燃料喷射器盖及其制造方法与流程

本公开内容的领域大体上涉及燃料喷射器盖，并且更具体地涉及用于涡轮组件中的燃料喷射器的盖。

背景技术：

至少一些已知的涡轮组件包括压缩机、燃烧器和涡轮。气体流入压缩机中，且在其在燃烧器中与燃料混合之前被压缩。所得的混合物在燃烧器中点燃以生成燃烧气体。燃烧气体从燃烧器导送穿过涡轮，从而驱动涡轮，涡轮继而又可对联接至涡轮的发电机供能。

一些已知的燃烧器具有用于将燃料喷射到燃烧区中的轴向燃料分级(afs)系统。至少一些已知的afs系统包括副燃料喷射器上游的主燃料喷射器，使得主燃料喷射器和副燃料喷射器在燃烧区的不同轴向级处将燃料喷射到燃烧区中。常见的是压缩气体与燃料在副燃料喷射器中混合，且副燃料喷射器的混合能力可影响涡轮组件的总体操作效率。在此方面，进入副燃料喷射器中的压缩气流的质量可影响副燃料喷射器的混合能力。

技术实现要素：

一方面，提供了一种燃料喷射器盖。燃料喷射器盖包括顶壁和多个侧壁，侧壁从顶壁突出且部分地限定与顶壁相对的开放底部。开放底部尺寸确定成将燃料喷射器接纳在其中。燃料喷射器盖还包括形成在顶壁和侧壁中的至少一个中的流孔口的阵列以便于气流通过流孔口到盖中。

另一方面，提供了一种制造燃料喷射器盖的方法。该方法包括形成顶壁以及形成多个侧壁，侧壁从顶壁突出且部分地限定与顶壁相对的开放底部。开放底部尺寸确定成将燃料喷射器接纳在其中。该方法还包括在顶壁和侧壁中的至少一者中形成流孔口的阵列以便于气流通过流孔口到盖中。

另一方面，提供了一种燃气涡轮组件。燃气涡轮组件包括压缩机和与压缩机流连通地联接的燃烧器。燃烧器具有轴向燃料分级(afs)系统，其包括副燃料喷射器和用于副燃料喷射器的盖。盖具有顶壁和多个侧壁，侧壁从顶壁突出且部分地限定与顶壁相对的开放底部。开放底部尺寸确定成将副燃料喷射器接纳在其中。盖还具有形成在顶壁和侧壁中的至少一个中的流孔口的阵列以便于气流通过流孔口到盖中。

技术方案1.一种燃料喷射器盖，包括：

顶壁；

多个侧壁，其从所述顶壁突出且部分地限定与所述顶壁相对的开放底部，所述开放底部尺寸确定成将燃料喷射器接纳在其中；以及

流孔口的阵列，其形成在所述顶壁和所述侧壁中的至少一者中以便于气流通过所述流孔口到所述盖中。

技术方案2.根据技术方案1所述的燃料喷射器盖，其中，所述燃料喷射器盖还包括头部区段和颈部区段，所述头部区段包括所述顶壁和所述侧壁，其中所述流孔口未在所述颈部区段上形成。

技术方案3.根据技术方案2所述的燃料喷射器盖，其中，所述燃料喷射器盖还包括从所述颈部区段延伸至所述头部区段的过渡区段，其中所述过渡区段具有第一端和比所述第一端更宽的第二端。

技术方案4.根据技术方案3所述的燃料喷射器盖，其中，流孔口的所述阵列沿所述过渡区段的一部分延伸。

技术方案5.根据技术方案1所述的燃料喷射器盖，其中，所述燃料喷射器盖还包括跨过所述侧壁延伸的中间条节段，其中流孔口的所述阵列限于所述中间条节段。

技术方案6.根据技术方案1所述的燃料喷射器盖，其中，所述流孔口布置成多排。

技术方案7.根据技术方案6所述的燃料喷射器盖，其中，所述多排包括多个较长的排和多个较短的排。

技术方案8.一种制造燃料喷射器盖的方法，所述方法包括：

形成顶壁；

形成多个侧壁，所述侧壁从所述顶壁突出且部分地限定与所述顶壁相对的开放底部，所述开放底部尺寸确定将燃料喷射器接纳在其中；以及

在所述顶壁和所述侧壁中的至少一个中形成流孔口的阵列，以便于气流通过所述流孔口到所述盖中。

技术方案9.根据技术方案8所述的方法，其中，所述方法还包括形成头部区段和颈部区段，使得所述头部区段具有所述顶壁和所述侧壁，且使得所述流孔口未在所述颈部区段上形成。

技术方案10.根据技术方案9所述的方法，其中，所述方法还包括形成从所述颈部区段延伸至所述头部区段的过渡区段，使得所述过渡区段具有第一端和比所述第一端更宽的第二端。

技术方案11.根据技术方案10所述的方法，其中，形成流孔口的阵列包括使流孔口的所述阵列形成为沿所述过渡区段的一部分延伸。

技术方案12.根据技术方案8所述的方法，其中，所述方法还包括形成带有中间条节段的侧壁，所述中间条节段跨过所述侧壁延伸，使得流孔口的所述阵列限于所述中间条节段。

技术方案13.根据技术方案8所述的方法，其中，形成流孔口的阵列包括形成布置成多排的所述流孔口。

技术方案14.根据技术方案13所述的方法，其中，形成布置成多排的所述流孔口包括形成流孔口的多个较长的排和多个较短的排。

技术方案15.一种燃气涡轮组件，包括：

压缩机；以及

与所述压缩机流连通地联接的燃烧器，其中所述燃烧器包括轴向燃料分级(afs)系统，所述系统包括：

副燃料喷射器；以及

用于所述副燃料喷射器的盖，其中所述盖包括：

顶壁；

多个侧壁，其从所述顶壁突出且部分地限定与所述顶壁相对的开放底部，所述开放底部尺寸确定成将所述副燃料喷射器接纳在其中；以及

流孔口的阵列，其形成在所述顶壁和所述侧壁中的至少一者中以便于气流通过所述流孔口到所述盖中。

技术方案16.根据技术方案15所述的燃气涡轮组件，其中，所述燃气涡轮组件还包括头部区段和颈部区段，所述头部区段包括所述顶壁和所述侧壁，其中所述流孔口未在所述颈部区段上形成。

技术方案17.根据技术方案16所述的燃气涡轮组件，其中，所述燃气涡轮组件还包括从所述颈部区段延伸至所述头部区段的过渡区段，其中所述过渡区段具有第一端和比所述第一端更宽的第二端。

技术方案18.根据技术方案17所述的燃气涡轮组件，其中，流孔口的所述阵列沿所述过渡区段的一部分延伸。

技术方案19.根据技术方案15所述的燃气涡轮组件，其中，所述燃料喷射器盖还包括跨过所述侧壁延伸的中间条节段，其中流孔口的所述阵列限于所述中间条节段。

技术方案20.根据技术方案15所述的燃气涡轮组件，其中，所述流孔口布置成多排。

附图说明

图1为示例性涡轮组件的示意图；

图2为用于图1中所示的涡轮组件中的示例性afs系统的示意图；

图3为用于图2中所示的afs系统的副燃料喷射器的示例性盖的透视图；

图4为图3中所示的盖的顶视图；以及

图5为图3中所示的盖的端视图。

零件清单

100涡轮组件

102压缩机

104燃烧器

106涡轮

108壳

110中心线轴线

112工作气体

114压缩气体

116燃烧气体

118排气

120燃烧筒

122燃烧区

124afs系统

126主燃料喷射器

128副燃料喷射器

130第一混合物

132第二混合物

134套筒组件

136管道

138燃料

200afs系统

202主燃料喷射器

204副燃料喷射器

206管道

208盖

210流孔口

212入口

214混合室

300盖

302头部区段

304颈部区段

306过渡区段

308顶壁

310开放底部

312端壁

314第一侧壁

316第二侧壁

318底缘

320第一转角

322第二转角

324第三转角

326第四转角

328第五转角

330峰

332谷

334本体

336凸缘

338孔

340第一端

342第二端

344第六转角

346第七转角

348顶部条节段

350底部条节段

352中间条节段

354阵列

356流孔口

358排

360较长的排

362较短的排

364紧固件孔口。

具体实施方式

以下详细描述通过举例且不通过限制示出了燃料喷射器盖。该描述应当允许本领域的普通技术人员制作和使用燃料喷射器盖，且该描述描述了燃料喷射器盖的若干实施例，包括目前认为是制作和使用燃料喷射器盖的最佳模式的内容。示例性燃料喷射器盖在本文中描述为联接在涡轮组件内。然而，可构想出的是，本文所述的燃料喷射器盖对除涡轮组件外的多种领域中的宽泛范围的系统具有普遍应用。

图1示出了示例性涡轮组件100。在示例性实施例中，涡轮组件100为燃气涡轮组件，其具有压缩机102、燃烧器104和涡轮106，它们在壳108内与彼此流连通地联接且沿中心线轴线110间隔开。在操作中，工作气体112(例如，环境空气)流入压缩机102中，且被压缩和导送到燃烧器104中。压缩气体114与燃料(未示出)混合且在燃烧器104中点燃以生成燃烧气体116，其导送到涡轮106中，且然后从涡轮106作为排气118排放。

在示例性实施例中，燃烧器104包括多个燃烧筒120，且各个燃烧筒120均限定燃烧区122，燃料和压缩气体114经由燃料输送系统(例如，轴向燃料分级(afs)系统124)喷射到燃烧区122中。afs系统124包括主燃料喷射器126和沿轴向定位在主燃料喷射器126下游的副燃料喷射器128。燃料和压缩气体114的第一混合物130经由主燃料喷射器126喷射到燃烧区122中，且燃料和燃烧气体114的第二混合物经由副燃料喷射器128喷射到燃烧区122中。副燃料喷射器128安装至套筒组件134，套筒组件134限定其相应燃烧区122的部分，且副燃料喷射器128经由管道136供有燃料。在其它实施例中，涡轮组件100可具有以任何适合方式布置的任何适合数目的燃料喷射器。

图2示出了用于涡轮组件100的示例性afs系统200。在示例性实施例中，afs系统200包括用于将燃料138和压缩气体114的第一混合物130喷射到燃烧区122中的主燃料喷射器202，以及联接至套筒组件134以用于将燃料138和压缩气体114的第二混合物132喷射到主燃料喷射器202下游的燃烧区122中的副燃料喷射器204。副燃料喷射器204联接至管道206，使得燃料138经由管道206供应至副燃料喷射器204。盖208定位在副燃料喷射器204上，且盖208具有多个流孔口210，它们直接靠近(例如，直接在上方或在侧部)副燃料喷射器204中的混合室214的压缩气体入口212。因此，进入盖208的大部分压缩气体114在入口212处部分地这样以便于混合室214内的压缩气体114和燃料138的增强混合，以用于形成随后喷射到燃烧区122中的第二混合物132。

图3-图5为结合afs系统200的副燃料喷射器204使用的示例性盖300的各种视图。在示例性实施例中，盖300具有头部区段302、颈部区段304，以及从头部区段302延伸至颈部区段304的过渡区段306。头部区段302和过渡区段306尺寸确定成大致包围和防护副燃料喷射器204，且颈部区段304尺寸确定成配合和防护管道206的部分，特别是在管道206和副燃料喷射器204的对接处。在一些实施例中，盖300可具有多个颈部区段且因此分别与相应颈部区段中的一个相关联的多个过渡区段。在其它实施例中，盖300可不具有颈部区段，且因此可不具有过渡区段(例如，盖300可不具有任何从头部区段302延伸的结构)。

在示例性实施例中，头部区段302具有大体上半立方体形状。更具体而言，头部区段302具有顶壁308和与顶壁308相对的开放底部310，使得开放底部310由端壁312、第一侧壁314和第二侧壁316部分地限定，它们从顶壁308突出以共同形成底缘318。第一侧壁314和第二侧壁316跨过顶壁308彼此相对，且端壁312在第一侧壁314与第二侧壁316之间延伸。在其它实施例中，头部区段302可具有由以任何适合的方式布置的任何适合数目的壁限定的任何适合的形状。

在示例性实施例中，端壁312在第一转角320处与第一侧壁314连接，且端壁312在第二转角322处与第二侧壁316连接。此外，顶壁308在第三转角324处与第一侧壁314连接，顶壁308在第四转角326处与第二侧壁316连接，且顶壁308在第五转角328处与端壁312连接。值得注意的是，顶壁308、第一侧壁314、第二侧壁316和端壁312大致是平面的，而第一转角320、第二转角322、第三转角324、第四转角326和第五转角328是圆化的。更具体而言，在示例性实施例中，各个转角320、322、324、326和328均可具有圆化曲率，其不同于其它转角中的至少一个(例如，各个转角320、322、324、326和328可在一个实施例中具有不同半径的倒圆)。在一些实施例中，顶壁308、第一侧壁314、第二侧壁316和端壁312可具有任何适合的曲率(即，顶壁308、第一侧壁314、第二侧壁316和/或端壁312可在一些实施例中不是大致平面的)。在其它实施例中，转角320、322、324、326和328可不是圆化的(例如，转角320、322、324、326和/或328可在其它实施例中为尖锐的或倒角的)。

在示例性实施例中，壁312、314和316尺寸不同(即，壁312、314和316分别具有从底缘318到转角328、324和326的不同高度)。因此，底缘318具有弧形起伏的轮廓，其中底缘318具有弧形峰330和弧形谷332。在一些实施例中，底缘318可具有线性起伏的轮廓(例如，底缘318可具有分别限定在底缘318的线性节段的接合处的多个峰和谷)。在其它实施例中，壁312、314和316可具有相对于彼此的任何适合的尺寸(例如，壁312、314和316可分别具有从底缘318到转角328、324和326的大致相同的高度，使得底缘318不是起伏的)。

在示例性实施例中，盖的颈部区段304具有大体上半圆柱形的本体334，以及大体上从本体334沿径向延伸以便于将盖300联接至套筒组件134的至少一个凸缘336。更具体而言，凸缘336具有孔338，其尺寸确定成接纳用于插入套筒组件134中的适合的紧固件(未示出)。尽管颈部区段304在示例性实施例中大体上是半圆柱形的，但颈部区段304可具有任何适合的大体上半管状形状(即，颈部区段304可不具有一致的半径，使得颈部区段304可不是大体上半圆柱形的形状)。此外，尽管颈部区段304在示例性实施例中示为具有一对相对的凸缘336，但颈部区段304可在一些实施例中具有任何适合数目的凸缘336。备选地，在其它实施例中，颈部区段304可具有便于将盖300以任何方式联接至套筒组件134的任何适合的附接结构。

在示例性实施例中，盖300的过渡区段306大体上为半管状和漏斗形的，其中过渡区段306具有较窄的第一端304和较宽的第二端342。第一端340与颈部区段304整体结合形成，且第二端342与端壁312相对的头部区段302整体结合形成，使得头部区段302、颈部区段304和过渡区段306整体结合形成在一起作为单件结构。值得注意的是，过渡区段306在第六转角344处与头部区段302的第一侧壁314连接，且在第七转角346处与头部区段302的第二侧壁316连接。尽管第六转角344和第七转角346在示例性实施例中为圆化的，但第六转角344和第七转角346可在其它实施例中具有任何适合的轮廓(例如，第六转角344和/或第七转角346可在其它实施例中为尖锐的或倒角的)。

在示例性实施例中，颈部区段304在从图4的视角看时相对于头部区段302具有倾斜定向，使得过渡区段306在头部区段302与颈部区段304之间具有弯曲或蛇线形状(如图4中所示)。备选地，颈部区段304可以以任何适合的方式相对于头部区段302定向，使得过渡区段306在头部区段302与颈部区段304之间具有任何适合的形状。例如，在一些实施例中，颈部304可相对于头部区段302定向，使得过渡区段306在从图4的视角看时具有大致线性形状(例如，使得过渡区段306在头部区段302与颈部区段304之间没有弯曲或蛇线形状)。

在示例性实施例中，盖300具有顶部条节段348，其跨过顶壁308居中地延伸，从端壁312附近跨过过渡区段306的至少一部分。盖300还具有底部条节段350和中间条节段352，它们从过渡区段306延伸，跨过第一侧壁314，跨过端壁312，跨过第二侧壁316，且回到过渡区段306，使得底部条节段350在底缘318附近，且使得中间条节段352在顶部条节段348与底部条节段350之间。在其它实施例中，盖300可具有以任何适合方式布置的任何适合数目的条节段(例如，盖300可在一些实施例中没有任何条节段)。

值得注意的是，盖300具有流孔口356的阵列354，其便于压缩气体114进入副燃料喷射器204的入口212中，这在下文中更详细阐释。在示例性实施例中，阵列354限于中间条节段352(即，流孔口356未在顶部条节段348和底部条节段350上形成)。更具体而言，在示例性实施例中，阵列354从过渡区段306延伸，跨过第一侧壁314，跨过端壁312，跨过第二侧壁316，且回到过渡区段306，使得阵列354的所有流孔口356都位于底部条节段350与顶部条节段348之间。因此，流孔口356在示例性实施例中并未在颈部区段304上形成。此外，在一些实施例中，流孔口356可在盖300的仅头部区段302上形成(即，流孔口356可在头部区段302的仅顶壁308、端壁312、第一侧壁314和/或第二侧壁316上形成)。因此，流孔口356可在一些实施例中未在颈部区段304和过渡区段306上形成(例如，阵列354可在一些实施中限于头部区段302)。备选地，流孔口356的阵列354可在其它实施例中形成在和/或限于盖300的任何适合的区段。

在示例性实施例中，阵列354的流孔口356布置成包括多个大致线性的排358的型式，排358沿中间条节段352与彼此间隔开(例如，与彼此大致等距间隔开)。各排358具有大致自顶向下的定向，且流孔口356在各排358中与彼此大致等距间隔开。在其它实施例中，各排358可具有任何适合的定向和任何适合的形状(例如，各排358可大体上侧向延伸，且/或可具有弧形形状)，且流孔口356可在各排358内具有任何适合的间距(例如，流孔口356可在各排358内不与彼此大致等距间隔开)。

在示例性实施例中，排358包括多个较长的排360(带有更多流孔口356)和在较长的排360之间相互间隔开的多个较短的排362(带有较少流孔口356)。更具体而言，各个较短的排362在示例性实施例中定位在相邻成对的较长的排360之间。在其它实施例中，排358可具有便于允许盖300如本文所述起作用的任何适合的长度和与彼此的间距。备选地，阵列354的流孔口356可不布置成容易识别的型式(例如，流孔口356可以以大致无定形方式布置)。

当盖300与燃烧器104中的副燃料喷射器204组装时，副燃料喷射器204定位在盖300内，且经由分别穿过盖300的紧固件孔口364插入的多个紧固件(未示出)联接至盖300。副燃料喷射器204和盖300两者然后通过将紧固件插入穿过凸缘336的孔338且插入套筒组件134来联接至套筒组件134。在涡轮组件100的操作期间，从压缩机102排放的压缩气体114进入燃烧器104，且经由盖300的流孔口356流入副燃料喷射器204的入口212中。由于盖300的大部分流孔口356形成在头部区段302上，故进入盖300的压缩气体114的大部分(例如，百分之七十五或更多)这样局部地围绕副燃料喷射器204的入口212(即，进入盖300的大多数压缩气体114这样直接在副燃料喷射器204的入口212上方或周围)。此外，从压缩机102排放的压缩气流114可为非一致的，且盖300的流孔口356用于在其进入副燃料喷射器204的入口212之前调节压缩气体114(即，盖300作用为流动调节器，其使进入入口212的压缩气流114更一致)。此外，通过改变位置和/或通过增大或减小流孔口356的数目和/或间距，盖300还可用于调节入口212的有效面积，从而允许副燃料喷射器204在涡轮组件100的较宽操作循环范围内使用。

本文所述的方法和系统便于改善进入燃料喷射器的压缩气流。更具体而言，方法和系统便于调节进入燃料喷射器中的压缩气流。另外，方法和系统便于调节进入燃料喷射器中的压缩气流来调节用于较宽操作循环范围中的燃料喷射器。因此，本文所述的方法和系统便于增强燃烧器中的燃料和压缩气体的混合。更具体而言，方法和系统便于燃烧器的燃料喷射器中的燃料和压缩气体的增强混合。例如，方法和系统便于涡轮组件的afs系统的副燃料喷射器中的燃料和压缩气体的增强混合。因此，方法和系统便于改善燃烧器的总体操作效率，例如，诸如涡轮组件中的燃烧器。因此，方法和系统便于增加输出且减少与操作燃烧器(例如，诸如涡轮组件中的燃烧器)相关联的成本。

上文详细描述了方法和系统的示例性实施例。本文所述的方法和系统不限于本文所述的特定实施例，而相反，方法和系统的构件可独立地使用且与本文所述的其它构件分开使用。例如，本文所述的方法和系统可具有不限于结合如本文所述的涡轮组件实施的其它应用。相反，本文所述的方法和系统可结合各种其它行业实施和使用。

尽管按照各种特定实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将认识到，本发明可带有权利要求的精神和范围内的改型实施。