渦輪燃燒器的端蓋的製作方法

2023-07-20 10:50:51

專利名稱：渦輪燃燒器的端蓋的製作方法
技術領域：
本文所公開的主題涉及燃氣渦輪燃燒器(gas turbine combustor)。更具體而言， 本公開內容涉及用於燃氣渦輪燃燒器的端蓋構造。
背景技術：
用於(例如)燃氣渦輪的燃燒器通常包括由端蓋組件支承的多個燃料噴嘴。噴嘴被布置成組或迴路，燃料經由一個或多個歧管分配到噴嘴。舉例而言，具有六個噴嘴的燃燒器可具有三個迴路，被分配一個、兩個或三個燃料噴嘴。如所陳述的那樣，燃料經由一個或多個歧管分配到各個迴路，一個或多個歧管通常包括於端蓋組件中。一體式端蓋板部分地通過沿著其厚度機械加工，在端蓋板中形成所需通道。端板然後焊接到端蓋板的機械加工側上以關閉通道。多個管和轉接器通常焊接到端蓋組件以向端蓋提供燃料，燃料被分配到燃料噴嘴。端蓋組件的機械加工和焊接是成本較高且耗時的。另外，焊接組件不易於檢修或維修。本技術中仍需要用於燃燒器的更易於製造和維修的端蓋組件。

發明內容
根據本發明的一方面，一種用於燃燒器的端蓋組件包括第一板和第二板，第一板能接納(receptive of) 一個或多個燃燒器燃料噴嘴。一個或多個中間板位於第一板與第二板之間且限定一個或多個腔來分配燃料至一個或多個燃燒器燃料噴嘴。第一板、第二板和一個或多個中間板固定成堆疊。根據本發明的另一方面，一種用於渦輪機(turbomachine)的燃燒器包括一個或多個燃燒器燃料噴嘴和端蓋組件，該端蓋組件在操作上連接到該一個或多個燃燒器燃料噴嘴。端蓋組件包括第一板和第二板，第一板能接納一個或多個燃燒器燃料噴嘴。一個或多個中間板位於第一板與第二板之間且限定一個或多個腔來分配燃料至一個或多個燃燒器燃料噴嘴。第一板、第二板和一個或多個中間板固定成堆疊。通過下文的描述並結合附圖理解，這些和其它優點和特點將變得更顯然。


被認為是本發明的主題在所附的權利要求中特別地指出且明確地主張。通過結合附圖來理解下文的詳細的描述，本發明的前述和其它特點和優點變得明顯，在附圖中圖1是燃氣渦輪的實施例的截面圖；圖2是燃燒器的實施例的透視圖；圖3是燃燒器的端蓋的實施例的分解圖；以及圖4是在端蓋的實施例中的燃料迴路的透視圖。詳細描述參照附圖以舉例說明的方式解釋本發明的實施例，以及優點和特點。部件符號列表
10燃氣渦輪12壓縮機14燃燒器16 渦輪18轉子軸杆20燃料噴嘴22端蓋組件對燃燒腔室26螺紋孔28熱側板30 熱側32內表面34外部歧管板36歧管板38歧管板40冷側板42 螺栓44 螺栓46密封面48 盒迴路(Cartridge circuit)50 盒孔52 盒54預混合迴路156預混合迴路258預混合迴路360 外部62盒轉接器64PM1 轉接器66PM1 孑 L68PM2 轉接器70PM3 轉接器72PM2 孑L74PM3 孑L
具體實施例方式在圖1中示出渦輪機，例如燃氣渦輪10。燃氣渦輪10包括壓縮機12，壓縮機12 提供壓縮流體到多個燃燒器14。燃料噴射於多個燃燒器14中的一個或多個內、與壓縮空氣混合且被點燃。燃燒的熱氣體產物流到渦輪16，渦輪16從熱氣體提取功以驅動轉子軸杆 18，而轉子軸杆18驅動壓縮機12。多個燃燒器14可在周向布置於轉子軸杆18的周圍，且在某些實施例中，可為10個或14個燃燒器14。在圖2中示出(例如)燃氣渦輪的燃燒器14的局部視圖。燃燒器14包括多個燃料噴嘴20，多個燃料噴嘴20從端蓋組件22延伸到燃燒腔室M。圖2的實施例包括六個燃料噴嘴20，排列成五個燃料噴嘴20基本上成圓形布置，且第六燃料噴嘴20處於中心。多個燃料噴嘴20由例如螺紋緊固件(未圖示)固定到端蓋組件22上，螺紋緊固件諸如插入到端蓋組件22中的螺紋孔沈(在圖3中示出)內的螺栓或螺釘。儘管示出燃料噴嘴20到端蓋組件22的螺紋緊固件連接，但應了解固定燃料噴嘴20的其它方式，例如焊接或釺焊預期也在本範圍內。端蓋組件22包括端蓋板層，它們堆疊以形成端蓋組件22。在圖3中示出端蓋組件 22的實施例的分解圖。熱側板觀安置於端蓋組件22的熱側30且能接納多個燃料噴嘴20， 多個燃料噴嘴20在螺紋孔沈處固定於其上。鄰靠熱側板觀的是歧管板層，歧管板層安置用於熱側板觀的內表面32處。歧管板在它們之間限定多個歧管以分配燃料到多個燃料噴嘴20。如圖3所示，歧管板層包括外部歧管板34，外部歧管板34限定後一個歧管板的徑向最外部的範圍。在外部歧管板34的內側是中間歧管板36，且中間歧管板36的內側是內部歧管板38。歧管板34、36和38安置成使得外部歧管板34與中間歧管板36之間的間隙和中間歧管板36與內部歧管板38之間的間隙限定通路用於分配燃料至多個燃料噴嘴20。端蓋組件22還包括冷側板40，冷側板40鄰靠歧管板層，與熱側板觀相對。多個緊固件(例如，螺栓4 用於將熱側板觀、歧管板；34、36、38和冷側板40壓縮在一起形成端蓋組件22。熱側板觀、外部歧管板34和冷側板40中的每一個包括多個貫通螺栓孔44，如圖所示，貫通螺栓孔44可安置成靠近相應板的外部圓周的基本上圓形的圖案。多個螺栓42 穿過螺栓孔44且施加適當扭矩以向端蓋組件22提供結構支承且密封端蓋組件22，從而防止燃料從板之間的接頭意外地洩漏。在某些實施例中，螺栓42並不完全穿過端蓋組件22， 而是僅部分地穿過端蓋組件22。舉例而言，螺栓42可穿過熱側板28且到歧管板34、36、38 之一內以將熱側板28固定到歧管板34、38、40上。同樣，螺栓42可穿過冷側板40且到歧管板34、36、38之一內以將冷側板40固定到歧管板34、36、38上。在螺栓42從相反方向延伸到歧管板34、36、38內的情況下，端蓋組件22在結構上受到支承。雖然螺栓42在圖3的實施例中用於將板固定成堆疊，但應了解其它緊固件，例如銷或螺釘，和其它接合方法(例如，焊接、釺焊或粘合劑)可用於將板接合成堆疊。為了增加板之間的密封能力，在某些實施例中，板可焊接或釺焊在一起，且/或機械密封可用於板之間，作為多個螺栓44的補充。 另外，每個板可製造成具有平坦密封面46，平坦密封面46當鄰靠相鄰板的密封面46時提供密封能力。圖4示出在端蓋組件22內部中的各種迴路和燃料進給的布置。在如圖2所示具有六個燃料噴嘴20的燃燒器14中，利用四個迴路。對於在中間歧管板36中的一定量的盒 52，盒迴路48包括通孔或盒孔50 (在圖3中示出)。除了盒迴路48之外，使用三個預混合迴路。預混合迴路I(PMl) M將燃料與空氣的預混合提供給一個燃料噴嘴20。同樣，預混合迴路2 (PM2) 56和預混合迴路3 (PM3) 58分別將燃料與空氣的預混合提供給兩個燃料噴嘴 20和三個燃料噴嘴20。PMl迴路M將預混合物提供給該布置中央的燃料噴嘴20，PMl迴路M包括在內部歧管板38中的PMl孔。PM2迴路56將燃料提供給五個外部燃料噴嘴20 中的兩個且由內部歧管板38與中間歧管板36之間的間隙形成。PM3迴路58將燃料提供給五個外部燃料噴嘴20中的其餘三個且由中間歧管板36與外部歧管板34之間的間隙形成。 應了解雖然在圖4中示出四個迴路，但應了解可通過改變歧管層中板的數量和/或板之間的關係來限定不同數量的歧管和/或不同大小的歧管，來提供不同數量的迴路。另外，該結構可適於具有不同數量的燃料噴嘴20 (例如，四個或五個燃料噴嘴20)的燃燒器14。再次參看圖2，燃料經由轉接器提供給迴路48、54、56和58，轉接器在冷側板40固定到端蓋組件22的外部60。圖2所示的實施例的轉接器經由螺紋緊固件或其它方式固定到冷側板40，通過螺紋緊固件或其它方式，轉接器可從冷側板40移除。盒轉接器62被提供用於盒52中的每一個。PMl轉接器64固定到冷側板40以經由冷側板40中的PMl孔66 (在圖3中示出)將燃料提供給PMl迴路Μ。PM2轉接器68和PM3轉接器70固定到冷側板40 以分別將燃料提供給PM2迴路56和PM3迴路58。PM2孔72和PM3孔74安置於冷側板40 中且允許燃料從PM2轉接器68和PM3轉接器70流到PM2迴路56和PM3迴路58內。使用本文所描述的端蓋組件22在冷側板40上提供更大表面積來附連轉接器，因此使用諸如螺栓或螺釘的螺紋緊固件來實際上將轉接器固定到冷側板40上。螺紋緊固件允許在故障或損壞的情況下可移除和替換轉接器，且增強耐用性。另外，使用螺紋緊固件連接允許使用更低成本的市場上可購買到的轉接器。雖然僅關於有限的幾個實施例描述了本發明，但應易於了解本發明並不限於這些公開的實施例。而是，可修改本發明以合併之前未描述的任意多個變型、更改、替代或等效布置，但這些仍與本發明的精神和範圍相符。此外，雖然描述了本發明的各種實施例，但應了解本發明的方面可僅包括所描述實施例中的某些。因此，本發明不應視作受前文的描述限制，而是僅受所附權利要求的範圍限制。
權利要求
1.一種用於燃燒器(14)的端蓋組件(22)，包括第一板( )，其能接納一個或多個燃燒器燃料噴嘴00)；第二板(40)；以及一個或多個中間板(34，36，38)，其安置於所述第一板08)與所述第二板00)之間，所述一個或多個中間板(34，36，38)限定一個或多個腔(54，56，58)以分配燃料到所述一個或多個燃燒器燃料噴嘴OO)；其中，所述第一板(觀)、第二板GO)和一個或多個中間板(34，36，38)固定成堆疊。
2.根據權利要求1所述的端蓋組件(22)，其特徵在於，所述第一板(觀)、第二板00) 和一個或多個中間板(34，36，38)由緊固件02)固定成堆疊，所述緊固件02)延伸穿過所述第一板08)和所述第二板GO)之一且進入到一個或多個中間板(34，36，38)內。
3.根據權利要求1所述的端蓋組件(22)，其特徵在於，在所述一個或多個中間板(34， 36,38)的部分之間的一個或多個間隙限定所述一個或多個腔(54，56，58)。
4.根據權利要求1所述的端蓋組件(22)，其特徵在於，所述一個或多個中間板(34，36， 38)布置成單層。
5.根據權利要求1所述的端蓋組件02)，其特徵在於包括一個或多個第二板開口(66， 72，74)，以將燃料提供給所述一個或多個腔(54，56，58)。
6.一種用於渦輪機(10)的燃燒器(14)，包括一個或多個燃燒器燃料噴嘴00)；以及端蓋組件(22)，其在操作上連接到所述一個或多個燃燒器燃料噴嘴(20)，所述端蓋組件(22)包括第一板(觀)，其能接納所述一個或多個燃燒器燃料噴嘴00)；第二板(40)；以及一個或多個中間板(34，36，38)，其安置於所述第一板08)與所述第二板00)之間，所述一個或多個中間板(34，36，38)限定一個或多個腔(54，56，58)以分配燃料到一個或多個燃燒器燃料噴嘴00)；其中，所述第一板(觀)、第二板GO)和一個或多個中間板(34，36，38)固定成堆疊。
7.根據權利要求6所述的燃燒器(14)，其特徵在於，所述第一板( )、所述第二板 (40)和所述一個或多個中間板(34，36，38)由緊固件02)固定成堆疊，所述緊固件02)延伸穿過所述第一板08)和所述第二板00)之一且進入到所述一個或多個中間板(34，36， 38)內。
8.根據權利要求6所述的燃燒器(14)，其特徵在於，在所述一個或多個中間板(34，36， 38)的部分之間的一個或多個間隙限定所述一個或多個腔(54，56，58)。
9.根據權利要求6所述的燃燒器(14)，其特徵在於，所述一個或多個中間板(34，36， 38)布置成單層。
10.根據權利要求6所述的燃燒器(14)，其特徵在於包括一個或多個第二板開口(66， 72，74)，以將燃料提供給所述一個或多個腔(54，56，58)。
全文摘要
本申請涉及渦輪燃燒器的端蓋。其中，一種用於燃燒器(14)的端蓋組件(22)包括第一板(28)和第二板(40)，該第一板(28)能接納一個或多個燃燒器燃料噴嘴(20)。一個或多個中間板(34，36，38)位於該第一板(28)與該第二板(40)之間，且限定一個或多個腔(54，56，58)以分配燃料到一個或多個燃燒器燃料噴嘴(20)。該第一板(28)、該第二板(40)和該一個或多個中間板(34，36，38)固定成堆疊。
文檔編號F23D14/46GK102192506SQ20111005718
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月25日 優先權日2010年2月26日
發明者S·R·西蒙斯 申請人:通用電氣公司