CN106016359A - 用于一体式燃烧器的喷射凸台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于一体式燃烧器的喷射凸台。具体而言，本申请提供了一种燃烧器。该燃烧器包括一体式内衬，其带有过渡件、燃料喷射部分和燃料喷射开口。燃料喷射凸台可定位在燃料喷射开口内。燃料喷射凸台可以在直接金属激光熔化过程中制造。

Description

用于一体式燃烧器的喷射凸台
技术领域
本申请与所得的专利大体涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及带有喷射凸台的燃气涡轮发动机，该喷射凸台定位在一体式燃烧器内衬的过渡件上或其附近以用于低燃烧驻留时间。
背景技术
燃气涡轮发动机的燃烧区段大体包括在压缩机排出外壳附近配置成环状阵列的若干燃烧器。典型的燃烧器可包括联接到压缩机排出外壳的端盖、在压缩机排出外壳内沿径向及轴向延伸的环状帽组件、从帽组件向下游延伸的环状内衬，以及在内衬和涡轮区段的第一级之间延伸的过渡件。过渡件的后部框架部分可联接到涡轮外壳用于定位和支撑。
为了减少燃气涡轮的燃烧器内的独立构件的数目，过渡件和燃烧器内衬可组合到一体式构件中。延迟贫喷射器可定位在一体式内衬附近。由于制造工艺的限制，这些喷射器当前定位在过渡件的上游。然而这种定位可增加在其中的燃烧驻留时间。
因此存在对用于燃烧器的改进的一体式内衬的期望。这种改进的一体式内衬可在延迟贫喷射器的定位中具有增加的灵活性，该定位包括将喷射器定位在过渡件附近，以便提供非常低的延迟贫喷射驻留时间以用于增加性能及降低排放。
发明内容
本申请及所得的专利因此提供了一种燃烧器。该燃烧器包括一体式内衬，其带有过渡件、燃料喷射部分和燃料喷射开口。燃料喷射凸台可定位在燃料喷射开口内。燃料喷射凸台可以在直接金属激光熔化过程中制造。
本申请及所得的专利还提供了一种制造带有低的二次燃烧驻留时间的燃烧器的方法。该方法可包括如下步骤：在直接金属激光熔化过程中制造燃料喷射凸台，将燃料喷射开口定位在燃烧器内衬的过渡件中，将燃料喷射凸台焊接在燃料喷射开口内，以及，将延迟贫燃料喷射器定位在燃料喷射凸台中。
本申请与所得的专利还提供了一种燃烧器。该燃烧器可包括一体式内衬，其带有过渡件、重叠的燃料喷射部分和燃料喷射开口。成型的燃料喷射凸台可定位在燃料喷射开口内。成型的燃料喷射凸台可以在直接金属激光熔化过程中制造。
技术方案1. 一种燃烧器，包括：
一体式内衬；
所述一体式内衬包括过渡件、燃料喷射部分和燃料喷射开口；以及
定位在所述燃料喷射开口内的燃料喷射凸台；
其中，所述燃料喷射凸台在直接金属激光熔化过程中制造。
技术方案2. 根据技术方案1所述的燃烧器，其中，所述燃料喷射部分与所述过渡件全部或部分重叠。
技术方案3. 根据技术方案1所述的燃烧器，其中，所述燃料喷射开口定位在所述过渡件内。
技术方案4. 根据技术方案1所述的燃烧器，其中，所述燃烧器还包括多个燃料喷射开口和燃料喷射凸台。
技术方案5. 根据技术方案1所述的燃烧器，其中，所述一体式内衬包括前端和后端。
技术方案6. 根据技术方案5所述的燃烧器，其中，所述一体式内衬包括在所述前端附近的锥形部分和在所述后端附近的所述过渡件。
技术方案7. 根据技术方案1所述的燃烧器，其中，所述过渡件定位在第一涡轮级附近。
技术方案8. 根据技术方案1所述的燃烧器，其中，所述燃料喷射凸台包括成型形状。
技术方案9. 根据技术方案1所述的燃烧器，其中，所述燃料喷射凸台包括朝下的凸缘和朝外延伸的凸缘。
技术方案10. 根据技术方案9所述的燃烧器，其中，所述朝下延伸的凸缘限定燃料喷射凸台开口。
技术方案11. 根据技术方案1所述的燃烧器，其中，所述燃烧器还包括定位在所述燃料喷射凸台内的燃料喷射器。
技术方案12. 根据技术方案11所述的燃烧器，其中，所述燃料喷射器定位在第二燃烧区附近。
技术方案13. 根据技术方案11所述的燃烧器，其中，所述燃料喷射器包括延迟贫燃料喷射器。
技术方案14. 根据技术方案1所述的燃烧器，其中，所述燃烧器还包括环绕所述一体式内衬且限定通过其的流动通路的流套筒。
技术方案15. 一种制造带有低的二次燃烧驻留时间的燃烧器的方法，包括：
在直接金属激光熔化过程中制造燃料喷射凸台；
将燃料喷射开口定位在燃烧器内衬的过渡件中；
将所述燃料喷射凸台焊接在所述燃料喷射开口内；以及
将延迟贫燃料喷射器定位在所述燃料喷射凸台中。
技术方案16. 一种燃烧器，包括：
一体式内衬；
所述一体式内衬包括过渡件、燃料喷射部分和燃料喷射开口；
其中，所述燃料喷射部分与所述过渡件重叠；以及
定位在所述燃料喷射开口内的成型燃料喷射凸台；
其中，所述成型燃料喷射凸台在直接金属激光熔化过程中制造。
技术方案17. 根据技术方案16所述的燃烧器，其中，所述燃料喷射开口定位在所述过渡件内。
技术方案18. 根据技术方案16所述的燃烧器，其中，所述燃烧器还包括多个燃料喷射开口和燃料喷射凸台。
技术方案19. 根据技术方案16所述的燃烧器，其中，所述燃料喷射凸台包括朝下的凸缘、朝外延伸的凸缘，且其中所述朝下延伸的凸缘限定燃料喷射凸台开口。
技术方案20. 根据技术方案16所述的燃烧器，其中，所述燃烧器还包括定位在所述燃料喷射凸台内的燃料喷射器。
在结合若干附图和所附权利要求阅读以下详细描述之后，本申请及所得专利的这些及其它特征和改进对于本领域的普通技术人员而言将变得显而易见。
附图说明
图1是燃气涡轮发动机的示意图，其示出压缩机、燃烧器、涡轮和负载。
图2是可与图1的燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器的透视图。
图3是可与图2的燃烧器一起使用的一体式内衬的侧视图。
图4是如可在本文中描述的带有DMLM成形的喷射凸台的一体式内衬的透视图。
图5是图4的DMLM成形的喷射凸台的截面视图。
图6是带有定位在DMLM喷射器凸台内的喷射器的一体式内衬的透视图。
零件清单
10 　燃气涡轮发动机
15 　压缩机
20 　空气
25 　燃烧器
30 　燃料
35 　燃烧气体
40 　涡轮
45 　轴
50 　负载
52 　端盖
54 　过渡件
56 　燃料喷嘴
58 　一体式内衬
60 　主燃烧区
62 　流套筒
64 　流动通路
66 　延迟贫燃料喷射器
68 　第二燃烧区
70 　第一级
72 　主体
74 　前端
76 　后端
78 　锥形部分
80 　燃料喷射部分
82 　燃料喷射器开口
84 　燃料喷射器凸台
100　燃烧器
110　一体式内衬
120　主体
130　前端
140　后端
150　锥形部分
160　燃料喷射部分
170　过渡件
180　燃料喷射开口
190　燃料喷射凸台
200　成型形状
210　朝下的凸缘
220　燃料喷射器开口
230　朝外延伸的凸缘。
具体实施方式
现在参考附图，在附图中，贯穿若干附图的相似标号表示相似的元件，图1示出如可在本文中使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15压缩引入的空气20的流。压缩机15将压缩的空气20的流输送到燃烧器25。燃烧器25将压缩的空气20的流与加压的燃料30的流混合且点燃混合物以创造燃烧气体35的流。虽然仅示出单个燃烧器25，但是燃气涡轮发动机10可包括以周向阵列或者以其它方式配置的任意数目的燃烧器25。燃烧气体35的流继而输送到涡轮40。燃烧气体35的流驱动涡轮40以便产生机械功。涡轮40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15和外部负载50(诸如发电机等)。
燃气涡轮发动机10可使用天然气、液体燃料、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料及其掺合物。燃气涡轮发动机10可为由纽约州的斯卡奈塔第的通用电气公司提供的若干不同燃气涡轮发动机中的任一种，包括但是不限于，诸如7或者9系列重型燃气涡轮发动机等的那些。燃气涡轮发动机10可具有不同的构造，且可使用其它类型的构件。还可在本文中使用其它类型的燃气涡轮发动机。还可在本文中一起使用多个燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮和其它类型的功率发生设备。
图2示出可与燃气涡轮发动机10一起使用的燃烧器25的示例。大体上描述，燃烧器25可从头端处的端盖52延伸到涡轮40附近的后端处的过渡件54。若干燃料喷嘴56可定位在端盖52附近。一体式内衬58可从燃料喷嘴56朝过渡件54延伸。一体式内衬58可在其中限定主燃烧区60。流套筒62可环绕一体式内衬58。一体式内衬58和流套筒62可限定其间的流动通路64以用于来自压缩机15或来自其它源的空气20的流。燃烧器15还可包括一个或多个延迟贫燃料喷射器66。延迟贫燃料喷射器66可在第二燃烧区68附近沿径向延伸穿过流套筒62与一体式内衬58。一体式内衬58大体在涡轮40的第一级喷嘴70附近终止。其它构件和其它构造可在本文中使用。
在使用中，来自压缩机15的空气20的流可传送通过流动通路64。空气20的流的一部分可引导至燃烧器25的头端，从而变向且流动通过燃料喷嘴56。空气20的流可在燃料喷嘴56中与燃料30的流混合，使得空气与燃料可在主燃烧区60中燃烧。空气20的流的第二部分可引导通过延迟贫喷射器66，其中，空气可与燃料混合且在第二燃烧区68内点燃。来自主燃烧区60与第二燃烧区68的燃烧气体35的流可混合且朝涡轮40的第一级70流动以便做有用功。
图3示出一体式内衬58的示例。大体上描述，一体式内衬58可包括主体72。主体72可具有大致环状形状。主体(unibody)72可包括前端74、后端76、大体锥形部分78、燃料喷射部分80以及上述的过渡件54。锥形部分78可在前端74与燃料喷射部分80之间延伸。过渡件54大体从燃料喷射部分80向下游延伸且在后端76附近终止。燃料喷射部分80大体越过第二燃烧区68延伸。
一体式内衬58可包括若干燃料喷射开口82。燃料喷射开口82可大小确定为容纳延迟贫燃料喷射器66。若干燃料喷射凸台84可定位在燃料喷射开口82附近，以便将延迟贫燃料喷射器66定位在其中。本文中所述的燃烧器25与一体式内衬58仅用于示例的目的。许多其它类型的燃烧器和一体式内衬可为公知的。
图4-图6示出如可在本文中描述的燃烧器100的一部分的示例。燃烧器100可包括一体式内衬110。类似于上述的方式，一体式内衬110可包括主体120。主体120可从前端130延伸到后端140。主体120还可包括锥形部分150、燃料喷射部分160和过渡件170。锥形部分150可从前端130朝燃料喷射部分160延伸。同样地，过渡部分170可从燃料喷射部分160朝后端140延伸。燃料喷射部分160可包括一个或多个燃料喷射开口180。燃料喷射开口180中的每一个可具有定位在其中的燃料喷射凸台190。燃料喷射凸台190可焊接或以其它方式紧固在燃料喷射开口180内。延迟贫燃料喷射器66等可定位在燃料喷射凸台190内。可在本文中使用其它构件与其它构造。
在该示例中，一体式内衬110的燃料喷射部分160可延伸到过渡件170的部分或全部中。特别地，燃料喷射凸台190可在涡轮40的第一级喷嘴70附近定位在过渡件170内。考虑到与涡轮40的第一级70的接近度，这种定位可在其中提供低的燃烧驻留时间。
燃料喷射凸台190可包括高度成型形状200。成型形状200可包括延伸到燃料喷射开口180中的朝下凸缘210。朝下凸缘210可限定用于延迟贫燃料喷射器66的喷射凸台开口220。燃料喷射凸台190还可包括朝外突出的凸缘230。朝外突出的凸缘230可沿着流套筒62延伸以用于与其一起支撑。燃料喷射凸台190及其构件可具有任何合适的大小、形状或配置。可在本文中使用其它构件与其它构造。
燃料喷射凸台190可以在直接金属激光熔化(“DMLM”)过程中制造。激光扫描与DMLM过程可提供创造高度成型与精确的形状的能力，该形状可容易地焊接到一体式内衬110，特别是在过渡部分170附近。该定位因此提供非常低的延迟贫喷射驻留时间。此外，该定位有益于整体燃烧器100内的延迟贫喷射的单个及多个平面。DMLM的使用因此允许燃料喷射凸台180沿着一体式内衬110定位在任何地方。
应当显而易见的是，前述内容仅涉及本申请和所得的专利的特定实施例。在不脱离如通过所附权利要求及其等同物所限定的本发明的大体精神和范围的情况下，可由本领域的普通技术人员在本文中做出许多修改和变型。

Claims (10)

1. 一种燃烧器，包括：
一体式内衬；
所述一体式内衬包括过渡件、燃料喷射部分和燃料喷射开口；以及
定位在所述燃料喷射开口内的燃料喷射凸台；
其特征在于，所述燃料喷射凸台在直接金属激光熔化过程中制造。
2. 根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃料喷射部分与所述过渡件全部或部分重叠。
3. 根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃料喷射开口定位在所述过渡件内。
4. 根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器还包括多个燃料喷射开口和燃料喷射凸台。
5. 根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述一体式内衬包括前端和后端。
6. 根据权利要求5所述的燃烧器，其特征在于，所述一体式内衬包括在所述前端附近的锥形部分和在所述后端附近的所述过渡件。
7. 根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述过渡件定位在第一涡轮级附近。
8. 根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃料喷射凸台包括成型形状。
9. 根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃料喷射凸台包括朝下的凸缘和朝外延伸的凸缘。
10. 根据权利要求9所述的燃烧器，其特征在于，所述朝下延伸的凸缘限定燃料喷射凸台开口。
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