[发明专利]燃烧器衬套柔性支撑及方法

说明书

技术领域

在本文中公开的主题的实施例通常涉及燃气涡轮发动机的改进。

背景技术

燃气涡轮通常包括压缩机区段、燃烧器区段以及涡轮区段。压缩机区段加压流入燃气涡轮中的空气。从压缩机区段排放的加压空气流入燃烧器区段中，该燃烧器区段通常包含在围绕燃气涡轮的轴线的环形阵列周围布置的多个燃烧器。多个燃烧器中的每个都包括燃烧器衬套，该燃烧器衬套限定燃烧器的燃烧室。进入每个燃烧器的空气与燃料混合，并且在燃烧器衬套内焚烧。热燃烧气体从燃烧器衬套通过过渡件流到燃气涡轮的涡轮区段，以驱动涡轮并且生成机械能。

燃烧器衬套典型地同心地位于燃烧器罩壳内，并且从那里径向地向内间隔开。燃烧器罩壳能够包含导流套筒(flow sleeve)。环形的空气流通路(air flow passage)限定在燃烧器罩壳与燃烧器衬套之间。压缩空气流动通过空气流通路，并且通过在燃烧器衬套中提供的并且一般位于计量板中的计量孔口进入燃烧器衬套，该计量板在其前端处封闭燃烧室。

根据一些已知的布置，为了将燃烧器衬套安装在燃烧器罩壳中，燃烧器衬套的前端设有多个沿周向间隔开的衬套止挡件，所述衬套止挡件与典型地固定到燃烧器罩壳的对应数目的衬套引导止挡件接合和/或匹配。因此，当燃烧器衬套安装在燃烧器罩壳内时，衬套止挡件确保了燃烧器衬套在燃烧器罩壳内的适当径向的和轴向的定位，并且还防止燃烧器衬套在轴向地向下游的方向上(即，朝向过渡件)移动。

在操作期间，燃烧器动力和热应力可引起燃烧器衬套、燃烧器罩壳和燃烧器的其它的构件振动并且相对于彼此另外移动。这能够导致衬套止挡件和/或衬套引导止挡件的故障，从而导致在燃烧器罩壳内的燃烧器衬套的失准和/或对燃烧器衬套或燃烧器罩壳的破坏。

更具体地，燃烧器典型地设计成使得它们能够在径向以及轴向方向上自由地热膨胀，以满足耐用性要求。因此，燃烧器组件包含处于相互滑动接触的许多构件，例如衬套止挡件和罩壳止挡件、呼啦圈式密封件(hula seal)、交叉火管(cross-fire tube)和套环(collar)、燃料焚烧器和旋流器套环等等。在操作期间，硬件遭受振动负载，如由于燃烧动力、转子失衡等等引起的压力振荡。这些振动负载引起燃烧器振动，这导致在滑动界面处的相对移动。在界面处与高接触负载组合的相对移动(例如，由于在组件中的失准)引起由于磨损导致的材料损失，这能够进一步发展并且导致非计划的停机。

为了修理破坏的衬套引导止挡件，燃烧器必须脱机并且至少部分拆卸。燃烧器衬套和/或燃烧器罩壳不得不移除，并且工人必须在现场加工破坏的构件，或将零件送离现场来修理，这导致了高成本的修理和延长的停机周期。

为了至少缓解上面描述的已知的安装系统的缺陷，根据其它的已知的布置，燃烧器衬套在燃烧器罩壳中借助于围绕燃烧器衬套位于燃烧器衬套与燃烧器罩壳之间的环形固位器支撑在燃烧器罩壳中。环形固位器具有回弹性性质，以限制在燃烧器的构件之间的相对运动。固位器也以提供紧凑的解决方案的这样的方式制作。

图1示出了该已知组件的一种实施例。燃烧器400包含基本上同心地布置在燃烧器罩壳406中的燃烧器衬套404。燃烧器衬套具有连接到燃烧器罩壳406的第一前端404A，以及连接到朝向未显示的涡轮轮体延伸的过渡件405的第二后端404B。燃烧气体由过渡件405从燃烧器朝向涡轮轮体传送，在该处该燃烧气体膨胀来生成在涡轮轴上可用的机械能。燃烧器衬套404的第一端部404A附接到固位器402。固位器402环绕燃烧器衬套404的第一端部404A。固位器402附接到燃烧器罩壳406，并且构造成充当在燃烧器衬套404与燃烧器罩壳406之间的弹簧。

更具体地，固位器402包含：用于附接到燃烧器衬套404的外侧的区段408、弹簧状区段410以及用于附接到燃烧器罩壳406的区段412。区段412夹在燃烧器罩壳406的凸缘区段414与之间。从衬套404突出的所谓的交叉火管416将一个燃烧器的衬套连接到相邻的燃烧器的衬套。交叉火管允许热燃烧产物从一个燃烧器行进穿过交叉火管以提供在相邻的燃烧器中的点火源。交叉火管从一个衬套延伸到相邻的一个衬套，延伸越过各自的燃烧器罩壳。

焚烧器418支撑在端板416处。由燃气涡轮(未示出)的压缩机输送的高压燃烧空气A流动通过在燃烧器衬套404与燃烧器罩壳406之间的环形流动通路，或流动通过连接到其上的导流套筒，并且通过在计量板420中的孔进入由燃烧器衬套404界定的燃烧室。通过焚烧器418，燃料输送在燃烧室中，并且与空气一起焚烧，生成燃烧气体，该燃烧气体通过过渡件405流到涡轮中。