专利名称：制作燃料喷嘴组件和燃料喷嘴环的工艺和燃料喷嘴环的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料喷嘴组件和制作燃料喷嘴组件的构件的工艺。更具体地，本发明涉及燃料喷嘴端盖和制作燃料喷嘴端盖的工艺。
背景技术：
总体上，燃气涡轮经受更多苛求的操作。更高的温度、更严苛的环境、在更多变化的环境中使用、以及延长的使用持续时间，导致对燃气涡轮和它们的构件的挑战。延长这种构件的有效寿命并且改善用于这种构件的修复的能力可降低与燃气涡轮相关的成本并且可增加燃气涡轮的操作方面。在燃气润轮的燃料喷嘴组件中已知的端盖(end cover)具有硬焊(braze)到端盖内的插入件(insert)。大体上，这种插入件具有四个硬焊接头，其将插入件固定在端盖内。这些硬焊接头经受失效，例如，导致在硬焊接头附近的泄漏。这种硬焊接头还可遭受要求频繁修复的缺点。这种修复可为复杂的并且昂贵的。另外，用于执行这种修复的能力可被限制。已知的端盖的修复可导致不能够被修复的进一步的泄漏。例如，当插入件为了修复而被移除时，硬焊接头被切断。硬焊接头的反复的切断可导致不期望的操作问题(诸如泄漏)，其不能够被充分地修复。已知的端盖遭受限于三种这样的反复修复的重叠的缺点。不遭受上文缺点中的一个或多个的燃料喷嘴组件、燃料喷嘴端盖、和制作燃料喷嘴端盖的工艺将在本领域为可期望的。
发明内容
在示范性实施例中，制作燃料喷嘴组件的工艺包括提供燃料喷嘴端盖，将燃料喷嘴环定位在燃料喷嘴端盖的腔室内，以及将燃料喷嘴环固定到燃料喷嘴端盖，以形成与燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件中的一个或多个相对应的特征部。在另一示范性实施例中，制作燃料喷嘴环的工艺包括使燃料喷嘴环形成有与燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件中的一个或多个相对应的至少一个表面。在另一示范性实施例中，燃料喷嘴环包括与燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件中的一个或多个相对应的至少一个表面。本发明的其它特征和优点结合经由实例示出本发明的原理的附图而从优选实施例的以下更详细描述中将显而易见。
图1为根据本公开的实施例的、具有燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件的示范性燃料喷嘴组件的剖面视图，其中燃料喷嘴插入件以插入位置示出。图2为根据本公开的实施例的、具有燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件的示范性燃料喷嘴组件的示意截面视图，其中燃料喷嘴插入件以移除位置示出。
图3为根据本公开的实施例的、具有延伸到燃料喷嘴端盖的腔室内的一个或多个特征部的示范性燃料喷嘴端盖的示意图。图4为根据本公开的实施例的燃料喷嘴环的透视图。在可能的任何地方，相同参考标记将在整个附图中用来表示相同部分。
具体实施例方式提供不遭受上文的缺点中的一个或多个的示范性燃料喷嘴组件、燃料喷嘴端盖、和制作燃料喷嘴端盖的工艺。本公开的实施例准许燃料喷嘴组件被使用达更长的时间段，准许燃料喷嘴组件以更简单的方式被修复，准许燃料喷嘴组件被更多次(例如，多于三次)修复，降低修复的操作成本，阻止在燃料喷嘴组件中的泄漏，和它们的组合。图1-2示出示范性燃料喷嘴组件100。燃料喷嘴组件100包括燃料喷嘴插入件102和燃料喷嘴端盖104。燃料喷嘴插入件102能够被可移除地固定在燃料喷嘴端盖104内。图1示出插入到燃料喷嘴端盖104中的燃料喷嘴插入件102。图2示出在插入之前或在从燃料喷嘴端盖104移除之后的燃料喷嘴插入件102。燃料喷嘴组件100可为任何合适系统(未示出)的一部分。在一个实施例中，燃料喷嘴组件100为燃气涡轮系统的一部分。参考图2，燃料喷嘴端盖104包括基础材料106和从基础材料106延伸到由燃料喷嘴端盖104形成的腔室110内的一个或多个特征部108。基础材料106为任何合适的金属或金属成分。在一个实施例中，基础材料106为或包括不锈钢或不锈钢变体。在一个实施例中，腔室110包括(例如，通过钻孔)对基础材料106进行成形的大致柱形部分。例如，在一个实施例中，第一柱形部分112通过特征部108中的一个或多个与第二柱形部分114分离。在该实施例中，第一柱形部分112具有大于第二柱形部分114的第二直径111 (例如，大约2.3英寸)的第一直径109 (例如，大约4英寸)，第一直径109不同于第二直径111。在一个实施例中，第一柱形部分112具有第一深度113 (例如，大约1.4英寸)并且第二柱形部分114具有第二深度115 (例如，大约2.3英寸)，第一深度不同于第二深度。在进一步实施例中，包括了通过特征部108与第一柱形部分112和第二柱形部分114分离的截头锥形部分116。特征部108布置并且配置成促进在腔室110中燃料喷嘴插入件102到燃料喷嘴端盖104的可移除的固定。例如，特征部108延伸到腔室110内，从而形成与在燃料喷嘴插入件102上的凸部118相对应的同心环。凸部118各具有与特征部108的几何形状相对应的几何形状，由此准许燃料喷嘴插入件102在燃料喷嘴端盖104内的预定位置中(例如，在一个实施例中，预定位置由燃料喷嘴插入件102、燃料喷嘴端盖104和/或特征部108的几何形状限定)。在某些实施例中，特征部108形成在燃料喷嘴端盖104内。在其它实施例中，特征部108中的一个或多个由在燃料喷嘴端盖104外部形成的燃料喷嘴环300 (见图4)形成。如在此使用，术语“环”广泛地用于描述任何合适的环状(annular)结构。在一个实施例中，凸部118和特征部108将燃料喷嘴插入件102机械地固定在燃料喷嘴端盖104内。在另一实施例中，凸部118和特征部108通过焊接彼此固定，该焊接诸如，束焊接(激光和/或电子束)、摩擦焊接、气体保护钨极电弧焊接、气体保护金属极电弧焊接、或它们的组合。在一个实施例中，多个特征部108定位在第一柱形部分112和第二柱形部分114中的各个内。在其它实施例中，特征部108中的仅仅一个定位在第一柱形部分112和第二柱形部分114中的各个中。另外地或可选地，在一个实施例中，特征部108中的一个或多个围绕腔室110周向地延伸通过第一柱形部分112和/或第二柱形部分114。在另一实施例中，特征部108中的一个或多个为在腔室110内不连续地周向的。参考图3，在一个实施例中，特征部108由简单几何形状202 (例如，大致立方体几何形状)加工成任何合适的预定几何形状。在一个实施例中，特征部108中的至少一个具有阶梯形几何形状。在另一个实施例中，特征部108中的至少一个包括:当固定时邻接基础材料106延伸的第一表面203、在大致垂直于第一表面203的方向上(例如，远离燃料喷嘴端盖104)延伸的第二表面204、在大致垂直于第二表面204的方向上(例如,平行于第一表面203)延伸的第三表面206、在大致垂直于第三表面206的方向上(例如，朝向腔室110)延伸的第四表面208、在大致垂直于第四表面208的方向上(例如，平行于第一表面203)延伸的第五表面210、当固定时在大致垂直于第五表面210的方向上(例如，在朝向基础材料106的方向上)延伸的第六表面212、和当固定时(例如，以不是九十度的角度)从第四表面212延伸到基础材料106的第七表面213。在一个实施例中，特征部108中的至少一个包括不为阶梯形的几何形状。例如，在另一实施例中，特征部108中的至少一个包括从基础材料106延伸的第一大致平整表面214、从第一大致平整表面214延伸的第二大致平整表面216、和从第二大致平整表面216延伸的第三大致平整表面218。第一大致平整表面214、第二大致平整表面216、和第三大致平整表面218形成大致立方体几何形状，其具有从第三大致平整表面218延伸到基础材料106的倾斜部分220。特征部108通过任何合适的工艺固定到基础材料106。特征部108到基础材料106的固定导致基于使用的焊接工艺的预定微结构(未示出)。该固定通过束焊接(诸如激光和/或电子束)、摩擦焊接、气体保护钨极电弧焊接(诸如钨极惰性气体保护焊接)、和气体保护金属极电弧焊接(诸如金属惰性气体保护焊接)中的一个或多个执行。在一个实施例中，诸如在通过束焊接或摩擦焊接的固定的实施例中，预定微结构包括:在具有预定微结构的基础材料106附近的第一热影响区、在第一热影响区和熔化区之间的第二热影响区、在第二热影响区和第三热影响区之间的熔化区、在熔化区和第四热影响区之间的第三热影响区、和在第三热影响区和特征部108中的未影响部分之间的第四热影响区。在一个实施例中，区中的各个具有不同微结构。如将被本领域技术人员理解，其它实施例包括区别于使用硬焊的技术的特征。在一个实施例中，特征部108到基础材料106的固定准许插入件102重复地插入到燃料喷嘴端盖104和插入件102从燃料喷嘴端盖104重复地移除。例如，在一个实施例中，插入件102能够在对燃料喷嘴组件100很小或没有损害的情况下从燃料喷嘴端盖104移除至少预定数量的次数，例如大于三次、大于四次、大于五次、或大于十次。特征部108为任何合适的材料。在一个实施例中，特征部108中的一个或多个具有不同于基础材料106的成分。在一个实施例中，相比于用于硬焊的材料和/或相比于当通过焊接固定时基础材料106将具有的，特征部108的材料包括相等或更大延展性，该焊接诸如束焊接(诸如激光和/或电子束)、摩擦焊接、(诸如钨极惰性气体保护焊接)、和/或气体保护金属极电弧焊接(诸如金属惰性气体保护焊接)。在一个实施例中，特征部108和/或基础材料106包括不锈钢成分。例如，在一个实施例中，特征部108和/或基础材料106包括奥氏体不锈钢。在另一实施例中，特征部108和/或基础材料106包括铁素体不锈钢。在另一实施例中，特征部108和/或基础材料106包括马氏体不锈钢。在另一实施例中，特征部108包括奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、或马氏体不锈钢并且基础材料106包括从奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、和马氏体不锈钢的组选取的不同的不锈钢。在一个实施例中，制作燃料喷嘴端盖104的工艺包括将燃料喷嘴环300 (在图4中示出)定位在燃料喷嘴端盖104的腔室110内或另外地在燃料喷嘴组件100内。燃料喷嘴环300然后被直接地或间接地固定到燃料喷嘴端盖104。在一个实施例中，燃料喷嘴环300加工成例如与燃料喷嘴端盖104和燃料喷嘴插入件102中的一个或多个相对应的预定几何形状。该加工在燃料喷嘴环300到燃料喷嘴端盖104的固定之前或在燃料喷嘴环300到燃料喷嘴端盖104的固定之后。在一个实施例中，该固定为通过硬焊和/或大体参考特征部108的固定在上文描述的其它固定技术。在一个实施例中，该固定为通过燃料喷嘴环300。在一个实施例中，第二燃料喷嘴环300固定到燃料喷嘴端盖104或另外地在燃料喷嘴组件100内。在进一步的实施例中，多个燃料喷嘴环300固定到燃料喷嘴端盖104、到燃料喷嘴插入件102、或另外地到燃料喷嘴组件100。例如，在一个实施例中，燃料喷嘴环300在燃料喷嘴组件100内固定在两个、三个、四个、或更多个位置中。另外地或可选地，在其它实施例中，燃料喷嘴插入件102和/或燃料喷嘴端盖104加工成与彼此和/或(多个)燃料喷嘴环300相对应的几何形状。例如，在一个实施例中，燃料喷嘴环300包括与燃料喷嘴插入件102相对应的几何形状并且加工成与燃料喷嘴端盖104相对应，或者包括与燃料喷嘴端盖104相对应的几何形状并且加工成与燃料喷嘴插入件102相对应。尽管本发明参考优选实施例而描述，但是本领域技术人员将理解，可作出各种改变并且相等物可替换它的元件，而不背离本发明的范围。另外，许多修改可作出，以使特定情形或材料适合于本发明的教导而不背离它的本质范围。因此，意图是本发明不限于作为用于实行本发明考虑的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明将包括属于所附权利要求的范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种制作燃料喷嘴组件的工艺，所述工艺包括: 提供燃料喷嘴端盖； 将燃料喷嘴环定位在所述燃料喷嘴端盖的腔室内；以及 将所述燃料喷嘴环固定到所述燃料喷嘴端盖，以形成与所述燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件中的一个或多个相对应的特征部。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述固定为通过从由束焊接、摩擦焊接、气体保护钨极电弧焊接、气体保护金属极电弧焊接、和它们的组合组成的组中选取的焊接工艺。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，还包括加工所述燃料喷嘴环。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述燃料喷嘴环的加工在所述燃料喷嘴环固定到所述燃料喷嘴端盖之前。
5.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述燃料喷嘴环的加工在所述燃料喷嘴环固定到所述燃料喷嘴端盖之后。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述固定为通过钨极惰性气体保护焊接。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述固定为通过电子束焊接。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述固定为通过硬焊。
9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，还包括通过所述燃料喷嘴环将燃料喷嘴插入件固定到所述燃料喷嘴端盖。
10.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述燃料喷嘴环具有不同于所述燃料喷嘴端盖的成分。
11.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述燃料喷嘴环具有不同于所述燃料喷嘴端盖的延展性。
12.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述燃料喷嘴环具有阶梯形几何形状。
13.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述燃料喷嘴环包括从所述燃料喷嘴端盖延伸的第一表面、在大致垂直于所述第一表面的方向上延伸的第二表面、在大致垂直于所述第二表面的方向上延伸的第三表面、在大致垂直于所述第三表面的方向上延伸的第四表面、和在大致垂直于所述第四表面的方向上延伸的第五表面。
14.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述燃料喷嘴环具有不为阶梯形的几何形状。
15.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺为修复工艺。
16.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，制作的所述燃料喷嘴组件先前没有在操作中使用。
17.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述燃料喷嘴环包括不锈钢。
18.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，还包括将第二环固定到所述燃料喷嘴端至JHL ο
19.一种制作燃料喷嘴环的工艺，所述工艺包括: 使所述燃料喷嘴环形成有与燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件中的一个或多个相对应的至少一个表面。
20.一种燃料喷嘴环，其包括:与燃料喷嘴端盖和燃料 喷嘴插入件中的一个或多个相对应的至少一个表面。
全文摘要
本发明涉及制作燃料喷嘴组件和燃料喷嘴环的工艺和燃料喷嘴环。公开的为制作燃料喷嘴组件的工艺、制作燃料喷嘴环的工艺、和燃料喷嘴环。制作燃料喷嘴组件的工艺包括提供燃料喷嘴端盖，将燃料喷嘴环定位在燃料喷嘴端盖的腔室内，以及将燃料喷嘴环固定到燃料喷嘴端盖以形成与燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件中的一个或多个相对应的特征部。制作燃料喷嘴环的工艺包括使燃料喷嘴环形成有与燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件中的一个或多个相对应的至少一个表面。燃料喷嘴环包括与燃料喷嘴端盖和燃料喷嘴插入件中的一个或多个相对应的至少一个表面。
文档编号F02C7/22GK103216335SQ20131002082
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月21日 优先权日2012年1月20日
发明者A.蒙加, N.S.萨加, B.R.阿楚塔, J.G.奥贝尔恩 申请人:通用电气公司