[发明专利]用于穿透CMC衬套的构件的密封组件

说明书

本发明涉及用于穿透CMC衬套的构件的密封组件。具体地，提供的是燃烧区段和用于燃气涡轮发动机燃烧区段的燃料点燃组件的密封系统。例如，密封系统包括套圈，其定位在陶瓷基复合材料（CMC）燃烧器衬套的外表面上邻近限定在CMC衬套中的开孔；套筒，其定位在燃料点燃组件的适配器内使得套筒的内端部分与套圈接触，该套筒具有端壁，其形成由套筒限定的腔体的内边界；以及定位在腔体内的偏压部件。偏压部件在套管和套筒的端壁之间延伸。偏压部件持续地促动套筒与套圈接触以密封开孔来克服经由其的流体泄漏。示例性密封系统可为燃气涡轮发动机燃烧区段的燃料点燃组件的一部分。

技术领域

本主题主要涉及燃气涡轮发动机的燃烧组件。更具体地，本主题涉及用于围绕穿透燃气涡轮发动机燃烧组件的燃烧器衬套、且更具体地穿透陶瓷基复合材料燃烧器衬套的构件密封的密封组件。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括风扇以及布置成彼此流动连通的核心（core）。另外，燃气涡轮发动机的核心通常呈串行流动次序地包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段，以及排出区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在压缩机区段中一个或多个轴向压缩机逐渐地压缩空气，直至其到达燃烧区段，该燃烧区段包括限定燃烧室的燃烧器。燃料与压缩空气相混合并且在燃烧室内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段传送至涡轮区段。燃烧气体穿过涡轮区段的流动驱动涡轮区段且然后传送穿过排出区段，例如通向大气。

燃烧区段通常包括环形内衬套、与内衬套径向地隔开的环形外衬套，以及联接至内和外衬套的上游或前端的燃烧器穹顶（dome）。燃料喷射器或喷嘴延伸穿过穹顶并且被构造成用以提供燃料/空气混合物至限定在内和外衬套之间的燃烧室。外壳体或燃烧器壳体沿周向环绕外衬套并且至少部分地限定燃烧器壳体和外衬套之间的外仓室或通道。

燃烧区段还包括点燃系统，其具有装设或联接至外壳体的一个或多个点燃器组件。点燃器组件的点燃器部分通常径向地延伸穿过外壳体和外仓室。点燃器的点燃末端部分至少部分地延伸穿过限定在外衬套内的开口，并且套圈或其它密封部件围绕邻近开口的点燃器延伸以提供密封来克服经由该开口的流体泄漏。在燃气涡轮的操作期间，例如在点火或重新启动期间，点燃器可通电以在点燃末端提供火花，从而点燃燃烧室内的燃料/空气混合物。

更常见地，非传统的高温材料例如陶瓷基复合（CMC）材料在燃气涡轮应用中使用。由此类材料制成的构件相比于典型的构件（例如，金属构件）具有更高的温度性能，这可允许改善的构件特性和/或提高的发动机温度。因此，对于燃烧器的内和外衬套使用CMC材料可改善衬套的耐久性，以及容许降低对衬套的冲击冷却或其它类型的冷却和提高燃烧温度，这可改善发动机特性。然而，CMC材料相比于例如金属或金属合金典型地具有低得多的热膨胀系数，使得CMC构件相比于金属构件具有低得多的热生长率。

因此，对于CMC燃烧器衬套，点燃器组件相对于外衬套和/或燃烧室的径向和/或轴向定位可在燃气涡轮的操作期间改变。例如，改变外壳体和CMC外衬套的热生长率可导致邻近衬套开口的密封部件的位置的变动，这可导致经由开口的不合需要的流体泄漏，例如从衬套的相对冷侧至相对热的燃烧室。因此，用于燃气涡轮发动机的改进点燃组件以及用于点燃组件的改进密封系统在涡轮风扇发动机行业中将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点将在下文描述中部分地阐述，或者可根据该描述是显而易见的，或者可通过实施本发明而懂得。