DE112009000820T5

DE112009000820T5 - Brennstoffverteiler und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE112009000820T5
Application number: DE112009000820T
Authority: DE
Inventors: Marie Ann Mason McMasters; Michael A. Cincinnati Benjamin; Alfred Albert Cincinnati Mancini
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2029-03-14
Also published as: US20090255261A1; US20090255116A1; US8336313B2; DE112009000781T5; WO2009126404A3; CA2720197C; US20090255259A1; US20090255102A1; DE112009000819T5; CA2720255A1; WO2009148682A2; DE112009000753T5; US20090256007A1; CA2720258A1; DE112009000819B4; GB201016946D0; GB201016940D0; US20090255260A1; GB2471232A; WO2009148682A3

Abstract

Verteiler (300), aufweisend:
wenigstens einen Hauptdurchflusskanal (307), der in einem Verteilerringkörper (301) angeordnet ist, wobei der Hauptdurchflusskanal (301) einen bogenförmigen Abschnitt (305) hat, der in einer Umfangsrichtung um eine Verteilerachse (11) herum ausgerichtet ist, wobei der Verteiler (300) einen einteiligen Aufbau hat.

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein Fluidverteiler und insbesondere einteilige Brennstoffverteiler zum Transportieren von Brennstoff in in Gasturbinentriebwerken eingesetzte Brennstoffdüsen.
Gasturbinen enthalten typischerweise mehrere Brennstoffdüsen, um dem Brenner in dem Triebwerk Brennstoff zuzuführen. Der Brennstoff wird an dem vorderen Ende eines Brenners in einem stark zerstäubten Sprühstrahl aus einer Brennstoffdüse zugeführt. Verdichtete Luft strömt um die Brennstoffdüse herum und vermischt sich mit dem Brennstoff unter Ausbildung eines Brennstoff/Luft-Gemisches, welches durch den Brenner entzündet wird. Aufgrund einer eingeschränkten Verfügbarkeit von Brennstoffdruck und eines breiten Bereiches eines erforderlichen Brennstoffdurchflusses verwenden viele Brennstoffinjektoren Pilot- und Hauptdüsen, wobei nur die Pilotdüsen während des Startvorgangs verwendet werden und beide Düsen während eines Betriebs bei höherer Leistung verwendet werden. Der Zufluss zu den Hauptdüsen wird während eines Start- oder Niederlastbetriebs verringert oder gestoppt. Derartige Injektoren können effizienter und rückstandsfreier brennend als Einzeldüsen-Brennstoffinjektoren sein, da der Brennstofffluss genauer gesteuert werden kann und der Brennstoffstrahl genauer für die spezielle Brenneranforderung gelenkt werden kann. Die Pilot- und Hauptdüsen können in derselben Düsenbaugruppe enthalten sein oder können in getrennten Düsenbaugruppen gelagert sein. Diese Doppeldüsen-Brennstoffinjektoren können auch so aufgebaut sein, dass sie eine weitergehende Steuerung des Brennstoffs für Dual-Brenner ermöglichen, was noch einen größeren Brennstoffwirkungsgrad und eine Verringerung schädlicher Emissionen ermöglicht. Die Temperatur des gezündeten Brennstoff/Luft-Gemisches kann bis zu 1920°C (3500°F) erreichen. Es ist daher wichtig, dass die Brennstoffzuführungsleitungen, Durchflusskanäle und Verteilungssysteme im Wesentlichen leckfrei und vor den Flammen und Hitze geschützt sind.
Mit der Zeit kann eine fortgesetzte Aussetzung an hohe Temperaturen während des Turbinentriebwerkbetriebs thermische Belastungen in den Leitungen und Brennstoffdüsen induzieren, welche die Leitungen oder die Brennstoffdüse beschädigen und nachteilig deren Betrieb beeinflussen können. Beispielsweise können thermische Belastungen Brennstoffdurchflussverringerungen in den Leitungen bewirken und können zu einer übermäßigen Brennstofffehlverteilung in dem Turbinentriebwerk führen. Die Aussetzung des durch die Leitungen und Öffnungen in einer Brennstoffdüse strömenden Brennstoffs an hohe Temperaturen kann zur Verkokung des Brennstoffs und zu Blockaden und ungleichmäßigem Durchfluss führen. Um niedrige Emissionen zu erzeugen, benötigen moderne Brennstoffdüsen zahlreiche komplizierte interne Luft- und Brennstoffkreise, um mehrere getrennte Flammenzonen zu erzeugen. Brennstoffkreise können Hitzeschilde gegen die Innenluft erfordern, um eine Verkokung zu verhindern, und bestimmte Spitzenbereiche müssen gekühlt und gegenüber Verbrennungsgasen abgeschirmt werden. Ferner kann mit der Zeit ein fortgesetzter Betrieb mit beschädigten Brennstoffdüsen zu einem verringerten Turbinenwirkungsgrad, Turbinenkomponentenverschleiß und/oder verringerter Triebwerksabgastemperaturspanne führen.
Eine Verbesserung des Lebensdauerzyklusses von in dem Turbinentriebwerk eingebauten Brennstoffdüsen kann die Lebensdauer des Turbinentriebwerks verlängern. Bekannte Brennstoffdüsen enthalten ein Zuführungssystem, ein Mischsystem und ein Halterungssystem. Das Leitungen für den Transport von Fluiden aufweisende Zuführungssystem liefert Brennstoff zu dem Turbinentriebwerk und wird in dem Turbinentriebwerk durch das Halterungssystem gehalten und abgeschirmt. Insbesondere umgeben bekannte Halterungssysteme das Zuführungssystem und sind an sich höheren Temperaturen ausgesetzt und haben höhere Betriebstemperaturen als die Zuführungssysteme, welche von durch die Brennstoffdüse strömendem Fluid gekühlt werden. Es wäre möglich, die thermischen Belastungen in den Leitungen und Brennstoffdüsen durch Konfiguration ihrer äußeren und inneren Konturen und Dicken zu reduzieren.
Herkömmliche Gasturbinentriebwerkskomponenten, wie z. B. Brennstoffdüsen und deren zugeordnete Leitungen und Verteilungssysteme, sind im Allgemeinen teuer herzustellen und/oder zu reparieren, da die komplexe Leitungen und Verteilungskreisläufe für den Transport und die Verteilung von Brennstoff habenden, herkömmlichen Brennstoffdüsenkonstruktionen einen komplexen Zusammenbau und eine Verbindung von mehr als 30 Komponenten umfassen. Insbesondere kann die Verwendung von Hartlötverbindungen die Zeit verlängern, die zum Fertigen derartiger Komponenten benötigt wird, und kann auch den Fertigungsprozess aus einem von mehreren Gründen verkomplizieren, welche umfassen: die Notwendigkeit eines ausreichenden Bereiches, um die Aufbringung einer Hartlötlegierung zu ermöglichen; die Notwendigkeit der Minimierung eines unerwünschten Hartlötlegierungsflusses; die Notwendigkeit einer ausreichenden Inspektionstechnik zum Verifizieren der Hartlötungsqualität; und die Notwendigkeit der Verfügbarkeit verschiedener Hartlötungslegierungen, um das Wiederaufschmelzen zuvor ausgeführter Hartlötverbindungen zu verhindern. Ferner können zahlreiche Hartlötverbindungen zu mehreren Hartlötdurchläufen führen, welche das Ausgangsmaterial der Komponente schwächen können. Das Vorhandensein zahlreicher Hartlötverbindungen kann das Gewicht und die Fertigungskosten der Komponente unerwünscht erhöhen.
Demzufolge wäre es wünschenswert, über Fluidverteiler mit komplexen Durchflusskanalkreisen und Leitungen zum Transportieren und Verteilen von Fluiden, wie z. B. von flüssigem Brennstoff für Brennstoffdüsen, zu verfügen, die einen einteiligen Aufbau haben, um eine mögliche Leckage und andere vorstehend beschriebene unerwünschte Effekte aus der thermischen Aussetzung zu verringern. Es ist wünschenswert, über Fluidverteiler mit komplexen Geometrien für Durchflusskanäle mit einem einteiligen Aufbau zu verfügen, um die Kosten zu reduzieren und den Zusammenbau zu erleichtern sowie einen Schutz vor der nachteiligen thermischen Umgebung bereitzustellen. Es ist wünschenswert, über ein Fertigungsverfahren zur Bereitstellung eines einteiligen Aufbaus für einteilige Fluidverteiler mit komplexen dreidimensionalen Geometrien zum Transportieren von Fluiden, wie z. B. Brennstoffzuführungs- und Verteilungssysteme in Brennstoffdüsen, zu verfügen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die vorgenannte(n) Anforderung oder Anforderungen können durch exemplarische Ausführungsformen erfüllt werden, welche ein Verfahren zum Fertigen eines einteiligen Verteilers bereitstellen, wobei das Verfahren die Schritte der Ermittlung dreidimensionaler Informationen von dem einteiligen Verteiler, der wenigstens einen Durchflusskanal mit einem gebogenen Abschnitt hat, der in einem Verteilerringkörper mit einer Achse angeordnet ist, der Umwandlung der dreidimensionalen Information in mehrere Schnitte, die jeweils eine Querschnittsschicht des einteiligen Verteilers definieren, und der aufeinanderfolgenden Erzeugung jeder Schicht des einteiligen Verteilers durch Schmelzen eines Metallpulvers unter Verwendung von Laserenergie aufweist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verteiler einen Durchflusskanal mit einem gebogenen Abschnitt auf, der sich in einem Verteilerringkörper befindet, wobei der Verteiler mittels eines Schnell-Fertigungsprozesses gefertigt ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein einteiliger Brennstoffverteiler eine Brennstoffleitung und einen Verteiler auf, wobei der einteilige Brennstoffverteiler unter Anwendung eines Schnell-Fertigungsprozesses gefertigt ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Der als die Erfindung betrachtete Gegenstand wird insbesondere im anschließenden Teil der Offenbarung besonders dargestellt und eindeutig beansprucht. Die Erfindung kann jedoch am besten unter Bezugnahme auf die nachstehende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
1 eine schematische Ansicht eines Turbolaser-Gasturbinentriebwerks mit hohem Nebenstromverhältnis ist.
2 eine isometrische Ansicht eines Brennstoffverteilers gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
3 eine transversale Querschnittsansicht des in 2 dargestellten Brennstoffverteilers ist.
4 eine isometrische Ansicht eines Brennstoffverteilers gemäß einer alternativen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
5 eine transversale Querschnittsansicht des in 4 dargestellten Brennstoffverteilers ist.
6 eine isometrische Ansicht eines Brennstoffverteilers gemäß einer alternativen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
7 eine transversale Querschnittsansicht nahe am Einlassende des in 6 dargestellten Brennstoffverteilers ist.
8 eine transversale Querschnittsansicht an einer Zwischenstelle des in 6 dargestellten Brennstoffverteilers ist.
9 eine transversale Querschnittsansicht nahe am Austrittsende des in 6 dargestellten Brennstoffverteilers ist.
10 eine isometrische Längsschnittansicht eines Brennstoffverteilers gemäß einer weiteren alternativen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
11 eine isometrische Längsschnittansicht einer exemplarischen Brennstoffdüse mit einem Brennstoffverteiler gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
12 eine isometrische Teilquerschnittsansicht der in 11 dargestellten exemplarischen Brennstoffdüse ist.
13 eine isometrische Teilquerschnittsansicht der in 11 dargestellten exemplarischen Brennstoffdüse ist.
14 eine weitere isometrische Teilquerschnittsansicht der in 11 dargestellten exemplarischen Brennstoffdüse ist.
15 eine axiale Querschnittsansicht einer exemplarischen Verteilerspitze der in 14 dargestellten exemplarischen Brennstoffdüse ist.
16 eine isometrische Querschnittsansicht eines in der in 15 dargestellten exemplarischen Verteilerspitze dargestellten exemplarischen Verteilungsrings ist.
17 eine weitere isometrische Querschnittsansicht des in der in 15 dargestellten exemplarischen Verteilerspitze dargestellten exemplarischen Verteilungsrings ist.
18 eine isometrische Querschnittsansicht der exemplarischen Verteilerspitze der in den 14 und 15 dargestellten exemplarischen Brennstoffdüse ist.
19 eine weitere isometrische Querschnittsansicht des in der in 15 dargestellten exemplarischen Verteilerspitze dargestellten exemplarischen Verteilungsrings ist.
20 eine weitere isometrische Querschnittsansicht der exemplarischen Verteilerspitze der in den 14 und 15 dargestellten exemplarischen Brennstoffdüse ist.
21 eine isometrische Querschnittsansicht eines weiteren exemplarischen Verteilers mit einer einzigen Pilotleitung ist.
22 eine weitere isometrische Querschnittsansicht des exemplarischen Verteilers mit einer einzigen in 21 dargestellten Pilotleitung ist.
23 eine axiale Querschnittsansicht einer exemplarischen Brennstoffdüsenspitze mit dem in 21 dargestellten exemplarischen Verteiler ist.
24 eine Teilansicht eines axialen Querschnittes von Strömungskanälen und Hitzeschilden in einem exemplarischen Brennstoffverteiler ist.
25 eine isometrische Ansicht eines exemplarischen Verteilers mit einem Kreisring ist.
26 ein Flussdiagramm ist, das eine exemplarische Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines einteiligen Verteilers zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Gemäß detaillierter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen identische Bezugszeichen dieselben Elemente durchgängig durch die verschiedenen Ansichten bezeichnen, stellt 1 in schematischer Form ein exemplarisches Gasturbinentriebwerk 10 (des Typs mit hohem Nebenstromverhältnis) dar, das eine exemplarische Ausführungsform einer Leitung zum Transportieren von flüssigem Brennstoff und eines Verteilers zum Verteilen des Brennstoffs auf Brennstoffinjektoren enthält. Das exemplarische Gasturbinentriebwerk 10 hat eine dadurch verlaufende axiale Mittellinienachse 12 für Bezugszwecke. Das Triebwerk 10 enthält bevorzugt ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnetes Gasturbinen-Kerntriebwerk und einen stromaufwärts davon angeordneten Bläserabschnitt 16. Das Kerntriebwerk 14 enthält typischerweise ein rohrförmiges Außengehäuse 18, das einen ringförmigen Einlass 20 definiert. Das Außengehäuse 18 umschließt und lagert ferner einen Booster-Verdichter 22, um den Druck der Luft, die in das Kerntriebwerk eintritt, auf einen ersten Pegel zu erhöhen. Ein mehrstufiger Hochdruck-Axialverdichter 24 nimmt die unter Druck stehende Luft aus dem Booster 22 auf und erhöht den Druck der Luft weiter. Die unter Druck stehende Luft strömt zu einem Brenner 26, in welchem Brennstoff in den unter Druck stehenden Luftstrom eingespritzt und entzündet wird, um die Temperatur und das Energieniveau der unter Druck stehenden Luft zu erhöhen. Die Hochenergie-Verbrennungsprodukte strömen aus dem Brenner 26 zu einer ersten (Hochdruck-)Turbine 28, um den Hochdruckverdichter 24 über eine erste (Hochdruck-)Antriebswelle 30 anzutreiben, und dann zu einer zweiten (Niederdruck-)Turbine 32 zum Antreiben des Boosters 22 und des Bläserabschnittes 16 über eine zweite (Niederdruck-)Antriebswelle 34, die koaxial zu der ersten Antriebswelle 30 verläuft. Nach dem Antreiben beider Turbinen 28 und 32 verlassen die Verbrennungsprodukte das Kerntriebwerk 14 durch eine Auslassdüse 36, um wenigstens einen Teil des Strahlvortriebsschubs des Triebwerks 10 zu erzeugen.
Der Bläserabschnitt 16 enthält einen drehbaren Axialbläserrotor 38, der von einem ringförmigen Bläsergehäuse 40 umgeben ist. Man erkennt, dass das Bläsergehäuse 40 von dem Kerntriebwerk 14 über mehrere sich im Wesentlichen radial erstreckende in Umfangsrichtung im Abstand angeordnete Auslassleitschaufeln 42 gehalten wird. Auf diese Weise umschließt das Bläsergehäuse 40 den Bläserrotor 38 und die Bläserrotorlaufschaufeln 44. Ein stromabwärts befindlicher Abschnitt 46 des Bläsergehäuses 40 erstreckt sich über einen Außenbereich des Kerntriebwerks 14, um einen sekundären oder Nebenstromluftkanal 48 zu definieren, der einen zusätzlichen Strahlvortriebsschub erzeugt.
Von einem Durchflussstandpunkt aus erkennt man, dass ein durch den Pfeil 50 repräsentierter Anfangsluftstrom in das Gasturbinentriebwerk 10 durch einen Einlass 52 zu dem Bläsergehäuse 40 eintritt. Der Luftstrom 50 passiert die Bläserlaufschaufeln 44 und teilt sich in einen (durch den Pfeil 54 dargestellten) ersten verdichteten Luftstrom, der sich durch einen Strömungskanal 48 bewegt, und in einen (durch den Pfeil 56 dargestellten) zweiten verdichteten Luftstrom auf, welcher in den Booster 22 eintritt.
Der Druck des zweiten verdichteten Luftstroms 56 wird erhöht, und dieser tritt gemäß Darstellung durch den Pfeil 58 in den Hochdruckverdichter 24 ein. Nach Vermischung mit Brennstoff und Verbrennung in dem Brenner 26 verlassen Verbrennungsprodukte 60 den Brenner 26 und strömen durch die erste Turbine 28. Die Verbrennungsprodukte 60 strömen dann durch die zweite Turbine 32 und verlassen die Auslassdüse 36, um wenigstens einen Teil des Vorschubs für das Gasturbinentriebwerk 10 zu erzeugen.
Der Brenner 26 enthält eine ringförmige Brennkammer 62, die koaxial zu der Längsachse 12 verläuft, sowie einen Einlass 64 und einen Auslass 66. Wie vorstehend angemerkt, empfängt der Brenner 26 einen ringförmigen Strom von unter Druck stehender Luft aus einem Hochdruckverdichterausgabeauslass 69. Ein Teil dieser Verdichterausgabeluft (”CDP”-Luft) strömt in einen (nicht dargestellten) Mischer. Brennstoff wird von einer Brennstoffdüsenspitzenbaugruppe eingespritzt, um sich mit der Luft zu vermischen und ein Brennstoff/Luft-Gemisch zu erzeugen, das der Brennkammer 62 zur Verbrennung zugeführt wird. Die Zündung des Brennstoff/Luft-Gemisches wird durch eine geeignete Zündvorrichtung erreicht, und die sich ergebenden Verbrennungsgase 60 strömen in einer axialen Richtung zu einem und in einen ringförmigen Turbinenleitapparat 72 der ersten Stufe. Der Leitapparat 72 ist durch einen ringförmigen Strömungskanal definiert, der mehrere sich radial erstreckende in Umfangsrichtung im Abstand angeordnete Leitapparat-Leitschaufeln 74 enthält, die die Gase so ablenken, dass sie unter einem Winkel strömen und auf die Turbinenlaufschaufeln der ersten Stufe der ersten Turbine 28 auftreffen. Gemäß Darstellung in 1 dreht die erste Turbine 28 bevorzugt den Hochdruckverdichter 24 über die erste Antriebswelle 30. Die Niederdruckturbine 32 treibt bevorzugt den Booster 24 und den Bläserrotor 38 über die zweite Antriebswelle 34 an.
Die Brennkammer 62 ist in dem Triebwerksaußengehäuse 18 untergebracht. Brennstoff wird in die Brennkammer durch Brennstoffdüsen, wie z. B. die in 11, 12, 13 und 14 dargestellten, eingebracht. Flüssiger Brennstoff wird durch Zuleitungen, wie z. B. die in den 2, 4, 6 und 10 dargestellten einteiligen Leitungen 105, zu den Brennstoffdüsen transportiert. Andere Zuleitungen 105, die keinen einteiligen Aufbau haben, können alternativ zum Transportieren des flüssigen Brennstoffes in die Brennstoffdüsen verwendet werden. Die Brennstoffzuführungsleitungen, wie z. B. die einteiligen Leitungen 105, können sich in einem Schaft 102 befinden und mit einer Brennstoffverteilerspitze 190 verbunden sein. Pilotbrennstoff und Hauptbrennstoff werden in den Brenner 26 durch Brennstoffdüsenspitzenbaugruppen, wie z. B. die in den 15 und 20 dargestellten, eingesprüht. Während des Betriebs des Turbinentriebwerks wird zu Beginn Pilotbrennstoff durch einen Pilotbrennstoffweg 153 (siehe z. B. 10) während vorbestimmter Triebwerksbetriebsbedingungen, wie z. B. während des Starts und bei Leerlaufbetrieb, zugeführt. Der Pilotbrennstoff wird aus der Brennstoffverteilerspitze 190 durch den Pilotbrennstoffauslass 162 ausgegeben. Wenn zusätzliche Leistung angefordert wird, wird Hauptbrennstoff durch Hauptbrennstoff-Verbindungskanäle 151, 152 (siehe z. B. 10) zugeführt, und der Hauptbrennstoff wird unter Verwendung der Hauptbrennstoffauslässe 165 eingesprüht.
15–25 stellen exemplarische Ausführungsformen eines einteiligen Verteilers 300 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. 2–14 stellen exemplarische Ausführungsformen eines Brennstoffverteilers 100 dar, der eine Zuleitung 105 und einen einteiligen Verteiler 300 aufweist. Der Begriff ”einteilig” wird in dieser Anmeldung benutzt um anzuzeigen, dass die zugeordnete Komponente, wie z. B. der hierin beschriebenen Verteiler 300, während der Fertigung als ein Einzelstück hergestellt wird. Somit hat eine einteilige Komponente einen monolithischen Aufbau der Komponente und unterscheidet sich von einer Komponente, die aus mehreren Komponententeilen hergestellt wurde, die zur Ausbildung einer Einzelkomponente miteinander verbunden worden sind.
2 stellt eine isometrische Ansicht eines Brennstoffverteilers 100 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Der in 2 dargestellte exemplarische Brennstoffverteiler 100 enthält eine Zuleitung 105 und einen einteiligen Verteiler 300. Die Zuleitung 105 und der Verteiler 300 können einen einteiligen Aufbau gemäß Darstellung in 2 haben, der mittels hierin nachstehend beschriebener Verfahren gefertigt wird. Alternativ kann der Brennstoffverteiler 100 gefertigt werden, indem der einteilige Verteiler 300 und die Zuleitung 105 getrennt gefertigt und diese dann unter Verwendung geeigneter herkömmlicher Befestigungsmittel so miteinander verbunden werden, dass der einteilige Verteiler 3 mit der Zuleitung 105 in Strömungsverbindung steht.
Gemäß Darstellung in den 2–10 weist die Zuleitung 105 einen oder mehrere Durchflusskanäle 108 auf, die in einem Zuleitungskörper 106 angeordnet sind. Die Zuleitung 105 besitzt ein Einlassende 111 und ein Austrittsende 112. Fluid tritt in die Zuleitung 105 an dem Einlassende 111 ein und strömt in einer Längsrichtung 101 zu dem Austrittsende 112 und tritt aus der Zuleitung 105 an dem Austrittsende 112 aus. 3 stellt eine transversale Querschnittsansicht der in 2 dargestellten exemplarischen einteiligen Zuleitung dar. Gemäß Darstellung in 2 weist die exemplarische einteilige Zuleitung 105 einen Zuleitungskörper 106 mit einer Außenkontur 140 und mehreren Durchflusskanälen 108 auf, die sich in dem Zuleitungskörper 106 befinden. Die Durchflusskanäle haben eine Querschnittsform 120 und eine Innenkontur 141. In der in 3 dargestellten exemplarischen Ausführungsform sind vier Kanäle vorhanden, wovon jeder eine runde Querschnittsform hat. Gemäß Darstellung in 2 können die Durchflusskanäle unterschiedliche Abmessungen haben. Beispielsweise sind in der in 2 dargestellten exemplarischen Ausführungsform die zwei außen angeordneten Kanäle 155, 157 Pilotbrennstoff-Durchflusskanäle, und die zwei inneren Kanäle 151, 152 sind Hauptbrennstoff-Durchflusskanäle, die in einem Brennstoffverteiler 100 genutzt werden. Jeder Durchflusskanal 108 hat eine Wand, wie z. B. die als Element 114 dargestellte, die die Innenkontur 141 des Durchflusskanals 108 von der Außenkontur 140 des Zuleitungskörpers 106 trennt. Benachbart angeordnete Durchflusskanäle 108 in dem Zuleitungskörper 106 sind durch eine Trennwand, wie z. B. die als Element 116 dargestellte, voneinander getrennt. In der in den 2 und 3 dargestellten exemplarischen Ausführungsform haben die Hauptdurchflusskanäle 151, 152 jeweils einen Durchmesser zwischen etwa 1,52 mm (0,060 inches) und 3,81 mm (0,150 inches), und die Pilotdurchflusskanäle 155, 157 haben jeweils einen Durchmesser zwischen etwa 1,02 mm (0,040 inches) und 3,81 mm (0,150 inches). Die Wand 114 hat eine Dicke zwischen etwa 0,51 mm (0,020 inches) und 1,52 mm (0,060 inches). Die Trennwand 116 hat eine Dicke zwischen etwa 0,51 mm (0,020 inches) und 1,52 mm (0,060 inches).
Kreisrunde Querschnitte wurden üblicherweise in Durchflusskanälen auf der Basis von herstellungsbezogenen Gesichtspunkten gewählt. Jedoch ist es in bestimmten Fällen, wie z. B. in Brennstoffkreisen, die hohen Wärmebelastungen ausgesetzt sind, vorteilhaft, Durchflusskanäle 118 zu haben, die einen nicht-runden Querschnitt haben. Es ist möglich, Belastungskonzentrationen in den Durchflusskanälen 108 zu verringern, indem die Innenabschnitte des Durchflusskanals 108 und die Außenkontur 140 des Zuleitungskörpers 106 geeignet geformt werden. Die Durchflusskanäle 108 können rund (siehe 3) oder oval (5) sein. Die runden Kanäle würden eine kleinere Länge, aber eine größere Breite bereitstellen. Die ovalen Kanäle würden eine kleinere Breite, aber eine größere Länge bereitstellen. Die kleinere Breite bietet mehr Flexibilität in dem Zuführungsabschnitt der Zuleitung 105 und ermöglicht eine Verringerung der Wärmebelastungen in dem Zuleitungskörper 106. 4 stellt eine isometrische Ansicht eines Brennstoffverteilers mit einer Zuleitung 105 gemäß einer alternativen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, in welcher ein Durchflusskanal 108 eine nicht-runde Querschnittsform 121 hat. 5 stellt eine transversale Querschnittsansicht der in 4 dargestellten exemplarischen Zuleitung 105 dar. Die Innenkontur 141 jedes Durchflusskanals 118 kann als rund, nicht-rund oder jede geeignete Kombination von runden und nicht-runden Formen gewählt werden. 5 stellt eine exemplarische Ausführungsform einer Zuleitung 105 mit einem Durchflusskanal mit einer runden Kontur und drei Durchflusskanälen 118 mit nicht-runden Konturen 141 dar. Jeder Durchflusskanal 118 hat eine Wand 114, die seine Innenkontur 114 von der Außenkontur 140 des Zuleitungskörpers 106 trennt. Benachbart angeordnete Durchflusskanäle 118 in dem Zuleitungskörper 106 sind über eine Trennwand 116 voneinander getrennt. In der in 5 dargestellten exemplarischen Ausführungsform haben die nicht-runden Durchflusskanäle 118 Querschnittsflächen zwischen etwa 2,581 mm² (0,004 square-inches) und 11,614 mm² (0,018 square-inches), und der runde Pilotdurchflusskanal hat eine Querschnittfläche von etwa 3,226 mm² (0,005 square-inches). Die Wand 114 hat eine Dicke zwischen etwa 0,51 mm (0,020 inches) und 1,52 mm (0,060 inches). Die Trennwand 116 hat eine Dicke zwischen etwa 0,51 mm (0,020 inches) und 1,52 mm (0,060 inches).
In den in 2–5 dargestellten exemplarischen Ausführungsformen der Zuleitung 105 bleiben die Querschnittsformen 120, 121 der Durchflusskanäle 108 von dem Einlassende 111 bis zu dem Auslassende 112 der Zuleitung 105 im Wesentlichen konstant. Ebenso können die Querschnittsflächen jedem Durchflusskanal 108 von dem Einlassende 111 bis zum Austrittsende 112 der Zuleitung 105 im Wesentlichen konstant sein. Alternativ kann die Querschnittsfläche eines Durchflusskanals 108 von dem Einlassende 111 bis zu dem Austrittsende 112 der Zuleitung 105 bevorzugt im Wesentlichen gleichmäßig verändert sein, um geeignete Strömungseigenschaften in der Verteilerspitze 190 der Brennstoffdüse zu erhalten. Beispielsweise ist es möglich, das Fluid in einigen Durchflusskanälen 108 in der Zuleitung 105 zu beschleunigen, indem der Strömungsquerschnitt zwischen dem Einlassende 111 und dem Austrittsende 112 bevorzugt im Wesentlichen gleichmäßig, verringert wird.
In einigen Anwendungen ist es vorteilhaft, die Innenkontur 141 und die Querschnittsfläche des Durchflusskanals 108 in der Zuleitung 105 zwischen dem Einlassende 111 und dem Austrittsende 112 zu verändern. 6–9 stellen eine exemplarische Ausführungsform einer Zuleitung 105 mit vier Durchflusskanälen 108 dar, die eine erste Querschnittsform 131 in der Nähe des Einlassendes 111 und eine zweite Querschnittsform 132 in der Nähe des Austrittsendes 112 haben. Die Querschnittsform 141 ändert sich im Wesentlichen gleichmäßig zwischen der ersten Querschnittsform 131 in der Nähe des Einlassendes 111 und der zweiten Querschnittsform 132 in der Nähe des Austrittsendes 112. 7–9 stellen transversale Querschnitte der Zuleitung 105 in der Nähe des Einlassendes 111, an dem Austrittsende 112 und an einer Zwischenstelle zwischen dem Einlassende 111 und dem Austrittsende 112 dar. Gemäß Darstellung in den 7–9 ist die erste Querschnittsform 131 für jeden der vier Kanäle 108 rund. Die zweite Querschnittsform 132 in der Nähe des Austrittsendes 112 ist für drei der Kanäle nicht-rund und bleibt für den vierten Kanal (Pilotkanal 153) rund. 8 stellt einen Querschnitt an einer Zwischenstelle dar, die den Übergang von einem runden Querschnitt zu einem nicht-runden Querschnitt für die drei Durchflusskanäle 118 zeigt.
Zusätzlich zur Veränderung der Querschnittsformen 131, 132 kann es vorteilhaft sein, die Dicken für die Wände 114 und die Trennwände 116 in der Zuleitung 105 zur Verringerung von Wärmebelastungen und Gewicht zu verändern. Beispielsweise kann die Zuleitung 105 von einem dickeren Abschnitt aus einem Ventilhartlötbereich in der Nähe des Einlassendes 111 zu einem dünneren Abschnitt in der Nähe des Austrittsendes 112 in der Nähe der Verteilerspitze 190 übergehen, um die Wärmebelastungen in der Zuleitung 105 zu reduzieren. Die Wanddicke 114 für die Brennstoffkanäle 108 kann bei einem speziellen Querschnitt gemäß Darstellung in 7 im Wesentlichen konstant gehalten werden, um das Gewicht zu verringern. Alternativ können bei einem speziellen Querschnitt die Außenkontur 140 des Zuleitungskörpers 106 und die Wanddicke 114 für die Brennstoffkanäle 108 so konturiert werden, dass man eine fläche Außenoberfläche zwischen den am weitesten rechts und am weitesten links liegenden Brennstoffkanälen gemäß Darstellung in 5 erzielt. Es kann vorteilhaft sein, eine Kombination der vorstehend beschriebenen Lösungswege an unterschiedlichen Querschnittsstellen an der Zuleitung 105 auf der Basis von Wärmebelastungsprofilen an diesen Stellen zu haben. Die Querschnitte der Zuleitung 105 und die Außenkontur 140 können so gestaltet sein, dass sie im Wesentlichen der Form der Kanäle in dem Zuleitungskörper 106 (siehe 7–9) entsprechen, oder sie können so gestaltet sein, dass sie eine glattere Außenoberfläche (siehe 3, 5) haben. In Brennstoffdüsenanwendungen der Zuleitung 105 ist es möglich, einen oder mehrere Pilotzuführungskanäle, wie z. B. die nachstehend beschriebenen, so zu positionieren, dass der durch die Pilotzuführungskanäle strömende Brennstoff den Zuleitungskörper 106 und die darin angeordneten Fluidwege kühlt und eine Verringerung der Wärmebelastungen ermöglicht.
10 ist eine isometrische Teilquerschnittsansicht einer für den Transport von flüssigem Brennstoff in eine Brennstoffdüse verwendeten exemplarischen einteiligen Zuleitung 105. In der exemplarischen Ausführungsform enthält die einteilige Zuleitung 105 einen in dem Zuleitungskörper 106 befindlichen Durchflusskanal 108, welcher als der Hauptbrennstoffweg in die Brennstoffdüse dient, und einen sich in dem Zuleitungskörper 106 erstreckenden Pilotbrennstoffweg 153. Brennstoff aus dem Pilotbrennstoffweg 153 wird mittels eines Pilotzuführungsrohres 154 in die Brennstoffdüse geführt und tritt durch einen Pilotbrennstoffauslass 162 aus. In einigen einteiligen Zuleitungen 105 ist es vorteilhaft, über einen Durchflusskanal 108 zu verfügen, der sich in zwei oder mehr Teilkanäle 109, 110 verzweigt, wie es beispielsweise in 10 dargestellt ist. Gemäß Darstellung in 10 verzweigt für eine Brennstoffdüsenanwendung der einteiligen Zuleitung 105 der Durchflusskanal 108 in einen ersten Hauptkanal 151 und einen zweiten Hauptkanal 152 auf. Flüssiger Brennstoff wird in die Düse durch einen Hauptkanaleinlass 126 eingeführt und tritt in den Durchflusskanal 108 ein. Der Brennstoffstrom teilt sich dann in zwei Ströme auf, einen durch den ersten Hauptkanal 151 und den anderen durch den zweiten Hauptkanal 152, bevor er in die Verteilerspitze 190 eintritt. Gemäß Darstellung in 10 erstrecken sich der Hauptbrennstoffdurchgang 108, die Teilkanäle 151, 152 und der Pilotbrennstoffdurchgang 153 im Wesentlichen axial in einer Längsrichtung 101 in dem Zuleitungskörper 106 zwischen dem Einlassende 111 und dem Austrittsende 112.
Ein exemplarischer Brennstoffverteiler 100 mit einer Zuleitung 105, wie er hierin beschrieben ist, und wie er in einer Gasturbinentriebwerksbrennstoffdüse eingesetzt wird, ist in den 11–13 dargestellt. In der exemplarischen Ausführungsform ist eine einteilige Zuleitung 105 in einem Schaft 102 angeordnet, welcher einen Flansch 160 zur Befestigung in einem Gasturbinentriebwerk 10 enthält. Die einteilige Zuleitung 105 ist in dem Schaft 102 so angeordnet, dass sich ein Spalt 107 zwischen der Innenseite des Schaftes und dem Zuleitungskörper 106 der einteiligen Zuleitung 105 befindet. Der Spalt 107 isoliert die einteilige Zuleitung 105 vor Hitze und anderen nachteiligen Umgebungsbedingungen, die die Brennstoffdüse in Gasturbinentriebwerken umgeben. Eine zusätzliche Kühlung der einteiligen Zuleitung 105 kann erreicht werden, indem man Luft in dem Spalt 107 zirkulieren lässt. Die einteilige Zuleitung 105 ist an dem Schaft 102 unter Verwendung herkömmlicher Befestigungsmittel, wie z. B. mittels Hartlötung, befestigt. Alternativ können die einteilige Zuleitung 105 und der Schaft mittels Schnell-Fertigungsverfahren, wie z. B. durch direktes Laser-Metallsintern, das hierin beschrieben, gefertigt werden. In der exemplarischen Ausführungsform erstreckt sich die Brennstoffverteilerspitze 190 von der einteiligen Zuleitung 105 und dem Schaft 102 so, dass die Hauptbrennstoffwege (erster Hauptkanal 151 und zweiter Hauptkanal 152) und der Pilotbrennstoffweg 153 mit einem Brennstoffverteiler 300, wie z. B. dem in 13 dargestellten, in Strömungsverbindung verbunden sind. Insbesondere sind die Hauptbrennstoffwege 151, 152 in Strömungsverbindung mit Hauptbrennstoffkreisen verbunden, die in dem Brennstoffverteiler 300 definiert sind. Ebenso stehen der primäre Pilotkanal 155 und der sekundäre Pilotkanal 157 in Strömungsverbindung mit entsprechenden Pilotinjektoren (siehe beispielsweise die in 15 dargestellten Elemente 163, 563), die radial innen innerhalb einer Brennstoffdüse positioniert sind. Für Fachleute ist es ersichtlich, dass, obwohl die Zuleitung 105 hierin vorstehend als eine einteilige Zuleitung 105 (d. h. mit einem einteiligen Aufbau) beschrieben wurde, es möglich ist, Zuleitungen 105 zu verwenden, die andere geeignete Fertigungskonstrukte unter Verwendung auf dem Fachgebiet bekannter Verfahren haben.
Eine isometrische Ansicht einer exemplarischen Brennstoffdüse mit einer Verteilerspitze 190 und einem Verteiler 300 ist in 14 dargestellt. 15 stellt eine axiale Querschnittsansicht der exemplarischen Verteilerspitze 190 der in 14 dargestellten exemplarischen Brennstoffdüse dar. Die exemplarische Verteilerspitze 190 weist einen Verteiler 300 auf, welcher den Brennstoffstrom aus der Zuführungsleitung 105, wie bspw. vorstehend beschrieben, aufnimmt und den Brennstoff an verschiedene Stellen in der Brennstoffdüse, wie z. B. an die Hauptbrennstoffkanäle und Pilotbrennstoffkanäle gemäß nachstehender Beschreibung, verteilt. 15–20 stellen exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit zwei Hauptdurchflusskanälen 304, 305 und zwei Pilotdurchflusskanälen 402, 502 dar, die den Brennstoff in einer Brennstoffdüsenspitzenbaugruppe 68 verteilen. 21–23 stellen eine weitere exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit zwei Hauptdurchflusskanälen 604, 603 und einem einzigen Pilotdurchflusskanal 602 dar.
Der in den 15–20 dargestellte exemplarische Verteiler 300 weist einen Verteilerringkörper 301 auf, der die hierin beschriebenen Hauptdurchflusskanäle und Pilotdurchflusskanäle enthält. Die Hauptdurchflusskanäle 302, 303 in dem Verteiler 300 stehen mit entsprechenden Hauptdurchflusskanälen (wie z. B. den in 3 als Elemente 151, 152 dargestellten) in der Zuführungsleitung 105 in Strömungsverbindung. Die hierin dargestellten und beschriebenen Hauptbrennstoffkanäle weisen jeweils einen Einlassabschnitt 307 auf, der den Brennstoffstrom aus der Zuführungsleitung 105 zu zwei gebogenen Abschnitten 304, 305 transportiert, die in Umfangsrichtung um eine Verteilerachse 11 herum angeordnet sind.
Bezugnehmend auf 16 weist unter dem darin dargestellten Betrachtungswinkel der Hauptdurchflusskanal einen (als Element 302 dargestellten) linken axialen Abschnitt und einen (als Element 303 dargestellten) rechten axialen Abschnitt auf. Der Durchfluss in dem linken axialen Abschnitt 302 und dem rechten axialen Abschnitt 303 erfolgt im Wesentlichen in axialer Richtung in Bezug auf die Verteilerachse 11. Der Fluidstrom aus dem linken axialen Abschnitt 302 des Hauptflusskanals tritt in einen linken Umfangsabschnitt 304 ein. Der Umfangsabschnitt 304 des linken Hauptflusskanals hat eine bogenförmige Gestalt, die im Wesentlichen in Umfangsrichtung rings um die Verteilerachse 11 ausgerichtet ist. Ähnlich tritt der Fluidfluss aus dem rechten axialen Abschnitt 303 des Hauptdurchflusskanals in einen rechten Umfangsabschnitt 305 ein. Der Umfangsabschnitt 305 des rechten Hauptflusskanals hat eine bogenförmige Gestalt, die im Wesentlichen in Umfangsrichtung rings um die Verteilerachse 11 ausgerichtet ist. Der linke Umfangsabschnitt 304 und der rechte Umfangsabschnitt 305 des Hauptdurchflusskanals befinden sich im Wesentlichen an derselben axialen Stelle (siehe 15) und sind durch eine Wand 306 voneinander getrennt, die verhindert, dass sich die Ströme aus den beiden Umfangspfaden miteinander vermischen. Die Fluidströmungsrichtungen in den Hauptdurchflusskanälen sind in 16 als Element 317 für die linken Kanäle 302, 304, und als Element 318 für die rechten Kanäle 303, 305 dargestellt. Der Brennstoff strömt in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn in dem rechten Umfangsabschnitt 305 des Hauptkanals und gegen den Uhrzeigersinn in dem linken Umfangsabschnitt 304 des Hauptkanals. Obwohl zwei axiale Durchflusskanäle 302, 303 und entsprechende Umfangswege 304, 305 in den hierin beschriebenen Ausführungsformen dargestellt sind, werden Fachleute erkennen, dass es möglich ist, andere Konfigurationen für die Durchflusskanäle und andere Ausrichtungen in dem einteiligen Verteiler 300, die innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen, zu haben.
Gemäß Darstellung in 16 wird der Brennstoffstrom aus den Hauptdurchflusskanälen 304, 305 in Umfangsrichtung nach außen aus dem Verteiler 300 durch mehrere Hauptdurchfluss-Austrittskanäle 308 geleitet, die in dem Verteilerringkörper 301 eingereicht und in Umfangsrichtung um die Verteilerachse 11 herum angeordnet sind. In den in den 15–25 dargestellten exemplarischen Ausführungsformen befindet sich jeder Hauptdurchfluss-Austrittskanal 308 im Inneren eines Brennstoffpfostens 310. Die Brennstoffpfosten 310 sind als ein Teil des Verteilerringkörpers 301 ausgebildet. Jeder Austrittskanal 308 steht mit einem Hauptdurchflusskanal 304, 305 in Strömungsverbindung. Unter Druck stehender Brennstoff aus den Hauptdurchflusskanälen 304, 305 tritt in die Austrittskanäle 308 ein und wird von dem Verteiler 300 in Form von Brennstoffsprühstrahlen 309 (siehe 16) ausgestoßen. In einigen hierin beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Hauptdurchflusskanal 304, 305 so auszubilden, dass die (als ”P” in 16 bezeichnete) Querschnittsfläche des Kanals 304, 305 in der Umfangsrichtung gleichmäßig variiert. Die Variation der Querschnittsfläche ”P” ist unter Anwendung bekannter Verfahren so dimensioniert, dass sie einen konstanten Druck in dem Hauptdurchflusskanal 304, 305 aufrechterhält, sobald Brennstoff in dem Kanal 304, 305 in die mehreren Austrittskanäle 308 einströmt, die in der Umfangsrichtung um die Verteilerachse herum in dem Verteilerringkörper 301 angeordnet sind.
Wie vorstehend beschrieben, sind Brennstoffdüsen, wie z. B. die in Gasturbinentriebwerken eingesetzten, hohen Temperaturen ausgesetzt. Eine derartige Aussetzung an hohe Temperaturen kann in einigen Fällen zu einer Brennstoffverkokung und Blockade in den Brennstoffkanälen, wie z. B. dem Austrittskanal 308, führen, der sich in dem Verteilerringkörper 301 befindet. Eine Möglichkeit, die Brennstoffverkokung und/oder Blockade in dem Verteiler 300 zu vermeiden, besteht in der Verwendung von Hitzeschilden, um die Kanäle 308 vor der nachteiligen Wärmeumgebung zu schützen. In den in 16 und 24 dargestellten exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Brennstoffpfosten 310 durch einen Hitzeschild geschützt, der den Brennstoffpfosten 310 umgibt. Die in 24 dargestellte exemplarische Ausführungsform weist einen vorderen Hitzeschild 312 und einen hinteren Hitzeschild 314 auf, die den Brennstoffpfosten 310 umgeben. Wie in 16 dargestellt, können die Hitzeschilde auch wenigstens einen Abschnitt der Hauptdurchflusskanäle 304, 305 in der Umfangsrichtung um die Verteilerachse 11 herum umgeben. Die Hitzeschilde 314, 312 sind so ausgebildet, dass ein Isolationsspalt 316 zwischen den Wänden der Brennstoffkanäle (wie z. B. den als Elemente 308, 304, 305 in den 16 und 24 dargestellten) und den Hitzeschilden 312, 314 vorhanden ist. Der Isolationsspalt 316 bietet einen weiteren Schutz für die Brennstoffkanäle gegen die nachteilige Wärmeumgebung. Die Hitzeschilde können aus jedem geeigneten Material mit der Fähigkeit, hoher Temperatur zu widerstehen, gefertigt sein, wie z. B. aus auf Kobalt basierenden Legierungen und auf Nickel basierenden Legierungen, die üblicherweise in Gasturbinentriebwerken eingesetzt werden. In exemplarischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie z. B. den in den 15–25 dargestellten, hat der Verteiler 300 einen einteiligen Aufbau, in welchem der Verteilerringkörper 301, die Durchflusskanäle 302, 303, 305, 306, der Brennstoffpfosten 310, die Hitzeschilde 312, 314 und die Spalte 316 so ausgebildet sind, dass sie einen monolithischen Aufbau haben. Verfahren zum Herstellen derartiger einteiliger Verteiler 300 sind hierin nachstehend beschrieben.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der einteilige Verteiler 300 wenigstens einen Durchflusskanal, wie z. B. die als die Elemente 402, 502 in 18 dargestellten, um Pilotbrennstoff zum Kühlen des Verteilerringkörpers 301 strömen zu lassen und die Durchflusskanäle vor der nachteiligen Wärmeumgebung zu schützen. 15–20 stellen exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit zwei Pilotbrennstoff-Durchflusskanälen dar, welche hierin als ein primärer Pilotdurchflusskanal 402 und ein sekundärer Pilotdurchflusskanal 502 bezeichnet werden. Bezugnehmend auf 15 tritt der Brennstoff aus dem primären Pilotdurchflusskanal 402 aus der Brennstoffdüse durch einen primären Pilotbrennstoffinjektor 163, aus und der Brennstoff aus dem sekundären Pilotdurchflusskanal 502 tritt aus der Brennstoffdüse durch einen sekundären Pilotbrennstoffinjektor 563 aus. Der primäre Pilotdurchflusskanal 402 in dem Verteiler 300 steht mit einem entsprechenden primären Pilotkanal 155 in der Zuführungsleitung 105 (siehe beispielsweise 3) in Strömungsverbindung. In ähnlicher Weise steht der sekundäre Pilotdurchflusskanal 502 in dem Verteiler 300 mit einem entsprechenden sekundären Pilotkanal 157 in der Zuführungsleitung 105 (siehe beispielsweise 3) in Strömungsverbindung.
Bezugnehmend auf 17 weist der primäre Pilotdurchflusskanal 402 in dem Verteilerringkörper 301 einen primären Piloteintritt 401 auf, welcher als Empfangsstelle für den primären Pilotbrennstoff, wie z. B. aus dem primären Pilotkanal 155 in der Zuführungsleitung 105, dient. Der primäre Pilotdurchflusskanal 402 weist ferner einen primären Pilotstrom-Einströmkanal 403 und einen Umfangsabschnitt 404 auf, der in einer Umfangsrichtung in Bezug auf die Verteilerachse 11 ausgerichtet ist. In der in 17 dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der primäre Pilotstrom-Einströmkanal 403 mit im Wesentlichen axialer Richtung in Bezug auf die Verteilerachse 11 dargestellt. Es können auch andere Orientierungen für den primären Pilotstrom-Einströmkanal 403 verwendet werden. Der primäre Pilotbrennstoffstrom aus dem Einströmkanal 403 tritt in den Umfangsabschnitt 404 des primären Durchflusskanals 402 ein und strömt in einer Umfangsrichtung, wie dies durch den als Element 406 in 17 dargestellten Strömungsrichtungspfeil dargestellt ist. Der kühlere Pilotbrennstoff strom in dem primären Pilotdurchflusskanal 402 erzielt eine Kühlung für den Verteilerringkörper 301 und die sich in dem Verteiler 300 befindenden Brennstoffdurchflusskanäle, um die vorstehend beschriebenen nachteiligen Effekte der Aussetzung an hohe Temperaturen zu verringern. Gemäß 18 tritt der primäre Pilotbrennstoffstrom (siehe Element 408) aus dem Umfangsdurchflusskanal 404 in einen in dem Verteiler 300 angeordneten primären Pilotstrom-Austrittskanal 405 ein. In der in 18 dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der primäre Pilotstrom-Austrittskanal 405 mit im Wesentlichen axialer Richtung in Bezug auf die Verteilerachse 11 dargestellt. Es können auch andere Ausrichtungen für den Pilotstrom-Austrittskanal 405 verwendet werden. In der in 18 dargestellten exemplarischen Ausführungsform weist der Verteiler 300 einen primären Pilotzuführungsrohrabschnitt 154 in Strömungsverbindung mit dem Austrittskanal 405 auf und richtet den primären Pilotbrennstoff radial nach innen zu der Verteilerachse 11 hin und zu einem primären Brennstoffauslass 162 hin aus. Der primäre Pilotbrennstoff verlässt den Verteilerringkörper 301 durch den primären Pilotbrennstoffauslass 162 und wird aus der Brennstoffdüse durch einen primären Pilotbrennstoffinjektor 163 ausgestoßen. In der in 15 dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der Umfangsabschnitt 404 des primären Pilotdurchflusskanals 402 in dem Verteilerring 301 an einer axialen vorderen Stelle vor den Hauptdurchflusskanälen 304, 305 angeordnet. In alternativen Ausführungsformen kann der Umfangsabschnitt 404 des primären Pilotdurchflusskanals 402 an einer axial hinteren Stelle gegenüber den Hauptdurchflusskanälen 304, 305 angeordnet sein.
Bezugnehmend auf die 15 und 19 enthält eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen sekundären Pilotdurchflusskanal 502. Ein sekundärer Pilotbrennstoff strömt aus dem sekundären Pilotdurchflusskanal 502 gemäß Darstellung durch den Strömungsrichtungspfeil 506 in 19. Der in dem Verteilerringkörper 301 angeordnete sekundäre Pilotdurchflusskanal 502 weist einen sekundären Piloteintrittsabschnitt 507 auf, welcher als die Empfangsstelle für den sekundären Pilotbrennstoff, wie z. B. von dem sekundären Pilotkanal 157 in der Zuführungsleitung 105, dient. Der sekundäre Pilotdurchflusskanal 502 weist ferner einen sekundären Pilotstrom-Einströmkanal 503 und einen in einer Umfangsrichtung in Bezug auf die Verteilerachse 11 ausgerichteten Umfangsabschnitt 504 auf. In der in 19 dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der sekundäre Pilotstrom-Einströmkanal 503 mit einer im Wesentlichen axialen Richtung in Bezug auf die Verteilerachse 11 dargestellt. Es können auch andere Ausrichtungen für den sekundären Pilotstrom-Einströmkanal 503 verwendet werden. Der sekundäre Pilotbrennstoffstrom aus dem Einströmkanal 503 tritt in den Umfangsabschnitt 504 des sekundären Durchflusskanals 502 ein und strömt in einer Umfangsrichtung, wie es durch den als Element 506 in 19 dargestellten Strömungsrichtungspfeil veranschaulicht ist. Der kühlere Pilotbrennstoffstrom in dem sekundären Pilotdurchflusskanal 502 erzielt eine Kühlung für den Verteilerringkörper 301 und die sich in dem Verteiler 300 befindenden Brennstoffdurchflusskanäle, um die vorstehend beschriebenen nachteiligen Effekte der Aussetzung an hohe Temperaturen zu verringern. Bezugnehmend auf 19 tritt der sekundäre Pilotbrennstoffstrom (siehe Element 506) aus dem Umfangsdurchflusskanal 504 in einen in dem Verteiler 300 angeordneten sekundären Pilotstrom-Austrittskanal 505 ein. In der in 19 dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der sekundäre Pilotstrom-Austrittskanal 505 mit im Wesentlichen axialer Richtung in Bezug auf die Verteilerachse 11 dargestellt. Es können noch andere Ausrichtungen für den sekundären Pilotstrom-Austrittskanal 505 verwendet werden. In der in den 15–20 dargestellten exemplarischen Ausführungsform ist der Umfangsabschnitt 504 des sekundären Pilotdurchflusskanals 502 in dem Verteilerring 301 an einer axial hinteren Stelle von den Hauptdurchflusskanälen 304, 305 angeordnet. In alternativen Ausführungsformen kann der Umfangsabschnitt 504 des sekundären Pilotdurchflusskanals 502 an einer axial vorderen Stelle gegenüber den Hauptdurchflusskanälen 304, 305 angeordnet sein. Bezugnehmend auf die 17 und 19 ist die primäre Pilotbrennstoffströmungsrichtung 406 in der Umfangsrichtung gegen den Uhrzeigersinn und die sekundäre Pilotbrennstoffrichtung 506 in der Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn ausgerichtet. In alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Strömungsrichtungen für die primären und sekundären Brennstoffpfade unterschiedliche Ausrichtungen haben oder können in derselben Richtung verlaufen.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden der primäre Pilotdurchflusskanal 404 und der sekundäre Pilotdurchflusskanal 504 in dem Verteilerring 301 durch Isolationsspalte geschützt, wie sie beispielsweise als Element 316 in den 15, 17 und 19 dargestellt sind. In ähnlicher Weise sind Isolationsspalte, wie z. B. die als Element 516 in den 15 und 18 dargestellten, um wenigstens einen Abschnitt der Pilotinjektoren herum vorgesehen. Diese Isolationsspalte stellen wenigstens einen gewissen Schutz für die Brennstoffstrompfade gegen die hohen Temperaturen dar, die von dem Verteilerringkörper 301 erfahren werden, und tragen zum Verringern des Auftretens einer Verkokung und/oder Blockade in den Durchflusspfaden und den Injektoren bei. In den dargestellten exemplarischen Ausführungsformen haben die Isolationsspalte Breiten zwischen etwa 0,381 mm (0,015 inches) und 0,64 mm (0,025 inches). In einem weiteren Aspekt der Erfindung können die Isolationsspalte, wie z. B. die Elemente 316, 516 und 616 in den 15–21, in einem Stück in einem Verteilerringkörper 301 mit einem einteiligen Aufbau unter Anwendung der hierin nachstehend beschriebenen Verfahren gefertigt werden.
Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit nur einem einzigen Pilotdurchflusskanal 602 für eine Brennstoffdüse mit nur einem einzigen Pilotinjektor 663 ist in den 21–24 dargestellt. Diese exemplarische Ausführungsform eines Brennstoffverteilers 100 weist einen Verteilerkörper 601 mit Hauptdurchlasskanälen 603, 604, Brennstoffpfosten 610, einem Hauptbrennstoffauslass 661, einem vorderen Hitzeschildabschnitt 612, einem hinteren Hitzeschildabschnitt 614 und Isolationsspalten 616, ähnlich den vorstehend beschriebenen, auf. Die vorderen und hinteren Hitzeschildabschnitte können in einem einstückigen Hitzeschild 611 (siehe 23) kombiniert sein. Ein Pilotinjektor 663 erhält einen Pilotbrennstoffstrom von einem Pilotzuführungsrohr 654 (siehe 22). Der Pilotbrennstoffströmungspfad hat einen Umfangsabschnitt, wie hierin vorstehend beschrieben, um den Pilotbrennstoff zum Kühlen des Verteilerringkörpers 601 strömen zu lassen. Die in den 21–24 dargestellte exemplarische Ausführungsform weist ferner Isolationsspalte 616, wie beispielsweise in 22 dargestellte, auf, die die Brennstoffkanäle vor den schädlichen hohen Temperaturen schützen. In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die in 21 dargestellte exemplarische Ausführungsform des Verteilers 300 einen einteiligen Aufbau unter Anwendung der hierin nachstehend beschriebenen Verfahren.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Verteiler 300 einen Kreisring 670 (siehe 15, 21, 23), der an dem vorderen Ende des Verteilerringkörpers 301 und koaxial dazu angeordnet ist. Der Kreisring 670 weist eine Kreisringwand 672 auf und erstreckt sich aus dem Verteilerringkörper 301 axial nach vorne. In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Kreisring 670 einen Schlitz 674, der sich in den Axial- und Umfangsrichtungen erstreckt. Der axiale Schlitz 674 kommt während des Zusammenbaus mit weiteren Teilen einer Brennstoffdüse in Eingriff und stellt eine Einrichtung zur Sicherstellung der korrekten Ausrichtung des Verteilers 300 während des Zusammenbaus in einer Brennstoffdüse bereit. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Prallkühllöcher 680 vorgesehen, die sich durch die Kreisringwand 672 erstrecken. Während des Brennstoffdüsenbetriebs passiert (nicht dargestellte) Kühlluft die Kühllöcher 680 in einer radialen Richtung nach innen und trifft auf benachbarte Teile der Brennstoffdüse unter Erzielung einer Kühlung für diese Teile auf. In der in 25 dargestellten exemplarischen Ausführungsform hat die Ringwand eine Dicke zwischen etwa 0,64 mm (0,025 inches) und 0,89 mm (0,035 inches). Es werden zwei Reihen von Kühllöchern 680 verwendet, wobei jede Reihe zwischen 40 und 60 Löcher hat und jedes Loch einen Durchmesser zwischen etwa 0,64 mm (0,025 inches) und 1,02 mm (0,040 inches) hat. In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die in 25 dargestellte exemplarische Ausführungsform des Verteilers 300 einen einteiligen Aufbau unter Anwendung der hierin nachstehend beschriebenen Verfahren. In einer exemplarischen Ausführungsform können bei dem in 25 dargestellten einteiligen Verteiler 300 die Kühllöcher 680 und der Schlitz 674 während des einteiligen Aufbaus ausgebildet werden.
Die exemplarischen Ausführungsformen des in 15–20 dargestellten einteiligen Verteilers 300 und die alternativen Ausführungsformen des in 21–25 dargestellten einteiligen Verteilers 300 können mittels Schnell-Fertigungsverfahren (sog. Rapid-Fertigungsverfahren), wie z. B. Direct Metal Laser Sintern (DMLS), Laser Net Shape Manufacturing (LNSM), Elektronenstrahlsintern und anderen bekannten Herstellungsprozessen, hergestellt werden. DMLS ist ein bevorzugtes Verfahren zum Fertigen hierin beschriebener einteiliger Zuleitungen 105, einteiliger Verteiler 300 und einteiliger Brennstoffverteiler 100.
26 zeigt ein Flussdiagramm, das eine exemplarische Ausführungsform eines Verfahrens 200 zum Fertigen hierin beschriebener einteiliger Zuleitungen 105, einteiliger Verteiler 300 und einteiliger Brennstoffverteiler 100 veranschaulicht. Das Verfahren 200 beinhaltet die Fertigung (in den 15–25 dargestellter) einteiliger Verteiler 300 unter Anwendung von Direct Metal Laser Sintering (DMLS). DMLS ist ein bekannter Fertigungsprozess, der Metallkomponenten unter Nutzung von dreidimensionalen Informationen, wie z. B. eines dreidimensionalen Computermodells von der Komponente, fertigt. Die dreidimensionalen Informationen werden in mehrere Schnitte umgewandelt, wobei jeder Schnitt einen Querschnitt der Komponente für eine vorbestimmte Höhe des Schnitts definiert. Die Komponente wird dann Schnitt für Schnitt oder Schicht für Schicht ”aufgebaut”, bis sie fertiggestellt ist. Jede Schicht der Komponente wird durch Schmelzen eines Metallpulvers unter Verwendung eines Lasers hergestellt.
Demzufolge beinhaltet das Verfahren 200 den Schritt 205 einer Ermittlung von dreidimensionalen Informationen von einem einteiligen Verteiler 300 und den Schritt 210 der Umwandlung der dreidimensionalen Informationen in mehrere Schnitte bzw. Scheiben, die jeweils eine Querschnittsschicht des einteiligen Verteilers 300 definieren. Der einteilige Verteiler 300 wird dann unter Anwendung von DMLS gefertigt, oder genauer jede Schicht wird aufeinanderfolgend im Schritt 215 durch Schmelzen eines Metallpulvers unter Verwendung von Laserenergie gefertigt. Jede Schicht hat eine Größe zwischen etwa 15,7 und 25,4 μm (etwa 0,0005 und 0,001 inch). Der einteilige Verteiler 300 kann unter Anwendung jeder geeigneten Lasersintermaschine hergestellt werden. Beispiele geeigneter Lasersintermaschinen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, eine EOSINT.RTM. M 270 DMLS Maschine, eine PHENIX PM250 Maschine und/oder eine EOSINT.RTM. M 250 Xtended DMLS Maschine, die von EOS of North America, Inc. of Novi, Michigan, beziehbar sind. Das zum Herstellen des einteiligen Verteilers 300 verwendete Metallpulver ist bevorzugt ein Pulver, das Kobalt-Chrom enthält, kann aber jedes andere geeignete Metallpulver, wie z. B., jedoch nicht darauf beschränkt, HS188 und INCO625 sein. Das Metallpulver kann eine Partikelgröße zwischen etwa 10 μm und 74 μm, bevorzugt zwischen etwa 15 μm und etwa 30 μm, haben.
Obwohl die Verfahren zur Herstellung des einteiligen Verteilers 300 hierin unter Anwendung von DMLS als bevorzugtes Verfahren beschrieben wurden, wird der Fertigungsfachmann erkennen, dass viele weitere Schnell-Fertigungsverfahren unter Anwendung eines schichtenweisen Aufbaus oder einer additiven Herstellung ebenfalls verwendet werden können. Diese alternativen Schnell-Fertigungsverfahren umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, selektives Laser-Sintern (SLS), 3D-Drucken, wie z. B. mittels Tintenstrahl und Laserstrahl, Stereolithografie (SLS), direktes selektives Lasersintern (DSLS), Elektronenstrahlsintern (EBS), Elektronenstrahlschmelzen (EBM), Laser Engineered Net Shaping (LENS), Laser Net Shape Manufacturing (LNSM) und Direct Metal Deposition (DMD).
Der einteilige Verteiler 300 für einen Brennstoffverteiler 100 in einem Turbinentriebwerk (siehe 11–25) weist weniger Komponenten und Verbindungsstellen als bei bekannten Brennstoffdüsen auf. Insbesondere benötigt der vorstehend beschriebene einstückigen Verteiler 300 weniger Komponenten aufgrund der Verwendung eines einteiligen Verteilerringkörpers 301 mit einem oder mehreren Durchflusskanälen, wie z. B. den in den hierin enthaltenen 15–23 dargestellten Elementen 302, 304, 402, 403, 404, 405, 503, 505 und 602. Demzufolge stellt der beschriebene einteilige Brennstoffverteiler 300 eine leichtere, preiswertere Alternative zu bekannten Brennstoffverteilern dar. Des Weiteren bietet der beschriebene einteilige Aufbau für den einteiligen Verteiler 300 weniger Möglichkeiten einer Leckage oder eines Ausfalls und ist im Vergleich zu bekannten Verteilern leichter zu reparieren.
So wie hierin verwendet, sollen ein in der Singularform bezeichnetes Element oder Schritt und dem auch die Worte ”einer, eine, eines” vorangestellt sind, nicht als mehrere Elemente oder Schritte ausschließend betrachtet werden, soweit nicht ein derartiger Ausschluss explizit angegeben wird. Wenn Elemente, Komponenten usw. hierin beschriebener und/oder oder dargestellter Verfahren und/oder Zuleitungen 105, Verteiler 300 oder Brennstoffverteiler 100 eingeführt werden, sollen die Artikel ”einer, eines, eine”, ”der, die, das” und ”besagter, besagte, besagtes” die Bedeutung haben, dass eines oder mehrere von den Elementen, Komponenten usw. vorhanden sein kann/können. Die Begriffe ”aufweisend”, ”enthaltend” und ”habend” sollen einschließend sein und die Bedeutung haben, dass zusätzliche einzelne oder mehrere Elemente, Komponenten usw. außer den aufgelisteten Elementen, Komponenten usw. vorhanden sein können. Ferner sollen Bezugnahmen auf ”eine Ausführungsform” der vorliegenden Erfindung nicht derart interpretiert werden, als würden sie weitere ebenfalls die angegebenen Merkmale enthaltende Ausführungsformen ausschließen.
Obwohl die Verfahren und Gegenstände, wie z. B. die Zuleitungen 105, Verteiler 300 und Brennstoffverteiler 100 hierin im Zusammenhang mit der Zuführung von flüssigem Brennstoff zu einem Turbinentriebwerk beschrieben sind, dürfte es sich verstehen, dass die hierin beschriebenen Zuleitungen 105, Verteiler 300 und Brennstoffverteiler 100 und Verfahren zu deren Fertigung nicht auf Brennstoffverteiler oder Turbinentriebwerke beschränkt sind. Die in den hierin enthaltenen Figuren dargestellten Zuleitungen 105, Verteiler 300 und Komponenten des Brennstoffverteilers 100 sind nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, sondern können stattdessen unabhängig und getrennt von anderen hierin beschriebenen Komponenten genutzt werden.
Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich ihrer besten Ausführungsart zu offenbaren, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu nutzen. Der patentierbare Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortsinn der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
Zusammenfassung:
Es ist ein einteiliger Verteiler (300) offenbart, der wenigstens einen in einem Verteilerringkörper (301) angeordneten Hauptdurchflusskanal (307) aufweist, wobei der Hauptdurchflusskanal (307) einen bogenförmigen Abschnitt (305) hat, der in einer Umfangsrichtung um eine Verteilerachse (11) ausgerichtet ist. Es ist ein Brennstoffverteiler (100) offenbart, der eine Brennstoffzuleitung (105) und einen Verteiler (300) aufweist, wobei der Brennstoffverteiler (100) einen einteiligen Aufbau hat. Es ist ein Verfahren zum Fertigen eines einteiligen Verteilers (100) offenbart, wobei das Verfahren die Schritte der Ermittlung dreidimensionaler Information von dem einteiligen Verteiler (300), der wenigstens einen Durchflusskanal (307) mit einem in einem Verteilerringkörper (301) mit einer Achse (11) angeordneten bogenförmigen Abschnitt hat, der Umwandlung der dreidimensionalen Information in mehrere Schnitte, die jeweils eine Querschnittsschicht des einteiligen Verteilers (300) definieren, und der aufeinanderfolgenden Erzeugung jeder Schicht des einteiligen Verteilers (300) durch Schmelzen eines Metallpulvers unter Verwendung von Laserenergie aufweist. Es ist ein einteiliger Brennstoffverteiler (100), der eine Brennstoffzuleitung (105) und einen Verteiler (300) aufweist, offenbart, wobei der einteilige Brennstoffverteiler (100) unter Anwendung eines Schnell-Fertigungsprozesses gefertigt wird.

Claims

Verteiler (300), aufweisend: wenigstens einen Hauptdurchflusskanal (307), der in einem Verteilerringkörper (301) angeordnet ist, wobei der Hauptdurchflusskanal (301) einen bogenförmigen Abschnitt (305) hat, der in einer Umfangsrichtung um eine Verteilerachse (11) herum ausgerichtet ist, wobei der Verteiler (300) einen einteiligen Aufbau hat.
Verteiler (300) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen ersten Hauptdurchflusskanal (307) mit einem ersten bogenförmigen Abschnitt (305), der in der Lage ist, ein Fluid in einer Richtung im Uhrzeigersinn um die Verteilerachse (11) herum zu transportieren; und einen zweiten Hauptdurchflusskanal (308) mit einem zweiten bogenförmigen Abschnitt (304), der in der Lage ist, ein Fluid in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn um die Verteilerachse (11) herum zu transportieren.
Verteiler (300) nach Anspruch 1, der ferner einen wenigstens einen Teil des Hauptdurchflusskanals (305) umgebenden Hitzeschild (311) aufweist.
Verteiler (300) nach Anspruch 1, der ferner einen Pilotdurchflusskanal (402) aufweist, der in dem Verteilerringkörper (301) angeordnet ist, wobei der Pilotdurchflusskanal (402) einen bogenförmigen Abschnitt (404) hat, der in einer Umfangsrichtung um die Verteilerachse (11) herum ausgerichtet ist.
Verteiler (300) nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen primären Pilotdurchflusskanal (402) mit einem bogenförmigen Abschnitt (404), der in einer Umfangsrichtung um die Verteilerachse (11) ausgerichtet ist; und einen sekundären Pilotdurchflusskanal (502) mit einem bogenförmigen Abschnitt (504), der in einer Umfangsrichtung um die Verteilerachse (11) ausgerichtet ist.
Verteiler (300) nach Anspruch 1, mit einem Spalt (316), der in dem Verteilerringkörper (301) wenigstens einen Teil des bogenförmigen Abschnittes (305) eines Hauptdurchflusskanals (307) umgebend angeordnet ist.
Verteiler (300) nach Anspruch 1, der ferner mehrere Brennstoffpfosten (310) aufweist, die sich in dem Verteilerringkörper (301) in Umfangsrichtung um die Verteilerachse (11) angeordnet befinden, wobei jeder Brennstoffpfosten (310) einen Austrittskanal (308) hat, der mit einem Hauptdurchflusskanal (307, 308) in Strömungsverbindung steht.
Verteiler (300) nach Anspruch 7, der ferner einen Hitzeschild (312) aufweist, der in dem Verteilerringkörper (301) wenigstens einen Teil des Brennstoffpfostens (310) umgebend angeordnet ist.
Verfahren zum Fertigen eines einteiligen Verteilers (300), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Ermitteln dreidimensionaler Information von dem einteiligen Verteiler (300), der wenigstens einen Durchflusskanal (307) mit einem in einem Verteilerringkörper (301) mit einer Achse (11) angeordneten bogenförmigen Abschnitt (305) hat; Umwandeln der dreidimensionalen Information in mehrere Schnitte, die jeweils eine Querschnittsschicht des einteiligen Verteilers (300) definieren; und aufeinanderfolgendes Erzeugen jeder Schicht des einteiligen Verteilers (300) durch Schmelzen eines Metallpulvers unter Verwendung von Laserenergie.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ermittlung dreidimensionaler Information von dem einteiligen Verteiler (300) ferner die Ermittlung eines dreidimensionalen Modells des einteiligen Verteilers (300) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das aufeinanderfolgende Erzeugen jeder Schicht des einteiligen Verteilers (300) durch Schmelzen eines Metallpulvers unter Einsatz von Laserenergie ferner das Schmelzen eines Pulvers umfasst, das wenigstens eines von Kobalt-Chrom, HS188 und INCO625 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das aufeinanderfolgende Erzeugen jeder Schicht des einteiligen Verteilers (300) durch Schmelzen eines Metallpulvers unter Einsatz von Laserenergie ferner das Schmelzen eines Metallpulvers umfasst, das eine Partikelgröße zwischen etwa 10 μm und etwa 75 μm hat.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das aufeinanderfolgendes Erzeugen jeder Schicht des einteiligen Verteilers (300) durch Schmelzen eines Metallpulvers unter Einsatz von Laserenergie ferner das Schmelzen eines Metallpulvers umfasst, das eine Partikelgröße zwischen etwa 15 μm und etwa 30 μm hat.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ermittlung dreidimensionaler Information von dem einteiligen Verteiler (300) ferner die Ermittlung eines dreidimensionalen Modells des einteiligen Verteilers (300) aufweist, der mehrere Durchflusskanäle (307, 308) umfasst, wobei jeder Durchflusskanal einen in einer Umfangsrichtung um die Achse (11) ausgerichteten bogenförmigen Abschnitt (305) hat.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Ermittlung dreidimensionaler Information von dem einteiligen Verteiler (300) ferner die Ermittlung eines dreidimensionalen Modells des einteiligen Verteilers (300) aufweist, der einen Spalt (316) umfasst, der in dem Verteilerringkörper (301) angeordnet ist, der wenigstens einen Teil eines bogenförmigen Abschnittes (305) eines Durchflusskanals (307) umgibt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ermittlung dreidimensionaler Information von dem einteiligen Verteiler (300) ferner die Ermittlung eines dreidimensionalen Modells des einteiligen Verteilers (300) aufweist, der mehrere Pfosten (310) umfasst, die in dem Verteilerringkörper (301) angeordnet sind, wobei jeder Pfosten (310) einen Austrittskanal (308) aufweist, der mit einem Durchflusskanal (307, 308) in Strömungsverbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der einteilige Verteiler (300) einen wenigstens einen Abschnitt eines Brennstoffpfostens (310) umgebenden Hitzeschild aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der einteilige Verteiler (300) einen die Achse (11) umgebenden Kreisring (670) aufweist, der sich an einem axial vorderen Ende des Verteilerringkörpers (301) befindet, wobei der Kreisring (670) eine Wand (672) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Kreisring (670) einen sich an dem vorderen Ende des Kreisrings (670) befindlichen Schlitz (674) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Kreisring (670) mehrere sich durch die Wand (672) erstreckende Löcher (680) hat.
Einteiliger Verteiler (300), der einen in einem Verteilerring (301) befindlichen Durchflusskanal (307) aufweist, wobei der Durchflusskanal (307) einen gebogenen Abschnitt (305) hat, der in einer Umfangsrichtung um eine Verteilerachse (11) ausgerichtet ist, wobei der Durchflusskanal (307) und der Verteilerringkörper (301) einen einteiligen Aufbau haben und wobei der einteilige Verteiler (300) unter Anwendung eines Schnell-Fertigungsprozesses gefertigt wird.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 21, wobei der Schnell-Fertigungsprozess ein Laser-Sinterungsprozess ist.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 21, wobei der Schnell-Fertigungsprozess DMLS ist.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 21, der ferner mehrere in dem Verteilerringkörper (301) angeordnete Durchflusskanäle (307, 402) aufweist.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 24, wobei jeder Durchflusskanal (307, 402) einen bogenförmigen Abschnitt (305, 404) aufweist, der in einer Umfangsrichtung um die Verteilerachse (11) ausgerichtet ist.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 21, der ferner einen Hitzeschild (314) aufweist, der wenigstens einen Teil des bogenförmigen Abschnittes (404) eines Durchflusskanals (402) umgibt.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 21, der ferner mehrere in dem Verteilerringkörper (301) angeordnete Pfosten (310) aufweist, wobei jeder Pfosten (310) einen Austrittskanal (308) hat, der mit einem Durchflusskanal (307, 308) in Strömungsverbindung steht.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 27, der ferner einen Hitzeschild (312) aufweist, der wenigstens einen Teil eines Brennstoffpfostens (310) umgibt.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 21, der ferner einen die Achse (11) umgebenden Kreisring (670) aufweist, der sich an einem axial vorderen Ende des Verteilerringkörpers (301) befindet, wobei der Kreisring (670) eine Wand (672) aufweist.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 29, wobei der Kreisring (670) einen an dem vorderen Ende des Kreisrings (670) befindlichen Schlitz (674) aufweist.
Einteiliger Verteiler (300) nach Anspruch 29, wobei der Kreisring (670) mehrere sich durch die Wand (672) erstreckende Löcher (680) hat.
Einteiliger Brennstoffverteiler (100), der eine Brennstoffzuleitung (105) und einen Verteiler (300) mit einem einteiligen Aufbau aufweist, und wobei der einteilige Brennstoffverteiler (100) unter Anwendung eines Schnell-Fertigungsprozesses gefertigt ist.
Einteiliger Brennstoffverteiler (100) nach Anspruch 32, wobei der Schnell-Fertigungsprozess ein Laser-Sinterungsprozess ist.
Einteiliger Brennstoffverteiler (100) nach Anspruch 32, wobei der Schnell-Fertigungsprozess DMLS ist.