專利名稱：具有自由浮動(dòng)旋流器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器拱頂組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器拱頂組件，尤其涉及一種具有多個(gè)自由浮動(dòng)的旋流器的燃燒器拱頂組件。該旋流器保持在拱頂板和內(nèi)罩與外罩之間的位置上，使每一個(gè)旋流器都可容納一個(gè)燃料噴嘴，并可以和該噴嘴一起在徑向和軸向移動(dòng)。
背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器技術(shù)中眾所周知，拱頂部分與內(nèi)外襯里結(jié)合，用于形成燃燒室的邊界。燃料和空氣的混合物在這種燃燒室中點(diǎn)火和燃燒，使其產(chǎn)物對(duì)渦輪的葉片作用，并通過(guò)一個(gè)或多個(gè)軸產(chǎn)生功。環(huán)形的燃燒器拱頂可將多個(gè)混合器安置在圓周上，使燃料/空氣混合物進(jìn)入該燃燒室中。
燃?xì)鉁u輪燃燒器一般需要一個(gè)浮動(dòng)的套圈或第一級(jí)的旋流器，以防止空氣泄漏至燃燒器中，和使燃燒器，燃燒殼體和燃料噴嘴的熱量增加。這個(gè)要求可通過(guò)將一個(gè)次級(jí)旋流器或墊片銅焊在該拱頂中，并使用一個(gè)焊接的座圈將該浮動(dòng)套圈或第一級(jí)旋流器保持在規(guī)定位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種零件的位置對(duì)燃燒器的性能和功能是關(guān)鍵性的。這種結(jié)構(gòu)的例子公布在Patterson等人的美國(guó)專利6427435號(hào)和Howell等人的美國(guó)專利6314739號(hào)中。
雖然，通常的燃燒器結(jié)構(gòu)在旋流器罩之間有足夠的空間可安裝零件，以增強(qiáng)該雙環(huán)板結(jié)構(gòu)(例如，加入肋，冷卻孔等)，但目前的燃燒器設(shè)計(jì)仍有一些幾何形狀限制，這些燃燒器結(jié)構(gòu)以稀薄燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)以減少排放量。如Pritchard Jr.等人的美國(guó)專利6381964號(hào)所述，一個(gè)特殊的燃料/空氣混合器結(jié)構(gòu)包括一個(gè)內(nèi)部包含一個(gè)前置混合器的燃料噴嘴。該燃料噴嘴放在一個(gè)主混合器內(nèi)。因此，該燃料噴嘴和它所帶的相應(yīng)的旋流器組件的尺寸比先前使用的結(jié)構(gòu)大大增加，從而減小了相鄰的旋流器蓋之間的距離。使用直徑較大的環(huán)形的拱頂板會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，并要求改造與它接合的零件。這樣，要增大拱頂板中的孔，從而減小相鄰的孔之間的圓周距離。
考慮上述問題，希望開發(fā)一種可使相鄰的旋流器蓋之間的間隔距離為最小的燃燒器拱頂組件。還希望能簡(jiǎn)化這種燃料室拱頂組件的結(jié)構(gòu)，減小保持其功能所需的零件數(shù)量，同樣希望改善其生產(chǎn)性能，維修性能和工作性能。
發(fā)明概述在本發(fā)明的第一個(gè)示例性實(shí)施例中，公開了一種具有穿過(guò)它的縱向中心軸線的燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器拱頂組件。該燃燒器拱頂組件包括一個(gè)在其上形成的具有一個(gè)內(nèi)部分，一個(gè)外部分，一個(gè)前表面和多個(gè)沿圓周間隔的孔的環(huán)形拱頂板，其中，在每一個(gè)相鄰的孔之間形成一個(gè)徑向區(qū)；還包括與所述拱頂板的所述外部分連接的一個(gè)環(huán)形外罩；與所述的拱頂板的所述內(nèi)部分連接的一個(gè)環(huán)形內(nèi)罩；和設(shè)置在所述拱頂板的所述前表面和所述內(nèi)罩和外罩之間的，基本與所述拱頂板中的每一個(gè)所述孔對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)旋流器；所述旋流器包括一個(gè)前部分和一個(gè)后部分；每一個(gè)所述旋流器還包括一個(gè)前部分和一個(gè)后部分，并且由設(shè)置在其上游的至少一個(gè)接片件保持，以便沿徑向和軸向可移動(dòng)。
在本發(fā)明的第二個(gè)示例性實(shí)施例中提供了一種具有穿過(guò)它的縱向中心軸線的燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器的環(huán)形罩，所述燃燒器包括一個(gè)在其上形成的具有一個(gè)內(nèi)部分，一個(gè)外部分，一個(gè)前表面和多個(gè)沿圓周間隔的孔的環(huán)形拱頂板；包括與所述拱頂板的所述內(nèi)、外部分中的一個(gè)部分連接的一個(gè)下游端；處于所述拱頂板的所述前表面的上游的一個(gè)上游端；和多個(gè)沿圓周間隔的，從所述上游端的一個(gè)內(nèi)表面延伸的接片件；其中，所述接片件用于將相應(yīng)的旋流器以自由浮動(dòng)方式保持在所述罩和所述拱頂板之間，同時(shí)保持基本上與所述拱頂板中的所述孔中的一個(gè)孔對(duì)準(zhǔn)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為包括本發(fā)明的一個(gè)燃燒器拱頂組件的燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器的橫截面圖；圖2為圖1所示的燃燒器拱頂組件的放大的部分橫截面圖；
圖3為圖1和圖2所示的燃燒器拱頂組件的內(nèi)外罩的放大的部分后視圖；圖4為圖1和圖2所示的燃燒器拱頂組件的旋流器和內(nèi)外罩的放大的部分后視圖；圖5為圖1和圖2所示的燃燒器拱頂組件的拱頂板的放大的部分后視圖；圖6為本發(fā)明的燃燒器拱頂組件的另一個(gè)實(shí)施例的放大的部分橫截面圖。
發(fā)明詳述現(xiàn)詳細(xì)地參照附圖，其中附圖中相同的零件用相同的符號(hào)表示。圖1表示縱向中心軸線12穿過(guò)它的一個(gè)示例性燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器10。燃燒器10包括一個(gè)由外襯里16，內(nèi)襯里18和位于上游端的一個(gè)拱頂板20構(gòu)成的燃燒室14。在該拱頂板20內(nèi)，在圓周上有多個(gè)燃料/空氣混合器22彼此隔開配置，以便將燃料和空氣的混合物送入該燃燒室14中。該混合物在該燃燒室中內(nèi)一個(gè)點(diǎn)火器(沒有示出)點(diǎn)火，并形成燃燒氣體，用于驅(qū)動(dòng)在下游的一個(gè)或多個(gè)渦輪。更具體地說(shuō)，每一個(gè)空氣/燃料混合器22包括一個(gè)燃料噴嘴24，一個(gè)旋流器26和一個(gè)偏轉(zhuǎn)板28。
更具體地說(shuō)，拱頂板20是圓形的，并包括一個(gè)內(nèi)部分30，一個(gè)外部分32，一個(gè)向前的表面34和多個(gè)沿圓周間隔的孔36(見圖5)。因此，在該拱頂板20上每一個(gè)相鄰的孔36之間形成一個(gè)徑向區(qū)37。在下游端39，一個(gè)環(huán)形的外罩38利用多個(gè)連接裝置40(例如螺釘和螺母)固定該拱頂板20的外部分32上，以及外襯里16上。同樣，在下游端45，利用多個(gè)連接裝置46(螺釘和螺母)，將一個(gè)環(huán)形的內(nèi)罩44固定在拱頂板20的內(nèi)部分30以及內(nèi)襯里18上。
每一個(gè)旋流器26分別放在該拱頂板20的前表面34和外罩38和內(nèi)罩44的上游端47和49之間，基本上與拱頂板20的孔36對(duì)準(zhǔn)。另外，每一個(gè)旋流器26包括一個(gè)前部分50和一個(gè)后部分52。旋流器26不固定或連接在空氣/燃料混合器22的任何其他零件上，但可以在徑向和軸向方向上，相對(duì)于通過(guò)每一個(gè)孔36的中心軸線53自由浮動(dòng)。每一個(gè)旋流器26包括葉片48，其排列方向可以在相對(duì)于中心軸線53的基本上徑向方向上形成旋渦。
希望旋流器26保持在該拱頂板20和罩的上游端47和49之間的位置上，以便可以容納燃料噴嘴24。因此，在每一個(gè)旋流器26的上游設(shè)有至少一個(gè)接片件，以便將該旋流器的徑向和軸向移動(dòng)限制至預(yù)先確定的量。最好，第一個(gè)接片件54和第二個(gè)接片件56位于每一個(gè)旋流器26的上游，分別在近似的徑向外部位置和徑向內(nèi)部位置上。從圖1～4可看出，第一個(gè)接片件54與一個(gè)外罩38的表面35相對(duì)應(yīng)。同樣，第二個(gè)接片件56與內(nèi)罩44的表面43相對(duì)應(yīng)。在這種情況下，第一和第二個(gè)接片件54和56可以與其相應(yīng)的罩連接(例如，通過(guò)銅焊等)，和/或與它們作成一個(gè)整體(通過(guò)鍛造和機(jī)械加工)。接片件54和56及其間的間隔的存在起到分別使罩38和44失諧的作用，從而改善其頻率范圍。
從圖2和圖3可清楚地看出，第一個(gè)接片件54和第二個(gè)接片件56分別包括一個(gè)軸向表面62和64，用于容納由旋流器的前部分50引起的一個(gè)預(yù)定量的徑向增大和移動(dòng)。第一和第二個(gè)接片件54和56還分別包括與拱頂板相應(yīng)的和與拱頂板的前表面34隔開一個(gè)預(yù)先確定的量的徑向表面66和68，用于容納由旋流器26引起的軸向增大和移動(dòng)。該軸向移動(dòng)的量受限制，以防止旋流器26楔入與其相應(yīng)的拱頂板孔36不對(duì)準(zhǔn)的位置中。這樣，旋流器的前部分50最好包括一個(gè)徑向法蘭70，該法蘭可在第一和第二個(gè)接片54和56的軸向表面62和64之間移動(dòng)，并與徑向表面66和68接合。旋流器的前部分50還包括一個(gè)軸向部分72，它的內(nèi)表面73上可容納燃料噴嘴24。
另外，從圖6可看出，單獨(dú)的接片件58可以通過(guò)連接器40與拱頂板的外部分32，外襯里16和外罩的下游端39連接。同樣，接片件60可以通過(guò)連接器46與拱頂板的內(nèi)部分30，內(nèi)襯里18和內(nèi)罩下游端45連接。如上所述，接片件58和60中的每一個(gè)接片件，相對(duì)于接片件54和56，分別包括一個(gè)軸向表面59和61，以及一個(gè)徑向表面63和65。
旋流器的后部分52包括一個(gè)法蘭74，該法蘭可以沿著拱頂板的前表面34的凸臺(tái)部分75在徑向滑動(dòng)。唇部76與法蘭74連接，并且基本上與法蘭74垂直，使它基本上與中心軸線53平行。該唇部76向著該拱頂板的前表面34的后面延伸，與偏轉(zhuǎn)板28接合，以限制該旋流器的后部分52的徑向移動(dòng)。
燃料噴嘴24為在Pritchard Jr.等人的美國(guó)專利6381964號(hào)中所述的形式，這里引用該專利供參考。燃料噴嘴24比一般的燃料噴嘴大，因此要求該拱頂板20中的孔較大。自由浮動(dòng)的旋流器26的一個(gè)特點(diǎn)是，在燃?xì)鉁u輪機(jī)工作過(guò)程中，可以與燃料噴嘴24一起移動(dòng)。另外，當(dāng)插入燃料噴嘴24時(shí)，可以調(diào)整旋流器26。為此，接片件54和56與燃料噴嘴24有一定間隙。
本發(fā)明的燃燒器拱頂組件還有其他的優(yōu)點(diǎn)。例如，由于在每一個(gè)旋流器中取消了銅焊和焊接工序，因此燃燒器拱頂組件的生產(chǎn)性改善。另外，加強(qiáng)了偏轉(zhuǎn)板28與拱頂板20的銅焊連接的檢查。由于在燃燒器拱頂組件中的零件數(shù)量減少，因此，旋流器26的維修性能改善。因?yàn)橥ㄟ^(guò)連接器40和46，擰開罩38或44中的一個(gè)罩就可簡(jiǎn)單地取下旋流器26，因此，進(jìn)行維修等工作所需的時(shí)間和努力可以減少。
已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在不偏離本發(fā)明的范圍下，普通技術(shù)人員可通過(guò)適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)來(lái)完成對(duì)該燃燒器和其拱頂?shù)男薷摹?br> 零件清單10燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器(一般地說(shuō))，12縱向中心軸線，14燃燒室，16外襯里，18內(nèi)襯里，20拱頂板，22燃料/空氣混合器，24燃料噴嘴，26旋流器，28偏轉(zhuǎn)板，30拱頂板的內(nèi)部分，32拱頂板的外部分，34拱頂板前表面，35外罩的表面，36拱頂板上的孔，37相鄰孔之間的拱頂板的徑向部分，38外罩，39外罩的下游端，40外連接，43內(nèi)罩的表面，44內(nèi)罩，45內(nèi)罩的下游端，46內(nèi)連接，47外罩的上游端，48旋流器中的葉片，49內(nèi)罩的上游端，50旋流器的前部分，52旋流器的后部分，53通過(guò)拱頂板中的孔的中心軸線，54第一個(gè)(外)接片件，
56第二個(gè)(內(nèi))接片件，58外接片件(另一種結(jié)構(gòu))，59外接片件的軸向表面(另一種結(jié)構(gòu))，60內(nèi)接片件(另一種結(jié)構(gòu))，61內(nèi)接片件的軸向表面(另一種結(jié)構(gòu))，62外接片件的軸向表面，63外接片件的徑向表面(另一種結(jié)構(gòu))，64內(nèi)接片件的軸向表面，65內(nèi)接片件的徑向表面(另一種結(jié)構(gòu))，66外接片件的徑向表面，68內(nèi)接片件的徑向表面，70旋流器的前部分的徑向部分，72旋流器的前部分的軸向部分，73旋流器前部分的軸向部分的內(nèi)表面，74旋流器后部分的法蘭，75拱頂板前表面的凸臺(tái)部分，76旋流器后部分的唇部。
權(quán)利要求
1.一種具有穿過(guò)其間的縱向中心軸線(12)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器拱頂組件(10)，包括(a)一個(gè)在其上形成的具有一個(gè)內(nèi)部分(30)、一個(gè)外部分(32)、一個(gè)前表面(34)和多個(gè)沿圓周間隔的孔(36)的環(huán)形拱頂板(20)，其中，在每一個(gè)相鄰的孔(36)之間形成一個(gè)徑向區(qū)(37)；(b)與所述拱頂板(20)的所述外部分(32)連接的一個(gè)環(huán)形外罩(38)；(c)與所述的拱頂板(20)的所述內(nèi)部分(30)連接的一個(gè)環(huán)形內(nèi)罩(44)；和(d)設(shè)置在所述拱頂板(20)的所述前表面(34)和所述內(nèi)罩和外罩(44，38)之間的，基本上與所述拱頂板(20)的每一個(gè)所述孔(36)對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)旋流器(26)；所述旋流器(26)包括一個(gè)前部分(50)和一個(gè)后部分(52)；其中，將每一個(gè)所述旋流器(26)，保持成這樣的方式，使其能沿徑向和軸向移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒器拱頂組件(10)，其特征為，還包括設(shè)置在每一個(gè)所述的旋流器(26)的上游，用于相對(duì)于所述拱頂板(20)保持所述旋流器(26)的至少一個(gè)接片(54/58，56/60)。
3.如權(quán)利要求1所述的燃燒器拱頂組件(10)，其特征為，還包括每一個(gè)所述旋流器(26)上游，用于相對(duì)于所述拱頂板(20)保持所述旋流器(26)的第一個(gè)接片(54/58)和第二個(gè)接片(56/60)。
4.如權(quán)利要求3所述的燃燒器拱頂組件(10)，其特征為，所述第一個(gè)接片(54/58)與所述外罩(38)連接，所述第二個(gè)接片(56/60)與所述內(nèi)罩(44)連接。
5.如權(quán)利要求3所述的燃燒器拱頂組件(10)，其特征為，所述第一和第二個(gè)接片(54/58，56/60)中的每一個(gè)接片包括一個(gè)與其相應(yīng)的軸向表面(62/59，64/61)，用于調(diào)節(jié)由其間的每一個(gè)所述旋流器的前部分(50)引起的預(yù)定量的徑向增大量和移動(dòng)。
6.如權(quán)利要求3所述的燃燒器拱頂組件(10)，其特征為，所述第一和第二個(gè)接片(54/58，56/60)中的每一個(gè)接片與其相應(yīng)的和與所述拱頂板前表面(34)隔開的一個(gè)徑向表面(66/63，68/65)，用于調(diào)節(jié)每一個(gè)所述旋流器(26)引起的預(yù)定量的軸向增大和移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的燃燒器拱頂組件(10)，其特征為，所述旋流器的后部分(52)包括一個(gè)法蘭(74)，該法蘭可沿所述拱頂板(20)的所述前表面(24)沿徑向移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求3所述的燃燒器拱頂組件(10)，其特征為，所述旋流器的前部分(50)包括一個(gè)可在所述第一和第二個(gè)接片(54/58，56/60)之間移動(dòng)的徑向區(qū)(70)，和用于容納一個(gè)燃料噴嘴(24)的軸向區(qū)(72)。
9.一種具有穿過(guò)其間的縱向中心軸線(12)的燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器(10)的環(huán)形罩(44/38)，所述燃燒器(10)包括一個(gè)在其上形成的具有一個(gè)內(nèi)部分(30)、一個(gè)外部分(32)、一個(gè)前表面(34)和多個(gè)沿圓周間隔的孔(36)的環(huán)形拱頂板(20)；包括(a)與所述拱頂板(20)的所述內(nèi)、外部分(30/32)中的一個(gè)部分連接的一個(gè)下游端(45/39)；(b)處于所述拱頂板20的所述前表面(34)的上游的一個(gè)上游端(49/47)；和(c)多個(gè)沿圓周間隔的，從所述上游端(49/47)的一個(gè)內(nèi)表面(43/35)延伸的接片件(56/54)；其中，所述接片件(56/54)用于將相應(yīng)的旋流器(46)以自由浮動(dòng)方式保持在所述罩(44/38)和所述拱頂板(20)之間，同時(shí)保持基本上與所述拱頂板(20)中的所述孔(36)中的一個(gè)孔對(duì)準(zhǔn)。
10.如權(quán)利要求9所述的罩(44/38)，其特征為，每一個(gè)所述的接片件(56/54)還包括(a)用于限制旋流器(26)的徑向增大和移動(dòng)的一個(gè)軸向表面(64/62)；和(b)與所述拱頂板前表面(34)隔開一個(gè)預(yù)定量，用于限制該旋流器(26)的軸向增大和移動(dòng)的一個(gè)徑向表面(68/66)。
全文摘要
一種具有穿過(guò)它的縱向中心軸線(12)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器拱頂組件(10)，它包括一個(gè)在其上形成的具有一個(gè)內(nèi)部分(30)、一個(gè)外部分(32)、一個(gè)前表面(34)和多個(gè)沿圓周間隔的孔(36)的環(huán)形拱頂板(20)，其中，在每一個(gè)相鄰的孔(36)之間形成一個(gè)徑向區(qū)(37)；與所述拱頂板(20)的所述外部分(32)連接的一個(gè)環(huán)形外罩(38)；與所述的拱頂板(20)的所述內(nèi)部分(30)連接的一個(gè)環(huán)形內(nèi)罩(44)；和設(shè)置在所述拱頂板(20)的所述前表面(34)和所述內(nèi)罩和外罩(44，38)之間的，基本上與所述拱頂板(20)的每一個(gè)所述孔(36)對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)旋流器(26)；所述旋流器(26)包括一個(gè)前部分(50)和一個(gè)后部分(52)；其中，將每一個(gè)所述旋流器(26)，還包括一個(gè)前部分(50)和一個(gè)后部分(52)，并且由位于其上游的至少一個(gè)接片件(54/58、56/60)保持，可在徑向和軸向方向移動(dòng)。
文檔編號(hào)F23R3/14GK1598407SQ20041005661
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月11日
發(fā)明者M·A·麥克馬斯特斯, J·E·湯普森, G·A·茨馬魯斯蒂, J·N·庫(kù)珀, G·E·維赫 申請(qǐng)人:通用電氣公司