[发明专利]包括CMC偏转部的气体涡轮机燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及气体涡轮机领域，更具体地涉及这种涡轮机的燃烧室领域。

背景技术

气体涡轮机的燃烧室从上游高压压缩机接收压缩空气，并且提供在供应有燃料的燃烧区中燃烧而被加热的气体。这样，所述室包括室端壁，其位于上游并连接到各个燃料喷射系统。图1显示出现有技术的室。环形室1装容在压缩空气扩散器3下游的引擎壳体2内。其包括内壁4和外壁5，在他们之间限定一燃烧区。所述室在其上游部分包括其上形成有开口的横向室端壁6，每个开口装备有碳化空气供应系统7。这样的系统被供应以来自液体燃料注射器的燃料，并包括同心层叠的叶片以形成回旋空气流，以促使其与雾化燃料层混合。

一些来自扩散器的空气通过整流器8从燃料吸入区转向，并沿外壁外侧和沿内壁外侧流动。

沿碳化区内侧经过的部分越过室端壁6，混合物由布置在外环形壁上的火花塞点燃。主燃烧区因而位于室端壁的下游紧邻处。由金属材料制成的偏转部9沿室端壁内侧设置，他们的功能是保护其免于由主燃烧区产生的强辐射。空气通过在偏转部之后的室端壁中形成的孔引入以对它们进行冷却。此空气沿偏转部的后面流动，随后被引导而使其形成沿室纵向外壁的膜。

室端壁偏转部由于不受机械应力，因而没有结构负载，他们仅有的功能是提供热保护，为了优化空气流，希望能够减少沿室端壁的流并将其一部分分配至另一功能，显然可用于冷却内壁或外壁。

而且，越来越好的引擎性能导致需要维持越来越高的室温度。为了遵守室寿命的规范，有必要加强对室壁和室端壁偏转部的冷却。涉及增大冷却流速的方案将有碍于室效率。

为解决这一问题，提出将已知的金属偏转部替换为CMC(陶瓷基复合材料)偏转部。这种材料的高温性能比金属好得多。这种方案将可控制偏转部冷却空气的流动，并在相同的室工作温度下减少冷却空气的流动，使得其一部分可被重新分配进行某些其他功能，或者可对于相同冷却空气流可允许更高的工作温度。

CMC陶瓷基体部件本身是已知的。它们由碳纤维或耐高温的增强部和陶瓷基体形成。CMC的制造包括：形成纤维预成形体，用于构成结构增强部；和用基体的陶瓷材料密化预成形体。CMC的优点是，在氧化环境中直到高温均可保持其机械性能。

然而，将这种类型的部件装配到金属结构中由于其膨胀系数显著不同而具有明显难度。CMC所具有的热膨胀率是用于所述腔的金属的四分之一。而且，这种材料不可熔焊或硬焊。

发明内容

申请人自身的任务是，开发出一种将CMC类型材料制成的偏转部装配到燃烧室端壁上的方法。

根据本发明，使用具有主权利要求中所列特征的燃烧室而实现此目的。

优选地，套通过硬焊固定到壁上，机械紧固装置为爪联接类型。在偏转部柱形部分或金属套这两个部件中的一个上的径向齿与另一部件中的槽接合。

偏转部因而在不硬焊的情况下保持就位。

这种方案可在高温下使偏转部抵靠套保持就位。特别是当杯膨胀时将与偏转部柱形部分接合。

有利地，当燃烧室冷时，杯具有间隙地安装在偏转部柱形部分内，所述间隙在燃烧室工作温度下变小或消除。此间隙使各部件被组装并且考虑到其膨胀差异。

更特别地，所述杯包括径向法兰，并利用所述径向法兰通过硬焊固定到所述金属套上。

所述碳化空气供应系统包括：碗，其通过法兰固定到所述金属套上。

根据可替代形式的实施例，偏转部的机械连接装置与连接到套的偏转部支撑部配合。此支撑部形成中间部件，以使各个将金属部件硬焊在一起的区可相互分离，而不存在使制造偏转部的CMC材料损坏的风险。

如在前述实施例中，偏转部的柱形部分紧固到一杯形式柱形元件上，所述杯形式柱形元件在冷却时具有间隙地装容在所述偏转部的环形法兰内，所述杯形式元件当温度升高时引导所述偏转部。

附图说明

现在将参照附图更详细地描述本发明的两个非限制性实施例。

图1图示出现有技术的气体涡轮机的燃烧室的轴向半截面；

图2以轴向截面而部分地图示出根据本发明的室端壁，其中更详细显示出安装在室端的偏转部的区的放大细节；

图3至6显示出将偏转部装配到室端中的连续步骤；

图7是本发明的可选形式实施例的轴向截面。

具体实施方式