CN117146296A - 具有稀释冷却衬里的燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种用于燃气涡轮的燃烧器具有燃烧器衬里，该燃烧器衬里包括上游衬里部分和下游衬里部分。上游衬里部分包括外壳和隔热板，其间具有挡板腔。外壳包括用于向挡板腔提供压缩空气流的外壳冷却开口，并且隔热板包括在隔热板的下游端处的隔热板冷却开口。围栏布置在隔热板冷却开口的下游侧并延伸超过隔热板的热侧表面进入燃烧室。隔热板冷却开口提供从挡板腔穿过其中以用于冷却隔热板并且用于提供燃烧室内的燃烧气体的至少部分稀释的压缩空气流。

Description

具有稀释冷却衬里的燃烧器

技术领域

本公开涉及冷却多层燃烧器衬里中的隔热板。

背景技术

一些燃气涡轮发动机包括燃烧器，该燃烧器具有由外壳形成的多层衬里和连接在外壳内部的多个隔热板。多层衬里可以限定最靠近其中具有混合器组件的圆顶的前部分，以及前部分下游的后部分。冷却气流孔可包括在外壳中以允许冷却空气流通过其中，并且隔热板可包括冷却孔以向隔热板的表面提供薄膜冷却。

附图说明

本公开的特征和优点将从以下对各种示例性实施例的描述中显而易见，如附图中所示，其中相似的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的元件。

图1是根据本公开的一个方面的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机的示意性局部横截面侧视图。

图2是根据本公开的一个方面的示例性燃烧器的部分横截面侧视图。

图3是根据本公开的一个方面在图2的细节视图110处截取的上游衬里部分的横截面放大图。

图4是根据本公开的一个方面在图3的视角A-A截取的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的平面图。

图5是根据本公开的一个方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的替代平面图。

图6是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的另一替代平面图。

图7是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的类似于图3中所示方面的替代横截面放大图。

图8是根据本公开的一个方面在图7的视角B-B截取的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的平面图。

图9是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的类似于图7中所示方面的替代横截面放大图。

图10是根据本公开的一个方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的横截面视图。

图11是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的横截面视图。

图12是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的横截面视图。

图13是根据本公开的一个方面在图12的平面13-13处截取的横截面视图。

图14是根据本公开的又一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的横截面视图。

图15是根据本公开的一个方面在图2的平面15-15处截取的燃烧器衬里的一部分的横截面视图。

图16是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的类似于图7中所示方面的替代横截面放大图。

图17是根据本公开的一个方面在图16的视角17-17截取的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的平面图。

具体实施方式

通过考虑以下详细描述、附图以及权利要求，本公开的特征、优点以及实施例被阐述或显而易见。此外，应当理解的是，以下详细描述是示例性的并且旨在提供进一步的解释，而不限制所要求保护的本公开的范围。

下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到可以使用其他部件和配置而不背离本公开的精神和范围。

如本文所用，术语“第一”或“第二”可互换地用于将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体流往的方向。

一些燃气涡轮发动机包括具有圆顶的燃烧器和穿过圆顶布置的混合器组件，偏转器围绕混合器组件布置在圆顶的燃烧室侧。燃烧器还包括燃烧器衬里并且可以包括由外壳形成的多层衬里和连接在外壳内部的多个隔热板。多层衬里可限定最接近圆顶的前部分和位于前部分下游的后部分。冷却气流孔可包括在外壳中以允许冷却空气流通过其中，并且隔热板可包括薄膜冷却孔以将薄膜冷却空气流提供到隔热板的表面。来自压缩机的压缩空气被提供给燃烧器并且用于与燃料混合以进行燃烧，用于为燃烧器提供冷却，以及用于为燃烧器内的燃烧气体提供稀释。传统的燃烧器可以配置成使得通过燃烧器的总气流的大约百分之三十提供给圆顶和混合器组件以用于与燃料混合以及用于冷却圆顶和偏转器，大约百分之二十的总燃烧器气流用于冷却燃烧器衬里，并且总燃烧器气流的剩余百分之五十用于稀释燃烧气体。在具有外壳和隔热板的多层衬里配置中，隔热板，尤其是衬里前部分上的隔热板，会受到来自燃烧气体的强烈热量，虽然薄膜冷却可以提供对隔热板的热量一些缓解，但是随着时间的推移，隔热板可能会老化并需要更换。

本公开提供了一种用于增加衬里冷却的技术，尤其是增加可能经受最强烈热量的多层衬里的前部分上的隔热板的冷却。例如，这种热点可能出现在衬里前部分和衬里后部分之间的过渡处。根据本公开，外壳可以包括在外壳的上游部分中穿过其中的冷却开口，以利用稀释空气的一部分来冷却衬里。上游部分还包括在隔热板的下游端的至少一个冷却开口，冷却空气(即，稀释空气的一部分)通过该冷却开口以冷却热点。通过隔热板中的冷却开口的冷却空气是足够的，因此它也可以用来冷却衬里，并提供一些燃烧气体的稀释。也就是说，隔热板中的冷却开口可以比典型的薄膜冷却孔大，以便提供足够量的气流穿过其中，这既可以冷却隔热板，也可以提供燃烧气体的至少一些稀释。例如，与典型的薄膜冷却孔相比，可以实施开槽冷却开口以提供更大的气流穿过其中，并提供燃烧室内的冷却空气更好的横向扩散。此外，可以在开槽冷却开口的下游侧处实施围栏，以使冷却空气更深入地穿透到燃烧室中以提供燃烧气体的至少一些稀释。开槽冷却开口和围栏还可以为上游隔热板和下游隔热板之间的过渡提供保护。因此，本公开可以提供多达总燃烧器气流的百分之七十用于冷却燃烧器，同时保持燃烧气体的至少一些稀释。

现在参考附图，图1是示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10的示意性局部横截面侧视图，本文称为“发动机10”，其可结合本公开的各种实施例。尽管下文参考涡轮风扇发动机进一步描述，但本发明也适用于一般的涡轮机械，包括涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机以及涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船用涡轮发动机、工业涡轮发动机以及辅助动力单元。如图1所示，发动机10具有轴向中心线轴线12，该周向中心线轴线12从上游端98延伸到下游端99以供参考。一般来说，发动机10可包括风扇组件14和布置在风扇组件14下游的核心发动机16。

核心发动机16通常可包括限定环形入口20的外壳体18。外壳体18包围或至少部分地形成处于串联流动关系的具有低压(LP)压缩机22和高压(LP)压缩机24的压缩机区段(22/24)、燃烧器26、包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30的涡轮区段(28/30)以及喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。LP转子轴36也可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以借助于减速齿轮40连接到风扇轴38，诸如在间接驱动或齿轮传动配置中。

如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，这些风扇叶片联接到风扇轴38并从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱44周向地围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。机舱44可以通过多个周向隔开的出口导向轮叶或支柱46相对于核心发动机16被支撑。此外，机舱44的至少一部分可以在核心发动机16的外部部分上延伸以在其间限定旁通气流通道48。

图2是如图1所示的核心发动机16的示例性燃烧器26的横截面侧视图。如图2所示，燃烧器26通常可以包括具有内衬里52和外衬里54的燃烧器衬里50，以及布置在燃烧器衬里50的上游端101处的圆顶组件56，它们一起限定燃烧室62。内衬里52和外衬里54均可以围绕燃烧器中心线轴线112周向地延伸，燃烧器中心线轴线112可以对应于发动机轴向中心线轴线12(图1)。内衬里52和外衬里54连接到罩60，并且压力气室66限定在罩60、内衬里52、外衬里54以及圆顶组件56之间。燃烧器26还包括混合器组件58，其连接到燃料喷嘴组件70。虽然图2描绘了单个混合器组件58和单个燃料喷嘴组件70，但燃烧器26中可以包括多个混合器组件58和相应的燃料喷嘴组件70，其中每个相应的混合器组件58和燃料喷嘴组件70围绕燃烧器中心线轴线112周向间隔开。

如图2所示，内衬里52被包围在内壳体65内，并且外衬里54被包围在外壳体64内。外流动通道88被限定在外衬里54和外壳体64之间，并且内流动通道90被限定在内衬里52和内壳体65之间。外壳体64和内壳体65都可以围绕燃烧器中心线轴线112周向地延伸。内衬里52和外衬里54可以从圆顶组件56延伸到HP涡轮28(图1)的入口处的涡轮喷嘴79，因此至少部分地限定燃烧器衬里50和HP涡轮28之间的热气路径。燃烧室62可以更具体地限定初级燃烧区74，燃料-氧化剂混合物72在其中发生初始化学反应以产生燃烧气体86，和/或燃烧气体86的再循环可在燃烧气体86在燃烧室62内进一步向下游流动到稀释区75并且然后进入HP涡轮28和LP涡轮30(图1)的入口处的涡轮喷嘴79之前发生。

外衬里54可包括上游衬里部分43和下游衬里部分45，并且内衬里52可包括上游衬里部分47和下游衬里部分49。外衬里54的上游衬里部分43包括上游衬里外壳81并且下游衬里部分45包括下游衬里外壳83。上游衬里外壳81和下游衬里外壳83均可围绕燃烧器中心线轴线112周向地延伸。上游衬里外壳81和下游衬里外壳83可以形成为可以连接在一起的单独的壳，或者它们可以彼此成一体以便形成为连续单元。上游衬里部分43包括至少一个上游衬里隔热板85，其由壳板连接构件57连接到上游衬里外壳81，从而在上游衬里外壳81和上游衬里隔热板85之间限定上游衬里挡板腔87。如下所述，多个上游衬里隔热板85可以围绕燃烧器中心线轴线112周向连接到上游衬里外壳81。类似地，内衬里52的上游衬里部分47包括上游衬里外壳89并且下游衬里部分49包括下游衬里外壳91。上游衬里外壳89和下游衬里外壳91均可围绕燃烧器中心线轴线112周向地延伸。上游衬里外壳89和下游衬里外壳91可以形成为可以连接在一起的单独的壳，或者它们可以彼此成一体以便形成为连续单元。上游衬里部分47包括至少一个上游衬里隔热板93，其由壳板连接构件63连接到上游衬里外壳89，从而在上游衬里外壳89和上游衬里隔热板93之间限定上游衬里挡板腔95。类似于外衬里54的上游衬里部分43，多个上游衬里隔热板93可以围绕燃烧器中心线轴线112周向地连接到上游衬里外壳89。

外衬里54的下游衬里部分45包括至少一个下游衬里隔热板100，该下游衬里隔热板100经由壳板连接构件57连接到下游衬里外壳83，从而在下游衬里外壳83和下游衬里隔热板100之间限定下游衬里挡板腔102。与上游衬里部分43类似，多个下游衬里隔热板100可以周向连接到下游衬里外壳83。类似地，内衬里52的下游衬里部分49包括至少一个下游衬里隔热板104，其经由壳板连接构件63连接到下游衬里外壳91，从而在其间限定下游衬里挡板腔106。与外衬里54的下游衬里部分45类似，内衬里52的下游衬里部分49可包括多个下游衬里隔热板104，其周向地连接到下游衬里外壳91。外衬里54的下游衬里部分45还可以包括至少一个穿过其中的外衬里稀释开口67，并且内衬里52的下游衬里部分49也可以包括至少一个穿过其中的内衬里稀释开口68。外衬里稀释开口67(如果包括的话)提供稀释空气的稀释射流113，从外流动通道88流入燃烧室62的稀释区75，并且内衬里稀释开口68(如果包括的话)提供稀释空气的稀释射流113，从内流动通道90流入燃烧室62的稀释区75。至少一个外衬里稀释开口67(如果包括的话)可以包括多个围绕外衬里54的下游衬里部分45周向地间隔开的外衬里稀释开口67。类似地，至少一个内衬里稀释开口68(如果包括的话)可以包括多个围绕内衬里52的下游衬里部分49周向地间隔开的内衬里稀释开口68。

在发动机10的操作期间，如图1和2共同示出，如箭头73示意性地指示的一定体积的空气，通过机舱44的相关联的机舱入口76和/或风扇组件14从上游端98进入发动机10。随着空气73穿过风扇叶片42，空气73的一部分被导向或引导到旁通气流通道48中作为旁通气流78，而空气73的另一部分被导向或引导到LP压缩机22中作为压缩机入口空气80。压缩机入口空气80在流经LP压缩机22和HP压缩机24流向燃烧器26时被逐渐压缩。如图2所示，压缩空气82流入扩散器腔84并对其加压。压缩空气82的第一部分，如箭头82(a)所示，从扩散器腔84流入压力气室66，在压力气室66中通过混合器组件58与由燃料喷嘴组件70提供的燃料混合。然后燃料-氧化剂混合物72由混合器组件58被排出到燃烧室62内。燃料-氧化剂混合物72被点燃并燃烧以在燃烧室62的主燃烧区74内产生燃烧气体86。通常，与燃烧所需的压缩空气相比，LP压缩机22和HP压缩机24向扩散器腔84提供更多的压缩空气82。因此，压缩空气82的第二部分，如箭头82(b)示意性地所示，可用于除燃烧之外的各种目的。例如，如图2所示，压缩空气82(b)可以被引导到外流动通道88中，在该外流动通道88中压缩空气82(b)在外流动通道88内在下游流动方向96上流动。压缩空气82(b)的另一部分可以被引导到内流动通道90中，在该内流动通道90中压缩空气82(b)在内流动通道90中在下游流动方向97上流动。外流动通道88内的压缩空气82(b)的一部分可用作流经至少一个外衬里稀释开口67的稀释空气的稀释射流113，并且内流动通道90内的压缩空气82(b)的一部分可用作流经至少一个衬里稀释开口68的稀释空气的稀释射流。附加地或作为替代，如下文所述，压缩空气82(b)的至少一部分可用于冷却上游衬里隔热板85、下游衬里隔热板100、上游衬里隔热板93以及下游衬里隔热板104，或可出于其他目的从扩散器腔84引出，诸如向HP涡轮28或LP涡轮30中的至少一个提供冷却空气。

返回共同参考图1和图2，燃烧室62中产生的燃烧气体86流经涡轮喷嘴79并进入HP涡轮28，从而使HP转子轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。如图1所示，燃烧气体86然后被引导通过LP涡轮30，从而导致LP转子轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇轴38的旋转。燃烧气体86然后通过核心发动机16的喷射排气喷嘴区段32被排出，以在下游端99处提供推进力。

图3是根据本公开的一个方面的上游衬里部分43和下游衬里部分45的上游端在图2的详细视图110处截取的横截面放大图。尽管以下描述的是关于外衬里54的上游衬里部分43和下游衬里部分45，但以下描述同样适用于内衬里52的上游衬里部分47和下游衬里部分49，因此，在某些情况下，可以在附图中用括号提供对内衬里52的元件的引用。在图3中，未示出壳板连接构件57(图2)。可以看出，上游衬里外壳81包括至少一个上游衬里外壳冷却开口114，用于提供从外流动通道88穿过其中进入上游衬里挡板腔87的压缩空气82(b)的一部分的气流103。上游衬里外壳冷却开口114中的每一个通常比冷却通道130(下文描述)在尺寸上更大或数量上更大，或两者兼有，以便提供足够的气流进入上游衬里挡板腔87以冷却隔热板85，并且用于为燃烧室62内的燃烧气体86提供至少一些稀释。此外，上游衬里外壳冷却开口114在尺寸上通常小于外衬里稀释开口67。因此，如下面将要描述的，实施上游衬里外壳冷却开口114来提供气流113作为压缩空气82(b)的一部分，用于冷却上游衬里隔热板85。

上游衬里隔热板85包括在上游衬里隔热板85的下游端118处穿过其中的至少一个隔热板冷却开口116。至少一个围栏120布置在隔热板冷却开口116的下游侧122。围栏120延伸超过上游衬里隔热板85的热侧表面124进入燃烧室62。围栏120在图3中被示为与上游衬里外壳81连接。然而，如下文将更详细地描述的，围栏120可连接到上游衬里外壳81、下游衬里外壳83、上游衬里隔热板85或下游衬里隔热板100中的任一个。来自上游衬里挡板腔87内的气流103的压缩空气作为气流107，沿着围栏120的上游侧126，流经至少一个隔热板冷却开口116并进入燃烧室62，从而在与下游衬里隔热板100的间隙94处向上游衬里隔热板85提供冷却。上游衬里隔热板85还可包括隔热板冷却开口116上游的一个或多个冷却通道128以提供来自上游衬里挡板腔87的气流105，以用于上游衬里隔热板85的热侧表面124的薄膜冷却。这里，通过冷却通道128的气流105仅用于隔热板85的热侧表面124的薄膜冷却，而气流107可以是具有足够速度和足够体积以远离隔热板85的热侧表面124更深地穿透进入燃烧室62的空气流。结果是，气流107可以和通过外衬里稀释开口67(图2)的稀释射流113更紧密地相关，因为气流107还可以提供稀释区75上游的燃烧气体86的至少一些稀释，同时为隔热板85提供冷却。因此，上游衬里外壳冷却开口114、冷却通道128以及隔热板冷却开口116的布置(即，尺寸和数量)可以使得被用于燃烧器衬里50(图2)的冷却的通过燃烧器26(图2)的总燃烧器气流的量可以高达总燃烧器气流的百分之七十。当然，上游衬里外壳冷却开口114、冷却开口128以及隔热板冷却开口116的布置可以使得总燃烧器气流的大约百分之五十用于冷却，而总燃烧器气流的大约百分之二十经由外衬里稀释开口67(图2)和内衬里稀释开口68(图2)用于稀释，而总燃烧器气流的剩余百分之三十由混合器组件58(图2)和圆顶组件56(图2)利用。

如图3所示，下游衬里外壳83可包括多个穿过其中的冷却通道130，以将压缩空气82(b)的气流109从外流动通道88提供到下游衬里挡板腔102以用于下游衬里隔热板100的薄膜冷却。下游衬里隔热板100还可以包括穿过其中的多个冷却通道132。冷却通道132可以提供来自下游衬里挡板腔102的压缩空气的气流111，用于下游衬里隔热板100的热侧表面134的薄膜冷却。此外，泄漏冷却通道136可以被包括在下游衬里隔热板100的上游端138和围栏120的下游侧140之间。泄漏冷却通道136可使压缩空气的气流108从下游衬里挡板腔102沿着围栏120的下游侧140流动，从而提供围栏120的下游侧140的薄膜冷却。沿着围栏120的下游侧140的压缩空气的气流108还可以防止在围栏120的内端142形成尾流。虽然图3中未示出，但外衬里稀释开口67(图2)可布置在冷却通道130的下游。

图4是根据本公开的一方面在图3的视角A-A截取的上游衬里部分43和下游衬里部分45的一部分的平面图。如图4所示，上游衬里隔热板85可以具有隔热板宽度143，该隔热板宽度143相对于燃烧器中心线轴线112在周向方向(C)上延伸。至少一个隔热板冷却开口116被配置作为相对于燃烧器中心线轴线112在周向方向(C)上延伸的开槽冷却开口144。在图4方面中，两个开槽冷却开口144被示为跨隔热板宽度143在周向方向(C)上彼此相邻布置。每个开槽冷却开口144可以具有在相对于燃烧器中心线轴线112在纵向方向(L)上延伸的槽宽度146和在周向方向(C)上的槽长度148。槽宽度146和槽长度148可以被配置以提供穿过其中的期望量的气流107(图3)。开槽冷却开口144不限于跨隔热板宽度143延伸的两个开槽冷却开口144，而可以包括多于两个开槽冷却开口144。可替代地，如图5所示，其中图5是图4所示的平面图的替代布置，单个开槽冷却开口144可以包括在上游衬里隔热板85中，并且可以跨隔热板宽度143延伸。当然，单个开槽冷却开口144可以由其他形状形成并且不必是开槽的开口。例如，单个开槽冷却开口144可以是弯曲开口、圆形开口或六边形开口，仅作为几个示例。如在图4的平面图中所见，围栏120也可以跨隔热板宽度143延伸。然而，围栏120不需要在周向方向上线性地延伸，并且围栏120可以是弯曲的、S形的、V形的或任何其他形状。在图5所示的另一替代布置中，单个开槽冷却开口145(用虚线示出)可以部分地跨隔热板宽度143延伸，并且围栏121(用虚线示出)也可以部分地跨隔热板宽度143延伸。

返回到图4，当上游衬里隔热板85中包括一个以上的开槽冷却开口144时，上游衬里隔热板85包括布置在多个开槽冷却开口144中的相应开槽冷却开口之间的隔热板连接部分150。隔热板连接部分150可以仅包括上游衬里隔热板85的一部分。上游衬里隔热板85还可以包括布置在隔热板连接部分150的上游侧152的多个冷却通道129，其中多个冷却通道129沿着隔热板连接部分150的上游侧152在周向方向(C)上间隔开。冷却通道129可以类似于冷却通道128，并且可以向隔热板连接部分150提供薄膜冷却。

仍参考图4，围栏120被示为在每个开槽冷却开口144的下游侧122跨隔热板宽度143在周向方向(C)上延伸，从而限定单个围栏120。参考图6，图6是图4所示的平面图的替代布置，但也可以包括多个围栏120。例如，当在上游衬里隔热板85中设置两个开槽冷却开口144时，可以包括两个挡板120，其中相应挡板120布置在相应开槽冷却开口的相应下游侧122。此外，相应泄漏冷却通道136可以布置在每个相应围栏120的下游侧140。

图7是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的与图3中所示的方面相似的替代横截面放大图。在图7的方面中，上游衬里部分43可以与图3到图6方面中的任一个所示的上游衬里部分43大体上相同。因此，图7的上游衬里部分43可以包括开槽冷却开口144和围栏120。然而，在图7中，下游衬里部分45可包括替代布置。类似于图3到图6方面，下游衬里部分45可包括通过下游衬里外壳83的冷却通道130以将气流109提供到下游衬里挡板腔102，以及通过下游衬里隔热板100的冷却通道132以提供气流111，用于下游衬里隔热板100的热侧表面134的薄膜冷却。然而，在图7方面中，下游衬里外壳83包括至少一个穿过其中的下游衬里外壳稀释开口154，并且下游衬里隔热板100包括穿过其中的下游衬里隔热板稀释开口156。此外，下游衬里部分45包括延伸穿过下游衬里外壳稀释开口154和下游衬里隔热板稀释开口156的稀释喷射索环158。稀释喷射索环158包括延伸穿过其中的索环稀释开口160，以提供穿过其中从围绕下游衬里外壳83的外流动通道88进入燃烧室62的稀释空气的稀释射流113。稀释喷射索环158和索环稀释开口160可对应于外衬里稀释开口67。因此，在图7方面中，如上文关于图3所述的，可通过隔热板冷却开口116提供压缩空气82(b)的一部分(该压缩空气82(b)的一部分可在其他方面用于稀释空气)，以提供在上游衬里隔热板85和下游衬里隔热板100之间的间隙94处的冷却，而具有索环稀释开口160的稀释喷射索环158可以提供稀释空气的稀释射流113，以实现燃烧室62的稀释区75内的燃烧气体86的稀释。

图8是根据本公开的一个方面在图7的视角B-B截取的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的平面图。如图8所示，上游衬里部分43可以具有两个开槽冷却开口144和一个围栏120的布置，类似于图4所示的布置。然而，上游衬里部分43可以包括图5方面的单个开槽冷却开口144和单个挡板120，或者可以包括图6的两个开槽冷却开口144和两个挡板120。进一步，虽然未在图7或8中未示出，但图8方面也可能包括图3至图6所示的泄漏冷却通道136。在图8中，两个稀释喷射索环158被示为包括在下游衬里部分45中。稀释喷射索环158可以在周向方向(C)上彼此隔开距离162。索环稀释开口160可以具有稀释射流尺寸164(例如，直径)，并且稀释射流尺寸164可以基于要通过索环稀释开口160提供的稀释空气的稀释射流113的期望量。当然，索环稀释口160不限于圆柱形开口，也可以是其他形状，稀释喷射索环158的数量也不限于图8所示的两个，也可以实施为两个以上的稀释喷射索环。此外，也可以包括一个稀释喷射索环158，诸如结合图5方面所示的单个开槽冷却开口144。

图9是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的类似于图7方面的替代横截面放大图。图9的方面可以类似于图7的方面，但是围栏120不是如图7所示连接到下游衬里外壳83，而是围栏120被示为连接到下游衬里隔热板100的上游端138。围栏120可以通过例如铜焊与下游衬里隔热板100连接，或者可以与下游衬里隔热板100一体形成(即，作为一件)。此外，如图9所示，围栏120可以不跨下游衬里挡板腔102延伸，而是可以布置成使得围栏120的外端166与下游衬里隔热板100的冷侧表面169连续。以这种布置，在上游衬里挡板腔87中的一部分压缩空气的气流115可以流入下游衬里挡板腔102中，以至少部分地形成通过下游衬里隔热板100的冷却通道132的气流111。

现将参照图10至14描述用于将围栏120连接到外衬里54的各个方面。图10是根据本公开的一个方面的上游衬里部分43和下游衬里部分45的一部分的横截面视图。在图10至图13中，上游衬里部分43可以对应于图3至图9所示的任何方面中所示的上游衬里部分43，下游衬里部分45可以对应于图3方面所示的下游衬里部分45。在图10的方面中，可以看出围栏120包括围栏部分168和基部分170，它们可以一体形成为单个围栏120。在连接围栏120时，基部分170的外表面176可以与下游衬里外壳83的内表面178铜焊在一起。下游衬里隔热板100和下游衬里外壳83通过经由壳板连接构件57连接在一起，该壳板连接构件57可以包括从下游衬里隔热板100延伸的螺柱172和联接到螺柱172的保持构件174(诸如螺母)。

图11是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的横截面视图。在图11的方面，也可以看出围栏120包括围栏部分168和基部分170。然而，图11的基部分170包括用于将围栏120连接到下游衬里外壳83的插入件180。下游衬里外壳83包括穿过其中的紧固件开口182，紧固件184(诸如螺栓)可以与插入件180螺纹接合，从而将基部分170的外表面176抵靠下游衬里外壳83的内表面178进行固定。

图12是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的横截面视图。图13是在图12的平面13-13处截取的横截面视图。共同参考图12和13，还可以看出围栏120包括围栏部分168和基部分170。然而，基部分170包括泄漏冷却流动通道186，以允许压缩空气的泄漏流119流经泄漏冷却通道136。如图13所示，基部分170包括与下游衬里隔热板100的冷侧表面192接合的第一外端188和第二外端190。在图12中，围栏120可以经由螺栓连接171连接到下游衬里部分45。例如，下游衬里隔热板100包括从其延伸的螺柱172，并且基部分170包括穿过其中的紧固件开口194。螺柱172通过紧固件开口194接合，使得基部分170被夹持在下游衬里外壳83的内表面139和下游衬里隔热板100的冷侧表面192之间。保持构件174螺纹接合螺栓172，从而完成围栏120的螺栓连接171。

图14是根据本公开的又一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的横截面视图。与图10至图13所示方面(其中上游衬里外壳81和下游衬里外壳83可以是一体的从而形成单个外壳(例如，通过铜焊在一起，或被制造为单个外壳单元))相比，在图14中，上游衬里外壳81和下游衬里外壳83被示为构成单独的外壳部分。因此，在图14中，在连接上游衬里外壳81和下游衬里外壳83以及挡板120时，实施螺栓连接195，其中上游衬里外壳81包括在上游衬里外壳81的下游端200处的连接凸缘196，下游衬里外壳83包括在下游衬里外壳83的上游端202处的连接凸缘198。上游衬里外壳81的连接凸缘196包括穿过其中的紧固件开口204，并且下游衬里外壳83的连接凸缘198包括穿过其中的紧固件开口206。围栏120包括穿过其中的紧固件开口208。在连接上游衬里外壳81、挡板120以及下游衬里外壳83以形成螺栓连接195时，紧固件210(诸如螺栓)被插入通过连接凸缘198的紧固件开口206、通过挡板120的紧固件开口208，以及通过连接凸缘196的紧固件开口204，并且保持构件212(诸如螺母)与紧固件210螺纹接合，从而将挡板120连接在上游衬里外壳81和下游衬里外壳83之间。

图15是根据本公开的一个方面在图2的平面15-15处截取的燃烧器衬里50的一部分的横截面视图。在图15中，可以看出外衬里54围绕燃烧器中心线轴线112周向地延伸，并且可以看出内衬里52围绕燃烧器中心线轴线112周向地延伸。此外，圆顶组件56围绕燃烧器中心线轴线112周向地延伸。如图15所示，外衬里54的上游衬里部分43中的相应上游衬里部分和内衬里52的上游衬里部分47中的相应上游衬里部分可相对于从燃烧器中心线轴线112径向向外延伸的径向线214与混合器组件58中的相应混合器组件径向对齐。外衬里54进一步包括周向地布置在上游衬里部分43中的相应上游衬里部分之间的多个中间上游衬里部分216。中间上游衬里部分216中的每一个可包括中间上游衬里外壳218、中间上游衬里隔热板220以及限定在中间上游衬里外壳218和中间上游衬里隔热板220之间的中间挡板腔222。中间上游衬里部分216可以不包括隔热板冷却开口116或开槽冷却开口144，并且也可以不包括围栏120。然而，中间上游衬里外壳218可以包括类似于上游衬里外壳冷却开口114(图3)的冷却通道，并且中间上游衬里隔热板220可以包括类似于冷却通道128(图3)的冷却通道。

类似地，内衬里52进一步包括多个中间上游衬里部分224，其周向地布置在上游衬里部分47中的相应上游衬里部分之间。中间上游衬里部分224中的每一个可以包括中间上游衬里外壳228、中间上游衬里隔热板226以及限定在中间上游衬里外壳228和中间上游衬里隔热板226之间的中间挡板腔230。中间上游衬里部分224可以不包括隔热板冷却开口116或开槽冷却开口144，并且也可以不包括围栏120。然而，中间上游衬里外壳228可以包括类似于上游衬里外壳冷却开口114(图3)的冷却通道，中间上游衬里隔热板226可以包括类似于冷却通道128(图3)的冷却通道。因此，通过使外衬里54的上游衬里部分43和内衬里52的上游衬里部分47与混合器组件58中的相应混合器组件对齐，上游衬里隔热板85和上游衬里隔热板93上的热点可以利用通过至少一个隔热板冷却开口116的压缩空气82(b)的至少一部分(压缩空气82(b)的该一部分可以在其他方面用作稀释空气)并利用围栏120有效地冷却。

此外，在图15中，围栏120的内端142被示为在周向方向(C)上以相对于燃烧器中心线轴线112的恒定半径延伸。然而，围栏120的内端142不需要是周向连续的，而是可以周向地设置交错的内端147。交错的内端147可以限定大体上梯形的段，或者可以限定平滑弯曲的波形，或者可以限定其他形状。

图16是根据本公开的另一方面的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的类似于图7中所示的方面的替代横截面放大图。图17是根据本公开的一个方面在图16的视角17-17截取的上游衬里部分和下游衬里部分的一部分的平面图。共同参考图16和17，围栏120和开槽冷却开口144被省略，而是在上游衬里隔热板85的下游端234和下游衬里隔热板100的上游端236之间设置密封接头232。因此，上游衬里挡板腔87内的压缩空气的气流117流入下游衬里挡板腔102。可以看出下游衬里部分45包括稀释喷射索环158，稀释喷射索环158提供穿过其中进入燃烧室62的稀释空气的稀释射流113。在图16和17的方面中，包括通过下游衬里隔热板100的至少一个开槽冷却开口238，以提供从下游衬里挡板腔102穿过其中进入燃烧室62的压缩空气的气流123。开槽冷却开口238可以类似于开槽冷却开口144。因此，图16和17的布置提供用于下游隔热板100的冷却。

对于前述方面中的每一个，在外流动通道内和在内流动通道内的压缩空气的至少一部分(其可以在其他方面用于稀释燃烧气体)可以替代地用于冷却上游衬里隔热板。通过在通过上游衬里隔热板的冷却开口处实施稀释围栏，穿过其提供的气流还可以提供燃烧气体的至少部分稀释，同时向靠近冷却开口的热点提供冷却。

尽管前述描述大体上涉及燃气涡轮发动机，但燃气涡轮发动机可以在各种环境中实施。例如，发动机可以在飞行器中实施，但也可以在非飞行器应用中实施，诸如发电站、海用或石油和天然气生产应用。因此，本公开不限于在飞行器中使用。

本公开的其他方面由以下条项的主题提供。

一种用于燃气涡轮的燃烧器，燃烧器包括：燃烧器衬里，燃烧器衬里包括：(a)上游衬里部分和(b)下游衬里部分，上游衬里部分包括(i)上游衬里外壳和(ii)至少一个上游衬里隔热板，至少一个上游衬里隔热板连接到上游衬里外壳，上游衬里挡板腔限定在上游衬里外壳和至少一个上游衬里隔热板之间，上游衬里外壳包括穿过其中的至少一个上游衬里外壳冷却开口，用于向上游衬里挡板腔提供压缩空气的气流，并且至少一个上游衬里隔热板包括在上游衬里隔热板的下游端处穿过其中的至少一个隔热板冷却开口；以及(c)至少一个围栏，至少一个围栏布置在至少一个隔热板冷却开口的下游侧处，并且延伸超过至少一个上游衬里隔热板的热侧表面进入燃烧室，其中，至少一个隔热板冷却开口布置成提供从上游衬里挡板腔穿过其中以用于冷却至少一个上游衬里隔热板并且用于提供在燃烧室内的燃烧气体的至少部分稀释的压缩空气的气流。

根据前述条项所述的燃烧器，其中，燃烧器衬里包括围绕燃烧器中心线轴线周向地延伸的外衬里和围绕燃烧器中心线轴线周向地延伸的内衬里中的至少一个。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，至少一个围栏连接到上游衬里外壳。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，至少一个隔热板冷却开口是在周向方向上相对于燃烧器中心线轴线延伸的开槽冷却开口。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，至少一个隔热板冷却开口包括在周向方向上彼此相邻布置的多个开槽冷却开口。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，至少一个围栏包括在多个开槽冷却开口的下游侧在周向方向上延伸的单个围栏。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，在多个开槽冷却开口中的相应开槽冷却开口之间布置有隔热板连接部分，并且每个隔热板进一步包括穿过其中的多个冷却通道，多个冷却通道布置在隔热板连接部分的上游侧，多个冷却通道向隔热板连接部分提供薄膜冷却。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，至少一个围栏包括多个围栏，多个围栏中的相应围栏布置在多个开槽冷却开口中的相应开槽冷却开口的相应下游侧。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，多个围栏中的每一个连接到上游衬里隔热板。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，下游衬里部分包括(i)下游衬里外壳和(ii)至少一个下游衬里隔热板，至少一个下游衬里隔热板连接到下游衬里外壳，下游衬里挡板腔限定在下游衬里外壳和至少一个下游衬里隔热板之间，下游衬里部分包括稀释开口，稀释开口延伸通过下游衬里外壳的下游衬里外壳稀释开口，并且延伸通过通过下游衬里隔热板的下游衬里隔热板稀释开口。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，下游衬里部分包括至少一个稀释喷射索环，至少一个稀释喷射索环延伸通过下游衬里外壳稀释开口和下游衬里隔热板稀释开口，至少一个稀释喷射索环提供从围绕衬里外壳的流动通道穿过其中进入燃烧室的稀释射流。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，至少一个围栏连接到下游衬里外壳，并且在围栏和至少一个下游衬里隔热板的上游端之间设置有泄漏冷却通道。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，至少一个围栏通过螺栓连接连接到下游衬里外壳。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，至少一个围栏经由铜焊连接到下游衬里外壳。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，至少一个围栏与下游衬里外壳一体地形成。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，燃烧器衬里包括围绕燃烧器中心线轴线周向地延伸的外衬里和围绕燃烧器中心线轴线周向地延伸的内衬里中的至少一个，燃烧器进一步包括围绕燃烧器中心线轴线周向地延伸的圆顶组件并且布置在燃烧器衬里的上游端处，圆顶组件包括围绕圆顶组件周向地间隔开的多个混合器组件，至少一个上游衬里隔热板包括多个上游衬里隔热板，多个上游衬里隔热板中的相应上游衬里隔热板与多个混合器组件中的对应混合器组件一起布置。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，上游衬里部分进一步包括多个中间隔热板，多个中间隔热板中的相应中间隔热板周向地布置在多个上游衬里隔热板中的相应上游衬里隔热板之间。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，围栏包括基部分和围栏部分，所述基部分连接到下游衬里外壳。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，基部分经由铜焊与下游衬里外壳连接。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，泄漏气流通道设置在基部分和下游衬里隔热板之间，并且设置在下游衬里隔热板的上游侧和围栏部分的下游侧之间。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，基部分包括用于将围栏连接到下游衬里外壳的插入件。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，下游衬里外壳包括穿过其中的紧固件开口，紧固件与插入件螺纹接合，从而能够将基部分抵靠下游衬里外壳进行固定。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，围栏经由螺栓连接件连接到下游衬里部分。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，下游衬里隔热板包括从其延伸的螺柱，并且基部分包括穿过其中的紧固件开口，螺柱通过紧固件开口接合，从而基部分被夹持在下游衬里外壳和下游衬里隔热板之间。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，上游衬里外壳和下游衬里外壳是单独的外壳部分，上游衬里外壳、下游衬里外壳以及围栏经由螺栓连接连接。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，上游衬里外壳包括在上游衬里外壳的下游端处的连接凸缘，并且下游衬里外壳包括在下游衬里外壳的上游端处的连接凸缘。

根据任何前述条项所述的燃烧器，其中，上游衬里外壳的连接凸缘包括穿过其中的紧固件开口，下游衬里外壳的连接凸缘包括穿过其中的紧固件开口，并且围栏包括穿过其中的紧固件开口。

根据任何前述条款的燃烧器，其中上游衬里外壳、围栏以及下游衬里外壳通过紧固件连接以形成螺栓连接。

一种燃气涡轮，包括：燃烧器，该燃烧器包括：外衬里，外衬里围绕燃烧器中心线轴线周向地延伸；内衬里，内衬里围绕燃烧器中心线轴线周向地延伸，燃烧室限定在外衬里和内衬里之间；圆顶组件，圆顶组件在外衬里和内衬里之间延伸；以及多个混合器组件，多个混合器组件布置在圆顶组件中，其中，外衬里和内衬里中的至少一个包括：(a)上游衬里部分和(b)下游衬里部分，上游衬里部分包括(i)上游衬里外壳和(ii)至少一个上游衬里隔热板，上游衬里外壳围绕燃烧器中心线轴线周向地延伸，至少一个上游衬里隔热板连接到上游衬里外壳，上游衬里挡板腔限定在上游衬里外壳和上游衬里隔热板之间，上游衬里外壳包括穿过其中的至少一个上游衬里外壳冷却开口，用于向上游衬里挡板腔提供压缩空气流，并且上游衬里隔热板包括在上游衬里隔热板的下游端处穿过其中的至少一个隔热板冷却开口；以及(c)至少一个围栏，至少一个围栏布置在至少一个隔热板冷却开口的下游侧，并且延伸超过上游衬里隔热板的热侧表面进入燃烧室，其中，至少一个隔热板冷却开口布置成提供从上游衬里挡板腔穿过其中以用于冷却至少一个上游衬里隔热板并且用于提供燃烧室内的燃烧气体的至少部分稀释的压缩空气流。

根据任何前述条项的燃气涡轮，其中，至少一个上游衬里隔热板包括多个上游衬里隔热板，并且多个上游衬里隔热板中的相应上游衬里隔热板对应于多个混合器组件中的相应混合器组件周向地布置。

根据任何前述条项的燃气涡轮，其中，至少一个隔热板冷却开口包括开槽冷却开口。

尽管前述描述针对本公开的一些示例性实施例，但是其他变化和修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下进行。此外，结合本公开的一个实施例描述的特征可以结合其他实施例使用，即使上面没有明确说明。

Claims (10)

1.一种用于燃气涡轮的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器包括：

燃烧器衬里，所述燃烧器衬里包括：(a)上游衬里部分和(b)下游衬里部分，所述上游衬里部分包括(i)上游衬里外壳和(ii)至少一个上游衬里隔热板，所述至少一个上游衬里隔热板连接到所述上游衬里外壳，上游衬里挡板腔限定在所述上游衬里外壳和所述至少一个上游衬里隔热板之间，所述上游衬里外壳包括穿过其中的至少一个上游衬里外壳冷却开口，用于向所述上游衬里挡板腔提供压缩空气的气流，并且所述至少一个上游衬里隔热板包括在所述上游衬里隔热板的下游端处穿过其中的至少一个隔热板冷却开口；以及(c)至少一个围栏，所述至少一个围栏布置在所述至少一个隔热板冷却开口的下游侧并延伸超过所述至少一个上游衬里隔热板的热侧表面进入燃烧室，

其中，所述至少一个隔热板冷却开口布置成提供从所述上游衬里挡板腔穿过其中以用于冷却所述至少一个上游衬里隔热板并且用于提供所述燃烧室内的燃烧气体的至少部分稀释的所述压缩空气的气流。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器衬里包括围绕燃烧器中心线轴线周向地延伸的外衬里和围绕所述燃烧器中心线轴线周向地延伸的内衬里中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个围栏连接到所述上游衬里外壳。

4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个隔热板冷却开口是在周向方向上相对于燃烧器中心线轴线延伸的开槽冷却开口。

5.根据权利要求4所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个隔热板冷却开口包括在所述周向方向上彼此相邻布置的多个开槽冷却开口。

6.根据权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个围栏包括在所述多个开槽冷却开口的所述下游侧在所述周向方向上延伸的单个围栏。

7.根据权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，在所述多个开槽冷却开口中的相应开槽冷却开口之间布置有隔热板连接部分，并且每个隔热板进一步包括穿过其中的多个冷却通道，所述多个冷却通道布置在所述隔热板连接部分的上游侧，所述多个冷却通道向所述隔热板连接部分提供薄膜冷却。

8.根据权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个围栏包括多个围栏，所述多个围栏中的相应围栏布置在所述多个开槽冷却开口中的相应开槽冷却开口的相应下游侧。

9.根据权利要求8所述的燃烧器，其特征在于，所述多个围栏中的每一个连接到所述上游衬里隔热板。

10.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述下游衬里部分包括(i)下游衬里外壳和(ii)至少一个下游衬里隔热板，所述至少一个下游衬里隔热板连接到所述下游衬里外壳，下游衬里挡板腔限定在所述下游衬里外壳和所述至少一个下游衬里隔热板之间，所述下游衬里部分包括稀释开口，所述稀释开口延伸通过所述下游衬里外壳的下游衬里外壳稀释开口，并且延伸通过通过所述下游衬里隔热板的下游衬里隔热板稀释开口。