專利名稱：燃燒器噴嘴和用于改造燃燒器噴嘴的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明大體上涉及燃燒器噴嘴和用于改造燃燒器噴嘴的方法。確切地說，本發(fā)明的各種實施例提供ー種燃燒器噴嘴，其包括ー個或多個具有截頭圓錐形或截頭球形表面的通道，用以增強燃燒器噴嘴的抗疲勞開裂性。
背景技術(shù)：
燃燒器通常用于點燃燃料，以產(chǎn)生高溫高壓的燃燒氣體。燃燒器噴嘴通常包括位于噴嘴頭上的主體或下游表面，且工作流體和/或燃料經(jīng)由噴嘴頭供應到進行燃燒的燃燒室。噴嘴頭一側(cè)上的工作流體和燃料與噴嘴頭另ー側(cè)上的燃燒氣體之間的溫度差會使噴嘴頭兩側(cè)之間形成實質(zhì)熱梯度(thermal gradient),因此可能導致噴嘴頭中出現(xiàn)開裂或過早失效。因此，噴嘴頭通常用金屬合金煅制，也可涂覆有熱障涂層，以增強抗疲勞開裂性。作為替代或補充，可形成穿過噴嘴頭的冷卻孔或通道，以允許一部分工作流體和/或燃料穿 過噴嘴頭，從而冷卻下游表面、并減少噴嘴頭兩側(cè)之間的溫度差。可使用所屬領域中已知的各種方法將所述孔或通道加工到噴嘴頭中。例如，可使用電子放電加工(EDM)來熔化煅制的金屬合金，以形成所述孔或通道。但是，與EDMエ藝關(guān)聯(lián)的高溫會在所述孔或通道內(nèi)留下重鑄層，且所述重鑄層的抗疲勞開裂性通常顯著低于原來的煅制金屬合金。此外，由于所述孔和通道與噴嘴頭的軸向中線成一定角度以增強對噴嘴頭的冷卻，因此可能導致噴嘴頭的無支撐部分更加易于疲勞開裂。盡管在某些情況下，由重鑄層和/或無支撐部分引起的額外開裂僅僅是表面上的，但嚴重開裂可能導致噴嘴頭的材料損耗，且可能導致下游損壞。因此，需要提供一種改進的燃燒器噴嘴和/或ー種用于改造燃燒器噴嘴的方法，以增強抗疲勞開裂性。

發(fā)明內(nèi)容
以下說明將闡明本發(fā)明的各方面內(nèi)容和優(yōu)點，或者，這些方面和優(yōu)點在說明中可能是顯而易見的，或者通過實踐本發(fā)明能夠推導出。本發(fā)明的一項實施例是ー種燃燒器噴嘴，其包括具有軸向中線的下游表面。多個穿過所述下游表面的通道可提供穿過所述下游表面的流體連通。每個通道的下游區(qū)段具有截頭圓錐形或截頭球形中的至少ー種形狀。每個通道以與所述下游表面的所述軸向中線大體平行的方式對齊設置。每個通道的所述下游區(qū)段是對稱的，或者是不對稱的。每個下游區(qū)段與所述下游表面成一定角度，且所述下游區(qū)段與所述下游表面之間的角度大于或等于約90度；或者，每個下游區(qū)段與所述下游表面成一定角度，且所述下游區(qū)段與下游表面之間的角度環(huán)繞每個下游區(qū)段的至少ー部分為鈍角。所述燃燒器噴嘴進一歩包括設于每個通道的上游區(qū)段中的重鑄表面。在每個通道中，所述下游區(qū)段與所述上游區(qū)段成一定角度，且所述下游區(qū)段與所述上游區(qū)段之間的角度大于或等于約90度。本發(fā)明的另ー項實施例是ー種燃燒器噴嘴，其包括具有上游側(cè)和下游側(cè)的主體。多個穿過所述主體的通道可提供從所述上游側(cè)到所述下游側(cè)的流體連通。每個通道中的截頭圓錐形表面或截頭球形表面中的至少一個設置于接近所述主體的所述下游側(cè)。所述多個通道以與所述主體的軸向中線平行的方式對齊設置。每個通道是對稱的，或者是不對稱的。每個截頭圓錐形或截頭球形表面與所述下游側(cè)成一定角度，所述角度大于或等于約90度；或者，每個截頭圓錐形或截頭球形表面與所述下游側(cè)成一定角度，所述角度環(huán)繞所述截頭圓錐形或截頭球形表面的至少一部分為鈍角。所述燃燒器噴嘴進一步包括每個通道的上游區(qū)段中的重鑄表面。在每個通道中，所述上游區(qū)段與所述截頭圓錐形或截頭球形表面成一定角度，且所述角度大于或等于約90度。本發(fā)明也包括一種用于改造燃燒器噴嘴的方法，其包括加工主體的下游側(cè)，以移除多個通道中的一個重鑄表面，所述多個通道可提供穿過所述主體的流體連通。所述方法可進一步包括加工每個通道中的下游區(qū)段，以在每個通道中接近所述主體的所述下游側(cè)的位置形成截頭圓錐形表面或截頭球形表面中的至少一個。所述的方法可進一步包括加工位于每個通道中接近所述主體的所述下游側(cè)的對 稱下游區(qū)段；或者進一步包括加工每個通道中接近所述主體的所述下游側(cè)的不對稱下游區(qū)段。所述方法可進一步包括加工所述下游區(qū)段與所述下游側(cè)之間的角度，其中所述角度環(huán)繞整個下游區(qū)段大于或等于約90度。所屬領域的技術(shù)人員可通過查看說明書的內(nèi)容來更好地了解此類實施例的特征和方面，以及其他內(nèi)容。


本說明書的其余部分參考附圖，針對所屬領域的技術(shù)人員，完整且可實現(xiàn)地詳細揭示了本發(fā)明，包括其最佳模式，其中圖I是示例性燃燒器的簡化截面圖；圖2是圖I所示的示例性燃燒器噴嘴的截面透視圖；圖3是圖2所示的示例性噴嘴頭的放大截面透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例改造圖3所示的示例性噴嘴頭所得的噴嘴頭的平面?zhèn)纫晥D；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例改造的、圖4所示的示例性噴嘴頭的平面?zhèn)纫晥D；圖6是圖2所示的示例性噴嘴頭的放大截面透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例改造圖6所示的示例性噴嘴頭所得的噴嘴頭的平面?zhèn)纫晥D；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例改造的、圖6所示的示例性噴嘴頭的平面?zhèn)纫晥D；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例改造圖6所示的示例性噴嘴頭所得的噴嘴頭的平面?zhèn)纫晥D；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例改造圖6所示的示例性噴嘴頭所得的噴嘴頭的平面?zhèn)纫晥D。元件符號列表
權(quán)利要求
1.一種燃燒器噴嘴(14)，包括 a.具有軸向中線(44)的下游表面(52)； b.穿過所述下游表面(52)的多個通道(54)，其中所述多個通道(54)提供穿過所述下游表面(52)的流體連通；以及 c.每個通道(54)的下游區(qū)段(66)，其中每個下游區(qū)段￠6)具有截頭圓錐形￠2)或截頭球形(74)中的至少一種形狀。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的燃燒器噴嘴(14)，其特征在于，每個通道(54)以與所述下游表面(52)的所述軸向中線(44)大體平行的方式對齊設置。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的燃燒器噴嘴(14)，其特征在于，每個通道(54)的所述下游區(qū)段是對稱的。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的燃燒器噴嘴(14)，其特征在于，每個通道(54)的所述下游區(qū)段(66)是不對稱的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的燃燒器噴嘴(14)，其特征在于，每個下游區(qū)段￠6)與所述下游表面(52)成一定角度(68)，且所述下游區(qū)段￠6)與所述下游表面(68)之間的角度(68)大于或等于約90度。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的燃燒器噴嘴(14)，其特征在于，每個下游區(qū)段￠6)與所述下游表面(52)成一定角度(68)，且所述下游區(qū)段￠6)與下游表面(68)之間的角度(68)環(huán)繞每個下游區(qū)段(66)的至少一部分為鈍角。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的燃燒器噴嘴(14)，其特征在于，進一步包括設于每個通道(54)的上游區(qū)段(64)中的重鑄表面(56)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃燒器噴嘴(14)，其特征在于，在每個通道(54)中，所述下游區(qū)段￠6)與所述上游區(qū)段￠4)成一定角度(70)，且所述下游區(qū)段￠6)與所述上游區(qū)段(64)之間的角度(70)大于或等于約90度。
9.一種用于改造燃燒器噴嘴(14)的方法，包括 a.加工主體(46)的下游側(cè)(50)，以移除多個通道(54)中的重鑄表面(56)，所述多個通道提供穿過所述主體(46)的流體連通；以及 b.加工每個通道(54)中的下游區(qū)段(66)，以在每個通道中接近所述主體(46)的所述下游側(cè)(50)的位置形成截頭圓錐形表面或截頭球形表面中的至少一個出2、74)
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，進一步包括加工每個通道(54)中接近所述主體(46)的所述下游側(cè)(50)的對稱下游區(qū)段(66)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9到10中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，進一步包括加工每個通道(54)中接近所述主體(46)的所述下游側(cè)(50)的不對稱下游區(qū)段(66)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，進一步包括加工所述下游區(qū)段￠6)與所述下游側(cè)(50)之間的角度(76)，其中所述角度(76)環(huán)繞整個下游區(qū)段(66)大于或等于約90度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃燒器噴嘴和用于改造燃燒器噴嘴的方法，所述噴嘴包括具有軸向中線的下游表面；穿過所述下游表面的多個通道提供穿過所述下游表面的流體連通，且每個通道的下游區(qū)段具有截頭圓錐形或截頭球形中的至少一者。所述用于改造燃燒器噴嘴的方法，包括加工主體的下游側(cè)，以移除多個通道中的重鑄表面，所述多個通道提供穿過所述主體的流體連通。所述方法可進一步包括加工每個通道中的下游區(qū)段，以在每個通道中接近所述主體的所述下游側(cè)的位置形成截頭圓錐形表面、或截頭球形表面中的至少一個。
文檔編號F23R3/00GK102818283SQ20121018574
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月6日
發(fā)明者S.R.西蒙斯, P.B.梅爾頓, R.德福里斯特, D.M.貝利 申請人:通用電氣公司