用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件的制作方法

1.本公开整体涉及燃气涡轮发动机。更特别地，本公开涉及用于减少或防止燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向移动的轴向保持组件。


背景技术：

2.燃气涡轮发动机通常包括压缩机、一个或多个燃烧器、涡轮和排气区段。压缩机逐渐增加进入燃气涡轮发动机的工作流体(例如，空气)的压力，并且将该压缩的工作流体供应到燃烧器。压缩的工作流体和燃料(例如，天然气)混合并在燃烧器内燃烧以产生燃烧气体。燃烧气体继而从每个燃烧器流入涡轮中，在该涡轮中燃烧气体膨胀以做功。例如，涡轮区段中燃烧气体的膨胀可使连接到发电机的转子轴旋转以产生电力。然后燃烧气体经由排气区段离开气体涡轮。
3.每个燃烧器通常包括衬里、套筒和燃烧器壳体。更具体地，衬里限定燃烧室，在该燃烧室中，压缩的工作流体和燃料的混合物燃烧。套筒至少部分地周向环绕衬里。在这方面，套筒和衬里限定流动通道，压缩空气在进入燃烧室之前可流过该流动通道。此外，燃烧器壳体耦接到套筒并限定位于燃烧室上游的腔室。一个或多个燃料喷嘴定位在由燃烧器壳体限定的腔室中，其中每个燃料喷嘴将燃料供应到燃烧室。
4.当制造燃气涡轮发动机时，燃烧器的各种部件通常在将燃烧器安装到发动机中之前被预组装或以其它方式松散地耦接在一起。因此，预组装的燃烧器通常必须在工厂内运输到燃气涡轮发动机的最终组装位置。然而，预组装的燃烧器的衬里和壳体通常不以防止或最小化此类部件沿燃烧器的轴向中心线的移动的方式耦接在一起。因此，燃烧器的燃料管线可能在运输期间损坏，从而需要昂贵且耗时的维修。


技术实现要素：

5.本技术的各方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本技术的实践来了解。
6.在一个方面，本主题涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件。该轴向保持组件可包括燃烧器，该燃烧器限定在燃烧器的前端和燃烧器的后端之间延伸的轴向中心线。燃烧器可进一步限定从轴向中心线正交向外延伸的径向方向。燃烧器可包括限定延伸穿过其的孔的衬里。另外，燃烧器还可包括限定延伸穿过其的套筒孔的套筒，其中套筒从衬里径向向外定位并且围绕衬里至少部分地周向定位。此外，轴向保持组件可包括框架，该框架具有定位在套筒孔内的安装突出部。此外，轴向保持组件可包括夹板，该夹板可调整地耦接到框架。另外，轴向保持组件可包括夹板调整杆，该夹板调整杆延伸通过衬里孔并且螺纹地接合夹板，使得衬里和套筒之间沿着轴向中心线的相对移动减小。
7.在另一方面，本主题涉及一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮可包括燃烧器，该燃烧器限定在燃烧器的前端和燃烧器的后端之间延伸的轴向中心线。燃烧器可进一步限定从轴向中心线正交向外延伸的径向方向。另外，燃烧器可包括衬里，该衬里限定延伸穿过其的孔并
限定其中的燃烧室。此外，燃烧器可包括限定延伸穿过其的套筒孔的套筒，其中套筒从衬里径向向外定位并且围绕衬里至少部分地周向定位。此外，套筒和衬里限定了其间的流动通道。另外，燃气涡轮可包括多个轴向保持工具。每个轴向保持工具可包括框架，该框架具有定位于套筒孔内的安装突出部。每个轴向保持工具还可包括夹板，该夹板可调整地耦接到框架。另外，每个轴向保持工具可包括夹板调整杆，该夹板调整杆延伸通过衬里孔并且螺纹地接合夹板，使得衬里和套筒之间沿着轴向中心线的相对移动减小。
8.参照以下描述和所附权利要求，本技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。结合到本说明书中并构成其一部分的附图示出了本技术的实施方案，并与描述一起用于解释本技术的原理。
附图说明
9.在参照附图的说明书中阐述了包括实践各种实施方案的最佳模式的本发明的全面且能够实施的公开内容，在附图中：
10.图1是根据本公开的各方面的燃气涡轮发动机的一个实施方案的示意图；
11.图2是根据本公开的各方面的燃气涡轮发动机的燃烧器的横截面侧视图；
12.图3是根据本公开的多个方面的用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件的一个实施方案的顶视图，特别地示出了耦接燃烧器的衬里和燃烧器的套筒的多个轴向保持工具；
13.图4是大体围绕线4-4截取的图3所示的轴向保持工具中的一个轴向保持工具的横截面视图；并且
14.图5是图4所示的轴向保持工具的透视图。
15.在本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本技术的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
16.现在将详细参考本技术的实施方案，其一个或多个示例在附图中示出。具体实施方式使用数字和字母名称指代附图中的特征结构。附图和说明书中的相似或类似的名称已经用于指代本技术的相似或类似的零件。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，并且“下游”是指流体向其流动的方向。
17.每个示例是通过解释本技术的方式提供的，而不是对本技术的限制。事实上，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，可以在本技术中进行修改和变化。例如，作为一个实施方案的一部分示出或描述的特征可以用在另一个实施方案上，以产生又一个实施方案。因此，本技术旨在涵盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的这些修改和变化。
18.一般来讲，本公开涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件。具体地，在若干实施方案中，轴向保持组件可包括一个或多个轴向保持工具，以用于在燃烧器的运输和处理期间(例如，当将燃烧器安装于燃气涡轮发动机中时)减少或防止燃烧器的衬里
和燃烧器的套筒之间的轴向移动。在这个方面，每个轴向保持工具可包括框架和夹板，该夹板可调整地耦接到框架。另外，每个轴向保持工具可包括夹板调整杆，该夹板调整杆螺纹地接合夹板。因此，夹板调整杆相对于夹板的旋转可使夹板移动成与衬里接触并且使框架移动成接触套筒，因而减小或防止衬里和套筒之间在燃烧器的径向方向上的相对移动。此外，每个夹板调整杆可延伸通过由衬里所限定的对应孔。此外，每个框架可包括在径向方向上向外延伸的安装突出部。每个安装突出部继而可定位或以其它方式接纳在由套筒所限定的对应孔内。就此而言，一个或多个安装突出部在一个或多个套筒孔内和一个或多个夹板调整杆在一个衬里孔内的定位可减小或防止衬里和套筒之间沿着燃烧器的轴向中心线的相对移动。因此，轴向保持组件允许燃烧器的运输和处理，而不会导致燃料管线和/或燃烧器的其它部件损坏。
19.尽管本文示出和描述了工业或陆基气体涡轮，但如本文所示和所述的本发明技术不限于陆基和/或工业气体涡轮，除非在权利要求中另外指明。例如，如本文所述的技术可用于任何类型的涡轮机，包括但不限于航空气体涡轮(例如，涡轮风扇等)、蒸汽涡轮和船舶气体涡轮。
20.现在参考附图，图1示出了根据本公开的各方面的燃气涡轮发动机10的一个实施方案的示意图。如图所示，燃气涡轮发动机10一般可包括压缩机12、设置在压缩机12下游的一个或多个燃烧器14以及定位在燃烧器14下游的涡轮16。此外，燃气涡轮发动机10可包括耦接压缩机12和涡轮16的一个或多个轴18。
21.在燃气涡轮发动机10的操作期间，工作流体(例如，如箭头20所指示)，诸如空气，可流入压缩机12中。压缩机12继而可逐渐压缩工作流体20以将加压的工作流体(例如，如箭头22所指示)提供到燃烧器14。加压的工作流体22可与燃料(例如，如箭头24所指示)混合并在燃烧器14内燃烧以产生燃烧气体(例如，如箭头26所指示)。然后，燃烧气体26可从燃烧器14流入涡轮16中，在该涡轮中，转子叶片(未示出)从燃烧气体26提取动能和/或热能。这种能量提取可致使轴18旋转。轴18的机械旋转能然后可用于为压缩机12供电和/或发电。然后，燃烧气体26可从燃气涡轮发动机10排出。
22.图2示出了根据本公开的各方面的燃气涡轮发动机的燃烧器14的一个实施方案。如图所示，燃烧器14可限定从燃烧器14的前端27延伸到燃烧器14的后端29的轴向中心线28。此外，燃烧器14可限定从轴向中心线28正交向外延伸的径向方向30。此外，燃烧器14可限定围绕轴向中心线28周向延伸的周向方向32。
23.如图所示，燃烧器14可安装在燃气涡轮发动机10的压缩机排放壳体34中或以其它方式至少部分地由该压缩机排放壳体接收。压缩机排放壳体34可至少部分地限定压力充气室，该压力充气室至少部分地环绕燃烧器14的各种部件。此外，压力充气室36可流体耦接到压缩机12(图1)。因此，压力充气室36可从压缩机接收压缩的工作流体22，并且将所接收压缩的工作流体22提供到燃烧器14。
24.在若干实施方案中，燃烧器14可包括燃烧衬里或导管38。更具体地，衬里38可沿燃烧器14的轴向中心线28从衬里38的前端40延伸到衬里38的后端42。后端42继而可邻近涡轮16的入口44定位。在一个实施方案中，前端40可具有大致圆柱形横截面，而后端42可具有大致矩形横截面。此外，如图所示，衬里38可至少部分地限定燃烧室或区46，在该燃烧室或区中，加压的工作流体22和燃料24的混合物(图1)燃烧以形成燃烧气体26(图1)。此外，衬里38
还可至少部分地限定穿过燃烧器14的热气体路径48，该热气体路径用于将燃烧气体26朝向涡轮入口44引导。在一些实施方案中，衬里38可形成为单一部件(被称为一体成型)。然而，在另选的实施方案中，衬里38可具有任何其它合适的配置。
25.此外，燃烧器14可包括外套筒50，该外套筒沿燃烧器14的轴向中心线28从套筒50的前端52延伸到套筒50的后端54。如图所示，在若干实施方案中，套筒50可部分地围绕衬里38进行周向地定位，使得套筒50围绕或包封衬里38。此外，套筒50可在径向方向30上与衬里38间隔开，以在该套筒和该衬里之间限定流动通道56。在这方面，套筒50可限定流体耦接压力充气室36和流动通道56的多个孔口(未示出)。因此，压缩的工作流体22可从压力充气室36流过流动通道56以最终递送到燃烧室46。一般来讲，套筒50可不相对于衬里38受约束或与该衬里分离，以允许该套筒和该衬里之间沿轴向中心线28的相对移动(例如，归因于在衬里38和套筒50之间的热梯度)。在一些实施方案中，套筒50可形成为单一部件(被称为一体成型)。然而，在另选的实施方案中，套筒50可具有任何其它合适的配置。
26.另外，燃烧器14可包括耦接到套筒50的前端52的燃烧器壳体58。具体地，在若干实施方案中，燃烧器壳体58可沿燃烧器14的轴向中心线28从燃烧器壳体58的前端60延伸到燃烧器壳体58的后端62。此外，如图所示，燃烧器壳体58可在其中限定燃烧器14的头端体积64。头端体积64继而可沿轴向中心线28定位在燃烧室46上游。在这方面，一个或多个燃料喷嘴66可定位在头端体积64内以将燃料24供应到燃烧室46。此外，端盖68可耦接到燃烧器壳体58的前端60。例如，在一个实施方案中，端盖68可耦接到燃烧器壳体58的安装凸缘70(例如，经由螺栓或其它合适的紧固件)。然而，在另选的实施方案中，燃烧器壳体58可具有任何其它合适的配置。
27.上文所描述以及图1和图2所示的燃气涡轮发动机10的配置仅被提供为将本发明主题置于示例性使用领域中。因此，应当理解，本主题可容易地适用于燃气涡轮发动机配置的任何方式。
28.现在参考图3，根据本公开的各方面示出用于燃气涡轮发动机的燃烧器部件的轴向保持组件100的一个实施方案的示意图。一般来讲，本文将参考上文参考图1和图2所描述的燃气涡轮发动机10来描述轴向保持组件100。然而，所公开的系统100一般可与具有任何其它合适的发动机配置的燃气涡轮发动机一起使用。
29.在若干实施方案中，轴向保持组件100可包括一个或多个轴向保持工具102。一般来讲，当燃烧器14安装在燃气涡轮发动机10的压缩机排放壳体34(图2)中时，端盖68和燃料喷嘴66(图2)可不安装在或以其它方式存在于燃烧器14内。在这个方面，轴向保持工具102可定位于燃烧器14的燃烧室46、流动通道56和/或头端体积64内。具体地，如下文将更详细地描述，每个轴向保持工具102可耦接到衬里38的前端40和套筒50的前端52，使得工具102在燃烧器14的此类安装和相关运输/处理期间共同地减少或防止衬里38和套筒50之间沿着轴向中心线28的相对移动。例如，在所示实施方案中，轴向保持组件100包括四个轴向保持工具102，其中此类工具102在周向方向32上彼此隔开九十度。然而，在另选的实施方案中，轴向保持组件100可包括任何其它合适数量的轴向保持工具102。例如，在一个另选的实施方案中，轴向保持组件100可包括两个轴向保持工具102，其中此类工具102在周向方向32上彼此隔开180度。
30.图4和图5示出了根据本公开的各方面的轴向保持工具102的一个实施方案的不同
视图。具体地，图4示出了安装在燃烧器14内并且大致围绕图3中的线4-4截取的轴向保持工具102的横截面视图。此外，图5示出了从燃烧器14移除的轴向保持工具102的透视图。
31.在若干实施方案中，轴向保持工具102一般可包括具有安装突出部106的框架104、夹板108和夹板调整杆110。更具体地，当轴向保持工具102安装在燃烧器14内时，框架104可至少部分地定位在流动通道56和头端体积64内，使得安装突出部106被接纳在延伸通过套筒50的套筒孔112内。此外，夹板108可以可调整地耦接到框架104。另外，夹板调整杆110可延伸通过由衬里38限定的衬里孔114并且螺纹地接合夹板108。在这个方面，夹板调整杆110相对于衬里38的旋转可使夹板108移动成与衬里38接触并且使框架104移动成与套筒50接触，从而减少或防止衬里38和套筒50之间在径向方向30上的相对移动。此外，安装突出部106在套筒孔112内和夹板调整杆110在衬里孔114内的定位可减少或防止衬里38和套筒50之间沿着轴向中心线28的相对移动。
32.如图所示，当轴向保持工具102安装至燃烧器14中时，框架104可定位在流动通道56和头端体积64内。具体地，在若干实施方案中，框架104可包括第一壁116和第二壁118。在此类实施方案中，第一壁116可取向成平行于套筒50并且部分地定位在流动通道56内和部分地定位在头端体积64内。也就是说，第一壁116可在径向方向30上定位在衬里38和套筒50之间。因此，第一壁116可与套筒50的内表面120接触，该内表面相邻于衬里38的上游端部40。此外，第二壁118可从第一壁116在径向方向30上向内延伸(即，朝向轴向中心线28)，使得第一壁116和第二壁118取向成彼此垂直。例如，在一个实施方案中，第一壁116和第二壁118通常具有l形。另外，第二壁118可定位在头端体积64内，使得第二壁118的一部分接触衬里38的前边缘122。然而，在另选的实施方案中，框架104可具有任何其它合适配置。
33.如上文所指示，框架104可包括从其向外延伸的安装突出部106。更具体地，安装突出部106可从第一壁116在径向方向30上向外延伸(即，远离轴向中心线28)。当框架104定位在流动通道56内并且部分地定位在头端体积64内(如图4所示)时，安装突出部106可定位在或以其它方式被接纳在由套筒50限定并延伸通过该套筒的孔112内。安装突出部106在套筒孔112内的此类定位继而可防止或减少工具102和套筒50之间沿着轴向中心线28的相对移动。此外，在所示实施方案中，安装突出部106具有圆柱形形状。然而，在另选的实施方案中，安装突出部106可具有任何其它合适形状，诸如矩形棱柱状形状。
34.此外，如上文所指示，轴向保持工具102可包括夹板108。具体地，在若干实施方案中，夹板108可以可调整地耦接到框架102的第二壁118。另外，当轴向保持工具102安装至燃烧器14中时，夹板108可在径向方向30上定位在框架102的第一壁116和衬里38的外表面124之间。也就是说，夹板108可定位在流动通道56内。此外，在一个实施方案中，夹板108可沿着轴向中心线28与第一壁116的一部分对准。在这个方面，夹板108可在径向方向30上在第一壁116和衬里38之间移动。如下文将更详细地描述，夹板调整杆110可经由由夹板108限定的夹板孔125螺纹地接合夹板108，使得夹板调整杆110的旋转使夹板108在径向方向30上在第一壁116和衬里38之间移动。另外，夹板108可对应于适于在衬里30的外表面124上施加径向内力的块或板。然而，在另选的实施方案中，夹板108可具有任何其它合适配置。
35.在若干实施方案中，轴向保持工具102可包括夹板耦接杆126和相关紧固件，以用于将夹板108可调整地耦接到框架104的第二壁118。更具体地，第二壁118可限定延伸穿过其的细长狭槽128。此外，夹板108可定位成相邻于第二壁118的第一侧部130。如图所示，夹
板耦接杆126可耦接到夹板108并且延伸通过细长狭槽128。在这个方面，细长狭槽128可允许夹板108在径向方向30上在框架106的第一壁116和衬里38之间移动。另外，轴向保持工具102可包括第一紧固件132，该第一紧固件螺纹地接合相邻于第二壁118的第二侧部134的夹板耦接杆126的端部，该第二侧部与第一侧部130相对。例如，第二壁118的第二侧部134可定位于端盖68的前方或定位成相比于第二壁118的第一侧部130更靠近于该端盖(图2)。通常，第一紧固件132可相对于夹板耦接轴126旋转，以调整夹板108相对于框架104的第二壁118的位置。如下文将描述.此类调整可允许夹块孔125在径向方向30上与衬里孔口114对准。另外，轴向保持工具102可包括第二紧固件136，该第二紧固件螺纹地接合夹板耦接杆126的端部。在此类实施方案中，第一紧固件132可在径向方向30上定位在第二紧固件136和框架104的第二壁118之间，以防止第一紧固件132螺纹地脱离夹板耦接杆126。在一个实施方案中，垫圈138可在径向方向30上定位在第一紧固件132和框架104的第二壁118之间。在所示实施方案中，第一紧固件130对应于翼形螺母，并且第二紧固件136对应于尼龙螺母。然而，在另选的实施方案中，第一紧固件132和第二紧固件136可对应于任何其它合适类型的紧固件。
36.如上文所指示，夹板调整杆110通常可使夹板108在径向方向30上在框架104的第一壁116和衬里38之间移动。在这个方面，夹板调整杆110可用于将框架104的第一壁116推动成与套筒50接触并且将夹板108推动成与衬里38接触。更具体地，在若干实施方案中，夹板调整杆110可延伸通过由衬里38的前端40限定的衬里孔114。夹板调整杆110在衬里孔114内的此类定位继而可防止或减少工具102和衬里38之间沿着轴向中心线28的相对移动。此外，夹板调整杆110可延伸通过并且螺纹地接合夹板108。在这个方面，夹板调整杆110相对于衬里38的旋转可引起夹板调整杆110相对于衬里38在径向方向30上平移或以其它方式移动。夹板调整杆110的径向移动继而可使夹板108在径向方向30上在衬里38和框架104的第一壁116之间移动。因此，夹板调整杆110的充分旋转可将框架104的第一壁116推动成与套筒50接触并且将夹板108推动成与衬里38接触。另外，在一个实施方案中，柄部154可耦接到螺纹杆136的径向内端，以允许夹板调整杆136的容易旋转。
37.一般来讲，轴向保持工具102可安装于燃烧器14内，以减少或防止衬里38和套筒50之间沿着轴向中心线28和/或在径向方向30上的相对移动。更具体地，轴向保持工具102(其中夹板调整杆110移除)可定位在燃烧器14的流动通道56和头端体积64内，使得安装突出部108定位在套筒孔112内，并且夹板108定位在流动通道56内。在此类定位之后，框架104的第一壁116可与套筒50的内表面120接触，并且框架104的第二壁118的一部分可与衬里38的上游边缘122接触。第一紧固件132可旋转以调整夹板108相对于框架102的第二壁118的定位，以使夹板孔125与衬里孔114沿着轴向中心线28对准。此后，夹板调整杆110可插入通过衬里孔114并且相对于衬里38旋转，以经由夹板孔125螺纹地接合夹板108。夹板调整杆110的持续旋转可引起框架104的第一壁116接触套筒50并且引起夹板108接触衬里38。此类接触继而可引起第一壁116在套筒50上施加径向向外力，并且引起夹板108在衬里38上施加径向内力。然而，在另选的实施方案中，轴向保持工具102可以任何其它合适的方式安装在燃烧器14内。
38.如上所指示，轴向保持组件100可包括多个轴向保持工具102。在此类实施方案中，每个轴向保持工具102可以如上文所描述的相同方式进行安装。
39.本书面描述使用示例来公开本技术，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技
术人员能够实践本技术，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本技术的可专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质差异的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。