專利名稱：降低成本的干燥的低氧化氮燃燒室罩子的主要組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到氣體和液體為燃料的渦輪，尤其涉及到發(fā)電廠中使用的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒室。
燃燒室組件從單一的燃料噴嘴結(jié)構(gòu)到具有雙燃燒區(qū)域性能的多噴嘴的干燥的低NoX結(jié)構(gòu)，已經(jīng)發(fā)出了多年。燃燒元件的成本，與新式的燃燒系統(tǒng)的提高性能并降低排出有關(guān)的機(jī)械的復(fù)雜性成正比增加。
罩子的主噴嘴了組件的作用是，將從燃油噴嘴和端部覆蓋組件而來(lái)的燃油和空氣輸送到燃燒室的主要區(qū)域?？諝夂腿紵洼S向地通過(guò)每個(gè)主噴嘴子。空氣以徑向向內(nèi)的方向通過(guò)每個(gè)主罩子的側(cè)壁，從而為罩子壁面提供冷卻?？諝庖餐ㄟ^(guò)罩子沖擊板上的多個(gè)孔，從而冷卻了板子并補(bǔ)充了整個(gè)罩子的空氣流。
現(xiàn)有的干燥的低NoX燃燒器罩子結(jié)構(gòu)由許多板狀金屬和加工部件的焊接或銅焊組件而構(gòu)成。該組件的缺點(diǎn)是(1)多樣部件的生產(chǎn)成本不斷增加;
(2)由于包括許多加工過(guò)程，組件成本高;
(3)制造循環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并妨礙在有限容積的車間內(nèi)生產(chǎn)一定體積的組件。
本以明的目的是在以下的約束范圍內(nèi)減少干燥的低NoX燃燒室罩子組件的成本(1)罩子組件必須連續(xù)地空氣動(dòng)力學(xué)地作用而沒(méi)有性能的損害;
(2)罩子的機(jī)械的整體性必須保持;
(3)罩子必須實(shí)際上象一個(gè)替換件樣裝配，而沒(méi)有機(jī)械或性能沖擊或需要變換燃?xì)廨啓C(jī)燃燒系統(tǒng)的任何其它元件。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一個(gè)單個(gè)的干燥的低NoX燃燒室罩子組件，其大大地減少了每個(gè)組件的另件數(shù)量，例如對(duì)于六噴嘴罩子組件是27件代替了45件。在該實(shí)施例中，該組件包括一個(gè)以公知的方法適應(yīng)于連接到燃燒室殼體上的，通常為圓柱體形的外罩套筒。該外套筒安裝在它的開(kāi)口前端(或下游)，即最接近于燃燒室的燃燒區(qū)域端，一個(gè)圓環(huán)狀盤形的沖擊板帶有一個(gè)滑動(dòng)配合于套筒內(nèi)，并且(例如通過(guò)焊接)將其固定的向前伸展的外環(huán)形環(huán)。在實(shí)施例中，沖擊板也可以和圍繞組件的中心軸環(huán)形排到的六個(gè)相對(duì)大的主噴嘴開(kāi)口和位于板子中心的較大的輔助噴嘴開(kāi)口一起形成。
每個(gè)主噴嘴開(kāi)口由錐形進(jìn)口部分限定，而輔助噴嘴開(kāi)口由后邊伸展的環(huán)形內(nèi)環(huán)所限定。除了內(nèi)環(huán)和外環(huán)，基本上沖擊板的整個(gè)表面上構(gòu)成有許多相對(duì)小的冷卻孔。
帶有端部開(kāi)口的，錐形管狀件形式的主噴嘴罩子利用在后面方向的噴嘴罩子的徑向向內(nèi)錐形部分，而固定到每個(gè)主噴嘴開(kāi)口的后邊的面對(duì)的自由邊。罩子的最前邊的軸向部分也帶有一排冷卻孔，與沖擊板的錐形進(jìn)口部分上的冷卻孔一起形成一個(gè)基本上連續(xù)的冷卻孔圖案。
一個(gè)徑向向外伸的環(huán)形罩子的環(huán)，固定到每個(gè)罩子的后邊緣從而提供了如下描述的噴嘴環(huán)的安裝凸緣。
套筒形的噴嘴環(huán)在用于鄰接罩子環(huán)的環(huán)形凸緣的前端，有一個(gè)類似的徑向凸緣，其環(huán)開(kāi)口和罩子開(kāi)口基本上在一條直線上。具軸向和徑向部分的環(huán)形環(huán)的擋圈環(huán)固定到罩子環(huán)上，其徑向部分與的凸緣搭接，從而使環(huán)相對(duì)罩子固定。
因而本發(fā)明在其較廣的范圍描述為具有一個(gè)包括一個(gè)外套筒的燃燒室罩子組件，一個(gè)固定到外套筒的前端的沖擊板，與一組主燃油噴嘴開(kāi)口和一個(gè)輔助燃油噴嘴開(kāi)口一起形成的沖擊板，與各個(gè)主燃油噴嘴開(kāi)口成一條直線地固定到?jīng)_擊板上的一組端部開(kāi)口的噴嘴罩子，和固定到各個(gè)噴踴罩子后端的一組噴嘴環(huán)。
上述的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的燃燒室罩子組件結(jié)構(gòu)相比較相當(dāng)簡(jiǎn)單，制造成本低，但對(duì)性能沒(méi)有影響。為了修理和/或替換，罩子很容易地從燃燒室中移出而不需要替換燃燒系統(tǒng)的其它部件。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，從下面的詳細(xì)描述中將變得更明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的套筒罩組件的側(cè)視圖;
圖2是圖1所示的局部視圖的放大詳圖;
圖3是圖1所示的組件的后視圖;
圖4是圖1所示組件的部分前視圖。
參照附圖，尤其圖1和2，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例燃燒室罩組件10通常包括一個(gè)圓柱形的，端部開(kāi)口的罩子套筒12，其適于通過(guò)任何適當(dāng)?shù)难b置，例如螺栓等連接到燃燒室殼體組件(未表示出)。
罩子套筒12在其前開(kāi)口端中容納一個(gè)包括有一個(gè)前伸的，外部的環(huán)形的環(huán)狀部分16的沖擊板14，該環(huán)狀物用于摩擦地銜接并焊接到套筒12的內(nèi)表面。在實(shí)施例中，最好從圖3中可以看到，沖擊板14也包括六個(gè)燃油噴嘴開(kāi)口18和一個(gè)中心設(shè)置的輔助燃油噴嘴開(kāi)口20。圓形的開(kāi)口18相對(duì)中心軸A和圓形的輔助噴嘴開(kāi)口20圓形地排列。相對(duì)每個(gè)開(kāi)口或孔18，有一個(gè)向內(nèi)或向后延伸的傾斜的或錐形的限定開(kāi)口18的板狀部分22。沖擊板中心孔20具有一個(gè)焊接在其上的內(nèi)環(huán)形環(huán)24，其向內(nèi)延伸，遠(yuǎn)離燃燒區(qū)域。主噴嘴的單個(gè)和輔助噴嘴安裝在各個(gè)開(kāi)口18和20中的這種方式，未構(gòu)成本發(fā)明的部分。
包括有錐形部分22和主燃油噴嘴開(kāi)口18(但不包括內(nèi)圓環(huán)和外圓環(huán)16和24)之間的所有面積的沖擊板14具有冷卻孔26，這些孔基本上在它的整個(gè)表面分布。通過(guò)沖擊板14的空氣用于冷卻板子并提供用于燃燒過(guò)程中的整個(gè)罩子組件的空氣流。
由圖1和圖2中可以最好地看出，包括有端部開(kāi)口的管狀件的一個(gè)主噴嘴罩子28，它具有在后邊方向延伸的向內(nèi)的錐形表面，并被焊接到限定各個(gè)開(kāi)口18的每個(gè)錐形部分22的后邊面對(duì)的自由邊緣25上(圖2)。到每個(gè)罩子28的最后的邊緣，固定(例如通過(guò)焊接)有一個(gè)徑向向外延伸的罩子的環(huán)或安裝環(huán)的凸緣30。與徑向安裝凸緣24一起形成的環(huán)狀噴嘴環(huán)32對(duì)接凸緣30，并且當(dāng)噴嘴32相對(duì)罩子環(huán)28恰當(dāng)定向之后，借助于焊接在相應(yīng)位置上的環(huán)的擋圈環(huán)36，將環(huán)固定到罩子上。環(huán)的擋圈環(huán)36分別具有軸向的和徑向的部分38、40，從而部分38可以焊接到凸緣30上并且部分40徑向向內(nèi)延伸與環(huán)32的凸緣34搭接，從而防止了罩子28和環(huán)32的分離。
為了相對(duì)相關(guān)的主噴嘴(未示出)提供一個(gè)自動(dòng)的調(diào)節(jié)度，以考慮在燃燒室的裝配過(guò)程中輕微的不成直線和/或累積公差，可以在凸緣34和擋圈環(huán)32的軸向部分38之間，提供一個(gè)微小的環(huán)形間隙。
上述描述的各種元件最好通過(guò)焊接固定。實(shí)施例中的以下元件除外的所有元件，最好由0.62英寸厚的Hastalloy-X板制成。噴嘴環(huán)由403SS桿料加工制成，噴嘴環(huán)擋圖是由0.45英寸厚的Hastallay-X板制成。
上述的實(shí)施例(對(duì)于六個(gè)噴嘴燃燒室)少了40%的部件(27個(gè)部件，而在現(xiàn)有的所用的罩子組件中為45件)，并且具有較少的18個(gè)焊點(diǎn)。從而，大大地節(jié)約了成本。同時(shí)，初步試驗(yàn)顯示NoX的排放最是低的，并可能低于現(xiàn)有的罩子組件。
當(dāng)本發(fā)明與現(xiàn)在被認(rèn)為最實(shí)際和最佳的實(shí)施例一起描述時(shí)，可以理解本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。相反，其包括了在所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)的各種改進(jìn)和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種燃燒室罩子組件包括一個(gè)外套筒，一個(gè)固定到外套筒前端的沖擊板，與一組主燃油噴嘴開(kāi)口和單個(gè)的輔助燃油噴嘴開(kāi)口一起構(gòu)成的沖擊板，一組端部開(kāi)口的，單壁面的噴嘴罩子與相應(yīng)的所主燃油噴嘴開(kāi)口的其中之一成一條直線地固定到?jīng)_擊板上，和一組固定到各個(gè)所述噴嘴罩子后端的噴嘴環(huán)。
2.權(quán)利要求1所述的燃燒室罩子組件，其中所述的沖擊板基本上在其全部表面上帶有一系列冷卻孔。
3.權(quán)利要求1所述的燃燒室罩子組件，其中所述的沖擊板帶有繞其外圓周的一個(gè)第一個(gè)軸向延伸的環(huán)，及一個(gè)繞其輔助噴嘴開(kāi)口的第二個(gè)軸向延伸的環(huán)。
4.權(quán)利要求3所述的燃燒室罩子組件，其中所述的第一個(gè)環(huán)套筒式地容納在所述套筒的前端。
5.權(quán)利要求1所述的燃燒室罩子組件，其中每個(gè)噴嘴罩子具有一個(gè)帶有一系列冷卻孔的前部。
6.權(quán)利要求1所述的燃燒室罩子組件，其中每噴嘴罩子在其后端帶有徑向凸緣，并且每個(gè)噴嘴環(huán)帶有與所述罩子徑向凸緣相鄰接的相應(yīng)的徑向凸緣。
7.權(quán)利要求6所述的燃燒室罩子組件，其中環(huán)形環(huán)以搭接的方式固定到每個(gè)罩子徑向凸緣上，從而使環(huán)相對(duì)罩子固定。
8.權(quán)利要求7所述的燃燒室罩子組件，其中所述的環(huán)形的環(huán)相對(duì)罩子是可以移動(dòng)的。
9.用于固定燃?xì)廨喢嫒紵覛んw的一種燃燒罩子組件，罩子組件包括一個(gè)外部的套筒，一個(gè)固定到外部的套筒的前端的沖擊板，由一組主燃油噴嘴開(kāi)口和一個(gè)輔助燃油噴嘴開(kāi)口一起形成的沖擊板，沖擊板圍繞其外圓周帶有一個(gè)第一個(gè)軸向延伸的環(huán)，和圍繞所述的輔助噴嘴開(kāi)口伸展的一個(gè)第二軸向延伸的環(huán)，沖擊板基本上在整個(gè)表面上帶有一系列冷卻口，一組端部開(kāi)口的噴嘴罩子固定到限定所述主燃油噴嘴開(kāi)口的沖擊板的各個(gè)自由邊緣，并且噴嘴環(huán)固定到每個(gè)噴嘴罩子的后端。
10.權(quán)利要求9所述的燃燒室罩子組件，其中第一環(huán)套筒式地容納于所述的套筒的前端中。
11.權(quán)利要求9所述的燃燒室罩子組件，其中每個(gè)罩子有一個(gè)帶有一排冷卻孔的前面部分。
12.權(quán)利要求9所述的燃燒室罩子組件，其中每個(gè)噴嘴罩子在其后端帶有一個(gè)徑向凸緣，并且每個(gè)噴嘴環(huán)帶有一個(gè)相應(yīng)的徑向凸緣與所述的罩子徑向凸緣鄰接。
13.權(quán)利要求12所述的燃燒室罩子組件，其中當(dāng)允許環(huán)形相對(duì)所述罩子移動(dòng)時(shí)，該環(huán)形環(huán)的擋圈以搭接的方式將其徑向凸緣與每個(gè)罩子的徑向凸緣相固定。
14.用于固定到燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室的殼體上的一種燃燒罩子組件，罩子組件包括一個(gè)外部的套筒，一個(gè)固定到外部套筒的前端的沖擊板，由一組主燃油噴嘴開(kāi)口和一個(gè)輔助燃油噴嘴開(kāi)口一起形成沖擊板，沖擊基本上在其整個(gè)表面上帶有一系列冷卻孔;一組端部開(kāi)口的噴嘴罩子固定到限定主燃油噴嘴開(kāi)口的沖擊板的各個(gè)自由邊緣部分，一組噴嘴環(huán)固定到各個(gè)噴嘴罩子的后端，其中每個(gè)噴嘴罩子在其后端帶有徑向凸緣，并且每個(gè)噴嘴環(huán)帶有一個(gè)與罩子的徑向凸緣相鄰接的相應(yīng)的徑向凸緣。
15.權(quán)利要求14的燃燒室罩子組件，其中每個(gè)噴嘴罩子具有一個(gè)帶有一排冷卻孔的前端。
16.權(quán)利要求14所述的燃燒室罩子組件，其中一個(gè)環(huán)形環(huán)的擋圈，以搭接的方式將其徑向凸緣固定到每個(gè)罩子的徑向凸緣上，從而使環(huán)相對(duì)罩子固定。
全文摘要
燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室罩子組件包括一個(gè)外套(12)，一個(gè)固定到外套筒的前端的沖擊板(14)。沖擊板帶有一組燃油噴嘴開(kāi)口(18)和一個(gè)輔助燃油噴嘴開(kāi)口(20)。一組端部開(kāi)口的噴嘴罩子(28)固定到與各主燃油噴嘴開(kāi)口(18)成直線的沖擊板(14)上，并且一個(gè)噴嘴環(huán)(32)固定到每個(gè)噴嘴罩子(28)的后端。
文檔編號(hào)F23R3/06GK1080383SQ93105488
公開(kāi)日1994年1月5日 申請(qǐng)日期1993年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月30日
發(fā)明者G·W·普羅伯特 申請(qǐng)人:通用電氣公司