内预混管空气清除装置

申请号 CN201480028018.0 申请日 2014-05-02 公开(公告)号 CN105229280B 公开(公告)日 2017-04-12
申请人 索拉透平公司; 发明人 D·J·克兰布; J·S·派珀; S·K·斯皮维; M·J·拉莫托斯基; M·迈耶尔;
摘要 一种用于燃气 涡轮 发动机 的 燃料 喷射器的内预混管包括过渡端、尖端端部以及预混管内表面。过渡端包括具有环形盘形状的环形盘部分以及从环形盘部分径向向内且轴向延伸的重定向部分。过渡端进一步包括多条延伸通过过渡端的清除通道。尖端端部包括具有中空直圆柱形状的圆柱形部分。预混管内表面是径向外表面,所述径向外表面包括重定向部分外表面和圆柱形部分外表面。
权利要求

1.一种用于燃气涡轮发动机(100)的燃料喷射器(310)的内预混管(360),所述内预混管(360)包括:
过渡端(361),其包括
具有环形盘形状的环形盘部分(367),以及
沿所述环形盘部分(367)的中心轴线径向向内且轴向延伸的重定向部分(368),以及延伸通过所述过渡端(361)的多个清除通道(366);
与所述过渡端(361)共轴的尖端端部(363),所述尖端端部(363)包括
具有中空直圆柱形形状的圆柱形部分(358),所述圆柱形部分(358)轴向延伸,以及具有环形盘形状的尖端面(359),所述尖端面(359)从所述圆柱形部分(358)的轴向端径向向内延伸,所述尖端面(359)远离所述过渡端(361);以及
预混管内表面(365),所述预混管内表面(365)为径向外表面,所述径向外表面包括所述重定向部分(368)的外表面以及所述圆柱形部分(358)的外表面。
2.根据权利要求1所述的内预混管(360),进一步包括:
在所述过渡端(361)和所述尖端端部(363)之间延伸的中间管(362);
其中所述尖端端部(363)进一步包括邻近所述中间管(362)的弯曲部分(357)。
3.根据权利要求2所述的内预混管(360),其中,所述中间管(362)焊接到所述过渡端(361)并且所述尖端端部(363)焊接到所述中间管(362)。
4.根据权利要求2或3所述的内预混管(360),其中,所述环形盘部分(367)、所述重定向部分(368)、所述中间管(362)、所述弯曲部分(357)以及所述圆柱形部分(358)形成具有双曲型漏斗形状的管。
5.根据权利要求1所述的内预混管(360),其中,止动唇(364)从所述过渡端(361)的径向最外侧部分径向向外延伸。
6.根据权利要求1所述的内预混管(360),其中,所述多条清除通道(366)中的每条清除通道(366)配置为沿着所述预混管内表面(365)引导空气。
7.根据权利要求1所述的内预混管(360),其中,所述多条清除通道(366)中的每条清除通道(366)轴向延伸通过所述重定向部分(368)。
8.一种燃气涡轮发动机(100)的燃料喷射器(310),其包括:
根据权利要求5所述的内预混管(360);
喷射器主体(322),其包括:
盘部分,以及
沿向后方向从所述盘部分轴向延伸的中空圆柱形部分,所述中空圆柱形部分包括:
位于所述中空圆柱形部分的后部和径向内部分的止动环凹槽(329),所述止动环凹槽(329)是环形凹槽,
其中所述内预混管(360)的所述止动唇(364)的至少一部分位于所述止动环凹槽(329)内;
具有环形状的止动环(355),所述止动环(355)被设定尺寸以装配在所述止动环凹槽(329)内并且径向地与所述止动唇(364)对准,其中,所述止动环(355)配置为将所述内预混管(360)固定到所述喷射器主体(322);以及
邻近所述喷射器主体(322)并且从所述内预混管(360)径向向外的外预混筒(330),所述外预混筒(330)包括:
主体部分(337),
从所述主体部分(337)沿向后方向轴向延伸的筒部分(338),以及
从所述主体部分(337)沿向前方向轴向延伸的多个叶片(333)。
9.一种用于拆检燃气涡轮发动机喷射器(310)的方法,其包括:
从所述喷射器(310)移除外预混筒(330);
从所述喷射器(310)移除内预混管(360),移除所述内预混管(360)包括移除配置为将所述内预混管(360)固定到所述喷射器(310)的喷射器主体(322)的止动唇(335);
将尖端部分与所述内预混管(360)分离,所述尖端部分包括尖端端部(363),所述尖端端部(363)包括具有中空圆柱形形状的圆柱形部分(358)以及具有环形盘形状的尖端面(359);
采用金属连接工艺将新的尖端部分连接到所述内预混管(360)的剩余部分,所述剩余部分包括过渡端(361),所述过渡端(361)包括具有环形盘形状的环形盘部分(367)以及从所述环形盘部分(367)径向向内且轴向延伸的重定向部分(368)。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,采用金属连接工艺将新的尖端部分连接到所述内预混管(360)的剩余部分,所述金属连接工艺包括将所述新的尖端部分焊接到所述剩余部分。

说明书全文

内预混管空气清除装置

技术领域

[0001] 本发明总体涉及燃气涡轮发动机,并且更具体地涉及具有内预混管空气清除装置的燃料喷射器。

背景技术

[0002] 燃气涡轮发动机包括压缩机燃烧室,以及涡轮部分。在燃气涡轮发动机运行期间,用于燃气涡轮发动机的燃料可以积聚在喷射器表面或临近喷射器表面积聚,这可以导致自动点火或火焰保持。
[0003] 授予S.Morford的美国专利No.6,178,752公开了一种用于涡轮发动机的燃烧室的切向进口、预混合燃料喷射器。喷射器包括一对限定混合腔室的径向外边界的弓形涡旋盘以及一对用于允许初级燃烧空气流切向地进入混合腔室的空气进口槽。涡旋盘还包括用于将初级燃料喷入初级空气流的初级燃料喷射通路的轴向分布式阵列。火焰稳定燃料喷射器中心体包括用于将次级燃料和次级空气引入燃烧室的冲击式和蒸发冷却式出口喷嘴。喷嘴包括具有冲击孔眼阵列的冲击板以及具有排出通路阵列的尖端盖帽。冲击孔眼和排出通路是串流、偏移关系,使得从冲击孔眼离开的次级空气撞击尖端盖帽并且流过核心排出通路以冲击冷却并且蒸发冷却喷嘴。
[0004] 本发明旨在克服发明人发现的一个或多个问题。

发明内容

[0005] 公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器的内预混管。内预混管包括过渡端、尖端端部,以及预混管内表面。过渡端包括具有环形盘形状的环形盘部分以及从环形盘部分径向向内且轴向延伸的重定向部分。过渡端还包括多个延伸通过过渡端重定向部分的清除通道。尖端端部与过渡端同轴。尖端端部包括具有中空直圆柱形形状、轴向延伸的圆柱形部分。尖端端部还包括具有环形盘形状的尖端面。尖端面从圆柱形部分的轴向端径向向内延伸,远离过渡端。预混管内表面是径向外表面,所述径向外表面包括重定向部分外表面以及圆柱形部分外表面。
[0006] 公开了一种用于拆检燃气涡轮发动机喷射器的方法。所述方法包括从喷射器上移除外预混筒。所述方法还包括从喷射器上移除内预混管。移除所述内预混管包括移除经配置将内预混管固定到喷射器的喷射器主体的止动环。所述方法进一步包括将尖端部分从内预混管分离。尖端部分包括尖端端部,所述尖端端部包括具有中空圆柱形形状的圆柱形部分以及具有环形盘形状的尖端面。所述方法还包括采用金属连接工艺将新的尖端部分连接到内预混管的剩余部分。剩余部分包括过渡端,所述过渡端包括具有环形盘形状的环形盘部分以及从环形盘部分径向向内且轴向延伸的重定向部分。附图说明
[0007] 图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。
[0008] 图2是图1的喷射器的透视图。
[0009] 图3是图2的喷射器头的横截面图。
[0010] 图4是图3的内预混管的透视图。
[0011] 图5是图3的喷射器头的分解图。
[0012] 图6是用于拆修图2的喷射器的方法的流程图

具体实施方式

[0013] 本文所公开的系统和方法包括燃气涡轮发动机喷射器,所述燃气涡轮发动机喷射器包括内预混管。在实施例中,内预混管包括过渡端、中间管,以及尖端端部。清除通路延伸通过内预混管的过渡端。预混管内表面是从过渡端延伸到尖端端部的内预混管的径向外表面。在燃气涡轮发动机运行期间,燃料可以润湿或积聚在预混管内表面上,导致焦化、自动点火、回火或火焰保持。清除通路可以引导空气沿预混管内表面流动,将燃料推离预混管内表面并且防止燃料在预混管内表面积聚,这可以防止或减少焦化、自动点火、回火或火焰保持。
[0014] 图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。为了清楚并便于说明,一些表面已经被省略或扩大(在此或其他附图中)。此外,本发明可参照前向和后向。通常,对“前”和“后”的所有参照都与初级空气(即,燃烧过程中使用的空气)的流动方向相关,除非另有说明。例如,前是相对于初级空气流的“上游”,后是相对于初级空气流的“下游”。
[0015] 此外,本发明通常可参照燃气涡轮发动机的旋转的中心轴线95,中心轴线95通常由它的轴120(由多个轴承组件150支撑)的纵轴线来限定。中心轴线95可共有或共享各种其他发动机同心部件。对径向、轴向和圆周方向的所有参照和测量是指中心轴线95,除非另有说明,术语诸如“内”和“外”大致表示更小或更大的径向距离,其中,径向96可以是任意垂直于中心轴线95并且从中心轴线95向外辐射的方向。
[0016] 燃气涡轮发动机100包括入口110、轴120、燃气发生器或“压缩机”200、燃烧室300、涡轮400、排气装置500以及动输出联接器600。燃气涡轮发动机100可以具有单轴或双轴配置。
[0017] 压缩机200包括压缩机转子组件210、压缩机固定叶片(“定子”)250和入口导向叶片255。压缩机转子组件210机械地联接至轴120。如图所示,压缩机转子组件210是轴流式转子组件。压缩机转子组件210包括一个或多个压缩机盘组件220。每个压缩机盘组件220都包括在圆周配备有压缩机转子桨叶的压缩机转子盘。定子250沿轴向与压缩机盘组件220中的每一个相连接。与连接压缩机盘组件220的相邻定子250成对的每个压缩机盘组件220被认为是压缩机级。压缩机200包括多个压缩机级。入口导向叶片255沿轴向在压缩机级之前。
[0018] 燃烧室300包括一个或多个喷射器310,并且包括一个或多个燃烧腔室390。每个喷射器310包括喷射器头320(图2和图3中示出),该喷射器头320包括内预混管360(图3至5中示出)。在所示的燃气涡轮发动机中,每个喷射器310沿相对于中心轴线95的轴向方向穿过压缩机燃烧室箱体398的径向箱体部399或者压缩机扩压器箱体安装进燃烧室300中。
[0019] 涡轮400包括涡轮转子组件410和涡轮喷嘴450。涡轮转子组件410机械地联接至轴120。如图所示,涡轮转子组件410是轴流式转子组件。涡轮转子组件410包括一个或多个涡轮盘组件420。每个涡轮盘组件420包括在圆周配备有涡轮桨叶的涡轮。涡轮喷嘴450轴向上在每个涡轮盘组件420之前。与在涡轮盘组件420之前的相邻涡轮喷嘴450配对的每个涡轮盘组件420被视为涡轮级。涡轮400包括多个涡轮级。
[0020] 排气装置500包括排气扩压器520和废气收集器550。
[0021] 图2是图1的喷射器310的透视图。喷射器310可以包括凸缘317、喷射器头320、第一主气体管311、第二主气体管312、支撑管313、液体入口管杆314、液体入口管354(图3中示出)、导向杆316以及液体导向管组件370(图3中示出)。凸缘317可以是圆柱形盘。凸缘317包括用于将喷射器310在径向箱体部分399(图1中示出)处固定至燃气涡轮发动机100的凸缘螺栓孔319(图1中示出)。凸缘317还可以包括手柄318。诸如气体主连接器组件和液体主连接器组件的装配件379可以附接至分配(其附接至凸缘317的外表面或基座表面),例如主气体分配块386。液体和气体燃料源可以附接至装配件379。
[0022] 喷射器头320可以包括组件轴线309(图3中示出)。对喷射器头320以及喷射器头320的元件的径向、轴向和周向方向以及测量的所有参照均涉及组件轴线309,并且诸如“内”和“外”的术语通常表示距组件轴线309较小或较大的径向距离。凸缘317的中心可以偏离组件轴线309。
[0023] 图3是图2的喷射器头320的横截面图。参考图2和图3,喷射器头320可以包括主体组件321、外帽315、外预混筒330、内预混管360、预混筒帽324、液体廊道组件340、流动挡板392、止动环355、液体导向管组件370以及导向罩380。主体组件321可以包括喷射器主体322和气体主罩323。喷射器主体322可以具有盘形或圆柱形的基座,其中共轴线中空圆柱形部分从基座沿向后方向延伸。中空圆柱形部分的直径可以大于基座的直径。
[0024] 参考图3,喷射器主体322可以包括液体导向开口326、空气供应通道325、液体主开口327、卡环沉孔328以及止动环凹槽329。液体导向开口326可以与喷射器主体322共轴线,并且可以在轴向方向延伸穿过喷射器主体322的基座。空气供应通道325也可以在轴向方向延伸穿过喷射器主体322的基座。进料空气廊道325可以位于组件轴线309和液体导向开口326的径向外侧,并且可以位于喷射器主体322的中空圆柱形部分的内表面的径向内侧。在实施例中,喷射器主体322包括四个空气供应通道325。
[0025] 液体主开口327可以位于组件轴线309和空气供应通道325的径向外侧,并且可以位于喷射器主体322的中空圆柱形部分的内表面的径向内侧。卡环沉孔328与液体主开口327共轴线,并且从基座的后侧沿向前方向部分地延伸至进入喷射器主体322的基座。
[0026] 止动环凹槽329为可以位于喷射器主体322的中空圆柱形部分的后端处的环状凹槽。止动环凹槽329可以带有螺纹或者可以包括被配置成止动环355固定就位的唇状物或者环状突出部。
[0027] 再次参考图2和图3,气体主罩323可以具有中空圆柱形并且可以具有围绕喷射器组件轴线309的“C”形、“U”形或“J”形横截面。气体主罩323可以包括燃料输送凸台308。燃料输送凸台308可以是从气体主罩323的中空圆柱形部分的径向内部延伸出的加厚部分或凸台结构。燃料输送凸台308可以形成为包括燃料输送通道。“C”形、“U”形或“J”形的一端可以在喷射器主体322的中空圆柱形部分的径向最外部处或附近附接至喷射器主体322的中空圆柱形部分,而“C”形、“U”形或“J”形的另一端可以在基座的径向最外部分处或附近附接至喷射器主体322的基座。气体主罩323至喷射器主体322的“U”形或“J”形的连接可以形成在气体主罩323与喷射器主体322之间的环状室。喷射器主体322和气体主罩323可以被焊或焊接到一起。
[0028] 外帽315可以是在气体主罩323的径向外表面处附接至主体组件321的拱形帽。外帽315可以包括多个孔和通路。
[0029] 再次参考图2,第一主气体管311和第二主气体管312可以在轴向方向从气体主连接器组件(未示出)和凸缘317延伸至燃料输送凸台308(图3中示出)。第一主气体管311和第二主气体管312可以与主气体罩和流动输送孔流动连通。
[0030] 支撑管313可以连接至凸缘317和主体组件321的气体主罩323。支撑管313可以从凸缘317相对于喷射器组件轴线309轴向和径向向内延伸至主体组件321。
[0031] 液体入口管杆314和导向杆316可每个均沿轴向方向从凸缘317延伸至喷射器头320。液体入口管杆314可以是圆形管,并且可以附接至气体主罩323。液体入口管杆314可以附接至气体主罩323,在靠近或邻近于气体主罩323处支撑管313连接至气体主罩323。导向杆316可以附接至并且可以部分地插入喷射器主体322的液体导向开口326中。液体入口管杆314可以被焊接或铜焊至气体主罩323,并且导向杆316可以被焊接或铜焊至喷射器主体
322。
[0032] 液体入口管354可以从液体主连接器和凸缘317轴向延伸穿过液体入口管杆314至喷射器主体322,并且穿过喷射器主体322的液体主开口327。
[0033] 参考图3,液体廊道组件340可以包括卡环353、廊道盖342、液体廊道341、雾化器(未示出)和时钟状销352。液体入口管354可以连接至廊道盖342。卡环353可以位于邻近廊道盖342处并围绕附接或连接至廊道盖342的液体入口管354的端部。卡环353还可以位于卡环沉孔328内。
[0034] 液体廊道341包括廊道主体350和液体廊道涡旋盘343。液体廊道341还可以包括雾化器入口(未示出)、雾化器凸台347以及时钟状销凸台348。廊道主体可以是与液体廊道组件340和喷射器组件轴线309共轴的环形环或中空圆柱体。液体廊道341形成为包括液体廊道涡旋盘343,环形通道围绕配合表面并且延伸进入廊道主体中。液体廊道341可被设定尺寸以保持在气体涡轮发动机100的操作期间穿过液体廊道涡流盘343的液体燃料的预定速率。
[0035] 在所示出的实施例中,液体廊道涡流盘343的横截面是延伸半圆或在末端处具有半圆的矩形。还可使用其它横截面形状,例如矩形、正方形和圆形。所述矩形和正方形横截面的边缘可是圆形的。
[0036] 雾化器凸台347可沿轴向向后方向从液体廊道341的环形环或中空圆柱体形状的向后径向表面延伸。每个雾化器凸台347可设定尺寸以保持一个雾化器。每个雾化器凸台347可以具有比液体廊道341的径向厚度更小直径的中空圆柱形。雾化器凸台347可以被等间隔地布置在液体廊道341周围。
[0037] 在所示的实施例中,时钟状销凸台348沿两个雾化器凸台347之间的轴向向后方向从液体通道341的环形环或中空圆柱体形状的向后径向表面延伸。时钟状销凸台348可以类似于雾化器凸台347成形并且可设定尺寸以保持时钟状销352。时钟状销352可具有圆柱形形状。时钟状销352可帮助在喷射器头320内对准内部预混合管360。
[0038] 廊道盖342可以是具有围绕与喷射器组合件轴线309同轴的液体通道组合件340的轴线转动的“C”或“U”形横截面的环形环或中空圆柱体。廊道盖342可以包括从环形环或中空圆柱形的廊道盖342向前轴向延伸的液体入口管凸台349。液体入口管354可以延伸进入液体入口管凸台349。卡环353可以径向地围绕液体入口管凸台349布置。
[0039] 廊道盖342可以被设定尺寸以装配在液体廊道341的外圆周表面与内圆周表面上。液体廊道341的前径向表面可以接触廊道盖342并且可以形成与廊道盖342的密封。廊道盖
342可以在液体廊道341的外圆周表面与内圆周表面处被铜焊或焊接至液体廊道341。
[0040] 流动挡板392可以包括从液体廊道341径向向内布置的轴向部分以及从液体廊道341与内预混管360之间轴向布置的轴向部分延伸出的径向部分。
[0041] 图4是图3的内预混管360的透视图。参考图3和4,内预混管360可以包括过渡端361、中间管362、尖端端部363和预混管内表面365。在图3所示的实施例中,过渡端361为包括环形盘部分367和从环形盘部分367朝向轴向向后方向弯曲的重定向部分368的双曲型漏斗。在其他实施例中,重定向部分368可以由围绕内预混管360的轴线旋转的各种横截面形状形成,其从径向方向过渡至轴向方向。
[0042] 过渡端361还可以包括外圆柱形部分375、止动唇364、时钟状孔369和清除通道366。外圆柱形部分375沿与尖端端部363相对的方向从环形盘部分367的径向外部轴向向前延伸。外圆柱形部分375可以具有直中空圆柱形形状。止动唇364可以从外圆柱形部分375径向向外延伸。在所示出的实施例中,止动唇364还轴向向前延伸。时钟状孔369被设定尺寸以容纳时钟状销352并且在组装时与时钟状销352对准。过渡端361可以包括围绕时钟状孔369的加厚部分或凸台部分。
[0043] 过渡端361被配置成包括清除通道366。清除通道366可以延伸穿过重定向部分368。清除通道366被配置成沿着预混管内表面365引导空气。在所示出的实施例中,过渡端
361包括围绕过渡端361以30度等间隔布置的12个清除通道366,该12个清除通道366轴向延伸穿过过渡端361。在其他实施例中,可以使用不同数量的清除通道366。清除通道366被设定尺寸并且被配置成使得穿过清除通道366没有压降或压降最小。也可以使用不同形状、尺寸、间隔和配置。
[0044] 中间管362可以被焊接或铜焊至过渡端361的后端。在所示的实施例中,中间管362继续为过渡端361的双曲型漏斗形状。在其他实施例中,中间管362可以为截头锥体、漏斗或可以由具有围绕内预混管360的轴线旋转的弯曲外表面和内表面的截面形成。
[0045] 尖端端部363可以被焊接或铜焊至中间管362的后端。在图3所示的实施例中,尖端端部363包括弯曲部分357、圆柱形部分358和尖端面359。弯曲部分357可以继续为过渡端361和中间管362的双曲型漏斗形状,并且从弯曲的中间管362过渡至中空直圆柱体。圆柱形部分358可以是从弯曲部分357向后延伸的中空直圆柱体。尖端面359可以从圆柱形部分358的后端径向向内延伸,并且形成环形盘,其后端为过渡端361的远端的圆柱形部分358的轴向端。
[0046] 预混管内表面365可以是内预混管360的外表面的至少一部分。预混管内表面365可以是围绕内预混管360的轴线的旋转表面,其从径向或环形环表面过渡至周向或圆柱形表面。在所示出的实施例中,预混管内表面365为双曲型漏斗或伪球面的一部分。在其他实施例中,径向表面可以过渡至具有直线段或围绕内预混管360的轴线旋转的曲线的组合的圆柱形表面。
[0047] 在图3所示的实施例中,止动环355为环形环。止动环355被设定尺寸以安装在止动环凹槽329内。在所示的实施例中,止动环355和止动环凹槽329具有螺纹以将止动环355固定至喷射器主体322。其他保持或定机构可以用于将止动环355固定或附接至喷射器主体322。止动环355被配置成在喷射器头320内固定、保持、锁定内预混管360。在所示的实施例中,止动环355轴向向后并且与止动唇364径向对准,以将内预混管360固定至喷射器主体
322;止动唇364的至少一部分延伸到止动环凹槽329中。
[0048] 参考图3,液体导向管组件370可以通过导向杆316从导向连接器轴向延伸并且通过喷射器头320。液体导向管组件370可以与喷射器组件轴线309共轴。液体导向管组件可以包括液体导向管尖端端部371,所述液体导向管尖端端部371径向地位于圆柱形部分358内并且轴向地邻近尖端面359的环形形状的开口处。导向罩380可以位于液体导向管组件370的一部分的径向向外处并且位于内预混管360的径向向内处。导向罩380可以从喷射器主体322向后延伸。导向罩380可以包括导向罩尖端381。导向罩尖端381可以径向地位于导向管尖端端部371和圆柱形部分358之间,并且可以延伸到尖端面359的环形形状的开口中。
[0049] 外预混筒330可以包括筒331、筒端332和预混管外表面339。筒331可以包括主体部分337、筒部分338和叶片333。主体部分337可以具有环形盘形状。筒部分338可以从主体部分337轴向向后延伸。在图3中所示的实施例中,筒部分338从主体部分337的后部和径向的内部部分延伸。筒部分338可以具有中空圆柱体或圆柱管形状。中空圆柱体或圆柱管形状可以是锥形的。锥形圆柱体可以是中空圆锥体的平截头体。叶片333可以从主体部分337轴向向前延伸。在图3中所示的实施例中,叶片333是楔形的,所述楔形具有被截短或移除的楔形物的尖端。叶片333可以包括其他配置为将空气引入或涡旋到预混管内的形状。每个轮片333可以包括向内表面387和通通道334。向内表面387是在叶片333末端的表面并且是叶片333的径向内表面。向内表面387可以是圆周表面。通风通道334可以延伸穿过每个叶片
333并且在向内表面387处离开叶片333。
[0050] 筒端332可采用诸如焊接或铜焊之类的金属连接工艺,在筒部分338的尾端处连接于筒331。筒端332可具有类似于筒部分338的形状的中空圆柱体或圆柱形管的形状。中空圆柱体或圆柱形管的形状可以是渐缩的。锥形圆柱体可以是中空椎体的截头体。预混筒帽324可在筒端332的外表面处焊接或铜焊到筒端332的尾端。预混筒帽324可具有绕喷射器组件轴线309旋转的“C”、“U”或“J”形的截面。预混筒帽324可与筒端332形成空气袋或通道。
[0051] 预混管外表面339可包括筒331和筒端332的径向内部圆柱形表面。当安装在喷射器头320时,预混管外表面339可相对于预混管内表面365径向向外定位
[0052] 图5是图3中喷射器头320的分解图。参考图3和5,外预混筒330可采用螺栓389和锁定板388固定于主体组件321。内预混管350可通过止动环355固定于主体组件321。在一些实施例中,止动环355螺接到主体组件321上。
[0053] 上述组件(或它们的子组件)的一个或多个可由不锈和/或称为“超耐热合金”的耐高温材料制成。超耐热合金或高导磁率合金是高温下具有良好的机械强度和耐蠕变性、良好的表面稳定性以及耐腐蚀和抗化性的合金。超耐热合金可包括如下材料,例如HASTELLOY、INCONEL、WASPALOY、REN合金、HAYNES合金、INCOLOY、MP98T、TMS合金以及CMSX单晶合金。
[0055] 燃气涡轮发动机可适用于多种工业应用,诸如石油和天然气工业(包括石油和天然气的传输、收集、储存、收回和提升)、发电工业、热电联供、航空业及其他运输工业的各个方面。
[0056] 参考图1,气体(典型地为空气10)作为“工作流体”进入入口110,并被压缩机200压缩。在压缩机200内,工作流体通过一系列的压缩机盘组件220在环形流动路径115内被压缩。特别地,空气10在编号的“级”中被压缩,所述级与每个压缩机盘组件220相关联。例如,“第4级空气”可与在下游或者沿从从入口110朝废气口500的“向后”方向的第4个压缩机盘组件220相关联。同样,每个涡轮盘组件420可与已编号的级相关联。
[0057] 一旦压缩空气10离开压缩机200,则压缩空气就扩散并进入燃烧室300。参考图3,空气10的一部分沿着通路306行进并且在叶片333之间进入燃料在此被添加的初级空气入口336。空气10和燃料在预混管外表面339和预混管内表面365之间混合并搅动。
[0058] 参考图1,空气10和燃料混合物喷射到燃烧室390中并被燃烧。通过一系列涡轮机盘组件420的每级经由涡轮机400从燃烧反应中吸取能量。然后,废气90可在废气扩压器520中扩散、收集并且改向。废气90经由废气收集器550离开系统并且可被进一步处理(例如,减少有害排放和/或从废气90中回收热量)。
[0059] 导引火焰可以用于在燃气涡轮发动机100运行期间维持火焰的稳定性。参考图3,进料空气,即空气10的一部分,沿路径301通过外盖315进入喷射器头320。进料空气沿路径302通过空气供应通道325行进。进料空气的一部分被用作导引进料空气。在沿路径305穿过导引罩尖端381用于与导引燃料的燃烧结合使用之前,导引进料空气继续沿着内预混管360和导引罩380之间的路径303行进。
[0060] 在预混管外表面339和预混管内表面365之间行进的一些燃料可以在预混管内表面365上积累或润湿预混管内表面365。湿润的预混管内表面365可以导致积聚的燃料焦化在预混管内表面365上或可以引起自燃、回火,或火焰保持。
[0061] 在图3中所示的实施例中,另一部分的进料空气被用作清除空气。清除空气沿路径304穿过清除通道366并且沿预混管内表面365被引导。清除空气可以防止燃料在预混管内表面365上积累或润湿预混管内表面365或可将积聚的燃料推离预混管内表面365。防止燃料在预混管内表面365上积聚并且将积聚的燃料从预混管内表面365上移除可以防止或减少燃料焦化并且可以防止或降低自燃、回火,或火焰保持的几率。防止或减少自燃、回火,或火焰保持可以增加喷射器头320的寿命,所述喷射器头320的寿命,包括内预混管360和外预混筒330的寿命。
[0062] 在喷射器310的使用寿命期间,可以进行拆修。可需要对喷射器头320的组件(包括外预混筒330、内部预混筒360以及液体廊道组件340)进行修理或替换。参考图5,通过移除螺栓389从喷射器头320移除外预混筒330(包括叶片333)。在通过移除止动环355来移除外预混筒330之后移除内预混管360。移除外预混筒330和内部预混筒360提供向液体廊道组件340的接近,从而允许修理或更换液体廊道组件。也可需要将挡流板392(在图3中示出)移除来接近液体廊道组件340。
[0063] 参考图3,液体廊道组件340可焊接或铜焊到喷射器主体322。在实施例中,凸台353铜焊到凸台沉孔328中。通过机械移除焊接或铜焊到喷射器主体322的液体廊道组件340的部分来从喷射器主体320中移除液体廊道组件340。提供具有叶片333的可移除外预混筒330,可移除的内预混管360以及向液体廊道组件340的接近可降低拆检成本并且可延长喷射器310的寿命。
[0064] 在燃气涡轮发动机100的运行期间,外预混筒330的筒端332和内预混管360的尖端363邻近于燃烧室390并且暴露于高温下。筒端332和尖端363会比外预混筒330和内预混管
360的其他部分更早地需要更换。更换筒端332或尖端363可降低喷射器310的维修和拆检成本。
[0065] 图6是用于拆检喷射器310的方法的流程图。该方法包括在步骤810处,从喷射器310移除外预混筒330。步骤810包括移除将外预混筒330固定到喷射器主体322的螺栓389。
步骤810之后是在步骤820处,从喷射器310移除内预混管360。步骤820包括移除止动环355。
移除止动环355可以包括从喷射器主体322上拧松止动环355。
[0066] 步骤820之后是在步骤830处,将尖端部分从内预混管360分离。尖端部分包括尖端端部363。在一些实施例中,尖端部分也包括中间管362。步骤830可以包括移除尖端部分和剩余部分之间的焊缝或铜焊材料。剩余部分包括过渡端361。在一些实施例中,剩余部分还包括中间管362并且尖端部分不包括中间管362。
[0067] 步骤830之后是采用在步骤840的金属连接工艺将新的尖端部分连接到剩余部分。可以采用金属连接工艺,诸如焊接和铜焊。在一个实施例中,使用了电子束焊接。
[0068] 之前的详细描述在本质上仅仅是示例性性的,并非意图限制本发明或本发明的应用和用途。所述的实施例并不仅限于与特定类型的燃气涡轮发动机结合使用。因此,尽管本发明为了便于解释而示出并描述了特定的外预混筒,但应理解的是,根据本发明的外预混筒能实施在各个其他构造中,能用于各种其他类型的燃气涡轮发动机并且能用在其他类型的机器中。此外,不期望受到前述背景或详细描述所体现的任何原理的限制。还可以理解的是,图示可包括放大的尺寸以更好地说明所示出的参照项目,并且并不被认为是限制性的,除非特别说明。
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