用于在涡轮发动机中使用的燃料喷射组件及其组装方法技术

本发明专利技术涉及一种在涡轮发动机中使用的燃料喷射组件及其组装方法。具体而言，提供了一种管组件(202)。管组件包括：具有限定于其中的燃料压室(302)和冷却流体压室(304)的壳体(240)，冷却流体压室在燃料压室下游且由中间壁(306)与其分开；延伸穿过壳体的多个管(204)，多个管中的每一个均与流体供应室和管组件下游的燃烧室(234)流连通；以及在冷却流体压室下游端处的后板(236)，后板包括限定于其间的至少一个孔口(316)，以便于将来自于冷却流体压室和多个管的流体混合，且便于后板的冷却和温度保持中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】
用于在涡轮发动机中使用的燃料喷射组件及其组装方法联邦政府研究申明本专利技术是根据能源部(DOE)授予的合同号DE-FC26-05NT42643利用政府资助作出，且政府对本专利技术拥有一定的权利。
本文所公开的主题大体上涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及一种用于在涡轮发动机中使用的燃料喷射组件。
技术介绍
至少一些已知的涡轮发动机在联合发电设施和发电厂中使用。此类发动机可具有较高的每单位质量流的比功和比功率要求。为了提高操作效率，至少一些已知的涡轮发动机，如燃气涡轮发动机可以以升高的燃烧温度操作。大体上，在至少一些已知的燃气涡轮发动机中，发动机效率随燃烧气体温度升高而提高。然而，以较高的温度操作已知的涡轮发动机还可增加污染排放物如氮氧化物(NOX)的生成。为了减少此类排放物的生成，至少一些已知的涡轮发动机包括改进的燃烧系统设计。例如，许多燃烧系统可使用预混技术，预混技术包括管组件或微混合器，管组件或微混合器便于将物质如稀释剂、气体和/或空气与燃料相混合来生成燃料混合物以用于燃烧。预混技术还可允许氢掺杂。在氢掺杂过程中，在将燃料混合物导送到燃料喷嘴中之前，氢气(H2)与燃料混合。氢掺杂已显示出降低了排放水平且有助于减小燃烧器贫燃熄火(LBO)的可能性。然而，氢掺杂的使用可受限。在至少一些已知的燃烧系统中，燃料喷射组件的下游端和/或后板暴露于燃烧室。燃烧室中的燃料混合物的燃烧可将热应变给予燃料喷射组件的下游端和/或后板上。此外，带有氢掺杂使用的燃料喷射组件内的导管和/或管也暴露于高温。在一定时间内，继续暴露于高温和热应变可损害和/或缩短燃料喷射组件中的一个或多个构件的寿命。
技术实现思路
一方面，提供了一种用于在涡轮发动机中使用的燃料喷射组件。燃料喷射组件包括端罩、端罩下游的端盖组件、从端罩延伸至端盖组件的流体供应室，以及定位在端盖组件处的多个管组件。多个管组件中的每一个均包括：具有限定于其中的燃料压室和冷却流体压室的壳体，冷却流体压室在燃料压室下游且由中间壁与其分开；通过壳体延伸的多个管，多个管中的每一个均与流体供应室和管组件下游的燃烧室流连通；以及冷却流体压室下游端处的后板，后板包括限定为穿过其间的至少一个孔口，以便于将来自于冷却流体压室和多个管的流体混合且便于后板的冷却和温度保持中的至少一个。燃料喷射组件还包括至少一个燃料输送管道，其联接到多个管组件中的至少一个上以用于将燃料供应给燃料压室。在另一方面，提供了一种用于结合涡轮发动机使用的燃烧器组件。燃烧器组件包括燃烧室和与所述燃烧室定位在一起的燃料喷射组件。燃料喷射组件包括端罩、端罩下游的端盖组件、从端罩延伸至端盖组件的流体供应室，以及定位在端盖组件处的多个管组件。多个管组件中的每一个均包括：具有限定于其中的燃料压室和冷却流体压室的壳体，冷却流体压室在燃料压室下游且由中间壁与其分开；从壳体延伸的多个管，多个管中的每一个均与流体供应室和管组件下游的燃烧室流连通；以及冷却流体压室下游端处的后板，后板包括限定为穿过其间的至少一个孔口，以便于将来自于冷却流体压室和多个管的流体混合且便于后板的冷却和温度保持中的至少一个。燃料喷射组件还包括至少一个燃料输送管道，其联接到多个管组件中的至少一个上以用于将燃料供应给燃料压室。在又一方面，提供了一种用于组装结合涡轮发动机使用的燃料喷射组件的方法。该方法包括提供端罩和端罩下游的端盖组件、在端罩与端盖组件之间延伸的流体供应室。该方法还包括将多个管组件联接在端盖组件处，其中多个管组件中的每一个均包括具有限定于其中的燃料压室和冷却流体压室的壳体，冷却流体压室在燃料压室的下游且由中间壁与其分开；延伸穿过壳体的多个管，多个管中的每一个均与燃料供应室和管组件下游的燃烧室流连通；以及在冷却流体压室的下游端处的后板，后板包括限定为穿过其间的至少一个孔口，以便于来自于冷却流体压室和多个管的流体混合且便于后板的冷却和温度保持中的至少一个。该方法还包括将至少一个燃料输送管道联接到多个管组件中的至少一个上以将燃料输送至燃料压室。附图说明图1为示例性涡轮发动机的示意性截面视图。图2为结合图1中所示的涡轮发动机使用的示例性燃料喷射组件的一部分的示意性截面视图。图3为可结合图2中所示的燃料喷射组件使用的示例性管组件的一部分的放大示意性截面视图。图4为可结合图2中所示的燃料喷射组件使用的备选管组件的一部分的示意性截面视图。图5为可结合图2中所示的燃料喷射组件使用的示例性管组件的一部分的平面视图。图6为可结合图3中所示的管组件使用的示例性管的一部分的放大示意性截面视图。图7为图6中所示的管的平面视图。图8为可结合图3中所示的管组件使用的备选的管的一部分的示意性截面视图。部件列表100涡轮发动机112引入口(intake)分段114压缩机分段116燃烧器分段118涡轮分段120排气分段122转子轴124燃烧器126燃料喷射组件128负载130转子盘组件132转子组件140端罩150端盖组件156上游部分158下游部分160端板202管组件204管205纵向轴线208燃料输送管道221第一端部部分223第二端部部分232流体供应室234燃烧室236后板240壳体242侧壁244前端壁250径向外表面252径向内表面260柱形腔体302燃料压室304冷却流体压室306中间壁310燃料入口孔口312冷却流体入口314内表面315外表面316泄流孔330冲击板332冲击孔334冲击板表面402管组件404冷却流体供应导管430冲击板432冲击孔434表面500管组件502管506出口510槽口602内壁604外壁606出口610冷却流体通路612凸缘(ledge)614通路壁616后板壁700导叶800管806出口。具体实施方式本文中所述的方法及系统便于冷却燃料喷射组件中的一个或多个构件。燃料喷射组件包括管组件，管组件包括具有限定于其中的燃料压室和冷却流体压室的壳体。后板定位在冷却流体压室的下游端处，且包括限定于其中的至少一个孔口。多个管延伸穿过壳体。冷却流体压室和后板孔口使得能够冷却燃料喷射组件中的后板和/或管，以此减小后板和管上的热负载，从而便于防止破坏和延长燃料喷射组件的寿命。此外，管出口的外壁处的旋流导叶或翼片使得冷却流体和燃料能够二次混合，从而降低NOX排放。图1为示例性涡轮发动机100的示意性截面视图。更具体而言，涡轮发动机100为燃气涡轮发动机。尽管示例性实施例包括燃气涡轮发动机，但本专利技术不限于任何一种特定的发动机，且本领域的普通技术人员将认识到本专利技术可结合其它涡轮发动机使用。在示例性实施例中，涡轮发动机100包括引入口分段112、联接到引入口分段112的下游的压缩机分段114、联接到压缩机分段114下游的燃烧器分段116、联接到燃烧器分段116下游的涡轮分段118，以及排气分段120。涡轮分段118经由转子轴122联接到压缩机分段114上。在示例性实施例中，燃烧器分段116包括多个燃烧器124。燃烧器分段116联接到压缩机分段114上，使得各个燃烧器124均与压缩机分段114流连通。燃料喷射组件126联接在各个燃烧器124内。涡轮分段118联接到压缩机分段114上且联接到负载128上，例如但不限于发电机和/或机械驱动应用。在示例性实施例中，各个压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在涡轮发动机(100)中使用的燃料喷射组件(126)，所述燃料喷射组件包括：端罩(140)；所述端罩下游的端盖组件(150)；从所述端罩延伸至所述端盖组件的流体供应室(232)；定位在所述端盖组件处的多个管组件(202)，所述多个管组件中的每一个均包括：具有限定于其中的燃料压室(302)和冷却流体压室(304)的壳体(240)，所述冷却流体压室在所述燃料压室下游且由中间壁(306)与其分开；延伸穿过所述壳体的多个管(204)，所述多个管中的每一个均与所述流体供应室和所述管组件下游的燃烧室(234)流连通；以及在所述冷却流体压室的下游端处的后板(236)，所述后板包括至少一个孔口(316)，所述孔口(316)限定为穿过其间以便于混合来自于所述冷却流体压室和所述多个管的流体，且便于所述后板的冷却和温度保持中的至少一个；以及联接到所述多个管组件中的至少一个上以用于将燃料供应至所述燃料压室的至少一个燃料输送管(208)。

【技术特征摘要】
2012.05.30 US 13/4831531.一种用于在涡轮发动机(100)中使用的燃料喷射组件(126)，所述燃料喷射组件包括：端罩(140)；包括在端罩下游的后板(236)上的端盖组件(150)；从所述端罩延伸至所述端盖组件的流体供应室(232)；定位在所述端盖组件处的多个管组件(202)，所述多个管组件中的每一个均包括：具有限定于其中的燃料压室(302)和冷却流体压室(304)的壳体(240)，所述冷却流体压室在所述燃料压室下游且由中间壁(306)与其分开；延伸穿过所述壳体的多个管(204)，所述多个管还从所述流体供应室延伸进入所述管组件下游的燃烧室(234)中预定距离，所述多个管中的至少一个管包括第一外径和第二外径，所述第一外径沿着所述至少一个管的第一长度，所述第二外径沿着所述至少一个管从所述后板上游的所述冷却流体压室穿过限定在后板中的孔口到所述后板下游的燃烧室，所述第二外径小于所述第一外径以限定穿过所述后板并在所述至少一个管和所述后板之间并且从所述冷却流体压室到所述燃烧室的冷却流体通路；以及联接到所述多个管组件中的至少一个上并用于将燃料供应至所述燃料压室的至少一个燃料输送管(208)。2.根据权利要求1所述的燃料喷射组件(126)，其特征在于，至少一个冷却流体入口限定在所述壳体(240)的侧壁(242)中，所述至少一个冷却流体入口提供在所述流体供应室(232)与所述冷却流体压室(304)之间的流连通。3.根据权利要求1所述的燃料喷射组件(126)，其特征在于，所述多个管组件(202)中的每一个均还包括冲击板(330)，所述冲击板(330)定位在所述冷却流体压室(304)内且包括限定于其中的多个冲击孔(332)。4.根据权利要求1所述的燃料喷射组件(126)，其特征在于，所述端盖组件(150)包括端板(160)，以及其中，所述后板(236)形成所述端板的一部分。5.根据权利要求1所述的燃料喷射组件(126)，其特征在于，所述多个管(204)中的每一个均包括限定在所述后板(236)中的出口(506)，所述至少一个孔口包括邻近所述出口用于所述出口的冷却的所述冷却流体通路。6.根据权利要求5所述的燃料喷射组件(126)，其特征在于，多个导叶(700)经由所述冷却流体通路在所述管(204)的外壁(604)与所述后板(236)的壁(616)之间延伸，其中，所述多个导叶中的每一个均具有成角度的形状和螺旋形状中的至少一个。7.根据权利要求1所述的燃料喷射组件(126)，其特征在于，所述燃料喷射组件还包括构造成用以将冷却流体导送至所述冷却流体压室(304)中的冷却流体供应导管(404)。8.根据权利要求1所述的燃料喷射组件(126)，其特征在于，所述多个管(204)...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD贝里，严钟昊，TE约翰逊，WD约克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：