專利名稱：延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及渦輪，并且特別地講，涉及與燃?xì)鉁u輪和蒸汽渦輪相關(guān)的延遲貧(late lean)噴射系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，一些燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)未能以高的效率操作并且產(chǎn)生了不合需要的空氣污染排放物。通常由燃燒常規(guī)的碳?xì)浠衔锶剂系臏u輪產(chǎn)生的主要的空氣污染排放物為氮氧化物、一氧化碳以及為未燃燒的碳?xì)浠衔?。因?yàn)槔绶肿拥谌細(xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的氧化取決于在燃燒器中的高的溫度和反應(yīng)物在高的溫度處在燃燒器內(nèi)的駐留時(shí)間，熱的NOx形成的水平通過保持燃燒器溫度低于熱的NOx形成所處的水平或者通過限制反應(yīng)物在高溫處的駐留時(shí)間使得沒有足夠的時(shí)間用于進(jìn)行NOx的形成反應(yīng)來降低。一種溫度控制方法涉及預(yù)混合燃料和空氣以在燃燒之前形成燃料和空氣的貧混合物。盡管如此，對于重型的工業(yè)燃?xì)鉁u輪，已經(jīng)注意到即使使用經(jīng)預(yù)混合的貧燃料，燃燒產(chǎn)物所需要的溫度(還是)很高而使得燃燒器必須以在反應(yīng)區(qū)中、超過熱的NOx形成的閥值溫度的峰值氣體溫度操作，從而導(dǎo)致了顯著的NOx形成。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件包括圍繞過渡內(nèi)部沿周向延伸的流套筒對接部。還包括圍繞過渡內(nèi)部沿周向延伸的沖擊套筒安裝面。還包括多個(gè)燃料噴射器，其基本上結(jié)合在過渡件內(nèi)并且設(shè)置在流套筒對接部和沖擊套筒安裝面之間。另外又包括圍繞過渡內(nèi)部沿周向延伸的內(nèi)表面，其中，該內(nèi)表面在流套筒對接部和沖擊套筒安裝面的內(nèi)側(cè)沿徑向隔開。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件包括具有前側(cè)和后側(cè)的外表面。還包括相對地設(shè)置在外表面的前側(cè)上的流套筒對接部。還包括相對地設(shè)置在外表面的后側(cè)上的沖擊套筒安裝面。另外又包括在外表面的內(nèi)側(cè)沿徑向隔開的內(nèi)表面，其中，該內(nèi)表面圍繞襯套沿周向延伸。該延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件還包括基本上結(jié)合在過渡件內(nèi)的多個(gè)燃料噴射器，其中，該多個(gè)燃料噴射器中的各個(gè)從外表面附近延伸到內(nèi)表面。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有燃燒器內(nèi)部的延遲貧噴射兼容的燃燒器。該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)還包括渦輪和包圍過渡內(nèi)部的過渡件，其中，過渡件可操作地聯(lián)接燃燒器和渦輪。過渡件包括圍繞過渡內(nèi)部沿周向延伸的流套筒對接部。過渡件還包括圍繞過渡內(nèi)部沿周向延伸的沖擊套筒安裝面。過渡件還包括多個(gè)燃料噴射器，其基本上結(jié)合在過渡件內(nèi)并且基本上設(shè)置在流套筒對接部和沖擊套筒安裝面之間。這些和其它的優(yōu)點(diǎn)和特征將從結(jié)合附圖而獲得的隨后的描述中變得更加顯而易見。


在說明書的結(jié)論部分處的權(quán)利要求中特別指出和明確地主張了被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。本發(fā)明的前述的特征和優(yōu)點(diǎn)和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合附圖而獲得的隨后的詳細(xì)描述中顯而易見，在其中:
圖1為具有延遲貧噴射系統(tǒng)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)視截面圖，其中，過渡件設(shè)置在該延遲貧噴射系統(tǒng)上；
圖2為過渡內(nèi)部的側(cè)視截面圖，其中，過渡件設(shè)置在其上；
圖3為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的過渡件的立面?zhèn)纫? 圖4為過渡件的立面前視圖；以及
圖5為沿著圖4的線V-V而獲得的過渡件的部分側(cè)視截面圖。詳細(xì)描述通過參考附圖的示例闡述了本發(fā)明的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)與特征。部件列表:
標(biāo)號描述在以下圖中標(biāo)不:
10燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) I
11前端 1
12過渡件1，2，3 14 燃燒器 I
16第一內(nèi)部I
18過渡內(nèi)部1，2
20襯套 1，2
22第一端I
24第二端1，2
25內(nèi)表面4，5
26內(nèi)壁 4
28外表面4,5
30多個(gè)構(gòu)架4，5
32孔口 3
34前側(cè) 3
36后側(cè) 3
38流套筒對接部3，5
40流套筒1，3
50渦輪 I
52套筒安裝面3，5
54沖擊套筒2，3
60燃料噴射器5
62燃料歧管5
64凸起部5
68燃料孔口 5。
具體實(shí)施方式
參考圖1，示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10，且該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10包括:前端11，其具有第一內(nèi)部16，由燃料回路供應(yīng)至此的第一燃料可在其中燃燒；壓縮機(jī)(未示出)，通過該壓縮機(jī)，入口空氣被壓縮并且被提供給至少前端11和過渡件12 ;以及渦輪50，其包括旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片，至少第一燃料的燃燒的產(chǎn)物可接收到其中以為渦輪葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力。過渡件12至少部分地構(gòu)造成可操作地聯(lián)接前端11和渦輪50。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括過渡內(nèi)部18，由燃料回路供應(yīng)至此的第二燃料和燃燒第一燃料的產(chǎn)物可在其中燃燒。如圖所示，前端11和過渡件12彼此結(jié)合以大體形成可具有各種構(gòu)造的燃燒器14。不考慮前端11的構(gòu)造，要理解，構(gòu)造的型式可兼容延遲貧噴射(LLI)。LLI兼容的燃燒器為任何一種燃燒器，其或者具有超過2200°F的出口溫度，或者處理具有比甲烷更容易起反應(yīng)的成分的燃料。參考圖2，第一內(nèi)部16和過渡內(nèi)部18由襯套20可環(huán)繞地限定，襯套20在基本上朝向渦輪50的方向上從前端11延伸。襯套20包括緊鄰前端11定位的第一端22和緊鄰渦輪50定位的第二端24，并且當(dāng)襯套從第一端22延伸到第二端24時(shí)可呈現(xiàn)許多縱向的輪廓。襯套20可從第一端22到第二端24連續(xù)地輕微地彎曲，可在第一端22和第二端24之間輕微地彎曲僅僅部分，可在基本上直的方向上延伸，或可包括分區(qū)段的部分，其中，襯套20的總的縱向方向包括上面所描述的曲線路徑的任何組合。過渡件12在比襯套20的第一端22典型地更靠近地接近襯套20的第二端24的軸向位置處定位成緊鄰襯套20的圓周。參考圖3-5，過渡件12包括內(nèi)表面25，其具有形成過渡件12的內(nèi)直徑的內(nèi)壁26。襯套20構(gòu)造成配合在內(nèi)表面25的內(nèi)壁26內(nèi)并且對接部可用來有利于在襯套與過渡件12的內(nèi)壁26之間的接合和/或密封。這樣的密封對接部的一個(gè)示例為呼啦密封(hula seal),但其它的對接部可用于特定的應(yīng)用。在上面所描述的呼啦密封的情況下，呼啦密封包括一排弓彎的彈簧簧片，其允許在內(nèi)壁26與襯套20之間在徑向上和成角度的兩種情況的軸向滑動(dòng)和順應(yīng)性。通過至少部分地包圍襯套20，內(nèi)表面25圍繞由襯套20限定的過渡內(nèi)部18沿周向延伸。過渡件12還包括在內(nèi)表面25的外部沿徑向隔開的外表面28。內(nèi)表面25和外表面28可包括實(shí)心的構(gòu)件，其中，在內(nèi)表面25與外表面28之間存在很小的間隔至沒有間隔。在這種情況下，外表面28包括朝內(nèi)表面25和襯套20沿徑向向內(nèi)延伸的孔口 32。備選地，內(nèi)表面25和外表面28可為彼此沿徑向隔開的、基本上截然不同的構(gòu)件。在該構(gòu)造中，內(nèi)表面25和外表面28基本上可由包括孔口 32的多個(gè)構(gòu)架(housing) 30連接。外表面28還包括:前側(cè)34，其比渦輪50更近地接近前端11 ;以及稱作后側(cè)36的相對側(cè)，其比前端11更近地接近渦輪50。流套筒對接部38，諸如凸緣，位于外表面28的前側(cè)34上或者由外表面28的前側(cè)34部分地限定。流套筒對接部38的長度可取決于應(yīng)用需求而不同。包括流套筒40，以在緊鄰?fù)獗砻?8的前側(cè)34的區(qū)域處至少部分地沿周向包圍襯套20。流套筒對接部38有利于在流套筒40和過渡件12之間的可操作的連接。這樣的可操作的連接可呈例如經(jīng)由活塞環(huán)進(jìn)行的機(jī)械連接的形式，盡管如此，可想到的是，許多其它的技術(shù)可用來合適地連接流套筒40與過渡件12，諸如焊接或其它的機(jī)械緊固技術(shù)。沖擊套筒安裝面52，諸如凸緣，位于外表面28的后側(cè)36上或由外表面28的后側(cè)36部分地限定。包括沖擊套筒54，以在緊鄰?fù)獗砻?8的后側(cè)36的區(qū)域處至少部分地沿周向包圍襯套20。沖擊套筒安裝面52有利于在沖擊套筒54和過渡件12之間的可操作的連接。這樣的可操作的連接可通過各種機(jī)械或化學(xué)的緊固件或方法來進(jìn)行，如前述的流套筒40與過渡件12的可操作的連接的情況。流套筒對接部38和沖擊套筒安裝面52兩者可各自具有不同的尺寸。明確地講，流套筒對接部38和/或沖擊套筒安裝面52可關(guān)于燃燒器14沿軸向延伸，以便分別為流套筒40和沖擊套筒54提供合適的安裝區(qū)域。多個(gè)燃料噴射器60各自與多個(gè)構(gòu)架30結(jié)合或由多個(gè)構(gòu)架30結(jié)構(gòu)性地支撐，多個(gè)構(gòu)架30在過渡件12內(nèi)從基本上過渡件12的外表面28沿徑向延伸到其內(nèi)表面25。該多個(gè)燃料噴射器60延伸到過渡內(nèi)部18中、到不同的深度。即，燃料噴射器60各自構(gòu)造成通過例如在大體橫向于通過過渡內(nèi)部18的主要的流方向的方向上的燃料噴射來供應(yīng)第二燃料(即LLI燃料)到過渡內(nèi)部18。典型地，如圖所示，該多個(gè)燃料噴射器60將設(shè)置在單個(gè)軸向圓周級中，該級包括圍繞過渡件12的單個(gè)軸向位置的圓周相應(yīng)地設(shè)置的多個(gè)當(dāng)前操作的燃料噴射器60。還可想到的是，該多個(gè)燃料噴射器60可位于單個(gè)軸向級、多個(gè)軸向級、或多個(gè)軸向圓周級中。單個(gè)軸向級包括當(dāng)前操作的單個(gè)燃料噴射器60。多個(gè)軸向級包括相應(yīng)地設(shè)置在多個(gè)軸向位置處的多個(gè)當(dāng)前操作的燃料噴射器60。多個(gè)軸向圓周級包括多個(gè)當(dāng)前操作的燃料噴射器60，其在過渡件12的多個(gè)軸向位置處圍繞過渡件12的圓周布置。這樣做時(shí)，在燃燒器14和過渡內(nèi)部18內(nèi)的條件被分級，以產(chǎn)生局部燃燒區(qū)域。可將該多個(gè)燃料噴射器60和/或構(gòu)架30中的各個(gè)可操作地與燃料歧管62聯(lián)接，燃料歧管62構(gòu)造成以混合通過燃料噴射器60沿徑向向內(nèi)流動(dòng)的空氣與燃料的方式將燃料噴射到相應(yīng)的燃料噴射器60中。燃料可被噴射通過在燃料噴射器60和/或構(gòu)架30內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)燃料孔口 68。燃料歧管62包括一個(gè)或多個(gè)凸起部64，其在希望的燃料噴射位置處從燃料歧管62連接到過渡件12。應(yīng)該了解的是，備選的燃料和空氣混合幾何形狀和構(gòu)造可用在該多個(gè)燃料噴射器60中，并且不應(yīng)看作為限于所示出的那些。有利地，延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件12提供了減少在燃燒過程期間產(chǎn)生的不合需要的排放物的能力，同時(shí)向整個(gè)燃燒器14提供了柔性。延遲貧噴射(LLI)還可允許將多種氣體流(包括備選的氣體，諸如精煉氣)噴射到非LLI燃燒器通常不能處理的過渡內(nèi)部18中。由于對在預(yù)混合器中不合需要的火焰保持的憂慮，高度活性的氣體，諸如精煉氣，典型地不能由預(yù)混合的燃燒器來處理?？膳c天然氣混合或可不與天然氣混合的精煉氣在另一方面可在某些情況中在沒有這樣的問題的情況下被直接噴射到過渡內(nèi)部18中，尤其是在燃料噴射器60耐受火焰保持的情況下。此外，在精煉氣被噴射到過渡內(nèi)部18中的情況下，理解的是，火焰保持敏感的預(yù)混合器可使用在前端11處，以防止或顯著地降低火焰保持事件的可能性。雖然僅結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，應(yīng)該容易地理解的是，本發(fā)明不限于這樣公開的實(shí)施例。而是，可修改本發(fā)明以結(jié)合任意數(shù)量的變化、改變、代替物或迄今未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相匹配的等效的布置。此外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但將理解，本發(fā)明的方面可包括所描述的實(shí)施例中的僅僅一些。因此，本發(fā)明不看作為由前述的描述限制，而是僅由所附的權(quán)利要求的范圍來限制。
權(quán)利要求
1.一種延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，包括: 圍繞過渡內(nèi)部沿周向延伸的流套筒對接部； 圍繞所述過渡內(nèi)部沿周向延伸的沖擊套筒安裝面； 多個(gè)燃料噴射器，其基本上結(jié)合在所述過渡件內(nèi)并且基本上設(shè)置在所述流套筒對接部和所述沖擊套筒安裝面之間；以及 圍繞所述過渡內(nèi)部沿周向延伸的內(nèi)表面，其中，所述內(nèi)表面在所述流套筒對接部和所述沖擊套筒安裝面內(nèi)側(cè)沿徑向隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，所述過渡內(nèi)部由與所述內(nèi)表面的內(nèi)壁可操作地接合的襯套限定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，密封對接部設(shè)置在所述襯套和所述內(nèi)壁之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，所述密封對接部為呼啦密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，燃料歧管可操作地連接到所述過渡件，其中，所述燃料歧管構(gòu)造成供應(yīng)燃料到所述多個(gè)燃料噴射器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，所述燃料歧管包括至少部分地有利于所述燃料歧管可操作地連接到所述過渡件的至少一個(gè)凸起部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，所述流套筒對接部位于所述多個(gè)燃料 噴射器中的各個(gè)的前側(cè)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，所述沖擊套筒安裝面位于所述多個(gè)燃料噴射器中的各個(gè)的后側(cè)上。
9.一種延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，包括: 具有如側(cè)和后側(cè)的外表面； 相對地設(shè)置在所述外表面的所述前側(cè)上的流套筒對接部； 相對地設(shè)置在所述外表面的所述后側(cè)上的沖擊套筒安裝面； 在所述外表面的內(nèi)側(cè)沿徑向隔開的內(nèi)表面，其中，所述內(nèi)表面圍繞襯套沿周向延伸；以及 基本上結(jié)合在所述過渡件內(nèi)的多個(gè)燃料噴射器，其中，所述多個(gè)燃料噴射器中的各個(gè)從所述外表面附近延伸到所述內(nèi)表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，所述襯套限定了過渡內(nèi)部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，所述襯套與所述內(nèi)表面可操作地接合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，密封對接部設(shè)置在所述襯套和所述內(nèi)表面的內(nèi)壁之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，所述密封對接部為呼啦密封。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，燃料歧管可操作地連接到所述過渡件，其中，所述燃料歧管構(gòu)造成以便供應(yīng)燃料到所述多個(gè)燃料噴射器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件，其特征在于，所述燃料歧管包括至少部分地有利于所述燃料歧管可操作地連接到所述過渡件的至少一個(gè)突出部。
16.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),包括: 延遲貧噴射兼容的燃燒器，其具有燃燒器內(nèi)部； 渦輪；以及 包圍過渡內(nèi)部的過渡件，其中，所述過渡件可操作地聯(lián)接所述燃燒器和所述渦輪，其中，所述過渡件包括: 圍繞所述過渡內(nèi)部沿周向延伸的流套筒對接部； 圍繞所述過渡內(nèi)部沿周向延伸的沖擊套筒安裝面；以及 多個(gè)燃料噴射器，其基本上結(jié)合在所述過渡件內(nèi)并且基本上設(shè)置在所述流套筒對接部和所述沖擊套筒安裝面之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)燃料噴射器中的各個(gè)從過渡件外表面附近延伸到過渡件內(nèi)表面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，襯套限定所述過渡內(nèi)部并且與所述過渡件內(nèi)表面可操作地接合。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，燃料歧管可操作地連接到所述過渡件，其中，所述燃料歧管構(gòu)造成供應(yīng)燃料到所述多個(gè)燃料噴射器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述燃料歧管包括至少部分地有利于所述燃料歧管可操作地連接到所述過渡件的至少一個(gè)凸起部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件。一種延遲貧噴射系統(tǒng)過渡件包括圍繞過渡內(nèi)部沿周向延伸的流套筒對接部。還包括圍繞過渡內(nèi)部沿周向延伸的沖擊套筒安裝面。還包括多個(gè)燃料噴射器，其基本上結(jié)合在過渡件內(nèi)并且設(shè)置在流套筒對接部和沖擊套筒安裝面之間。另外又包括圍繞過渡內(nèi)部沿周向延伸的內(nèi)表面，其中，內(nèi)表面在流套筒對接部和沖擊套筒安裝面內(nèi)側(cè)沿徑向隔開。
文檔編號F02C7/00GK103195574SQ20131000738
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者L.J.斯托亞, P.B.梅爾頓 申請人:通用電氣公司