[发明专利]热联接的陶瓷基质复合物燃烧器衬套

说明书

本发明涉及热联接的陶瓷基质复合物燃烧器衬套。具体而言，提供了一种用于燃气涡轮发动机(10)的燃烧器(26)，其包括：具有前端(112)和后端(110)的CMC衬套(108)；环形圆顶(111)，其包括金属且在限定于外臂(200)与内臂(202)之间的其端部内限定环形槽口(122)；滑键密封件(210)，其从环形圆顶(111)的环形外表面(219)延伸至衬套(108)的环形外表面(209)；以及多个销部件(166)。衬套(108)的前端限定多个指部(113)和多个轴向槽口(109)，且在环形槽口(122)内配合在外臂(200)与内臂(202)之间。各个销部件(166)延伸穿过滑键密封件(210)中的孔口、穿过环形圆顶(111)的外臂(200)中的孔口(201)、穿过由衬套(108)限定的开口(119)，且穿过环形圆顶(111)的内臂(202)中的孔口(203)。

技术领域

本发明大体上涉及在燃气涡轮发动机燃烧器中使用陶瓷基质复合物(CMC)衬套，并且更具体地涉及将此CMC衬套安装至燃烧器的圆顶和罩以便适应其间的热增长的差异。

背景技术

将认识到的是，诸如陶瓷基质复合物(CMC)的非传统高温材料的使用正被研究且用作燃气涡轮发动机中的结构构件。例如，特别关注的是由此材料制作暴露于极端温度的燃烧器构件，以便改善发动机的操作能力和耐用性。然而，鉴于不同材料用于燃烧器的相邻构件中时极大不同的热膨胀系数，故具有比金属更高的温度能力的材料的置换很难。除非足够的空隙可用，否则这种失配可导致与相邻构件的结合和随后的故障。

因此，各种方案已经用于解决与具有不同热膨胀性质的匹配部分相关联的问题。如授予Halila的美国专利第5291732号、授予Halila的美国专利第5291733号和授予Halila的美国专利第5285632号中所见，公开了一种布置，其允许金属热屏蔽安装至CMC制成的衬套，以便适应其间的径向膨胀。这涉及通过热屏蔽和衬套中的开口定位多个沿周向间隔开的安装销，以便衬套能够相对于热屏蔽移动。

授予Edmondson等人的美国专利第6397603号还公开了一种具有由陶瓷基质复合物材料制成的衬套的燃烧器，其中衬套与中间衬套圆顶支撑部件匹配，以便适应差异热膨胀，而没有过大应力在衬套上。Edmondson等人的专利还包括通过对接接合调节部分冷却空气流的能力。

尽管各个上述专利揭示了可用于其特定燃烧器设计的CMC衬套的安装布置，但都未涉及由CMC材料制成的衬套以单个安装布置直接地连接至燃烧器的圆顶和罩部分。因此，将期望的是针对具有不同于其匹配的构件的热膨胀系数的衬套开发简单的安装组件。还将期望此安装组件有效确定尺寸使得不需要相邻硬件的空隙。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明学习到。

大体上提供了一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器。在一个实施例中，燃烧器包括：衬套，其包括陶瓷基质复合物材料且具有前端和后端；环形圆顶，其包括金属且在限定于外臂与内臂之间的其端部内限定环形槽口；滑键密封件，其从环形圆顶的环形外表面延伸至衬套的环形外表面；以及多个销部件。衬套的前端限定多个指部和多个轴向槽口，且在环形槽口内配合在外臂与内臂之间。各个销部件延伸穿过滑键密封件中的孔口、穿过环形圆顶的外臂中的孔口、穿过由衬套限定的开口，且穿过环形圆顶的内臂中的孔口。

大体上还提供了一种燃气涡轮发动机，其包括：压缩机；燃烧器；和涡轮。燃烧器大体上包括：衬套，其包括陶瓷基质复合物材料且具有前端和后端；环形圆顶，其包括金属且在限定于外臂与内臂之间的其端部内限定环形槽口；滑键密封件，其从环形圆顶的环形外表面延伸至衬套的环形外表面；以及多个销部件。衬套的前端限定多个指部和多个轴向槽口，且在环形槽口内配合在外臂与内臂之间。各个销部件延伸穿过滑键密封件中的孔口、穿过环形圆顶的外臂中的孔口、穿过由衬套限定的开口，且穿过环形圆顶的内臂中的孔口。