[发明专利]用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件

说明书

技术领域

本发明的领域大体涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及在燃气涡轮发动机内使用的中心燃料喷嘴。

背景技术

至少一些已知的燃气涡轮发动机在燃烧器中点燃燃料-空气混合物来产生燃烧气体流，通过热气路径将该燃烧气体流传送到涡轮。压缩空气被压缩机传送到燃烧器。燃烧器组件典型地使用有利于将燃料和空气输送到燃烧器的燃烧区的燃料喷嘴。涡轮将燃烧气体流的热能转换成使涡轮轴旋转的机械能。可使用涡轮的输出来对机器(例如发电机或泵)供以动力。

已知的燃料喷嘴组件包括自端盖延伸的法兰，端盖起燃料喷嘴的结构底座的作用。预混合管自法兰延伸，且联接到旋流器上。燃料喷嘴组件的固有频率大体随法兰和预混合管结合体的形状和长度两者而变化。此外，在已知的燃料喷嘴组件中，燃气涡轮发动机的操作频率可在燃料喷嘴构件和接头(诸如例如法兰、预混合管和/或旋流器和/或限定在构件之间的接头)中产生低循环和/或高循环疲劳。此外，在已知的燃料喷嘴组件中，如果固有频率类似于操作转子频率(包括转子频率的一倍至四倍)、燃气涡轮发动机的燃烧音调和气笛音调或者与它们基本相同，则可产生燃料喷嘴组件周围的应力集中和/或由于燃料喷嘴组件的原因而造成的燃料孔中的结构破裂。

许多已知的燃料喷嘴组件使用各种构件，这些构件由各种材料制成，且例如沿着限定在法兰、预混合管和/或旋流器之间的接头用焊接接头和铜焊接头联接在一起。由于不同的材料属性的原因，不同的构件可具有不同的热增长率和/或热膨胀和收缩幅度。另外，随着时间的过去，焊接接头和铜焊接头可倾向于在暴露于燃气涡轮发动机所产生的操作频率时在操作期间产生疲劳、开裂或过早故障。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件。该燃料喷嘴组件包括法兰和预混合管。法兰包括构造成以便联接到燃烧器的端盖上的第一端，以及与所述第一端相对的第二端。预混合管在第一端处联接到法兰第二端上。法兰和预混合管制造成以不同于燃气涡轮发动机的操作频率的固有频率操作。

在另一个实施例中，提供了一种燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括燃烧器和包括法兰和预混合管的燃料喷嘴组件。法兰包括构造成以便联接到燃烧器的端盖上的第一端，以及与所述第一端相对的第二端。预混合管在第一端处联接到法兰第二端上。法兰和预混合管制造成以不同于燃气涡轮发动机的操作频率的固有频率操作。

在又一个实施例中，提供了一种组装燃气涡轮发动机的方法。该方法包括将法兰的第一端联接到燃烧器端盖表面上，其中，法兰包括与所述第一端相对的第二端；以及将预混合管的第一端联接到法兰第二端上。该方法还包括将法兰和预混合管制造成使得在组装好时，法兰和预混合管以不同于操作转子频率(包括转子频率的一倍至四倍)、燃气涡轮发动机的燃烧音调和气笛音调的固有频率操作。

存在与本发明的上述方面有关的所述特征的各种改进。另外的特征同样也可结合在本发明的上述方面中。这样的改进和另外的特征可单独存在或以任何组合的形式存在。例如，以下关于本发明的任何所示实施例所论述的各种特征可单独地或以任何组合的形式结合在本发明的任何上述方面中。

附图说明

参照下列附图对非限制性和非穷尽性的实施例进行描述，其中，同样的参考标号在所有各幅图中指的是相同构件，除非另有规定。

图1是示例性燃气轮机发动机的示意图。

图2是可与图1所示的涡轮发动机一起使用的示例性燃料输送系统的片段式示意。

图3是可与图1所示的涡轮发动机一起使用的示例性燃料喷嘴组件的截面示意图。

图4是自图3所示的燃料喷嘴组件延伸的示例性法兰的截面示意图。

图5是与图3所示的燃料喷嘴组件一起使用的示例性预混合管的截面示意图。

部件列表

100燃气涡轮发动机

102压缩机

104燃烧器

105燃烧区

106燃料喷嘴组件

108涡轮

110转子

200燃料喷嘴组件

202燃料供应供给装置

203子组件

204空气供应管

205内部雾化空气管

206盖子组件

208端盖板主体

210燃烧器壳体紧固件

211多个槽道

212插件子组件

214紧固件

216喷嘴径向外管

217紧固件

218预混合燃料供应通道

219环形扩散燃料通道

220扩散燃料供应通道