專利名稱：具有集成限流器和歧管密封件的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器端蓋組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，并且更具體而言，涉及用于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的前部端或上游端的新穎的端蓋組件。
背景技術(shù)：
在某些燃?xì)廨啓C(jī)中，多個(gè)燃燒器在渦輪轉(zhuǎn)子的周圍布置成環(huán)形陣列，以為燃料提供燃燒，以及將充能的燃燒產(chǎn)物導(dǎo)引到渦輪區(qū)段中來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪。各個(gè)燃燒器典型地包括外殼、流動(dòng)套管和過(guò)渡件，外殼限定燃燒器的外部邊界，流動(dòng)套管用于將壓縮機(jī)排出空氣分配到燃燒系統(tǒng)的頭部，同時(shí)還冷卻封閉燃燒過(guò)程的襯套，過(guò)渡件用于使燃燒產(chǎn)物流到渦輪區(qū)段中。燃燒器還包括聯(lián)接到端蓋上的多個(gè)燃料噴嘴?？諝夂腿剂贤ㄟ^(guò)端蓋而供應(yīng)到燃料噴嘴，以在襯套內(nèi)燃燒。因而端蓋起關(guān)閉燃燒器前部端以及將空氣和燃料分配到燃料噴嘴的作用。用于渦輪燃燒器系統(tǒng)的端蓋設(shè)計(jì)典型地包括單獨(dú)地安裝各個(gè)燃料噴嘴的平板。在這種類型的現(xiàn)有端蓋組件中，空氣和燃料的內(nèi)部通道位于燃料噴嘴中與端蓋分離和分開(kāi)。 下一代的端蓋提供在端蓋的內(nèi)部的空氣和燃料通道。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)來(lái)使各個(gè)端蓋容納多個(gè)噴嘴，而非像現(xiàn)有傳統(tǒng)燃燒器那樣每個(gè)端蓋一個(gè)燃料噴嘴。雖然那個(gè)改變簡(jiǎn)化了燃料噴嘴且使得能夠?qū)⒍鄠€(gè)燃料噴嘴安裝到端蓋上，但是為了提供空氣和燃料歧管以及在端蓋的外部提供用于端蓋承載的燃料噴嘴的必要的多個(gè)通道，端蓋的復(fù)雜性增加。諸如插件的額外部件是必要的，以使在端蓋中提供復(fù)雜的通道是可行的。還包括銅焊接頭，以密封這樣的額外部件，包括端蓋中的插件。接著是用于渦輪燃燒器的更下一代端蓋。這些在端蓋和它們的各種部件之間采用了甚至更復(fù)雜的銅焊接頭。但是，在這些下一代端蓋上觀察到了銅焊接頭的破裂。某些現(xiàn)有端蓋組件需要擠壓氣體流動(dòng)孔口(在本文中也稱為“限流器”，或“限流器插件”)，以及使氣體流動(dòng)孔口在燃燒器端蓋板的“熱側(cè)”(暴露于燃燒室中的燃燒的那側(cè)) 上樁定(stake)就位。仍然存在對(duì)這樣的端蓋組件的需要，其簡(jiǎn)化端蓋結(jié)構(gòu)和限流器的插入，并且還提供其它合乎需要的特征，包括密封，以防止經(jīng)過(guò)限流器插件有泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要涉及燃料限流器插件的使用和組裝技術(shù)以及在燃燒器端蓋組件中的有關(guān)密封。在本發(fā)明的第一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種用于渦輪燃燒器的、適于支承一個(gè)或多個(gè)燃燒器噴嘴的端蓋組件，端蓋組件包括具有在使用中面向燃燒室的一側(cè)和在使用中背向燃燒室的相反側(cè)的基本平的板；延伸通過(guò)基本平的板的至少一個(gè)燃料通道；燃料歧管端口塊，其固定到平板的相反側(cè)上，至少一個(gè)端口與該至少一個(gè)通道對(duì)準(zhǔn)；以及形成有多個(gè)流動(dòng)孔口的燃料限流器插件，其位于平板和燃料歧管端口塊之間與所述至少一個(gè)燃料通道和該至少一個(gè)端口對(duì)準(zhǔn)。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于渦輪燃燒器的、適于支承一個(gè)或多個(gè)燃燒器噴嘴的端蓋組件，端蓋組件包括具有在使用中面向燃燒室的一側(cè)和在使用中背向燃燒室的相反側(cè)的基本平的端蓋板；延伸通過(guò)基本平的端蓋板的多個(gè)預(yù)混合燃料通道；燃料歧管端口塊，其固定到基本平的端蓋板的相反側(cè)上，端口連接到多個(gè)通道中的各個(gè)上；以及形成有多個(gè)流動(dòng)孔口的燃料限流器插件，其在端蓋板中的各個(gè)預(yù)混合燃料通道和燃料歧管端口塊中的各個(gè)端口之間的接口處固定到燃料歧管端口塊上。在另外的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種用于渦輪燃燒器的適于支承一個(gè)或多個(gè)燃燒器噴嘴的端蓋的歧管端口塊，歧管端口塊包括適于與端蓋板中的通道對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)燃料通道，其中，形成有多個(gè)流動(dòng)孔口的燃料限流器插件在適于與端蓋板交接的側(cè)上固定到燃料歧管端口塊上?，F(xiàn)在將結(jié)合下面標(biāo)識(shí)的圖來(lái)描述本發(fā)明。


圖I是結(jié)合了現(xiàn)有燃燒器端蓋組件的渦輪的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性而非限制性實(shí)施例的端蓋組件的透視圖3是圖2的端蓋組件的部分截面的側(cè)視圖3A是從圖3中移除的燃料限流器插件的側(cè)視截面；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性而非限制性實(shí)施例的燃燒器端蓋組件的部分截面的透視圖4A是從圖4中移除的燃料限流器插件的透視圖；以及
圖5是從圖4中得到的放大的截面細(xì)節(jié)。
部件列表
10發(fā)動(dòng)機(jī)
12壓縮機(jī)
14燃燒器
16燃燒區(qū)
18燃料噴嘴組件
20渦輪
22軸線(旋轉(zhuǎn)體或軸)
24渦輪的第一級(jí)
26端蓋組件
28、128端蓋板
30孔
32、34、132、134 內(nèi)部通道
36、136歧管端口塊
38、40多個(gè)通路或端口
42、142限流器插件
44、144凸緣
46、146中心區(qū)或本體區(qū)48燃料孔或孔口50 沉孔52平的表面54螺栓槽口56螺栓孔58外部螺紋60 頭部62密封件146本體部分
具體實(shí)施例方式圖I是示例性燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括壓縮機(jī)12和燃燒器
14。燃燒器14包括燃燒區(qū)16和燃料噴嘴組件18。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括渦輪20和由軸線22 指示的共同的壓縮機(jī)/渦輪軸(有時(shí)稱為轉(zhuǎn)子)。在某些渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，在渦輪轉(zhuǎn)子的周圍存在布置成環(huán)形陣列的多個(gè)燃燒器14，它們中的全部都將燃燒氣體供應(yīng)給渦輪的第一級(jí) 24。在運(yùn)行中，空氣流過(guò)壓縮機(jī)12，并且壓縮空氣供應(yīng)給燃燒器14。具體而言，大量壓縮空氣供應(yīng)給固定到燃燒器14的頭部端上的燃料噴嘴組件18。燃料噴嘴組件18將燃料和空氣引導(dǎo)到燃燒區(qū)16，在燃燒區(qū)16中，燃料/空氣被點(diǎn)燃。燃燒氣體供應(yīng)給渦輪20，在渦輪20中,氣體流熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能。圖2、3和3A示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)示例性而非限制性實(shí)施例的新的端蓋組件和限流器設(shè)計(jì)。顯示了端蓋組件26包括設(shè)有孔30陣列的端蓋板28，板通過(guò)孔30而安裝到燃燒器的頭部端處。端蓋板28還形成有內(nèi)部通道32、34(圖3)，預(yù)混合燃料通過(guò)內(nèi)部通道32、34而供應(yīng)給燃燒器噴嘴。雖然顯示了僅兩個(gè)內(nèi)部通道，但是將理解，內(nèi)部通道的數(shù)量是對(duì)應(yīng)用專有的。在一個(gè)實(shí)例中，存在將預(yù)混合燃料供應(yīng)給五個(gè)徑向外部噴嘴和單個(gè)中心噴嘴的六個(gè)內(nèi)部通道。燃料歧管端口塊36通過(guò)諸如螺栓或其它緊固件的任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)來(lái)固定到端蓋板28的冷側(cè)(即在燃燒室的外部且背向燃燒室的那側(cè))上。塊36設(shè)有適于與端蓋板中的通道32和34對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)通路或端口(在38、40處示出了兩個(gè))。管或其它管道(未顯示)在端口 37a、37b和37c處連接到燃料歧管端口塊36上，以將預(yù)混合燃料供應(yīng)給支承在端蓋板28的“熱側(cè)”上的噴嘴。在燃料歧管端口塊36和端蓋板28 (在端蓋板的冷側(cè)上)之間的接口處，存在承座于端蓋板中的燃料孔口或限流器插件42。尤其參照?qǐng)D3A，各個(gè)燃料限流器插件42形成有從中心區(qū)46向外凸出的凸緣44，在中心區(qū)46中形成燃料流動(dòng)孔或孔口 48。燃料孔或孔口 48的數(shù)量可有所改變，但是必須滿足有效燃料面積要求，如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣。在代表性實(shí)例中，在燃料限制器中形成四個(gè)或五個(gè)燃料孔口 48。中心區(qū)46比周圍凸緣44具有更大的厚度，并且大小設(shè)置成較寬松地裝配在通道32、34的膛孔內(nèi)，徑向凸緣44承座于形成于端蓋板28中的淺沉孔50中，使得徑向凸緣44定位成與端蓋板28和燃料歧管端口塊36的基本平的表面52齊平，并且在端蓋板28和燃料歧管端口塊36的基本平的表面52之間提供密封表面。將理解，當(dāng)燃料歧管端口塊36栓接到端蓋板28上(通過(guò)例如穿過(guò)螺栓槽口 54和螺栓孔56的螺栓)時(shí)，通過(guò)螺栓所施加的夾持力將限流器插件42保持就位， 使得凸緣44在燃料歧管端口塊36和端蓋板28之間形成有效密封，使得在限流器插件的周圍沒(méi)有預(yù)混合燃料泄漏。轉(zhuǎn)到圖4和4A，第二個(gè)示例性而非限制性實(shí)施例利用了基本類似的端蓋板128和燃料歧管端口塊136，它們修改成容納在與端蓋板128的冷側(cè)的接口處直接附連到燃料歧管端口塊136上的限流器插件142。注意，在圖4和4A中使用的參考標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)于用來(lái)標(biāo)明圖3和3A中的對(duì)應(yīng)的元件的那些，但是添加了前綴“I”。具體而言，燃料歧管端口塊136以與上面描述的相同的方式栓接到端蓋板128。但是，在這個(gè)實(shí)施例中，若干個(gè)限流器插件142各自形成為包括本體部分146，本體部分146具有設(shè)置在從本體部分沿徑向凸出僅少量的徑向凸緣144上的外螺紋58。這個(gè)布置使得限流器能夠旋到歧管端口塊136中的通道132、134的有互補(bǔ)性螺紋的端部中。插件142的頭部 60位于端口塊的表面152的正下方，使得在組裝之后，其余的暴露的內(nèi)凹螺紋可被樁定，以防止插件142從端口塊136 “退出”。端蓋板128中的對(duì)準(zhǔn)的沉孔接收密封件62，在通過(guò)上面描述的但此處未顯示的組裝螺栓而組裝好之后，密封件62在端蓋板128和端口塊136之間密封。限流器插件142中的燃料孔或孔口的數(shù)量和布置如之前描述的那樣仍然可變。燃料限流器插件42、142可由具有或沒(méi)有增強(qiáng)密封特性的鍍層(例如銀、金或鋁) 的適當(dāng)?shù)慕饘俨牧现瞥桑琰S銅或不銹鋼。備選地或以結(jié)合的方式，可將彈性材料添加到合成物中，以進(jìn)一步增強(qiáng)密封功能。雖然結(jié)合目前認(rèn)為是最實(shí)際和優(yōu)選的實(shí)施例來(lái)描述了本發(fā)明，但是將理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的實(shí)施例，而是相反，本發(fā)明意圖覆蓋包括在所附權(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
1.一種用于渦輪燃燒器(14)的、適于支承一個(gè)或多個(gè)燃燒器噴嘴(18)的端蓋組件(26),所述端蓋組件包括具有在使用中面向燃燒室的一側(cè)和在使用中背向所述燃燒室的相反側(cè)的基本平的板(28);延伸通過(guò)所述基本平的板的至少一個(gè)燃料通道(32);燃料歧管端口塊(36)，其固定到所述平板(28)的所述相反側(cè)上，至少一個(gè)端口(38)與所述至少一個(gè)通道(32)對(duì)準(zhǔn)；以及形成有多個(gè)流動(dòng)孔口(48)的燃料限流器插件(42)，其位于所述平板28和所述燃料歧管端口塊(36)之間與所述至少一個(gè)燃料通道(32)和所述至少一個(gè)端口(38)對(duì)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的端蓋組件，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)通道(32)包括至少六個(gè)通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的端蓋組件，其特征在于，各個(gè)所述通道形成有包圍相應(yīng)的通道(32)的淺沉孔(50)，并且其中，所述燃料限流器插件(42)形成有承座于所述淺沉孔(50)中的周緣凸緣(44)和承座于所述一個(gè)或多個(gè)通道(32)中的一個(gè)中的中心區(qū)(46)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的端蓋組件，其特征在于，所述周緣凸緣(44)與所述相反側(cè)基本齊平。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的端蓋組件，其特征在于，所述多個(gè)流動(dòng)孔口(48)包括形成于所述中心區(qū)(46)中的至少四個(gè)通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的端蓋組件，其特征在于，所述燃料限流器插件(142)旋到所述燃料歧管端口塊中的所述至少一個(gè)端口中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的端蓋組件，其特征在于，當(dāng)所述燃料歧管固定到所述端蓋板上時(shí)，密封件￠2)承座于包圍所述燃料限流器插件(142)的所述基本平的板(128)中的對(duì)準(zhǔn)的沉孔中，并且接合在基本平的板(128)和所述歧管端口塊(136)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的端蓋組件，其特征在于，所述燃料限流器插件(42)由鍍覆金屬的材料構(gòu)建而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的端蓋組件，其特征在于，所述燃料限流器插件(42)鍍覆有金、 銀或鋁。
10.一種用于渦輪燃燒器的、適于支承一個(gè)或多個(gè)燃燒器噴嘴的端蓋組件(26)，所述端蓋組件包括具有在使用中面向燃燒室的一側(cè)和在使用中背向所述燃燒室的相反側(cè)的基本平的端蓋板(28);延伸通過(guò)所述基本平的端蓋板的多個(gè)預(yù)混合燃料通道(32，34);燃料歧管端口塊(36)，其固定到所述基本平的端蓋板(28)的所述相反側(cè)上，端口(38，40)連接到所述多個(gè)通道中的各個(gè)上；以及形成有多個(gè)流動(dòng)孔口(48)的燃料限流器插件(42)，其在所述端蓋板中的各個(gè)預(yù)混合燃料通道(32，34)和所述燃料歧管端口塊(36)中的各個(gè)端口(38，40) 之間的接口處固定到所述燃料歧管端口塊(36)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的端蓋組件，其特征在于，當(dāng)所述歧管端口塊固定到所述端蓋板上時(shí)，密封件￠2)承座于包圍所述燃料限流器插件(142)的所述基本平的板(128)中的對(duì)準(zhǔn)的沉孔中，并且接合在基本平的板(128)和所述歧管端口塊(136)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的端蓋組件，其特征在于，所述燃料限流器插件(142)旋到所述燃料歧管端口塊(136)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的端蓋組件，其特征在于，所述燃料限流器插件(42，142)由鍍覆金屬的材料構(gòu)建而成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的端蓋組件，其特征在于，所述燃料限流器插件(42，142)鍍覆有金、銀或招。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的端蓋組件，其特征在于，所述燃料歧管端口塊(36，136)栓接到所述端蓋板(28，128)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有集成限流器和歧管密封件的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器端蓋組件。一種用于渦輪燃燒器的、適于支承一個(gè)或多個(gè)燃燒器噴嘴(18)的端蓋組件(26)包括基本平的板(28)，板(28)具有在使用中面向燃燒室的一側(cè)和在使用中背向燃燒室的相反側(cè)。至少一個(gè)燃料通道(32)延伸通過(guò)該基本平的板。燃料歧管端口塊(36)固定到平板的相反側(cè)上，至少一個(gè)端口(38)與該至少一個(gè)通道(32)對(duì)準(zhǔn)。形成有多個(gè)流動(dòng)孔口(48)的燃料限流器插件(42)位于平板和燃料歧管端口塊之間與該至少一個(gè)燃料通道和該至少一個(gè)端口對(duì)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)F23R3/42GK102607065SQ201210025658
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者D·M·貝利, D·T·萊蒙, P·B·梅爾頓, 金冠佑 申請(qǐng)人:通用電氣公司