CN107524525A - 液体燃料控制阀和控制通向发动机的液体燃料流的方法 - Google Patents

液体燃料控制阀和控制通向发动机的液体燃料流的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107524525A
CN107524525A CN201710457952.XA CN201710457952A CN107524525A CN 107524525 A CN107524525 A CN 107524525A CN 201710457952 A CN201710457952 A CN 201710457952A CN 107524525 A CN107524525 A CN 107524525A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
fluid
actuator
fuel
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710457952.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107524525B (zh
Inventor
K.E.塞尔弗里奇
张华�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co PLC
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN107524525A publication Critical patent/CN107524525A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107524525B publication Critical patent/CN107524525B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/263—Control of fuel supply by means of fuel metering valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F02C7/232—Fuel valves; Draining valves or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/40—Control of fuel supply specially adapted to the use of a special fuel or a plurality of fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/36—Supply of different fuels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86863—Rotary valve unit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86879—Reciprocating valve unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于燃气涡轮机的燃烧器的阀和用于控制通向发动机的液体燃料流的方法，阀包括：包括流体进口和流体出口的壳体；位于壳体内并且能够在接通位置与断开位置之间运动的致动器；穿过流体进口与流体出口之间的壳体的流体路径，其中，当所述致动器处于断开位置时所述流体路径阻塞，使得流体不能从所述进口流动至所述出口以及流体不能在所述出口之间流动，以及其中，流体出口之一流体地连接至燃烧器的第一燃烧室，流体出口中的另一个流体地连接至燃烧器的第二燃烧室。

Description

液体燃料控制阀和控制通向发动机的液体燃料流的方法
技术领域
本发明涉及用于燃气涡轮发动机的燃料输送系统，具体涉及用于工业燃气涡轮发动机的液体燃料控制阀。
背景技术
工业燃气涡轮机一般包括具有燃烧室(combustion can)的燃烧器(combustor)区段，燃烧室例如为围绕燃气涡轮机的壳体以环形阵列布置的圆筒形燃烧腔室。燃料管将液体燃料输送至每个燃烧室。燃料阀还可以将水传送至燃烧室以清洗燃料系统、燃烧室，从而清洗燃料系统。
联接至燃料管的燃料阀接通和断开燃料向燃烧室的流动。每个燃烧室具有至少一个相关燃料阀。如果燃烧室具有主燃料喷嘴和副燃料喷嘴，并且如果燃料从多个源流动至燃烧室，则可以具有与每个燃烧室相关的一个以上的燃料阀。
燃料阀、燃料管以及其他燃料系统部件靠近燃气涡轮机的燃烧区段形成复杂的网。存在对于简化和缩小围绕燃烧区段形成网的部件的长期需求。
发明内容
燃料阀在高温下操作并且在高压下输送燃料。燃烧室的外部的温度可以超过400华氏度(200摄氏度)。典型工业燃气涡轮机的包括一系列燃烧罐的燃烧器在例如1200磅/平方英寸表压(psig)(8,300千帕)的燃料压力下可以每分钟消耗二十加仑(75升)液体燃料。
这些极端条件对于燃料阀造成了困难，特别是对于以气体或液体燃料运转的双燃料燃气涡轮机。燃料阀应该在允许液体燃料或水流向燃烧器的接通位置(open position)与断开位置(closed position)之间平顺地转换。尽管燃烧室/罐附近的高温以及尽管随着当阀断开时通过阀的燃料流的冷却作用的停止而经历大的温度变化，但是燃料阀应该平顺地转换。阀还应该与燃料的压力无关地在接通位置与断开位置之间平顺地运动。一些常规燃料阀在燃气涡轮机的极端条件下不能良好地操作，特别是不能与燃料压力无关地在接通位置与断开位置之间平顺地转换。
发明人设想与燃料管中的燃料的压力无关地在接通位置与断开位置之间平顺地转变的燃料阀。发明人意识到常规燃料阀是通过对着阀中燃料或水填充的腔室推动阀部件而在接通位置与断开位置之间转换。施加以使阀部件滑动的力不得不克服来自燃料或水的液体压力以及阀中的摩擦。发明人意识到通过平衡燃料阀的腔中的压力，燃料阀中的运动部件可以在不必克服燃料压力的情况下滑动。
工业燃气涡轮机可以具有十二个或更多的燃烧室/罐。因此，可能对于能够基于液体或气体燃料运转的每个燃气涡轮发动机具有二十四个或更多的燃料阀。发明人意识到常规燃气涡轮机上的大量燃料阀可以通过设计提供用于两个或更多个燃烧室/罐的输出的燃料阀来减少至少一半。
本发明可以体现为一种对于通向燃烧室/罐优选为两个或更多个燃烧室/罐的燃料流或水流进行开/关控制的用于燃气涡轮机的阀。由于阀的压力平衡特征，阀能够通过比使没有压力平衡的阀运动所需的更小的致动力在接通位置与断开位置之间运动。
阀可以具有用于液体燃料或水的两个或更多个出口。每个出口与阀中的其他出口隔离，同时阀断开。在断开时隔离出口可避免液体回流(逆流)进入一个出口并且流出阀的另一个出口。此外，阀具有积炭减轻特征，包括暴露于流经阀的燃料或水的平滑轮廓表面。
本发明可以体现为一种用于燃气涡轮机的燃烧器的阀，阀包括：包括流体进口和流体出口的壳体；位于壳体内并且能够在接通位置与断开位置之间运动的致动器；穿过流体进口与流体出口之间的壳体的流体路径，其中，当致动器处于断开位置时流体路径阻塞，使得流体不能从进口流动至出口以及流体不能在出口之间流动，以及其中，流体出口之一流体地连接至燃烧器的第一燃烧室/罐，流体出口中的另一个流体地连接至燃烧器的第二燃烧室/罐。
其中，所述阀是压力平衡阀；所述阀安装在容纳多个阀的歧管中；所述阀包括使所述致动器移位至所述断开位置的偏置装置；所述致动器的截面是圆形的，所述流体出口彼此对准并且相对于所述进口位移。
其中，所述壳体包括具有圆形截面的内部空腔，所述内部空腔容纳所述致动器；其中，所述致动器是具有内部腔室的球形，并且包括通向所述腔室的进口和来自所述腔室的出口，所述进口与所述壳体的所述流体进口对准，在所述阀处于所述接通位置时，所述出口中的每一个与所述壳体的所述流体出口之一对准；其中，所述第一流体出口连接至另一个压力平衡阀的第一流体出口，所述第二流体出口连接至所述另一个压力平衡阀的第二流体出口。
本发明还可以体现为一种构造成向燃气涡轮机的燃烧室/罐供给燃料的燃料滑组(fuel skid)，燃料滑组包括：构造成联接至燃料源的管道；构造成将通过所述管道的流动通道分成不大于所述燃烧室/罐的数目的一半的多个燃料通路的分流器；容纳燃料阀的歧管，其中，每个阀包括：包括流体进口和流体出口的壳体，其中，流体进口流体地连接至来自分流器的流动通路中的相应的一个；位于壳体内并且能够在接通位置与断开位置之间运动的致动器；穿过流体进口与流体出口之间的壳体的流体路径；其中，当致动器处于断开位置时流体路径阻塞，使得流体不能从进口流动至出口以及流体不能在出口之间流动，以及其中，流体出口之一流体地连接至燃烧室之一，流体出口中的另一个流体地连接至燃烧室中的另一个。
其中，每个燃料阀流体地连接至不同对的燃烧室；所述阀是压力平衡阀；每个阀包括使所述致动器移位至所述断开位置的偏置装置。
其中，所述致动器的截面是圆形的，所述流体出口彼此对准并且相对于所述进口位移；其中，所述壳体包括具有圆形截面的内部空腔，所述内部空腔容纳所述致动器；其中，所述壳体是具有所述歧管的壳体的单件部件。
其中，所述致动器是具有内部腔室的球形，并且包括通向所述腔室的进口和来自所述腔室的出口，所述进口与所述壳体的所述流体进口对准，在所述阀处于所述接通位置时，所述出口中的每一个与所述壳体的所述流体出口之一对准；
其中，所述阀之一的所述第一流体出口连接至所述阀中的另一个的所述第一流体出口，所述阀之一的所述第二流体出口连接至所述阀中的另一个的所述第二流体出口。
本发明还可以体现为一种控制通向燃气涡轮机的燃烧室/罐的液体流的方法，该方法包括：从燃料阀向燃烧室/罐中的每一个供给液体，其中，每个燃料阀联接至燃烧室/罐中的至少两个并且向燃烧室/罐中的至少两个供给流体；向燃料阀中的每一个供给液体；通过设于燃料阀中的每一个中的致动器控制通过燃料阀中的每一个的液体流；使致动器在燃料阀中的每一个中运动至接通位置，以允许液体流过燃料阀中的每一个并且从每个阀流向燃烧室/罐中的两个，以及使致动器运动至断开位置，以阻挡液体从每个阀的进口流动至阀的出口并且阻挡在出口之间流动。
其中，所述方法还包括使所述致动器在所述接通位置与所述断开位置之间运动，同时流过所述相应的阀的液体向所述致动器施加平衡压力；其中，所述液体是液体燃料。
其中，所述方法还包括混合来自所述阀与所述燃烧室之一之间的多个所述压力平衡阀的所述第一出口的液体，以及混合来自所述阀与所述燃烧室中的另一个之间的所述多个压力平衡阀的所述第二出口的液体。
附图说明
图1是具有燃料管和阀的网络的传统工业燃气涡轮机的示图。
图2是提供用于燃气涡轮机的燃料的燃料系统的示意图，如由燃烧室/罐所表示。
图3是以截面示出的示例性压力平衡阀的透视图。
图4是以截面示出的压力平衡阀的侧视图。
图5是以截面示出的压力平衡阀的另一个实施例的侧视图。
图6是压力平衡阀的实施例的示意图。
图7是具有压力平衡阀的歧管的透视图。
图8是压力平衡阀的另一个实施例的透视图。
图9是联接至排出管的压力平衡阀的示意图，排出管连接两个阀并且构造成混合流经两个阀的流体。
具体实施方式
图1示出包括压缩机12、燃烧器14和涡轮16的传统工业燃气涡轮机10。燃烧器包括围绕燃气涡轮机的壳体以圆形阵列布置的燃烧室/罐18。燃料通过燃料管网络供给至燃烧室/罐，比如第一环形燃料管20和第二环形燃料管22。第一管20可以将例如为天然气的气体燃料分配至燃烧室/罐。第二燃料管22可以用于比如为油基燃料的液体燃料。第三环形管26提供与来自第一燃料管或第二燃料管的燃料混合的水。连接器管28从第一、第二和第三管中的每一个延伸至燃烧室/罐中的相应的一个。
一般地，具有用于燃料管与燃烧室/罐之间的线路中的每一个的一个传统燃料阀。用于每个燃烧的燃料阀传统地布置在安装至燃烧室/罐的端盖的燃料歧管中。
图2是向燃气涡轮机的燃烧室/罐18提供液体燃料和选择性地提供水的燃料系统30的部分的示意图。燃料或水的源32向与燃气涡轮机相邻的燃料滑组34提供液体。燃料滑组可以包括燃料过滤器36、燃料泵38、构造成包围燃气涡轮机的燃烧器/罐的环形燃料管(管道)40以及压力平衡阀44的联接至燃料管或水管40中的一个或多个的一个或多个歧管42。可以具有用于每两个(或三个或四个)燃烧室/罐的一个歧管42。歧管可以靠近燃烧室/罐布置并且处于围绕燃烧器/罐的圆周的不同角位置处。
每个歧管42可以容纳多个压力平衡阀(pressure balanced valves)，例如两个、四个或更多个。歧管42中的每个阀44可以包括连接至包围燃烧器的环形液体燃料管或水管中的不同的一个的进口。用于每个阀44的液体出口可以连接至燃烧室/罐中的一个、两个、三个或更多个。
燃料系统30仅部分地示出在图2中并且为简化形式。燃料系统的部件，比如其他燃料管或水管(比如图1中的20、22和26)以及燃料阀的另外的歧管，可以存在于燃料系统的实施例中但在图2中未示出。
每个压力平衡阀44具有ON运行状态(参见图2中指示为44的块中的箭头)，其中液体流过阀并且流入一个、两个或更多个管46内。每个管46可以将燃料阀连接至燃烧腔室/罐中的不同的一个。阀处于OFF运行位置(参见指示为44的块中的虚线)，其中，尽管液体流自分流器，但没有液体流入管内。由此，压力平衡阀44可被构造成作用为用于流动至燃烧室/罐的液体的ON/OFF阀。
通向压力平衡阀的出口可以经由管46连接至燃料喷嘴48，燃料喷嘴48具有从燃烧器室的端盖50延伸的尾端部。管46与燃料喷嘴之间的一个连接在图2中示出，并且代表阀44之间以及与燃气涡轮机中的燃烧室/罐中的几个或全部的连接。例如，一个压力平衡阀44可以具有连接至一个燃烧室/罐的一个输出管46和连接至另一个燃烧室/罐的另一个输出管46。
图3是以截面示出压力平衡阀52的示意图，压力平衡阀52可被用作图2中示出的燃料系统30的歧管42中的阀44。阀52包括具有内部腔室56的壳体组件54。壳体组件可以包括主壳体58、头部盖60和端盖62。头部盖和端盖装配在主壳体的相对的端部中，并且密封主壳体的相对的端部。头部盖、主壳体和端盖的内表面限定腔室56，并且密封腔室。
内部腔室内的致动器64与腔室的内部壁66滑动地接合。在致动器与腔室的内部壁之间形成密封。
进口开口68提供穿过壳体组件54通向腔室的流动路径。联接配件70可以从壳体向外延伸并且提供穿过进口开口的流动路径与管之间的连接，管比如为围绕燃烧器延伸并且联接至燃料源或水源的环形管。
排出开口72设置在壳体中以提供从排出腔室穿过壳体到达管的流动路径，管比如为通向燃烧室/罐的管。联接配件74可以从壳体向外延伸，并且提供壳体与通向燃烧室/罐的管之间的连接。图3中示出的压力平衡阀52具有单个出口，而图4所示的阀具有两个出口。
通过由例如为计算机操作阀76的控制系统注射并且从气动或液压流体源78供给的气动或液压流体使致动器64相对于腔室56位移，例如运动。从阀76之间并且通向内部腔室56的端部部分57的管穿过壳体组件，比如穿过头部盖，设置流动通路80，气动或液压流体在由流体源提供的压力下流过流动通路80。加压流体流过通路80，并且进入端部部分57、56以使致动器相对于腔室位移。
致动器可以是如图3所示的大致圆筒形活塞。致动器具有外部本体，与内部腔室56的比如为直径的相应尺寸相比外部本体具有减小尺寸的部分82、84，内部腔室56可以具有与致动器的外部形状互补的形状。如果致动器为如图3所示的大致圆筒形，则腔室的内壁66也可以为大致圆筒形。图3所示的致动器的减小尺寸的部分是第一圆筒形部分82和第二圆筒形部分84。环形脊86径向向外延伸并且将第一部分82和第二部分84分开。由于减小尺寸的第一部分和第二部分，在腔室66中形成环形空腔88、90。第一环形空腔88在致动器的第一减小尺寸82处位于空腔的内部壁66与致动器的外表面之间，与进口开口68对准并且通过环形脊86在一端限制。第二环形空腔90在第二减小的尺寸84处位于内部壁56与致动器的外表面之间，与出口开口72对准并且通过环形脊86限制在一端处。
致动器64在腔室56内的位移使得压力平衡阀52接通和断开。致动器在图3中示出为处于断开阀的位置。致动器上的环形脊86用作断开通过进口开口68与出口开口78之间的腔室56的流动通路的阀，同时致动器处于断开位置并且接通进口开口与出口开口之间的流动通路，同时致动器处于接通位置。
在断开位置中，致动器上的环形脊抵接金属环形圈92，例如坐落在主壳体的内部壁66中的环形槽中的卡环(snap ring)。在环形脊86的外部边缘、与和环形脊的边缘相邻的环形圈92和内部壁66之间形成密封。密封防止液体燃料或水在进口开口68处流入压力平衡阀52的出口开口72内。
腔室的内部表面壁66可以涂覆有PTFE(特氟隆，Teflon)，特别是在密封件接合壁的位置处。涂层降低密封将锁定至壁的风险，并且防止致动器的运动。PTFE涂层还减少在涂覆表面上的积炭累积(coke build-up)。积炭累积更可能在在流体流动期间具有低流速的表面处，比如与密封相邻的壁表面处。
在致动器52处于断开位置时，来自进口开口的液体填充第一空腔88，但不填充第二空腔90。第一空腔中的液体的压力作用在环形槽上以对着环形圈92推压槽，并且由此促进环形圈与槽之间的密封。
当致动器沿箭头94的方向运动时，环形脊86从环形圈92离开并且滑动穿过进口开口68。当环形圈穿过进口开口时，液体通过进口流入作为通向出口开口72的通路的第二空腔90内。致动器可以沿箭头94的方向运动，直到致动器的端部96抵接腔室56的端部98为止。
致动器处于接通位置，同时致动器的端部96抵接或靠近腔室的端部98。当致动器处于接通位置时实现压力平衡。压力平衡是由于作用于环形脊86的相对侧上燃料(或水)流体压力。通过向环形脊的相对侧施加流体压力，燃料或水的流体压力不作用为使致动器位移或抵制致动器的运动。在流体压力不实质地影响致动器的运动的意义上平衡流体压力。压力平衡允许致动器64通过需要仅克服致动器与主壳体58之间的摩擦的力和选择性地使致动器偏置至断开位置的弹性力，在接通位置与断开位置之间运动。
为了实现阀52中的压力平衡，环形脊86的所暴露的，例如，由流体润湿的，表面面积在脊的两侧上应该相同。具体地，投影(projected)在垂直于致动器的运动的平面上的润湿表面面积在脊的两侧上应该基本相同。基本相同的湿润表面面积意味着脊的一侧上的投影的表面面积在脊的另一侧上的表面面积的百分之十五(15％)的范围内。
致动器64具有接合腔室的内部壁66的支承表面100、106，例如配合靠着腔室的内部壁66滑动。支承表面可以包括朝向致动器的面向头帽的端部定向的前支承表面100。前支承表面100在致动器的外圆周处可以是圆柱表面。前支承表面对于壳体内的致动器提供结构支承，并且在允许致动器的轴向运动的同时将致动器保持在壳体内。
如图4所示，致动器64可以具有靠着壳体组件53的内部壁66坐置的圆筒形前支承表面100。环形脊86的外周缘还可以用作致动器与腔室的内部壁之间的支承表面。
支承表面100可以在致动器的前部部分处具有环形槽102。这些环形槽容纳环形密封件104，例如O形环。密封件防止腔室56的端部部分57中的气动或液压流体穿入第二空腔90内并且与空腔中的燃料或水混合。密封件还防止燃料或水经过液压或气动流体并且与液压或气动流体混合。
圆筒形后支承表面106可以位于致动器的靠近致动器的后端部的外端部表面上。后支承表面106可以接合腔室的内部壁66的减小直径的区域108，例如抵靠着该减小直径的区域108滑动。密封槽110可以形成在与后支承表面相邻的内部壁66中。例如为O形环的密封件坐置在密封槽110中以防止燃料或水流体从第一空腔88泄漏至腔室56的后端部112并且流入致动器的端部62内。
减小直径的区域106在内部壁66中的环形台阶(step)114处开始。环形台阶114限定第一空腔88的轴向端部。空腔88在环形脊86处具有第二轴向端部。可替代地，内部壁中的环形台阶114可以由致动器的直径的梯度增大来替代，比如终止第二空腔90并且开始前支承表面的梯度(台阶)增大(step increase)。
位于壳体组件54的后部的端盖62可以包括排泄通路116，以允许腔室56中的流体从致动器的端部排泄。排泄通路可以提供从前支承表面中的密封槽102中的一个或多个穿过致动器并且到达端盖中的排泄口116的流体路径，比如轮辐和轮毂阵列的通路118。致动器可以为至少部分地中空，其中开口端部面向端盖，以提供用于从致动器中的或与致动器相邻的密封件中的一个或多个排泄流体的流体通道。
比如为螺旋形盘簧的弹簧可以布置在中空致动器的空腔内。弹簧可被用于使致动器偏置至断开位置。弹簧可以包括第一盘簧120、第二盘簧122和第三盘簧124中的一个或多个。弹簧坐置在致动器的内部空腔的连续地变大的直径部分中。第一弹簧120位于空腔的最窄部分中并且在一端处抵接空腔的端部。弹簧120的相对端部抵接第一圆筒形支柱128上的延伸至致动器的空腔的端部的挡圈(collar)126。挡圈和第一圆筒形支柱滑动地接合致动器。弹簧120被压缩并且施加使致动器偏置至断开位置的力，如图4所示。
第二弹簧122位于致动器中的空腔的更宽部分中。第二弹簧在一端处抵接挡圈，第二弹簧的相对的端部抵接第二圆筒形支柱120的上端部，第二圆筒形支柱120的上端部包含第一支柱并且与第一支柱同轴。第一弹簧和第二弹簧在断开位置中使致动器偏置。
第三弹簧120坐置在致动器中的空腔的最宽部分中。第三弹簧从致动器的底部稍微地延伸，并且在致动器处于接通位置时推动致动器稍微地远离壳体组件中的腔室56的端部。
图5示出具有用于流过阀的燃料或水流体的第一出口134和第二出口136的压力致动阀132的第二实施例。第一出口134和第二出口136可以通过跨过壳体组件54中的开口延伸的凸缘138分离。致动器139包括第二环形脊140，第二环形脊140在第一环形脊186处于断开位置中并且防止流体从进口68流动穿过内部腔室66并且流动至出口134、136时与凸缘138对准。
第二环形脊140在与凸缘138对准时还防止流体从出口134之一流动至外部出口136，反之亦然。出口的这种隔离确保流体从燃烧室的任何回流不会在阀132断开时流入另一个燃烧室/罐。
当致动器132朝向端盖62运动时，第一环形凸缘86转变为进口开口68，以允许流体流入第二空腔90以及第一空腔88。流体流过第二空腔90并且流入出口134、136内。致动器的运动使第二环形脊140转变成背离凸缘138并且越过开口134、136之一。第二环形脊140的这种转换允许流体流经脊140并且流入出口134、136两者内。
出口134、136中的每一个可以联接至不同的燃烧室/罐。因此，一个压力平衡燃料阀132可以向两个燃烧室/罐提供燃料或水。
图6是压力平衡燃料阀142的示意性视图。阀包括进口144、第一出口146、第二出口148以及致动器150，致动器150具有流体在其中流过进口、流过阀152并且流入出口146、148两者内的接通位置。阀152具有阻止流体从进口流动至出口以及出口之间中的任一者的断开位置。致动器152可被构造成是压力平衡的，使其可以在不必克服阀中的流体压力的情况下运动。致动器还可以例如通过弹簧154偏置在断开位置中。
图7示出其中安装四个压力平衡阀158的歧管156。歧管可以是形成用于每个阀的壳体组件的壳体。在图6中，歧管以虚线示出并且没有壳体组件以更好地示出每个阀中的致动器160。
液压、气动或机械力机构164可以附接至每个致动器的端部并且构造成使致动器在用于每个阀的壳体组件内运动。通向每个阀的流体进口未在图6中示出。用于每个阀的两个流体出口166之一在歧管的底部示出。
阀可以在紧凑的阀歧管中与其他阀组装在一起，如图7所示。阀歧管包括供给燃料的阀和向燃烧室供给水的其他阀。阀歧管的环形布置可以由燃料滑组(fuel skid)支承，并且连接至围绕燃气涡轮机的燃烧器延伸的燃料管和水管，如图1所示。
图8示出具有单个液体进口172和液体出口174、176的压力平衡阀170的另一个实施例。压力平衡阀170基于传统三通球阀。
大致球形致动器178包装在壳体组件180中。致动器在壳体组件180中的腔室内旋转。壳体组件180可以配置为容纳多个压力平衡阀的歧管。
驱动轴182联接至致动器并且在通过驱动机构(未示出)使驱动轴旋转时使致动器旋转，驱动机构可以包括使驱动轴转动的机械、气动或液压驱动器。
致动器178是中空的并且具有内腔，流体从进口172通过内腔流动至出口174、176。致动器178包括与驱动轴182的旋转轴线和通向壳体组件的进口172对准的进口开口184。
致动器的出口开口186位于致动器的相对侧上，并且不与驱动轴的轴线对准。驱动轴和致动器的旋转使得开口186与壳体的出口174、176对准以允许流体流过阀(接通位置)并且脱离与出口174、176的对准(如图8所示)，以断开阀并且防止流体从进口流动至出口174、176和出口174、176之间。
来自进口的流体可以填充致动器的外表面与包含致动器的壳体组件中的腔室的内表面之间的空隙。流体向致动器的全部表面施加相等压力，使得致动器在壳体组件内始终是压力平衡的。使致动器旋转所需的力仅需克服壳体组件与致动器和驱动轴之间的摩擦力。
中空柱塞188位于致动器与壳体组件的出口174、176中的每一个之间。柱塞188可以布置在致动器的相对侧上，使得致动器可以保持在柱塞之间。
环形密封件190保持在每个柱塞188的正(前)面的凹槽中并且紧靠着致动器的外表面形成支承表面。环形密封件防止液体围绕致动器流动以及流入壳体组件的出口174、176内。
图9是容纳压力平衡阀202、204的歧管200的示意图，压力平衡阀202、204配置成使其出口联接成提供阀下游的流体混合。第一压力平衡阀202联接至水源206，第二压力平衡阀206联接至液体燃料源208。压力平衡阀202、204中的每一个通过控制装置213控制，控制装置213可以是机械轴或其他联动装置或气动或液压流体控制系统。
每个阀连接至两个排出管210、212。用于每个阀202、204的排出管210在接头214处连接，例如联结。类似地，用于每个阀202、204的排出管212在接头216处连接，例如联结。管218、220从接头延伸至燃烧室/罐222之一，并且具体地延伸至燃烧室上的燃料喷嘴进口224之一。
通过连接来自两个压力平衡阀的排出管，流经阀的流体可以在其从阀流动至燃烧室/罐时混合。例如，流经第一压力平衡阀202的燃料流过排出管，并且在接头214、216处与来自第二压力平衡燃料阀204流经排出管的水混合。
通过包括位于不同的压力平衡阀的出口之间的接头210，例如为燃料和水的不同流体可以混合并被导向燃烧室。如果不需要混合，一个阀可被断开并且另一个被接通，例如以允许燃料流向燃烧室，同时没有水流向燃烧室。排出管210、212之间的接头214、216的使用减少了将压力平衡阀连接至燃烧室/罐的管道并且减少了燃烧室/罐处的管接头。
本说明书中公开的压力平衡阀大大地减小了使致动器运动以接通和断开通过阀的流所需的力。此外，具有两个出口的阀可以提供通向两个燃烧室/罐的ON-OFF流动功能，这允许与用于单个燃烧室的前述阀相比显著减少数量的阀。减少所需阀的数量减小了支承阀的燃料滑组的重量，并且减少了阀的数量以及降低了阀的总成本。
虽然已经结合当前被视为最实用和优选的实施例对本发明进行了说明，可以理解的是本发明不限于所公开的实施例，而相反地，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种改进和等同布置。

Claims (10)

1.一种用于燃气涡轮机的燃烧器的压力平衡阀，所述阀包括：
壳体，所述壳体包括流体进口和流体出口；
致动器，所述致动器位于所述壳体内并且能够在接通位置与断开位置之间运动；
流体路径，所述流体路径在所述流体进口与所述流体出口之间穿过所述壳体，
其中，当所述致动器处于断开位置时所述流体路径阻塞，使得流体不能从所述进口流动至所述出口以及流体不能在所述出口之间流动，以及
其中，所述流体出口中的第一个连接至所述燃烧器的第一燃烧室，所述流体出口中的第二个连接至所述燃烧器的第二燃烧室。
2.根据权利要求1所述的压力平衡阀，其中，所述阀是压力平衡阀；所述阀安装在容纳多个阀的歧管中；所述阀包括使所述致动器移位至所述断开位置的偏置装置；所述致动器的截面是圆形的，所述流体出口彼此对准并且相对于所述进口位移。
3.根据权利要求1所述的压力平衡阀，其中，所述壳体包括具有圆形截面的内部空腔，所述内部空腔容纳所述致动器；其中，所述致动器是具有内部腔室的球形，并且包括通向所述腔室的进口和来自所述腔室的出口，所述进口与所述壳体的所述流体进口对准，在所述阀处于所述接通位置时，所述出口中的每一个与所述壳体的所述流体出口之一对准；其中，所述第一流体出口连接至另一个压力平衡阀的第一流体出口，所述第二流体出口连接至所述另一个压力平衡阀的第二流体出口。
4.一种构造成向燃气涡轮机的燃烧室供给燃料的燃料滑组，所述燃料滑组包括：
管道，所述管道中的每一个构造成联接至液体源之一；
歧管，所述歧管容纳燃料阀，其中，每个阀包括：
壳体，所述壳体包括流体进口和流体出口，其中，所述流体进口连接至所述管道中的相应的一个；
致动器，所述致动器位于所述壳体内并且能够在接通位置与断开位置之间运动；
流体路径，所述流体路径在所述流体进口与所述流体出口之间穿过所述壳体；
其中，当所述致动器处于所述断开位置时所述流体路径阻塞，使得流体不能从所述进口流动至所述出口以及流体不能在所述出口之间流动，以及
其中，所述流体出口中的第一个连接至所述燃烧室之一，所述流体出口中的第二个连接至所述燃烧室中的另一个。
5.根据权利要求4所述的燃料滑组，其中，每个燃料阀流体地连接至不同对的燃烧室；所述阀是压力平衡阀；每个阀包括使所述致动器移位至所述断开位置的偏置装置。
6.根据权利要求4所述的燃料滑组，其中，所述致动器的截面是圆形的，所述流体出口彼此对准并且相对于所述进口位移；其中，所述壳体包括具有圆形截面的内部空腔，所述内部空腔容纳所述致动器；其中，所述壳体是具有所述歧管的壳体的单件部件。
7.根据权利要求4所述的燃料滑组，其中，所述致动器是具有内部腔室的球形，并且包括通向所述腔室的进口和来自所述腔室的出口，所述进口与所述壳体的所述流体进口对准，在所述阀处于所述接通位置时，所述出口中的每一个与所述壳体的所述流体出口之一对准；
其中，所述阀之一的所述第一流体出口连接至所述阀中的另一个的所述第一流体出口，所述阀之一的所述第二流体出口连接至所述阀中的另一个的所述第二流体出口。
8.一种控制通向燃气涡轮机的燃烧室的液体流的方法，所述方法包括：
从压力平衡阀向所述燃烧室中的每一个供给液体，其中，每个阀联接至所述燃烧室中的至少两个并且向所述燃烧室中的所述至少两个供给所述液体；
向所述燃料阀中的每一个供给所述液体；
通过所述燃料阀中的每一个中的致动器控制通过所述燃料阀中的每一个的液体流；
使所述致动器在所述燃料阀中的每一个中运动至接通位置，以允许液体流过所述燃料阀中的每一个并且从每个阀流向所述燃烧室中的两个，以及
使所述致动器运动至断开位置，以阻挡液体从每个阀的进口流动至所述阀的出口并且阻挡在所述出口之间流动。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括使所述致动器在所述接通位置与所述断开位置之间运动，同时流过所述相应的阀的液体向所述致动器施加平衡压力；其中，所述液体是液体燃料。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括混合来自所述阀与所述燃烧室之一之间的多个所述压力平衡阀的所述第一出口的液体，以及混合来自所述阀与所述燃烧室中的另一个之间的所述多个压力平衡阀的所述第二出口的液体。
CN201710457952.XA 2016-06-16 2017-06-16 液体燃料控制阀和控制通向发动机的液体燃料流的方法 Active CN107524525B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/184,525 US10337412B2 (en) 2016-06-16 2016-06-16 Liquid fuel control valve for gas turbine engine and method for controlling flow of liquid fuel to engine
US15/184525 2016-06-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107524525A true CN107524525A (zh) 2017-12-29
CN107524525B CN107524525B (zh) 2022-08-02

Family

ID=60481165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710457952.XA Active CN107524525B (zh) 2016-06-16 2017-06-16 液体燃料控制阀和控制通向发动机的液体燃料流的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10337412B2 (zh)
JP (1) JP6967879B2 (zh)
CN (1) CN107524525B (zh)
DE (1) DE102017112818A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3055664B1 (fr) * 2016-09-02 2020-05-01 Safran Power Units Unite de dosage de carburant pour turbomachine

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3493005A (en) * 1967-05-15 1970-02-03 Tokyo Gas Co Ltd Constant flow ratio control system for gas flow lines
JPS6064122A (ja) * 1983-09-20 1985-04-12 Omron Tateisi Electronics Co 燃焼制御装置
US4681133A (en) * 1982-11-05 1987-07-21 Hydril Company Rotatable ball valve apparatus and method
JPS62248915A (ja) * 1986-04-22 1987-10-29 Osaka Gas Co Ltd 加熱炉
JPH11324719A (ja) * 1998-04-29 1999-11-26 General Electric Co <Ge> タ―ボ機械の燃焼器用の圧力補償型燃料配給システム
US6164322A (en) * 1999-01-15 2000-12-26 Saturn Electronic & Engineering, Inc. Pressure relief latching solenoid valve
US6722135B2 (en) * 2002-01-29 2004-04-20 General Electric Company Performance enhanced control of DLN gas turbines
CN1675457A (zh) * 2002-07-18 2005-09-28 阿果技术公司 改进的燃料输送系统
JP2005310765A (ja) * 2004-03-26 2005-11-04 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システム
CN101128661A (zh) * 2005-02-17 2008-02-20 伊斯帕诺-絮扎公司 以调节燃料流速向燃气轮发动机供应燃料的装置
CN103122777A (zh) * 2011-11-21 2013-05-29 沈阳东方钢铁有限公司 一种超高温蒸汽发电工艺

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4128113A (en) * 1976-08-27 1978-12-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Double plug shuttle valve
JPH09225028A (ja) * 1996-02-21 1997-09-02 Daiken Iki Kk 薬液の流量切換器
JP3122391B2 (ja) * 1997-07-01 2001-01-09 三菱重工業株式会社 多数弁連動切替装置
EP2283262B1 (de) * 2008-06-09 2015-12-23 Siemens Aktiengesellschaft Mehrwegeventil eines brennstoffsystems einer gasturbine
US8783007B2 (en) 2010-05-04 2014-07-22 General Electric Company Liquid fuel system and method
US8939173B2 (en) * 2010-07-14 2015-01-27 Mac Valves, Inc. Stepper motor operated balanced flow control valve
US9103285B2 (en) * 2011-01-03 2015-08-11 General Electric Company Purge system, system including a purge system, and purge method

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3493005A (en) * 1967-05-15 1970-02-03 Tokyo Gas Co Ltd Constant flow ratio control system for gas flow lines
US4681133A (en) * 1982-11-05 1987-07-21 Hydril Company Rotatable ball valve apparatus and method
JPS6064122A (ja) * 1983-09-20 1985-04-12 Omron Tateisi Electronics Co 燃焼制御装置
JPS62248915A (ja) * 1986-04-22 1987-10-29 Osaka Gas Co Ltd 加熱炉
JPH11324719A (ja) * 1998-04-29 1999-11-26 General Electric Co <Ge> タ―ボ機械の燃焼器用の圧力補償型燃料配給システム
US6164322A (en) * 1999-01-15 2000-12-26 Saturn Electronic & Engineering, Inc. Pressure relief latching solenoid valve
US6722135B2 (en) * 2002-01-29 2004-04-20 General Electric Company Performance enhanced control of DLN gas turbines
CN1675457A (zh) * 2002-07-18 2005-09-28 阿果技术公司 改进的燃料输送系统
JP2005310765A (ja) * 2004-03-26 2005-11-04 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システム
CN101128661A (zh) * 2005-02-17 2008-02-20 伊斯帕诺-絮扎公司 以调节燃料流速向燃气轮发动机供应燃料的装置
CN103122777A (zh) * 2011-11-21 2013-05-29 沈阳东方钢铁有限公司 一种超高温蒸汽发电工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN107524525B (zh) 2022-08-02
US10337412B2 (en) 2019-07-02
JP2017223225A (ja) 2017-12-21
US20170363016A1 (en) 2017-12-21
JP6967879B2 (ja) 2021-11-17
DE102017112818A1 (de) 2017-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4305255A (en) Combined pilot and main burner
CN104379879B (zh) 流体管道
CN103184899A (zh) 涡轮发动机和用于使空气在涡轮发动机中流动的方法
CN102788365A (zh) 用于涡轮机的燃烧室总成
CN103375813A (zh) 用于供应工作流体至燃烧器的系统和方法
JP2001073804A (ja) ガスタービンノズル用の燃料ステージング装置および方法
CN108700298A (zh) 燃烧装置及燃气轮机
JP6931982B2 (ja) 軸方向多段マイクロミキサキャップ
US20060174954A1 (en) Splitter valve
JP2017110639A (ja) ピッチ変更機構作動液移送スリーブのための方法およびシステム
US3991561A (en) Dual-fuel feed system for a gas turbine engine
US8141339B2 (en) Injector assembly having multiple manifolds for propellant delivery
US20140069102A1 (en) Gas turbine engine fuel system metering valve
CN107524525A (zh) 液体燃料控制阀和控制通向发动机的液体燃料流的方法
US7788931B2 (en) Air-bleed gas turbine
US3486458A (en) Centrifugal pumping apparatus
US9772054B2 (en) Concentric flexible hose assembly
EP0266953B1 (en) Fuel distributing and metering assembly
CN208295958U (zh) 用于燃气涡轮的燃烧器以及对应的涡轮系统
US3977810A (en) Multiple outlet, constant flow, pitot pump
US8733800B1 (en) Tube having an integral, spring-loaded, spherical joint
US11879636B2 (en) Burner nozzles for well test burner systems
CN109579053A (zh) 一种燃气发动机用燃气混合室
CN102472494A (zh) 尤其用于燃气轮机的燃烧器
US11280342B2 (en) Rotodynamic pump and method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240111

Address after: Swiss Baden

Patentee after: GENERAL ELECTRIC CO. LTD.

Address before: New York State, USA

Patentee before: General Electric Co.