专利名称：关于将延迟贫喷射整合到燃式涡轮发动机中的方法
技术领域：
本发明涉及燃式润轮发动机(combustion turbine engine),并且更特别地涉及将延迟贫喷射整合到燃式涡轮发动机的燃烧衬套中、延迟贫喷射套管组件和/或与其相关的制造方法。
背景技术：
燃式涡轮发动机中的分级燃烧存在多种设计，但是多数是由多个管道和接口组成的复杂组件。在燃式涡轮发动机中使用的一种类型的分级燃烧是延迟贫喷射。在该类型的分级燃烧中，延迟贫燃料喷射器位于初级燃料喷射器的下游。本领域的普通技术人员将领会，在该下游位置燃烧燃料/空气混合物可以用于改善NOx性能。NOx或氮氧化物是由燃烧常规烃燃料的燃式涡轮发动机产生的主要不良空气污染排放物之一。延迟贫喷射也可以用·作空气旁路，所述空气旁路可以用于在“调低”或低负荷操作期间改善一氧化碳或CO排放。将领会延迟贫喷射系统可以提供其它操作益处。目前的延迟贫喷射组件对于新燃气涡轮机单元和已有单元的改造来说都是昂贵且成本高的。这样的原因之一是常规延迟贫喷射系统(特别是与燃料输送关联的那些系统)的复杂性。与这些复杂系统关联的许多部分必须被设计成耐受涡轮机环境的极限热负荷和极限机械负荷，这显著地增加了制造费用。即使如此，常规延迟贫喷射组件仍然具有燃料泄漏到压缩器排出壳体中的高风险，这可以导致自动点火并且成为安全危害。另外，常规系统的复杂性增加了组装的成本。因此，需要一种改进的延迟贫喷射系统、部件和制造方法，特别是减小系统复杂性、组装时间和制造成本的延迟贫喷射系统、部件和制造方法。
发明内容
本发明因此描述一种用于燃式涡轮发动机的燃烧器中的延迟贫喷射系统的制造方法，其中燃烧器包括流动组件，流动组件包括在初级燃料喷嘴的下游限定初级燃烧室的径向内壁，和围绕径向内壁从而在其间形成流动环(flow annulus)的径向外壁。该方法可以包括以下步骤a)识别流动组件内的用于延迟贫喷射器的期望位置，其中延迟贫喷射器包括延迟贫喷嘴和传送管；b)对应于用于延迟贫喷射器的期望位置，识别径向内壁上的喷射点和径向外壁上的延迟贫喷嘴位置；c)将径向内壁和径向外壁定位在未组装位置；d)在径向内壁和径向外壁处于未组装位置时，在喷射点形成通过径向内壁的孔并且将传送管可滑动地接合在孔内；e)在延迟贫喷嘴位置将延迟贫喷嘴安装在径向外壁中；f)将径向内壁和径向外壁定位在已组装位置；以及g)将传送管连接到延迟贫喷嘴。当结合附图和所附权利要求而阅读优选实施例的以下具体实施方式
时，本发明的这些和其它特征将变得显而易见。
图I是本发明的实施例可以用于其中的燃式涡轮机系统的截面图。图2是本发明的实施例可以用于其中的常规燃烧器的截面图。图3是包括根据本发明的实施例的延迟贫喷射系统的燃烧器的截面图。图4是包括根据本发明的实施例的延迟贫喷射系统的流动套管(flow sleeve)和衬套组件的截面图。图5是根据本发明的实施例的传送管的透视图。图6是根据本发明的实施例的处于未组装状态的延迟贫喷射器/传送管组件的截面图。
图7是根据本发明的实施例的处于已组装状态的延迟贫喷射器/传送管组件的截面图。图8是根据本发明的备选实施例的传送管的透视图。图9是根据本发明的备选实施例的处于未组装状态的延迟贫喷射器/传送管组件的截面图。图10是根据本发明的备选实施例的处于已组装状态的延迟贫喷射器/传送管组件的截面图。图11是根据本发明的示例性实施例的流程图。附图标记列表10燃气涡轮机系统 34传送管12压缩器41 (传送管的)凸缘14燃烧器42压缩座16涡轮机43管20燃烧器45入口21燃料喷嘴46出口22头部端部47螺栓孔23燃烧区域48缩窄台部24衬套49螺栓25过渡件50螺栓孔26流动套管51凸台27流动环55限位件28延迟贫喷射系统 57凹陷压缩座29燃料通道59弹簧30燃料歧管61突环31流动套管凸缘63 (在延迟贫喷嘴中的)32延迟贫喷射器燃料出口33延迟贫喷嘴65 (延迟贫喷嘴的)凸缘67冲击套管
具体实施例方式图I是显示典型的燃式涡轮机系统10的图示。燃气涡轮机系统10包括压缩器12、燃烧器14和涡轮机16，其中压缩器12压缩进入空气以产生压缩空气的供应，燃烧器14燃烧燃料从而产生高压、高速热气体，以及涡轮机16使用涡轮机叶片从由燃烧器14进入涡轮机16的高压、高速热气体提取能量从而由热气体旋转。当涡轮机16旋转时，导致连接到涡轮机16的轴也旋转，所述轴的旋转可以用于驱动负载。最后，排出气体离开涡轮机16。图2是本发明的实施例可以用于其中的常规燃烧器的截面图。尽管燃烧器20可以采用各种形式，但是每一种形式适合于包括本发明的各实施例，典型地，燃烧器20包括头部端部22，所述头部端部包括将燃料流和空气流聚集在一起以用于在初级燃烧区域23内燃烧的多个燃料喷嘴21，所述初级燃烧区域由周围衬套24限定。衬套24典型地从头部端部22延伸到过渡件25。如图所示，衬套24由流动套管26围绕。过渡件25由冲击套管67围绕。将领会在流动套管26和衬套24之间以及过渡件25和冲击套管67之间形成环隙，所述环隙在本说明书中将被称为“流动环27”。如图所示，流动环27在燃烧器20的大部分长度上延伸。从衬套24，当流动朝下游行进到涡轮机部段(未显示)时，过渡件25将流动从衬套24的圆形横截面过渡到环形横截面。在下游端部处，过渡件25朝着定位在涡轮机16的第一级中的翼型引导工作流体的流动。 将领会流动套管26和冲击套管27典型地具有贯穿其中形成的冲击孔(未显示)，所述冲击孔允许来自压缩器12的压缩空气的冲击流进入形成于流动套管26/衬套24和/或冲击套管67/过渡件25之间的流动环27。通过冲击孔的压缩空气流对衬套24和过渡件25的外表面进行对流冷却。通过流动套管26而进入燃烧器20的压缩空气经由围绕衬套24形成的流动环27被导向燃烧器20的前端。压缩空气然后可以进入燃料喷嘴21，在所述燃料喷嘴处它与燃料混合以用于在燃烧区域23内燃烧。 如上所述，涡轮机16包括涡轮机叶片，衬套24中的燃料的燃烧产物接收到所述涡轮机中，以为涡轮机叶片的旋转提供动力。过渡件将燃烧产物流引导到涡轮机16中，在所述涡轮机中它与叶片相互作用以引起围绕轴的旋转，如上所述，所述旋转然后可以用于驱动负载，例如发电机。因此，过渡件25用于联接燃烧器20和涡轮机16。在包括延迟贫喷射的系统中，将领会过渡件25也可以限定次级燃烧区域，在所述次级燃烧区域中供应到那里的附加燃料和供应到衬套24的燃烧区域的燃料的燃烧产物被燃烧。图3和图4提供了根据本发明的示例性实施例的方面的延迟贫喷射系统28的视图。当在本说明书中使用时，“延迟贫喷射系统”是用于在初级燃料喷嘴21的下游和涡轮机16的上游的任何点处将燃料和空气的混合物喷射到工作流体流中的系统。在某些实施例中，“延迟贫喷射系统28”更具体地被限定为用于将燃料/空气混合物喷射到由衬套限定的初级燃烧室的后端中的系统。一般而言，延迟贫喷射系统的目的之一包括允许出现在初级燃烧器/初级燃烧区域的下游的燃料燃烧。该类型的操作可以用于改善NOx性能，然而相关领域的普通技术人员将领会，在下游过远处出现的燃烧可能导致不期望的更高CO排放。如下面更详细地所述，本发明提供在避免不期望的结果的同时而获得改善的NOx排放的有效替代选择。此外，本发明的延迟贫喷射系统28也允许消除压缩器排出箱(“CDC”)管道、挠曲软管、密封连接等。本发明也提供用于将延迟贫喷射整合到燃气涡轮机的燃烧衬套中的简单组件以及制造和组装这样的系统的有效方法。将领会本发明的方面提供可以将燃料/空气混合物喷射到燃烧区域23和/或衬套24的后部区域中的方式。如图所示，延迟贫喷射系统28可以包括限定于流动套管26内的燃料通道29。燃料通道29可以源自限定于流动套管凸缘31内的燃料歧管30，所述流动套管凸缘定位在流动套管26的前端。燃料通道29可以从燃料歧管30延伸到延迟贫喷射器32。如图所示，延迟贫喷射器32可以定位在流动套管26的后端处或其附近。根据某些实施例，延迟贫喷射器32可以包括喷嘴或延迟贫喷嘴33和传送管34。如下面更详细地所述，延迟贫喷嘴33和传送管34可以将来自CDC的压缩空气运载到衬套24的内部的燃烧区域23。沿途，压缩空气可以与通过延迟贫喷嘴33输送的燃料混合。围绕延迟贫喷嘴33的内壁形成的小开口或燃料出口 63可以喷射经由燃料通道29输送到贫喷嘴33的燃料。传送管34横越流动环27而运载燃料/空气混合物，并且将该混合物喷射到衬套24内的热气体流中。燃料/空气混合物然后可以在热气体流内燃烧，由此将更多的能量加入流动并且改善NOx排放。如图4中更清楚地所示，可以钻出或以其它常规方式形成的燃料通道29大体上在轴向方向上延伸，从而将燃料输送到延迟贫喷射器32中的一个。燃料通道29的燃料入口可以连接到形成于流动套管凸缘31内的燃料歧管30，所述流动套管凸缘定位在燃烧器衬套24的头部/上游端部。本领域的普通技术人员将领会燃料通道29的入口的其它配置也 是可能的。因此，在操作中，燃料从燃料歧管30、经由通过流动套管26形成的燃料通道29、然后流动到延迟贫喷射器32。延迟贫喷嘴33可以被配置成接收燃料流，并且通过围绕延迟贫喷嘴33的内壁排列的燃料出口 63而分配它，使得燃料与从流动套管26的外部进入延迟贫喷嘴33的⑶C空气流混合。在优选实施例中，有3至5个延迟贫喷射器围绕流动套管26/衬套24周向地定位，使得燃料/空气混合物在围绕衬套24的多个点处被引入，但是也可以存在或多或少的延迟贫喷射器。应当注意燃料/空气混合物被喷射到衬套24中，原因是延迟贫喷嘴33将燃料喷射到从CDC腔进入延迟贫喷嘴33的压缩空气的快速移动供应中。该空气绕过头部端部22并且改为参与延迟贫喷射。如上所述，每个延迟贫喷射器32包括轴环状(collar-like)喷嘴，在该轴环状喷嘴中形成多个小燃料出口 63。燃料从流动套管26中的燃料通道29流动到并且通过这些燃料出口 63，在所述燃料出口处它与压缩空气混合。然后燃料/空气混合物行进通过由延迟贫喷嘴33/传送管34限定的流动路径，并且从那里进入正移动通过燃烧衬套24的热气体流中。衬套24中燃烧的燃烧产物然后点燃来自延迟贫喷射器32的新引入的燃料/空气混合物。将领会延迟贫喷射器32也可以以类似方式安装在比各图中所示燃烧器中的位置的更靠后的位置，或者就此而言，其安装在具有与上面关于衬套24/流动套管26组件所述相同的基本配置的流动组件所存在的任何位置。例如，使用相同的基本组装方法和部件，延迟贫喷射器32可以定位在过渡件25/冲击套管67组件内。在该情况下，燃料通道29可以延伸以与延迟贫喷射器32进行连接。以该方式，燃料/空气混合物可以喷射到过渡件25内的热气体流动路径中，如本领域的普通技术人员将领会的，考虑到某些系统标准和操作者偏好这可能是有利的。尽管本说明书中的描述主要针对衬套24/流动套管26组件内的示例性实施例，但是将领会这不意味着是限制性的。来自燃料通道29的燃料在延迟贫喷射器32中与来自⑶C空气供应的空气混合，并且该混合物被喷射到衬套24的内部中。在图5至图10中可以更详细地看到，每个单独的延迟贫喷射器32可以包括延迟贫喷嘴33，所述延迟贫喷嘴嵌入流动套管26的壁中，并且在那里与限定于流动套管26内的燃料通道29形成连接。延迟贫喷射器32还可以包括传送管34，所述传送管连接到延迟贫喷嘴33并且跨越流动环27。本领域的普通技术人员将领会延迟贫喷射器32可以包括附加部件或者可以被构造成单部件。包括两个可连接部件的延迟贫喷射器的本说明书中的描述表示优选实施例，其优点将在下面的论述中变得清
λ·Μ
/E. ο参考图5至图7，延迟贫喷嘴33可以具有圆柱形“轴环”配置，并且可以包括包含在该结构内的环形燃料歧管。该环形燃料歧管可以与燃料通道29流体地连接。延迟贫喷嘴33可以包括形成于圆柱形结构的内表面上的提供喷射点的多个孔或燃料出口 63，流经所述喷射点的燃料通过延迟贫喷嘴33喷射到压缩空气流中。以该方式，延迟贫喷嘴33可以将燃料喷射到由它的圆柱形状限定的中空通道中。将领会由圆柱形状限定的中空通道可以被对准使得它提供通过流动套管26的通道，在操作中所述通道将允许压缩空气流动到延 迟贫喷嘴33中并且与通过燃料出口 63供应的燃料混合。在优选实施例中，燃料出口 63可以是围绕延迟贫喷嘴33的内表面规则地间隔，使得与移动通过其中的空气的混合被增强。延迟贫喷嘴33可以包括用于连接到传送管34的机构，如下所述。在某些实施例中，该用于连接的机构可以包括被配置成接合多个螺栓49的凸缘65。在优选实施例中，如图5中所示，传送管34提供将延迟贫喷嘴33流体地连接到衬套24内的延迟贫喷射点的闭合通道。传送管34可以以减小泄漏的方式刚性地附连到延迟贫喷嘴33。传送管34可以将燃料/空气混合物从延迟贫喷嘴33引导/运载到沿着衬套24的内表面定位的喷射点。传送管34可以跨越流动套管26和衬套24之间的距离(S卩，横越将CDC空气运载到燃烧器的向前区域或头部端部22的流动环27)，并且由此将燃料/空气混合物提供给喷射点，同时最小化空气损失和/或燃料泄漏。衬套24中燃烧的燃烧产物点燃通过延迟贫喷射器32新引入的燃料，并且燃料与包含在喷射混合物中的氧燃烧。以该方式，附加燃料/空气混合物被加入已经移动通过衬套24的内部并且在其中燃烧的热燃气流，在工作流体流膨胀通过涡轮机16之前这将能量加入到工作流体流。另外，如上所述，以该方式加入燃料/空气混合物可以用于改善NOx排放以及实现其它操作目的。取决于燃料供应要求和燃烧过程的优化，延迟贫喷射器32的数量可以变化。在某些实施例中，传送管34可以被描述为包括限定流体通道的流动引导结构。在一个端部，流动引导结构包括入口 45和围绕入口 45的附连机构。在某些实施例中，附连机构包括凸缘41和螺栓49组件，但是可以使用其它机械附件。附连机构可以被配置成将传送管34刚性地连接到延迟贫喷嘴33。在另一个端部，流动引导结构包括出口 46。如图所示，流动引导结构可以被配置成使得它限定的流体通道跨越流动环27并且将出口 46定位在衬套24中的期望喷射点。期望喷射点可以包括沿着衬套24的内壁表面的位置。流动引导结构可以包括具有预定长度的管。该预定长度可以与延迟贫喷嘴33和期望喷射点之间的距离对应。在一个端部，传送管34可以包括按期望地接合通过衬套24安装的凸台51的配置。凸台51可以限定通过衬套24的中空通道。在某些实施例中，传送管34可以可滑动地接合凸台51。如下面更详细地描述，这可以有助于根据本发明的实施例的衬套24/流动套管26组件的组装。当可滑动地被接合时，传送管34可以相对紧密地配合在凸台51内，在两个部件之间具有小间隙。一般而言，传送管34可以被配置成将延迟贫喷嘴33流体地连接到喷射点使得在操作中将延迟贫喷嘴33流动的燃料/空气混合物与流动通过流动环的压缩空气分离。在优选实施例中，如分别在图6和图7中显示为处于未组装和已组装状态下，传送管34可以经由凸缘/螺栓组件附连到延迟贫喷嘴33。也就是说，传送管34可以包括凸缘41 (其包括螺栓孔47)，并且延迟贫喷嘴33可以包括凸缘65 (其包括螺栓孔50)。螺栓49然后可以用于连接凸缘41、65使得已组装的延迟贫喷射器32被组装。将领会这样的连接机构使得当接合时如上所述的可滑动地接合在凸台51内的传送管被拉向延迟贫喷嘴33，直到每个部件的凸缘41、65彼此紧紧抵住。更具体地，凸缘41可以围绕传送管的入口 45。凸缘41可以包括多个螺纹开口，所述螺纹开口被配置成接合源自延迟贫喷嘴33的螺栓。每个螺纹开口可以被配置成使得螺栓的接合而朝着延迟贫喷嘴33牵拉凸缘41。凸缘41可以包括压缩座42，当螺栓完全被接合时延迟贫喷嘴33上的相应表面可以被牵拉抵靠所述压缩座。另外，传送管可以包括正好在入口 45的内部的缩窄台部(narrowing ledge)48,如图所示。缩窄台部48可以被配置成提供压缩座，当螺栓完全被接合时形成为延迟贫喷嘴33的出口的突环61的边缘可以被牵 拉抵靠所述压缩座。将领会压缩座42和缩窄台部48提供传送管和延迟贫喷嘴33之间的流体连接可以被密封所借助的手段。将领会流动套管26的内表面形成流动环的外径向边界，并且流动套管26的内表面包括取决于流动套管26的形状的表面轮廓。由于流动套管26在形状上常常为圆柱形，因此流动套管26的表面轮廓为弯曲、圆形。在本发明的某些实施例中，凸缘41的外面可以包括与流动套管26的表面轮廓匹配的表面轮廓。因此，凸缘41的外面可以被配置成对应于流动套管26的弯曲内表面。在流动套管26在形状上为圆柱形的实施例中，凸缘41的外表面可以具有匹配该形状的圆形弯曲部。以该方式，外凸缘41的表面轮廓可以被配置成使得当螺栓的接合牵拉凸缘41抵靠流动套管26时，匹配轮廓在大表面区域上彼此紧紧地压靠。更具体地，在优选实施例中，凸缘41的基本所有外表面可以被牵拉紧紧地抵靠流动套管26的内表面。在某些实施例中，传送管的流动引导结构可以包括圆柱形形状。在这样的实施例中，入口 45和出口 46可以包括圆形形状。如上所述，流动套管26可以具有圆柱形形状。衬套24也可以为圆柱形形状。衬套24可以定位在流动套管26内，以使得部件在横截面上形成同心圆。传送管的在出口 46处的边缘可以具有对应于衬套24的内表面轮廓的表面轮廓。以该方式，出口 46在喷射点处可以具有关于衬套24的内表面的期望配置。在一个实施例中，出口 46可以包括与衬套24的内壁表面的轮廓对应的表面轮廓，以使得出口 46相对于衬套24的内壁表面大致齐平地定位。在衬套24的形状为圆柱形的情况下，出口 46将具有与衬套24的内表面的圆形轮廓匹配的略圆形的轮廓。在另一个实施例中，出口 46的相应表面轮廓可以允许出口 46的边缘位于相对于衬套24的内壁表面的均匀凹陷位置。这可以允许存在裕量，通过该裕量，出口 46在操作期间可以移动(例如，由于机械负荷或热膨胀)并且仍然不伸入通过衬套24的工作流体流中。将领会如果出口 46伸入工作流体流中，则可能引起空气动力损失。如图8至图10中所示，在备选实施例中，传送管可以包括靠近出口 46的限位件(stop)。该限位件可以用于与凸台51相互作用，使得衬套24/流动套管26组件被支撑在更固定的位置。将领会这可以允许流动环的配置更均匀。另外，如下所述，限位件和凸台51可以被配置成使得阻尼机构定位在它们之间。该类型的配置可以允许对衬套24/流动套管26组件以及对延迟贫喷射器32的部件进行有益阻尼，这可以延长部件寿命并且改善性能。因此，在图8至图10所示的实施例中，凸台51可以刚性地固定到衬套24。凸台51可以被配置成限定通过衬套24的中空通道。传送管可以可滑动地接合在凸台51内。限位件可以形成于传送管上。弹簧59或其它阻尼机构可以定位在凸台51和限位件之间。限位件可以朝着传送管的端部定位在预定位置。一般而言，限位件可以被限定为传送管上的扩大刚性部段。该扩大部段可以被配置成使得它大于通过凸台51限定的中空通道。该扩大部段可以被配置成经由定位在其间的阻尼机构接触凸台51，从而阻止从衬套24进一步缩回传送管。在一些实施例中，可以不包括弹簧59。将领会传送管上的限位件的预定位置可以包括这样的位置一旦扩大部段经由定位在其间的阻尼机构接触凸台51，便将传送管的出口 46定位在期望喷射点。另外，传送管上的限位件的预定位置可以包括这样 的位置一旦扩大部段经由定位在其间的阻尼机构接触凸台51，便相对于延迟贫喷嘴33适宜地定位传送管的第一端部。如上所述，延迟贫喷嘴33和传送管可以包括在它们之间的附连机构，所述附连机构被配置成使得当接合时传送管被拉向延迟贫喷嘴33。将领会该类型的附连机构可以用于牵拉限位件抵靠弹簧59，然后牵拉弹簧59抵靠凸台51。以该方式，当接合传送管和延迟贫喷嘴33之间的该附连机构时，弹簧59可以被压缩。弹簧59然后可以被压缩到期望量，以使得在使用期间提供适当量的动态阻尼。在某些实施例中，限位件和凸台51均包括与另一个上的接触表面对应的接触表面。当传送管被拉向延迟贫喷嘴33时，弹簧59可以在限位件的接触表面和凸台51的接触表面之间被压缩。 在某些实施例中，阻尼机构包括弹簧59。在其它实施例中，阻尼机构可以包括具有期望弹性性能的弯曲垫圈或O形圈。在某些实施例中，凸台51包括凹陷压缩座57，如图9和图10中所示。凹陷压缩座57凹陷的距离可以对应于限位件的径向高度。在一些实施例中，凹陷压缩座57凹陷的距离可以对应于限位件的径向高度和传送管的延伸超出限位件的径向高度。以该方式，凹陷压缩座57可以允许传送管的出口 46位于相对于衬套24的内表面的优选位置。在一些实施例中，优选位置可以具有与衬套24的内表面齐平的出口 46。在其它实施例中，优选位置可以使出口 46相对于衬套24的内表面处于略凹陷位置。本发明可以包括制造或组装延迟贫喷射系统28的新方法。更具体地，考虑到本说明书中所述的部件和系统配置，本发明包括衬套24/流动套管26组件可以有效地被组装并且作为单元安装在燃烧器内所借助的方法。将领会本说明书中所述的方法可以用于新制造的燃烧器，以及提供用延迟贫喷射系统28改造已有的或用过的燃烧器所借助的有效方法。一般而言，根据本发明的方法包括将衬套24定向在直立、未组装位置，并且将传送管完全插入通过衬套24的预成形孔中。孔可以包括已经安装的凸台51。如上所述，传送管可以被配置成可滑动地接合凸台51。独立地，可以通过钻出燃料通道29并且将延迟贫喷嘴33嵌入流动套管26内的预定位置处来制备流动套管26。衬套24/流动管组件然后可以定位在流动套管26/燃料通道29/延迟贫喷嘴33组件内，并且定向成使得传送管与延迟贫喷嘴33对准。传送管然后可以向外滑动，使得可以接合将传送管固定到延迟贫喷嘴33的连接机构。前述部件可以作为子单元组装在一起，然后在燃烧器的组装期间安装在燃烧器内，在子组件的一个端部上附连到⑶C并且在下游端部上附连到过渡件25。头部端部22然后可以组装到流动套管凸缘31上并且插入衬套24的前端中。应当注意该组装使每个部件相对于彼此轴向地定位通过燃料喷嘴。换句话说，衬套24的轴向位置经由延迟贫喷射器32s保持在燃烧器中。衬套24的后端的径向位置也经由延迟贫喷射器32s而被支撑/固定(这是本发明特有的，原因是传统上衬套24由前端上的凸耳和限位件轴向地保持)。更具体地，本发明包括燃式涡轮发动机的燃烧器中的延迟贫喷射系统28的制造方法。燃烧器可以包括衬套24/流动套管26组件，所述组件包括限定在初级燃料喷嘴的下游的初级燃烧室的衬套24，和围绕衬套24从而在其间形成流动环的流动套管26。该方法可以包括以下步骤a)识别衬套24/流动套管26组件内的用于延迟贫喷射器32的期望位置，所述延迟贫喷射器包括延迟贫喷嘴33和传送管；b)对应于用于延迟贫喷射器32的期望位置，识别衬套24上的喷射点和流动套管26上的延迟贫喷嘴33位置；c)将衬套24和流动套管26定位在未组装位置；d)在衬套24和流动套管26处于未组装位置时，在 喷射点处形成通过衬套24的孔并且将传送管可滑动地接合在该孔内；e)在延迟贫喷嘴33位置处将延迟贫喷嘴33安装在流动套管26中；f)将衬套24和流动套管26定位在已组装位置；以及g)将传送管连接到延迟贫喷嘴33。与前面一样，通过衬套24的孔可以包括组装在其中的凸台51。该方法可以包括重复步骤a)至g)中的某些步骤，使得至少三个延迟贫喷射器32s安装在衬套24/流动套管26组件内。更具体地，在某些实施例中，可以修改前述步骤以允许安装多个延迟贫喷射器32s。在该情况下，该方法可以包括以下步骤a)识别衬套24/流动套管26组件内的用于至少三个延迟贫喷射器32s的期望位置，其中延迟贫喷射器32s的每一个可以包括延迟贫喷嘴33和传送管；b)对应于用于延迟贫喷射器32s的期望位置，为延迟贫喷射器32s的每一个识别衬套24上的喷射点和流动套管26上的延迟贫喷嘴33位置；c)将衬套24和流动套管26定位在未组装位置；d)在衬套24和流动套管26处于未组装位置时，在喷射点处形成通过衬套24的孔并且将传送管的每一个可滑动地接合在每一个孔内；e)在延迟贫喷嘴33位置处将延迟贫喷嘴33安装在流动套管26中；f)将衬套24和流动套管26定位在已组装位置；以及g)将传送管连接到相应的延迟贫喷嘴33。将领会识别用于至少三个延迟贫喷射器32s的期望位置的步骤可以基于延迟贫喷射器32s在期望位置相对于流动套管26支撑衬套24。在某些实施例中，用于至少三个延迟贫喷射器32s的期望位置可以包括围绕衬套24/流动套管26组件内的恒定轴向位置的成角间隔位置。如上所述，流动套管26和衬套24均可以包括圆形横截面形状。在该情况下，相对于流动套管26而支撑衬套24的期望配置可以包括大致同心配置。相对于流动套管26而支撑衬套24的期望配置可以包括流动环的径向内壁和径向外壁之间的距离符合预定尺寸标准的配置。将领会未组装位置可以包括衬套24在流动套管26的外部的位置。在该状态下，将领会接近这些部件的每一个是方便的。已组装位置可以包括这样的位置，即，衬套24在流动套管26的内部并且定位成类似于当衬套24/流动套管26组件完全被组装时衬套所处状态的位置。已组装位置还可以被描述为这样的位置，即，衬套24在流动套管26的内部并且被定位成使得传送管的每一个与相应的延迟贫喷嘴33对准。该方法可以包括形成通过流动套管26的燃料通道29的步骤。在某些实施例中，这可以包括钻孔过程。该方法可以包括在衬套24和流动套管26定位在已组装位置之前将传送管滑动到第一位置中。第一位置可以包括传送管的相当大部分从衬套24的内表面突出的位置。第一位置可以允许衬套24定位在流动套管26内所必需的间隙。一旦衬套24定位在流动套管26内，传送管然后可以滑动到第二位置中。第二位置可以包括传送管的相当大部分从衬套24的外表面突出的位置。第二位置也可以允许传送管接合延迟贫喷嘴33。在一些实施例中，该方法可以包括将凸台51焊接到衬套24，将延迟贫喷嘴33焊接到流动套管26 ;并且将燃料通道29连接到延迟贫喷嘴33。另外，一旦衬套/流动套管26 组件组装为单元，该方法可以包括将该单元安装在燃烧器内。将领会衬套24/流动套管26组件的安装可以包括将衬套24的后端刚性地附连到过渡件并且将衬套24的前端刚性地附连到初级燃料喷嘴组件。另外，该方法还可以包括以下步骤在将衬套24/流动套管26组件安装到燃烧器中之前压力测试延迟贫喷射系统28，和/或在将衬套24/流动套管26组件安装到燃烧器中之前检查延迟贫喷射系统28。以该方式，必要时可以方便地测试并且调节具有延迟贫喷射系统28的衬套24/流动套管26组件。将领会如果该单元不能在燃烧器的外部被预组装，则这些最后步骤将是更加困难的。压力测试可以包括压力测试传送管和延迟贫喷嘴33之间的连接以防泄漏；以及压力测试燃料通道29和延迟贫喷嘴33之间的连接。在包括限位件55的实施例中，将传送管34可滑动地接合到凸台51内的步骤可以包括从衬套24的外部的位置将传送管34滑动到凸台51中。传送管34可以滑动通过凸台51直到传送管55的凸缘41阻止进一步插入，这将导致传送管34的另一个端部从衬套24的内表面朝着它的内部突出。限位件55然后可以刚性地连接到传送管的现在突出到衬套24中的部分。任何类型的机械附连机构或焊接可以用于此。凸台51可以定位在预定位置。如先前所述，限位件55可以被配置成一旦传送管从衬套24的外表面突出期望长度就阻止传送管34从该外表面缩回。传送管34从衬套24的外表面突出的期望长度可以与衬套24/流动套管26组件中的衬套24和流动套管26之间的期望空间关系一致。现在参考图11，提供了包括包含上述多个步骤的优选实施例的流程图。将领会上述的部件和/或步骤中的任何一个可以包含在该示例性框架内。在开始步骤102，可以确定衬套24/流动套管26组件内的用于一个或多个延迟贫喷射器32s的期望位置。在步骤104，对应于用于延迟贫喷射器32s的期望位置，可以确定衬套24上的喷射点和流动套管26上的延迟贫喷嘴33位置。在这时，该方法可以包括可以独立地和同时地执行的步骤，并且衬套24和流动套管26相对于彼此占据未组装位置。因此，在步骤106，可以独立地制备占据未组装位置的衬套24，以用于在以后时间与流动套管26组装。步骤106可以包括上面关于通过定位在预定喷射点的凸台51可滑动地接合传送管所述的那些步骤。传送管可以完全插入凸台51中，使得一旦执行该步骤就可以获得将衬套24定位在流动套管26中的间隙。其间，在步骤108，可以独立地制备占据未组装位置的流动套管26，以用于在以后时间与衬套24组装。步骤108可以包括上面关于组装流动套管26、燃料通道29、延迟贫喷嘴33组件所述的那些步骤。在步骤110，可以将衬套24和流动套管26聚集在一起处于已组装位置。在步骤112，可以将传送管连接到它们的相应延迟贫喷嘴33。最后，在步骤114，可以执行单元的压力测试和检查，并且完成在燃烧器内的安装。另外的步骤(未显示)可以包括在工厂设置中将已组装的衬套24/流动套管26整合到新燃烧器单元中。在其它实施例中，已组装的衬套24/流动套管26可以作为完整或已组装单元被运输，并且作为升级安装在已经在现场进行操作的已有燃烧器(即，用过的燃烧器)中。尽管已结合当前被认为是最可行和优选的实施例描述了本发明，但是应当理解本 发明不限于所公开的实施例，而是相反地，旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
权利要求
1.一种用于燃式涡轮发动机的燃烧器中的延迟贫喷射系统的制造方法，其中所述燃烧器包括流动组件，所述流动组件包括在初级燃料喷嘴的下游限定初级燃烧室的径向内壁，和围绕所述径向内壁从而在其间形成流动环的径向外壁，所述方法包括以下步骤 a)识别所述流动组件内的用于延迟贫喷射器的期望位置，其中所述延迟贫喷射器包括延迟贫喷嘴和传送管； b)对应于用于所述延迟贫喷射器的所述期望位置，识别所述径向内壁上的喷射点和所述径向外壁上的延迟贫喷嘴位置； c)将所述径向内壁和所述径向外壁定位在未组装位置； d)在所述径向内壁和所述径向外壁处于所述未组装位置时，在所述喷射点形成通过所述径向内壁的孔并且将所述传送管可滑动地接合在所述孔内； e)在所述延迟贫喷嘴位置将所述延迟贫喷嘴安装在所述径向外壁中； f)将所述径向内壁和所述径向外壁定位在已组装位置；以及 g)将所述传送管连接到所述延迟贫喷嘴。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述流动组件包括衬套/流动套管组件，所述径向内壁包括衬套，并且所述径向外壁包括流动套管。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述流动组件包括过渡件/冲击套管组件，所述径向内壁包括过渡件，并且所述径向外壁包括冲击套管。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，形成通过所述衬套的孔包括将凸台安装在所述孔内，所述传送管可滑动地接合由所述凸台限定的中空通道。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括重复步骤a)至g)中的一些步骤使得至少三个延迟贫喷射器安装在所述衬套/流动套管组件内。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于 步骤a)包括识别所述衬套/流动套管组件内的用于至少三个延迟贫喷射器的期望位置，所述延迟贫喷射器的每一个包括所述延迟贫喷嘴和所述传送管； 步骤b)包括对应于用于所述延迟贫喷射器的所述期望位置，为所述延迟贫喷射器的每一个识别所述衬套上的喷射点和所述流动套管上的延迟贫喷嘴位置； 步骤c)包括将所述衬套和所述流动套管定位在未组装位置； 步骤d)包括在所述衬套和所述流动套管处于所述未组装位置时，在所述喷射点形成通过所述衬套的孔并且将所述传送管的每一个可滑动地接合在所述孔的每一个内； 步骤e)包括在所述延迟贫喷嘴位置将所述延迟贫喷嘴安装在所述流动套管中； 步骤f)包括将所述衬套和所述流动套管定位在已组装位置；以及 步骤g)包括将所述传送管的每一个连接到相应的延迟贫喷嘴。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，识别用于所述至少三个延迟贫喷射器的期望位置的步骤基于所述延迟贫喷射器以期望配置相对于所述流动套管支撑所述衬套。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，用于所述至少三个延迟贫喷射器的所述期望位置包括在所述衬套/流动套管组件内围绕大致恒定轴向位置的成角间隔位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述流动套管和所述衬套均包括圆形横截面形状；并且 相对于所述流动套管支撑所述衬套的期望配置包括大致同心配置。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述未组装位置包括所述衬套在所述流动套管的外部的位置；并且 所述已组装位置包括这样的位置，即，所述衬套在所述流动套管的内部并且定位成类似于当所述衬套/流动套管组件被组装时所述衬套所处状态的位置。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述未组装位置包括所述衬套在所述流动套管的外部的位置；并且 所述已组装位置包括这样的位置，即，所述衬套在所述流动套管的内部并且被定位成使得所述传送管的每一个与相应的延迟贫喷嘴对准。
12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括穿过所述流动套管形成燃料通道的步骤；所述燃料通道从向前位置延伸到所述延迟贫喷嘴位置；并且 所述延迟贫喷射系统包括用于将燃料和空气的混合物喷射到由所述衬套限定的初级燃烧室的后端内的系统。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，形成所述燃料通道的所述步骤包括钻孔。
14.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 在所述衬套和所述流动套管定位在所述已组装位置之前将所述传送管滑动到第一位置中，所述第一位置包括所述传送管的至少大部分从所述衬套的内表面突出的位置； 在将所述传送管连接到所述延迟贫喷嘴之前将所述传送管滑动到第二位置中，所述第二位置包括所述传送管的至少大部分从所述衬套的外表面突出的位置。
15.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 将所述凸台焊接到所述衬套； 将所述延迟贫喷嘴焊接到所述流动套管；以及 将燃料通道连接到所述延迟贫喷嘴。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤一旦所述衬套/流动套管组件被组装，就将所述衬套/流动套管组件安装在所述燃烧器中。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，安装所述衬套/流动套管组件包括将所述衬套的后端刚性地附连到过渡件并且将所述衬套的前端刚性地附连到初级燃料喷嘴组件。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 在将所述衬套/流动套管组件安装到所述燃烧器中之前压力测试所述延迟贫喷射系统；以及 在将所述衬套/流动套管组件安装到所述燃烧器中之前检查所述延迟贫喷射系统。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述压力测试包括 压力测试所述传送管和所述延迟贫喷嘴之间的连接以防泄漏；以及 压力测试所述燃料通道和所述延迟贫喷嘴之间的连接。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述燃烧器包括用过的燃烧器。
21.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述流动环被配置成朝着所述燃烧器的前端运载压缩空气的供应； 所述衬套包括所述流动环的径向内壁并且所述流动套管包括所述流动环的径向外壁；并且 相对于所述流动套管支撑所述衬套的期望位置包括所述流动环的所述径向内壁和所述径向外壁之间的距离符合预定尺寸标准的位置。
22.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述传送管可滑动地接合到所述凸台内的步骤包括从所述衬套的外部的位置将所述传送管滑动到所述凸台中直到所述传送管突出到所述衬套的内部中； 还包括将限位件刚性地连接到所述传送管的突出到衬套内部中的部分的步骤； 当从所述凸台可滑动地缩回所述传送管时，所述限位件被配置成一旦所述传送管从所述衬套的外表面突出期望长度就阻止进一步缩回。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述传送管从所述衬套的外表面突出的期望长度与所述衬套/流动套管组件中的所述衬套和所述流动套管之间的期望空间关系一致；并且 所述限位件包括扩大刚性部段，所述扩大刚性部段大于由所述凸台限定的中空通道；并且 所述扩大部段被配置成接触所述凸台以阻止所述传送管从所述衬套的进一步缩回。
24.根据权利要求4所述的方法，其特征在于 所述传送管包括限定流体通道的流动引导结构；其中，在第一端部，所述流动引导结构包括入口和围绕入口的附连机构，所述附连机构被配置成将所述传送管刚性地连接到所述延迟贫喷嘴；并且在第二端部，所述流动引导结构包括出口 ；并且 所述延迟贫喷嘴包括限定通过所述流动套管的中空通道的圆柱形配置；其中，多个燃料出口形成于所述圆柱形配置的内表面上，所述燃料出口被配置成与燃料通道流体连通，使得流动通过其中的燃料从所述燃料出口喷射到所述中空通道中；并且其中，所述延迟贫喷嘴包括用于将所述延迟贫喷嘴刚性地附连到所述传送管的附连机构。
全文摘要
本发明涉及关于将延迟贫喷射整合到燃式涡轮发动机中的方法。该方法可以包括以下步骤a)识别流动组件内的用于延迟贫喷射器的期望位置，其中延迟贫喷射器包括延迟贫喷嘴和传送管；b)对应于用于延迟贫喷射器的期望位置，识别径向内壁上的喷射点和径向外壁上的延迟贫喷嘴位置；c)将径向内壁和径向外壁定位在未组装位置；d)在处于未组装位置时，在喷射点形成通过径向内壁的孔并且将传送管可滑动地接合在孔内；e)在延迟贫喷嘴位置将延迟贫喷嘴安装在径向外壁中；f)将径向内壁和径向外壁定位在已组装位置；以及g)将传送管连接到延迟贫喷嘴。
文档编号F23R3/28GK102913953SQ201210276168
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月3日 优先权日2011年8月5日
发明者R.M.迪钦蒂奥, P.B.梅尔顿, J.S.勒贝格, L.J.斯托亚 申请人:通用电气公司