專利名稱：用于燃燒調(diào)節(jié)的可替換孔口及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)燃燒技術(shù)，更具體地說，涉及有助于使用用 于調(diào)節(jié)進(jìn)入過渡連接件的空氣流量的可更換孔板的、用于過渡連接件 空氣稀釋孔的嵌件。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的干燥低NOx燃燒系統(tǒng)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得正確的燃燒器 溫度。在一些情況下，這是通過設(shè)置在于渦輪機(jī)和第一燃燒器級之間 延伸的過渡連接件上的空氣稀釋孔來實(shí)現(xiàn)的。流過該孔的空氣用作旁 路及稀釋空氣，但在本領(lǐng)域中，該空氣偶爾需要在渦輪機(jī)起動(dòng)后進(jìn)行 調(diào)整。采用簡單稀釋孔的現(xiàn)有設(shè)計(jì)需要長的高成本的停機(jī)時(shí)間，以使 得能夠移除該過渡連接件及調(diào)整其大小。特別地，該過渡連接件必須 剝離它們的熱屏蔽涂層、進(jìn)行補(bǔ)焊、進(jìn)行才幾加工以增加新孔、進(jìn)行熱 處理以及重新涂覆熱屏蔽涂層。在本發(fā)明的受讓人擁有的美國專利 No. 6,499,993中，提供了能夠從外部接近燃燒室的機(jī)械設(shè)置，該機(jī)械 設(shè)置有助于燃燒器稀釋孔區(qū)域的改變，以調(diào)節(jié)NOx水平而無須拆卸該 燃燒器。更具體地說，該組件設(shè)有凸臺件(boss)、孔板和保持環(huán)。該保 持環(huán)是漸縮的，并且與在環(huán)槽中的匹配漸縮相結(jié)合，提供了一種用于 將孔板緊緊地保持就位的楔固方法。然而，該凸臺件設(shè)計(jì)不具有可導(dǎo) 致凸臺件孔和孔板尺寸的不合乎需要的變形的柔性焊接變形公差特 征。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)示例性且非限定性的方面，本發(fā)明提供了 一種具 有過渡連接件和位于該過渡連接件中的至少 一個(gè)孔口組件的燃燒器組件，該孔口組件包括具有外周邊和內(nèi)周邊的凸臺件，該內(nèi)周邊包 括環(huán)形底座和形成有環(huán)形的、面向內(nèi)側(cè)的保持環(huán)槽的直立凸緣，該凸 臺件固定在過渡連接件中的開口內(nèi)；具有適于被接收于環(huán)形底座上的
保持環(huán)。
在另一方面，本發(fā)明涉及凸臺件和包括適于固定在形成于燃燒器 部件中的孔中的環(huán)形凸臺件的孔板組件，該凸臺件形成有支承可替換 孔^1的環(huán)形底座和鄰近該底座的環(huán)形保持環(huán)槽，該底座徑向地向該環(huán) 形保持環(huán)槽內(nèi)側(cè)延伸；并且涉及位于該槽中并且至少部分地且彈性地 在該槽的表面和孔板的表面之間接合的波狀彈簧。
在又一個(gè)方面，對渦輪機(jī)燃燒器部件中的稀釋空氣孔的大小進(jìn)行 調(diào)節(jié)的方法，其包括(a)將凸臺件插入到具有第一直徑的稀釋空氣 孔中并將該凸臺件焊接就位；(b)將孔板設(shè)置在形成于凸臺件中的環(huán) 形底座上，孔板具有形成有小于第一直徑的第二直徑的中心孔；以及 (c)將保持環(huán)固定在凸臺件中的槽中，與孔板成交疊且至少部分地接合 的關(guān)系，其中保持環(huán)彈性地支撐孔板使其貼靠底座。
現(xiàn)在結(jié)合下面說明的附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的非限定性示例性實(shí)施例的、具有可替換孔板
的渦輪機(jī)過渡連接件的透視圖2為在圖1中采用的、用以保持可替換孔板的凸臺件的透視圖； 圖3為貫穿圖2中的但安裝有孔板和保持環(huán)的凸臺件的截面圖； 圖4為貫穿根據(jù)另 一非限定性示例性實(shí)施例的凸臺件而獲得的截
面圖5為貫穿根據(jù)又一非限定性示例性實(shí)施例的凸臺件的截面以及
圖6是圖2中所示的、安裝在過渡連接件中的凸臺件的更詳細(xì)的
5透視圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1,燃?xì)廨啓C(jī)過渡連接件IO設(shè)計(jì)成在上游端12處連接到 渦輪機(jī)燃燒器(未顯示出)且在相對的下游端14處連接到第一渦輪級 (未顯示出)。在沿著過渡連接件10的各個(gè)預(yù)定位置處設(shè)有稀釋流動(dòng)孔， 以用于在燃燒器調(diào)節(jié)過程中使壓縮機(jī)排出空氣流入燃燒系統(tǒng)中以獲 得正確的燃燒器溫度。為了本公開的目的，由參考標(biāo)號16和18表示 的兩個(gè)位置已被指定為新孔板凸臺件20可以被焊接就位以便于該調(diào) 節(jié)過程的位置。然而，不應(yīng)將此解釋為僅存在這些稀釋孔，或者新孔 板凸臺件僅能夠在這些位置中使用。
圖2、圖3和圖6顯示了優(yōu)選地由尼孟合金263合金材料構(gòu)成的 環(huán)形凸臺件20。該凸臺件的基座部分22限定了大體上平行的OD表 面(或外周邊)24和ID表面(內(nèi)周邊)26。將圖2和圖3用作用于定向目 的的參考，表面24和26大體上是豎直的，其中表面24在相對的端 部28、 30處倒角。倒角30連接到部分地由與ID表面26相連的向上 漸縮的表面34形成的下基面32。
上倒角28連接到沿徑向向內(nèi)漸縮的環(huán)形表面(或槽)36上，環(huán)形表 面36又連接到環(huán)形圓角38上，直立的、大體圓柱形的壁40從圓角 38向上延伸，在環(huán)形平坦的頂面42處終止。內(nèi)壁44形成有上倒角 46、環(huán)形保持環(huán)槽48和徑向地向內(nèi)延伸的與ID表面26連接的肩部 或底座50。
底座50適于接收和支承預(yù)先形成有限定了稀釋孔的新直徑的中 心孔54的環(huán)形孔板52。板52可以由具有0 .125英寸的示例性且非限 定性實(shí)施例厚度的Hastalloy X材料(或其它適合材料)構(gòu)成。
環(huán)形孔板52由環(huán)形的波浪形保持環(huán)58保持就位，例如，該環(huán)形 成為在周邊或圓周方向上具有波浪的波狀彈簧。結(jié)合孔板52的選定 厚度，槽48的尺寸設(shè)置為使得當(dāng)保持環(huán)被壓向槽48時(shí)，它在孔板52上施加例如足以在渦輪機(jī)運(yùn)行期間使該板保持就位的35 lbs的向下的 力。注意，在這方面，保持環(huán)58比孔板具有更大的直徑，且因此槽 48具有比底座50更大的直徑。
與此同時(shí)，槽48和底座52在凸臺件的直立中心部分中的設(shè)置大 體上使槽的形狀和尺寸免受變形的影響，否則將可能由于將凸臺件焊 接到例如過渡連接件中的孔16的稀釋孔中而產(chǎn)生該變形。換句話說， 在焊接期間，凸臺件的直立部分能夠彎曲而沒有永久變形，且因此， 槽48和底座52的焊后加工不是必需的。
在上述凸臺件設(shè)計(jì)的變型中，OD表面24可以制造成沿著其整個(gè) 高度大體上是豎直的(類似于圖5中的OD表面76,消除了倒角28、 30),而代之以在限定TP孔的表面上形成了倒角。可以理解的是，在 凸臺件的OD表面上或備選地在過渡連接件中的孔的邊緣上的倒角有 助于使用全熔透焊縫來將凸臺件固定到過渡連接件上。在這種情況 下，凸臺件的基座部分的厚度將會(huì)超出過渡連接件的厚度。這有助于 過渡連接件形成復(fù)雜的形狀，并且較厚的凸臺件可以在焊接后加工成 與TP表面平滑地混成，沒有留下可^t是高多余應(yīng)力的"凹陷"邊緣。
圖4顯示了類似凸臺件20的、但是具有實(shí)心中心部分62的凸臺 件60。由于保持環(huán)槽64^皮加工到凸臺件的豎直部分66中，該凸臺件 可以在TP中的稀釋孔中焊接就位。因此，實(shí)心中心部分沿著圓形虛 線68被去除，從而留下用于孔板的底座70。在焊接期間使中心部分 62保留就位有助于保持槽64和所產(chǎn)生的底座70的正確的圓形定向。
圖5顯示了意圖更進(jìn)一步使保持環(huán)槽和孔板底座免受焊接應(yīng)力影 響的備選凸臺件設(shè)計(jì)。在該實(shí)施例中，凸臺件72包括具有分別連接 到頂面78和底面80上的大體上豎直的OD表面或邊緣76的基座部分 74。頂面78與向內(nèi)且向下成角度的表面(或槽)82相^",而下表面80 連接到與水平底面86相連接的向內(nèi)且向上成角度的表面84上。
大體上倒置的U形環(huán)88連接到基座部分74上。特別地，第一外 豎直壁90自基座部分74向上延伸，且經(jīng)由水平頂面94，反轉(zhuǎn)方向以
7形成自頂面94向下延伸到徑向地向內(nèi)彎折的自由端98的內(nèi)部豎直壁 96。壁96的徑向內(nèi)側(cè)加工成包括用于支承孔板(在圖5中未顯示出) 的肩部或底座100,以及在某種意義上類似于以上結(jié)合圖3和圖4所 述的保持環(huán)槽的保持環(huán)槽102。然而，此處倒置環(huán)88用于進(jìn)一步使止 動(dòng)環(huán)槽102和孔板底座100免受焊接變形的影響。
雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是最實(shí)用的且優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明 進(jìn)行了描述，但是將理解的是本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例，而是相反， 本發(fā)明意圖覆蓋包括在所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改 和等效布置。
權(quán)利要求
1.一種具有過渡連接件(10)和所述過渡連接件中的至少一個(gè)孔口組件的燃燒器組件，所述孔口組件包括具有外周邊(24)和內(nèi)周邊(26)的凸臺件(20)，所述內(nèi)周邊(26)包括環(huán)形底座(50)和形成有環(huán)形的、面向內(nèi)側(cè)的保持環(huán)槽(48)的直立凸緣(40)，所述凸臺件(20)固定在所述過渡連接件中的開口內(nèi)；具有適于接收于所述環(huán)形底座(50)上的底面的孔板(52)；以及位于所述保持環(huán)槽(48)中并且至少部分地與所述孔板(52)相接合的保持環(huán)(58)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器組件，其特征在于，所述外周邊 (26)包括在相對的端部(28), (30)處倒角的大體上豎直的表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器組件，其特征在于，所述環(huán)形保 持環(huán)槽(48)具有比所述底座(50)的直徑更大的直徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒器組件，其特征在于，環(huán)形槽(36) 在所述直立凸緣(40)和所述大體上豎直的表面(24)之間徑向地延伸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器組件，其特征在于，所述孔板(52) 形成有中心孔(54)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器組件，其特征在于，所述保持環(huán) (58)包括具有波浪形周邊表面的波狀彈簧。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃燒器組件，其特征在于，所述波狀彈 簧(58)使所述孔板(52)偏置成貼靠所述底座(50)。
8. —種對渦輪機(jī)燃燒器部件中的稀釋空氣孔的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的 方法，包才舌(a) 將凸臺件(20)插入到具有第 一直徑的稀釋空氣孔中并將所述 凸臺件(20)焊接就位；(b) 將孔板(52)定位在形成于所述凸臺件中的環(huán)形底座(50)上，所 述孔板具有中心孔(54)，所述中心孔形成有小于所述第一直徑的第二直徑；以及(c)將保持環(huán)(58)固定在所述凸臺件(20)中的槽(48)中，與所述孔 板(52)成交疊且至少部分地接合的關(guān)系，其中所述保持環(huán)(58)彈性地支 撐所述孔板(52)使其貼靠所述底座(50)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括大 體上使所述環(huán)形底座(50)和所述槽(48)隔絕由于將所述凸臺件(20)焊 接在所述稀釋空氣孔內(nèi)而引起的應(yīng)力。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟(a)之前或 之后在所述凸臺件中切割中心孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于燃燒調(diào)節(jié)的可替換孔口及相關(guān)方法。一種具有過渡連接件和該過渡連接件中的至少一個(gè)孔口組件的燃燒器組件，孔口組件包括具有外周邊和內(nèi)周邊的凸臺件，內(nèi)周邊包括環(huán)形底座和形成有環(huán)形的、面向內(nèi)側(cè)的保持環(huán)槽的直立凸緣，凸臺件固定在過渡連接件中的開口內(nèi)；具有適于接收于環(huán)形底座上的底面的孔板；以及定位于保持環(huán)槽中并且至少部分地與孔板相接合的保持環(huán)。
文檔編號F23R3/04GK101551119SQ20091013328
公開日2009年10月7日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者J·勒貝格, N·W·格魯姆斯 申請人:通用電氣公司