描述、附图和权利要求的考虑来阐述或显而易见。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本公开的范围。
下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅是为了说明的目的。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”或“第二”可以互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，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”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，而“下游”是指流体流向的方向。
一些燃气涡轮发动机包括具有圆顶结构的燃烧器，导流板通过螺栓连接到圆顶结构而连接到圆顶结构。此外，这种燃烧器还可以包括多层燃烧器衬里，该多层燃烧器衬里包括外衬里壳和通过螺栓接头连接到其的板，在外衬里壳和板之间具有冷却气流空间。圆顶-导流板连接的螺栓接头和外衬里壳-板连接的螺栓接头经受燃烧器内燃烧产生的强烈热量。因此，螺栓接头经受热膨胀。螺栓接头也经受振动，包括由燃烧器内燃烧过程的燃烧动力学引起的振动。
本公开提供了一种用于连接圆顶和导流板以适应接头的热膨胀并适应接头处的振动的技术。更具体地，在本公开中，在圆顶和导流板之间或在外衬里壳和燃烧器板之间设置柔性顺应接头。例如，柔性顺应接头可以包括柔性螺栓或柔性联接器，它们的结构都是柔性的，但也为接头提供冷却。可替代地，也可以包括提供接头的弯曲和接头的冷却的各种其他接头。因此，各种接头布置可以适应接头上的热负载，并且也可以适应燃烧过程期间产生的振动。
现在参考附图，图1是可以结合本公开的各种实施例的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10(本文称为“发动机10”)的示意性局部横截面侧视图。尽管下文参考涡轮风扇发动机进一步描述，但本公开也适用于一般的涡轮机械，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，包括船用涡轮发动机、工业涡轮发动机和辅助动力单元。如图1所示，发动机10具有延伸通过其中从上游端98到下游端99的轴向中心线轴线12，以供参考。通常，发动机10可包括风扇组件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通常可包括限定环形入口20的外壳体18。外壳体18以串行流动关系包围或至少部分地形成具有低压(LP)压缩机22和高压(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驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动地连接到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连接到风扇轴38，例如在间接驱动或齿轮驱动构造中。
如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，多个风扇叶片42联接到风扇轴38并从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱44周向地围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。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的外部分上方延伸，以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。如图2所示，燃烧器26通常可以包括具有内衬里52和外衬里54的燃烧器衬里50，以及圆顶组件56，它们一起限定燃烧室62。内衬里52和外衬里54都可以围绕燃烧器中心线轴线112周向地延伸，该燃烧器中心线轴线112可以对应于发动机轴向中心线轴线12(图1)。内衬里52和外衬里54连接到罩(cowl)60，压力气室(pressure plenum)66限定在罩60、内衬里52、外衬里54和圆顶组件56之间。燃烧器26还包括连接到燃料喷嘴组件70的混合器组件58。虽然图2描绘了单个混合器组件58和单个燃料喷嘴组件70，但是多个混合器组件58和相应的燃料喷嘴组件70可以包括在燃烧器26中，其中每个相应的混合器组件58和燃料喷嘴组件70围绕燃烧器中心线轴线112周向间隔开。
如图2所示，内衬里52被包围在内壳体65内，外衬里54被包围在外壳体64内。外流动通道88限定在外衬里54和外壳体64之间，而内流动通道90限定在内衬里52和内壳体65之间。外壳体64和内壳体65都可以围绕燃烧器中心线轴线112周向地延伸。内衬里52和外衬里54可以从圆顶组件56延伸到HP涡轮28(图1)的入口处的涡轮喷嘴79，因此至少部分地限定了燃烧器衬里50和HP涡轮28之间的热气路径。燃烧室62可以更具体地限定初级燃烧区74，在初级主燃烧区74处发生燃料-氧化剂混合物72的初始化学反应以产生燃烧气体86，和/或在该初级燃烧区74处可以在燃烧气体86在燃烧室62内进一步向下游流动并在HP涡轮28和LP涡轮30(图1)的入口处进入涡轮喷嘴79之前发生燃烧气体86的再循环。如以下将更详细描述的，外衬里54可以是多层衬里，其包括外衬里壳53和外衬里板55，外衬里板55经由多个外衬里壳-板连接构件57连接到外衬里壳53。类似地，内衬里52可以是多层衬里，其包括内衬里壳59和内衬里板61，内衬里板61经由多个内衬里壳-板连接构件63连接到内衬里壳59。此外，如下文将更详细描述的，圆顶组件56可以包括圆顶67和导流板68，导流板68经由至少一个圆顶-导流板连接构件71连接到圆顶67。
在发动机10的操作期间，如图1和图2共同所示，如箭头73示意性地指示的一定体积的空气通过机舱44和/或风扇组件14的相关联的机舱入口76从上游端98进入发动机10。当空气73穿过风扇叶片42时，一部分空气73被引导或导向到旁通气流通道48中作为旁通气流78，而另一部分空气73被引导或导向到LP压缩机22中作为压缩机入口空气80。压缩机入口空气80在其朝向燃烧器26流过LP压缩机22和HP压缩机24时被逐渐压缩。如图2所示，压缩空气82流入并加压扩散器腔84。如箭头82(a)示意性地指示的压缩空气82的第一部分从扩散器腔84流入压力气室66，在该压力气室66中，压缩空气82的第一部分通过混合器组件58与由燃料喷嘴组件70提供的燃料混合。然后燃料-氧化剂混合物72通过混合器组件58喷射到燃烧室62中。燃料-氧化剂混合物72由点火器75点燃并燃烧以在燃烧室62的初级燃烧区74内产生燃烧气体86。通常，LP压缩机22和HP压缩机24向扩散器腔84提供比燃烧所需更多的压缩空气82。因此，如箭头82(b)示意性地指示的压缩空气82的第二部分可用于除燃烧之外的各种目的。例如，如图2所示，压缩空气82(b)可以被导向到外流动通道88中，并且压缩空气82(b)的另一部分可以被导向到内流动通道90中。此外，或者作为替代，压缩空气82(b)的至少一部分可以出于其他目的从扩散器腔84引出，例如为HP涡轮28或LP涡轮30中的至少一个提供冷却空气。
返回参考图1和2，燃烧室62中产生的燃烧气体86流过涡轮喷嘴79并进入HP涡轮28，因此导致HP转子轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。如图1所示，燃烧气体86然后被导向通过LP涡轮30，因此导致LP转子轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇轴38的旋转。燃烧气体86然后通过核心发动机16的喷射排气喷嘴区段32被排出，以在下游端99处提供推进力。
图3是根据本公开的一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。图3描绘了用于实施圆顶67和导流板68之间的柔性连接的圆顶-导流板连接构件71的一个示例。圆顶-导流板连接构件71也可以实施为外衬里壳-板连接构件57和作为内衬里壳-板连接构件63。因此，尽管下文将针对每种类型的连接构件描述圆顶-导流板连接构件71的详细视图100，但在适用时，附图还描绘了针对内衬里壳-板连接构件63的详细视图102的元件。因此，适用于内衬里壳-板连接构件63的参考数字将以括号的形式包括在随后的附图中。
在图3的方面中，圆顶67经由圆顶-导流板连接构件71连接到导流板68，以在圆顶67和导流板68之间限定挡板腔77。圆顶67包括邻近压力气室66的圆顶67的冷侧114和邻近挡板腔77的圆顶67的热侧116。圆顶67包括多个圆顶气流冷却通道115，其允许来自压力气室66的压缩空气82(b)的一部分流经圆顶气流冷却通道115进入挡板腔77中，作为冷却气流82(c)冲击导流板68的冷侧118。导流板68包括邻近挡板腔77的导流板68的冷侧118和邻近燃烧室62的导流板热侧120。圆顶-导流板连接构件71实施为图3中的螺栓接头103，包括柔性螺栓104、螺母122、弹簧124和垫圈126。螺母122与柔性螺栓104的螺纹部分128接合以将柔性螺栓104连接到圆顶67。柔性螺栓104包括与导流板68的热侧120接合的螺栓头106。弹簧124在圆顶67和导流板68之间提供力以保持螺栓头106与导流板68的接合。作为弹簧124和垫圈126的替代方案，螺栓头106可以接合到导流板68，例如通过钎焊接合到导流板68。
柔性螺栓104还包括柔性柄部分108。柔性柄部分108可以由中空圆柱形柄部形成，其中螺旋锯齿134沿柄部的长度穿过柄部切割，从而形成螺旋线圈型柄部136，该螺旋线圈型柄部136在其内限定了中空腔130。螺栓头106包括延伸穿过其中的冷却通道132，冷却通道132与中空腔130流体连通。因此，经由圆顶气流冷却通道115进入挡板腔77的冷却气流82(c)可以流过螺旋线圈型柄部136进入中空腔130并流过螺栓头106的冷却通道132，以在导流板68的热侧120处为螺栓头106提供冷却。
图4是根据本公开的另一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。图4的方面类似于图3的方面，其包括具有柔性螺栓142的螺栓接头。柔性螺栓142包括螺纹柄部分144，该螺纹柄部分144与螺母122接合以将柔性螺栓142连接到圆顶67。图4的方面的柔性螺栓14包括将螺纹柄部分144连接到头部148的螺旋线圈柄部分146。头部148可以通过例如钎焊到导流板68而接合到导流板68。可替代地，当导流板68可以由陶瓷基复合(CMC)材料制成时，导流板68可以包括可以与头部148螺纹接合的插入件(未示出)。
图5是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。图5的方面类似于图3的方面，其包括具有柔性螺栓150的螺栓接头。图5的方面的柔性螺栓150包括螺纹部分128，该螺纹部分128与螺母122接合以将柔性螺栓150连接到圆顶67。然而，柔性螺栓150包括具有多个周向锯齿140的实心柄芯部分138，而不包括螺旋线圈柄部分或螺旋线圈型柄部分。周向锯齿140允许柔性螺栓150具有更大的柔性，并且还用作冷却翅片以向柔性螺栓150提供冷却。
图6是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。在图6的方面中，圆顶-导流板连接构件71是柔性联接器152，其在柔性联接器152的第一端154处连接到圆顶67，并且在柔性联接器152的第二端156处连接到导流板68。在图6中，柔性联接器152被示出为在第一端154处连接到圆顶67，其中第一端154抵靠圆顶67的热侧116接合并且经由螺栓接头160连接到圆顶67。螺栓接头160包括与柔性联接器152的第一端154的内螺纹表面159接合的螺栓158。柔性联接器152也被示出为在第二端156处连接到导流板68，其中第二端156抵靠导流板68的冷侧118接合并且经由销接头162连接。销接头162可以包括导流板连接突起164，其从导流板68的冷侧118延伸到挡板腔77中，其中导流板连接突起164包括穿过其中的销孔168。导流板连接突起164布置成装配在柔性联接器152的第二端156内。柔性联接器152的第二端156包括穿过其中的销孔170，并且布置成使得销166可以插入通过销孔170和销孔168，以将柔性联接器152连接到导流板68。当然，可以使用其他技术将柔性联接器152连接到圆顶67和导流板68，并且将在下面描述一些其他技术。
柔性联接器152包括位于柔性联接器152的第一端154和柔性联接器152的第二端156之间的柔性中间区段172。柔性中间区段172可以包括类似于柔性螺栓104的螺旋线圈型柄部136(图3)的螺旋线圈型结构。可替代地，如图13A所示，其是图6的详细视图240的替代布置，柔性中间区段172可以包括弹簧状结构241，该弹簧状结构241由多个碟形垫圈(belleville-type washer)242接合在一起形成弹簧状结构241而形成。在图13B的另一个替代布置中，柔性中间区段172可以形成弹簧状结构241，该弹簧状结构241由彼此接合的多个堆叠波形元件244(例如波形垫圈)形成。因此，柔性联接器152提供圆顶67和导流板68之间的柔性连接。
图7是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。图7的方面包括图6的柔性联接器152，但包括用于将柔性联接器152连接到导流板68的不同连接类型。在图7中，柔性联接器152的第一端154被示出为以与图6所示相同的方式利用螺栓接头160连接到圆顶67。然而，柔性联接器152的第二端156被示出为经由安装支架接头173连接到导流板68。安装支架接头173可以包括安装支架174，该安装支架174的形状通常为圆形，并且包括围绕安装支架174的中心线180周向延伸的锥形壁175、朝向中心线180径向向内延伸的凸缘176以及相对于中心线180径向向外延伸的凸缘178。凸缘176可以经由例如钎焊接合到柔性联接器152的第二端156，并且凸缘178可以经由例如钎焊接合到导流板68的冷侧118。
图8是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。图8的方面包括图7的柔性联接器152，并且还包括用于将柔性联接器152的第二端156连接到导流板68的安装支架接头173。然而，在图8中，第一端154被示出为经由第二安装支架接头173而不是经由螺栓接头160连接到圆顶67。因此，安装支架174的凸缘176经由例如钎焊接合到柔性联接器152的第一端154，并且凸缘178经由例如钎焊接合到圆顶67的热侧116。
虽然在一方面，图8大体上描绘了实施圆顶-导流板连接构件71的单个柔性联接器152，但是圆顶-导流板连接构件71可以替代地包括堆叠在一起的多个柔性联接器152(a)和152(b)。例如，圆顶-导流板连接构件71可以包括第一柔性联接器152(a)和第二柔性联接器152(b)，它们通过例如第一柔性联接器152(a)的第二端156(a)经由连接构件153连接到第二柔性联接器152(b)的第一端154(b)而连接到彼此。第一柔性联接器152(a)和第二柔性联接器152(b)中的每一个可包括穿过其中的具有螺纹内表面155的空腔151。连接构件153还可以具有与螺纹内表面155螺纹接合以连接第一柔性联接器152(a)和第二柔性联接器152(b)的螺纹。第一柔性联接器152(a)的第一端154(a)可以经由安装支架174或以图6和7中所示的任何方式连接到圆顶67，并且第二柔性联接器152(b)可以经由安装支架174或以图6和7中所示的任何方式在第二柔性联接器152(b)的第二端156(b)处连接到导流板68。因此，可以通过在单个圆顶-导流板连接构件71内实施多个柔性联接器152(a)和152(b)来实现额外的柔性。
图9是根据本公开的又一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。在图9的方面中，圆顶-导流板连接构件71包括波纹形柔性垫圈182，其延伸穿过圆顶67中的圆顶开口198并连接到从导流板68的冷侧118延伸的螺柱184。螺柱184可以通过例如钎焊接合到导流板68，或者可以与导流板68中的插入件(未示出)螺纹接合。波纹形柔性垫圈182包括穿过其中的中心开口186，并且螺柱184延伸穿过中心开口186。波纹形柔性垫圈182具有与圆顶67的冷侧114接合的径向外凸缘188。在图9的横截面图中，可以看到波纹形柔性垫圈182具有大致正弦波形状，但是，在从圆顶67的冷侧114获取的图10的平面视图中，可以看到波纹形柔性垫圈182具有大致圆形形状。在图10中，波纹形柔性垫圈182中的弯曲部190、波纹形柔性垫圈182中的弯曲部192和波纹形柔性垫圈182中的弯曲部194用虚线表示。如图9所示，波纹形柔性垫圈182的弯曲部192抵靠导流板68的冷侧118接合。为了完成圆顶67至导流板68的柔性连接，螺母196与螺柱184螺纹接合，以便在波纹形柔性垫圈182的径向外凸缘188和圆顶67的冷侧114之间以及在波纹形柔性垫圈182的弯曲部192和导流板68的冷侧118之间提供预定量的压力。
在图9中，作为替代布置，可以设置波纹形柔性垫圈200，其中波纹形柔性垫圈200与波纹形柔性垫圈182相同，除了波纹形柔性垫圈200可以包括穿过其中的多个冷却开口202。图10描绘了围绕波纹形柔性垫圈200的中心205周向间隔开的冷却开口202。冷却开口202可以提供冷却气流82(c)，以从压力气室66流过冷却开口202，以便向导流板68的冷侧118提供冲击冷却。
图11是根据本公开的另一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。图11的方面有点类似于图9的方面，波纹形柔性垫圈实施在圆顶-导流板连接构件71内。类似于图9的方面，螺柱184从导流板68的冷侧118延伸。第一波纹形柔性垫圈204具有穿过其中的第一垫圈中心开口206，并且螺柱184延伸穿过第一垫圈中心开口206。类似于波纹形柔性垫圈182，第一波纹形柔性垫圈204具有与圆顶67的冷侧114接合的第一垫圈径向外凸缘208。第一波纹形柔性垫圈204延伸穿过圆顶开口198到挡板腔77中。然而，不同于图9的方面，第一波纹形柔性垫圈204不与导流板68的冷侧118接合。相反，在图11的方面中，具有穿过其中的第二垫圈中心开口212的第二波纹形柔性垫圈210与螺柱184接合。第二波纹形柔性垫圈210包括第二垫圈径向外凸缘214，该第二垫圈径向外凸缘214与圆顶67的热侧116接合，并且第二波纹形柔性垫圈210的弯曲部216与导流板68的冷侧118接合。
在图11中，作为替代布置，可以设置第一波纹形柔性垫圈218，其中第一波纹形柔性垫圈218与第一波纹形柔性垫圈204相同，除了第一波纹形柔性垫圈218可以包括穿过其中的多个冷却开口222。冷却开口222可以类似于图9和10中所示的冷却开口202。类似地，可以设置第二波纹形柔性垫圈220，其中第二波纹形柔性垫圈220与第二波纹形柔性垫圈210相同，除了第二波纹形柔性垫圈220可以包括穿过其中的多个冷却开口224。冷却开口222可以类似于图9和10中所示的冷却开口202。冷却开口222提供冷却气流82(c)以冲击第二波纹形柔性垫圈220的冷侧213，并且冷却开口224提供冷却气流82(c)以冲击导流板68的冷侧118。
图12是根据本公开的另一方面的圆顶-导流板连接的替代方面的示意性局部横截面视图。图12的方面有点类似于图11的方面，多个波纹形柔性垫圈实施在圆顶-导流板连接构件71内。在图12的方面中，包括第一波纹形柔性垫圈218，并且第一波纹形柔性垫圈218的第一垫圈径向外凸缘208与圆顶67的冷侧114接合。图12的方面和图11的方面的一个不同之处在于不同类型的第二波纹形柔性垫圈。在图12的方面中，包括第二波纹形柔性垫圈226，其中第二波纹形柔性垫圈226的弯曲部234通过例如在接头236处钎焊而接合到导流板68的冷侧118。此外，第二波纹形柔性垫圈226包括从第二波纹形柔性垫圈226的中心232延伸的螺柱230。螺柱230延伸穿过第一波纹形柔性垫圈218的第一垫圈中心开口206，并且螺母196与螺柱230螺纹接合。第二波纹形柔性垫圈226的第二垫圈径向外凸缘228与圆顶67的热侧116接合。类似于图11的方面，第一波纹形柔性垫圈218可以包括冷却开口222，并且第二波纹形柔性垫圈226可以包括多个冷却开口238，类似于图11的冷却开口224。因此，利用冷却开口222和冷却开口238，可以提供冷却气流82(c)以冲击导流板68的冷侧118。
虽然前面的描述大体上涉及燃气涡轮发动机，但是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，但也可以在非飞行器应用(例如发电站、海洋应用或石油和油气生产应用)中实施。因此，本公开不限于在飞行器中使用。
本公开的上述方面提供了一种连接圆顶和导流板和/或连接衬里壳和衬里板的柔性接头，以更好地适应接头的热膨胀，并更好地适应接头处的振动。因此，各种接头布置可以适应接头上的热负载，并且还可以适应在燃烧过程期间产生的振动，从而减少可能以其他方式在接头处产生的应力，该应力会导致接头随着时间的推移而损坏。
本公开的进一步方面由以下条项的主题提供。
一种用于燃气涡轮的燃烧器，燃烧器包括：圆顶；导流板，导流板连接到圆顶以在其间限定挡板腔，导流板具有邻近挡板腔的导流板冷侧和邻近燃烧室的导流板热侧；和至少一个圆顶-导流板连接构件，至少一个圆顶-导流板连接构件将圆顶和导流板彼此连接，圆顶-导流板连接构件在圆顶和导流板之间形成柔性接头。
根据前述条项所述的燃烧器，其中，圆顶-导流板连接构件包括螺栓接头，螺栓接头包括具有螺栓头和柔性柄部分的柔性螺栓，螺栓头在导流板热侧接合导流板。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，柔性柄部分包括布置在圆顶和导流板之间的螺旋线圈型柄部，螺旋线圈型柄部在其内限定中空腔，并且螺栓头具有延伸穿过其中并与中空腔流体连通的冷却通道。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，圆顶-导流板连接构件包括柔性联接器，柔性联接器在柔性联接器的第一端处连接到圆顶并且在柔性联接器的第二端处连接到导流板。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，柔性联接器包括位于柔性联接器的第一端和柔性联接器的第二端之间的柔性中间区段，柔性中间区段包括螺旋线圈结构、具有碟形垫圈的弹簧状结构以及具有彼此接合的多个波形元件的弹簧状结构中的任一个。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，柔性联接器在第一端处经由螺栓接头和安装支架接头中的任一个连接到圆顶，并且柔性联接器在第二端处经由销接头和安装支架接头中的任一个连接到导流板。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，圆顶-导流板连接构件包括彼此连接的第一柔性联接器和第二柔性联接器，第一柔性联接器在第一柔性联接器的第一端处连接到圆顶，并且第二柔性联接器在第二柔性联接器的第二端处连接到导流板。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，圆顶-导流板连接构件包括波纹形柔性垫圈，波纹形柔性垫圈具有穿过其中的中心开口并且具有径向外凸缘，导流板包括从导流板冷侧延伸的螺柱，螺柱延伸穿过中心开口，并且波纹形柔性垫圈的径向外凸缘接合圆顶的冷侧。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，波纹形柔性垫圈包括穿过其中的冷却开口，用于提供冲击冷却气流以冲击导流板冷侧。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，圆顶-导流板连接构件包括第一波纹形柔性垫圈、第二波纹形柔性垫圈，第一波纹形柔性垫圈具有穿过其中的第一垫圈中心开口并且具有第一垫圈径向外凸缘，第二波纹形柔性垫圈具有穿过其中的第二垫圈中心开口并且具有第二垫圈径向外凸缘，导流板包括从导流板冷侧延伸的螺柱，螺柱延伸穿过第一垫圈中心开口并且穿过第二垫圈中心开口，第一垫圈径向外凸缘与圆顶的冷侧接合，并且第一波纹形柔性垫圈延伸穿过圆顶开口并且进入挡板腔，第二垫圈径向外凸缘与圆顶的热侧接合，并且第二波纹形柔性垫圈与导流板的冷侧接合。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，第一波纹形柔性垫圈包括穿过其中的冷却开口，用于向第二波纹形柔性垫圈的冷侧提供冷却气流，并且第二波纹形柔性垫圈包括穿过其中的冷却开口，用于提供冲击冷却气流以冲击导流板的冷侧。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，圆顶-导流板连接构件包括(a)第一波纹形柔性垫圈，第一波纹形柔性垫圈具有穿过其中的第一垫圈中心开口，并且具有第一垫圈径向外凸缘；以及(b)第二波纹形柔性垫圈，第二波纹形柔性垫圈具有从第二波纹形柔性垫圈的中心延伸的螺柱，并且具有第二垫圈径向外凸缘，第二波纹形柔性垫圈接合到导流板，螺柱延伸穿过第一垫圈中心开口，第二垫圈径向外凸缘与圆顶的热侧接合，并且第一垫圈径向外凸缘与圆顶的冷侧接合。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，第一波纹形柔性垫圈包括穿过其中的冷却开口，用于向第二波纹形柔性垫圈的冷侧提供冷却气流，并且第二波纹形柔性垫圈包括穿过其中的冷却开口，用于提供冲击冷却气流以冲击导流板的冷侧。
根据任何前述条项所述的燃烧器，进一步包括燃烧器衬里，燃烧器衬里包括燃烧器衬里壳和连接到燃烧器衬里壳以在其间限定挡板腔的燃烧器衬里板，燃烧器衬里板经由接头处的至少一个壳-板连接构件连接到燃烧器衬里壳，壳-板连接构件在燃烧器衬里壳和燃烧器衬里板之间形成柔性接头。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，壳-板连接构件包括螺栓接头，螺栓接头包括具有柔性柄部分的柔性螺栓。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，壳-板连接构件包括柔性联接器，柔性联接器在柔性联接器的第一端处连接到燃烧器衬里壳并且在柔性联接器的第二端处连接到燃烧器衬里板，柔性联接器包括位于第一端和第二端之间的柔性中间部分。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，壳-板连接构件包括波纹形柔性垫圈，波纹形柔性垫圈具有穿过其中的中心开口并且具有径向外凸缘，燃烧器衬里板包括从燃烧器衬里板的冷侧延伸的螺柱，螺柱延伸穿过所述中心开口，并且波纹形柔性垫圈的径向外凸缘接合燃烧器衬里壳。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，壳-板连接构件包括(a)第一波纹形柔性垫圈，第一波纹形柔性垫圈具有穿过其中的第一垫圈中心开口，并且具有第一垫圈径向外凸缘；以及(b)第二波纹形柔性垫圈，第二波纹形柔性垫圈具有穿过其中的第二垫圈中心开口，并且具有第二垫圈径向外凸缘，燃烧器衬里板包括从燃烧器衬里板的冷侧延伸的螺柱，螺柱延伸穿过第一垫圈中心开口并且穿过第二垫圈中心开口，第一垫圈径向外凸缘与燃烧器衬里壳的冷侧接合，并且第二垫圈径向外凸缘与燃烧器衬里壳的热侧接合。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，壳-板连接构件包括(a)第一波纹形柔性垫圈，第一波纹形柔性垫圈具有穿过其中的第一垫圈中心开口，并且具有第一垫圈径向外凸缘；以及(b)第二波纹形柔性垫圈，第二波纹形柔性垫圈具有从第二波纹形柔性垫圈的中心延伸的螺柱，并且具有第二垫圈径向外凸缘，第二波纹形柔性垫圈接合到燃烧器衬里板，螺栓延伸穿过第一垫圈中心开口，第二垫圈径向外凸缘与燃烧器衬里壳的热侧接合，并且第一垫圈径向外凸缘与燃烧器衬里壳的冷侧接合。
根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，第一波纹形柔性垫圈包括穿过其中的冷却开口，用于向第二波纹形柔性垫圈的冷侧提供冷却气流，并且第二波纹形柔性垫圈包括穿过其中的冷却开口，用于提供冲击冷却气流以冲击燃烧器衬里板的冷侧。
尽管前述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：
圆顶；
导流板，所述导流板连接到所述圆顶以在其间限定挡板腔，所述导流板具有邻近所述挡板腔的导流板冷侧和邻近燃烧室的导流板热侧；和
至少一个圆顶-导流板连接构件，所述至少一个圆顶-导流板连接构件将所述圆顶和所述导流板彼此连接，所述圆顶-导流板连接构件在所述圆顶和所述导流板之间形成柔性接头。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，其中，所述圆顶-导流板连接构件包括螺栓接头，所述螺栓接头包括具有螺栓头和柔性柄部分的柔性螺栓，所述螺栓头在所述导流板热侧接合所述导流板。
3.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，其中，所述柔性柄部分包括布置在所述圆顶和所述导流板之间的螺旋线圈型柄部，所述螺旋线圈型柄部在其内限定中空腔，并且所述螺栓头具有延伸穿过其中并与所述中空腔流体连通的冷却通道。
4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，其中，所述圆顶-导流板连接构件包括柔性联接器，所述柔性联接器在所述柔性联接器的第一端处连接到所述圆顶并且在所述柔性联接器的第二端处连接到所述导流板。
5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，其中，所述柔性联接器包括位于所述柔性联接器的所述第一端和所述柔性联接器的所述第二端之间的柔性中间区段，所述柔性中间区段包括螺旋线圈结构、具有碟形垫圈的弹簧状结构以及具有彼此接合的多个波形元件的弹簧状结构中的任一个。
6.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，其中，所述柔性联接器在所述第一端处经由螺栓接头和安装支架接头中的任一个连接到所述圆顶，并且所述柔性联接器在所述第二端处经由销接头和安装支架接头中的任一个连接到所述导流板。
7.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，其中，所述圆顶-导流板连接构件包括彼此连接的第一柔性联接器和第二柔性联接器，所述第一柔性联接器在所述第一柔性联接器的第一端处连接到所述圆顶，并且所述第二柔性联接器在所述第二柔性联接器的第二端处连接到所述导流板。
8.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，其中，所述圆顶-导流板连接构件包括波纹形柔性垫圈，所述波纹形柔性垫圈具有穿过其中的中心开口并且具有径向外凸缘，所述导流板包括从所述导流板冷侧延伸的螺柱，所述螺柱延伸穿过所述中心开口，并且所述波纹形柔性垫圈的所述径向外凸缘接合所述圆顶的冷侧。
9.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，其中，所述波纹形柔性垫圈包括穿过其中的冷却开口，用于提供冲击冷却气流以冲击所述导流板冷侧。
10.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，其中，所述圆顶-导流板连接构件包括第一波纹形柔性垫圈、第二波纹形柔性垫圈，所述第一波纹形柔性垫圈具有穿过其中的第一垫圈中心开口并且具有第一垫圈径向外凸缘，所述第二波纹形柔性垫圈具有穿过其中的第二垫圈中心开口并且具有第二垫圈径向外凸缘，所述导流板包括从所述导流板冷侧延伸的螺柱，所述螺柱延伸穿过所述第一垫圈中心开口并且穿过所述第二垫圈中心开口，所述第一垫圈径向外凸缘与所述圆顶的冷侧接合，并且所述第一波纹形柔性垫圈延伸穿过圆顶开口并且进入所述挡板腔，所述第二垫圈径向外凸缘与所述圆顶的热侧接合，并且所述第二波纹形柔性垫圈与所述导流板的所述冷侧接合。
CN202210467371.5A 2022-02-28 2022-04-29 具有柔性连接的燃烧器圆顶-导流板和衬里 Pending CN116697399A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN202211010656 2022-02-28
IN202211010656 2022-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116697399A true CN116697399A (zh) 2023-09-05

Family

ID=87761509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210467371.5A Pending CN116697399A (zh) 2022-02-28 2022-04-29 具有柔性连接的燃烧器圆顶-导流板和衬里

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11781753B2 (zh)
CN (1) CN116697399A (zh)

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4437286A (en) 1982-02-22 1984-03-20 Pleion Corporation Modular wall panel fastener assembly
GB2217420A (en) 1988-04-09 1989-10-25 Cryotherm Limited Screws for joining semi-rigid mats
US6955513B2 (en) 2002-03-21 2005-10-18 California Polytechnic State University Foundation Flexible fastener
US6908275B2 (en) 2002-04-29 2005-06-21 Charles Nelson Fastener having supplemental support and retention capabilities
FR2887015B1 (fr) * 2005-06-14 2010-09-24 Snecma Moteurs Assemblage d'une chambre de combustion annulaire de turbomachine
NZ551189A (en) 2006-01-24 2007-11-30 Puku Ltd Friction mechanism
US20080003078A1 (en) 2006-05-02 2008-01-03 United Technologies Corporation Fastener
WO2012121705A1 (en) 2011-03-08 2012-09-13 Synthes Usa, Llc Flexible helical fixation device
US9145908B2 (en) 2011-12-16 2015-09-29 Ev Ip Lp Blind fastener
US9322334B2 (en) * 2012-10-23 2016-04-26 General Electric Company Deformable mounting assembly
WO2015017180A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 United Technologies Corporation Attachment scheme for a ceramic bulkhead panel
EP3033509B1 (en) 2013-08-15 2019-05-15 United Technologies Corporation Gas turbine engine comprising a protective panel and frame therefor
US9933161B1 (en) * 2015-02-12 2018-04-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor dome heat shield
US10605290B1 (en) 2015-07-22 2020-03-31 Robert M. Roskwitalski Connector assembly
CN106122221A (zh) 2016-08-15 2016-11-16 钦州学院 一种带有六边形螺纹端头的挠性螺栓
US10533747B2 (en) * 2017-03-30 2020-01-14 General Electric Company Additively manufactured mechanical fastener with cooling fluid passageways
CN108980179B (zh) 2018-07-28 2020-09-11 苏州速腾电子科技有限公司 一种止松螺丝
CN110259803B (zh) 2019-06-08 2021-06-29 郭卫康 一种弹性空心螺母螺栓组合及其锁紧方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11781753B2 (en) 2023-10-10
US20230272912A1 (en) 2023-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108626747B (zh) 燃烧器声阻尼结构
US11255543B2 (en) Dilution structure for gas turbine engine combustor
CN110857780B (zh) 用于热发动机的流动控制壁组件
US11112117B2 (en) Fuel nozzle cooling structure
CN110857783B (zh) 用于涡轮机的燃烧器组件
EP3441675B1 (en) Gas turbine engine
CN110494693B (zh) 单腔捕获涡流燃烧器
US11662096B2 (en) Combustor swirler to pseudo-dome attachment and interface with a CMC dome
US11781753B2 (en) Combustor dome-deflector and liner having flexible connections
US11828466B2 (en) Combustor swirler to CMC dome attachment
US11846419B2 (en) Dome-deflector joint cooling arrangement
US20230112757A1 (en) Combustor swirler to dome attachment
US20240053009A1 (en) Dome-deflector for a combustor of a gas turbine
US20230383949A1 (en) Combustor having dilution cooled liner
US11815267B2 (en) Combustor liner having cooling dispersing member for localized liner cooling
US20240133556A1 (en) Coupling assembly for a turbine engine
US11761631B2 (en) Integral dome-deflector member for a dome of a combustor
CN117917530A (zh) 用于涡轮发动机的联接组件
CN116928696A (zh) 用于燃烧器的衬套组件

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