用于一體式燃燒器的噴射凸臺的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于一體式燃燒器的噴射凸臺。具體而言，本申請提供了一種燃燒器。該燃燒器包括一體式內襯，其帶有過渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開口。燃料噴射凸臺可定位在燃料噴射開口內。燃料噴射凸臺可以在直接金屬激光熔化過程中制造。
【專利說明】
用于一體式燃燒器的噴射凸臺
技術領域
[0001]本申請與所得的專利大體涉及燃氣渦輪發動機，且更具體地涉及帶有噴射凸臺的燃氣渦輪發動機，該噴射凸臺定位在一體式燃燒器內襯的過渡件上或其附近以用于低燃燒駐留時間。
【背景技術】
[0002]燃氣渦輪發動機的燃燒區段大體包括在壓縮機排出外殼附近配置成環狀陣列的若干燃燒器。典型的燃燒器可包括聯接到壓縮機排出外殼的端蓋、在壓縮機排出外殼內沿徑向及軸向延伸的環狀帽組件、從帽組件向下游延伸的環狀內襯，以及在內襯和渦輪區段的第一級之間延伸的過渡件。過渡件的后部框架部分可聯接到渦輪外殼用于定位和支撐。
[0003]為了減少燃氣渦輪的燃燒器內的獨立構件的數目，過渡件和燃燒器內襯可組合到一體式構件中。延遲貧噴射器可定位在一體式內襯附近。由于制造工藝的限制，這些噴射器當前定位在過渡件的上游。然而這種定位可增加在其中的燃燒駐留時間。
[0004]因此存在對用于燃燒器的改進的一體式內襯的期望。這種改進的一體式內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渡件附近，以便提供非常低的延遲貧噴射駐留時間以用于增加性能及降低排放。
【發明內容】
[0005]本申請及所得的專利因此提供了一種燃燒器。該燃燒器包括一體式內襯，其帶有過渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開口。燃料噴射凸臺可定位在燃料噴射開口內。燃料噴射凸臺可以在直接金屬激光熔化過程中制造。
[0006]本申請及所得的專利還提供了一種制造帶有低的二次燃燒駐留時間的燃燒器的方法。該方法可包括如下步驟:在直接金屬激光熔化過程中制造燃料噴射凸臺，將燃料噴射開口定位在燃燒器內襯的過渡件中，將燃料噴射凸臺焊接在燃料噴射開口內，以及，將延遲貧燃料噴射器定位在燃料噴射凸臺中。
[0007]本申請與所得的專利還提供了一種燃燒器。該燃燒器可包括一體式內襯，其帶有過渡件、重疊的燃料噴射部分和燃料噴射開口。成型的燃料噴射凸臺可定位在燃料噴射開口內。成型的燃料噴射凸臺可以在直接金屬激光熔化過程中制造。
[0008]技術方案1.一種燃燒器，包括:
一體式內襯；
所述一體式內襯包括過渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開口 ；以及定位在所述燃料噴射開口內的燃料噴射凸臺；
其中，所述燃料噴射凸臺在直接金屬激光熔化過程中制造。
[0009]技術方案2.根據技術方案I所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射部分與所述過渡件全部或部分重疊。
[0010]技術方案3.根據技術方案I所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射開口定位在所述過渡件內。
[0011]技術方案4.根據技術方案I所述的燃燒器，其中，所述燃燒器還包括多個燃料噴射開口和燃料噴射凸臺。
[0012]技術方案5.根據技術方案I所述的燃燒器，其中，所述一體式內襯包括前端和后端。
[0013]技術方案6.根據技術方案5所述的燃燒器，其中，所述一體式內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渡件。
[0014]技術方案7.根據技術方案I所述的燃燒器，其中，所述過渡件定位在第一渦輪級附近。
[0015]技術方案8.根據技術方案I所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射凸臺包括成型形狀。
[0016]技術方案9.根據技術方案I所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射凸臺包括朝下的凸緣和朝外延伸的凸緣。
[0017]技術方案10.根據技術方案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開口。
[0018]技術方案11.根據技術方案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內的燃料噴射器。
[0019]技術方案12.根據技術方案11所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射器定位在第二燃燒區附近。
[0020]技術方案13.根據技術方案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]技術方案14.根據技術方案I所述的燃燒器，其中，所述燃燒器還包括環繞所述一體式內襯且限定通過其的流動通路的流套筒。
[0022]技術方案15.—種制造帶有低的二次燃燒駐留時間的燃燒器的方法，包括:
在直接金屬激光熔化過程中制造燃料噴射凸臺；
將燃料噴射開口定位在燃燒器內襯的過渡件中；
將所述燃料噴射凸臺焊接在所述燃料噴射開口內；以及將延遲貧燃料噴射器定位在所述燃料噴射凸臺中。
[0023]技術方案16.—種燃燒器，包括:
一體式內襯；
所述一體式內襯包括過渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開口 ；
其中，所述燃料噴射部分與所述過渡件重疊；以及定位在所述燃料噴射開口內的成型燃料噴射凸臺；
其中，所述成型燃料噴射凸臺在直接金屬激光熔化過程中制造。
[0024]技術方案17.根據技術方案16所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射開口定位在所述過渡件內。
[0025]技術方案18.根據技術方案16所述的燃燒器，其中，所述燃燒器還包括多個燃料噴射開口和燃料噴射凸臺。
[0026]技術方案19.根據技術方案16所述的燃燒器，其中，所述燃料噴射凸臺包括朝下的凸緣、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開口。
[0027]技術方案20.根據技術方案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內的燃料噴射器。
[0028]在結合若干附圖和所附權利要求閱讀以下詳細描述之后，本申請及所得專利的這些及其它特征和改進對于本領域的普通技術人員而言將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0029]圖1是燃氣渦輪發動機的示意圖，其示出壓縮機、燃燒器、渦輪和負載。
[0030]圖2是可與圖1的燃氣渦輪發動機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襯的側視圖。
[0032]圖4是如可在本文中描述的帶有DMLM成形的噴射凸臺的一體式內襯的透視圖。
[0033]圖5是圖4的DMLM成形的噴射凸臺的截面視圖。
[0034]圖6是帶有定位在DMLM噴射器凸臺內的噴射器的一體式內襯的透視圖。
[0035]零件清單
10 燃氣渦輪發動機
15壓縮機 20 空氣 25 燃燒器 30 燃料 35 燃燒氣體 40 渦輪 45 軸 50 負載 52 端蓋 54 過渡件 56 燃料噴嘴 58 —體式內襯 60 主燃燒區 62 流套筒 64 流動通路 66 延遲貧燃料噴射器 68 第二燃燒區 70 第一級 72 主體 74 前端 76 后端 78 錐形部分 80 燃料噴射部分 82 燃料噴射器開口 84燃料噴射器凸臺 100燃燒器
110一體式內襯
120主體 130前端 140后立而 150錐形部分 160燃料噴射部分 170過渡件 180燃料噴射開口 190燃料噴射凸臺 200成型形狀 210朝下的凸緣 220燃料噴射器開口 230朝外延伸的凸緣。
【具體實施方式】
[0036]現在參考附圖，在附圖中，貫穿若干附圖的相似標號表示相似的元件，圖1示出如可在本文中使用的燃氣渦輪發動機10的示意圖。燃氣渦輪發動機10可包括壓縮機15。壓縮機15壓縮引入的空氣20的流。壓縮機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的流混合且點燃混合物以創造燃燒氣體35的流。雖然僅示出單個燃燒器25，但是燃氣渦輪發動機10可包括以周向陣列或者以其它方式配置的任意數目的燃燒器25。燃燒氣體35的流繼而輸送到渦輪40。燃燒氣體35的流驅動渦輪40以便產生機械功。渦輪40中產生的機械功經由軸45驅動壓縮機15和外部負載50(諸如發電機等)。
[0037]燃氣渦輪發動機10可使用天然氣、液體燃料、各種類型的合成氣和/或其它類型的燃料及其摻合物。燃氣渦輪發動機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氣渦輪發動機中的任一種，包括但是不限于，諸如7或者9系列重型燃氣渦輪發動機等的那些。燃氣渦輪發動機10可具有不同的構造，且可使用其它類型的構件。還可在本文中使用其它類型的燃氣渦輪發動機。還可在本文中一起使用多個燃氣渦輪發動機、其它類型的渦輪和其它類型的功率發生設備。
[0038]圖2示出可與燃氣渦輪發動機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附近的后端處的過渡件54。若干燃料噴嘴56可定位在端蓋52附近。一體式內襯58可從燃料噴嘴56朝過渡件54延伸。一體式內襯58可在其中限定主燃燒區60。流套筒62可環繞一體式內襯58。一體式內襯58和流套筒62可限定其間的流動通路64以用于來自壓縮機15或來自其它源的空氣20的流。燃燒器15還可包括一個或多個延遲貧燃料噴射器66。延遲貧燃料噴射器66可在第二燃燒區68附近沿徑向延伸穿過流套筒62與一體式內襯58。一體式內襯58大體在渦輪40的第一級噴嘴70附近終止。其它構件和其它構造可在本文中使用。
[0039]在使用中，來自壓縮機15的空氣20的流可傳送通過流動通路64。空氣20的流的一部分可引導至燃燒器25的頭端，從而變向且流動通過燃料噴嘴56。空氣20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60中燃燒。空氣20的流的第二部分可引導通過延遲貧噴射器66，其中，空氣可與燃料混合且在第二燃燒區68內點燃。來自主燃燒區60與第二燃燒區68的燃燒氣體35的流可混合且朝渦輪40的第一級70流動以便做有用功。
[0040]圖3示出一體式內襯58的示例。大體上描述，一體式內襯58可包括主體72。主體72可具有大致環狀形狀。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大體越過第二燃燒區68延伸。
[0041]一體式內襯58可包括若干燃料噴射開口 82。燃料噴射開口 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84可定位在燃料噴射開口 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與一體式內襯58僅用于示例的目的。許多其它類型的燃燒器和一體式內襯可為公知的。
[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可包括一體式內襯110。類似于上述的方式，一體式內襯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可包括一個或多個燃料噴射開口 180。燃料噴射開口 180中的每一個可具有定位在其中的燃料噴射凸臺190。燃料噴射凸臺190可焊接或以其它方式緊固在燃料噴射開口 180內。延遲貧燃料噴射器66等可定位在燃料噴射凸臺190內。可在本文中使用其它構件與其它構造。
[0043]在該示例中，一體式內襯110的燃料噴射部分160可延伸到過渡件170的部分或全部中。特別地，燃料噴射凸臺190可在渦輪40的第一級噴嘴70附近定位在過渡件170內。考慮到與渦輪40的第一級70的接近度，這種定位可在其中提供低的燃燒駐留時間。
[0044]燃料噴射凸臺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的噴射凸臺開口220。燃料噴射凸臺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190及其構件可具有任何合適的大小、形狀或配置。可在本文中使用其它構件與其它構造。
[0045]燃料噴射凸臺190可以在直接金屬激光熔化(“DMLM”)過程中制造。激光掃描與DMLM過程可提供創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襯110，特別是在過渡部分170附近。該定位因此提供非常低的延遲貧噴射駐留時間。此外，該定位有益于整體燃燒器100內的延遲貧噴射的單個及多個平面。DMLM的使用因此允許燃料噴射凸臺180沿著一體式內襯110定位在任何地方。
[0046]應當顯而易見的是，前述內容僅涉及本申請和所得的專利的特定實施例。在不脫離如通過所附權利要求及其等同物所限定的本發明的大體精神和范圍的情況下，可由本領域的普通技術人員在本文中做出許多修改和變型。
【主權項】
1.一種燃燒器，包括: 一體式內襯； 所述一體式內襯包括過渡件、燃料噴射部分和燃料噴射開口 ；以及 定位在所述燃料噴射開口內的燃料噴射凸臺； 其特征在于，所述燃料噴射凸臺在直接金屬激光熔化過程中制造。2.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射部分與所述過渡件全部或部分重疊。3.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射開口定位在所述過渡件內。4.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃燒器還包括多個燃料噴射開口和燃料噴射凸臺。5.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述一體式內襯包括前端和后端。6.根據權利要求5所述的燃燒器，其特征在于，所述一體式內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渡件。7.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述過渡件定位在第一渦輪級附近。8.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射凸臺包括成型形狀。9.根據權利要求1所述的燃燒器，其特征在于，所述燃料噴射凸臺包括朝下的凸緣和朝外延伸的凸緣。10.根據權利要求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開口。
【文檔編號】F23R3/28GK106016359SQ201610172086
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】R.M.迪辛蒂奧, D.M.拜萊, R.R.彭特科斯特, J.納塔拉詹
【申請人】通用電氣公司