锻造的燃料喷射器杆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及燃气涡轮发动机，更具体地涉及一种具有锻造的燃料喷射器杆的燃料喷射器。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮发动机包括压缩器段、燃烧器段和涡轮机段。燃烧器段包括多个燃料喷射器。燃料喷射器包括具有多个部分(例如杆棒、棒管、气体室和凸缘)的杆。
[0003]授予盖茨(Gates)等人的美国专利6，141，968公开了一种用于燃气轮机燃料喷嘴的杆件。所述用于燃气轮机燃料喷嘴的杆件包括入口端和出口端，所述入口端和出口端分别适于连接到燃料接头，燃料接头与燃料喷射器和尖端组件联接，尖端组件具有至少一个用于使燃料雾化进入燃烧室的喷射孔口。杆件还包括至少一个狭槽，该狭槽在其全部长度上通过槽盖密封以界定至少一个燃料管道，用于引导燃料从杆件的入口端流向出口端。外屏蔽可以设置在杆件外面，以保护和限制从周围环境向杆件的热传递。
[0004]本发明旨在克服诸位发明人发现的一个或多个问题。
【发明内容】
[0005]公开了一种燃气涡轮发动机的燃料喷射器杆。该燃料喷射器杆包括具有凸缘、中心体、气体室和流体通道的单件材料。凸缘包括多个安装孔和一个手柄孔。凸缘包括圆柱形形状。中心体沿凸缘的轴向从凸缘的帽延伸出。气体室邻近中心体并处于凸缘远侧。气体室包括以与凸缘横交的方式定向的环形。气体室包括室开口。流体通道延伸通过凸缘、中心体和气体室。流体通道与室开口流体连通。
[0006]还公开了一种制造燃气涡轮发动机的燃料喷射器杆的方法。该方法包括将材料锻造成工件。所述工件包括顶盘、本体和下盘。顶盘包括圆柱形形状。本体从顶盘的基部延伸出并包括立方体形状。下盘与本体连接，在顶盘的远侧。下盘包括以与顶盘横交的方式定向的圆柱形形状。该方法还包括将顶盘机械加工成具有多个安装孔和一个手柄孔的凸缘。该方法还包括将下盘机械加工成具有环形的气体室。将下盘机械加工成气体室的步骤包括除去材料以形成室开口。该方法还包括机械加工穿过凸缘、本体以及气体室的一部分直至室开口的流体通道。流体通道与室开口流体连通。
【附图说明】
[0007]图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。
[0008]图2是图1所示燃气涡轮发动机100的部分燃烧器段的横截面图。
[0009]图3是图2所示燃料喷射器杆的透视图。
[0010]图4是图2所示燃料喷射器杆的另一个透视图。
[0011]图5是穿过图2、图3和图4所示燃料喷射器杆的中心体和导引体的横截面图。
[0012]图6是在图2-图5所示燃料喷射器杆的制造中使用的锻造的工件的透视图。
[0013]图7是图6所示锻造的工件的另一个透视图。
[0014]图8是制造图2-图5所示燃料喷射器杆的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]本文所公开的系统和方法包括由单件材料构成的单一体燃气涡轮发动机燃料喷射器杆。在实施例中，单件材料包括凸缘、中心体以及气体室。一个或多个流体通道延伸通过凸缘、中心体和气体室的一部分。单一体燃料喷射器杆可以减少制造时间和成本。例如，制造公开的燃料喷射器杆可以不包括钎焊或其他类似过程。单一体燃料喷射器杆也可以提高燃料喷射器杆的耐用性。单一体可以减小燃料喷射器杆内的热膨胀影响。
[0016]图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。为了清楚并便于说明，(这里和其他附图中)已经省略或放大了一些表面。此外，本发明可能提及前后方向。通常，所有提及“前”和“后”之处均与一次空气(即燃烧过程中所使用的空气)的流动方向相关，除非另外说明。例如，向前是相对于一次空气流的“上游”，而向后是相对于一次空气流的“下游”。
[0017]另外，本发明通常会提及燃气涡轮发动机的转动中心轴线95，通常可由其轴120 (由多个轴承组件150支承)的纵向轴线限定。中心轴线95可以由各种其他发动机同心部件共用或共享。所有提及径向、轴向、周向方向和尺寸之处均参照中心轴线95，除非另外说明；而且术语诸如“内部”和“外部”通常是指距离中心轴线95的较小或较大径向距离，其中径向96可以为垂直于中心轴线95、并从该轴线向外发散的任何方向。
[0018]燃气涡轮发动机100包括入口 110、轴120、燃气发生器或压缩机200、燃烧器300、涡轮机400、排气装置500和功率输出连接器600。燃气涡轮发动机100可以具有单轴或双轴配置。
[0019]压缩机200包括压缩机转子组件210、压缩机静叶(“定子”)250和入口导叶255。压缩机转子组件210机械地联接于轴120。如图所示，压缩机转子组件210是轴流式转子组件。压缩机转子组件210包括一个或多个压缩机盘组件220。每个压缩机盘组件220包括周向分布有压缩机转子叶片的压缩机转子盘。定子250轴向地跟随每个压缩机盘组件220。与跟随压缩机盘组件220的相邻定子250配对的每个压缩机盘组件220被视为一个压缩机级。压缩机200包括多个压缩机级。入口导叶255轴向地位于第一压缩机级之前。
[0020]燃烧器300包括一个或多个喷射器350和一个或多个燃烧室390，每个喷射器350包括单一体的喷射器杆(“杆”)370(在图2至图5中示出)。
[0021]涡轮机400包括涡轮转子组件410和涡轮喷嘴450。涡轮转子组件410机械地联接于轴120。如图所示，涡轮转子组件410是轴流式转子组件。涡轮转子组件410包括一个或多个涡轮盘组件420。每个涡轮盘组件420包括周向分布有涡轮叶片的涡轮盘。涡轮喷嘴450轴向地位于每个涡轮盘组件420之前。与位于涡轮盘组件420之前的相邻涡轮喷嘴450配对的每个涡轮盘组件420被视为一个涡轮机级。涡轮机400包括多个涡轮机级。
[0022]排气装置500包括排气扩压器520和排气收集器550。
[0023]图2是图1所示燃气涡轮发动机100的燃烧器的一部分的横截面图。如图2中所示，壳体310环绕燃烧器。喷射器350延伸穿过壳体310并且固定到壳体310上。喷射器350包括杆370、一个或多个手柄354、旋流器组件351和圆筒352。杆370是单一的一体件材料，其包括壳体匹配凸缘(“凸缘”)375、中心体372和气体室371。中心体372从凸缘375延伸至气体室371。
[0024]凸缘375固定到壳体310上。手柄354可以附接至凸缘375。旋流器组件351在气体室371处附接至杆370。旋流器组件351与杆370流体连通。旋流器组件351可以附接至圆筒352并且可以与圆筒352流体连通。圆筒352包括可以与燃烧室相邻的筒端353。
[0025]图3是图2所示杆370的透视图。图4是图2所示杆370的另一透视图。参考图
2、图3和图4，杆370还可以包括导引体374和导引漏斗373。导引体374沿着中心体372的后面(相对于杆的正面378)从凸缘375处延伸。导引体374可以包括与气体室371相邻的支柱382。导引漏斗373可以为圆柱形并且位于气体室371后面。气体室371包括室开口 380，其可以为圆柱形开口。导引漏斗373的中心和室开口 380的中心可以对齐。导引漏斗373可以在支柱382处附接至导引体374。支柱382可以跨过室开口 380延伸至导引漏斗373。支柱382可以包括位于支柱382每一侧上的支柱盖板383。支柱盖板383可以为从支柱382的外表面插入的平行表面。支柱盖板383和室开口 380可以便于杆370与旋流器组件351的连接。
[0026]杆370还可以包括燃料凸台377和导引凸台376。燃料凸台377可以沿与中心体372相反的方向从凸缘375处延伸。导引凸台376可以从燃料凸台377处延伸。在一些实施例中，导引凸台376可以直接从凸缘375处延伸。一个或多个管件(例如管件355和管件356)附接至杆370，用于将来自燃料或流体源的燃料或流体提供至喷射器350。
[0027]图5是穿过图2、图3和图4所示杆370的中心体372和导引体374的横截面图。现参考图3、4和5，杆370可以包括气体主通道391、液体主通道392、液体导引通道386、气体导引通道387和气助通道388。气体主通道391和液体主通道392可以各自从燃料凸台377开始并延伸穿过凸缘375、中心体372和气体室371的一部分直至室开口 380。在一些实施例中，气体主通道391和液体主通道392各自从凸缘375开始延伸。
[0028]液体导引通道386、气体导引通道387和气助通道388可以各自从导引凸台376开始并延伸穿过凸缘375、导引体374和导引漏斗373的一部分直至导引开口 381。在一些实施例中，液体导弓I通道386、气体导引通道387、或气助通道388从燃料凸台377处开始延伸。在另一些实施例中，液体导引通道386、气体导引通道387、或气助通道388从凸缘375处开始延伸。导引凸台376可以包括管件通道393。管件通道393延伸穿过导引凸台376的侧壁并连接至液体导引通道386、气体导引通道387或气助通道388。液体导引通道386、气体导引通道387和气助通道388的管件可能太大而无法全部直接连接到导引凸台376顶部的通道上。管件通道393可以便于将其中一个管件连接到导引凸台376的一侧，同时其它管件可以连接到导引凸台376的顶部。