專利名稱：燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒襯里停止器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的燃燒室，且更具體地，本發(fā)明涉 及燃燒襯里在燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒室中的裝配和對準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u4侖機(jī)的燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生熱氣體以驅(qū)動渦輪才幾。渦輪才幾繼而驅(qū) 動壓縮機(jī)，壓縮機(jī)提供壓縮空氣用于燃燒系統(tǒng)中的燃燒。此外，渦輪 機(jī)產(chǎn)生有用的輸出動力。燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒系統(tǒng)構(gòu)造為燃燒室的圓形 陣列，所述燃燒室設(shè)置為從壓縮機(jī)接收壓縮空氣，將燃料噴入壓縮空 氣中產(chǎn)生燃燒反應(yīng)，且產(chǎn)生熱燃燒氣體給渦輪機(jī)。每個圓柱形燃燒室 包括一個或更多的燃料噴嘴、在燃燒襯里中的燃燒區(qū)、環(huán)繞襯里且從 襯里徑向隔開的流襯套、和在燃燒室和渦輪機(jī)之間的氣體轉(zhuǎn)移導(dǎo)管。
燃燒區(qū)是燃燒襯里內(nèi)的容積，其中燃料/空氣混合物燃燒產(chǎn)生熱氣 體。壓縮空氣通過燃燒襯里和流襯套之間的環(huán)形間隙乂人壓縮機(jī)流向燃 燒區(qū)。流動通過該間隙的空氣冷卻襯里的外表面且通過燃燒襯里中的 孔流入燃燒區(qū)。壓縮空氣在襯里和流襯套之間以第一方向流動，且當(dāng) 它進(jìn)入燃燒襯里時顛倒方向，且作為熱氣體以相對的方向流出襯里和 燃燒器，并流向渦輪機(jī)。
燃燒襯里在高溫環(huán)境中操作，其中劇烈的燃燒過程產(chǎn)生高速熱氣 體氣流，所述熱氣體流動通過襯里且流向渦輪機(jī)。來自燃燒過程的熱
和振動、以及來自燃?xì)鉁u4侖才幾的其它初4成載荷和應(yīng)力搖動、顫動和另 外振動燃燒襯里、流襯套和燃燒室的其它部件。因此，燃燒襯里應(yīng)當(dāng) 裝配在流襯套中以承受由氣體燃燒施加的熱、振動和載荷以及作用于 燃燒室上的其它力。
襯里停止器(liner stop)將燃燒襯里同心地裝配在燃燒流襯套 中。通常，三個襯里停止器圍繞燃燒襯里的外表面上設(shè)置，且橋接襯 里和流襯套之間的間隙。燃燒襯里上的每個襯里停止器與流襯套內(nèi)表 面上的匹配襯里停止器配對。襯里停止器將襯里在流襯套中對準(zhǔn)，且 相對于燃料噴嘴和燃燒室的其它部件對準(zhǔn)。
現(xiàn)有技術(shù)襯里停止器在將燃燒襯里在流襯套中對準(zhǔn)方面具有困 難，尤其是在燃燒系統(tǒng)的組裝期間。在組裝期間，燃燒襯里插入圓柱
形流襯套中。襯里通過三個襯里停止器和O形圈密封件(hula seal)保 持到位。燃燒襯里上的襯里停止器裝配到流襯套中的匹配襯里停止器 中。當(dāng)燃燒襯里組裝到流襯套中時，在燃燒襯里上的襯里停止器可以 插入流襯套中的匹配襯里停止器之前，O形圈密封件接合。結(jié)果，在襯 里插入流襯套時，所述停止器不允許自身對準(zhǔn)。襯里和流襯套之間的 未對準(zhǔn)通常導(dǎo)致襯里停止器不均勻地加載。這需要襯里在安裝入流襯 套中之后調(diào)節(jié)，在襯里由O形圈密封件保持到位的情況下，這是困難而 耗時的。此外，燃燒襯里和流襯套之間的未對準(zhǔn)的可能性已經(jīng)導(dǎo)致燃 燒系統(tǒng)中相對高數(shù)量的缺陷。
在由燃燒襯里中的燃燒產(chǎn)生的非常大的振動和熱期間，襯里停止 器支撐襯里。由于燃燒過程引起的振動和熱變形使得襯里、流襯套和 燃燒器的其它部件振動和另外相對于彼此移動。具體而言，燃燒襯里 熱變形且相對于流襯套和燃料噴嘴振動。因此，不管燃燒系統(tǒng)中內(nèi)在 的振動力和變形，襯里停止器應(yīng)當(dāng)在襯里、襯套和流動噴嘴之間保持 對準(zhǔn)。
現(xiàn)有技術(shù)燃燒襯里停止器遭受其接觸表面的過多磨損。襯里停止 器中的接觸表面是當(dāng)襯里處于流襯套中時陽和陰停止器摩擦接觸的表 面。襯里停止器中的接觸表面支撐燃燒襯里的重量，且在襯里和流襯 套之間傳遞^展動和其它動態(tài)力。這些4妾觸表面也應(yīng)當(dāng)浮義受這些表面一 起摩擦引起的磨損。在燃燒系統(tǒng)操作期間，襯里停止器產(chǎn)生增加的表 面磨損的磨損周期，這使得襯里停止器之間的更大的振動運動，且這 繼而造成更多的表面磨損。
襯里停止器的振動/磨損周期可以持續(xù)，直到接觸表面磨穿且襯里 停止器失效。當(dāng)襯里停止器磨穿且失效時，燃燒室中的磨損表面將從 襯里停止器移走且移到未摩擦接觸的其它表面。類似地，由于在燃燒 襯里插入流襯套時的未對準(zhǔn)，可能導(dǎo)致燃燒室中表面之間的無意接觸。 如果燃燒器中的磨損表面從襯里停止器移走，那么例如燃燒襯里和燃 料噴嘴的表面將進(jìn)入摩擦接觸。襯里和燃料噴嘴的表面未設(shè)計或打算 支撐燃燒襯里或承受振動期間發(fā)生的摩擦磨損。當(dāng)接觸表面從襯里停 止器移向其它燃燒室部件時，磨損和振動的周期快速地持續(xù)，直到燃
燒器失效或直到在新的摩擦表面之間產(chǎn)生足夠的間隙以讓路且允許摩 擦表面?zhèn)鬟f回到襯里停止器或其它燃燒器部件。盡管摩擦接觸移回至 襯里停止器，襯里、噴嘴或其它燃燒室部件的磨損損壞將引起燃燒室 的過早失效。
襯里停止器、燃燒襯里和流襯套之間的過多磨損需要襯里和停止 器的頻繁維護(hù)檢查，且可能導(dǎo)致燃燒器失效。過去，襯里停止器的過 多磨損使燃?xì)鉁u輪機(jī)需要定期停機(jī)以檢查和更換磨損的燃燒部件，尤 其是襯里停止器。
因此，需要這樣的燃燒襯里停止器，其在組裝期間允許燃燒襯里 和流襯套的容易對準(zhǔn)，為襯套提供振動抵抗支撐，且不因為振動磨損 失效。優(yōu)選地，這種襯里停止器容易安裝和維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，公開了用于將襯里保持在燃燒系統(tǒng)的襯套內(nèi)的
襯里停止器，所述襯里停止器包括包括鞍座的陰部件，所述陰部件
適于聯(lián)接到所述襯里和所述襯套中的一個；包括用于插入到鞍座的突 出部的陽部件，所述陽部件適于聯(lián)接到所述襯里和所述襯套中的相對
一個；和插入件，當(dāng)所述突出部布置在所述鞍座中時，所述插入件適
于接附到所述突出部且確保振動的阻尼。
在另 一實施例中，公開了用于將襯里插入燃燒系統(tǒng)的襯套的方法， 所述方法包括將陽部件和陰部件中的一個安裝到所述襯里的外表面 上；將所述陽部件和所述陰部件中的相對一個安裝到所述襯套的內(nèi)表 面上；將插入件安裝到所述陽部件的突出部上；和將所述襯里插入所 述襯套，從而所述突出部i殳置在所述陰部件的鞍座中。
在又一實施例中，公開了包括插入到襯套中的襯里的燃燒系統(tǒng)， 所述燃燒系統(tǒng)包括設(shè)置在所述襯里和所述襯套之間的多個襯里停止 器，每個襯里停止器包括具有鞍座的陰部件，所述陰部件適于聯(lián)接 到所述襯里和所述襯套中的 一個；包括用于插入到鞍座的突出部的陽 部件，所述陽部件適于耳關(guān)4妻到所述襯里和所述襯套中的相對一個；和 插入件，當(dāng)所述突出部布置在所述鞍座中時，所述插入件適于接附到 所述突出部且確保襯里保持在襯套內(nèi)和振動的阻尼。


圖l描繪了燃燒系統(tǒng)的截面圖2提供了襯里停止器的陰部件的透視圖3描繪了襯里停止器的陽部件的透視圖4描繪了襯里停止器的插入件的透視圖5描繪了用于緊固燃燒系統(tǒng)的襯里的襯里停止器；
圖6描繪了襯里系統(tǒng)的陽部件和插入件；和
圖7為提供用于安裝燃燒系統(tǒng)的襯里的示范性方法的流程圖。
具體實施例方式
公開了一種襯里停止器，襯里停止器在燃燒系統(tǒng)(如燃?xì)鉁u輪機(jī)) 中的燃燒襯里和流襯套的接口處提供安裝和磨損減輕中的至少 一個。 該功能通過使用多個襯里停止器提供，所述襯里停止器總體上以均勻 分布設(shè)置在襯里和流襯套中。由于增加插入件，襯里停止器提供對由 轉(zhuǎn)子和燃燒動態(tài)過程引起的振動的增加的阻尼和增加的安裝容易性。
現(xiàn)在參見圖l,顯示了燃燒系統(tǒng)2的截面圖。燃燒系統(tǒng)2總體上包括 襯里5和流襯套6。襯里5和流襯套6在組裝期間通過使用多個襯里停止 器10相對于彼此定位。在一些實施例中，燃燒系統(tǒng)2為大體上圓柱形， 且包括三個襯里停止器IO,每個襯里停止器10離另一襯里停止器10大 約120度，以提供襯里5和流襯套6的相對均勻的對準(zhǔn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以使用任何數(shù)量的襯里停止器10和襯里停止器10的任 何分布。
參見圖2到圖4，襯里停止器10總體上包括三個部件。如圖2所示， 第一部件為陰部件20。如圖3所示，第二部件為陽部件！30。如圖4所示， 第三部件為插入件4Q?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述這些部件的每一個。
參見圖2所示的實施例，陰部件20總體上包括加工的切口或"鞍座" 25。在該實施例中，鞍座25包括正交布置的壁。所述正交布置的壁包 括第一側(cè)壁21、正交布置的底面24、正交布置的第二側(cè)壁23和正交布 置的后壁22。在該實施例中，第一側(cè)壁21和第二側(cè)壁23大體上彼此平 行，且在它們之間形成鞍座。陰部件20典型地包括用于裝配到流襯套6 (或襯里5，根據(jù)具體情況而定)的裝配特征部26。在各個實施例中， 陰部件2 0從承受燃燒系統(tǒng)2操作期間的熱、環(huán)境和機(jī)械應(yīng)力的材料制
成。示范性的材料包括而不限于鈷超合金、鎳超合金、鐵超合金、不 4秀鋼和-友鋼。
參見圖3所示的實施例，陽部件30包括與陰部件20配合的設(shè)計。即， 陽部件30也包括適于裝配到鞍座25中的多個壁。例如，在該實施例中， 陽部件30包括具有與鞍座25關(guān)聯(lián)的尺寸的突出部35。突出部35包括頂 側(cè)34、正交布置的第一側(cè)壁33、正交布置的底側(cè)37、和正交布置的第 二側(cè)壁31(即，也正交布置到頂側(cè)34)。第一側(cè)壁33和第二側(cè)壁31大體 上彼此平行，同時頂側(cè)34和底側(cè)37大體上彼此平行。形成突出部35的 材料位于平行壁(31、 33)和側(cè)(34、 37)之間。突出部35包括可大 體上與鞍座25的后壁22匹配的面32。陽部件30典型地包括用于裝配到 襯里5的裝配特征部36。在該示例中，裝配特征部26包括弓形背側(cè)以允 許停止器10抵靠用于焊接到襯里5的襯里焊接表面緊密地裝配。在各個 實施例中，陽部件30從承受燃燒系統(tǒng)2操作期間的熱、環(huán)境和機(jī)械應(yīng)力 的材料制成。示范性的材料包括而不限于鈷超合金、鎳超合金、鐵超 合金、不4秀鋼和碳鋼。
參見圖4所示的實施例，插入件4 0包括允許實施例接附到陽部件3 0 的設(shè)計。在該實施例中，插入件40包括第一彈性壁41、正交布置的底 部構(gòu)件44、和正交布置的第二彈性壁43。在該實施例中，第一彈性壁 41和第二彈性壁43包括在每個彈性壁41、 43中設(shè)置片簧的設(shè)計。插入 件40通常由適于用于插入件40的連續(xù)金屬塊形成。示范性的材料包括 而不限于硬化鋼的形式和合金和各種復(fù)合材料。插入件4 0包括一個或 更多的材料層。在一些實施例中，插入件40為雙層片簧?？傮w而言， 插入件4 0是柔性的。
插入件4 0可包括涂層，例如用于減輕磨損的磨損涂層。
在襯里停止器10的初始組裝期間，至少 一個陰部件2 O聯(lián)接到流襯 套6。相應(yīng)的陽部件30聯(lián)接到襯里5。(當(dāng)然，部件20、 30可以顛倒)。 在示范性實施例中，部件20、 30焊接到燃燒系統(tǒng)2的相應(yīng)部分。
在一些實施例中， 一旦陽部件30安裝，插入件40接附到陽部件30 上。在一個實施例中，插入件40通過焊接件接附到突出部35。例如， 至少一個焊接部可以沿底部構(gòu)件44設(shè)置。在一些其它的實施例中，插 入件40可在陽部件30安裝之前夾持到陽部件30上?？蓞⒖紙D5。
在圖5中，插入件40顯示為布置在陽部件30上。
一旦陽部件30和陰部件20安裝且為燃燒系統(tǒng)2組裝準(zhǔn)備，襯里5插 入流襯套6中。陽部件30和陰部件20對準(zhǔn)，從而襯里5的累進(jìn)插入使得 突出部35布置到鞍座25中?？蓞⒖紙D6。
由于插入件40的存在，安裝突出部35需要的力根據(jù)由每個插入件 40提供的彈性力累進(jìn)地增長。 一旦安裝，由每個插入件40提供的彈性 力提供襯里5和流襯套6的保持和對準(zhǔn)。
現(xiàn)在參考圖7，安裝襯里的方法70總體上需要將第一部件(陽部件 30和陰部件20中的一個)安裝到襯里5上71;將第二部件安裝到襯套6 上72;接附插入件73;且然后對準(zhǔn)并插入襯里74。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到可能具有很多限制，例如，這些任務(wù)的性能、以及各 個部件的使用。因此，該方法70僅為示范性的且在此不限制教導(dǎo)。
陰部件2 0和陽部件30之間的摩擦補償極大地減少，因為部件2 0和 30之間的振動運動由于插入件40阻尼。即，插入件40吸收振動能量的 部分，減少引起陰部件2 0和陽部件30之間相對運動的磨損。
襯里停止器10的使用提供x方向和y方向的襯里保持，如圖2所示。 當(dāng)陽部件30就位在陰部件20中時，插入件40的彈性壁41和43施加力于 陰部件20的第一和第二側(cè)壁21和2 3上。該彈性力在y方向以相對小的運 動將陽和陰部件30和20相對于彼此懸掛到位。在x方向，陽和陰部件30 和2 0通過由彈性壁41和43施加的彈性力引起的在插入件40的彈性壁41 和43以及陰部件20的第一和第二側(cè)壁21和23之間的摩擦而相對于彼此 保持到位。移動限于插入方向(x方向)。接觸表面區(qū)域也有利于分配 在流襯套6和燃燒襯里5之間傳遞的振動和其它動態(tài)力。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，陽部件30和陰部件20可包括更多或 更少的表面，且插入件40可設(shè)計為與這些其它實施例配合。因此，在 此提供的實施例僅為示范性的且在此不限制教導(dǎo)。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參考示范性實施例描述，應(yīng)當(dāng)理解，可以進(jìn)行各 種變動且等價物可以替換其元件而不偏離本發(fā)明的范圍。此外，可以 進(jìn)行許多修改以將具體情況或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)，而不偏離其本 質(zhì)范圍。因此，本發(fā)明并不限于作為實施本發(fā)明的最佳模式公開的具 體實施例，本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有實施例。
附圖標(biāo)i己 2燃燒系統(tǒng) 5燃燒襯里
6么充^3"#
10襯里停止器
20陰部件
30陽部件
40插入件
25鞍座
21第一側(cè)壁
24正交布置的底面
2 3正交布置的第二側(cè)壁
22正交布置的后壁
26裝配特征部
35突出部
34頂側(cè)
33正交布置的第一側(cè)壁 37正交布置的底側(cè) 31正交布置的第二側(cè)壁 32面
36裝配特征部
41第一彈性壁
44正交布置的底部構(gòu)件
43第二彈性壁
70方法
71安裝第一部件 72安裝第二部件 7 3接附插入件 74對準(zhǔn)并插入襯里
權(quán)利要求
1.一種用于將襯里(5)保持在燃燒系統(tǒng)(2)的襯套(6)內(nèi)的襯里停止器(10)，所述襯里停止器(10)包括包括鞍座(25)的陰部件(20)，所述陰部件(20)適于聯(lián)接到所述襯里(5)和所述襯套(6)中的一個；包括用于插入到所述鞍座(25)的突出部(35)的陽部件(30)，所述陽部件(30)適于聯(lián)接到所述襯里(5)和所述襯套(6)中的相對一個；和插入件(40)，當(dāng)所述突出部(35)布置在所述鞍座(25)中時，所述插入件(40)適于接附到所述突出部(35)且確保振動的阻尼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的襯里停止器(10),其特征在于，所述 鞍座.(25)包括第一側(cè)壁(21)、正交布置的底面(24)、正交布置的 第二側(cè)壁(23)和正交布置的后壁(")。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的襯里停止器(10),其特征在于，所述 第一側(cè)壁(21)和所述第二側(cè)壁(31)大體上彼此平行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的襯里停止器(10),其特征在于，所述 突出部(35)包括頂側(cè)(34)、正交布置的第一側(cè)壁(33)、正交布置 的底側(cè)(37)、和正交布置到所述頂側(cè)(34)的正交布置的笫二側(cè)壁(31 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的襯里停止器(10),其特征在于，所述 陰部件(20)和所述陽部件(30)中的至少一個從鈷超合金、鎳超合 金、鐵超合金、不銹鋼和碳鋼中的至少一種制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的襯里停止器(10)，其特征在于，所述 插入件(40)包括第一彈性壁(41)、正交布置的底部構(gòu)件(44)、和 正交布置的第二彈性壁(")。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的襯里停止器(10 ),其特征在于，所述 插入件(40)包括至少一個材料層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的襯里停止器(10),其特征在于，所述 插入件(40)還包括位于其上的磨損涂層。
9. 一種用于將襯里(5 )插入燃燒系統(tǒng)(2 )的襯套(6 )的方法， 所述方法包括將陽部件(30)和陰部件(20)中的一個安裝到所述襯里(5)的 外表面上；將所述陽部件(30)和所述陰部件(20)中的相對一個安裝到所 述襯套(6 )的內(nèi)表面上；將插入件(40)安裝到所述陽部件(30)的突出部(35)上；和將所述襯里(5 )插入所述襯套(6 ),從而所述突出部(35 )設(shè)置 在所述陰部件(20)的鞍座(25)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括在所述插入 件(40)的外表面上設(shè)置磨損涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒襯里停止器。一種用于將襯里(5)保持在燃燒系統(tǒng)(2)的襯套(6)內(nèi)的襯里停止器(10)，所述襯里停止器(10)包括包括鞍座(25)的陰部件(20)，所述陰部件(20)適于聯(lián)接到所述襯里(5)和所述襯套(6)中的一個；包括用于插入到所述鞍座(25)的突出部(35)的陽部件(30)，所述陽部件(30)適于聯(lián)接到所述襯里(5)和所述襯套(6)中的相對一個；和插入件(40)，當(dāng)所述突出部(35)布置在所述鞍座(25)中時，所述插入件(40)適于接附到所述突出部(35)且確保振動的阻尼。也公開了一種方法和系統(tǒng)。
文檔編號F23R3/00GK101368738SQ20081014598
公開日2009年2月18日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者A·M·潘格爾, J·S·勒貝格, T·D·帕坎 申請人:通用電氣公司