[发明专利]具有CMC燃烧器圆顶的燃烧器组件

说明书

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。

技术领域

本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，或可通过本发明的实践而得知。

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。