专利名称：具有保护性耐热插入件的燃料喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于部分氧化的气化器的燃料喷嘴，尤其涉及一种在出口处设置有保护性耐热插入件的喷嘴，以防止燃料喷嘴在出口处的热损坏和热化学损坏。
对含碳燃料例如煤、燃气和油的加工处理以产生氢气和一氧化碳的气态混合物，例如煤气、合成气体、还原性气体或可燃气体通常是在部分氧化的气化器内的高温条件下进行的，例如美国专利2,809,104所示的气化器。部分氧化的气化器通常包括环形通道式的燃料喷嘴，如授权给Stellaccio的美国专利4,443,230(4个环形通道的燃料喷嘴)和授权给Schlinger的美国专利4,491,456(5个环形通道的燃料喷嘴)所述。环形通道式的燃料喷嘴用于将可泵送的含碳燃料浆与含氧气体一起导入气化器的反应腔室内，其中含氧气体用于部分氧化。
总之，包括含硫材料的水-煤泥浆通过燃料喷嘴的一个或多个环形通道被输送到气化器的反应腔室内。流过燃料喷嘴之其它环形通道的含氧气体与水-煤泥浆在燃料喷嘴的出口处相遇，并在约2400F.至3000F.的气化器之通常工作温度下自动点火。气化器内的通常压力为1至300个大气压。
在气化器内的高温条件下，气态的硫化氢一般形成于对所输送的燃料中水-煤泥浆成分的加工处理过程中，对金属结构的燃料喷嘴而言，气态硫化氢是公知的腐蚀剂。而且还以水-煤浆与含氧气体反应的副产品的形式形成熔融渣，这种熔融渣对金属结构的燃料喷嘴具有腐蚀作用。此外，由于围绕燃料喷嘴之出口的反应区内燃料进给成分的自燃而在该区域内产生的高温使出口产生热腐蚀和由热引起的疲劳断裂。燃料喷嘴的出口一般在气化器内形成最高热梯度区域。
由于硫化氢和熔融渣对燃料喷嘴尤其是对出口的腐蚀作用，以及对出口的热腐蚀和由热引起的出口疲劳破裂，因此经常会由于热损坏和热化学降解而在出口处产生燃料喷嘴的破裂或断裂。
燃料喷嘴的这种热损坏和热化学降解降低了燃料喷嘴的使用寿命，而且还必须对其进行维修和更换。但是，由于在拆卸燃料喷嘴以对其进行更换或维修之前，气化器的工作必须暂时关闭一段时间，因此使燃料喷嘴的维修或更换既不方便而且花费又多。
降低燃料喷嘴由于热和腐蚀剂而产生损坏的措施包括设置由耐热和耐磨材料(例如连接到燃料喷嘴之下游端的碳化钨和碳化硅)制成的截锥形保护层，如授权给Schlinger的美国专利4,491,456所示。但是，授权给Schlinger的美国专利4,491,456所述的截锥形保护层沿垂直方向固定，并可容易地从喷嘴上滑出。此外，用于将Schlinger的截锥形保护层固定于燃料喷嘴之出口端的粘接剂可能受到腐蚀及粘接失效。粘接材料的失效可能使截锥形保护层脱离燃料喷嘴。这样，用于将截锥形保护层固定到燃料喷嘴上的粘接剂之失效将会提前减少设置于燃料喷嘴出口端的Schlinger之截锥形保护层的使用寿命。由于截锥形保护层所形成的保护作用的提前损坏，因此燃料喷嘴的使用寿命也将降低。
授权给Gehardus等人的加拿大申请2,084,035示出了一种用于制造合成气体的燃烧炉，这种燃烧炉的端面镀有陶瓷薄层，该陶瓷薄层通过一燕尾接头固定到位。该燕尾接头形成一厚度不均匀的出口壁，并包括一不希望存在的壁厚减小区域。壁厚减小的区域为易于产生断裂和热损坏的应力集中区域。燕尾接头处的不均匀壁厚还可能加速磨损和腐蚀。另外，该燕尾接头为陶瓷薄层形成了一狭窄的支撑颈部。该狭窄的支撑颈部是陶瓷薄层易于受损或易于从燃烧炉上脱开的区域。
因此，就需要提供一种具有保护性耐热插入件的燃料喷嘴，其中耐热插入件可固定于燃料喷嘴的出口内，而且可以替代燃料喷嘴之最高热梯度区域内的金属。还需要提供一种具有保护性耐热插入件的燃料喷嘴，这种耐热插入件可在产生加速热疲劳腐蚀损坏的热和硫化氢的条件下保持在适当位置上，因此这种保护性耐热插入件的持久存在能够延长燃料喷嘴的使用寿命。
本发明的一个目的在于提供一种在出口处设置有热及热化学保护的燃料喷嘴；提供一种设置有防护性热及热化学插入件的燃料喷嘴，其中的插入件通过围绕出口锁定保护性插入件的固定装置而被固定在出口上，从而不会由于腐蚀剂或热现象而使固定装置产生提前失效，而且这种插入件和固定装置在一定范围内允许气化器起动过程中由热而产生的变形。
本发明的另一目的在于通过使用与燃料喷嘴互锁的耐热材料的形状以较低的成本提供围绕燃料喷嘴的出口热及热化学保护。本发明的再一目的是提供一种设置有耐热插入件的燃料喷嘴，这种耐热插入件可替代可能被过程反应所损坏的金属件。本发明的又一目的在于提供一种可延长燃料喷嘴使用寿命的方法。
本发明的另一目的是提供一种设置有保护性耐热插入件的燃料喷嘴，其中耐热插入件围绕燃料喷嘴平齐安装。
本发明的其它目的和特征将在下文中具体说明。
根据本发明，一环形耐热插入件在邻近喷嘴出口端部的下游端固定于燃料喷嘴上。
一形成于燃料喷嘴下游端的凹槽容纳着环形耐热插入件。该凹槽的横截面可以是梯形，术语“梯形”可以理解为类似梯形的形状。其它合适横截面形状的凹槽也落入本发明的范围内。
将环形耐热插入件定位于凹槽内包括通过锁定装置或锁紧装置将耐热插入件固定在燃料喷嘴上，这样就不需要胶合剂或粘接材料。该插入件不会超出燃料喷嘴的出口端表面延伸，而是平齐固定在出口端面上。
在本发明的一个实施例中，环形的耐热插入件是一个通过锁紧销固定在凹槽内适当位置上的整体部件，其中锁紧销与围绕环形插入件之圆周形成的沟槽相结合。
在本发明的第二实施例中，环形插入件为一个由多部分组成的结构。各个部分通过台阶状的凸起固定于梯形凹槽内的适当位置上，其中台阶状的凸起形成于凹槽的侧壁上并与形成于环形插入件各部分之相应侧壁上的圆周沟槽相啮合。
在本发明的另一实施例中，当环形插入件的各个部分被装配在安装凹槽内之后，一金属卡环被固定于燃料喷嘴的出口端。该金属卡环完善了梯形凹槽的结构，而且还完善了用于将环形耐热件的多个部分固定于凹槽内的锁紧结构。
环形耐热插入件的多个部分最好设置有台阶状的端部，当其定位于凹槽内时，这些台阶状部分相互啮合。插入件的台阶状部分消除了腐蚀性气体和熔融渣通过插入件部分进入下面的金属结构燃料喷嘴内的通道。
在本发明的所有实施例中，环形耐热插入件可防止位于喷嘴出口端部的燃料喷嘴之下游区域受到由气化器之反应区内高温及腐蚀性化学条件而产生的热损坏和热化学损坏。因此，这种环形耐热插入件延长了燃料喷嘴的使用寿命，并相应延长了气化器的运行周期。
因此，本发明包括下文所述的结构和方法，本发明的保护范围由所附权利要求书来限定。
在附图中，
图1为根据本发明的一个实施例，设置有环形耐热插入件的包括多个环形通道的燃料喷嘴之局部剖开正视图；图2为一部件分解图，该图示出了安装到燃料喷嘴之出口上之前的耐热插入件，为清楚起见，在本图中及下面的附图中省略了燃料喷嘴的内部环形通道；图3和4为通过销固定装置定位于出口上的环形插入件之放大的局部视图；图5为沿耐热插入件底端的底部剖视图，该图示出了安装环形耐热插入件之后的出口；
图6为本发明另一实施例的部件分解立体视图，由多个部分组成的环形耐热插入件被定位，以安装在包括多个环形通道的燃料喷嘴之出口上；图7为由多个部分组成的环形耐热插入件安装到出口上之前的底面视图；图8为一个与图7类似的视图，该图示出了位于燃料喷嘴之出口处的环形插入件各部分的中间安装位置；图9为一个与图8类似的视图，该图示出了环形耐热插入件的最终安装位置；图10为沿图8之剖面线10-10的放大的局部剖视图；图11为沿图8之剖面线11-11的放大的局部剖视图；图12为本发明再一实施例的部件分解立体视图，其中由多个部分组成的卡环用于将由多个部分组成的环形耐热插入件固定在燃料喷嘴的出口上；图13为一底面视图，该图示出了由多个部分组成的环形耐热插入件位于燃料喷嘴之出口处的中间安装位置；图14与图13类似，该图示出了由多个部分组成的环形耐热插入件和由多个部分组成的卡环安装在燃料喷嘴之出口上的最终安装位置；图15为安装由多个部分组成的卡环之前，沿图12之剖面线15-15的放大的局部剖视图；图16为沿图13之剖面线16-16的放大的局部剖视图；图17为沿图14之剖面线17-17的放大的局部剖视图。
在所有附图中，相应的附图标记表示相应的部件。
装配有本发明一个实施例的燃料喷嘴总体上由图1中的附图标记10表示。燃料喷嘴10与授权给Stellacio的美国专利4,443,230中所描述的燃料喷嘴相类似。
这种燃料喷嘴10为一种可用于部分氧化的气化器，其包括一上游端12和一下游端14。燃料喷嘴10关于中心轴线16成圆柱形对称，该喷嘴还包括一中心供料流导管20和同心的环形供料流导管22、24和26，这些同心的环形供料流导管在下游端14会聚以形成喷嘴的出口端14。一环形的固定法兰28与导管26相连接，并支承在气化器之反应腔室(未示出)的入口端，以允许喷嘴的出口端14悬挂在反应腔室内。
导管20、22、24和26分别包括入口管30、32、34和36。入口管30形成一气态燃料的供料流42，其中气态的燃料流可以是游离的含氧气体、蒸汽、循环析出的气体和烃类气体的组合。入口管32提供可泵送的固态含碳燃料的液相泥浆44，例如泥碳(coal-water)浆。入口管34和36提供两种独立的燃料流46和48，例如游离的含氧气体，最好是与温度缓和剂的混合物。
来自导管20、22、24和26的含氧气体42、含碳的泥浆流44和游离的含氧气流46和48超出喷嘴出口端40一预定距离在气化器之反应腔室(未示出)内的预定位置上汇聚，以形成反应区(未示出)。从导管22流出的含碳泥浆44与源于导管20、24和26的含氧气流42、46和48的汇聚使含碳泥浆44分解或雾化，从而促进产品的反应，提高由热产生的气化处理。这样，位于燃料喷嘴10之下游端14的反应区以2400至3000F的高温为特征。
一环形的同轴冷水套50设置于燃料喷嘴10的下游端14上，以围绕出口40。该环形的冷水套50通过入口管54接收输入的冷水52。冷水52在56处离开环形冷水套50进入冷却盘管58，并通过任意合适的公知循环设备或排水设备(未示出)流出冷却盘管58。
出口40包括一位于下游端14的环形水平表面或下游端面62，该表面暴露于气化器的热反应区域内，并位于高的热梯度位置上。这样，出口14就易于受到化学和热腐蚀及由热而产生的疲劳破裂，这些腐蚀和破裂将使燃料喷嘴10的操作产生问题。
为解决燃料喷嘴10在出口40处的热及热化学老化问题，在邻近出口40的环形表面62上设置一保护性耐热部件70。这种保护性的耐热部件70包括由合适的耐热材料制成的整体式环形插入件72，其中所述耐热材料可以是陶瓷材料，例如碳化硅、氮化硅或其它公知的合适的高级陶瓷复合材料。环形插入件72可通过模制、机加工成形或以任意公知的合适方式制成。
参照图2和3，插入件72的横截面为一梯形，该梯形包括较窄的上底面74和较宽的下底面76。本文中所用的术语“梯形”是指类似于梯形的形状。一径向的内侧面78在梯形的一侧将上底面和下底面74和76连接起来。形成于径向内侧面78上的圆周槽80以基本垂直径向内侧面78的角度倾斜。插入件72还包括一径向的外侧面82，外侧面82由相交的侧面部分84和86组成，侧面部分84和86连接梯形的上底面和下底面74和76。如果需要，径向的外侧面82可形成有连续的斜度。
参照图2和4，具有梯形横截面的环形槽90形成于金属的环形表面62上，并且其形状和尺寸基本与梯形的插入件72互补，以容纳插入件72。沟槽90紧邻出口40。沟槽90包括一与插入件72之上底面74相对应的上底面部分92、一与插入件72之径向内表面78相对应的内部径向表面94、与插入件72之外径向侧面82相对应的外部径向侧面96和与插入件72之下表面76相对应的沟槽开口100。沟槽90的外部径向侧面96由相交的侧面部分102和104组成，侧面部分102和104与插入件72之相交的侧面部分84和86相对应。
多个等间隔设置的销孔106设置于出口40之下游出口的壁面108上。销孔106穿过沟槽90的内部径向表面94，与耐热插入件72的环形槽80相配合。销孔106以相同于沟槽80相对壁面78的角度定位。出口壁面108为从燃料喷嘴10之出口流出的流体部分或物质形成了一个流动通道。
耐热插入件72装配到燃料喷嘴10内是通过将插入件72装配到沟槽90内完成的，从而使插入件表面74、78、84和86与相应的沟槽表面92、94、102和104以表面对表面的形式接触。如果需要，可在安装耐热插入件72之前，在沟槽表面92、94、102和104上涂敷合适的公知粘接材料，例如碳化硅砂浆、Teflon或其它合适的公知高温粘接剂。而且，如果需要，还可在插入件72的表面76上涂敷氧化硅的涂层，以增加环形插入件72的耐热性和抗热化学性。
一锁紧销110被压入各个销孔106内，以与耐热插入件72的沟槽80接合，如图3和4所示，其中锁紧销110可由合适的合金钢制成，例如由国际镍公司(International Nickel Co.)生产的800号合金钢制成。这样，由于耐热插入件72设置于沟槽90内，而使锁紧销110压入沟槽80内，从而将耐热插入件72锁入沟槽90内，如图5所示。
由于这种构造，使得插入件72的底面76成为一个外露的端面，而且基本与燃料喷嘴10之环形的端面62共面或平齐。这种平齐的装配有助于确保设置有耐热插入件72的燃料喷嘴10不仅耐热、耐热化学开裂和腐蚀，而且能够在气化器内不利的高温和腐蚀条件下保持在合适的位置上。另外，即使燃料喷嘴由于开裂而被损坏，这种平齐的装配方式也不会影响工作流量。
尽管沟槽90和环形耐热插入件72的尺寸仅是一种选择，但沟槽90的尺寸(该尺寸将确定插入件72的尺寸)从开口100到底面92的深度可以是约1/4至3/4英寸，在表面76上的宽度可以是约3/8至3/4英寸，在表面92上的宽度可以是约1/8至5/8英寸，在内部径向表面94上的直径约为4至6英寸。沟槽90上的壁108(图2)之壁厚约为1/64至1/8英寸。环形沟槽80的宽度约为1/64至1/8英寸，锁紧销100的直径约为1/64至1/8英寸。
这样，就可邻近出口40将环形耐热插入件72锁紧在燃料喷嘴10的下游端。下游端14处的环形水平表面62直接暴露于燃料喷嘴的反应区内，从而保护所述的定位，并可将保护性耐热件70固定于环形水平表面62上。由于保护件70的环形耐热部件70通过锁紧销110固定于燃料喷嘴上，而且与砂浆相比，这种锁紧销具有更高的强度和耐久性，因此锁紧销作为燃料喷嘴10之出口端40的保护工具延长了耐热件70的使用寿命。
在金属结构的燃料喷嘴内，环形耐热插入件72在喷嘴出口端40处的嵌入深度或凹槽保证环形耐热插入件72能够提供所需的保护，同时又不会在气化器的反应区有很大的表面暴露于不利条件下。这样，就通过增加燃料喷嘴之喷嘴出口端40的抵抗热损坏和抗热-化学开裂的能力而延长了燃料喷嘴的使用寿命。
燃料喷嘴的另一实施例总体上由图6中的附图标记120表示。燃料喷嘴120在结构上与燃料喷嘴10相同，除非另有说明。燃料喷嘴120包括一具有出口124的下游端122和位于出口124之下游端的水平环形表面126。与燃料喷嘴10(图2)之沟槽90相对应的梯形沟槽130(图6)形成于环形表面126上。
如图10所示，沟槽130包括一上底面132、一内部径向表面134、一外部径向表面136和一沟槽开口138。一螺纹状的隆起144形成于内部径向表面134上，并以约240°围绕沟槽130延伸。一相应的螺纹状隆起146形成于外部径向表面136上，并以约240°围绕沟槽130延伸，同时相对隆起144沿弧线对准。这样，就使沟槽130存在一个独立于螺纹状隆起144和146的120°的圆弧部分148(图7)。
螺纹状的隆起144和146定位于沟槽开口138和上底面132之间距离的约三分之一处。尽管可以采用其它合适的形状，但隆起144和146一般为半椭圆形或半圆形截面。
参照图6，燃料喷嘴120还包括由多个部分形成的环形插入件150，该插入件由相同于环形插入件72的材料制成。插入件150具有与沟槽130互补的梯形形状，并包括三个部分152、154和156，每个部分的弧度都约为120°。
如图10所示，每个部分152、154和156都包括一较窄的上表面162、一较宽的下底面164、一径向的内表面166和一径向的外表面168，这些表面分别与沟槽开口130及沟槽表面132、134和136相对应。
一内部圆周沟槽172形成于各个部分152、154和156的径向内侧面166上，以容纳隆起144；一外部圆周沟槽174形成于各个部分152、154和156的径向外侧面168上，以容纳隆起146。
各个部分152、154和156的端部成台阶状，如附图标记180和182所示，以允许台阶状的各个部分相互啮合，如图11和12所示。这样，插入件部分152的一端就包括一下行台阶182，该台阶可与互补形状的上行台阶180在插入件部分154的连接端啮合。每个插入件部分152和154的相对端都包括一上行台阶180。插入件部分156包括设置有下行台阶182的相对端。
通过逐一地将这些插入件部分定位于沟槽130的无隆起部分148内并将这些部分滑入包括隆起144和146的沟槽130部分内而使各个插入件部分152、154和156定位于沟槽130内。
应该注意到沟槽130之无隆起的部分148其弧度略大于由多个部分组成的插入件之最大插入件部分的弧度。尽管插入件150包括三个弧度基本相同的部分，但是各个部分不必具有相同的尺寸。插入件最好不要超过四个部分。
这样，就可将插入件部分152装配在沟槽130之无隆起的部分148内，并可沿逆时针方向通过螺纹定位于图8所示的位置上。下一插入件部分154设置于沟槽130之无隆起的部分148内，并可沿顺时针方向通过螺纹定位于图8所示的位置上，其中台阶状的端部180和182相互啮合，如图11所示。
剩余的插入件部分156设置于无隆起的部分148内，从而使插入件部分156各端部上的上行台阶180分别在插入件部分152和154的相应端部与各个下行台阶182啮合。当三个插入件部分152、154和156全部定位于沟槽130内时，它们将沿顺时针方向转动约60°，如图9中的箭头188和190所示。这样，就通过隆起状的螺纹144和146使插入件部分152和156的一部分相互啮合，而插入件部分154的所有弧形部分通过隆起状螺纹144和146相互啮合。由于具有这种构造，从而使各个插入件部分152、154和156与内部和外部隆起状螺纹144和146以至少约60°的弧度相互啮合。
这样，就可通过隆起状螺纹144和146与插入件部分之沟槽172和174之间的内部啮合将各个插入件部分152、154和156通过键固定在沟槽130内。这种内部啮合用于将各个部分152、154和156可靠地固定于沟槽130内。另外，各个插入件部分152、154和156之相对端的台阶状部分使腐蚀材料到达沟槽130之表面92的可能性最小。
如果需要，每个插入件部分152、154和156的台阶状接合端部180和182都可用陶瓷泥浆或其它所有合适的公知粘接剂连接在一起。在安装各个插入件部分152、154和156的过程中，粘接材料也可应用于沟槽140的表面上。各个插入件部分152、154和156之端部上的台阶状接头部分180和182有利于防止腐蚀性流体渣和硫化氢渗入通过陶瓷部分。
由多部分组成的环形圈允许各个插入件部分膨胀和收缩，而且即使在各个插入件部分152、154和156的台阶状接合端部180和182之间未涂敷粘接材料，台阶状接合端部也可以使腐蚀性材料渗入穿过陶瓷部分减少。
燃料喷嘴的又一实施例总体上由图12中的附图标记200表示。该燃料喷嘴200在结构上与燃料喷嘴10相同，除非另有说明。燃料喷嘴200包括一具有出口204的下游端202和位于出口204之下游端的水平环形表面206。在图12和15中部分示出，在图17中完整示出的梯形沟槽210与燃料喷嘴10的沟槽90相对应，并设置于水平环形表面206上。梯形沟槽210包括一上底面部分212、一内部径向表面214(图17)、一外部径向表面216和一底面开口218(图17)。
一螺纹状的隆起222形成于外部径向表面216上，并包括一围绕表面216约240度的弧度范围。这样，在图12中由附图标记224表示的表面216之120度的弧度独立于螺纹状的隆起222。一螺纹状的隆起226(图17)形成于沟槽210之内部径向表面214上并完全围绕沟槽延伸。
参照图12，燃料喷嘴200还包括一由多个部分组成的耐热环形插入件230，该插入件230与燃料喷嘴120之由多部分组成的耐热环形插入件150相同。
燃料喷嘴200还包括一由多个部分组成的金属卡环240，该卡环包括四个部分242、244、246和248。金属环部分242的弧度约为180度。金属环部分244的弧度约为120度。金属环部分246的弧度约为50度，金属环部分248的弧度约为10度。每个金属环部分242、244、246和248都包括一设置有螺纹状隆起226的外部径向表面214。
如图12所示的卡环240之外部径向表面214还构成了如图17所示的沟槽210之内部径向表面214。金属环部分242、244、246和248还包括一上边缘252，该上边缘与邻近梯形凹槽210之上底面212的连接表面254(图6)接合。金属环的各个部分242、244、246和248还包括一径向内表面258和与环形插入件230之下表面164对应的下边缘256(图17)。
在安装卡环240之前，环形耐热插入件230的插入件部分152、154和156被装配到燃料喷嘴200的下游端202上。例如，插入件部分152定位于凹槽210之无隆起的部分224内，并围绕凹槽210以类似于上述安装环形插入件150的形式转动，以在螺纹状隆起222和螺纹状沟槽174之间形成内部接合。插入件部分152可在无隆起部分224的间隙内整体移动。插入件的另一部分154设置于无隆起部分224内并可以类似于上述的方式移动，从而使隆起222与插入件部分154的沟槽174啮合。插入件部分154还可移出无隆起部分224，以完全与凸起222接合。剩下的插入件部分156设置于无螺纹的部分224内，并可以类似于上述的方式转动约60度到达图13所示的位置，从而使隆起222与插入件部分152和156的沟槽啮合约60度，而整个插入件部分154则与隆起222内部啮合，如图13所示。
每个插入件部分152、154和156的台阶状端部180和182都以类似于上述的方式啮合。
当插入件部分152、154和156被这样安装完之后，它们就会通过卡环240可靠地固定到位。卡环部分242、244和246被顺序定位，如图14和17所示，从而使金属环部分的隆起226与插入件152、154及156的沟槽172啮合。金属环部分248被压入，以形成卡环的圆周并构成梯形凹槽210的径向内壁表面214，以容纳环形插入件230。
卡环的各个部分242、244、246和248之上边缘252通过焊接或其它合适的方法固定在连接表面254(图16和17)上。金属环部分的端部262、264、266、268、270、272和274(图12和14)也被焊接在一起，以形成一体的卡环，从而用于将插入件部分152、154和156固定到位于出口204处的燃料喷嘴200之下游端202上。
卡环各个部分242-248之端部262-274最好相对插入件部分152-156的台阶状端部180和182交错排列。如果需要，可在卡环各个部分242-248的外部径向表面214和插入件各个部分152-156的内部径向表面166上涂敷合适的公知的高温粘接剂。
应该注意到由于卡环部分242、244和246的弧度约为360度，因此卡环部分248可被焊接成形所替代。卡环部分可选择其它不同弧形的尺寸组合。尽管卡环最好由至少两部分组成，但卡环部分的数量也可选择。
在这种配置下，燃料喷嘴200在出口喷嘴204处设置有一易于安装的保护性耐热插入件。耐热环230被可靠固定在沟槽210内，并且无需粘接材料，在本发明的所有实施例中都可选择粘接材料。
从前面的说明中，可清楚本发明的一些优点，这些优点包括设置有保护性环形耐热插入件的燃料喷嘴，其中耐热插入件平齐装配在靠近喷嘴出口部分的下游端。这种保护性耐热插入件易于安装、修理和更换，并且用于与燃料喷嘴结构相互锁定。这种保护性耐热插入件在插入件和出口之间可形成均匀的壁厚，从而使其承受热损坏和热化学开裂的性能好于金属件。因此，这种保护性耐热插入件延长了燃料喷嘴的使用寿命。
出于上述的观点，可以看到本发明的几个目的可以被实现，而且还可得到本发明的其它优点。
在不脱离本发明的范围内，可对上述结构和方法作出各种不同的变化，因此所有包括在上述说明或附图范围内的内容都是说明性的，并非是对本发明的限制。
权利要求
1.一种用于气化器的燃料喷嘴，其包括a)燃料喷嘴主体，其包括一上游端和一下游端；b)同心的内部导管和外部导管从上游端延伸到下游端，以允许含氧气流和含碳燃料流从下游端分别流动；c)燃料喷嘴的下游端包括一出口和下游端面，所述下游端表面形成有一凹槽；d)一环形的耐热插入件，固定于所述凹槽内，用于在下游端对燃料喷嘴形成热保护和热化学保护，所述环形耐热插入件具有一外露的端面，该端面与所述燃料喷嘴的下游端面基本共面。
2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于所述凹槽为形成环形通道的沟槽。
3.根据权利要求2所述的燃料喷嘴，其特征在于所述环形耐热插入件为一个一体的部件，所述燃料喷嘴还包括固定装置，以将环形耐热插入件固定在所述沟槽内。
4.根据权利要求3所述的燃料喷嘴，其特征在于所述沟槽包括一侧壁，所述固定装置包括一穿过所述侧壁延伸到所述环形耐热插入件内的销。
5.根据权利要求2所述的燃料喷嘴，其特征在于所述出口包括一下游出口壁面，用于为源于燃料喷嘴的出口流量部分导向，所述沟槽包括相对的侧壁表面和一底面，所述侧壁表面之一平行于所述下游出口壁面，从而使所述下游出口壁面和所述侧壁表面之一之间的厚度基本从所述底面到所述下游端面保持均匀。
6.根据权利要求2所述的燃料喷嘴，其特征在于所述环形耐热插入件由三个插入件部分形成。
7.根据权利要求6所述的燃料喷嘴，其特征在于所述沟槽包括相对的壁面，所述固定装置包括一设置于所述沟槽至少一个壁面上的凸起部分，至少一个沟槽设置于所述插入件部分上，当所述插入件部分位于所述沟槽内时，其用于在隆起部分和沟槽之间形成内部接合，所述内部接合用于将所述插入件部分固定在所述沟槽内。
8.根据权利要求7所述的燃料喷嘴，其特征在于所述凸起部分围绕所述一个壁局部延伸，从而使预定弧度的所述一个壁上没有所述隆起。
9.根据权利要求8所述的燃料喷嘴，其特征在于所述预定的弧度略大于最大插入件部分的弧度。
10.根据权利要求9所述的燃料喷嘴，其特征在于所述固定装置包括设置于所述沟槽上的各个相对壁面上的所述凸起部分。
11.根据权利要求10所述的燃料喷嘴，其特征在于每个所述插入件部分都包括相对的侧面，所述固定装置包括设置于所述插入件部分之各个相对侧面上的所述沟槽。
12.根据权利要求11所述的燃料喷嘴，其特征在于所述插入件部分分别沿约12度的弧度延伸，所述沟槽的相对壁面上没有略大于120度的弧形凸起部分。
13.根据权利要求6所述的燃料喷嘴，其特征在于所述插入件部分包括互补台阶状的相对端部，以使插入件在沟槽内形成台阶状接合。
14.根据权利要求2所述的燃料喷嘴，其特征在于所述凹槽包括一装配侧壁，当所述环形耐热插入件定位于所述凹槽内时，该侧壁与所述出口之下游端相连接。
15.根据权利要求14所述的燃料喷嘴，其特征在于所述装配侧壁由至少三个部分组成。
16.根据权利要求14所述的燃料喷嘴，其特征在于所述装配侧壁由四个侧壁部分组成，每个侧壁部分都构成所述装配侧壁的一部分，每个所述侧壁部分都包括一外部径向表面、一内部径向表面、一上边缘和一下边缘。
17.根据权利要求16所述的燃料喷嘴，其特征在于所述沟槽包括与所述装配侧壁相对的第二侧壁，一凸起形成于各个所述侧壁部分的外部径向表面和所述第二侧壁上。
18.根据权利要求17所述的燃料喷嘴，其特征在于所述环形耐热插入件由至少两个插入件部分形成，所述插入件部分包括固定装置，用于将所述插入件部分固定在所述沟槽内。
19.根据权利要求17所述的燃料喷嘴，其特征在于所述环形耐热插入件由至少三个具有相对壁面的插入件部分组成，一沟槽形成于各个所述插入件部分的相对壁面上。
20.根据权利要求19所述的燃料喷嘴，其特征在于当所述插入件部分定位于所述沟槽内时，对应的沟槽和对应的隆起内部啮合，从而使所述内部啮合用于将所述插入件部分固定在所述沟槽内。
21.根据权利要求16所述的燃料喷嘴，其特征在于所述装配侧壁在所述上边缘固定于所述燃料喷嘴的下游端。
全文摘要
气化器的燃料喷嘴(10)包括一外壳(70),平齐装配在邻近喷嘴之出口部分(40)的下游端上。环形的耐热插入件(72)围绕在喷嘴出口上。环形耐热部件设置于燃料喷嘴之下游端的凹槽内,并通过定位销(110)或凸起(144)与沟槽(172)之间的螺纹状啮合定位在凹槽内,其中凸起(144)和沟槽(172)分别设置于凹槽和耐热部件互补的内部接合表面上。通过保护位于燃料喷嘴下游端的易损表面延长了燃料喷嘴的使用寿命。
文档编号F23D11/38GK1261910SQ98806802
公开日2000年8月2日 申请日期1998年6月29日 优先权日1997年7月1日
发明者唐纳德·杜安·布鲁克, 迈克尔·爱德华·法里恩, 盖伊·托马斯·德尔格雷戈, 奥吉斯J·卡马齐 申请人:德士古发展公司