專利名稱：燃料噴嘴彈簧支撐件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大體上涉及燃氣渦輪發(fā)動機，更具體地涉及用于將燃料噴嘴布置在渦輪燃燒器的帽狀組件內(nèi)的彈簧支撐件(spring support)。
背景技術(shù)：
燃氣渦輪發(fā)動機通常包括具有以多種構(gòu)造布置在其中的多個燃料噴嘴的燃燒器。 例如，由 New York Schenectady 的 General ElectricCorporation 提供的 DLN2. 6+(干式 低氮氧化物)燃燒系統(tǒng)提供具有由五個外部燃料噴嘴包圍的中央燃料噴嘴的六燃料噴嘴 構(gòu)造。這種燃燒系統(tǒng)在進入反應(yīng)區(qū)或燃燒區(qū)之前混合一種或更多種燃料流和空氣流。這種 預混合傾向于降低整體燃燒溫度以及諸如氮氧化物(NOx)的不期望的排放。眾所周知，燃料噴嘴通常包括安裝到凸緣上的多個燃料管和空氣管。在DLN2. 6+ 燃燒系統(tǒng)中，燃料噴嘴可以以稍微懸臂的方式布置在帽狀組件中。然而，懸臂結(jié)構(gòu)的結(jié)合和 中央燃料噴嘴的固有頻率引起稍高的振幅共振，其導致關(guān)于凸緣與外部預混合管中的一個 之間的硬焊連接的問題。盡管可修改燃料噴嘴和帽狀組件的設(shè)計以消除關(guān)于連接的問題，但是在本領(lǐng)域中 存在大量的正在操作的設(shè)備。因此，需要用于阻尼或者至少轉(zhuǎn)移中央燃料管的固有頻率以 避免可隨著高振幅共振產(chǎn)生的任何問題的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法優(yōu)選地能夠阻尼或轉(zhuǎn) 移燃料噴嘴的固有頻率而不需要大量的設(shè)備更換或改造費用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本申請?zhí)峁┤剂蠂娮鞆椈芍蜗到y(tǒng)。燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)可包括燃料噴 嘴、帽狀組件以及位于燃料噴嘴和帽狀組件之間的彈簧支撐件。本申請還提供操作具有燃料噴嘴和帽狀組件的燃燒器的方法。該方法可包括確定 改變?nèi)剂蠂娮斓墓逃蓄l率的彈簧支撐件的尺寸的步驟、將彈簧支撐件布置在燃料噴嘴和帽 狀組件之間的步驟以及在改變的固有頻率下操作燃料噴嘴的步驟。本申請還提供燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)。燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)可包括燃料噴嘴、 帽狀組件以及位于燃料噴嘴與帽狀組件之間的彈簧支撐件。該彈簧支撐件可包括呼拉 (hula)密封件和套環(huán)。在結(jié)合一些附圖和所附權(quán)利要求閱讀下列詳細說明之后，本申請的這些和其它特 征將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯。


圖1是燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖；圖2是已知的燃料噴嘴和帽狀組件的透視圖；圖3是圖2的燃料噴嘴和帽狀組件的側(cè)視截面圖；圖4是圖2的燃料噴嘴的加工環(huán)和帽狀組件的浮動套環(huán)的側(cè)視截面圖5是本文所說明的燃料噴嘴彈簧支撐件的透視圖；圖6是具有燃料噴嘴和帽狀組件的本文所說明的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)的透視 圖；圖7是圖6的燃料噴嘴的加工環(huán)、彈簧支撐件和帽狀組件的側(cè)視截面圖。部件列表
10燃氣渦輪發(fā)動機2O壓縮機30燃燒器40 渦輪50外部負載60燃料噴嘴65帽狀組件70浮動套環(huán)75加工環(huán)80 凸緣85預混合器管100燃料噴嘴彈簧系統(tǒng)110彈簧支撐件120呼拉密封件130 套環(huán)
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖，其中在一些視圖中相同的數(shù)字指示相同的元件，圖1示出燃氣渦 輪發(fā)動機10的示意圖。眾所周知，燃氣渦輪發(fā)動機10可包括壓縮進入空氣流的壓縮機20。 壓縮機20將壓縮的空氣流傳送到燃燒器30。燃燒器30將壓縮的空氣流與壓縮的燃料流混 合并點燃混合物。(盡管示出了單一燃燒器30，但是燃氣渦輪發(fā)動機10可包括任何數(shù)量的 燃燒器30)。熱的燃燒氣體轉(zhuǎn)而被傳送到渦輪40。熱的燃燒氣體驅(qū)動渦輪40以便產(chǎn)生機 械功。由渦輪40產(chǎn)生的機械功驅(qū)動壓縮機20和諸如發(fā)電機等的外部負載50。燃氣渦輪發(fā) 動機10可使用天然氣、各種類型的合成氣和其它類型的燃料。燃氣渦輪發(fā)動機10可具有 其它構(gòu)造，并可使用本文中的其它類型的構(gòu)件。圖2至圖4示出已知的燃料噴嘴60。具體地，示出了 9FBA型中央燃料噴嘴60。燃 料噴嘴60布置在帽狀組件65中。帽狀組件65可以是DLN2. 6+燃燒系統(tǒng)的一部分。如圖 所示，DLN2. 6+燃燒系統(tǒng)采用五個噴嘴圍繞一個噴嘴的構(gòu)造。具體地，噴嘴60經(jīng)由沿著加 工環(huán)75騎在燃料噴嘴60上的浮動套環(huán)70保持在帽狀組件65內(nèi)。9FBA型中央燃料噴嘴 60在大約零裕度到3轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速下操作。如上所述，高振幅共振在燃料噴嘴60的凸緣80與 外部預混合器管85之間導致問題。圖5至圖7示出如本文所述的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)100。燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng) 100包括位于燃料噴嘴60與帽狀組件65之間的彈簧支撐件110。如圖5所示，彈簧支撐件 110包括位于外部套環(huán)130內(nèi)的呼拉密封件120。例如，如在共有的美國專利No. 6，334，310中所述，呼拉密封件120限定成形成為圓圈的片簧系統(tǒng)。呼拉密封件120通常用于密封滑 動的界面連接或兩個同心管之間的環(huán)形帽。呼拉密封件120為燃料噴嘴彈簧系統(tǒng)100提供彈簧剛度和阻尼。如圖6和圖7中 所示，呼拉密封件120可相對燃料噴嘴60的加工環(huán)75布置而不使用浮動套環(huán)70。呼拉密 封件120在滿360度周圍上支撐燃料噴嘴60。彈簧支撐件110可在其中使用多個呼拉密封 件120。除了提供剛度，呼拉密封件120中的摩擦損失可提供機械阻尼以降低振動幅度。
因此，在燃料噴嘴60的跨距中點處使用呼拉密封件120可提高噴嘴60的固有頻 率。具體地，呼拉密封件120可將噴嘴60的第一固有頻率從大約150Hz升高到大約230Hz 以上。基于可用的空間，呼拉密封件120可將固有頻率提高四倍或更多倍。呼拉密封件120 和密封件的剛度可定制為將燃料噴嘴的固有頻率移動到期望的范圍。呼拉密封件120優(yōu)選 地具有大約70klb/in的剛度，并可從大約30klb/in變化到高于大約150klb/in。呼拉密 封件120可由Inconel X750 (通過添加鋁和鈦而可沉淀硬化制成的鎳鉻合金，其在達大約 7000C (1290 T )的高溫下具有蠕變斷裂強度)或類似類型的材料制成。因此，使用彈簧支撐件Il0避免昂貴地改進中央燃料噴嘴60和帽狀組件65。此 夕卜，使用彈簧支撐件110可在現(xiàn)場進行改進。彈簧支撐件Iio同樣可提高燃料噴嘴60的使 用壽命。應(yīng)顯而易見的是，前述僅僅涉及本申請的某些實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可作出多 種改變和變更，而不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的總體精神和范圍。
權(quán)利要求
一種燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)，其包括燃料噴嘴(60)；帽狀組件(65)；以及彈簧支撐件(110)，其位于所述燃料噴嘴(60)與所述帽狀組件(65)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述彈簧支撐件 (110)包括呼拉密封件(120)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述彈簧支撐件 (110)包括圍繞所述呼拉密封件(120)的套環(huán)(130)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述呼拉密封件 (120)圍繞所述燃料噴嘴(60)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述呼拉密封件 (120)具有大約30klb/in至超過150klb/in的剛度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述呼拉密封件 (120)包括鎳鉻合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述呼拉密封件 (120)包括多個呼拉密封件(120)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述燃料噴嘴 (60)包括在其周圍的環(huán)(75)，其中所述彈簧支撐件(110)布置在所述環(huán)(75)周圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)，其特征在于，當所述彈簧支撐 件(110)布置于所述燃料噴嘴(60)上時，所述燃料噴嘴(60)的固有頻率大于大約230Hz。
10.一種操作具有燃料噴嘴(60)和帽狀組件(65)的燃燒器(30)的方法，其包括確定用于改變所述燃料噴嘴(60)的固有頻率的彈簧支撐件(110)的尺寸；將所述彈簧支撐件(110)布置在所述燃料噴嘴(60)與所述帽狀組件(65)之間；以及在改變的固有頻率下操作所述燃料噴嘴(60)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料噴嘴彈簧支撐件(110)，并且還提供一種燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)。燃料噴嘴彈簧支撐系統(tǒng)(100)可包括燃料噴嘴(60)、帽狀組件(65)以及位于燃料噴嘴(60)與帽狀組件(65)之間的彈簧支撐件(110)。
文檔編號F23D14/48GK101858598SQ20101015638
公開日2010年10月13日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者C·P·基納, D·西拉 申請人:通用電氣公司