用于一體式燃燒器的噴射凸臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于一體式燃燒器的噴射凸臺(tái)。具體而言，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N燃燒器。該燃燒器包括一體式內(nèi)襯，其帶有過(guò)渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開(kāi)口。燃料噴射凸臺(tái)可定位在燃料噴射開(kāi)口內(nèi)。燃料噴射凸臺(tái)可以在直接金屬激光熔化過(guò)程中制造。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于一體式燃燒器的噴射凸臺(tái)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)與所得的專(zhuān)利大體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且更具體地涉及帶有噴射凸臺(tái)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，該噴射凸臺(tái)定位在一體式燃燒器內(nèi)襯的過(guò)渡件上或其附近以用于低燃燒駐留時(shí)間。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒區(qū)段大體包括在壓縮機(jī)排出外殼附近配置成環(huán)狀陣列的若干燃燒器。典型的燃燒器可包括聯(lián)接到壓縮機(jī)排出外殼的端蓋、在壓縮機(jī)排出外殼內(nèi)沿徑向及軸向延伸的環(huán)狀帽組件、從帽組件向下游延伸的環(huán)狀內(nèi)襯，以及在內(nèi)襯和渦輪區(qū)段的第一級(jí)之間延伸的過(guò)渡件。過(guò)渡件的后部框架部分可聯(lián)接到渦輪外殼用于定位和支撐。
[0003]為了減少燃?xì)鉁u輪的燃燒器內(nèi)的獨(dú)立構(gòu)件的數(shù)目，過(guò)渡件和燃燒器內(nèi)襯可組合到一體式構(gòu)件中。延遲貧噴射器可定位在一體式內(nèi)襯附近。由于制造工藝的限制，這些噴射器當(dāng)前定位在過(guò)渡件的上游。然而這種定位可增加在其中的燃燒駐留時(shí)間。
[0004]因此存在對(duì)用于燃燒器的改進(jìn)的一體式內(nèi)襯的期望。這種改進(jìn)的一體式內(nèi)襯可在延遲貧噴射器的定位中具有增加的靈活性，該定位包括將噴射器定位在過(guò)渡件附近，以便提供非常低的延遲貧噴射駐留時(shí)間以用于增加性能及降低排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)及所得的專(zhuān)利因此提供了一種燃燒器。該燃燒器包括一體式內(nèi)襯，其帶有過(guò)渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開(kāi)口。燃料噴射凸臺(tái)可定位在燃料噴射開(kāi)口內(nèi)。燃料噴射凸臺(tái)可以在直接金屬激光熔化過(guò)程中制造。
[0006]本申請(qǐng)及所得的專(zhuān)利還提供了一種制造帶有低的二次燃燒駐留時(shí)間的燃燒器的方法。該方法可包括如下步驟:在直接金屬激光熔化過(guò)程中制造燃料噴射凸臺(tái)，將燃料噴射開(kāi)口定位在燃燒器內(nèi)襯的過(guò)渡件中，將燃料噴射凸臺(tái)焊接在燃料噴射開(kāi)口內(nèi)，以及，將延遲貧燃料噴射器定位在燃料噴射凸臺(tái)中。
[0007]本申請(qǐng)與所得的專(zhuān)利還提供了一種燃燒器。該燃燒器可包括一體式內(nèi)襯，其帶有過(guò)渡件、重疊的燃料噴射部分和燃料噴射開(kāi)口。成型的燃料噴射凸臺(tái)可定位在燃料噴射開(kāi)口內(nèi)。成型的燃料噴射凸臺(tái)可以在直接金屬激光熔化過(guò)程中制造。
[0008]技術(shù)方案1.一種燃燒器，包括:
一體式內(nèi)襯；
所述一體式內(nèi)襯包括過(guò)渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開(kāi)口 ；以及定位在所述燃料噴射開(kāi)口內(nèi)的燃料噴射凸臺(tái)；
其中，所述燃料噴射凸臺(tái)在直接金屬激光熔化過(guò)程中制造。
[0009]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射部分與所述過(guò)渡件全部或部分重疊。
[0010]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射開(kāi)口定位在所述過(guò)渡件內(nèi)。
[0011]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃燒器，其中，所述燃燒器還包括多個(gè)燃料噴射開(kāi)口和燃料噴射凸臺(tái)。
[0012]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃燒器，其中，所述一體式內(nèi)襯包括前端和后端。
[0013]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的燃燒器，其中，所述一體式內(nèi)襯包括在所述前端附近的錐形部分和在所述后端附近的所述過(guò)渡件。
[0014]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃燒器，其中，所述過(guò)渡件定位在第一渦輪級(jí)附近。
[0015]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射凸臺(tái)包括成型形狀。
[0016]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射凸臺(tái)包括朝下的凸緣和朝外延伸的凸緣。
[0017]技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案9所述的燃燒器，其中，所述朝下延伸的凸緣限定燃料噴射凸臺(tái)開(kāi)口。
[0018]技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃燒器，其中，所述燃燒器還包括定位在所述燃料噴射凸臺(tái)內(nèi)的燃料噴射器。
[0019]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射器定位在第二燃燒區(qū)附近。
[0020]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射器包括延遲貧燃料噴射器。
[0021]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案I所述的燃燒器，其中，所述燃燒器還包括環(huán)繞所述一體式內(nèi)襯且限定通過(guò)其的流動(dòng)通路的流套筒。
[0022]技術(shù)方案15.—種制造帶有低的二次燃燒駐留時(shí)間的燃燒器的方法，包括:
在直接金屬激光熔化過(guò)程中制造燃料噴射凸臺(tái)；
將燃料噴射開(kāi)口定位在燃燒器內(nèi)襯的過(guò)渡件中；
將所述燃料噴射凸臺(tái)焊接在所述燃料噴射開(kāi)口內(nèi)；以及將延遲貧燃料噴射器定位在所述燃料噴射凸臺(tái)中。
[0023]技術(shù)方案16.—種燃燒器，包括:
一體式內(nèi)襯；
所述一體式內(nèi)襯包括過(guò)渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開(kāi)口 ；
其中，所述燃料噴射部分與所述過(guò)渡件重疊；以及定位在所述燃料噴射開(kāi)口內(nèi)的成型燃料噴射凸臺(tái)；
其中，所述成型燃料噴射凸臺(tái)在直接金屬激光熔化過(guò)程中制造。
[0024]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案16所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射開(kāi)口定位在所述過(guò)渡件內(nèi)。
[0025]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案16所述的燃燒器，其中，所述燃燒器還包括多個(gè)燃料噴射開(kāi)口和燃料噴射凸臺(tái)。
[0026]技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案16所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射凸臺(tái)包括朝下的凸緣、朝外延伸的凸緣，且其中所述朝下延伸的凸緣限定燃料噴射凸臺(tái)開(kāi)口。
[0027]技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案16所述的燃燒器，其中，所述燃燒器還包括定位在所述燃料噴射凸臺(tái)內(nèi)的燃料噴射器。
[0028]在結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求閱讀以下詳細(xì)描述之后，本申請(qǐng)及所得專(zhuān)利的這些及其它特征和改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言將變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，其示出壓縮機(jī)、燃燒器、渦輪和負(fù)載。
[0030]圖2是可與圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用的燃燒器的透視圖。
[0031]圖3是可與圖2的燃燒器一起使用的一體式內(nèi)襯的側(cè)視圖。
[0032]圖4是如可在本文中描述的帶有DMLM成形的噴射凸臺(tái)的一體式內(nèi)襯的透視圖。
[0033]圖5是圖4的DMLM成形的噴射凸臺(tái)的截面視圖。
[0034]圖6是帶有定位在DMLM噴射器凸臺(tái)內(nèi)的噴射器的一體式內(nèi)襯的透視圖。
[0035]零件清單
10 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)
15壓縮機(jī) 20 空氣 25 燃燒器 30 燃料 35 燃燒氣體 40 渦輪 45 軸 50 負(fù)載 52 端蓋 54 過(guò)渡件 56 燃料噴嘴 58 —體式內(nèi)襯 60 主燃燒區(qū) 62 流套筒 64 流動(dòng)通路 66 延遲貧燃料噴射器 68 第二燃燒區(qū) 70 第一級(jí) 72 主體 74 前端 76 后端 78 錐形部分 80 燃料噴射部分 82 燃料噴射器開(kāi)口 84燃料噴射器凸臺(tái) 100燃燒器
110一體式內(nèi)襯
120主體 130前端 140后立而 150錐形部分 160燃料噴射部分 170過(guò)渡件 180燃料噴射開(kāi)口 190燃料噴射凸臺(tái) 200成型形狀 210朝下的凸緣 220燃料噴射器開(kāi)口 230朝外延伸的凸緣。
【具體實(shí)施方式】
[0036]現(xiàn)在參考附圖，在附圖中，貫穿若干附圖的相似標(biāo)號(hào)表示相似的元件，圖1示出如可在本文中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括壓縮機(jī)15。壓縮機(jī)15壓縮引入的空氣20的流。壓縮機(jī)15將壓縮的空氣20的流輸送到燃燒器25。燃燒器25將壓縮的空氣20的流與加壓的燃料30的流混合且點(diǎn)燃混合物以創(chuàng)造燃燒氣體35的流。雖然僅示出單個(gè)燃燒器25，但是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括以周向陣列或者以其它方式配置的任意數(shù)目的燃燒器25。燃燒氣體35的流繼而輸送到渦輪40。燃燒氣體35的流驅(qū)動(dòng)渦輪40以便產(chǎn)生機(jī)械功。渦輪40中產(chǎn)生的機(jī)械功經(jīng)由軸45驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)15和外部負(fù)載50(諸如發(fā)電機(jī)等)。
[0037]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可使用天然氣、液體燃料、各種類(lèi)型的合成氣和/或其它類(lèi)型的燃料及其摻合物。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可為由紐約州的斯卡奈塔第的通用電氣公司提供的若干不同燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的任一種，包括但是不限于，諸如7或者9系列重型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)等的那些。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可具有不同的構(gòu)造，且可使用其它類(lèi)型的構(gòu)件。還可在本文中使用其它類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。還可在本文中一起使用多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、其它類(lèi)型的渦輪和其它類(lèi)型的功率發(fā)生設(shè)備。
[0038]圖2示出可與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10—起使用的燃燒器25的示例。大體上描述，燃燒器25可從頭端處的端蓋52延伸到渦輪40附近的后端處的過(guò)渡件54。若干燃料噴嘴56可定位在端蓋52附近。一體式內(nèi)襯58可從燃料噴嘴56朝過(guò)渡件54延伸。一體式內(nèi)襯58可在其中限定主燃燒區(qū)60。流套筒62可環(huán)繞一體式內(nèi)襯58。一體式內(nèi)襯58和流套筒62可限定其間的流動(dòng)通路64以用于來(lái)自壓縮機(jī)15或來(lái)自其它源的空氣20的流。燃燒器15還可包括一個(gè)或多個(gè)延遲貧燃料噴射器66。延遲貧燃料噴射器66可在第二燃燒區(qū)68附近沿徑向延伸穿過(guò)流套筒62與一體式內(nèi)襯58。一體式內(nèi)襯58大體在渦輪40的第一級(jí)噴嘴70附近終止。其它構(gòu)件和其它構(gòu)造可在本文中使用。
[0039]在使用中，來(lái)自壓縮機(jī)15的空氣20的流可傳送通過(guò)流動(dòng)通路64?？諝?0的流的一部分可引導(dǎo)至燃燒器25的頭端，從而變向且流動(dòng)通過(guò)燃料噴嘴56?？諝?0的流可在燃料噴嘴56中與燃料30的流混合，使得空氣與燃料可在主燃燒區(qū)60中燃燒。空氣20的流的第二部分可引導(dǎo)通過(guò)延遲貧噴射器66，其中，空氣可與燃料混合且在第二燃燒區(qū)68內(nèi)點(diǎn)燃。來(lái)自主燃燒區(qū)60與第二燃燒區(qū)68的燃燒氣體35的流可混合且朝渦輪40的第一級(jí)70流動(dòng)以便做有用功。
[0040]圖3示出一體式內(nèi)襯58的示例。大體上描述，一體式內(nèi)襯58可包括主體72。主體72可具有大致環(huán)狀形狀。主體(unibody)72可包括前端74、后端76、大體錐形部分78、燃料噴射部分80以及上述的過(guò)渡件54。錐形部分78可在前端74與燃料噴射部分80之間延伸。過(guò)渡件54大體從燃料噴射部分80向下游延伸且在后端76附近終止。燃料噴射部分80大體越過(guò)第二燃燒區(qū)68延伸。
[0041]一體式內(nèi)襯58可包括若干燃料噴射開(kāi)口 82。燃料噴射開(kāi)口 82可大小確定為容納延遲貧燃料噴射器66。若干燃料噴射凸臺(tái)84可定位在燃料噴射開(kāi)口 82附近，以便將延遲貧燃料噴射器66定位在其中。本文中所述的燃燒器25與一體式內(nèi)襯58僅用于示例的目的。許多其它類(lèi)型的燃燒器和一體式內(nèi)襯可為公知的。
[0042]圖4-圖6示出如可在本文中描述的燃燒器100的一部分的示例。燃燒器100可包括一體式內(nèi)襯110。類(lèi)似于上述的方式，一體式內(nèi)襯110可包括主體120。主體120可從前端130延伸到后端140。主體120還可包括錐形部分150、燃料噴射部分160和過(guò)渡件170。錐形部分150可從前端130朝燃料噴射部分160延伸。同樣地，過(guò)渡部分170可從燃料噴射部分160朝后端140延伸。燃料噴射部分160可包括一個(gè)或多個(gè)燃料噴射開(kāi)口 180。燃料噴射開(kāi)口 180中的每一個(gè)可具有定位在其中的燃料噴射凸臺(tái)190。燃料噴射凸臺(tái)190可焊接或以其它方式緊固在燃料噴射開(kāi)口 180內(nèi)。延遲貧燃料噴射器66等可定位在燃料噴射凸臺(tái)190內(nèi)?？稍诒疚闹惺褂闷渌鼧?gòu)件與其它構(gòu)造。
[0043]在該示例中，一體式內(nèi)襯110的燃料噴射部分160可延伸到過(guò)渡件170的部分或全部中。特別地，燃料噴射凸臺(tái)190可在渦輪40的第一級(jí)噴嘴70附近定位在過(guò)渡件170內(nèi)?？紤]到與渦輪40的第一級(jí)70的接近度，這種定位可在其中提供低的燃燒駐留時(shí)間。
[0044]燃料噴射凸臺(tái)190可包括高度成型形狀200。成型形狀200可包括延伸到燃料噴射開(kāi)口 180中的朝下凸緣210。朝下凸緣210可限定用于延遲貧燃料噴射器66的噴射凸臺(tái)開(kāi)口220。燃料噴射凸臺(tái)190還可包括朝外突出的凸緣230。朝外突出的凸緣230可沿著流套筒62延伸以用于與其一起支撐。燃料噴射凸臺(tái)190及其構(gòu)件可具有任何合適的大小、形狀或配置?？稍诒疚闹惺褂闷渌鼧?gòu)件與其它構(gòu)造。
[0045]燃料噴射凸臺(tái)190可以在直接金屬激光熔化(“DMLM”)過(guò)程中制造。激光掃描與DMLM過(guò)程可提供創(chuàng)造高度成型與精確的形狀的能力，該形狀可容易地焊接到一體式內(nèi)襯110，特別是在過(guò)渡部分170附近。該定位因此提供非常低的延遲貧噴射駐留時(shí)間。此外，該定位有益于整體燃燒器100內(nèi)的延遲貧噴射的單個(gè)及多個(gè)平面。DMLM的使用因此允許燃料噴射凸臺(tái)180沿著一體式內(nèi)襯110定位在任何地方。
[0046]應(yīng)當(dāng)顯而易見(jiàn)的是，前述內(nèi)容僅涉及本申請(qǐng)和所得的專(zhuān)利的特定實(shí)施例。在不脫離如通過(guò)所附權(quán)利要求及其等同物所限定的本發(fā)明的大體精神和范圍的情況下，可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本文中做出許多修改和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃燒器，包括: 一體式內(nèi)襯； 所述一體式內(nèi)襯包括過(guò)渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開(kāi)口 ；以及 定位在所述燃料噴射開(kāi)口內(nèi)的燃料噴射凸臺(tái)； 其特征在于，所述燃料噴射凸臺(tái)在直接金屬激光熔化過(guò)程中制造。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射部分與所述過(guò)渡件全部或部分重疊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射開(kāi)口定位在所述過(guò)渡件內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃燒器還包括多個(gè)燃料噴射開(kāi)口和燃料噴射凸臺(tái)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述一體式內(nèi)襯包括前端和后端。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒器，其特征在于，所述一體式內(nèi)襯包括在所述前端附近的錐形部分和在所述后端附近的所述過(guò)渡件。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述過(guò)渡件定位在第一渦輪級(jí)附近。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射凸臺(tái)包括成型形狀。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射凸臺(tái)包括朝下的凸緣和朝外延伸的凸緣。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃燒器，其特征在于，所述朝下延伸的凸緣限定燃料噴射凸臺(tái)開(kāi)口。
【文檔編號(hào)】F23R3/28GK106016359SQ201610172086
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】R.M.迪辛蒂奧, D.M.拜萊, R.R.彭特科斯特, J.納塔拉詹
【申請(qǐng)人】通用電氣公司