專利名稱：制作燃料噴嘴組件和燃料噴嘴環的工藝和燃料噴嘴環的制作方法
技術領域：
本發明涉及燃料噴嘴組件和制作燃料噴嘴組件的構件的工藝。更具體地，本發明涉及燃料噴嘴端蓋和制作燃料噴嘴端蓋的工藝。
背景技術：
總體上，燃氣渦輪經受更多苛求的操作。更高的溫度、更嚴苛的環境、在更多變化的環境中使用、以及延長的使用持續時間，導致對燃氣渦輪和它們的構件的挑戰。延長這種構件的有效壽命并且改善用于這種構件的修復的能力可降低與燃氣渦輪相關的成本并且可增加燃氣渦輪的操作方面。在燃氣潤輪的燃料噴嘴組件中已知的端蓋(end cover)具有硬焊(braze)到端蓋內的插入件(insert)。大體上，這種插入件具有四個硬焊接頭，其將插入件固定在端蓋內。這些硬焊接頭經受失效，例如，導致在硬焊接頭附近的泄漏。這種硬焊接頭還可遭受要求頻繁修復的缺點。這種修復可為復雜的并且昂貴的。另外，用于執行這種修復的能力可被限制。已知的端蓋的修復可導致不能夠被修復的進一步的泄漏。例如，當插入件為了修復而被移除時，硬焊接頭被切斷。硬焊接頭的反復的切斷可導致不期望的操作問題(諸如泄漏)，其不能夠被充分地修復。已知的端蓋遭受限于三種這樣的反復修復的重疊的缺點。不遭受上文缺點中的一個或多個的燃料噴嘴組件、燃料噴嘴端蓋、和制作燃料噴嘴端蓋的工藝將在本領域為可期望的。
發明內容
在示范性實施例中，制作燃料噴嘴組件的工藝包括提供燃料噴嘴端蓋，將燃料噴嘴環定位在燃料噴嘴端蓋的腔室內，以及將燃料噴嘴環固定到燃料噴嘴端蓋，以形成與燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件中的一個或多個相對應的特征部。在另一示范性實施例中，制作燃料噴嘴環的工藝包括使燃料噴嘴環形成有與燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件中的一個或多個相對應的至少一個表面。在另一示范性實施例中，燃料噴嘴環包括與燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件中的一個或多個相對應的至少一個表面。本發明的其它特征和優點結合經由實例示出本發明的原理的附圖而從優選實施例的以下更詳細描述中將顯而易見。
圖1為根據本公開的實施例的、具有燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件的示范性燃料噴嘴組件的剖面視圖，其中燃料噴嘴插入件以插入位置示出。圖2為根據本公開的實施例的、具有燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件的示范性燃料噴嘴組件的示意截面視圖，其中燃料噴嘴插入件以移除位置示出。
圖3為根據本公開的實施例的、具有延伸到燃料噴嘴端蓋的腔室內的一個或多個特征部的示范性燃料噴嘴端蓋的示意圖。圖4為根據本公開的實施例的燃料噴嘴環的透視圖。在可能的任何地方，相同參考標記將在整個附圖中用來表示相同部分。
具體實施例方式提供不遭受上文的缺點中的一個或多個的示范性燃料噴嘴組件、燃料噴嘴端蓋、和制作燃料噴嘴端蓋的工藝。本公開的實施例準許燃料噴嘴組件被使用達更長的時間段，準許燃料噴嘴組件以更簡單的方式被修復，準許燃料噴嘴組件被更多次(例如，多于三次)修復，降低修復的操作成本，阻止在燃料噴嘴組件中的泄漏，和它們的組合。圖1-2示出示范性燃料噴嘴組件100。燃料噴嘴組件100包括燃料噴嘴插入件102和燃料噴嘴端蓋104。燃料噴嘴插入件102能夠被可移除地固定在燃料噴嘴端蓋104內。圖1示出插入到燃料噴嘴端蓋104中的燃料噴嘴插入件102。圖2示出在插入之前或在從燃料噴嘴端蓋104移除之后的燃料噴嘴插入件102。燃料噴嘴組件100可為任何合適系統(未示出)的一部分。在一個實施例中，燃料噴嘴組件100為燃氣渦輪系統的一部分。參考圖2，燃料噴嘴端蓋104包括基礎材料106和從基礎材料106延伸到由燃料噴嘴端蓋104形成的腔室110內的一個或多個特征部108。基礎材料106為任何合適的金屬或金屬成分。在一個實施例中，基礎材料106為或包括不銹鋼或不銹鋼變體。在一個實施例中，腔室110包括(例如，通過鉆孔)對基礎材料106進行成形的大致柱形部分。例如，在一個實施例中，第一柱形部分112通過特征部108中的一個或多個與第二柱形部分114分離。在該實施例中，第一柱形部分112具有大于第二柱形部分114的第二直徑111 (例如，大約2.3英寸)的第一直徑109 (例如，大約4英寸)，第一直徑109不同于第二直徑111。在一個實施例中，第一柱形部分112具有第一深度113 (例如，大約1.4英寸)并且第二柱形部分114具有第二深度115 (例如，大約2.3英寸)，第一深度不同于第二深度。在進一步實施例中，包括了通過特征部108與第一柱形部分112和第二柱形部分114分離的截頭錐形部分116。特征部108布置并且配置成促進在腔室110中燃料噴嘴插入件102到燃料噴嘴端蓋104的可移除的固定。例如，特征部108延伸到腔室110內，從而形成與在燃料噴嘴插入件102上的凸部118相對應的同心環。凸部118各具有與特征部108的幾何形狀相對應的幾何形狀，由此準許燃料噴嘴插入件102在燃料噴嘴端蓋104內的預定位置中(例如，在一個實施例中，預定位置由燃料噴嘴插入件102、燃料噴嘴端蓋104和/或特征部108的幾何形狀限定)。在某些實施例中，特征部108形成在燃料噴嘴端蓋104內。在其它實施例中，特征部108中的一個或多個由在燃料噴嘴端蓋104外部形成的燃料噴嘴環300 (見圖4)形成。如在此使用，術語“環”廣泛地用于描述任何合適的環狀(annular)結構。在一個實施例中，凸部118和特征部108將燃料噴嘴插入件102機械地固定在燃料噴嘴端蓋104內。在另一實施例中，凸部118和特征部108通過焊接彼此固定，該焊接諸如，束焊接(激光和/或電子束)、摩擦焊接、氣體保護鎢極電弧焊接、氣體保護金屬極電弧焊接、或它們的組合。在一個實施例中，多個特征部108定位在第一柱形部分112和第二柱形部分114中的各個內。在其它實施例中，特征部108中的僅僅一個定位在第一柱形部分112和第二柱形部分114中的各個中。另外地或可選地，在一個實施例中，特征部108中的一個或多個圍繞腔室110周向地延伸通過第一柱形部分112和/或第二柱形部分114。在另一實施例中，特征部108中的一個或多個為在腔室110內不連續地周向的。參考圖3，在一個實施例中，特征部108由簡單幾何形狀202 (例如，大致立方體幾何形狀)加工成任何合適的預定幾何形狀。在一個實施例中，特征部108中的至少一個具有階梯形幾何形狀。在另一個實施例中，特征部108中的至少一個包括:當固定時鄰接基礎材料106延伸的第一表面203、在大致垂直于第一表面203的方向上(例如，遠離燃料噴嘴端蓋104)延伸的第二表面204、在大致垂直于第二表面204的方向上(例如,平行于第一表面203)延伸的第三表面206、在大致垂直于第三表面206的方向上(例如，朝向腔室110)延伸的第四表面208、在大致垂直于第四表面208的方向上(例如，平行于第一表面203)延伸的第五表面210、當固定時在大致垂直于第五表面210的方向上(例如，在朝向基礎材料106的方向上)延伸的第六表面212、和當固定時(例如，以不是九十度的角度)從第四表面212延伸到基礎材料106的第七表面213。在一個實施例中，特征部108中的至少一個包括不為階梯形的幾何形狀。例如，在另一實施例中，特征部108中的至少一個包括從基礎材料106延伸的第一大致平整表面214、從第一大致平整表面214延伸的第二大致平整表面216、和從第二大致平整表面216延伸的第三大致平整表面218。第一大致平整表面214、第二大致平整表面216、和第三大致平整表面218形成大致立方體幾何形狀，其具有從第三大致平整表面218延伸到基礎材料106的傾斜部分220。特征部108通過任何合適的工藝固定到基礎材料106。特征部108到基礎材料106的固定導致基于使用的焊接工藝的預定微結構(未示出)。該固定通過束焊接(諸如激光和/或電子束)、摩擦焊接、氣體保護鎢極電弧焊接(諸如鎢極惰性氣體保護焊接)、和氣體保護金屬極電弧焊接(諸如金屬惰性氣體保護焊接)中的一個或多個執行。在一個實施例中，諸如在通過束焊接或摩擦焊接的固定的實施例中，預定微結構包括:在具有預定微結構的基礎材料106附近的第一熱影響區、在第一熱影響區和熔化區之間的第二熱影響區、在第二熱影響區和第三熱影響區之間的熔化區、在熔化區和第四熱影響區之間的第三熱影響區、和在第三熱影響區和特征部108中的未影響部分之間的第四熱影響區。在一個實施例中，區中的各個具有不同微結構。如將被本領域技術人員理解，其它實施例包括區別于使用硬焊的技術的特征。在一個實施例中，特征部108到基礎材料106的固定準許插入件102重復地插入到燃料噴嘴端蓋104和插入件102從燃料噴嘴端蓋104重復地移除。例如，在一個實施例中，插入件102能夠在對燃料噴嘴組件100很小或沒有損害的情況下從燃料噴嘴端蓋104移除至少預定數量的次數，例如大于三次、大于四次、大于五次、或大于十次。特征部108為任何合適的材料。在一個實施例中，特征部108中的一個或多個具有不同于基礎材料106的成分。在一個實施例中，相比于用于硬焊的材料和/或相比于當通過焊接固定時基礎材料106將具有的，特征部108的材料包括相等或更大延展性，該焊接諸如束焊接(諸如激光和/或電子束)、摩擦焊接、(諸如鎢極惰性氣體保護焊接)、和/或氣體保護金屬極電弧焊接(諸如金屬惰性氣體保護焊接)。在一個實施例中，特征部108和/或基礎材料106包括不銹鋼成分。例如，在一個實施例中，特征部108和/或基礎材料106包括奧氏體不銹鋼。在另一實施例中，特征部108和/或基礎材料106包括鐵素體不銹鋼。在另一實施例中，特征部108和/或基礎材料106包括馬氏體不銹鋼。在另一實施例中，特征部108包括奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、或馬氏體不銹鋼并且基礎材料106包括從奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、和馬氏體不銹鋼的組選取的不同的不銹鋼。在一個實施例中，制作燃料噴嘴端蓋104的工藝包括將燃料噴嘴環300 (在圖4中示出)定位在燃料噴嘴端蓋104的腔室110內或另外地在燃料噴嘴組件100內。燃料噴嘴環300然后被直接地或間接地固定到燃料噴嘴端蓋104。在一個實施例中，燃料噴嘴環300加工成例如與燃料噴嘴端蓋104和燃料噴嘴插入件102中的一個或多個相對應的預定幾何形狀。該加工在燃料噴嘴環300到燃料噴嘴端蓋104的固定之前或在燃料噴嘴環300到燃料噴嘴端蓋104的固定之后。在一個實施例中，該固定為通過硬焊和/或大體參考特征部108的固定在上文描述的其它固定技術。在一個實施例中，該固定為通過燃料噴嘴環300。在一個實施例中，第二燃料噴嘴環300固定到燃料噴嘴端蓋104或另外地在燃料噴嘴組件100內。在進一步的實施例中，多個燃料噴嘴環300固定到燃料噴嘴端蓋104、到燃料噴嘴插入件102、或另外地到燃料噴嘴組件100。例如，在一個實施例中，燃料噴嘴環300在燃料噴嘴組件100內固定在兩個、三個、四個、或更多個位置中。另外地或可選地，在其它實施例中，燃料噴嘴插入件102和/或燃料噴嘴端蓋104加工成與彼此和/或(多個)燃料噴嘴環300相對應的幾何形狀。例如，在一個實施例中，燃料噴嘴環300包括與燃料噴嘴插入件102相對應的幾何形狀并且加工成與燃料噴嘴端蓋104相對應，或者包括與燃料噴嘴端蓋104相對應的幾何形狀并且加工成與燃料噴嘴插入件102相對應。盡管本發明參考優選實施例而描述，但是本領域技術人員將理解，可作出各種改變并且相等物可替換它的元件，而不背離本發明的范圍。另外，許多修改可作出，以使特定情形或材料適合于本發明的教導而不背離它的本質范圍。因此，意圖是本發明不限于作為用于實行本發明考慮的最佳模式而公開的特定實施例，而是本發明將包括屬于所附權利要求的范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種制作燃料噴嘴組件的工藝，所述工藝包括: 提供燃料噴嘴端蓋； 將燃料噴嘴環定位在所述燃料噴嘴端蓋的腔室內；以及 將所述燃料噴嘴環固定到所述燃料噴嘴端蓋，以形成與所述燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件中的一個或多個相對應的特征部。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述固定為通過從由束焊接、摩擦焊接、氣體保護鎢極電弧焊接、氣體保護金屬極電弧焊接、和它們的組合組成的組中選取的焊接工藝。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，還包括加工所述燃料噴嘴環。
4.根據權利要求3所述的工藝，其特征在于，所述燃料噴嘴環的加工在所述燃料噴嘴環固定到所述燃料噴嘴端蓋之前。
5.根據權利要求3所述的工藝，其特征在于，所述燃料噴嘴環的加工在所述燃料噴嘴環固定到所述燃料噴嘴端蓋之后。
6.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述固定為通過鎢極惰性氣體保護焊接。
7.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述固定為通過電子束焊接。
8.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述固定為通過硬焊。
9.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，還包括通過所述燃料噴嘴環將燃料噴嘴插入件固定到所述燃料噴嘴端蓋。
10.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述燃料噴嘴環具有不同于所述燃料噴嘴端蓋的成分。
11.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述燃料噴嘴環具有不同于所述燃料噴嘴端蓋的延展性。
12.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述燃料噴嘴環具有階梯形幾何形狀。
13.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述燃料噴嘴環包括從所述燃料噴嘴端蓋延伸的第一表面、在大致垂直于所述第一表面的方向上延伸的第二表面、在大致垂直于所述第二表面的方向上延伸的第三表面、在大致垂直于所述第三表面的方向上延伸的第四表面、和在大致垂直于所述第四表面的方向上延伸的第五表面。
14.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述燃料噴嘴環具有不為階梯形的幾何形狀。
15.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述工藝為修復工藝。
16.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，制作的所述燃料噴嘴組件先前沒有在操作中使用。
17.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，所述燃料噴嘴環包括不銹鋼。
18.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于，還包括將第二環固定到所述燃料噴嘴端至JHL ο
19.一種制作燃料噴嘴環的工藝，所述工藝包括: 使所述燃料噴嘴環形成有與燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件中的一個或多個相對應的至少一個表面。
20.一種燃料噴嘴環，其包括:與燃料噴嘴端蓋和燃料 噴嘴插入件中的一個或多個相對應的至少一個表面。
全文摘要
本發明涉及制作燃料噴嘴組件和燃料噴嘴環的工藝和燃料噴嘴環。公開的為制作燃料噴嘴組件的工藝、制作燃料噴嘴環的工藝、和燃料噴嘴環。制作燃料噴嘴組件的工藝包括提供燃料噴嘴端蓋，將燃料噴嘴環定位在燃料噴嘴端蓋的腔室內，以及將燃料噴嘴環固定到燃料噴嘴端蓋以形成與燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件中的一個或多個相對應的特征部。制作燃料噴嘴環的工藝包括使燃料噴嘴環形成有與燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件中的一個或多個相對應的至少一個表面。燃料噴嘴環包括與燃料噴嘴端蓋和燃料噴嘴插入件中的一個或多個相對應的至少一個表面。
文檔編號F02C7/22GK103216335SQ20131002082
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月21日 優先權日2012年1月20日
發明者A.蒙加, N.S.薩加, B.R.阿楚塔, J.G.奧貝爾恩 申請人:通用電氣公司