用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件的制作方法

1.本公开整体涉及燃气涡轮发动机。更特别地，本公开涉及用于减少或防止燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向移动的轴向保持组件。


背景技术：

2.燃气涡轮发动机通常包括压缩机、一个或多个燃烧器、涡轮和排气区段。压缩机逐渐增加进入燃气涡轮发动机的工作流体(例如，空气)的压力，并且将该压缩的工作流体供应到燃烧器。压缩的工作流体和燃料(例如，天然气)混合并在燃烧器内燃烧以产生燃烧气体。燃烧气体继而从每个燃烧器流入涡轮中，在该涡轮中燃烧气体膨胀以做功。例如，涡轮区段中燃烧气体的膨胀可使连接到发电机的转子轴旋转以产生电力。然后燃烧气体经由排气区段离开气体涡轮。
3.每个燃烧器通常包括衬里、套筒和燃烧器壳体。更具体地，衬里限定燃烧室，在该燃烧室中，压缩的工作流体和燃料的混合物燃烧。套筒至少部分地周向环绕衬里。在这方面，套筒和衬里限定流动通道，压缩空气在进入燃烧室之前可流过该流动通道。此外，燃烧器壳体耦接到套筒并限定位于燃烧室上游的腔室。一个或多个燃料喷嘴定位在由燃烧器壳体限定的腔室中，其中每个燃料喷嘴将燃料供应到燃烧室。
4.当制造燃气涡轮发动机时，燃烧器的各种部件通常在将燃烧器安装到发动机中之前被预组装或以其它方式松散地耦接在一起。因此，预组装的燃烧器通常必须在工厂内运输到燃气涡轮发动机的最终组装位置。然而，预组装的燃烧器的衬里和壳体通常不以防止或最小化此类部件沿燃烧器的轴向中心线的移动的方式耦接在一起。因此，燃烧器的燃料管线可能在运输期间损坏，从而需要昂贵且耗时的维修。


技术实现要素：

5.本技术的各方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本技术的实践来了解。
6.在一个方面，本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件。该轴向保持组件可包括燃烧器，该燃烧器限定在燃烧器的前端和燃烧器的后端之间延伸的轴向中心线。燃烧器可进一步限定从轴向中心线正交向外延伸的径向方向。燃烧器可包括衬里和壳体，其中壳体包括沿轴向中心线与衬里间隔开的凸缘。此外，该轴向保持组件可包括安装板，该安装板具有可移除地耦接到凸缘的第一端部和在径向方向上定位在壳体内侧的第二端部。此外，该轴向保持组件可包括夹具，该夹具可移除地耦接到衬里。另外，该轴向保持组件可包括拉杆，该拉杆耦接到安装板的第二端部和夹具，以减少衬里和壳体之间沿轴向中心线的相对移动。
7.在另一方面，本公开涉及一种燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机可包括燃烧器，该燃烧器限定在燃烧器的前端和燃烧器的后端之间延伸的轴向中心线。燃烧器可进一步限定从轴向中心线正交向外延伸的径向方向。燃烧器可包括衬里，该衬里限定穿过该衬里的
孔口和位于该衬里中的燃烧室。此外，燃烧器可包括套筒，该套筒至少部分地围绕衬里周向定位，其中套筒和衬里在两者间限定流动通道。另外，燃烧器可包括耦接到套筒的壳体，其中壳体包括沿轴向中心线与衬里间隔开的凸缘。燃气涡轮发动机还可包括多个轴向保持工具。每个轴向保持工具可包括安装板，该安装板包括可移除地耦接到凸缘的第一端部和在径向方向上定位在壳体内侧的第二端部。每个轴向保持工具还可包括夹具，该夹具可移除地耦接到衬里。此外，每个轴向保持工具可包括拉杆，该拉杆在径向方向上定位在衬里和壳体之间。因此，拉杆可耦接到安装板的第二端部和夹具，以减少衬里和壳体之间沿轴向中心线的相对移动。
8.参照以下描述和所附权利要求，本技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。结合到本说明书中并构成其一部分的附图示出了本技术的实施方案，并与描述一起用于解释本技术的原理。
附图说明
9.在参照附图的说明书中阐述了包括实践各种实施方案的最佳模式的本发明的全面且能够实施的公开内容，在附图中：
10.图1是根据本公开的各方面的燃气涡轮发动机的一个实施方案的示意图；
11.图2是根据本公开的各方面的燃气涡轮发动机的燃烧器的横截面侧视图；
12.图3是根据本公开的各方面的用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件的一个实施方案的顶视图，特别地示出耦接燃烧器的衬里和燃烧器的壳体的多个轴向保持工具；
13.图4是大体围绕线4-4截取的图3所示的轴向保持工具中的一个轴向保持工具的横截面视图；以及
14.图5是图4所示的轴向保持工具的透视图。
15.在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本技术的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
16.现在将详细参考本技术的实施方案，其一个或多个示例在附图中示出。具体实施方式使用数字和字母名称指代附图中的特征结构。附图和说明书中的相似或类似的名称已经用于指代本技术的相似或类似的零件。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，并且“下游”是指流体向其流动的方向。
17.每个示例是通过解释本技术的方式提供的，而不是对本技术的限制。事实上，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，可以在本技术中进行修改和变化。例如，作为一个实施方案的一部分示出或描述的特征可以用在另一个实施方案上，以产生又一个实施方案。因此，本技术旨在涵盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的这些修改和变化。
18.一般来讲，本公开涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件。具体
地，在若干实施方案中，轴向保持组件可包括一个或多个轴向保持工具，该一个或多个轴向保持工具用于在燃烧器的运输和处理期间减少或防止燃烧器的衬里和燃烧器壳体之间的轴向移动(例如，当将燃烧器安装在燃气涡轮发动机中时)。在这方面，每个轴向保持工具可包括安装板，该安装板具有可移除地耦接到燃烧器壳体的凸缘的第一端部。每个安装板还可包括从燃烧器壳体沿径向向内定位的第二端部。此外，每个轴向保持工具可包括夹具，该夹具可移除地耦接到衬里。例如，在一个实施方案中，夹具可减少或防止衬里和套筒之间的径向移动，该套筒至少部分地环绕衬里并耦接到燃烧器壳体。另外，每个轴向保持工具可包括耦接到对应安装板的第二端部和对应夹具的拉杆。因此，轴向保持工具可减少或防止衬里和燃烧器壳体之间沿燃烧器的轴向中心线的相对移动。因此，轴向保持组件允许燃烧器的运输和处理，而不会导致燃料管线和/或燃烧器的其它部件损坏。
19.尽管本文示出和描述了工业或陆基气体涡轮，但如本文所示和所述的本发明技术不限于陆基和/或工业气体涡轮，除非在权利要求中另外指明。例如，如本文所述的技术可用于任何类型的涡轮机，包括但不限于航空燃气涡轮(例如，涡轮风扇等)和船舶燃气涡轮。
20.现在参考附图，图1示出了根据本公开的各方面的燃气涡轮发动机10的一个实施方案的示意图。如图所示，燃气涡轮发动机10一般可包括压缩机12、设置在压缩机12下游的一个或多个燃烧器14以及定位在燃烧器14下游的涡轮16。此外，燃气涡轮发动机10可包括耦接压缩机12和涡轮16的一个或多个轴18。
21.在燃气涡轮发动机10的操作期间，工作流体(例如，如箭头20所指示)，诸如空气，可流入压缩机12中。压缩机12继而可逐渐压缩工作流体20以将加压的工作流体(例如，如箭头22所指示)提供到燃烧器14。加压的工作流体22可与燃料(例如，如箭头24所指示)混合并在燃烧器14内燃烧以产生燃烧气体(例如，如箭头26所指示)。然后，燃烧气体26可从燃烧器14流入涡轮16中，在该涡轮中，转子叶片(未示出)从燃烧气体26提取动能和/或热能。这种能量提取可致使轴18旋转。轴18的机械旋转能然后可用于为压缩机12供电和/或发电。然后，燃烧气体26可从燃气涡轮发动机10排出。
22.图2示出了根据本公开的各方面的燃气涡轮发动机的燃烧器14的一个实施方案。如图所示，燃烧器14可限定从燃烧器14的前端27延伸到燃烧器14的后端29的轴向中心线28。此外，燃烧器14可限定从轴向中心线28正交向外延伸的径向方向30。此外，燃烧器14可限定围绕轴向中心线28周向延伸的周向方向32。
23.如图所示，燃烧器14可安装在燃气涡轮发动机10的压缩机排放壳体34中或以其它方式至少部分地由该压缩机排放壳体接收。压缩机排放壳体34可至少部分地限定压力充气室，该压力充气室至少部分地环绕燃烧器14的各种部件。此外，压力充气室36可流体耦接到压缩机12(图1)。因此，压力充气室36可从压缩机接收压缩的工作流体22，并且将所接收压缩的工作流体22提供到燃烧器14。
24.在若干实施方案中，燃烧器14可包括燃烧衬里或导管38。更具体地，衬里38可沿燃烧器14的轴向中心线28从衬里38的前端40延伸到衬里38的后端42。后端42继而可邻近涡轮16的入口44定位。在一个实施方案中，前端40可具有大致圆柱形横截面，而后端42可具有大致矩形横截面。此外，如图所示，衬里38可至少部分地限定燃烧室或区46，在该燃烧室或区中，加压的工作流体22和燃料24的混合物(图1)燃烧以形成燃烧气体26(图1)。此外，衬里38还可至少部分地限定穿过燃烧器14的热气体路径48，该热气体路径用于将燃烧气体26朝向
涡轮入口44引导。在一些实施方案中，衬里38可形成为单一部件(被称为一体成型)。然而，在另选的实施方案中，衬里38可具有任何其它合适的配置。
25.此外，燃烧器14可包括外套筒50，该外套筒沿燃烧器14的轴向中心线28从套筒50的前端52延伸到套筒50的后端54。如图所示，在若干实施方案中，套筒50可部分地周向环绕或包封衬里38。此外，套筒50可在径向方向30上与衬里38间隔开，以在该套筒和该衬里之间限定流动通道56。在这方面，套筒50可限定流体耦接压力充气室36和流动通道56的多个孔口(未示出)。因此，压缩的工作流体22可从压力充气室36流过流动通道56以最终递送到燃烧室46。一般来讲，套筒50可不相对于衬里38受约束或与该衬里分离，以允许该套筒和该衬里之间沿轴向中心线28的相对移动(例如，归因于在衬里38和套筒50之间的热梯度)。在一些实施方案中，套筒50可形成为单一部件(被称为一体成型)。然而，在另选的实施方案中，套筒50可具有任何其它合适的配置。
26.另外，燃烧器14可包括耦接到套筒50的前端52的燃烧器壳体58。具体地，在若干实施方案中，燃烧器壳体58可沿燃烧器14的轴向中心线28从燃烧器壳体58的前端60延伸到燃烧器壳体58的后端62。此外，如图所示，燃烧器壳体58可在其中限定燃烧器14的头端体积64。头端体积64继而可沿轴向中心线28定位在燃烧室46上游。在这方面，一个或多个燃料喷嘴66可定位在头端体积64内以将燃料24供应到燃烧室46。此外，端盖68可耦接到燃烧器壳体58的前端60。例如，在一个实施方案中，端盖68可耦接到燃烧器壳体58的安装凸缘70(例如，经由螺栓或其它合适的紧固件)。然而，在另选的实施方案中，燃烧器壳体58可具有任何其它合适的配置。
27.上文所描述以及图1和图2所示的燃气涡轮发动机10的配置仅被提供为将本发明主题置于示例性使用领域中。因此，应当理解，本主题可容易地适用于燃气涡轮发动机配置的任何方式。
28.现在参考图3，根据本公开的各方面示出用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件100的一个实施方案的示意图。一般来讲，本文将参考上文参考图1和图2所描述的燃气涡轮发动机10来描述轴向保持组件100。然而，所公开的系统100一般可与具有任何其它合适的发动机配置的燃气涡轮发动机一起使用。
29.如图所示，燃烧器壳体58的安装凸缘70可限定多个安装孔口72。一般来讲，每个安装孔口72可接收合适的紧固件(例如，螺栓)，以用于将端盖68(图2)耦接到燃烧器壳体58的前端60。在图3所示的实施方案中，安装凸缘70限定十二个安装孔口72。此外，安装孔口70可沿周向方向32(例如，每三十度)彼此间隔开。然而，在另选的实施方案中，安装凸缘70可限定任何其它合适数量的安装孔口72。此外，安装孔口72可以任何其它合适的方式定位在安装凸缘70上。
30.在若干实施方案中，轴向保持组件100可包括一个或多个轴向保持工具102。一般来讲，当燃烧器14安装在燃气涡轮发动机10的压缩机排放壳体34(图2)中时，端盖68和燃料喷嘴66(图2)可不安装在或以其它方式存在于燃烧器14内。在这方面，轴向保持工具102可定位在燃烧器14的头端体积64、燃烧室46和流动通道56内。具体地，如下文将更详细地描述，每个轴向保持工具102可耦接到燃烧器壳体58的安装凸缘70和衬里38的前端40，使得工具102在燃烧器14的此类安装和相关联的运输/处理期间，共同减少或防止套筒/燃烧器壳体50/58和衬里38之间沿轴向中心线28的相对移动。例如，在所示的实施方案中，轴向保持
组件100包括两个轴向保持工具102，其中此类工具102在周向方向32上彼此间隔开180度。然而，在另选的实施方案中，轴向保持组件100可包括任何其它合适数量的轴向保持工具102。例如，在一个另选的实施方案中，轴向保持组件100可包括四个轴向保持工具102，其中此类工具102在周向方向32上彼此间隔开九十度。
31.此外，在若干实施方案中，轴向保持组件100可包括一个或多个夹具104。一般来讲，每个夹具104可耦接在衬里38的前端40和套筒50的前端52之间，以在燃烧器14的安装、运输和处理期间减少或防止套筒/燃烧器壳体50/58和衬里38之间沿径向方向30的移动。因此，在一个实施方案中，夹具104可以是楔形夹具，这些夹具通过沿径向向内推动衬里38并沿径向向外推动套筒50来减少/防止此类径向移动。此外，在所示的实施方案中，轴向保持组件100包括两个夹具104，其中此类夹具104彼此间隔开180度并且与轴向保持工具102间隔开九十度。然而，在另选的实施方案中，轴向保持组件100可包括任何其它合适数量的夹具104(包括零个夹具104)和/或夹具104可具有任何其它合适的配置或定位。另外，如下文将更详细地描述，每个轴向保持工具102可包括耦接在衬里38和套筒50之间的夹具，以进一步防止套筒/燃烧器壳体50/58和衬里38之间的相对径向移动。
32.图4和图5示出了根据本公开的各方面的轴向保持工具102的一个实施方案的不同视图。具体地，图4示出了安装在燃烧器14内并且大致围绕图3中的线4-4截取的轴向保持工具102的横截面视图。此外，图5示出了从燃烧器14移除的轴向保持工具102的透视图。
33.在若干实施方案中，轴向保持工具102一般可包括安装板106、夹具108和拉杆110。更具体地，当轴向保持工具102安装在燃烧器14内时，安装板106能够可移除地耦接到燃烧器壳体58。此外，夹具108能够可移除地耦接到衬里38的前端40。在这方面，拉杆110可耦接到安装板106和夹具108并在该安装板和该夹具之间延伸。因此，拉杆110可维持安装板106和夹具108之间的所选距离(例如，如箭头112所指示)，以减少或防止套筒/燃烧器壳体50/58和衬里38之间沿轴向中心线28的相对移动。
34.如图所示，安装板106可在径向方向30上在第一端部114和第二端部116之间延伸，并且沿轴向中心线28在第一侧面118和第二侧面120之间延伸。具体地，在若干实施方案中，安装板106的第一端部114能够可移除地耦接到燃烧器壳体58的凸缘70。在这方面，第一端部114可限定孔口122，该孔口与安装孔口72中的由凸缘70限定的一个孔口至少部分地径向地且周向地对准。因此，诸如所示的螺栓124的紧固件可部分地接收在孔口72、122内，以将安装板106可移除地耦接到燃烧器壳体58。此外，安装板106的第二端部116可定位在燃烧器壳体58的径向内侧(即，与该燃烧器壳体相比更靠近燃烧器14的轴向中心线28)。此外，在一个实施方案中，由第一端部114限定的孔口122可对应于细长狭槽。在此种实施方案中，细长狭槽可允许调节安装板106的第二端部116相对于燃烧器壳体58的径向位置，从而允许轴向保持工具102安装在不同的燃烧器配置中。
35.另外，安装板106的第二端部116可耦接到拉杆110。在这方面，第二端部116可限定接收拉杆110的孔口126。例如，在一个实施方案中，孔口126可对应于细长狭槽。在此种实施方案中，细长狭槽可允许调节拉杆110相对于安装板106的第二端部116的径向位置，从而允许轴向保持工具102安装在不同的燃烧器配置中。此外，在若干实施方案中，拉杆110可以带有螺纹。在此类实施方案中，一个或多个合适的紧固件128、130可将拉杆110耦接到安装板106，从而设定安装板106和夹具108之间的距离112。在一个实施方案中，可以调节距离112
以适应不同的燃烧器配置。例如，在此种实施方案中，第一紧固件128可将拉杆110螺纹接合在安装板106的一侧上(例如，邻近安装板106的第一侧面118)。此外，第二紧固件130可将拉杆110螺纹接合在安装板106的另一侧上(例如，邻近安装板106的第二侧面120)。因此，紧固件128、130可旋转以使拉杆110沿轴向中心线28相对于安装板106移动，从而允许调节距离112。然而，在另选的实施方案中，安装板106可具有任何其它合适的配置。
36.如上所指示，轴向保持工具102可包括耦接到衬里38的前端40的夹具108。一般来讲，夹具108可减少或防止套筒/燃烧器壳体50/58和衬里38之间的相对径向移动。因此，在若干实施方案中，夹具108可通过沿径向向内推动衬里38并沿径向向外推动套筒50来减少/防止此类径向移动。也就是说，夹具108可以是楔形夹具。更具体地，夹具108可包括夹具框架132、夹具板134和夹具杆136。在这方面，夹具杆136可推动夹具框架132与套筒50接触并推动夹具板134与衬里38接触。因此，夹具框架132可将径向向外的力(即，背离轴向中心线28定向的力)施加到套筒50，而夹具板134可将径向向内的力(即，朝向轴向中心线28定向的力)施加到衬里38。此类反向力继而可减少或防止套筒/燃烧器壳体50/58和衬里38之间的相对径向移动。此外，此类反向力还可帮助将夹具108耦接到衬里38的前端40。
37.在若干实施方案中，夹具框架132可包括第一壁138、第二壁140和第三壁142。更具体地，第一壁138和第二壁140可大致平行于衬里/套筒/燃烧器壳体38/50/58定向。第三壁142继而可在径向方向30上从第一壁138延伸到第二壁140。因此，在一个实施方案中，夹具框架132一般可具有u形。此外，第一壁138可定位在燃烧器14的燃烧室46内，而第二壁140可定位在燃烧器14的流动通道56内。在这方面，第三壁142可定位在燃烧器14的头端体积64内。另外，第三壁142可定位在衬里38的最前表面或边缘上和/或与之接触。然而，在另选的实施方案中，夹具框架132可具有任何其它合适的配置。
38.在若干实施方案中，如上所指示，夹具108可包括夹具板134。更具体地，夹具板134可定位在夹具框架132的第一壁138和第二壁140之间。在这方面，夹具板134在径向方向30上可能够在夹具框架132的第一壁138和第二壁140之间移动。如下文将更详细地描述，夹具板134可螺纹接合夹具杆136，使得夹具杆136的旋转使夹具板134在第一壁138和第二壁140之间移动。另外，夹具板134可对应于适于在衬里30上施加径向内力的块或板。然而，在另选的实施方案中，夹具板134可具有任何其它合适的配置。
39.另外，在若干实施方案中，夹具板134可耦接到拉杆110，使得拉杆110在径向方向30上定位在套筒/燃烧器壳体50/58和衬里38之间。具体地，在一个实施方案中，夹具框架132的第三壁142可限定延伸穿过该第三壁的细长狭槽144。因此，拉杆110可从安装板106延伸并穿过细长狭槽144，以耦接到夹具板134。在这方面，当夹具板132耦接到拉杆110时，细长狭槽144可允许夹具板134在径向方向30上在夹具框架132的第一壁138和第二壁140之间移动。此外，在一个实施方案中，索环146可定位在夹具框架132和安装板106之间，使得索环146与夹具框架132的第三壁142接触。然而，在另选的实施方案中，拉杆110可耦接到夹具108的任何其它合适的部件或部分。
40.如上所指示，夹具杆136一般可推动夹具框架132与套筒50接触并推动夹具板134与衬里38接触。更具体地，在若干实施方案中，夹具杆136可延伸穿过夹具框架132的第一壁138并与之螺纹接合。此外，夹具杆36还可延伸穿过由衬里38的前端40限定的孔口148和夹具板134。在这方面，夹具杆136相对于夹具框架132的旋转可致使夹具杆136相对于夹具框
架132在径向方向30上平移或以其它方式移动。夹具杆136的径向移动继而可使夹具板134在径向方向30上在夹具框架132的第一壁138和第二壁140之间移动。此外，在一个实施方案中，螺纹杆136可包括定位在夹具框架132的第一壁138和第二壁140之间的第一部分150和延伸穿过第一壁138的第二部分152。在此种实施方案中，第一部分150与第二部分152相比可具有更大的直径，以防止夹具杆136脱离夹具框架132的第一壁138。另外，在一个实施方案中，柄部154可耦接到螺纹杆136的径向内端，以允许夹具杆1 36的容易旋转。
41.一般来讲，轴向保持工具102可安装在燃烧器14内，以减少或防止衬里38和套筒/燃烧壳体50/58之间沿轴向中心线28和/或在径向方向30上的相对移动。更具体地，安装板106的第一端部114能够可移除地耦接(例如，经由紧固件124)到燃烧器壳体58的凸缘70。在此类耦接之后，安装板106的第二端部116、夹具108和拉杆110可从燃烧器壳体58沿径向向内定位。第一紧固件128和第二紧固件130可相对于拉杆110旋转，以调节安装板106和夹具108之间的距离112。可调节此种距离112以使夹具杆136与由衬里38限定的孔口148沿轴向中心线28对准。然后，夹具杆136可相对于夹具框架132旋转，从而致使夹具杆136延伸穿过孔口148并接合夹具板134。夹具杆136的持续旋转可致使夹具框架132的第二壁140与套筒50接触并致使夹具板134与衬里38接触。此类接触继而可致使第二壁140在套筒50上施加径向向外的力，并致使夹具板134在衬里38上施加径向内力。然而，在另选的实施方案中，轴向保持工具102可以任何其它合适的方式安装在燃烧器14内。例如，夹具108可在安装板106可移除地耦接到燃烧器壳体58之前耦接在衬里38和套筒50之间。
42.如上所指示，轴向保持组件100可包括多个轴向保持工具102。在此类实施方案中，每个轴向保持工具102以与上述相同的方式进行。另外，在一些实施方案中，轴向保持组件100还可包括一个或多个夹具104。在若干实施方案中，夹具104可被配置成与轴向保持工具102的夹具108相同或类似。在此类实施方案中，夹具104可以与夹具108相同的方式安装在衬里38和套筒50之间。
43.本书面描述使用示例来公开本技术，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本技术，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本技术的可专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质差异的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。