專利名稱：帶有氣體專用插入件的燃料噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大體涉及燃氣渦輪發(fā)動機，并且更特別地，涉及對氣體專用插入件的改進的尖端設(shè)計，氣體專用插入件與燃料噴嘴一起利用以致最小化熱氣體吸入等以及可由此導致的損害。
背景技術(shù)：
用于發(fā)電的燃氣渦輪通常具有構(gòu)造成用于“雙燃料”或“氣體專用，，操作的燃料噴嘴。該“氣體專用”構(gòu)型指的是燃燒例如僅僅天然氣。該“雙燃料”操作指的是具有燃燒天然氣或液態(tài)燃料的能力?！半p燃料”構(gòu)型通常應(yīng)用在天然氣不可得時油用作備用燃料的情形中。因為不要求用于液態(tài)燃料操作的噴嘴部分和關(guān)聯(lián)裝備，所以提供該“氣體專用”構(gòu)型以降低成本?？傮w上，燃料噴嘴設(shè)計成具有“雙燃料”能力。該“氣體專用”型式是雙燃料設(shè)計的修改，其中液態(tài)燃料部分(例如，油、霧化空氣和水通道等)從噴嘴移除并且以如下構(gòu)件替換，該構(gòu)件具有類似尺寸和形狀，但不具有液態(tài)燃料筒的內(nèi)部特征。該替換構(gòu)件通常稱為“氣體專用插入件(gas only insert)”。其它構(gòu)型和其它構(gòu)件也可利用。然而已知的氣體專用插入件在當通向氣體專用插入件尖端的管道已經(jīng)經(jīng)歷膨脹和其它類型的變形時經(jīng)歷過熱。該過熱和變形可由于熱氣體吸入進氣體專用插入件尖端而產(chǎn)生。尤其地，可存在允許熱量傳送回氣體專用插入件尖端和伴隨的管道的條件。高的尖端和管道溫度可在某些添加燃料模式中的高燃燒動態(tài)期間和/或在燃料傳送期間更加普遍。 這種過熱和變形可要求整個噴嘴的過早替換和增加的花費以及與之關(guān)聯(lián)的停機時間。因而存在對氣體專用插入件尖端的改進設(shè)計和整體“氣體專用”燃料噴嘴設(shè)計的期望。這種氣體專用插入件尖端和燃料噴嘴設(shè)計應(yīng)當充分地抵抗由熱氣體吸入等導致的過熱和變形。此外，這種氣體專用插入件尖端和燃料噴嘴設(shè)計應(yīng)當在長使用壽命內(nèi)提供一致性能。

發(fā)明內(nèi)容
本申請因而提供ー種燃料噴嘴。該燃料噴嘴可包括管道和定位在管道上的氣體專用插入件尖端。氣體專用插入件尖端可包括尖端孔。塞子可定位在尖端孔內(nèi)。本申請還提供用干與燃料噴嘴一起利用的氣體專用插入件。該燃料噴嘴可包括管道和定位在管道上的尖端。該尖端可包括尖端端部和與尖端端部一起定位的通氣孔。通氣孔可包括直徑，其足夠大以允許在管道內(nèi)的內(nèi)部體積通氣而不允許通過其中的熱氣體吸入。本申請還提供燃燒器。該燃燒器可包括數(shù)個燃料噴嘴。燃料噴嘴中的ー個或多個可包括管道和氣體專用插入件尖端。氣體專用插入件尖端可包括帶有在其中的通氣孔的尖
立而立面部。當結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求閱讀以下詳細描述后，本申請的這些和其它特征和改進將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見。


〔0009〕 圖1是本文中可用的已知燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖。
〔0010〕 圖2是帶有在其中的氣體專用插入件的已知燃料噴嘴的透視圖。
〔0011〕 圖3是已知氣體專用插入件尖端和管道的側(cè)平面視圖。
〔0012〕 圖4是已知氣體專用插入件尖端和管道的側(cè)截面視圖。
〔0013〕 圖5是可在本文中描述的氣體專用插入件尖端的側(cè)平面視圖。
〔0014〕 圖6是圖5的氣體專用插入件尖端的正平面視圖。
〔0015〕 圖7是定位在管道上的如圖5所示的氣體專用插入件尖端的側(cè)截面視圖。
〔0016〕 圖8是可在本文中描述的氣體專用插入件尖端的可選實施例的側(cè)截面視圖。
咖17] 部件列表
^00110 燃氣渦輪發(fā)動機
〔0019〕 15 壓縮器
〔0020〕 20 空氣流
〔0021〕 25 燃燒器
〔0022〕 30 燃料流
〔0023〕 35 燃燒氣體流
〔0024〕 40 渦輪
〔0025〕 45 負荷
〔0026〕 50 燃料噴嘴
〔0027〕 55 氣體專用插入件尖端
〔0028〕 60 管道
〔0029〕 65 葉片(^肌一)
〔0030〕 70 路徑
〔0031〕 75 尖端孔
〔0032〕 100 氣體專用插入件尖端
〔0〇33〕 105 燃料噴嘴
〔0034〕 110 路徑
〔0035〕 115 尖端端部
〔0036〕 120 尖端孔
〔0037〕 125 管道
〔0038〕 130 塞子
〔0039〕 140 通氣孔
〔0040〕 150 直徑
〔0041〕 160 葉片
〔0042〕 170 整體氣體專用尖端
〔0043〕 180 通氣孔
〔0044〕 190 尖端端部
〔0045〕 200 路徑
210 錐形形狀
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖，其中貫穿該若干視圖相同附圖標記參考相同元件，圖1是可在本文中描述的燃氣渦輪發(fā)動機10的示意圖。燃氣渦輪發(fā)動機10可包括壓縮器15。壓縮器 15壓縮引入的空氣流20。壓縮器15輸送壓縮空氣流20到燃燒器25。燃燒器25將壓縮空氣流20與壓縮燃料流30混合并且點燃混合物以形成燃燒氣體流35。雖然僅示出単一燃燒器25，但是燃氣渦輪發(fā)動機10可包括任何數(shù)目的燃燒器25。燃燒氣體流35又輸送到渦輪 40。燃燒氣體流35驅(qū)動渦輪40以致產(chǎn)生機械功。在渦輪40中產(chǎn)生的機械功驅(qū)動壓縮器 15和諸如發(fā)電機等的外部負荷45。燃氣渦輪發(fā)動機10可利用天然氣、各種類型的合成氣和/或其它類型的燃料。燃氣渦輪發(fā)動機10可為由New York, Schenectady的通用電氣公司提供的任何數(shù)量的不同燃氣渦輪發(fā)動機中的一個，諸如重型9FA燃氣渦輪發(fā)動機等。燃氣渦輪發(fā)動機10可具有其它構(gòu)型并且可利用其它類型的構(gòu)件。其它類型的燃氣渦輪發(fā)動機也可在本文中利用。多種燃氣渦輪發(fā)動機10、其它類型的渦輪和其它類型的發(fā)電裝備也可一起在本文中利用。圖2示出已知燃料噴嘴50。該燃料噴嘴50可為如上文所述的燃燒器25的部分。 以舉例的方式，燃燒器25可為由New York, Schenectady的通用電氣公司提供的干式低 NOx(DLN)燃燒器。燃料噴嘴50可具有定位在其中的氣體專用插入件尖端55。氣體專用插入件尖端陽和關(guān)聯(lián)管道60在圖3和圖4中更清楚地示出。氣體專用插入件尖端55可包括在其外部的數(shù)個葉片65。路徑70從管道60延伸到尖端孔75。通過氣體專用插入件尖端陽的熱氣體吸入可導致尖端陽的過熱和管道60內(nèi)的膨脹和其它類型的變形。熱氣體吸入可由在尖端孔75附近形成的漩渦導致。氣體泄漏還可在擴散模式中存在。進一歩，氣體專用插入件尖端55可由諸如HS-188材料等的鈷基超級合金制成。該材料可充當催化劑以致降低反應(yīng)所要求的激活能。其它原因及其聯(lián)合可在本文中具有影響。圖5到圖7示出可在本文中描述的燃料噴嘴105的氣體專用插入件尖端100。氣體專用插入件尖端100可類似于上文所述的氣體專用插入件尖端55并且可具有通向帶有在其中的尖端孔120的尖端端部115的路徑110。同樣地，氣體專用插入件尖端100可定位在關(guān)聯(lián)管道125上。在該實例中，金屬塞子130可定位在尖端孔120內(nèi)。塞子130可與氣體專用插入件尖端100的表面大致齊平。塞子130可硬焊或以其它方式固定地附連在尖端孔120內(nèi)。塞子130可由諸如HST-X材料的可鍛(wrought)鎳基合金或其它類型的顯著耐熱材料制作。塞子130可在具有大約0. 25英寸(大約6. 35毫米)的直徑的尖端孔120中具有大約0. 125英寸(大約3. 175毫米)的厚度。其它形狀、構(gòu)型和材料可在本文中利用。塞子130可包括在其中部的小直徑通氣孔140。通氣孔140可具有任何形狀、長度或構(gòu)型。塞子130的通氣孔140可具有直徑150，其可定尺寸以允許氣體專用插入件尖端100的內(nèi)部體積和關(guān)聯(lián)管道125在防止通過其的熱氣體吸入回去的同時通氣。尤其地， 在該實例中通氣孔14可具有大約0. 06英寸(大約1. 524毫米)上下的直徑150。假設(shè)大約0.25英寸(大約6. 35毫米)的尖端孔120直徑，通氣孔140可以大約四(4)比一(1) 地降低尖端孔120的尺寸。其它尺寸和比率可在本文中利用。通氣孔125可在任何燃料模式和/或燃料傳送等中有效。
5
氣體專用插入件尖端I00可具有與上文描述的尖端55大約相同的尖端質(zhì)量以致避免其中的自然機械頻率的改變。數(shù)個葉片160還可在本文中利用。氣體專用插入件尖端 100因而可不具有對整體功能或燃燒動態(tài)的負面影響。塞子130可由可鍛鎳基合金材料等制成以致降低催化劑影響。塞子130可用作到現(xiàn)有尖端55的改型。在初始裝備中，通氣孔140可定位在尖端端部115自身或其它類型的結(jié)構(gòu)內(nèi)。圖8因而示出整體氣體專用插入件尖端170。通氣孔 180在其中形成在尖端端部190其上處，而不是上文描述的帶有塞子130的尖端孔120。通向通氣孔180的路徑200因而可具有大致錐形形狀210。其它構(gòu)型可帶有可在上文中描述的直徑150在本文中利用。帶有在其中的塞子130的氣體專用插入件尖端100和/或整體氣體專用尖端170 因而降低尖端100和管道125內(nèi)的內(nèi)部溫度并且還降低和/或消除在任何燃料模式中管道 60內(nèi)的膨脹或其它類型的變形。本文中描述的氣體專用插入件尖端100、170提供這些益處而不具有對整體系統(tǒng)性能的負面影響。應(yīng)當顯而易見的是，上文僅涉及本申請的某些實施例并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可在本文中做出大量改變和修改而不脫離由權(quán)利要求及其等價物所限定的本發(fā)明的總體精神和范圍。
權(quán)利要求
1.ー種燃料噴嘴(105)，包括 管道(125)；定位在所述管道(1邪)上的氣體專用插入件尖端(100)； 所述氣體專用插入件尖端(100)包括尖端孔(120)；和定位在所述尖端孔(120)內(nèi)的塞子(130)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴(105)，其特征在干，所述塞子(130)包括在其中的通氣孔(140)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴嘴(105)，其特征在干，所述通氣孔(140)包括直徑 (150)，其足夠大以允許在所述管道(125)內(nèi)的內(nèi)部體積通氣而不允許通過其中的熱氣體吸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴(105)，其特征在干，所述塞子(130)包括可鍛鎳基合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴(105)，其特征在干，所述塞子(130)硬焊在所述尖端孔(120)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴(105)，其特征在干，所述塞子(130)與所述尖端孔 (120)齊平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴(105)，其特征在干，所述氣體專用插入件尖端 (100)包括在所述管道(12 與所述尖端孔(120)之間的路徑(110)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴(105)，其特征在干，所述氣體專用插入件尖端 (100)包括定位在其上的多個葉片(160)。
全文摘要
本申請?zhí)峁┮环N帶有氣體專用插入件的燃料噴嘴(105)。該燃料噴嘴(105)可包括管道(125)和定位在該管道上的氣體專用插入件尖端(100)。該氣體專用插入件尖端(100)可包括尖端孔(120)。塞子(130)可定位在尖端孔(120)內(nèi)。
文檔編號F23D14/48GK102537966SQ201110417608
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者C·斯特伯, E·D·懷特, J·圖馬, J-M·卡雷, S·廷伯萊克 申請人:通用電氣公司