[發明專利]燃燒器襯墊及其制造方法

有效

• 申請號: 200710136998.8
• 申請日: 2007-07-26
• 公開（公告）號: CN101113820A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: B·蘇萊曼;S·C·維塞;D·D·布朗
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/02
• 分類號: F23R3/02;F23M5/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 彭武;廖凌玲

技術領域

本發明通常涉及用于燃氣輪機的氣膜冷卻燃燒器襯墊，更具體而言涉及具有含密集冷卻孔的區域的這種燃燒器襯墊。

背景技術

飛機發動機中使用的燃燒器典型地包含外內燃燒器襯墊，以保護燃燒器和周圍的發動機組件免受燃燒過程產生的高溫。針對燃燒器襯墊曾提出過多種解決辦法以使襯墊可以承受更高的燃燒溫度。這些方法之一是多孔氣膜冷卻，其中，通過穿過襯墊形成非常小的冷卻孔的陣列，沿襯墊燃燒側獲得冷卻空氣的薄層。由于穿過冷卻孔的質量流稀釋了緊鄰襯墊表面的熱燃燒氣體，所以多孔氣膜冷卻減小了襯墊上總的熱負荷，而且穿過孔的流提供了襯壁的對流冷卻。

然而，與純天然金塊冷卻相比，由于受許多與多孔氣膜冷卻相關的限制，多孔氣膜冷卻更難設計，例如，孔間距、每個多孔排中孔數的限制，孔徑的限制，進行優先冷卻的困難。特別地，為提供足夠的冷卻，孔相互間應該間隔足夠的間距以便將隔熱涂層作用于燃燒器，而且相互間的間距還應該足夠小以便形成良好的氣膜和對流冷卻。

例如，為獲得足夠的燃燒器冷卻，至少一個已知的燃燒器包含軸向等距間隔開的冷卻孔，而且不會被試圖控制周向間距。然而，由于許多襯墊輪廓具有變化的傾斜度，周向間距不受控制地變化，導致襯墊具有過度冷卻的區域和不足冷卻的其他區域。而且，因為周向優先多孔冷卻要求周向可變地間隔開，這可能會在多孔排間產生干涉，所以難于制造。另外，對于周向優先冷卻，孔徑不同是有可能的，但要將孔間的軸向和周向距離保持在設計限制之內比較困難，而且還帶來了附加的費用。

因此，在遭遇了不同尋常的高溫，引起材料損壞的襯墊區域中，需要其冷卻氣膜效率增大的燃燒器襯墊。

發明內容

一方面，提供了燃燒器襯墊。燃燒器襯墊包括上游端和下游端，所述上游端和下游端具有延伸穿過其中的縱軸線，還包括形成于襯墊內的多個冷卻孔，冷卻孔沿縱軸線布置為多個周向延伸的排，所述排沿縱軸線可變地間隔開。

另一方面，提供了燃氣輪機組件。燃氣輪機組件包括壓縮機，以及與所述壓縮機流連通接合的燃燒器，所述燃燒器包括至少一個具有上游端和下游端的燃燒器襯墊，所述上游端和下游端具有延伸穿過其中的縱軸線，還包括形成于所述襯墊內的多個冷卻孔，所述冷卻孔沿縱軸線布置為多個周向延伸的排，所述排沿縱軸線可變地間隔開。

更進一步的方面，提供制造燃氣輪機燃燒器襯墊的方法。方法包括提供具有上游端和下游端的燃燒器襯墊，所述上游端和下游端具有延伸穿過其中的縱軸線，和在襯墊內形成多個冷卻孔，以便多個孔沿縱軸線布置為多個周向延伸的排，所述排沿縱軸線可變地間隔開。

附圖說明

圖1是包括本發明的燃燒器襯墊的燃氣輪機燃燒室的剖視圖；

圖2是用于圖示傾斜多孔冷卻孔的燃燒器襯墊一部分的透視圖；

圖3是用于圖示本發明的多孔冷卻孔排列的燃燒器襯墊一部分的俯視圖；以及

圖4是圖3中所示冷卻孔的可變間距排的圖解說明。

具體實施方式

圖1說明了適合在燃氣輪機中使用的類型的燃燒器10。燃燒器10包括布置在外燃燒器殼體16和內燃燒器殼體18之間的外襯墊12和內襯墊14。外內襯墊12和14彼此徑向隔開，從而定義了燃燒室20。外襯墊12和外殼16形成了位于它們之間的外通道22，內襯墊14和內殼18形成了位于它們之間的內通道24。整流罩組件26安裝至外內襯墊12和14的上游端。環形開口28形成于整流罩組件26中，用于將壓縮空氣引入燃燒器10。壓縮空氣由壓縮機(未示出)沿通常圖1箭頭A所示方向提供。壓縮空氣主要穿過環形開口28以支持燃燒，部分進入用于冷卻襯墊12和14的外內通道22和24。

在外內襯墊12和14的上游端附件布置在它們之間并與它們互連的是環形拱頂板30。多個周向間隔的漩流器組件32安裝于環形拱頂板30內。每個漩流器組件32從環形開口28獲得壓縮空氣，從相應的燃料噴嘴34獲得燃料。燃料和空氣靠漩流器組件32形成漩渦并混合，最后得到的燃料/空氣混合物排放到燃燒室20。燃燒器具有上游端60和下游端62，它們限定有延伸穿過其中的縱軸線(圖1中未示出)，就環形燃燒器而言，該軸線與發動機的縱軸線重合。應該注意，盡管圖1說明了單個環形燃燒器的一個優選實施例，本發明同樣適用于任何類型的燃燒器，包括使用多孔氣膜冷卻的雙環形燃燒器或環管燃燒器。