帶內(nèi)部隔熱罩的燃氣渦輪發(fā)動機燃料噴射器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于燃氣蝸輪發(fā)動機(100)的燃燒器(300)的燃料噴射器(310)。燃料噴射器(310)包括氣體外管(351)、氣體內(nèi)管(340)、液體管(370)以及隔熱罩(390)。氣體外管(351)和氣體內(nèi)管(340)形成氣體燃料環(huán)(335)。氣體內(nèi)管(340)和液體管(370)形成液體燃料環(huán)(336)。液體管(370)形成空氣腔。隔熱罩(390)在液體管(370)內(nèi)延伸從而在隔熱罩(390)和液體管(370)之間形成隔熱間隙(339)。
【專利說明】
帶內(nèi)部隔熱罩的燃氣渦輪發(fā)動機燃料噴射器
技術領域
[0001]本發(fā)明總體涉及燃氣渦輪發(fā)動機，更具體地涉及帶內(nèi)部隔熱罩的燃料噴射器。
【背景技術】
[0002]燃氣渦輪發(fā)動機包括壓縮機、燃燒器，以及渦輪節(jié)段。燃氣渦輪發(fā)動機使用的液體燃料當被加熱到某些溫度以上時，可熱分解或焦化。壓縮機排出的空氣可能就高于這些溫度，并可能增加燃料噴射器中液體燃料通道的濕壁，這可能導致熱分解或液體燃料的焦化。
[0003]授予M.Tuttle的美國專利申請7658074號公開了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃料噴嘴，燃料噴嘴包括發(fā)動機安裝端和將空氣/燃料混合物排到燃燒器中的排放端。該燃料噴嘴包括中心體和隔熱罩。隔熱罩固定在位于中間安裝位置的中心體上，該中間安裝位置居中地位于隔熱罩的第一和第二端之間，以使隔熱罩保持與徑向相鄰部件的熱隔離，以減少熱應力的不利影響。
[0004]本發(fā)明是為了克服由發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的或現(xiàn)有技術已知的一個或多個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個實施例中，公開了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機燃燒器的燃料噴射器的筒組件。筒組件包括氣體外管、氣體內(nèi)管、液體管及隔熱罩。氣體外管配置為從廊道部分延伸。氣體外管包括位于氣體外管端部的噴射器蓋。噴射器蓋包含包括噴射開口。
[0006]氣體內(nèi)管穿過氣體外管延伸到噴射器蓋，形成氣體燃料環(huán)。氣體內(nèi)管包括鄰近噴射開口的液體燃料噴射開口。液體管在氣體內(nèi)管中延伸，在其之間形成液體燃料環(huán)。液體管包括鄰近液體燃料噴射開口的空氣開口。
[0007]隔熱罩包括鐘形口部分、罩圓柱形部分及支撐凸緣。鐘形口部分遠離空氣開口。鐘形口部分包括漏斗形狀。罩圓柱形部分從鄰近液體管遠離空氣開口的端部處朝向空氣開口、在液體管內(nèi)延伸，在隔熱罩和液體管之間形成隔熱間隙。支撐凸緣從罩圓柱形部分的遠離鐘形口部分的端部、在罩圓柱形部分和液體內(nèi)圓柱形部分之間延伸。
【附圖說明】
[0008]圖1是一種示例性燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖。
[0009]圖2是用于圖1燃燒器的燃料噴射器的透視圖。
[0010]圖3是圖2燃料噴射器的一部分的截面圖。
[0011 ]圖4是圖3隔熱罩的一個替代實施例的剖面圖。
【具體實施方式】
[0012]本文公開的系統(tǒng)和方法包括具有隔熱罩的燃料噴射器。在實施例中，隔熱罩包括延伸穿過液體管的第一部分的罩部分，在其之間形成空氣間隙。隔熱罩和空氣間隙可以降低液體管的徑向內(nèi)壁的濕壁溫度，這可以減少或防止液體燃料焦化。
[0013]圖1是示例性燃氣渦輪發(fā)動機100的示意圖。為了清楚和便于說明，一些表面已省去或夸大(本圖和其它附圖中)。此外，本公開可以參考向前方向和向后方向?？傮w來說，所有對“向前”和“向后”的參考都與主要空氣(即燃燒過程中使用的空氣)的流動方向相關聯(lián)，除非另有規(guī)定。例如，向前是相對于主要空氣流的“上游”，而向后是相對于主氣流的“下游”。
[0014]此外，本公開可總體參考燃氣渦輪發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)中心軸線95，中心軸線95可大體通過其軸120(由多個軸承組件150支撐)的縱向軸線限定。中心軸線95可以與各種其它發(fā)動機同心部件共用或共享。除非另有規(guī)定，所有對于徑向、軸向和周向方向及測量的參考是指中心軸線95，而諸如“內(nèi)”和“外”等術語一般表示距離中心軸線95更小或更大的徑向距離，其中徑向線96可以在從中心軸線95向外垂直和輻射的任何方向上。
[0015]燃氣渦輪發(fā)動機100包括入口110、軸120、壓縮機200、燃燒器300、渦輪400、排氣口500，和功率輸出聯(lián)接件600。燃氣渦輪發(fā)動機100可具有單軸或雙軸配置。
[0016]壓縮機200包括壓縮機轉(zhuǎn)子組件210、壓縮機固定葉輪(定子)250，以及入口導向葉輪255。壓縮機轉(zhuǎn)子組件210機械地聯(lián)接至軸120。如圖所示，壓縮機轉(zhuǎn)子組件210是軸流式轉(zhuǎn)子組件。壓縮機轉(zhuǎn)子組件210包括一個或多個壓縮機盤組件220。每個壓縮機盤組件220包括壓縮機轉(zhuǎn)子盤，壓縮機轉(zhuǎn)子盤周向組裝有壓縮機轉(zhuǎn)子葉片。定子250軸向地跟隨壓縮機盤組件220的每個。每個壓縮機盤組件220與壓縮機盤組件220之后的相鄰定子250配對，并被認為是壓縮機級。壓縮機200包括多個壓縮機級。入口導向葉輪255軸向地先于壓縮機級。
[0017]燃燒器300包括一個或多個燃燒器305、一個或多個燃料噴射器310，以及從燃燒器305徑向向外定位的燃燒器殼體301。每個燃料噴射器310包括鄰近于燃燒器305的筒組件330、鄰近于燃燒器殼體301的凸緣312、從凸緣312突出的裝配凸臺315，以及桿320，該桿沿與裝配凸臺315相反的方向從凸緣開始、在裝配凸臺315和筒組件330之間延伸。
[0018]渦輪400包括渦輪轉(zhuǎn)子組件410和渦輪噴嘴450。渦輪轉(zhuǎn)子組件410機械地聯(lián)接至軸120。如圖所示，渦輪轉(zhuǎn)子組件410是軸流式轉(zhuǎn)子組件。渦輪轉(zhuǎn)子組件410包括一個或多個渦輪盤組件420。每個渦輪盤組件420包括渦輪盤，渦輪盤周向組裝有渦輪葉片430。渦輪噴嘴450軸向的先于渦輪盤組件420的每個。各渦輪盤組件420與先于渦輪盤組件420的相鄰的渦輪噴嘴450配對，并被認為是渦輪級。渦輪400包括多個渦輪級。
[0019]排氣口500包括排氣擴散器510和排氣收集器520。功率輸出聯(lián)接件600可位于軸120的端部。
[0020]圖2是用于圖1中燃燒器300的燃料噴射器310的透視圖。參見圖2，裝配凸臺315、凸緣312和桿320可以是一體件。裝配凸臺315可以包括從凸緣312延伸的圓柱形或棱柱形。多個配件可以聯(lián)接到裝配凸臺315。液體燃料、氣體燃料和空氣供應管線可以聯(lián)接到配件，以將液體燃料、氣體燃料和空氣供應至燃料噴射器310。在圖2所示的實施例中，液體燃料配件316聯(lián)接到裝配凸臺315的側(cè)面，而氣體燃料配件317聯(lián)接到裝配凸臺315的頂表面。在示出的實施例中，配件318和319還聯(lián)接到裝配凸臺315的側(cè)面。配件318和319可用于液體或氣體引燃燃料供應，或者可用于供應空氣。
[0021]凸緣312可包括圓形或多邊形形狀。在圖2所示的實施例中，凸緣312包括矩形形狀。凸緣312包括多個安裝孔313。安裝孔313可用于將燃料噴射器310附于燃燒器殼體301。
[0022]圖3是圖2燃料噴射器310的一部分的截面圖。參見圖2和3，燃料噴射器310可包括廊道部分325。廊道部分325可包括中空圓柱形狀，并且可以位于桿320的與凸緣312相對并遠離的端部處。廊道部分325可以是一體件，并且可以與裝配凸臺315、凸緣312和桿320加工或模制在一起。
[0023]桿320可以包括桿隔熱罩324。桿隔熱罩324可包括中空圓柱形狀，并可在桿處包括隔熱罩支撐凸緣329，隔熱罩支撐凸緣329在桿隔熱罩324的鄰近于凸緣312和廊道部分325的每個端部處從中空圓柱形徑向向內(nèi)延伸。桿隔熱罩支撐凸緣329可以充當平衡件或間隔件，形成桿隔熱間隙328，即桿320和桿隔熱罩324之間的環(huán)形空間。
[0024]燃料噴射器310包括從裝配凸臺315延伸到廊道部分325的多個通道。每個通路可以從裝配凸臺315的頂部加工或鉆孔到廊道部分325。配件，例如氣體燃料配件317或蓋323，可以放置在或插入在每個通道的位于裝配凸臺315處的端部處。如圖3所示，燃料噴射器310包括液體燃料通道321和氣體燃料通道322。液體燃料通道321流體地聯(lián)接到液體燃料配件316，并且氣體燃料通道322流體地聯(lián)接到氣體燃料配件317。其它通道，如圖2所示的帶有蓋的那些通道可以流體地聯(lián)接到配件318和319。這些通道可以向筒組件330供應液體和氣體引燃燃料或空氣。
[0025]參照圖3，筒組件330和廊道部分325可以共享共用軸線331。對于與筒組件330和廊道部分325相關的徑向、軸向和周向方向和測量的參考是指軸線331，并且術語、例如“內(nèi)”和“外”大體指示相距軸線331較小或較大的徑向距離。廊道部分325可以圍繞軸線331轉(zhuǎn)動。
[0026]筒組件330可以包括旋流器組件350、氣體內(nèi)管340、液體管370、入口旋流器380和隔熱罩390。旋流器組件350可以是單個一體件或者可以是多個冶金地結(jié)合在一起的多個部件，例如通過銅焊或焊接結(jié)合。旋流器組件350可以包括氣體外管351和出口旋流器360。氣體外管351可以從廊道部分325延伸。氣體外管351和廊道部分325可以冶金地結(jié)合，例如通過銅焊或焊接結(jié)合。氣體外管351可以包括錐形區(qū)域352、圓柱形區(qū)域353和噴射器蓋355。錐形區(qū)域352可以從廊道部分325軸向延伸。
[0027]錐形區(qū)域352可以從鄰近唇部354的端部到圓柱形區(qū)域353附近，以直徑由大到小逐漸變細。錐形區(qū)域352可以包括漏斗形或空心圓臺形。錐形區(qū)域352的較小直徑可以與圓柱形區(qū)域353的直徑相匹配。錐形區(qū)域352可以包括唇部354。唇部354可以從漏斗的具有較大直徑的端部延伸，并且其尺寸可以設計為裝配到廊道部分325的端部中和與其相匹配。
[0028]圓柱形區(qū)域353沿與廊道部分325和唇部354相反的方向從錐形區(qū)域352軸向地延伸。圓柱形區(qū)域353可以包括恒定的直徑并且可以是中空直圓筒體的形狀。噴射器蓋355可以定位于氣體外管351的端部，例如定位于圓柱形區(qū)域353的相對于并遠離于錐形區(qū)域352的端部，并且可以遠離廊道部分325定位。噴射器蓋355可以從圓柱形區(qū)域353遠離錐形區(qū)域352的端部徑向地延伸。噴射器蓋355可以包括噴射開口 357和氣體燃料噴射孔356。噴射器開口可以是與軸線331共軸的圓形形狀。氣體燃料噴射孔356可以相對于噴射器蓋355周向地隔開，噴射器蓋從噴射開口 357徑向地向外定位。
[0029]出口旋流器360可以包括出口護罩361和護罩旋流器葉片362。出口護罩361可以包括護罩圓柱形部分364和護罩蓋365。護罩圓柱形部分364從圓柱形區(qū)域353徑向向外定位于鄰近噴射器蓋355的端部。護罩圓柱形部分364可以包括中空圓柱體形狀。護罩蓋365定位于護罩圓柱形部分364的端部處，并且鄰近噴射器蓋355。護罩蓋365可以包括護罩噴射開口367和護罩噴射孔366 ο護罩噴射開口 367還可以是與軸線331共軸的圓形形狀，并且可以包括比噴射開口 357的直徑更大的直徑。護罩噴射孔366可以相對于護罩蓋365周向地隔開，并從護罩噴射開口 367徑向地向外定位。
[0030]護罩旋流器葉片362可以在護罩圓柱形部分364和圓柱形區(qū)域353之間延伸。護罩旋流器葉片362可以將護罩圓柱形部分364和圓柱形區(qū)域353連接在一起，并且可以支撐出口旋流器360。護罩旋流器葉片362可以形成角度并配置成周向地偏轉(zhuǎn)通過護罩圓柱形部分364和圓柱形區(qū)域353之間的壓縮機排出空氣。
[0031]出口旋流器360還可以包括第二護罩368和第二旋流器葉片369。第二護罩368可以從護罩圓柱形部分364徑向向外定位于鄰近遠離或相對于護罩蓋365的端部。第二護罩368可以包括中空圓柱體形狀。第二旋流器葉片369在第二護罩368和護罩圓柱形部分364之間延伸。第二旋流器葉片369也形成角度并配置成周向地偏轉(zhuǎn)壓縮機排出空氣。
[0032]氣體內(nèi)管340包括中間廊道部分341、過渡部分342和氣體內(nèi)圓柱形部分343。中間廊道部分341、過渡部分342和氣體內(nèi)圓柱形部分343均可以與軸線331同軸。中間廊道部分341可以定位于廊道部分325內(nèi)，并且可以從廊道部分325徑向向內(nèi)定位。中間廊道部分341可以包括中空圓柱體形狀。中間廊道部分341還可以包括第一突起347、第二突起348和液體燃料入口 344。第一突起347可以從該中空圓柱體形狀延伸并與桿320交界。第二突起348可以從中空圓柱體形狀徑向延伸并可定位于或鄰近于過渡部分342處。第二突起348可以與廊道部分325接觸并可將氣體內(nèi)管340保持就位。第二突起348還可以與廊道突起326接觸，以將中間廊道部分341定位在廊道部分325內(nèi)。
[0033]液體燃料入口344與液體燃料通道321對準并流體連通。液體燃料入口 344可以延伸通過中空圓柱體形狀的中間廊道部分341和第一突起347。第一突起347可以與桿320交界并且可以在液體燃料入口 344和液體燃料通道321的連通點處與桿320形成密封。
[0034]過渡部分342從中間廊道部分341延伸，并且在中間廊道部分341和氣體內(nèi)圓柱形部分343之間位于廊道部分325內(nèi)。過渡部分342可以沿軸向方向延伸，并且可以從廊道部分325徑向向內(nèi)定位。過渡部分342配置成使氣體內(nèi)管340的直徑從中間廊道部分341和氣體內(nèi)圓柱形部分343開始減少。過渡部分342可以包括漏斗的形狀，例如空心圓臺(中空的截頭圓錐體形狀)，其位于中間廊道部分341處具有較大直徑，而位于氣體內(nèi)圓柱形部分343處具有較小直徑。過渡部分342和廊道部分325可以配置成形成氣體廊道327，其與氣體燃料通道322相鄰并流體連通。
[0035]氣體內(nèi)圓柱形部分343從過渡部分342的具有較小直徑的端部延伸，該端部遠離中間廊道部分341從過渡部分342延伸的位置。氣體內(nèi)圓柱形部分343可以沿軸向方向延伸。氣體內(nèi)圓柱形部分343包括中空圓柱體形狀，并且穿過氣體外管351延伸到噴射器蓋355，從而在其間形成氣體燃料環(huán)335。氣體內(nèi)圓柱形部分343可以從氣體外管351徑向向內(nèi)定位。氣體內(nèi)圓柱形部分343可以包括液體燃料錐形部分346。液體燃料錐形部分346可以配置成減少氣體內(nèi)圓柱形部分343靠近或鄰近液體燃料噴射開口 345的內(nèi)徑。該液體燃料噴射開口 345可以從噴射開口 357徑向向內(nèi)定位于噴射開口 357附近，并且在氣體內(nèi)圓柱形部分343的端部處遠離過渡部分342。
[0036]液體管370可以定位于氣體內(nèi)管340內(nèi)，并且可以從氣體內(nèi)管340徑向向內(nèi)定位。液體管370包括內(nèi)廊道部分371、內(nèi)過渡部分372和液體內(nèi)圓柱形部分373。內(nèi)廊道部分371、內(nèi)過渡部分372和液體內(nèi)圓柱形部分373均可以與軸線331同軸。內(nèi)廊道部分371可以定位于中間廊道部分341內(nèi)，并且可以從中間廊道部分341徑向向內(nèi)定位。內(nèi)廊道部分371和中間廊道部分341可以在其之間形成液體廊道337。該液體廊道337與液體燃料入口 344和液體燃料通道321流體連通。內(nèi)廊道部分371可以包括端部377和內(nèi)廊道圓柱形部分378。端部377可以是具有二維形狀的旋轉(zhuǎn)實體，以限定從其旋轉(zhuǎn)軸線隔開并且圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)從而形成沉孔376的旋轉(zhuǎn)實體。該旋轉(zhuǎn)實體可以是與圓臺組合的圓柱體，該圓臺具有貫穿其中的孔。端部377可以位于液體管370的端部，從液體管370的端部徑向向內(nèi)定位，并且可以與中間廊道部分341遠離過渡部分342的端部接觸并交界，從而形成密封。端部377可以配置成將液體燃料從徑向方向改向為軸向方向。內(nèi)廊道圓柱形部分378可以從具有中空圓柱體形狀的端部377軸向延伸。內(nèi)廊道圓柱形部分378的內(nèi)半徑可以小于端部377的內(nèi)半徑。內(nèi)廊道圓柱形部分378的近端可以形成旋流器沉孔376的徑向表面。旋流器沉孔376可以是內(nèi)廊道部分371中的沉孔，該內(nèi)廊道部分配置成與入口旋流器交界。
[0037]內(nèi)過渡部分372可以呈截頭圓錐形，其具有穿過其中的孔。內(nèi)過渡部分372可以從內(nèi)廊道部分371延伸，并可以軸向地位于內(nèi)廊道部分371和液體內(nèi)圓柱形部分373之間。內(nèi)過渡部分372的外徑從內(nèi)廊道部分371至液體內(nèi)圓柱形部分373減小。
[0038]液體內(nèi)圓柱形部分373從內(nèi)過渡部分372延伸，并可以沿軸向方向延伸。液體內(nèi)圓柱形部分373可以在氣體內(nèi)圓柱形部分343內(nèi)延伸，從而在其之間形成液體燃料環(huán)336，并可以從氣體內(nèi)圓柱形部分343徑向向內(nèi)定位。該液體燃料環(huán)336可以與液體廊道337流體連通。液體內(nèi)圓柱形部分373包括空氣開口 379?？諝忾_口 379遠離內(nèi)過渡部分372定位并鄰近于液體燃料噴射開口 345。
[0039]內(nèi)廊道部分371、內(nèi)過渡部分372和液體內(nèi)圓柱形部分373形成延伸穿過液體管370的空氣腔338?？諝馇?38可以與軸線331同軸。
[0040]液體管370還可以包括液體燃料旋流器葉片374和容納部分375。液體燃料旋流器葉片374可以從液體內(nèi)圓柱形部分373徑向向外延伸，并可軸向地與液體燃料錐形部分346對準和接觸。容納部分375可以是從液體內(nèi)圓柱形部分373徑向向內(nèi)延伸的突起。容納部分375可以包括中空圓柱形狀，其內(nèi)徑小于液體內(nèi)圓柱形部分373的內(nèi)徑。在一個實施例中，容納部分375位于距離空氣開口 379的液體管370長度的三分之一內(nèi)。在另一個實施例中，容納部分375距離空氣開口 379位于液體管370長度的四分之一內(nèi)。在又一個實施例中，容納部分375位于液體管370長度的大約四分之一處。在又一個實施例中，容納部分375在液體管370端部處鄰近于空氣開口 379。容納部分375可以是液體管370剩余部分的一體件，例如集成到液體內(nèi)圓柱形部分373，并可以加工成液體內(nèi)圓柱形部分373的一部分。
[0041 ] 入口旋流器380可以包括入口蓋381、基部382和入口旋流器葉片383。入口蓋381可以包括盤形狀，并可與軸線331同軸?；?82還可與軸線331同軸?；?82可以包括盤部分
386、旋流器桿385和鐘形部分384。盤部分386與入口蓋381隔開。盤部分386可以部分地插入到廊道部分325的遠離旋流器組件350的端部中，同時盤部分386的一部分插入廊道部分325的中空圓柱形狀的端部。盤部分386可以包括環(huán)形盤形狀。旋流器桿385可以包括與軸線331同軸的中空圓柱形狀。旋流器桿385與盤部分386間隔開，并可配置成部分地插入旋流器沉孔376。
[0042]鐘形部分384可以從盤部分386延伸至旋流器桿385。鐘形部分384可以從盤部分386的環(huán)形形狀的內(nèi)徑延伸，并可以從盤部分386的環(huán)形盤形狀曲線或過渡為旋流器桿385的中空圓柱形狀。鐘形部分384的形狀可以包括漏斗形狀，例如雙曲線漏斗、鐘形或偽球面的一段或圓臺部。
[0043]入口旋流器葉片383在入口蓋381和盤部分386之間延伸。入口旋流器葉片383可以形成角度并配置成將壓縮機排出的空氣旋轉(zhuǎn)和引導入空氣腔338。入口旋流器380可以包括桿孔387。桿孔387可以徑向延伸穿過旋流器桿385，并可以位于或緊鄰鐘形部分384。入口旋流器380可以包括一個或多個桿孔387。在所示的實施例中，入口旋流器380包括四個桿孔
387。
[0044]隔熱罩390包括鐘形口部分391、罩圓柱形部分392和支撐凸緣393。鐘形口部分391、罩圓柱形部分392和支撐凸緣393可以與軸線331同軸。鐘形口部分391可以包括漏斗的形狀，例如雙曲線漏斗、鐘形或偽球面的一段或圓臺部。鐘形口部分391被配置成插入并裝配到鐘形部分384內(nèi)。
[0045]罩圓柱形部分392可以從鄰近液體管370的遠離空氣開口 379的端部朝向空氣開口379延伸，進入液體內(nèi)圓柱形部分373內(nèi)，并可以從液體內(nèi)圓柱形部分373軸向向內(nèi)定位，從而在其之間形成隔熱間隙339。隔熱間隙339可以是隔熱罩390和液體管370之間的環(huán)形空間。在一個實施例中，隔熱罩390延伸入液體管370內(nèi)直到液體管370的四分之三長度處。在另一個實施例中，隔熱罩390延伸入液體管370直到液體管370的二分之一至四分之三長度處。在又一個實施例中，隔熱罩390延伸入液體管370直到液體管370的三分之二長度處。在又另一個實施例中，隔熱罩390延伸入液體管370直到液體管370的至少二分之一長度處。在任何一個包括容納部分375的實施例中，容納部分375定位成比罩圓柱形部分392的遠離鐘形口部分391的端部更靠近空氣開口 379，并且隔熱罩390可以延伸到容納部分375。在圖3所示的實施例中，罩圓柱形部分392從鐘形口部分391延伸。罩圓柱形部分392可以沿軸向方向延伸。
[0046]隔熱罩390包括至少一個支撐凸緣393。每個支撐凸緣393在罩圓柱形部分392和液體內(nèi)圓柱形部分373之間延伸。每個支撐凸緣393可以是具有中空圓柱形狀的凸緣。圖3所示的實施例包括一個支撐凸緣393，支撐凸緣393從罩圓柱形部分392的遠離鐘形口部分391的端部徑向向外延伸，并在罩圓柱形部分392和液體內(nèi)圓柱形部分373之間延伸。在其它實施例中，多個支撐凸緣393可以從罩圓柱形部分392徑向向外延伸，并且可沿罩圓柱形部分392均勻地間隔開。一個或多個支撐凸緣393可以徑向定位在罩圓柱形部分392和液體內(nèi)圓柱形部分373之間，并且軸向定位在鐘形口部分391和支撐凸緣393之間，該支撐凸緣從罩圓柱形部分392徑向向外延伸。支撐凸緣393的間距可配置成滿足隔熱罩390和液體管370的熱膨脹。
[0047]容納部分375可以與罩圓柱形部分392和/或支撐凸緣393徑向?qū)?。容納部分375可以配置成防止罩圓柱形部分392或支撐凸緣393的折斷部件離開燃料噴射器310并進入燃燒器305。
[0048]圖4是圖3隔熱罩390的替代實施例的剖面圖。參照圖4，隔熱罩390可以包括加厚部分395。在圖4所示的實施例中，加厚部分395從鐘形口部分391延伸。加厚部分395沿軸向方向延伸。加厚部分395可以包括比罩圓柱形部分392的厚度在徑向上較厚的中空圓筒。加厚部分395的外表面可以逐漸變小成罩圓柱形部分392。在這個實施例中，罩圓柱形部分392從加厚部分395延伸。
[0049]鐘形口部分391可以包括有助于在液體管370和入口旋流器380中對準和安裝隔熱罩390的對準特征件396。隔熱罩390還可以包括隔熱孔398。
[0050]每個燃料噴射器310的各種部件和子部件，例如廊道部分325、旋流器組件350、氣體內(nèi)管340、液體管370、入口旋流器380和隔熱罩390，可以通過壓配合或過盈配合進行連接，或可以進行冶金結(jié)合。冶金結(jié)合可以包括焊接或釬焊。
[0051]—個或多個上述部件(或它們的子部件)可以由不銹鋼或被稱為超級合金的耐用高溫材料制成。超級合金或高性能合金是那些高溫下展示出優(yōu)異機械強度和抗蠕變性，具有好的表面穩(wěn)定性和耐腐蝕性和抗氧化性的合金。超級合金可以包括諸如以下材料:哈氏合金、合金X、絡鎳鐵合金、鎳基高溫合金、雷內(nèi)合金、海恩斯合金、合金188、合金230、耐熱絡鎳鐵合金、MP 98T、TMS合金和CMSX單晶合金。
[0052]工業(yè)實用性
[0053]燃氣渦輪發(fā)動機可適用于任何數(shù)量的工業(yè)應用，例如石油天然氣工業(yè)的各個方面(包括石油和天然氣的傳輸、采集、存儲、回收和吊裝)、發(fā)電工業(yè)、熱電聯(lián)產(chǎn)、航天工業(yè)和其它運輸工業(yè)。
[0054]參照圖1，氣體(通常是空氣10)作為“工作流體”進入該入口110，并通過該壓縮機200進行壓縮。該壓縮機200中，該工作流體在環(huán)形流動路徑115內(nèi)被一系列壓縮機盤組件220壓縮。特別是，對該空氣10進行分級壓縮，這些分級與每個壓縮機盤組件220相關聯(lián)。例如，“第四級空氣”可以與下游或“后方向”的第四個壓縮機盤組件220相關聯(lián)，從入口 110流入排氣口 500。同樣地，每個渦輪盤組件420也可以與分級相關聯(lián)。
[0055]一旦壓縮空氣10離開壓縮機200，便進入燃燒器300，在燃燒器300中，壓縮空氣擴散且添加燃料?？諝?和燃料經(jīng)由燃料噴射器310噴射進燃燒器305中且燃燒。通過一系列渦輪機盤組件420的每一級經(jīng)由渦輪400從燃燒反應中吸取能量。然后排氣90可在排氣擴散器510中擴散、收集且重新引導。排氣90經(jīng)由排氣收集器520離開系統(tǒng)且可進一步進行處理(例如，以降低有害排放，和/或回收來自排氣90的熱量)。
[0056]燃氣渦輪發(fā)動機100可配置成基于多種類型燃料進行操作。參照圖2和圖3，燃料噴射器310可為雙燃料噴射器，允許基于氣體燃料或液體燃料進行操作。當基于氣體燃料操作時，氣體燃料經(jīng)由氣體燃料配件317供應至氣體燃料通道322。氣體燃料引導進入氣體廊道327，其中氣體燃料相對于軸線331軸向地引導進入并通過氣體燃料環(huán)335。氣體燃料通過氣體燃料噴射孔356離開氣體燃料環(huán)335。隨著氣體燃料離開氣體燃料噴射孔356，氣體燃料與壓縮機排放空氣相混合，通過氣體腔室338和出口旋流器360然后在燃燒器305中燃燒。
[0057]當基于液體燃料操作時，液體燃料經(jīng)由液體燃料配件316供應至液體燃料通道321。液體燃料引導通過液體燃料入口 344且進入液體廊道337，其中液體燃料相對于軸線331軸向地引導進入且通過液體燃料環(huán)336。液體燃料在離開液體燃料環(huán)336之前，可通過液體燃料旋流器葉片374周向地旋流或改向。在液體燃料操作過程中，空氣可引導通過氣體燃料通道322、氣體廊道327以及氣體燃料環(huán)335，隨著空氣離開氣體燃料環(huán)335，其可與液體燃料相混合。引導通過氣體燃料通道322、氣體廊道327以及氣體燃料環(huán)335的空氣可能比壓縮機排放空氣稍冷。
[0058]在氣體燃料操作和液體燃料操作二者過程中，壓縮機排放空氣引導進入入口旋流器380且通過空氣腔室338。旋流的壓縮機排放空氣離開空氣腔室338且在燃燒之前與液體燃料或氣體燃料相混合。
[0059]液體燃料當經(jīng)受高溫時可熱分解。壓縮機排放空氣的溫度可高于熱分解(通常稱為液體燃料焦化溫度)。旋流壓縮機排放空氣可以以相對高的速度行進通過空氣腔室338，且可使得液體管370中的溫度尤其是液體管370的液體濕壁溫度上升至熱分解溫度之上，這可導致液體燃料的熱分解或焦化，以及液體燃料環(huán)336中碳/焦炭沉淀的堆積。這種堆積可能阻塞液體燃料環(huán)336，導致操作問題以及燃氣渦輪發(fā)動機100的停機。
[0060]在液體管370內(nèi)延伸的隔熱罩390形成液體管370和隔熱罩390之間的隔熱間隙339。隔熱間隙339可隔絕且可減少從旋流壓縮機排放空氣傳遞至液體濕壁的熱量。所傳遞熱量的減少可使得液體濕壁的溫度降低至低于熱分解溫度的溫度，且可防止或減少液體燃料焦化。
[0061]在液體管370內(nèi)延伸短于液體管370全長的隔熱罩390可提供所需的熱量傳遞的減少，同時限制隔熱罩390所需的材料量。
[0062]隨著時間的流逝，隔熱罩390可能退化。這種退化可能導致一部分隔熱罩松脫。這種故障可能會損壞下游部件，諸如燃燒器305。容納部分375從液體內(nèi)圓柱形部分373徑向向內(nèi)突出，且與可能會脫離的隔熱罩390的部分(諸如罩圓柱形部分392和支撐凸緣393)徑向?qū)?。容納部分375和罩圓柱形部分392及支撐凸緣393的徑向?qū)士勺钃醺魺嵴?90的任何松脫塊越過容納部分375，且可防止對下游部件造成損壞。
[0063]前面的【具體實施方式】本質(zhì)上僅僅是示例性的，并非意圖限制本發(fā)明或本發(fā)明的應用和用途。所述實施例并不僅限于與特定類型的燃氣渦輪發(fā)動機結(jié)合使用。因此，盡管為了便于解釋，本發(fā)明描繪且描述了特定的燃料噴射器，應當理解的是，根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射器可以各種其它配置實施，可與各種其它類型的燃氣渦輪發(fā)動機一起使用，且可用于其它類型的機器。另外，并非意圖受到前述背景或【具體實施方式】所體現(xiàn)的任何原理的限制。還可以理解的是，說明可包括夸大的尺寸以更好地說明所示出的參考項，且不認為是限制的，除非明確這樣指出。
【主權項】
1.一種用于燃氣渦輪發(fā)動機(100)的燃燒器(300)的燃料噴射器(310)的筒組件(330)，所述筒組件(330)包括: 氣體外管(351)，其配置成從廊道部分(325)延伸，所述氣體外管(351)在所述氣體外管(351)的端部處包括噴射器蓋(355)，所述噴射器蓋(355)包括噴射開口(357); 氣體內(nèi)管(340)，其延伸通過所述氣體外管(351)至所述噴射器蓋(355)，形成氣體燃料環(huán)(335)，所述氣體內(nèi)管(340)包括靠近所述噴射開口(357)的液體燃料噴射開口(345); 液體管(370)，其在所述氣體內(nèi)管(340)內(nèi)延伸在其間形成液體燃料環(huán)(336)，所述液體管(370)包括鄰近所述液體燃料噴射開口(345)的空氣開口(379);及 隔熱罩(390)，其包括 鐘形口部分(391)，其遠離所述空氣開口(379)，所述鐘形口部分(391)包括漏斗形狀， 罩圓柱形部分(392)，其從鄰近所述液體管(370)的遠離所述空氣開口(379)的所述端部朝向所述空氣開口(379)且在所述液體管(370)內(nèi)延伸從而在所述隔熱罩(390)和所述液體管(370)之間形成隔熱間隙(339)，以及 支撐凸緣(393)，其從所述罩圓柱形部分(392)的遠離所述鐘形口部分(391)的所述端部、在所述罩圓柱形部分(392)和所述液體管(370)之間延伸。2.根據(jù)權利要求1所述的筒組件(330)，其中所述罩圓柱形部分(392)從所述鐘形口部分(391)延伸。3.根據(jù)權利要求1所述的筒組件(330)，其中所述隔熱罩(390)進一步包括從所述鐘形口部分(391)延伸的加厚部分(395)，所述加厚部分(395)包括比所述罩圓柱形部分(392)更厚的中空圓柱形狀，且所述罩圓柱形部分(392)從所述加厚部分(395)延伸。4.根據(jù)權利要求1所述的筒組件(330)，其中所述罩圓柱形部分(392)在所述液體管(370)內(nèi)延伸多達所述液體管(370)長度的四分之三。5.根據(jù)權利要求4所述的筒組件(330)，其中所述罩圓柱形部分(392)在所述液體管(370)內(nèi)延伸至少所述液體管(370)長度的一半。6.根據(jù)權利要求1所述的筒組件(330)，其中所述液體管(370)進一步包括 液體內(nèi)圓柱形部分(373)，其在具有中空圓柱形狀的所述氣體內(nèi)管(340)內(nèi)延伸，及 容納部分(375)，其從所述液體內(nèi)圓柱形部分(373)向內(nèi)突出，所述容納部分(375)比所述罩圓柱形部分(392)的遠離所述鐘形口部分(391)的所述端部軸向上更靠近于所述空氣開口(379)07.根據(jù)權利要求6所述的筒組件(330)，其中所述容納部分(375)距離所述空氣開口(379)位于所述液體管(370)長度的三分之一內(nèi)。8.根據(jù)權利要求6所述的筒組件(330)，其中所述容納部分(375)為所述液體內(nèi)圓柱形部分(373)的一體件。9.一種包括權利要求1所述的筒組件(330)的用于燃氣渦輪發(fā)動機(100)的燃燒器(300)的雙燃料噴射器(310)，所述雙燃料噴射器(310)進一步包括: 包括安裝孔的凸緣(312); 從所述凸緣(312)突出的裝配凸臺(315); 桿(320)，其在與所述裝配凸臺(315)相反的方向上從所述凸緣(312)延伸； 其中所述廊道部分(325)位于所述桿(320)的遠離所述凸緣(312)的端部處，所述廊道部分(325)包括第一中空圓柱形狀； 液體燃料通道(321)，其通過所述桿(320)從所述裝配凸臺(315)延伸至所述廊道部分(325); 氣體燃料通道(322)。其通過所述桿(320)從所述裝配凸臺(315)延伸至所述廊道部分(325);及 入口旋流器(380)，所述入口旋流器(380)包括 基部，其包括 盤部分(386)，其部分插入到所述廊道部分(325)，所述盤部分(386)包括環(huán)形盤形狀， 旋流器桿(385)，其部分插入到沉孔且與所述盤部分(386)間隔開，所述旋流器桿(385)包括第二中空圓柱形狀，及 鐘形部分(384)，其從所述盤部分(386)延伸至所述旋流器桿(385)，所述鐘形部分(384)包括第二漏斗形狀，其中所述鐘形口部分(391)位于所述鐘形部分(384)內(nèi)， 入口蓋(381)，其中包括與所述盤部分(386)間隔開的盤形狀，及 入口旋流器葉片(383)，其在所述入口蓋(381)和所述盤部分(386)之間延伸。10.—種燃氣渦輪發(fā)動機(100)，其包括如權利要求9所述的雙燃料噴射器(310)。
【文檔編號】F02C7/22GK106068372SQ201580010880
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年2月23日 公開號201580010880.3, CN 106068372 A, CN 106068372A, CN 201580010880, CN-A-106068372, CN106068372 A, CN106068372A, CN201580010880, CN201580010880.3, PCT/2015/17054, PCT/US/15/017054, PCT/US/15/17054, PCT/US/2015/017054, PCT/US/2015/17054, PCT/US15/017054, PCT/US15/17054, PCT/US15017054, PCT/US1517054, PCT/US2015/017054, PCT/US2015/17054, PCT/US2015017054, PCT/US201517054
【發(fā)明人】R·V·班得瑞, J·S·派珀, S·M·林德納, A·P·帕塔基斯, P·J·杰拉
【申請人】索拉透平公司