專(zhuān)利名稱(chēng)：燃燒器支架組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，并且更具體地，涉及
將過(guò)渡節(jié)緊固到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒襯套的組件。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器包括限定燃燒室的燃燒襯套。過(guò) 渡節(jié)在燃燒襯套和渦輪機(jī)第一級(jí)之間延伸。將過(guò)渡節(jié)緊固到燃燒襯套 的傳統(tǒng)組件包括牛角形緊固件(bullhorn)。該牛角形緊固件包括多個(gè)牛 角形緊固件指狀物。牛角形緊固件指狀物從牛角形緊固件向外軸向地 延伸并結(jié)合緊固在過(guò)渡節(jié)上的相應(yīng)的H形導(dǎo)向塊。牛角形緊固件指狀 物布置在低于和高于截面條的H形塊內(nèi)。通過(guò)此布置，過(guò)渡節(jié)通過(guò)軸 向浮動(dòng)界面緊固到燃燒襯套上。該浮動(dòng)界面允許過(guò)渡節(jié)因?yàn)楸┞队谠?運(yùn)行的渦輪機(jī)中存在的高溫?zé)釛l件下而軸向地伸長(zhǎng)和縮短。不幸的 是，浮動(dòng)界面對(duì)牛角形緊固件指狀物施加壓力。隨著時(shí)間的推移，牛 角形緊固件指狀物失效，而燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)必須停機(jī)修理。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了用于將過(guò)渡節(jié)緊固到燃 氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒襯套上的支架組件。該支架組件包括安裝到過(guò)渡 節(jié)上的至少一個(gè)法蘭。該至少一個(gè)法蘭包括從過(guò)渡節(jié)軸向地延伸的通 道。該支架組件還包括相對(duì)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)固定地安裝的支架。該 支架包括細(xì)長(zhǎng)部，該細(xì)長(zhǎng)部具有至少一個(gè)端部，該端部由通道容納來(lái) 形成軸向浮動(dòng)界面，該軸向浮動(dòng)界面將過(guò)渡節(jié)緊固到燃燒襯套上。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了支架。該支架包括具 有相對(duì)端的細(xì)長(zhǎng)部。該支架還包括第一彎曲部和第二彎曲部，這些彎曲部從細(xì)長(zhǎng)部的相對(duì)端的相應(yīng)端延伸。該支架還包括第一端部和第二 端部，這些端部從第一彎曲部和第二彎曲部的相應(yīng)彎曲部的端部延 伸。第一端部和第二端部中的每一個(gè)端部相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)部都成角度。該 支架適于形成軸向浮動(dòng)界面，該界面將燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)渡節(jié)緊固 到燃燒襯套上。 在這里應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明提供了堅(jiān)固的附件機(jī)構(gòu)來(lái) 將過(guò)渡節(jié)緊固到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)中的燃燒襯套上。該支架的設(shè)計(jì)明 顯地提高了高周疲勞(HCF)壽命和可靠性，并且減少了與由支架故障 導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)有關(guān)的維護(hù)費(fèi)用。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如上述進(jìn)行構(gòu)造 的支架能承受高于現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造大約35%的負(fù)載。無(wú)論如何，本發(fā)明 的各個(gè)方面的附加目的、特征和優(yōu)勢(shì)在結(jié)合附圖時(shí)從下列詳細(xì)描述中 將變得更容易顯而易見(jiàn)，其中在若干視圖中相似的標(biāo)號(hào)表示相應(yīng)的部 件。


圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，示出了傳統(tǒng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒 器的側(cè)正^f見(jiàn)圖； 圖2為沿線(xiàn)2-2所取的圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器的 部分截面圖； 圖3為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，示出了導(dǎo)向塊和與之配合的導(dǎo)向 指的分解圖； 圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，示出了包括燃燒器支架 組件的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器的側(cè)正視圖； 圖5為沿線(xiàn)6-6所取的圖4的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器的 部分4黃截面圖；以及 圖6為圖5的燃燒器支架組件的支架的立體圖。
部件清單燃燒器組件 10
燃料噴嘴 12
燃燒室 14
過(guò)渡節(jié) 16
渦輪機(jī)第一級(jí) 18
燃燒襯套 20
導(dǎo)流套筒 22
噴嘴端(20) 25
前支撐件 24
臂 26
臂 28
導(dǎo)向指元件 30
導(dǎo)向指元件 32
實(shí)心主體部分 38
指狀物 40
指狀物 42
H形導(dǎo)向塊 43
平4亍細(xì)長(zhǎng)部 44
平4亍細(xì)長(zhǎng)部 46
橫跨部分 48
法蘭 50
燃燒器組件 52
燃料噴嘴 54
燃燒室 56
過(guò)渡節(jié) 58
渦輪機(jī)第一級(jí) 60
燃燒襯套 62
導(dǎo)流套筒 64徑向空間65
法蘭78
支撐件80
H形導(dǎo)向塊84
平4亍細(xì)長(zhǎng)部86
平行細(xì)長(zhǎng)部86
橫跨部分90
法蘭92
支架66
細(xì)長(zhǎng)部68
第一彎曲部70
第二彎曲部72
端部74
端部76
通道94
安裝孔102
安裝孔104
磨損套96
開(kāi)口98
耐磨損涂層10具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1，多燃燒器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的燃 燒器組件10包括燃料噴嘴12(—些燃?xì)鉁u輪機(jī)在各燃燒器中采用多個(gè) 噴嘴)，燃燒室14和在燃燒室14和渦輪機(jī)第一級(jí)18之間延伸的過(guò)渡 節(jié)16。燃燒室14由大體上圓柱形的燃燒襯套20限定，該燃燒襯套 20又由大體上圓柱形的導(dǎo)流套筒22包圍。導(dǎo)流套筒22和襯套20之 間的徑向空間提供了氣流通道(未單獨(dú)標(biāo)記)，該氣流通道允許壓縮機(jī)排氣倒流向上游或襯套20的噴嘴端25并且然后引入燃燒室14來(lái)與 燃料混合。參照?qǐng)D2和3，過(guò)渡節(jié)16通過(guò)軸向浮動(dòng)界面緊固到燃燒 襯套20上，即，允許過(guò)渡節(jié)16由于暴露在與運(yùn)行的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) 有關(guān)的高溫?zé)釛l件下而軸向地延伸。 一對(duì)向外并向上延伸到過(guò)渡節(jié)16 的兩側(cè)的臂26和28限定燃燒器10的前支撐件24。前支撐件24的每 個(gè)臂26、 28都包括相應(yīng)的軸向延伸的導(dǎo)向指元件30、 32。由于各導(dǎo) 向指元件30、 32是相同的，基于導(dǎo)向指元件32也是同樣構(gòu)造的理解， 關(guān)于導(dǎo)向指元件30以下將給出詳細(xì)描述。導(dǎo)向指元件30由鋼構(gòu)造， 并且如圖3中所示，包括實(shí)心主體部分38和一對(duì)軸向地延伸、橫向 地隔開(kāi)的指狀物40和42。指狀物40和42從實(shí)心主體部分38軸向地 向外延伸。在^f吏用中，如圖1所示，指狀物40和42在向上游的方向 上軸向地延伸，即向著燃燒器IO并平行于燃燒器IO的縱軸線(xiàn)。前支 撐件24與臂26、 28以及導(dǎo)向指元件30、 32 —起統(tǒng)稱(chēng)為牛角形緊固 件。指狀物40、 42通常稱(chēng)為牛角形緊固件指狀物。導(dǎo)向指元件30的 牛角形緊固件指狀物40和42滑動(dòng)地結(jié)合H形導(dǎo)向塊43。如圖所示， H形導(dǎo)向塊43包括平行的細(xì)長(zhǎng)部44和46，它們由橫5爭(zhēng)部分48相互 連接。如圖2所示，細(xì)長(zhǎng)部44和46焊接在過(guò)渡節(jié)16的法蘭50內(nèi)， 相對(duì)緊密地鄰近上游或上游的燃燒器端。如圖2所示，H形導(dǎo)向塊43 定位成使得細(xì)長(zhǎng)部44和46與過(guò)渡節(jié)16相切。這里應(yīng)當(dāng)理解的是， 如上所述，多個(gè)牛角形緊固件和相配合的H形塊提供界面，該界面將 過(guò)渡節(jié)16緊固到燃燒襯套20上。 現(xiàn)在將參考圖4-5來(lái)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。多燃 燒器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器組件52包括燃料噴嘴54(—些燃?xì)鉁u輪 機(jī)在各燃燒器中采用多噴嘴)，燃燒室56和過(guò)渡節(jié)58。以類(lèi)似于上述 的方式，過(guò)渡節(jié)58在燃燒室56和渦輪機(jī)第一級(jí)60之間延伸。燃燒 室56由大體上圓柱形的燃燒襯套62限定，該燃燒襯套62又由大體 上圓柱形的導(dǎo)流套筒64包圍。導(dǎo)流套筒64和村套62之間的徑向空間65提供氣流通道(未單獨(dú)標(biāo)記)，該氣流通道允許壓縮機(jī)排氣倒流至
上游或襯套62的噴嘴端66并導(dǎo)入燃燒室56與燃料混合。 如圖所示，過(guò)渡節(jié)58通過(guò)軸向浮動(dòng)界面緊固到燃燒村 套62上，即，允許過(guò)渡節(jié)58由于暴露在與運(yùn)行的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)有 關(guān)的高溫?zé)釛l件下而軸向地伸長(zhǎng)和縮短。燃燒器組件52包括法蘭78， 該法蘭78具有安裝在其上并向過(guò)渡節(jié)58延伸的支撐件80。支撐件 80包括一對(duì)穿過(guò)其中延伸的安裝孔(未示出)，用于將支撐件80緊固到 法蘭78上。H形導(dǎo)向塊84具有一對(duì)通常平行的細(xì)長(zhǎng)部86和88,它 們由橫跨部分90相互連接，H形導(dǎo)向塊84焊接在提供在過(guò)渡節(jié)58 上的法蘭92內(nèi)。法蘭92定位成相對(duì)緊密地鄰近過(guò)渡節(jié)58的上游或 燃燒器端(未單獨(dú)標(biāo)記)。H形導(dǎo)向塊84定位成使得細(xì)長(zhǎng)部86和88從 過(guò)渡節(jié)58徑向向外地延伸。以此方式，細(xì)長(zhǎng)部86和88限定至少一 個(gè)通道94,其目的在下面將變得更加顯而易見(jiàn)。這里應(yīng)當(dāng)理解的是， 雖然在圖5中僅示出了兩個(gè)H形導(dǎo)向塊84和相關(guān)的法蘭92，但為了 清楚起見(jiàn)，圖中沒(méi)有示出具有多H形導(dǎo)向塊84和相應(yīng)法蘭92的過(guò)渡 節(jié)。無(wú)論如何，支架6都6將過(guò)渡節(jié)58緊固到支撐80上并提供軸向 浮動(dòng)界面，其將在下面更充分地討論。 如圖6中最好地示出，支架66形成為通常細(xì)長(zhǎng)的U形， 該U形由具有相對(duì)端(未單獨(dú)標(biāo)記)的中心細(xì)長(zhǎng)部68限定。支架66還 包括第一彎曲部70和第二彎曲部72，它們從細(xì)長(zhǎng)部68的相對(duì)端的相 應(yīng)端延伸并分別終止于向內(nèi)延伸的端部74和76。端部74和76包括 足夠的寬度和長(zhǎng)度來(lái)緊固地定位在相應(yīng)H形塊84的通道94內(nèi)。根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)方面，支架66由單獨(dú)的鋼板構(gòu)造，該單獨(dú)的鋼板彎曲 形成所有前述部分。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，支架66由304不銹鋼 形成，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，也可采用各種其它材料。無(wú)論如何，各彎 曲部70、 72都包括向上的彎曲，該彎曲具有開(kāi)始于細(xì)長(zhǎng)部68相對(duì)端 的相應(yīng)端的緩坡，并在分別終止于端部74和76之前延續(xù)至陡坡。如 圖所示，端部74和76相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)部68向上并向內(nèi)彎曲。
支架66具有一對(duì)安裝孔102和104，它們離細(xì)長(zhǎng)部68 的中心部分(未單獨(dú)標(biāo)記)等距地布置。更具體地，支架66上的安裝孔 102和104與支撐件80上提供的相應(yīng)開(kāi)口(未示出)對(duì)齊。以此方式， 機(jī)械緊固件(未示出)穿過(guò)安裝孔102和104并與支撐件80上提供的開(kāi) 口(未示出)接合。各種類(lèi)型的機(jī)械緊固件，例如螺栓、螺紋桿等，均 可用來(lái)將支架66緊固到支撐件80上。無(wú)論如何，支架66緊固到支
通過(guò)這種布置，支架66用來(lái)限制過(guò)渡節(jié)58在向渦輪機(jī)第一級(jí)60的 方向上的移動(dòng)，同時(shí)還允許過(guò)渡節(jié)58由于暴露在運(yùn)行的燃?xì)鉁u輪發(fā) 動(dòng)^/L的高溫?zé)釛l件下而軸向地伸長(zhǎng)和/或收縮。 在支架66和相應(yīng)的H形塊84之間的界面處通過(guò)利用更 硬、更耐磨的鈷基合金提供改進(jìn)的磨損特性。即，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè) 方面，H形塊84由合金形成，該合金含有大約28.5%到30.5%之間的 鉻和大約52%的鈷。更具體地，H形塊84由合金形成，該合金的成 分為10.5%重量的鎳、2.0%重量的鐵、29.5%重量的鉻、7%重量的 鎢、1%重量的硅、1%重量的錳、0.25%重量的碳，其余為鈷，例如 FSX-414。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)使用在支架66的各端 部74和76上提供的磨損套96來(lái)進(jìn)一步改善磨損特性。如圖6中所 示，磨損套96由板材形成，該板材通常構(gòu)造成矩形并具有開(kāi)口 98。 以此方式，開(kāi)口 98例如容納端部74。磨損套96優(yōu)選地由高溫耐磨鈷 基合金構(gòu)造。優(yōu)選地，磨損套由合金形成，該合金含有大約0.05/0.15% 重量的碳、1.00/2.00%重量的錳、0.040%重量的硅、0.030%重量的磷、 0.3%重量的硫、19.00/21.00%重量的鉻、9.00/11.00%重量的鎳、 14.00/16.00%重量的鴒和3.00%重量的鐵，其余為鈷，例如L-605。使 用具有高重量百分比的鈷的合金給否則會(huì)相對(duì)軟的端部74和76提供 了增高的耐磨損性。已發(fā)現(xiàn)FSX-414和L-605的組合有利地在H形塊 84和支架66之間形成彈性界面。而且，通過(guò)上述用于支架66和H形塊84的材料，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相比于過(guò)渡節(jié)58和相關(guān)H形塊84，在較 軟材料如L-605上形成更容易置換/修理并且成本更低的磨損痕跡。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)使用第一磨損套和第二 磨損套提高了磨損特性，該第一磨損套的形式為應(yīng)用于支架66的端 部74和76的相應(yīng)端的耐磨損涂層104,該第二磨損套的形式為應(yīng)用 于H形塊84的通道94的耐磨損涂層105，如圖5中所示。耐磨損涂 層104和105由鈷基合金形成，該鈷基合金包含大約1.1%重量的碳、 66.9%重量的鈷、28%重量的鉻和4%重量的鴒，例如鴒鉻鈷合金-6。 鴒鉻鈷合金-6可輕松地應(yīng)用于兩個(gè)端部74、 76和通道94來(lái)提供容易 修理和維護(hù)的耐磨界面。 在備選布置中，支架66可全部由高溫耐磨合金形成， 例如上述L-605合金。將會(huì)理解的是，根據(jù)本發(fā)明也可使用具有類(lèi)似 特性的其它耐磨合金。無(wú)論如何，支架66明顯地提高了高周疲勞(HCF) 壽命和可靠性，并降低了與由支架故障引起的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)間相關(guān)的 維護(hù)費(fèi)用。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如上構(gòu)造的支架能夠承受高于現(xiàn)有技術(shù)構(gòu) 造大約35%的負(fù)載。 盡管已經(jīng)示出并描述了優(yōu)選的實(shí)施例，但是在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍的情況下可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變更和替換。例如， 用于形成支架的特定材料可在不脫離本發(fā)明范圍的情況下改變。另 外，應(yīng)當(dāng)理解的是，H形塊可由具有與FSX-414類(lèi)似特性的各種材料 形成，包括鈷基合金和非鈷基合金，磨損套也可由具有與L-605類(lèi)似 磨損特性的各種材料形成，包括鈷基合金和非鈷基合金，并且具有與 鎢鉻鈷合金-6類(lèi)似屬性的各種材料可用于形成磨損涂層。應(yīng)當(dāng)很容易
可接受材料的窮盡性列表。通常，本發(fā)明僅意圖由所附權(quán)利要求的范 圍限定。
權(quán)利要求
1. 一種支架組件，用于將過(guò)渡節(jié)(58)緊固到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒襯套(62)上，所述支架組件包括安裝到所述過(guò)渡節(jié)(58)上的至少一個(gè)法蘭(78)，所述至少一個(gè)法蘭(78)包括從所述過(guò)渡節(jié)(58)軸向地延伸的通道(94)；以及相對(duì)于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)固定地安裝的支架(66)，所述支架(66)包括細(xì)長(zhǎng)部(68)，所述細(xì)長(zhǎng)部(68)具有至少一個(gè)端部(74)，所述通道(94)容納所述端部(74)，以形成將所述過(guò)渡節(jié)(58)緊固到所述燃燒襯套(62)上的軸向浮動(dòng)界面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支架組件，其特征在于，所述至少一個(gè) 法蘭(78)包括第一法蘭和第二法蘭(92),所述第一法蘭和第二法蘭(92) 各自具有第 一通道和第二通道(94),并且所述至少 一個(gè)端部(74)包括延 伸進(jìn)入所述第一通道和第二通道(94)中的相應(yīng)通道的第一端部和第二 端部(74，76)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的支架組件，其特征在于，所述支架(66) 還包括在所述細(xì)長(zhǎng)部(68)，以及所述第一端部和第二端部(74,76)中的 相應(yīng)端部之間延伸的第一彎曲部和第二彎曲部(70,72)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支架組件，其特征在于，所述支架組件 還包括布置在所述支架(66)的所述至少一個(gè)端部(74)上的至少一個(gè)磨 損套(96)，所述磨損套(94)由耐磨損合金形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的支架組件，其特征在于，所述至少一個(gè) 磨損套(94)包括第一耐磨損涂層和第二耐磨損涂層(104,105),所述第 一耐磨損涂層(104)應(yīng)用于所述至少一個(gè)端部(74)，而所述第二耐磨損 涂層(105)應(yīng)用于所述至少一個(gè)通道(94)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的支架組件，其特征在于，所述耐磨損合 金包含鈷。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的支架組件，其特征在于，所述耐磨損合金為包括大約20%的鉻和大約53%的鈷的鈷基合金。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的支架組件，其特征在于，所述支架組件 還包括安裝在所述至少一個(gè)法蘭(78)中的H形塊(84),所述H形塊 (84)包括通常平行的第一細(xì)長(zhǎng)部和第二細(xì)長(zhǎng)部(86,88),該細(xì)長(zhǎng)部(86,88) 由限定所述通道(94)的橫跨部分(90)相互連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的支架組件，其特征在于，所述H形塊(84) 由耐磨損鈷合金形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的支架組件，其特征在于，所述支架(66) 由鋼形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃燒器支架組件，具體而言，一種支架組件用來(lái)將過(guò)渡節(jié)(58)緊固到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒襯套(62)上，該支架組件包括安裝到過(guò)渡節(jié)(58)上的至少一個(gè)法蘭(78)。該至少一個(gè)法蘭(78)包括從過(guò)渡節(jié)(58)軸向地延伸的通道(94)。該支架組件還包括相對(duì)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)固定地安裝的支架(66)。支架(66)包括細(xì)長(zhǎng)部(68)，該細(xì)長(zhǎng)部(68)具有至少一個(gè)端部(74)，通道(94)容納該端部(74)以形成軸向浮動(dòng)界面，該軸向浮動(dòng)界面將過(guò)渡節(jié)(58)緊固到燃燒襯套(62)上。
文檔編號(hào)F23R3/60GK101413677SQ20081016978
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者K·基德, P·B·梅爾頓 申請(qǐng)人:通用電氣公司