CN103383114A - 用于组装燃烧器的端盖的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于组装燃烧器的端盖的系统和方法。一种用于组装燃烧器的端盖的系统包括连接器，以及用于将连接器接合到至少部分地定位在端盖的内部的插件上的结构。该系统还包括用于相对于端盖而沿轴向移动连接器的结构。一种用于组装燃烧器的端盖的方法包括将连接器穿过端盖和至少部分地定位在端盖的内部的插件的至少一部分。该方法进一步包括使连接器与插件接合，以及相对于端盖而沿轴向移动连接器，以使插件压靠在端盖上。

Description

用于组装燃烧器的端盖的系统和方法

技术领域

本发明大体涉及用于组装燃烧器的端盖的系统和方法。

背景技术

在本领域中已知燃烧器用于点燃燃料与空气，以产生具有高温和高压的燃烧气体。例如，燃气涡轮系统、航空器发动机和许多其它基于燃烧的系统可包括一个或多个燃烧器，燃烧器混合工作流体(诸如空气)与燃料，并且点燃混合物而产生高温和高压燃烧气体。然后燃烧气体可用来旋转涡轮，提供推力，或者执行多种其它形式的工作。

各个燃烧器可包括端盖，端盖提供用于对燃烧器的内部的燃料喷嘴供应多种燃料、稀释剂和/或添加剂的接口。端盖可包括多个内部流体通道，并且插件可安装在端盖和各个燃料喷嘴之间，以将端盖的内部的不同的流体通道连接到燃料喷嘴的内部的对应的流体通道上。照这样，单端盖设计就可适于配合多个燃料喷嘴设计。

多种密封件(诸如美国专利No. 7,134,287中公开的且转让给与本发明相同的受让人的密封件)可安装在端盖和插件之间，以防止端盖和插件的内部的多种流体通道之间有泄漏。在制造和组装期间，可使用螺钉、螺栓、接头或其它紧固件来使插件和密封件相对于端盖保持就位，使得组件可经受泄漏测试、运输，以及以别的方式保持在一起。紧固件的具体类型、大小和位置涉及若干竞争设计考量。例如，可在插件的周边周围使用多个较小的紧固件，以确保对各个密封件应用较一致的力。但是，使用多个紧固件将插件附连到端盖上必定会增加零件数、加工以及与组装和测试端盖相关联的时间。另外，端盖的可用表面积会限制插件和端盖之间的紧固件的数量和大小。因此，用于组装燃烧器的端盖的、减少零件数、加工、组装时间和/或端盖上的所需表面积的改进的系统和方法将是有用的。

发明内容

在下面在以下描述中阐述本发明的各方面和优点，或者根据该描述，本发明的各方面和优点可为显而易见的，或者可通过实践本发明来学习本发明的各方面和优点。

本发明的一个实施例是一种用于组装燃烧器的端盖的系统。该系统包括连接器，以及用于将连接器接合到至少部分地定位在端盖的内部的插件上的器件。另外，系统包括用于相对于端盖而沿轴向移动连接器的器件。

本发明的另一个实施例是一种用于组装燃烧器的端盖的系统，该系统包括：连接器；连接器的第一端，其构造成与至少部分地定位在端盖的内部的插件接合；以及连接器的与第一端相对的第二端。斜楔(cam)或螺母中的至少一个在第二端和端盖之间与连接器接合。

本发明还包括一种用于组装燃烧器的端盖的方法，该方法包括将连接器穿过端盖的至少一部分，以及将连接器穿过至少部分地定位在端盖的内部的插件的至少一部分。方法进一步包括使连接器与插件接合，以及相对于端盖而沿轴向移动连接器，以使插件压靠在端盖上。

一种用于组装燃烧器的端盖的系统，包括：

连接器；

用于将所述连接器接合到至少部分地定位在所述端盖的内部的插件上的器件；

用于相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器的器件。 

在另一个实施例中，所述连接器包括至少部分地配合在所述插件的内部的杆。

在另一个实施例中，用于将所述连接器接合到所述插件上的所述器件包括在所述连接器和所述插件之间的螺纹接合。

在另一个实施例中，用于将所述连接器接合到所述插件上的所述器件包括在所述连接器和所述插件之间的键接合。

在另一个实施例中，用于相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器的所述器件包括与所述连接器成螺纹接合的螺母。

在另一个实施例中，用于相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器的所述器件包括与所述连接器接合的斜楔。

在另一个实施例中，进一步包括凸缘，所述凸缘在所述端盖和所述器件之间沿径向延伸，以相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器。

在另一个实施例中，进一步包括用于将所述凸缘连接到所述端盖上的器件。

一种用于组装燃烧器的端盖的系统，包括：

连接器；

所述连接器的第一端，其构造成与至少部分地定位在所述端盖的内部的插件接合；

所述连接器的与所述第一端相对的第二端；以及

在所述第二端和所述端盖之间与所述连接器接合的斜楔或螺母中的至少一个。

在另一个实施例中，所述连接器包括至少部分地配合在所述插件的内部的杆。

在另一个实施例中，所述连接器的所述第一端包括螺纹。

在另一个实施例中，所述连接器的所述第一端包括多个沿径向延伸的花键或键。

在另一个实施例中，进一步包括在所述端盖和所述斜楔或所述螺母之间沿径向延伸的凸缘。

在另一个实施例中，进一步包括在所述凸缘和所述端盖之间的可释放连接。

一种用于组装燃烧器的端盖的方法，包括：

将连接器穿过所述端盖的至少一部分；

将所述连接器穿过至少部分地定位在所述端盖的内部的插件的至少一部分；

使所述连接器与所述插件接合；以及

相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器，以将所述插件压靠在所述端盖上。

在另一个实施例中，进一步包括相对于所述插件而旋转所述连接器，以使所述连接器与所述插件接合。

在另一个实施例中，进一步包括移动所述连接器和所述端盖之间的斜楔，以相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器。

在另一个实施例中，进一步包括旋转所述连接器和所述端盖之间的螺母，以相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器。

在另一个实施例中，进一步包括将燃料喷嘴连接到所述端盖上，其中，所述插件在所述燃料喷嘴和所述端盖之间。

在另一个实施例中，进一步包括从所述插件中移除所述连接器。

在审阅说明书之后，本领域普通技术人员将更好地理解这样的实施例和其它实施例的特征和方面。

附图说明

在包括对附图的参照的说明书的其余部分中对本领域技术人员更加具体地阐述了本发明的完整和能够实现的公开，包括本发明的最佳模式，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的示例性燃烧器的简化横截面图；

图2是图1中显示的端盖的一部分的侧视横截面图；

图3是根据本发明的第一实施例的、用于组装燃烧器的端盖的系统的分解透视图；

图4是图2中显示的端盖的侧视横截面图，其中，部分地安装了图3中显示的系统；

图5是图2中显示的端盖的侧视横截面图，其中，安装了图3中显示的系统；

图6是图2中显示的端盖的侧视横截面图，其中，安装和上紧了图3中显示的系统；

图7是图2中显示的端盖的侧视横截面图，其中，安装和上紧了图3中显示的系统，并且安装了燃料喷嘴；

图8是图2中显示的端盖的侧视横截面图，其中，安装了燃料喷嘴和燃料筒；以及

图9是图2中显示的端盖的侧视横截面图，其中具有根据本发明的第二实施例的、用于组装端盖的系统。

部件列表

10燃烧器

12壳体

14燃料喷嘴

16顶帽

18端盖

20衬套

22燃烧室

24过渡件

26涡轮入口

28冲击套管

30流孔

32环形通道

40端盖中的流体通道

42插件

44密封件

50系统

52连接器

54杆

56第一端

58第二端

60连接器上的螺纹

62插件中的螺纹

64螺纹接合

66螺母

68凸缘

70螺栓

80燃料筒

90键

92插件中的凹槽

94斜楔。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的目前的实施例，在附图中示出实施例的一个或多个示例。详细描述使用数字和字母名称来指示图中的特征。图和描述中的相同或相似的名称用来指示本发明的相同或相似的部件。如本文所用，“第一”、“第二”和“第三”可互换地用来区分一个构件与另一个构件，而不意于表示单独的构件的位置或重要性。另外，用语“上游”和“下游”指示流体路径中的构件的相对位置。例如，如果流体从构件A流到构件B，则构件A在构件B的上游。相反，如果构件B接收来自构件A的流体流，则构件B在构件A的下游。

以阐明本发明而非限制本发明的方式来提供各个示例。实际上，对本领域技术人员显而易见的将是，可对本发明作出修改和变型，而不偏离本发明的范围或精神。例如，被示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因而，意于的是本发明覆盖落在所附权利要求及它们的等效方案的范围内的这样的修改和变型。

本发明的多种实施例包括用于组装燃烧器的端盖的系统和方法。在特定实施例中，系统和方法可提供可重复使用的套件，该套件可使插件和密封件相对于端盖保持就位，以有利于测试、运输、安装和/或维护燃烧器中的端盖。虽然为了说明而将大体在结合到燃气涡轮中的燃烧器的语境中描述本发明的示例性实施例，但本领域普通技术人员将容易地理解，本发明的实施例可适用于任何燃烧器，并且不限于燃气涡轮燃烧器，除非权利要求中特别地有叙述。

图1显示根据本发明的一个实施例的示例性燃烧器10(诸如将包括在燃气涡轮中)的简化横截面图。壳体12可包围燃烧器10，以包含流到燃烧器10的工作流体。一个或多个燃料喷嘴14可沿径向布置在顶帽16和端盖18之间。燃烧器10的多种实施例可包括不同数量和布置的燃料喷嘴14。顶帽16和衬套20大体包围位于燃料喷嘴14下游的燃烧室22，并且在衬套20下游的过渡件24将燃烧室22连接到涡轮入口26上。

带有流孔30的冲击套管28可包围过渡件24，以在冲击套管28和过渡件24之间限定环形通道32。压缩工作流体可传送通过冲击套管28中的流孔30，以流过环形通道32，以对过渡件24和衬套20提供对流冷却。当压缩工作流体到达端盖18时，压缩工作流体反转方向，以流过燃料喷嘴14中的一个或多个，在燃料喷嘴14中，压缩工作流体与燃料混合，然后在燃烧室22中点燃，以产生具有高温和高压的燃烧气体。

图2提供图1中显示的端盖18的一部分的侧视横截面图。端盖18包括一个或多个内部流体通道40，内部流体通道40通过端盖18对燃料喷嘴14提供流体连通。插件42可安装在端盖18和各个燃料喷嘴14之间，以将端盖18的内部的不同的流体通道40连接到燃料喷嘴14的内部的对应的流体通道上。如图2中显示的那样，密封件44可安装在端盖18和插件42之间，以防止端盖18的内部的多种流体通道40和插件42之间有泄漏。密封件44可包括环形环，如在本领域中已知的那样，环形环具有C形或W形，以响应于插件42和端盖18之间的相对移动而容易地弯曲。

图3提供根据本发明的第一实施例的、用于组装端盖18的系统50的分解透视图。系统大体包括连接器52、用于将连接器52接合到插件42上的器件，以及用于相对于端盖18而沿轴向移动连接器52的器件。连接器52可包括杆54、柱体、轴，或者至少部分地配合在端盖18和/或插件42的内部且适于与插件42接合的其它结构部件。例如，在图3中显示的特定实施例中，连接器52可包括彼此相对的第一端56和第二端58，在第一端56附近带有螺纹60。在第一端56附近的螺纹60可构造成与插件42的内部的互补螺纹62接合。

用于将连接器52接合到插件42上的器件可包括任何紧固件、互补表面，或者本领域普通技术人员已知的用于将构件连接或接合在一起的其它适当的特征。例如，如图4-8中显示的那样，用于将连接器52接合到插件42上的器件可包括在连接器52和插件42之间的螺纹接合64。在备选实施例中，用于该器件的结构可包括压按配合、夹具、胶水，或者用于将连接器52联接到插件42上的其它适当的装置。

用于相对于端盖18而沿轴向移动连接器52的器件类似地可包括能够提供机械优点以相对于端盖18沿轴向移动连接器52的任何装置。例如，如图3中显示的那样，用于相对于端盖18而沿轴向移动连接器52的器件可包括与连接器52成螺纹接合的螺母66，使得螺母66的旋转将相对于端盖18而沿轴向移动连接器52。在备选实施例中，与相对于端盖18而沿轴向移动连接器52相关联的结构可包括例如液压张紧器、调节片(shim)、斜楔，或者其它适当的装置。

在图3中显示的特定实施例中，系统50可进一步包括在连接器52的第二端58和端盖18之间的凸缘68。凸缘68可沿径向延伸跨过端盖18，以保护端盖18的表面不受磨损或可能由用于相对于端盖18而沿轴向移动连接器52的器件所导致的其它损害。另外，第二端58上的螺栓头可有利于在连接器52变得过分地结合在插件42上的情况下，松开或移除连接器52。如图3中进一步显示的那样，系统50可包括用于将凸缘68连接到端盖18上的器件。如图3中显示的那样，用于将凸缘68连接到端盖18上的结构可包括例如在凸缘68和端盖18之间提供可释放连接的粘结剂、螺钉或螺栓70。

图4-8提供图3中显示的、用来组装图2中显示的端盖18的系统50的多个横截面图。如图4中显示的那样，插件42已被置于端盖18的至少一部分的内部，其中，密封件44在插件42和端盖18之间。如前面论述的那样，插件42包括互补螺纹62，互补螺纹62构造成对连接器52上的螺纹60提供螺纹接合64。在图4中显示的特定实施例中，系统50包括可选的凸缘68，并且螺栓70将凸缘68连接到端盖18上。

如图5中显示的那样，螺母66已经旋到连接器52上，并且连接器已经穿过凸缘68，并且至少部分地插入到端盖18和插件42中。当连接器52上的螺纹60到达插件42上的螺纹62时，连接器52可旋转，以将连接器52接合到插件42上。在连接器52和插件42之间产生的螺纹接合64将插件42贴合地拉到端盖18中且拉向端盖18，以使插件42和密封件44稳固地保持就位。虽然连接器52可进一步旋转，以更稳固地将插件42压到端盖18上，但螺纹接合64处的过度卡住可在连接器52和插件42之间产生不合需要的卡死。因此，可促动用于相对于端盖18而沿轴向移动连接器52的器件，以更稳固地将插件42接合到端盖18上。例如，在图6中显示的特定实施例中，螺母66可旋转，以相对于端盖18而沿轴向移动连接器52，以将插件42压靠在端盖18上。

在图7中，燃料喷嘴14已经以螺栓的方式或者以别的方式连接到端盖18的内部上，以将插件42夹到端盖18上，以使插件42和密封件44相对于端盖18稳固地保持就位。因此，不再需要图7中显示的系统50，并且可移除系统50。如图8中显示的那样，已经从插件42中移除连接器52，而且已经从端盖18中移除凸缘68。另外，燃料筒80已经安装在端盖18的外部上，以通过端盖18和插件42，将燃料、稀释剂和/或其它添加剂供应到燃料喷嘴14。在后续维护需要移除燃料喷嘴14的情况下，可移除燃料筒80，并且可重新安装系统50，以再次使插件42和密封件44相对于端盖18保持就位。

图9提供图2中显示的端盖18的侧视横截面图，其中，具有根据本发明的第二实施例的用于组装端盖18的系统50。在这个特定实施例中，用于将连接器52接合到插件42上的器件包括在连接器52的第一端56附近的多个沿径向延伸的指状物、凸出部、花键或键90。花键或键90构造成在插件42中的互补凹槽92的内部滑动，并且连接器52的旋转使花键或键90接合在插件42的内部。另外，用于相对于端盖52而沿轴向移动连接器52的器件可包括在第二端58和端盖18之间与连接器52接合的调节片或斜楔94。特别地，斜楔94可在连接器52和端盖18之间移动，以相对于端盖18沿轴向驱动连接器52。虽然在图9中未显示，但根据本文的教导，本领域普通技术人员将容易地理解，第二实施例可进一步包括用于将凸缘68连接到端盖18上的凸缘68和/或螺栓70，如前面关于图3-7中显示的实施例所描述的那样。

本文公开的系统50和方法提供优于现有技术的若干好处。例如，关于图3-9所显示和描述的系统50消除了对之前用来使插件42和密封件44保持就位的多个螺钉、接头、紧固件或其它部件的需要。系统50提供的、在插件42的中心处起作用的单个压缩力在密封件44上产生较均匀的压缩力，该压缩力会增强一致的密封件44性能。另外，由于仅在安装燃料喷嘴14和/或筒80之前需要系统50，所以系统50可提供可重复地用于其它端盖18的临时装置，从而节省成本。最后，本文描述的系统50不需要额外地加工端盖18或者占用端盖18上的有限空间。因此，可大大减少组装和/或拆卸端盖18所需的时间，从而在劳动力和不合需要的停机方面提供显著的节约。在实践本文描述的多种实施例时，可实现这些和其它优点。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1. 一种用于组装燃烧器的端盖的系统，包括：

连接器；

用于将所述连接器接合到至少部分地定位在所述端盖的内部的插件上的器件；

用于相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器的器件。

2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述连接器包括至少部分地配合在所述插件的内部的杆。

3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于将所述连接器接合到所述插件上的所述器件包括在所述连接器和所述插件之间的螺纹接合。

4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于将所述连接器接合到所述插件上的所述器件包括在所述连接器和所述插件之间的键接合。

5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器的所述器件包括与所述连接器成螺纹接合的螺母。

6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，用于相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器的所述器件包括与所述连接器接合的斜楔。

7. 根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，进一步包括凸缘，所述凸缘在所述端盖和所述器件之间沿径向延伸，以相对于所述端盖而沿轴向移动所述连接器。

8. 根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，进一步包括用于将所述凸缘连接到所述端盖上的器件。

9. 一种用于组装燃烧器的端盖的系统，包括：

连接器；

所述连接器的第一端，其构造成与至少部分地定位在所述端盖的内部的插件接合；

所述连接器的与所述第一端相对的第二端；以及

在所述第二端和所述端盖之间与所述连接器接合的斜楔或螺母中的至少一个。

10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述连接器包括至少部分地配合在所述插件的内部的杆。

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