涡轮机械燃烧器喷嘴及其形成方法技术

一种涡轮机械燃烧器喷嘴包括整体式喷嘴构件，其具有板元件和多个喷嘴元件。多个喷嘴元件中的各个包括第一端，其从板元件延伸至第二端。板元件和多个喷嘴元件形成为整体构件。板部件与喷嘴构件相连接。板部件包括外边缘，其限定第一表面和第二表面以及在第一表面与第二表面之间延伸的多个开口。多个开口构造并设置成与多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端对准并接受多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端。

【技术实现步骤摘要】
涡轮机械燃烧器喷嘴及其形成方法联邦政府研究声明本专利技术是在能源部授予的合同号DE-FC26-05NT42643下通过政府支持完成的。政府享有本专利技术中的某些权益。
本文中公开的主题涉及涡轮机械领域，并且更具体地涉及一种具有整体式(monolithic)喷嘴构件的涡轮机械燃烧器喷嘴。
技术介绍
一般而言，燃气涡轮机械燃烧燃料/空气混合物，其释放热能以形成高温气流。高温气流经由热气体路径而被引导至涡轮部分。涡轮部分将来自高温气流的热能转换成使涡轮轴旋转的机械能。涡轮部分可用于各种应用中，诸如用于将功率提供给泵、发电机、车辆等。在燃气涡轮机械中，发动机效率随着燃烧气流温度增加而增加。不幸的是，更高气流温度产生更高水平的氮氧化物(NOx)，其是受到联邦及州政府法规限制的排放物。因此，在有效范围内操作燃气涡轮与同时还确保NOx的输出保持在强制性水平之下之间存在谨慎的平衡动作。达到低NOx水平的一种方法是在燃烧之前确保燃料与空气的良好混合。达到低NOx水平的另一方法是采用更高反应性的燃料，其在较低火焰温度下燃烧时产生较少排放物。
技术实现思路
根据示范实施例的一个方面，涡轮机械燃烧器喷嘴包括整体式喷嘴构件，其具有板元件和多个喷嘴元件。多个喷嘴元件中的各个包括第一端，其从板元件延伸至第二端。板元件和多个喷嘴元件形成为整体构件(unitarycomponent)。板部件与整体式喷嘴构件相连接。板部件包括外边缘，其限定第一表面和第二表面以及在第一表面与第二表面之间延伸的多个开口。多个开口构造并设置成与多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端对准并且接受多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端。根据示范实施例的另一方面，一种形成涡轮机械喷嘴的方法包括：形成整体式喷嘴构件，其具有板部件和从板部件轴向向外凸出的多个喷嘴元件；将具有多个开口的板元件定位在喷嘴构件附近；将多个喷嘴元件与多个开口中的相应开口对准；并且将多个喷嘴元件连接于板元件。一种涡轮机械燃烧器喷嘴包括：整体式喷嘴构件，其具有板元件和多个喷嘴元件，多个喷嘴元件中的各个包括从板元件延伸至第二端的第一端，板元件和多个喷嘴元件形成为整体构件；和连接于整体式喷嘴构件的板部件，板部件包括外边缘，其限定第一表面和第二表面以及在第一表面与第二表面之间延伸的多个开口，多个开口构造并设置成与多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端对准并且接受多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端。优选地，该涡轮机械燃烧器喷嘴还包括：布置在板元件与板部件之间的流体流量调节板部件，流体流量调节板部件具有第一表面部分、第二表面部分以及在第一表面部分与第二表面部分之间延伸的多个喷嘴通道，多个喷嘴通道构造并设置成与多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件对准并且接受多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件。优选地，多个喷嘴元件中的各个包括布置在板元件与流体流量调节板部件之间的径向通道。优选地，流体流量调节板部件包括在第一表面部分与第二表面部分之间延伸的多个流体流开口。优选地，板元件包括涡轮机械燃烧器喷嘴的出口。优选地，板元件包括壁部件，壁部件从板元件轴向向外凸出。优选地，板部件包括帽部件，其包括从第二表面轴向向外凸出的壁部分，壁部分构造并设置成与壁部件接合，以限定流体室。优选地，多个喷嘴元件中的各个的第二端包括锥形区域。优选地，多个开口中的各个包括形成于第二表面中的锥形区，锥形区构造并设置成接受多个喷嘴元件中的各个的锥形区域。优选地，多个开口中的各个包括形成于第一表面中的锥形区段。一种形成涡轮机械燃烧器喷嘴的方法包括：形成整体式喷嘴构件，其具有板元件和从板元件轴向向外凸出的多个喷嘴元件；将板部件定位在整体式喷嘴构件附近，板部件具有多个开口；将多个喷嘴元件与多个开口中的相应开口对准；且将多个喷嘴元件连接于板部件。优选地，形成整体式喷嘴构件包括铸造具有实芯的多个喷嘴元件。优选地，该方法还包括：形成穿过多个喷嘴元件中的各个的导管。优选地，该方法还包括：将具有多个喷嘴通道的流体流量调节板部件定位在板元件与板部件之间，多个喷嘴元件延伸穿过多个喷嘴通道中的相应喷嘴通道。优选地，该方法还包括：在板元件与流体流量调节板部件之间的多个喷嘴元件中的各个中形成径向通道。优选地，形成径向通道包括从导管内形成径向通道。优选地，该方法还包括：在多个喷嘴元件中的各个的端部中形成锥形区域；在多个开口中的各个处，在板部件的表面中形成锥形区；且使多个喷嘴元件中的各个的锥形区域嵌套至板部件的锥形区域中的对应锥形区域中。优选地，该方法还包括：在多个开口中的各个处，在板部件的相反表面中形成锥形区段；且通过锥形部分将多个喷嘴元件中的各个的端部连接于板部件。优选地，将多个喷嘴元件中的各个连接于板部件包括在多个开口中的各个处将多个喷嘴元件中的各个焊接于板部件。优选地，该方法还包括：将环绕多个喷嘴元件中的各个的壁部件与从板部件凸出的壁部分连接。从以下结合附图所做的描述中将使这些优势和特征以及其它优势和特征更为明晰。附图说明被认为是本专利技术的主题在说明书的结尾处的权利要求中被特别地指出并清楚地主张权利。从结合附图所作的下列详细说明中，本专利技术的前述和其他特征和优点是显而易见的，其中：图1是涡轮机械的局部截面侧视图，该涡轮机械包括具有根据示范实施例的整体喷嘴构件的燃烧器组件；图2是图1的燃烧器组件的截面图，其示出具有根据示范实施例的整体喷嘴构件的喷嘴组件；图3是根据示范实施例的涡轮机械喷嘴的截面图；图4是在形成径向通道和导管之前的图3的涡轮机械喷嘴的出口部分的局部截面图；图5是在形成径向通道之后的图4的涡轮机械喷嘴的一部分的截面图；图6是在形成导管之后的图4的涡轮机械喷嘴的一部分的截面图；图7是根据示范实施例的另一方面的涡轮机械喷嘴的透视图；图8是图7涡轮机械喷嘴的分解图；且图9是图7涡轮机械喷嘴的帽部件部分的内表面的局部透视图。详细的描述参照附图经由示例说明本专利技术的实施例以及优点和特征。部件列表2涡轮机械4压缩机部分6涡轮部分8燃烧器组件10公共压缩机/涡轮轴22扩散器24压缩机排放室(compressordischargeplenum)30燃烧器本体36燃烧器衬套38燃烧室(combustionchamber)39环形燃烧室冷却通道45过渡件48内壁49外壁54环形通道56导向腔(guidecavity)60喷嘴组件69喷嘴本体72流体入口板73多个开口74出口77流体传送通道78出口区段80整体式喷嘴构件83板部件86流体流量调节板部件87外喷嘴壁88第一流体室(firstfluidplenum)89第二流体室92第三流体室100板元件101第一表面区段102相反的第二表面区段104多个喷嘴元件106第一端107第二端108中间部分109开口110中心开口112实芯114外边缘117第一相反表面118第二相反表面119中心开口120多个排放开口130外边缘133第一相反表面部分134第二相反表面部分137多个喷嘴通道139多个流体流开口142多个焊缝144多个焊缝150径向通道155导管158流体入口163多个喷嘴延长部166第一端或凸缘端168第二端或出口端172凹槽175压板(clampingplate)190喷嘴本体195整体式喷嘴构件199帽部件201板元件202第一相反表面区段2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机械燃烧器喷嘴，包括：整体式喷嘴构件，其具有板元件和多个喷嘴元件，所述多个喷嘴元件中的各个包括从所述板元件延伸至第二端的第一端，所述板元件和所述多个喷嘴元件形成为整体构件；和连接于所述整体式喷嘴构件的板部件，所述板部件包括外边缘，其限定第一表面和第二表面以及在所述第一表面与所述第二表面之间延伸的多个开口，所述多个开口构造并设置成与所述多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端对准并且接受所述多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端。

【技术特征摘要】
2012.05.29 US 13/482,5401.一种涡轮机械燃烧器喷嘴，包括：整体式喷嘴构件，其具有板元件和多个喷嘴元件，所述多个喷嘴元件中的各个包括从所述板元件延伸至第二端的第一端，所述板元件和所述多个喷嘴元件形成为整体构件，其中所述多个喷嘴元件中的各个的所述第二端包括锥形区域；和连接于所述整体式喷嘴构件的板部件，所述板部件包括外边缘，其限定第一表面和第二表面以及在所述第一表面与所述第二表面之间延伸的多个开口，所述多个开口构造并设置成与所述多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端对准并且接受所述多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件的第二端。2.根据权利要求1所述的涡轮机械燃烧器喷嘴，其特征在于，还包括：布置在所述板元件与所述板部件之间的流体流量调节板部件，所述流体流量调节板部件具有第一表面部分、第二表面部分以及在所述第一表面部分与所述第二表面部分之间延伸的多个喷嘴通道，所述多个喷嘴通道构造并设置成与所述多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件对准并且接受所述多个喷嘴元件中的对应喷嘴元件。3.根据权利要求2所述的涡轮机械燃烧器喷嘴，其特征在于，所述多个喷嘴元件中的各个包括布置在所述板元件与所述流体流量调节板部件之间的径向通道。4.根据权利要求2所述的涡轮机械燃烧器喷嘴，其特征在于，所述流体流量调节板部件包括在所述第一表面部分与所述第二表面部分之间延伸的多个流体流开口。5.根据权利要求1所述的涡轮机械燃烧器喷嘴，其特征在于，所述板元件包括所述涡轮机械燃烧器喷嘴的出口。6.根据权利要求1所述的涡轮机械燃烧器喷嘴，其特征在于，所述板元件包括壁部件，所述壁部件从所述板元件轴向向外凸出。7.根据权利要求6所述的涡轮机械燃烧器喷嘴，其特征在于，所述板部件包括帽部件，其包括从所述第二表面轴向向外凸出的壁部分，所述壁部分构造并设置成与所述壁部件接合，以限定流体室。8.根据权利要求1所述的涡轮机械燃烧器喷嘴，其特征在于，所述多个开口中的各个包括形成于所述第二表面中的锥形...

【专利技术属性】
技术研发人员：LJ斯托亚，PB梅尔顿，TE约翰逊，CX史蒂芬森，JD范斯洛，JH韦斯特摩尔兰，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：