专利名称：与在燃烧涡轮发动机中集成延迟贫喷射有关的组件和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃烧涡轮发动机，且更具体地涉及在燃烧涡轮发动机的燃烧衬套中集成延迟贫喷射、延迟贫喷射套筒组件和/或与其有关的制造方法。
背景技术：
燃烧涡轮发动机中的分级燃烧存在多种设计，但大部分是由多个管和接口组成的复杂组件。一种用于燃烧涡轮发动机中的分级燃烧是 延迟贫喷射。在这种分级燃烧中，延迟贫燃料喷射器位于主燃料喷射器下游。如本领域的普通技术人员应了解的，在此下游位置燃烧燃料/空气混合物可以用来提高NOx性能。NOx或氮氧化物是由燃烧传统烃燃料的燃烧涡轮发动机产生的主要不期望的空气污染排放物之一。延迟贫喷射也可以起到空气旁通的作用，其可以用来在“调低(turn down) ”或低负荷操作期间改善一氧化碳即CO排放。应了解，延迟贫喷射系统可以提供其它运行益处。当前延迟贫喷射组件对于新的燃气涡轮机单元和已有单元的改装两者而言都是昂贵和费钱的。其原因之一在于传统延迟贫喷射系统、尤其是与燃料输送相关的那些系统的复杂性。与这些复杂的系统相关的诸多部件必须设计成耐受涡轮机环境的极端热负荷和机械负荷，这显著增加了制造开支。即便这样，传统延迟贫喷射组件仍具有燃料泄漏到压缩机排气壳体中的高风险，该泄漏会导致自动点燃并且是一种安全危害。此外，传统系统的复杂性增加了组装成本。因此，需要形成尤其是减少了系统复杂性、组装时间和制造成本的改进的延迟贫喷射系统、构件和制造方法。
发明内容
本申请因此描述了一种用于燃烧涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的组件，其中燃烧器包括限定主燃料喷嘴下游的主燃烧室的径向内壁和包围径向内壁而在二者之间形成流动环形空间(flow annulus)的径向外壁。该组件可以包括刚性地固定在径向内壁上的凸出部，该凸出部构造成限定穿过径向内壁的中空通道；可滑动地接合在凸出部内的输送管；形成在输送管上的止挡部；以及定位在凸出部与止挡部之间的减振装置。在一些实施例中，止挡部在输送管的一端定位在预定位置。该止挡部可以包括大于由凸出部限定的中空通道的刚性扩大区段。该扩大区段可以构造成经由定位在二者之间的减振装置接触凸出部，从而阻止输送管从衬套进一步退出。本申请的这些和其它特征将在结合附图和所附权利要求查看对优选实施例进行的详细描述后变得明显。
图I是本发明的实施例可以用于其中的燃烧涡轮机系统的剖视图。图2是本发明的实施例可以用于其中的传统燃烧器的剖视图。
图3是包括根据本发明的一个实施例的延迟贫喷射系统的燃烧器的剖视图。图4是包括根据本发明的一个实施例的延迟贫喷射系统的流动套筒和衬套组件的剖视图。图5是根据本发明的一个实施例的输送管的透视图。
图6是根据本发明的一个实施例的延迟贫喷射器/输送管组件在未组装状态下的首1J视图。图7是根据本发明的一个实施例的延迟贫喷射器/输送管组件在组装状态下的剖视图。图8是根据本发明的一个备选实施例的输送管的透视图。图9是根据本发明的一个备选实施例的延迟贫喷射器/输送管组件在未组装状态下的剖视图。图10是根据本发明的一个备选实施例的延迟贫喷射器/输送管组件在组装状态下的剖视图。图11是根据本发明的一个示范性实施例的流程图。部件列表
10燃气涡轮机系统 12压缩机 14燃烧器 16涡轮机 20燃烧器 21燃料喷嘴 22头 而 23燃烧区 24衬套 25过渡件 26流动套筒 27流动环形空间 28延迟贫喷射系统 29燃料通道 30燃料歧管 31流动套筒凸缘 32延迟贫喷射器 33延迟贫喷嘴 34输送管
41(输送管的)凸缘 42压缩座
43管
45进口
46出口47螺栓孔 48变窄的横档 49螺栓 50螺栓孔 51凸出部 55止挡部 57凹进的压缩座 59弹簧 61突出的环
63(延迟贫喷嘴中的)燃料出口
65(延迟贫喷嘴的)凸缘 67冲击套筒。
具体实施例方式图I是示出了典型燃烧涡轮机系统10的图。燃气涡轮机系统10包括压缩进入的空气以形成压缩空气供给的压缩机12、燃烧燃料以便产生高压、高速热气体的燃烧器14、以及涡轮机16，该涡轮机16利用涡轮机叶片从自燃烧器14进入涡轮机16的高压、高速热气体提取能量，以便通过热气体旋转。随着涡轮机16旋转，使得连接到涡轮机16上的轴也旋转，该轴的旋转可以用来驱动负载。最后，排气离开涡轮机16。图2是本发明的实施例可以用于其中的传统燃烧器的剖视图。尽管燃烧器20可以采取各种形式，每一种形式均适合于包括本发明的各种实施例，但典型地，燃烧器20包括头端22，该头端22包括将燃料流与空气结合以在由周围的衬套24限定的主燃烧器23内燃烧的多个燃料喷嘴21。衬套24典型地从头端22延伸到过渡件25。如图所示，衬套24由流动套筒26包围。过渡件25由冲击套筒67包围。应了解，在流动套筒26与衬套24之间以及过渡件25与冲击套筒67之间形成有文中将称为“流动环形空间27”的环形空间。如图所示，流动环形空间27延伸燃烧器20的大部分长度。从衬套24，过渡件25使流动随着其行进到涡轮机区段(未示出)下游而从衬套24的圆形截面过渡到环形截面。在下游端，过渡件25将工作流体流引向定位在涡轮机16的第一级中的翼型件。应了解，流动套筒26和冲击套筒27典型地具有穿过其中形成的冲击孔口(未示出)，这些冲击孔口允许来自压缩机12的压缩空气的冲击流进入形成在流动套筒26/衬套24和/或冲击套筒67/过渡件25之间的流动环形空间27。通过冲击孔口的压缩空气流对流地冷却了衬套24和过渡件25的外表面。经流动套筒26进入燃烧器20的压缩空气经由绕衬套24形成的流动环形空间27被引向燃烧器20的前端。然后，压缩空气然后可以进入燃料喷嘴21，压缩空气在这里与燃料混合以在燃烧区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被接收在涡轮机叶片中以驱动涡轮机叶片的旋转。过渡件将燃烧产物流引导到涡轮机16中，燃烧产物在涡轮机16中与叶片相互作用而引发绕轴的旋转，该旋转如上所述随后可以用来驱动诸如发电机之类的负载。因此，过渡件25用于联接燃烧器20与涡轮机16。在包括延迟贫喷射的系统中，应了解，过渡件25也可以限定次级燃烧区，向该次级燃烧区供给的附加燃料和供给到衬套24燃烧区的燃料的燃烧产物在该次级燃烧区中燃烧。图3和图4提供了根据本发明的示范性实施例的方面的延迟贫喷射系统28的视图。如文中所用，“延迟贫喷射系统”是用于在主燃料喷嘴21下游和涡轮机16上游的任何点将燃料与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”更具体地定义为用于将燃料/空气混合物喷射到由衬套限定的主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使燃料燃烧能够发生在主燃烧器/主燃烧区下游。这种类型的操作可以用于提高NOx性能，然而，如相关领域的普通技术人员应了解的，发生在过于下游的燃烧可能导致不期望的较高CO排放。如下文更详细所述，本发明提供了用于实现改善的NOx排放同时避免不期望结果的有效的替代选择。此外，本发明的延迟贫喷射系统28还允许消除压缩机排气壳体( “⑶C”)管道、软管、密封连接等。其还提供了用于将延迟贫喷射集成在燃气涡轮机的燃烧衬套中的简单组件以及制造和组装此类系统的有效方法。应了解，本发明的不同方面提供了可以将燃料/空气混合物喷射到燃烧区23和/或衬套24的后区域内的方式。如图所示，延迟贫喷射系统28可以包括在流动套筒26内限定的燃料通道29。燃料通道29可以源自在流动套筒凸缘31内限定的燃料歧管30，该凸缘31定位在流动套筒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可以定位在流动套筒26的后端或其附近。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和输送管34。如下文更详细所述，延迟贫喷嘴33和输送管34可以将压缩空气从⑶C运送到衬套24内的燃烧区23。沿该路线，压缩空气可以与经延迟贫喷嘴33输送的燃料混合。形成在延迟贫喷嘴33的内壁周围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。输送管34跨越流动环形空间27运送燃料/空气混合物并将该混合物喷射到衬套24内的热气流中。燃料/空气混合物然后可以在热气流内燃烧，从而向流增加更多能量并改善NOx排放。如图4中更清楚所示，可以钻削或者以其它传统方式形成的燃料通道29大体沿轴向延伸以便将燃料输送到其中一个延迟贫喷射器32。用于燃料通道29的燃料进口可以连接到形成在流动套筒凸缘31内的燃料歧管30上，该凸缘31定位在燃烧器衬套24的头端/上游端。本领域的普通技术人员应了解，用于燃料通道29的进口的其它构造也是可能的。因此，在运行中，燃料从燃料歧管30流经穿过流动套筒26形成的燃料通道29，然后流向延迟贫喷射器32。延迟贫喷嘴33可以构造成接收燃料流并经绕延迟贫喷射33的内壁排列的燃料出口 63分配该燃料流，使得燃料与从流动套筒26的外部进入延迟贫喷嘴33的CDC空气流混合。在一个优选实施例中，存在3到5个绕流动套筒26/衬套24周向定位的延迟贫喷射器，使得燃料/空气混合物在衬套24周围的多个点被导入，尽管也可以存在更多或更少的延迟贫喷射器。应注意，燃料/空气混合物由于延迟贫喷嘴33将燃料喷射到从CDC腔进入延迟贫喷嘴33的快速移动的压缩空气供给中而喷射到衬套24中。此空气绕过头端22，并且相反，参与延迟贫喷射。如上所述，各个延迟贫喷射器32均包括套环状喷嘴，其中形成有多个小的燃料出口 63。燃料从流动套筒26中的燃料通道29流向并流经这些燃料出口63，燃料在燃料出口 63中与压缩空气混合。然后，燃料/空气混合物行经由延迟贫喷嘴33/输送管34限定的流动路径，并从这里进入移动通过燃烧衬套24的热气流。然后，衬套24中燃烧的燃烧产物点燃从延迟贫喷射器32新导入的燃料/空气混合物。应了解，延迟贫喷射器32也可以采用类似方式安装在燃烧器中比各图中所示的位置更靠后的位置，或者，就此而言，存在具有与上文关于衬套24/流动套筒26组件所述的基本构造相同的基本构造的流动组件的任何位置。例如，利用相同的基本组装方法和构件，可以将延迟贫喷射器32定位在过渡件25/冲击套筒67组件内。这种情况下，燃料通道29可以延伸成与延迟贫喷射器32连接。这样，燃料/空气混合物可以喷射到过渡件25内的热气流路径，如本领域的普通技术人员应了解的，这对于特定系统标准和操作员偏好来说可能是有利的。虽然本文的描述主要针对衬套24/流动套筒26组件内的示范性实施例，但应了解，这并非意在加以限制。来自燃料通道29的燃料在延迟贫喷射器32中与来自⑶C空气供给的空气混合，且混合物喷射到衬套24的内部中。如在图5至图10中更详细可见，各个单独的延迟贫喷射器32可以包括延迟贫喷嘴33，该延迟贫喷嘴33嵌埋在流动套筒26的壁中并在其中与在 流动套筒26内限定的燃料通道29形成连接。延迟贫喷射器32还可以包括输送管34，该输送管34连接到延迟贫喷嘴33上并跨越流动环形空间27。本领域的普通技术人员应了解，延迟贫喷射器32可以包括另外的构件或者可以建造为单个构件。文中对包括两个可连接构件的延迟贫喷射器的描述代表一个优选实施例，其优点将从下文的讨论变得明显。参照图5至图7，延迟贫喷嘴33可以具有筒形“套环”构造，并且在该结构内可以包含环形燃料歧管。环形燃料歧管可以与燃料通道29流体连接。延迟贫喷嘴33可以包括形成在筒形结构的内表面上的多个孔或燃料出口 63，这些孔或燃料出口 63提供将流经其的燃料经延迟贫喷嘴33喷射到压缩空气流中的喷射点。这样，延迟贫喷嘴33可以将燃料喷射到由其筒形形状限定的中空通道中。应了解，可以使由筒形形状限定的中空通道对准使得中空通道提供穿过流动套筒26的通道，该流动套筒26在运行中将允许压缩空气流入延迟贫喷嘴33中并与经燃料出口 63供给的燃料混合。在优选实施例，燃料出口 63可以在延迟贫喷嘴33的内表面周围有规则地间隔开，从而增强与移动通过燃料出口 63的空气的混合。延迟贫喷嘴33可以包括用于连接到输送管34上的机构，如下文所述。在某些实施例中，该连接机构可以包括构造成接合多个螺栓49的凸缘65。在一个优选实施例中，如图5中所示，输送管34提供将延迟贫喷嘴33流体连接到衬套24内的延迟贫喷射点的封闭通道。输送管34可以以减少泄漏的方式刚性地附装到延迟贫喷嘴33上。输送管34可以将燃料/空气混合物从延迟贫喷嘴33引导/运送到沿衬套24的内表面定位的喷射点。输送管34可以跨越流动套筒26与衬套24之间的距离(即跨越将CDC空气运送到燃烧器的前区域或头端22的流动环形空间27)，并从而向喷射点提供燃料/空气混合物同时使空气损失和/或燃料泄漏最小化。衬套24中燃烧的燃烧产物点燃经延迟贫喷射器32新导入的燃料，并且燃料通过所喷射的混合物中包含的氧气燃烧。这样，另外的燃料/空气混合物被添加到已经移动通过衬套24的内部并在其中燃烧的热燃烧气流，这在工作流体流经涡轮机16膨胀前向工作流体流增加了能量。此外，如上所述，以这种方式添加燃料/空气混合物可以用来改善NOx排放并实现其它运行目标。延迟贫喷射器32的数量可以变化，视燃料供给要求和燃烧过程的优化而定。在某些实施例中，可以将输送管34描述为包括限定流体通道的引流结构。在一端，该引流结构包括进口 45和绕进口 45的附装机构。在某些实施例中，该附装机构包括凸缘41和螺栓49组件，尽管可以使用其它机械附件。该附装机构可以构造成将输送管34刚性地连接到延迟贫喷射器33上。在另一端，该引流结构包括出口 46。该引流结构如图所示可以构造成使得其限定的流体通道跨越流动环形空间27并将出口 46定位在衬套24中的期望喷射点。该期望喷射点可以包括沿衬套24的内壁面的位置。该引流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与期望喷射点之间的距离对应。在一端，输送管34可以包括期望地接合穿过衬套24安装的凸出部51的构造。凸出部51可以限定穿过衬套24的中空通道。在某些实施例中，输送管34可以可滑动地接合凸出部51。如下文更详细所述，这可以协助根据本发明的实施例的衬套24/流动套筒26组件的组装。虽然可滑动地接合，但输送管34可以相对适贴地配合在凸 出部51内，两个构件之间存在小的间隙。一般而言，输送管34可以构造成将延迟贫喷嘴33与喷射点流体连接，使得在运行中从延迟贫喷嘴33流来的燃料/空气混合物与流经流动环形空间的压缩空气 分离。在一个优选实施例中，如图6和图7中分别以未组装状态和组装状态所示，输送管34可以经由凸缘/螺栓组件附装到延迟贫喷嘴33上。亦即，输送管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)。然后，可以使用螺栓49来连接凸缘41、65，使得组装的延迟贫喷射器32被组装。应了解，这种连接机构确保了在接合后，如上所述可滑动地接合在凸出部51内的输送管被拉向延迟贫喷嘴33，直到各构件的凸缘41、65彼此紧靠。更具体而言，凸缘41可以包围输送管的进口 45。凸缘41可以包括构造成接合源自延迟贫喷嘴33的螺栓的多个螺纹开口。各个螺纹开口均可以构造成使得螺栓的接合将凸缘41拉向延迟贫喷嘴33。凸缘41可以包括压缩座42，当螺栓完全接合时，延迟贫喷嘴33上对应的表面可以被拉靠在该压缩座42上。此外，输送管可以包括刚好在入口 45内侧的变窄横档48，如图所示。变窄横档48可以构造成提供压缩座，当螺栓完全接合时，作为延迟贫喷嘴33的出口形成的突出环61的边缘可以被拉靠在该压缩座上。应了解，压缩座42和变窄横档48提供了可以借以密封输送管与延迟贫喷嘴33之间的流体连接的手段。应了解，流动套筒26的内表面形成流动环形空间的径向外边界，并且流动套筒26的内表面包括取决于流动套筒26的形状的表面外形。由于流动套筒26的形状常为筒形，所以流动套筒26的表面外形是弯曲的圆形形状。在本发明的某些实施例中，凸缘41的外表面可以包括与流动套筒26的表面外形匹配的表面外形。因此，凸缘41的外表面可以构造成与流动套筒26的弯曲内表面对应。在流动套筒26的形状为筒形的实施例中，凸缘41的外表面可以具有与该形状匹配的圆形曲率。这样，外凸缘41的表面外形可以构造成使得当螺栓的接合将凸缘41拉靠在流动套筒26上时，匹配的外形在大的表面积上彼此紧紧地压靠。更具体而言，在优选实施例中，基本上凸缘41的全部外表面可以被紧密地拉靠在流动套筒26的内表面上。在某些实施例中，输送管的引流结构可以包括筒形形状。在此类实施例中，进口 45和出口 46可以包括圆形形状。如上所述，流动套筒26可以具有筒形形状。衬套24也可以是筒形形状。衬套24可以定位在流动套筒26内使得构件在截面上形成同心圆。输送管在出口 46的边缘可以具有与衬套25的内表面外形对应的表面外形。这样，出口 46在该喷射点可以关于衬套24的内表面具有期望构造。在一个实施例中，出口 46可以包括与衬套24的内壁面的外形对应的表面外形，使得出口 46相对于衬套24的内壁面定位成大致齐平。在衬套24的形状是筒形的情况下，出口 46将具有与衬套24的内表面的圆形外形匹配的略微圆形轮廓。在另一实施例中，出口 46的对应表面外形可以允许出口 46的边缘位于相对于衬套24的内壁面处于一致凹进的位置。这可以允许成为出口 46在运行期间可以移位(例如，由于机械负荷或热膨胀)且仍未穿过衬套24突出到的工作流体流中的裕度。应了解，如果出口 46突出到工作流体流中，则可能带来空气动力学损失。如图8至图10中所示，在备选实施例中，输送管可以在出口 46附近包括止挡部。该止挡部可以用于与凸出部51相互作用使得衬套24/流动套筒26组件被支承在更为固定的位置。应了解，这可以允许流动环形空间的构造更均匀。此外，如下所述，止挡部和凸出部51可以构造成使得减振机构定位在它们之间。此类构造可以允许对衬套24/流动套筒26组件以及延迟贫喷射32的构件进行有益的减振，这可以延长零件寿命并提高性能。因此，在图8至图10中所示的实施例中，凸出部51可以刚性地固定到衬套24上。 凸出部51可以构造成限定穿过衬套24的中空通道。输送管可以可滑动地接合在凸出部51内。止挡部可以形成在输送管上。弹簧59或其它减振机构可以定位在突出部51与止挡部之间。止挡部可以朝输送管的端部定位在预定位置。一般而言，止挡部可以限定为输送管上的刚性扩大区段。此扩大区段可以构造成使得它比穿过突出部51限定的中空通道大。扩大区段可以构造成经由定位在二者之间的减振机构接触凸出部51，从而阻止输送管从衬套进一步退出。在一些实施例中，可以不包括弹簧59。应了解，止挡部在输送管上的预定位置可以包括一旦扩大区段经由定位在二者之间的减振机构接触凸出部51就将输送管的出口 46定位在期望喷射点的位置。此外，止挡部在输送管上的预定位置可以包括一旦扩大区段经由定位在二者之间的减振机构接触凸出部51便相对于延迟贫喷嘴33适当地定位输送管的第一端的位置。如上所述，延迟贫喷嘴33和输送管之间可以包括构造成使得在接合后输送管被拉向延迟贫喷嘴33的附装机构。应了解，这种附装机构可以用于将止挡部拉靠在弹簧59上，然后将弹簧59拉靠在凸出部51上。这样，弹簧59可以在使该附装机构接合在输送管与延迟贫喷嘴33之间后被压缩。然后，弹簧59可以被压缩期望量，从而在使用期间提供适量的动态减振。在某些实施例中，止挡部和凸出部51均包括与另一者上的接触面对应的接触面。当输送管被拉向延迟贫喷嘴33时，弹簧59可以被压缩在止挡部的接触面与凸出部51的接触面之间。在某些实施例中，减振机构包括弹簧59。在其它实施例中，减振机构可以包括具有期望弹性特性的弯曲垫圈或O形圈。在某些实施例中，凸出部51包括凹进的压缩座57，如图9和图10中所示。凹进的压缩座57可以凹进与止挡部的径向高度对应的距离。在一些实施例中，凹进的压缩座57可以凹进与止挡部的径向高度和延伸超出止挡部的输送管的径向高度对应的距离。这样，凹进的压缩座57可以允许输送管的出口 46相对于衬套24的内表面位于优选位置上。在一些实施例中，该优选位置可以使出口 46与衬套24的内表面齐平。在其它实施例中，该优选位置可以使出口 46相对于衬套24的内表面处于略微凹进的位置。本发明可以包括一种制造或组装延迟贫喷射系统28的新颖方法。更具体而言，指定文中所述的构件和系统构造，本发明包括可以借以有效地组装衬套24/流动套筒26并作为一个单元安装在燃烧器内的方法。应了解，文中所述的方法可以用在新制造的燃烧器上，并提供一种借以使用延迟贫喷射系统28改装已有或在用的燃烧器的有效方法。一般而言，根据本发明的方法包括将衬套24定位在直立、未组装的位置，并经衬套24将输送管完全插入预先形成的孔中。这些孔可以包括已经安装的凸出部51。如上所述，输送管可以构造成可滑动地接合凸出部51。单独地，可以通过钻削燃料通道29并在流动套筒26内的预定位置嵌埋延迟贫喷嘴33来准备流动套筒26。然后，可以将衬套24/流动管组件定位在流动套筒26/燃料通道29/延迟贫喷嘴33组件内，并定向成使得输送管与延迟贫喷嘴33对准。然后，可以使输送管向外滑动以致将输送管固定在延迟贫喷嘴33上的连接机构可以接合。前述构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，在子组件的一端附装到⑶C上，而在下游端附装到过渡件25上。然后可以将头端22组装到流动套筒凸缘31上并插入衬套24的前端。应注意,该组件将各构件轴向穿过燃料喷嘴相对于彼此定位。换言之，衬套24的轴向位置经由延迟贫喷射器32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32支承/固定(这对于本发明而 言是独特的，因为通常衬套24由前端上的凸耳和止挡部轴向保持)。更具体而言，本发明包括燃烧涡轮发动机的燃烧器中的延迟贫喷射系统28的制造方法。该燃烧器可以包括衬套24/流动套筒26组件，该组件包括限定主燃料喷嘴下游的主燃烧室的衬套24和包围衬套24而在二者之间形成流动环形空间的流动套筒26。该方法可以包括以下步骤a)为包括延迟贫喷嘴33和输送管的延迟贫喷射器32确定在衬套24/流动套筒26组件内的期望位置；b)与延迟贫喷射器32的期望位置对应，确定衬套24上的喷射点和延迟贫喷嘴33在流动套筒26上的位置；c)将衬套24和流动套筒26定位在未组装的位置上；d)当衬套24和流动套筒26位于未组装位置时，在喷射点形成穿过衬套24的孔并使输送管可滑动地接合在该孔内；e)在延迟贫喷嘴33位置将延迟贫喷嘴33安装在流动套筒26中；f)将衬套24和流动套筒26定位在组装位置；以及g)将输送管连接到延迟贫喷嘴33上。与前面一样，穿过衬套24的孔可以包括组装在其中的凸出部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32安装在衬套24/流动套筒26组件内。更具体而言，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32。这种情况下，该方法可以包括以下步骤a)为至少三个延迟贫喷射器32确定在衬套24/流动套筒26组件内的期望位置，其中各个延迟贫喷射器32均可以包括延迟贫喷嘴33和输送管；b)与延迟贫喷射器32的期望位置对应，为各个延迟贫喷射器32确定衬套24上的喷射点和延迟贫喷嘴33在流动套筒26上的位置；c)将衬套24和流动套筒26定位在未组装位置上；d)当衬套24和流动套筒26处于未组装的位置时，在喷射点形成穿过衬套24的孔并使各个输送管可滑动地接合在其中一个孔内；e)在延迟贫喷嘴33位置将延迟贫喷嘴33安装在流动套筒26中；f)将衬套24和流动套筒26定位在组装位置上；以及g)包括将输送管连接到对应的延迟贫喷嘴33上。应了解，为至少三个延迟贫喷射器32确定期望位置的步骤可以基于相对于流动套筒26将衬套24支承在期望位置的延迟贫喷射器32。在某些实施例中，至少三个延迟贫喷射器32的期望位置可以包括衬套24/流动套筒26组件内绕恒定的轴向位置的间隔开的角位置。如上所述，流动套筒26和衬套24均可以包括圆形截面形状。这种情况下，衬套24相对于流动套筒26被支承的期望构造可以包括大致同心的构造。衬套24相对于流动套筒26被支承的期望构造可以包括其中流动环形空间的径向内壁和径向外壁之间的距离符合预定的尺寸标准的构造。应了解，未组装的位置可以包括其中衬套24在流动套筒26外侧的位置。这种状态下，应了解，便于接近这些构件中的每一个。组装位置可以包括其中衬套24在流动套筒26内侧并类似于一旦衬套24/流动套筒26组件被完全组装衬套24将如何定位来定位的位置。还可以将组装位置描述为其中衬套24在流动套筒26内侧并定位成使得各个输送管均与对应的延迟贫喷嘴33对准的位置。该方法可以包括形成穿过流动套筒26的燃料通道29的步骤。在某些实施例中， 这可以包括钻削过程。该方法可以包括在衬套24和流动套筒26定位在组装位置前使输送管滑动到第一位置。该第一位置可以包括其中输送管的大部分从衬套24的内表面突出的位置。第一位置可以允许衬套24定位在流动套筒26内所需的间隙。然后，一旦衬套24定位在流动套筒26内，就可以使输送管滑动到第二位置。该第二位置可以包括其中输送管的大部分从衬套24的外表面突出的位置。第二位置还可以允许输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出部51焊接到衬套24上；将延迟贫喷嘴33焊接到流动套筒26上；以及将燃料通道29连接到延迟贫喷嘴33上。此外，一旦衬套/流动套筒26组件作为一个单元组装，该方法便可以包括将该单元安装在燃烧器内。应了解，衬套24/流动套筒26组件的安装可以包括将衬套24的后端刚性地附装到过渡件上并且将衬套24的前端刚性地附装到主燃料喷嘴组件上。此外，该方法还可以包括以下步骤在将衬套24/流动套筒26组件安装在燃烧器中前对延迟贫喷射系统28进行压力测试，和/或在将衬套24/流动套筒26组件安装在燃烧器中前检查延迟贫喷射系统28。这样，带有延迟贫喷射系统28的衬套24/流动套筒26组件可以方便地进行测试并按需调节。应了解，如果该单元不能在燃烧器外部预组装，则这些最终步骤将困难得多。压力测试可以包括针对泄漏对输送管与延迟贫喷嘴33之间的连接进行压力测试；以及对燃料通道29与延迟贫喷嘴33之间的连接进行压力测试。在包括止挡部55的实施例中，使输送管34可滑动地接合在凸出部51内的步骤可以包括使输送管34从衬套24外侧的位置滑动到凸出部51中。输送管34可以滑动通过凸出部51直到输送管55的凸缘41防止进一步插入，这将引起输送管34的另一端从衬套24的内表面朝其内部突出。然后，止挡部55可以刚性地连接到输送管此时突出到衬套24中的部分上。可以为此使用任何类型的机械附装机构或焊接。凸出部51可以定位在预定位置。如前文所述，止挡部55可以构造成阻止输送管34 —旦从外表面突出期望长度便从衬套24的外表面退出。输送管34从衬套24的外表面突出的期望长度可以与衬套24/流动套筒26组件中的衬套24和流动套筒26之间的期望空间关系一致。现参照图11，提供了包括包含多个上述步骤的优选实施例的流程图。应了解，任何上述构件和/或步骤均可以被容纳在该示范性构架内。在初始步骤102，可以为一个或更多延迟贫喷射器32确定在衬套24/流动套筒26组件内的期望位置。在步骤104，与延迟贫喷射器32的期望位置对应，可以确定衬套24上的喷射点和延迟贫喷嘴33在流动套筒26上的位置。
在这一点上，该方法可以包括可以单独和同时执行的步骤，并且衬套24和流动套筒26相对于彼此占用未组装的位置。因此，在步骤106，可以单独准备占据未组装位置的衬套24，以便后期与流动套筒26组装。步骤106可以包括上文关于经定位在预定喷射点的凸出部51可滑动地接合输送管所述的那些步骤。输送管可以完全插入凸出部51中使得一旦执行该步骤便可以获得用于将衬套24定位在流动套筒26中的间隙。同时，在步骤108，可以单独准备占据未组装位置的流动套筒26，以便后期与衬套24组装。步骤108可以包括上文关于流动套筒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，可以在组装位置结合衬套24和流动套筒26。在步骤112，输送管可以连接到它们对应的延迟贫喷嘴33。最后，在步骤114，可以执行该单元的压力测试和检查，并完成在燃烧器内的安装。更多步骤(未示出)可以包括其中在工厂环境中将组装的衬套24/流动套筒26集成在新的燃烧器单元中的步骤。在其它 实施例中，组装的衬套24/流动套筒26可以作为完整或组装的单元运输并作为升级安装在已经在现场运行的已有的燃烧器(即在用的燃烧器)中。尽管已结合目前被认为最实用也最优选的实施例对本发明进行了描述，但应该理解的是，本发明并不限于所公开的实施例，而是相反地旨在涵盖被包括在所附权利要求的精神范围内的各种变型和等效设置。
权利要求
1.一种用于燃烧涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的组件，其中所述燃烧器包括径向内壁和径向外壁，所述径向内壁限定主燃料喷嘴下游的主燃烧室，所述径向外壁包围所述径向内壁而在二者之间形成流动环形空间，所述组件包括 刚性地固定在所述径向内壁上的凸出部，所述凸出部构造成限定穿过所述径向内壁的中空通道； 可滑动地接合在所述凸出部内的输送管； 形成在所述输送管上的止挡部；以及 定位在所述凸出部与所述止挡部之间的减振装置。
2.根据权利要求I所述的组件，其特征在于，所述径向内壁包括衬套并且所述径向外壁包括流动套筒；并且 其中，所述减振装置构造成提供动态减振。
3.根据权利要求I所述的组件，其特征在于，所述径向内壁包括过渡件并且所述径向外壁包括冲击套筒；并且 其中，所述减振装置构造成提供动态减振。
4.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述输送管包括限定流体通道的引流结构； 其中 在第一端，所述引流结构包括进ロ ； 在第二端，所述引流结构包括出口 ；并且 所述引流结构包括使得所述流体通道跨越所述流动环形空间并将所述出口定位在所述衬套中的期望喷射点的构造。
5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述期望喷射点包括沿所述衬套的内壁面的位置；并且 其中，所述引流结构包括具有预定长度的管，所述预定长度与所述延迟贫喷嘴以及所述期望喷射点之间的距离对应。
6.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述止挡部定位在朝所述输送管的所述第二端的预定位置； 其中，所述止挡部包括大于由所述凸出部限定的中空通道的刚性扩大区段； 其中，所述扩大区段构造成经由定位在二者之间的所述减振装置接触所述凸出部，使得阻止所述输送管从所述衬套进一歩退出。
7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述止挡部在所述输送管上的预定位置包括一旦所述扩大区段经由定位在二者之间的所述减振装置接触所述凸出部便将所述输送管的所述出口定位在所述期望喷射点的位置；并且 其中，所述止挡部在所述输送管上的预定位置包括一旦所述扩大区段经由定位在二者之间的所述减振装置接触所述凸出部便相对于所述延迟贫喷嘴适当地定位所述输送管的第一端的位置。
8.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述组件还包括 嵌埋在所述流动套筒中的延迟贫喷嘴；以及 用于将所述输送管的所述引流结构的所述第一端刚性地附装到所述延迟贫喷嘴上的附装装置； 其中，所述附装装置构造成使得在接合后，所述输送管被拉向所述延迟贫喷嘴，使得所述止挡部被拉靠在所述减振装置上并且所述减振装置被拉靠在所述凸出部上。
9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述输送管与所述延迟贫喷嘴之间的附装装置构造成使得在接合后，所述输送管被拉向所述延迟贫喷嘴，使得所述减振装置被压缩在所述止挡部与所述凸出部之间。
10.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述止挡部与所述凸出部均包括与另一者上的接触面对应的接触面； 其中，所述输送管与所述延迟贫喷嘴之间的所述附装装置构造成使得在接合后，所述输送管被拉向所述延迟贫喷嘴，使得所述减振装置被压缩在所述止挡部的接触面与所述凸出部的接触面之间。
11.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述流动套筒包括形成在其中的纵向延伸的燃料通道，所述燃料通道向嵌埋在所述流动套筒内的延迟贫喷嘴供给燃料。
12.根据权利要求11所述的组件，其特征在于，所述延迟贫喷嘴构造成限定穿过所述流动套筒的中空通道；其中，多个燃料出口形成在所述中空通道的内表面上，所述燃料出口构造成与所述燃料通道流体连通，使得从其流来的燃料通过所述燃料出口喷射到所述中空通道中。
13.根据权利要求12所述的组件，其特征在于，所述输送管和所述延迟贫喷嘴构造成将由所述延迟贫喷嘴穿过所述流动套筒限定的中空通道与由所述输送管限定的流体通道流体地连接。
14.根据权利要求13所述的组件，其特征在于，所述引流结构包括筒形管； 其中，由所述延迟贫喷嘴形成的中空通道包括筒形形状；并且 其中，所述流动套筒和所述衬套均包括圆形截面形状。
15.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述减振装置包括弹簧。
16.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述减振装置包括弯曲垫片。
17.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述减振装置包括O形圈。
18.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述凸出部包括凹进的压缩座； 其中，所述凹进的压缩座凹进一定距离，使得所述出口相对于所述衬套的内表面维持略微凹进的位置。
19.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述凸出部包括凹进的压缩座； 其中，所述凹进的压缩座凹进一定距离，使得所述出口相对于所述衬套的内表面维持齐平的位置。
20.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述延迟贫喷射系统包括用于将燃料与空气的混合物喷射到由所述衬套限定的所述主燃烧室的后端内的系统；并且 其中，所述流动环形空间构造成朝所述燃烧器的前端运送压缩空气供给。
21.一种用于燃烧涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的组件，其中所述燃烧器包括限定主燃料喷嘴下游的主燃烧室的衬套和包围所述衬套而在二者之间形成流动环形空间的流动套筒，所述组件包括 刚性地固定在所述衬套上的凸出部，所述突出部构造成限定穿过所述衬套的中空通道； 可滑动地接合在所述凸出部内的输送管； 形成在所述输送管上的止挡部；以及 定位在所述凸出部与所述止挡部之间的减振装置； 其中，所述止挡部定位在所述输送管的一端上的预定位置； 其中，所述止挡部包括大于由所述凸出部限定的中空通道的刚性扩大区段；并且其中，所述扩大区段构造成经由定位在二者之间的所述减振装置接触所述凸出部，从而阻止所述输送管从所述衬套进一歩退出。
全文摘要
本发明涉及与在燃烧涡轮发动机中集成延迟贫喷射有关的组件和装置，具体而言，涉及一种用于燃烧涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的组件，其中燃烧器包括径向内壁和径向外壁，径向内壁限定主燃料喷嘴下游的主燃烧室，径向外壁包围该径向内壁而在二者之间形成流动环形空间，该组件包括固定在径向内壁上的凸出部，该凸出部构造成限定穿过径向内壁的中空通道；可滑动地接合在凸出部内的输送管；形成在输送管上的止挡部；以及定位在凸出部与止挡部之间的减振装置。
文档编号F23D14/46GK102954469SQ201210276620
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月6日 优先权日2011年8月5日
发明者R.M.迪琴蒂奥, P.B.梅尔顿, L.J.斯托亚 申请人:通用电气公司