与在燃烧涡轮发动机中集成延迟贫喷射有关的组件和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及与在燃烧涡轮发动机中集成延迟贫喷射有关的组件和装置，具体而言，涉及一种用于燃烧涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的组件，其中燃烧器包括径向内壁和径向外壁，径向内壁限定主燃料喷嘴下游的主燃烧室，径向外壁包围该径向内壁而在二者之间形成流动环形空间，该组件包括：固定在径向内壁上的凸出部，该凸出部构造成限定穿过径向内壁的中空通道；可滑动地接合在凸出部内的输送管；形成在输送管上的止挡部；以及定位在凸出部与止挡部之间的减振装置。

【技术实现步骤摘要】
与在燃烧涡轮发动机中集成延迟贫喷射有关的组件和装置
本专利技术涉及燃烧涡轮发动机，且更具体地涉及在燃烧涡轮发动机的燃烧衬套中集成延迟贫喷射、延迟贫喷射套筒组件和/或与其有关的制造方法。
技术介绍
燃烧涡轮发动机中的分级燃烧存在多种设计，但大部分是由多个管和接口组成的复杂组件。一种用于燃烧涡轮发动机中的分级燃烧是延迟贫喷射。在这种分级燃烧中，延迟贫燃料喷射器位于主燃料喷射器下游。如本领域的普通技术人员应了解的，在此下游位置燃烧燃料/空气混合物可以用来提高NOx性能。NOx或氮氧化物是由燃烧传统烃燃料的燃烧涡轮发动机产生的主要不期望的空气污染排放物之一。延迟贫喷射也可以起到空气旁通的作用，其可以用来在“调低(turndown)”或低负荷操作期间改善一氧化碳即CO排放。应了解，延迟贫喷射系统可以提供其它运行益处。当前延迟贫喷射组件对于新的燃气涡轮机单元和已有单元的改装两者而言都是昂贵和费钱的。其原因之一在于传统延迟贫喷射系统、尤其是与燃料输送相关的那些系统的复杂性。与这些复杂的系统相关的诸多部件必须设计成耐受涡轮机环境的极端热负荷和机械负荷，这显著增加了制造开支。即便这样，传统延迟贫喷射组件仍具有燃料泄漏到压缩机排气壳体中的高风险，该泄漏会导致自动点燃并且是一种安全危害。此外，传统系统的复杂性增加了组装成本。因此，需要形成尤其是减少了系统复杂性、组装时间和制造成本的改进的延迟贫喷射系统、构件和制造方法。
技术实现思路
本申请因此描述了一种用于燃烧涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的组件，其中燃烧器包括限定主燃料喷嘴下游的主燃烧室的径向内壁和包围径向内壁而在二者之间形成流动环形空间(flowannulus)的径向外壁。该组件可以包括：刚性地固定在径向内壁上的凸出部，该凸出部构造成限定穿过径向内壁的中空通道；可滑动地接合在凸出部内的输送管；形成在输送管上的止挡部；以及定位在凸出部与止挡部之间的减振装置。在一些实施例中，止挡部在输送管的一端定位在预定位置。该止挡部可以包括大于由凸出部限定的中空通道的刚性扩大区段。该扩大区段可以构造成经由定位在二者之间的减振装置接触凸出部，从而阻止输送管从衬套进一步退出。本申请的这些和其它特征将在结合附图和所附权利要求查看对优选实施例进行的详细描述后变得明显。附图说明图1是本专利技术的实施例可以用于其中的燃烧涡轮机系统的剖视图。图2是本专利技术的实施例可以用于其中的传统燃烧器的剖视图。图3是包括根据本专利技术的一个实施例的延迟贫喷射系统的燃烧器的剖视图。图4是包括根据本专利技术的一个实施例的延迟贫喷射系统的流动套筒和衬套组件的剖视图。图5是根据本专利技术的一个实施例的输送管的透视图。图6是根据本专利技术的一个实施例的延迟贫喷射器/输送管组件在未组装状态下的剖视图。图7是根据本专利技术的一个实施例的延迟贫喷射器/输送管组件在组装状态下的剖视图。图8是根据本专利技术的一个备选实施例的输送管的透视图。图9是根据本专利技术的一个备选实施例的延迟贫喷射器/输送管组件在未组装状态下的剖视图。图10是根据本专利技术的一个备选实施例的延迟贫喷射器/输送管组件在组装状态下的剖视图。图11是根据本专利技术的一个示范性实施例的流程图。部件列表10燃气涡轮机系统12压缩机14燃烧器16涡轮机20燃烧器21燃料喷嘴22头端23燃烧区24衬套25过渡件26流动套筒27流动环形空间28延迟贫喷射系统29燃料通道30燃料歧管31流动套筒凸缘32延迟贫喷射器33延迟贫喷嘴34输送管41(输送管的)凸缘42压缩座43管45进口46出口47螺栓孔48变窄的横档49螺栓50螺栓孔51凸出部55止挡部57凹进的压缩座59弹簧61突出的环63(延迟贫喷嘴中的)燃料出口65(延迟贫喷嘴的)凸缘67冲击套筒。具体实施方式图1是示出了典型燃烧涡轮机系统10的图。燃气涡轮机系统10包括压缩进入的空气以形成压缩空气供给的压缩机12、燃烧燃料以便产生高压、高速热气体的燃烧器14、以及涡轮机16，该涡轮机16利用涡轮机叶片从自燃烧器14进入涡轮机16的高压、高速热气体提取能量，以便通过热气体旋转。随着涡轮机16旋转，使得连接到涡轮机16上的轴也旋转，该轴的旋转可以用来驱动负载。最后，排气离开涡轮机16。图2是本专利技术的实施例可以用于其中的传统燃烧器的剖视图。尽管燃烧器20可以采取各种形式，每一种形式均适合于包括本专利技术的各种实施例，但典型地，燃烧器20包括头端22，该头端22包括将燃料流与空气结合以在由周围的衬套24限定的主燃烧器23内燃烧的多个燃料喷嘴21。衬套24典型地从头端22延伸到过渡件25。如图所示，衬套24由流动套筒26包围。过渡件25由冲击套筒67包围。应了解，在流动套筒26与衬套24之间以及过渡件25与冲击套筒67之间形成有文中将称为“流动环形空间27”的环形空间。如图所示，流动环形空间27延伸燃烧器20的大部分长度。从衬套24，过渡件25使流动随着其行进到涡轮机区段(未示出)下游而从衬套24的圆形截面过渡到环形截面。在下游端，过渡件25将工作流体流引向定位在涡轮机16的第一级中的翼型件。应了解，流动套筒26和冲击套筒27典型地具有穿过其中形成的冲击孔口(未示出)，这些冲击孔口允许来自压缩机12的压缩空气的冲击流进入形成在流动套筒26/衬套24和/或冲击套筒67/过渡件25之间的流动环形空间27。通过冲击孔口的压缩空气流对流地冷却了衬套24和过渡件25的外表面。经流动套筒26进入燃烧器20的压缩空气经由绕衬套24形成的流动环形空间27被引向燃烧器20的前端。然后，压缩空气然后可以进入燃料喷嘴21，压缩空气在这里与燃料混合以在燃烧区23内燃烧。如上所述，涡轮机16包括涡轮机叶片，衬套24中的燃料的燃烧产物被接收在涡轮机叶片中以驱动涡轮机叶片的旋转。过渡件将燃烧产物流引导到涡轮机16中，燃烧产物在涡轮机16中与叶片相互作用而引发绕轴的旋转，该旋转如上所述随后可以用来驱动诸如发电机之类的负载。因此，过渡件25用于联接燃烧器20与涡轮机16。在包括延迟贫喷射的系统中，应了解，过渡件25也可以限定次级燃烧区，向该次级燃烧区供给的附加燃料和供给到衬套24燃烧区的燃料的燃烧产物在该次级燃烧区中燃烧。图3和图4提供了根据本专利技术的示范性实施例的方面的延迟贫喷射系统28的视图。如文中所用，“延迟贫喷射系统”是用于在主燃料喷嘴21下游和涡轮机16上游的任何点将燃料与空气的混合物喷射到工作流体流中的系统。在某些实施例中，“延迟贫喷射系统28”更具体地定义为用于将燃料/空气混合物喷射到由衬套限定的主燃烧室的后端中的系统。一般而言，延迟贫喷射系统的目的之一包括使燃料燃烧能够发生在主燃烧器/主燃烧区下游。这种类型的操作可以用于提高NOx性能，然而，如相关领域的普通技术人员应了解的，发生在过于下游的燃烧可能导致不期望的较高CO排放。如下文更详细所述，本专利技术提供了用于实现改善的NOx排放同时避免不期望结果的有效的替代选择。此外，本专利技术的延迟贫喷射系统28还允许消除压缩机排气壳体(“CDC”)管道、软管、密封连接等。其还提供了用于将延迟贫喷射集成在燃气涡轮机的燃烧衬套中的简单组件以及制造和组装此类系统的有效方法。应了解，本专利技术的不同方面提供了可以将燃料/空气混合物喷射到燃烧区23和/或衬套24的后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃烧涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的组件，其中所述燃烧器包括径向内壁和径向外壁，所述径向内壁限定主燃料喷嘴下游的主燃烧室，所述径向外壁包围所述径向内壁而在二者之间形成流动环形空间，所述组件包括：刚性地固定在所述径向内壁上的凸出部，所述凸出部构造成限定穿过所述径向内壁的中空通道；可滑动地接合在所述凸出部内的输送管；形成在所述输送管上的止挡部；以及定位在所述凸出部与所述止挡部之间的减振装置。

【技术特征摘要】
2011.08.05 US 13/204,3401.一种用于燃烧涡轮发动机的燃烧器的延迟贫喷射系统中的组件，其中所述燃烧器包括径向内壁和径向外壁，所述径向内壁限定主燃料喷嘴下游的主燃烧室，所述径向外壁包围所述径向内壁而在二者之间形成流动环形空间，所述组件包括：刚性地固定在所述径向内壁上的凸出部，所述凸出部构造成限定穿过所述径向内壁的中空通道；可滑动地接合在所述凸出部内的输送管；形成在所述输送管上的止挡部；以及定位在所述凸出部与所述止挡部之间的减振装置。2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述径向内壁包括衬套并且所述径向外壁包括流动套筒；并且其中，所述减振装置构造成提供动态减振。3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述径向内壁包括过渡件并且所述径向外壁包括冲击套筒；并且其中，所述减振装置构造成提供动态减振。4.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述输送管包括限定流体通道的引流结构；其中：在第一端，所述引流结构包括进口；在第二端，所述引流结构包括出口；并且所述引流结构包括使得所述流体通道跨越所述流动环形空间并将所述出口定位在所述衬套中的期望喷射点的构造。5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述期望喷射点包括沿所述衬套的内壁面的位置；并且其中，所述引流结构包括具有预定长度的管，所述预定长度与所述延迟贫喷嘴以及所述期望喷射点之间的距离对应。6.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述止挡部定位在朝所述输送管的所述第二端的预定位置；其中，所述止挡部包括大于由所述凸出部限定的中空通道的刚性扩大区段；其中，所述扩大区段构造成经由定位在二者之间的所述减振装置接触所述凸出部，从而阻止所述输送管从所述衬套进一步退出。7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述止挡部在所述输送管上的预定位置包括一旦所述扩大区段经由定位在二者之间的所述减振装置接触所述凸出部便将所述输送管的所述出口定位在所述期望喷射点的位置；并且其中，所述止挡部在所述输送管上的预定位置包括一旦所述扩大区段经由定位在二者之间的所述减振装置接触所述凸出部便相对于所述延迟贫喷嘴适当地定位所述输送管的第一端的位置。8.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述组件还包括：嵌埋在所述流动套筒中的延迟贫喷嘴；以及用于将所述输送管的所述引流结构的所述第一端刚性地附装到所述延迟贫喷嘴上的附装装置；其中，所述附装装置构造成使得在接合后，所述输送管被拉向所述延迟贫喷嘴，使得所述止挡部被拉靠在所述减振装置上并且所述减振装置被拉靠在所述凸出部上。9.根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述输送管与所述延迟贫喷嘴之间的附装装置构造成使得在接合后，所述输送管被拉向所述延迟贫喷嘴，使得所述减振装置被压缩在所述止挡部与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：RM迪琴蒂奥，PB梅尔顿，LJ斯托亚，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：