具有CMC燃烧器圆顶的燃烧器组件制造技术

本申请提供了燃烧器组件。示范性燃烧器组件包括：包括内衬套凸缘的环形陶瓷基质复合材料(CMC)内衬套，包括外衬套凸缘的环形CMC外衬套，以及包括彼此周向相邻定位的多个瓦的环形CMC燃烧器圆顶。每个瓦具有与第二端部径向相对的第一端部。所述CMC内衬套，所述外衬套和所述燃烧器圆顶形成燃烧器，并且所述CMC燃烧器圆顶位于所述燃烧器的前端处。所述燃烧器组件也包括用于支撑所述燃烧器的支撑结构，所述支撑结构包括具有限定凹槽的框架通道的环形框架以及内支撑凸缘和外支撑凸缘。每个瓦的第一端部布置在所述框架通道的凹槽内。所述内衬套凸缘固定到所述内支撑凸缘，并且所述外衬套凸缘固定到所述外支撑凸缘。

Combustor assembly with CMC burner dome

This application provides a burner assembly. Demonstrative burner assemblies include: a ring-shaped ceramic matrix composite (CMC) inner bushing with inner bushing flange, a ring-shaped CMC outer bushing with outer bushing flange, and a ring-shaped CMC burner dome with multiple bushes positioned circumferentially adjacent to each other. Each tile has a first end opposite to the radial direction of the second end. The CMC inner liner, the outer liner and the burner dome form a burner, and the CMC burner dome is located at the front end of the burner. The burner assembly also includes a support structure for supporting the burner, which includes an annular frame with a frame channel with a limited groove, an inner support flange and an outer support flange. The first end of each tile is arranged in a groove of the frame channel. The inner liner flange is fixed to the inner support flange, and the outer liner flange is fixed to the outer support flange.

【技术实现步骤摘要】
具有CMC燃烧器圆顶的燃烧器组件
本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件。
技术介绍
燃气涡轮发动机大体上包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心大体上包括呈串流次序的压缩机部段、燃烧部段、涡轮部段和排气部段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机部段的入口，在所述压缩机部段，一个或多个轴向压缩机渐进地压缩空气，直到空气到达燃烧部段为止。燃料与压缩空气混合并在燃烧部段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧部段被传送到涡轮部段。通过涡轮部段的燃烧气体流驱动涡轮部段，且接着被导引通过排气部段，例如到大气环境。燃烧气体温度相对较高，使得在燃烧部段和下游涡轮部段中或附近的一些部件需要用于偏转或减轻燃烧气体温度影响的特征。更常见的是，诸如陶瓷基质复合(CMC)材料的非传统高温复合材料正用于诸如燃气涡轮发动机燃烧和涡轮部段的应用中。由CMC材料制造的部件与典型部件(例如，金属部件)相比具有更高温度能力，这可以允许改善部件性能和/或提高系统温度。通常，与热燃烧气体直接接触的部件可以由CMC材料制造，而燃烧器组件支撑结构包括金属部件，其不如CMC部件能够承受高温并且具有不同于CMC部件的热膨胀系数(CTE)。所以，将金属支撑结构暴露于相对较高的燃烧温度会产生金属支撑结构过热的风险，并且金属和CMC部件之间的CTE失配会对安装到金属支撑结构的CMC部件造成过度的热应力。因此，用于减轻使用具有金属硬件的CMC部件的负面影响的改进燃烧组件将是期望的。作为示例，具有将金属支撑结构与燃烧器组件的燃烧室隔开的CMC燃烧器圆顶的燃烧器组件将是有益的。作为另一示例，将CMC燃烧器圆顶与燃烧器组件的结构负载路径分离的燃烧器组件将是有利的。另外，由多个CMC瓦(tile)形成的CMC燃烧器圆顶将是期望的，例如，以便简化圆顶的制造和修理，同时也减少圆顶的不可接受的固有频率。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本专利技术的实践而得知。在本主题的一个示范性实施例中，提供了一种燃烧器组件。所述燃烧器组件包括：包括内衬套凸缘的环形陶瓷基质复合材料(CMC)内衬套，与所述CMC内衬套径向间隔开并且包括外衬套凸缘的环形CMC外衬套，以及包括彼此周向相邻定位的多个瓦的环形CMC燃烧器圆顶。所述多个瓦的每个瓦具有与第二端部径向相对的第一端部。所述CMC内衬套，所述CMC外衬套和所述CMC燃烧器圆顶形成限定燃烧室的燃烧器。所述CMC燃烧器圆顶位于所述燃烧器的前端处。所述燃烧器组件也包括用于支撑所述燃烧器的支撑结构。所述支撑结构包括具有限定凹槽的框架通道的环形框架，并且所述多个瓦的每个瓦的第一端部布置在所述框架通道的所述凹槽内。所述支撑结构还包括内支撑凸缘和外支撑凸缘。所述内衬套凸缘固定到所述内支撑凸缘，并且所述外衬套凸缘固定到所述外支撑凸缘。在本主题的另一示范性实施例中，提供了一种燃烧器组件。所述燃烧器组件包括：包括内衬套凸缘的环形陶瓷基质复合材料(CMC)内衬套，与所述CMC内衬套径向间隔开并且包括外衬套凸缘的环形CMC外衬套；以及具有第一端部和径向相对的第二端部的环形CMC燃烧器圆顶。所述CMC内衬套，所述CMC外衬套和所述CMC燃烧器圆顶形成限定燃烧室的燃烧器，并且所述CMC燃烧器圆顶位于所述燃烧器的前端处。所述燃烧器组件还包括用于支撑所述燃烧器的支撑结构。所述支撑结构包括环形框架，内支撑凸缘和外支撑凸缘。所述燃烧器组件也包括具有内托架通道的内CMC托架和包括外托架通道的外CMC托架。所述CMC燃烧器圆顶的第一端部布置在所述内托架通道内，并且所述CMC燃烧器圆顶的第二端部布置在所述外托架通道内。在本主题的另一示范性实施例中，提供了一种燃烧器组件。所述燃烧器组件包括：包括内衬套凸缘的环形陶瓷基质复合材料(CMC)内衬套，与所述CMC内衬套径向间隔开并且包括外衬套凸缘的环形CMC外衬套，以及具有第一端部和第二端部的环形CMC燃烧器圆顶。所述CMC内衬套，所述CMC外衬套和所述CMC燃烧器圆顶形成限定燃烧室的燃烧器，并且所述CMC燃烧器圆顶位于所述燃烧器的前端处。所述燃烧器组件也包括具有托架通道的CMC托架和用于支撑所述燃烧器的支撑结构。所述支撑结构包括具有框架通道的环形框架，内支撑凸缘和外支撑凸缘。所述CMC燃烧器圆顶的第一端部布置在所述框架通道内，并且所述CMC燃烧器圆顶的第二端部布置在所述托架通道内。而且，所述CMC燃烧器圆顶位于所述支撑结构和所述燃烧室之间。具体地，本申请技术方案1涉及一种燃烧器组件，其包括：包括内衬套凸缘的环形陶瓷基质复合材料(CMC)内衬套；与所述CMC内衬套径向间隔开的环形CMC外衬套，所述CMC外衬套包括外衬套凸缘；包括彼此周向相邻定位的多个瓦的环形CMC燃烧器圆顶，所述多个瓦的每个瓦具有与第二端部径向相对的第一端部，所述CMC内衬套，所述CMC外衬套和所述CMC燃烧器圆顶形成限定燃烧室的燃烧器，所述CMC燃烧器圆顶位于所述燃烧器的前端处；以及用于支撑所述燃烧器的支撑结构，所述支撑结构包括：具有限定凹槽的框架通道的环形框架，所述多个瓦的每个瓦的第一端部布置在所述框架通道的所述凹槽内；内支撑凸缘；以及外支撑凸缘；其中所述内衬套凸缘固定到所述内支撑凸缘，并且所述外衬套凸缘固定到所述外支撑凸缘。本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的燃烧器组件，其还包括：包括限定凹槽的托架通道的CMC托架，所述多个瓦的每个瓦的第二端部布置在所述托架通道的所述凹槽内。本申请技术方案3涉及根据技术方案2所述的燃烧器组件，其中所述CMC托架固定在所述外衬套凸缘和所述外支撑凸缘之间，使得所述CMC托架相对于所述支撑结构轴向向后延伸。本申请技术方案4涉及根据技术方案2所述的燃烧器组件，其中所述支撑结构包括多个第一突起和与所述多个第一突起径向间隔开的多个第二突起，并且其中所述多个第一突起和所述多个第二突起构造成将所述CMC燃烧器圆顶轴向地装载到所述框架通道和所述托架通道中。本申请技术方案5涉及根据技术方案1所述的燃烧器组件，其中所述框架通道从所述支撑结构的所述框架的后表面轴向地延伸。本申请技术方案6涉及根据技术方案1所述的燃烧器组件，其中所述多个瓦的每个瓦在其中限定孔，并且其中燃料喷嘴接收在每个孔中。本申请技术方案7涉及根据技术方案6所述的燃烧器组件，其中所述支撑结构的所述框架限定多个窗口，并且其中每个燃料喷嘴通过所述多个窗口中的窗口被布置。本申请技术方案8涉及根据技术方案1所述的燃烧器组件，其中所述CMC燃烧器圆顶位于所述支撑结构和所述燃烧室之间。本申请技术方案9涉及根据技术方案1所述的燃烧器组件，其中所述框架通道包括多个肋，其中所述多个瓦的每个瓦限定槽，并且其中所述多个肋中的肋接收在每个槽中。本申请技术方案10涉及根据技术方案1所述的燃烧器组件，其中所述内支撑凸缘和所述外支撑凸缘沿着周向方向为扇形。本申请技术方案11涉及根据技术方案1所述的燃烧器组件，其中每个瓦沿着每个径向边缘限定重叠部分，并且其中相邻瓦的重叠部分彼此重叠，使得所述CMC燃烧器圆顶包括具有重叠边缘的多个瓦。本申请技术方案12涉及根据技术方案1所述的燃烧器组件，其中所述支撑结构由金属材料形成。本申请技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧器组件，其包括：包括内衬套凸缘的环形陶瓷基质复合材料(CMC)内衬套；与所述CMC内衬套径向间隔开的环形CMC外衬套，所述CMC外衬套包括外衬套凸缘；包括彼此周向相邻定位的多个瓦的环形CMC燃烧器圆顶，所述多个瓦的每个瓦具有与第二端部径向相对的第一端部，所述CMC内衬套，所述CMC外衬套和所述CMC燃烧器圆顶形成限定燃烧室的燃烧器，所述CMC燃烧器圆顶位于所述燃烧器的前端处；以及用于支撑所述燃烧器的支撑结构，所述支撑结构包括：具有限定凹槽的框架通道的环形框架，所述多个瓦的每个瓦的第一端部布置在所述框架通道的所述凹槽内；内支撑凸缘；以及外支撑凸缘；其中所述内衬套凸缘固定到所述内支撑凸缘，并且所述外衬套凸缘固定到所述外支撑凸缘。

【技术特征摘要】
2017.06.16 US 15/6254891.一种燃烧器组件，其包括：包括内衬套凸缘的环形陶瓷基质复合材料(CMC)内衬套；与所述CMC内衬套径向间隔开的环形CMC外衬套，所述CMC外衬套包括外衬套凸缘；包括彼此周向相邻定位的多个瓦的环形CMC燃烧器圆顶，所述多个瓦的每个瓦具有与第二端部径向相对的第一端部，所述CMC内衬套，所述CMC外衬套和所述CMC燃烧器圆顶形成限定燃烧室的燃烧器，所述CMC燃烧器圆顶位于所述燃烧器的前端处；以及用于支撑所述燃烧器的支撑结构，所述支撑结构包括：具有限定凹槽的框架通道的环形框架，所述多个瓦的每个瓦的第一端部布置在所述框架通道的所述凹槽内；内支撑凸缘；以及外支撑凸缘；其中所述内衬套凸缘固定到所述内支撑凸缘，并且所述外衬套凸缘固定到所述外支撑凸缘。2.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其还包括：包括限定凹槽的托架通道的CMC托架，所述多个瓦的每个瓦的第二端部布置在所述托架通道的所述凹槽内。3.根据权利要求2所述的燃烧器组件，其中所述CMC托架固定在所述外衬套凸缘和所述外支撑凸缘之间，使得所述CMC托架相对于所述支撑结构轴向向后延伸。4.根据权利要求2所述的燃烧器组件，其中所述支撑结构包括多个第一突起和与所述多个第一突起径向间隔开的多个第二突起，并且其中所述多个第一突起和所述多个第二突起构造成将所述CMC燃烧器圆顶轴向地装载到所述框架通道和所述托架通道中。5.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其中所述框架通道从所述支撑结构的所述框架的后表面轴向地延伸。6.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其中所述多个瓦的每个瓦在其中限定孔，并且其中燃料喷嘴接收在每个孔中...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM兹赫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US