专利名称：：用于涡轮机的喷嘴的制作方法
技术领域：
：本文所公开的主题涉及涡轮机的技术，且更特定而言，涉及用于涡轮机的喷嘴。
背景技术：
：—般而言，燃气涡轮发动机燃烧燃料/空气混合物，其释放热能以形成高温气流。高温气流经由热气体路径被引导至涡轮。涡轮将来自高温气流的热能转变成使涡轮轴旋转的机械能。涡轮可用于多种应用中，诸如用于向泵或发电机提供动力。在燃气涡轮中，发动机效率随着燃烧气流温度升高而提高。不幸的是，较高的气流温度产生较高水平的氮氧化物(NOx)，其是受联邦与州法规两者管辖的排放。因此，存在在高效的范围中操作燃气涡轮同时还确保NOx输出保持低于强制水平之间的谨慎权衡举措。当前的整体煤气化联合循环，多喷嘴静燃烧器(IGCCMNQC)喷嘴总是以扩散模式燃烧燃料，且干式低N0x(DLNl)主喷嘴有时会以扩散模式燃烧。在IGCC涡轮机的情况下，需要大量稀释剂来维持N0x处于可接受的水平。
发明内容根据本发明的一个方面，一种涡轮机包括压縮机，操作性地连接至压縮机的燃烧器以及操作性地连接至燃烧器的注射喷嘴。注射喷嘴包括具有第一端部部分的主体，该第一端部部分延伸到第二端部部分以限定内部流动路径。该注射喷嘴还包括布置于主体的第二端部部分处的出口，在主体内延伸并流动地连接至出口的至少一个通路，以及在内部流动路径与至少一个通路之间延伸的至少一个管路。根据本发明的另一方面，一种将可燃混合物引入到涡轮机燃烧器内的方法包括将第一流体引入到注射喷嘴的内部流动路径中，该注射喷嘴具有第一端部部分，第一端部部分延伸到第二端部部分，限定了主体。该主体包括布置于第二端部部分处的出口。该方法还包括将第二流体传递到在第二端处延伸穿过主体的至少一个通路内，将第一流体从内部流动路径引导到该至少一个通路，以与第二流体混合来形成可燃混合物，并通过出口将可燃混合物排到涡轮机燃烧器内。根据本发明的又一方面，一种用于涡轮机的注射喷嘴包括具有第一端部部分的主体，该第一端部部分延伸到第二端部部分，限定了内部流动路径；布置于该主体的第二端部部分处的出口；在主体内延伸并流体地连接至出口的至少一个通路；以及在内部流动路径与至少一个通路之间延伸的至少一个管路。通过结合附图得到的以下描述，这些和其它优点和特点将会变得更加显而易见。被认为是本发明的主题在说明书结论处的权利要求书中特别地指出并明确地要求保护。根据结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它特点和优点显而易见，在附图中图1包括根据本发明的示范性实施例所形成的注射喷嘴的涡轮机的截面侧视图；图2是图1的涡轮机的燃烧器部分的截面图；图3根据本发明的一个示范性实施例构造的注射喷嘴的上部透视图；图4是图3的注射喷嘴的截面图；以及图5是根据本发明的另一示范性实施例构造的注射喷嘴的截面图。参看附图，以举例说明的方式，详细描述阐述了本发明的实施例以及优点和特点。部件列表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具体实施例方式如在本申请中所用的用语"轴向"和"沿轴向"是指基本上平行于燃烧管组件的中心体的中心纵向轴线而延伸的方向和方位。如在本申请中所用的用语"径向"和"沿径向"是指基本上正交于中心体的中心纵向轴线而延伸的方向和方位。如本申请中所用的用语"上游"和"下游"是指关于中心体的中心纵向轴线相对于轴向流动方向的方向和方位。最初参看图l，大体上以2标示了根据本发明的示范性实施例而构造的涡轮机。涡轮机2包括压縮机4和具有至少一个燃烧器6的燃烧器组件5。涡轮机发动机2还包括涡轮10和共同的压縮机/涡轮轴12。在一实施例中，燃气涡轮发动机2是可从南卡罗来纳格林维尔的通用电气公司(GeneralElectricCompany,Greenville,SouthCarolina)商购获得的PG93719FBA重型燃气涡轮发动机。应当指出的是，本发明并不限于任一种特定发动机且可结合其它燃气涡轮发动机来使用。如在图2中最佳地示出，燃烧器6与压縮机4和涡轮10流动连通地联接。压縮机4包括彼此流动连通地联接的扩散器22和压縮机排放腔室(ple皿m)24。燃烧器6还包括定位于其第一端处的端盖30，以及帽构件34。帽构件34包括第一表面35和相对的第二表面36。如将在下文中更全面地讨论的，多个燃料或注射喷嘴38和39安装到帽构件34上。燃烧器6还包括燃烧器壳体44和燃烧器衬套46。如图所示，燃烧器衬套46自燃烧器壳体44沿径向向内定位，以便限定燃烧室48。环形燃烧室冷却通路49限定于燃烧器壳体44与燃烧器衬套46之间。过渡件55使燃烧器6联接至涡轮10。过渡件55向下游朝向第一级涡轮喷嘴62引导燃烧室48中所生成的燃烧气体。为此，过渡件55包括内壁64和外壁65。外壁65包括多个开口66，这些开口66通向限定于内壁64与外壁65之间的环形通路68。内壁64限定了在燃烧室48与涡轮10之间延伸的引导腔72。在操作期间，空气流动通过压縮机4且压縮空气供应到燃烧器6，且更具体而言供应到注射喷嘴38和39。同时，燃料传递到注射喷嘴38和39以与空气混合并形成可燃混合物。将该可燃混合物引导至燃烧室48并点燃以形成燃烧气体。然后，将燃烧气体引导至涡轮10。来自燃烧气体的热能转变成用来驱动轴12的机械旋转能。更具体而言，涡轮10经由轴12(在图1中示出)驱动压縮机4。随着压縮机4旋转，压縮空气被排到扩散器22内，如由相关联的箭头所示。在该示范性实施例中，通过压縮机排放腔室24朝向燃烧器6弓I导从压縮机4排出的大部分空气，且引导其余压縮空气以用于冷却发动机部件。排放腔室24内的压縮空气经由外壁开口66引导至过渡件55中并进入环形通路68。然后，引导空气自环形通路68通过环形燃烧室冷却通路49并到达注射喷嘴38和39。燃料和空气混合，从而形成可燃混合物，该可燃混合物在燃烧室48内点燃，从而形成燃烧气体。燃烧器壳体44便于屏蔽燃烧室48和其相关联的过程与外部环境(诸如，例如周围涡轮部件)隔开。引导燃烧气体从燃烧室48通过引导腔72并朝向涡轮喷嘴62。冲击第一级涡轮喷嘴62的热气体形成旋转力，该旋转力最终从涡轮2产生功。在这点上，应理解的是，上述构造是为了更全面地理解本发明的示范性实施例而提出的，其针对于注射喷嘴38和39的特定结构。但是，由于各个注射喷嘴38、39类似地形成，所以在理解注射喷嘴39包括类似结构的情况下，以下的详细描述将以参考注射喷嘴38的方式进行。如在图3和图4中最佳地示出的，注射喷嘴38包括主体82，其具有第一端部部分84，第一端部部分84延伸到第二端部部分85，限定了内腔或内部流动路径86。第一端部部分84包括用于接收第一流体(诸如燃料)的入口88，且第二端部部分85包括出口90，燃料与空气的可燃混合物如将在下文中更全面地描述的那样通过该出口90传递。为此，注射喷嘴38包括布置于出口90处的多个排放通路引出口94。根据所示的示范性实施例，注射喷嘴38包括延伸穿过主体82的第一通路100和第二通路101。尽管只示出两个通路，即，通路100和101，但应了解多个通路100、101可排列在主体82周围。在任意情况下，各个通路100、101都流体地连接至多个排放通路引出口94和内部流动路径86。更具体而言，注射喷嘴38包括在内部流动路径86与通路100之间延伸的第一组多个管路114和在内部流动路径86与第二通路101之间延伸的第二组多个管路115。利用这种布置，诸如箭头A所示的空气的第二流体流过注射喷嘴38并进入通路IOO和IOI。由箭头B所示的燃料经由入口88流到注射喷嘴38内。然后，燃料进入管路114和115并分别流入到通路100和101内以与空气混合并形成可燃混合物。然后，由箭头C所示的可燃混合物穿过多个排放通路引出口94，从注射喷嘴38出来并进入燃烧室48内。现将参看图5来描述根据本发明的另一示范性实施例构造的注射喷嘴130。如图所示，注射喷嘴130包括主体133，主体133具有第一端部部分135，第一端部部分135延伸到第二端部部分136，限定了内腔或内部流动路径137。第一端部部分135包括用于接收诸如燃料的第一流体的入口140，且第二端部部分136包括出口141，燃料与空气的可燃混合物如将在下文中更全面地描述的那样通过出口141而传递。为此，注射喷嘴130包括布置于出口141处的多个排放通路引出口144。根据所示的示范性实施例，注射喷嘴130包括在第二端136处延伸穿过主体133的第一通路148和第二通路149。尽管只示出两个通路，即通路148和149，但应理解的是，多个通路148、149可排列在主体133周围。第一通路148和第二通路149如将在下文中更全面地描述的那样流体地连接至多个排放通路引出口44和内部流动路径147。在所示的示范性实施例中，注射喷嘴130包括第一腔室150和第二腔室151，第一腔室150在主体133内延伸并与通路148连接，第二腔室151在主体133内延伸并与通路149连接。更具体而言，第一腔室150在通路148附近延伸并与通路148连接而第二腔室151在通路149附近延伸并与通路149连接。在这点上，应理解的是，腔室150和151的特定数目、放置和形状可取决于设计要求而变化。如在图5中进一步示出，注射喷嘴130包括在内部流动路径137与第一腔室150之间延伸的第一组多个管路155和在第一腔室150与第一通路148之间延伸的第二组多个管路158。类似地，第三组多个管路160在内部流动路径137与第二腔室151之间延伸且第四组多个管路161在第二腔室151与第二通路149之间延伸。利用这种布置，由箭头A所示的诸如空气的第二流体流过注射喷嘴130并进入第一通路148和第二通路149内。由箭头B所示的燃料经由入口140流到注射喷嘴38内。然后，燃料进入第一组多个管路155和第三组多个管路160，并分别流到第一腔室150和第二腔室151内。然后，燃料从第一腔室150和第二腔室151流动通过第二组多个管路158和第四组多个管路161中相应的一些而进入第一通路148和第二通路149，以与空气混合并形成可燃混合物。然后，由箭头C所示的可燃混合物穿过多个排放通路引出口144并从注射喷嘴130出来而进入燃烧室48内。在这点上，应理解的是，本发明的示范性实施例提供了用于混合第一流体与第二流体以形成传输到涡轮机燃烧器内的可燃混合物的系统。虽然结合仅有限数量的实施例详细地描述了本发明，但应容易地理解，本发明并不限于这样的所公开的实施例。而是本发明可经修改以结合此前未描述但与本发明的精神和范畴相符的任意数量的变型、更改、替代或等效布置。此外，虽然描述了本发明的各种实施例，但将理解的是，本发明的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明并不视为受到前文描述的限制，而是仅受所附权利要求书的范畴的限制。权利要求一种涡轮机(2)，包括压缩机(4)；操作性地连接至所述压缩机的燃烧器(6)；以及操作性地连接至所述燃烧器(6)的注射喷嘴(38，39)，所述注射喷嘴(38，39)包括具有第一端部部分(84)的主体(82)，所述第一端部部分(84)延伸到第二端部部分(85)，限定了内部流动路径(86)；布置于所述主体(82)的所述第二端部部分(85)处的出口(90，141)；在所述主体(82)内延伸且流体地连接至所述出口(90)的至少一个通路(100，101)；以及在所述内部流动路径(86)与所述至少一个通路(100，101)之间延伸的至少一个管路(114，115)。2.根据权利要求1所述的涡轮机(2)，其特征在于，所述至少一个通路(100，101)包括第一通路(100)和第二通路(101)，所述第一通路和第二通路(100，101)中的各个布置于所述主体(82)的所述第二端部部分(85)处。3.根据权利要求1所述的涡轮机(2)，其特征在于，所述至少一个管路(114，115)包括在所述内部流动路径(86)与所述第一通路(100)之间延伸的第一组多个管路(114)和在所述内部流动路径(86)与所述第二通路(101)之间延伸的第二组多个管路(115)。4.根据权利要求2所述的涡轮机(2)，其特征在于，所述涡轮机(2)还包括布置于所述主体(82)内的至少一个腔室(150，151)，所述至少一个腔室(150,151)流体地连接于所述内部流动路径(82)与所述第一通路和第二通路(100，101)之一之间。5.根据权利要求4所述的涡轮机(2)，其特征在于，所述涡轮机(2)还包括在所述内部流动路径(137)与所述至少一个腔室(150,151)之间延伸的第一组多个管路(155,160)和在所述至少一个腔室(150,151)与所述第一通路和第二通路(100，101)之一之间延伸的第二组多个管路(158,161)。6.根据权利要求5所述的涡轮机(2)，其特征在于，所述至少一个腔室(150,151)包括流体地连接于所述内部流动路径(137)与所述第一通路(100)之间的第一腔室(150)和流体地连接于所述内部流动路径(137)与所述第二通路(101)之间的第二腔室(151)。7.根据权利要求1所述的涡轮机(2)，其特征在于，所述涡轮机(2)还包括布置于所述出口(90,141)处的多个排放通路引出口(94,144)。8.根据权利要求1所述的涡轮机(2)，其特征在于，所述第一端部部分(84)限定用于接收第一流体的入口(88)。全文摘要本发明涉及用于涡轮机的喷嘴。一种涡轮机(2)包括压缩机(4)，操作性地连接至压缩机(4)的燃烧器(6)和操作性地连接至燃烧器(6)的注射喷嘴(38，39)。该注射喷嘴(38，39)包括主体(82)，该主体(82)具有第一端部部分(84)，第一端部部分(84)延伸到第二端部部分(85)以限定内部流动路径(86)。该注射喷嘴还包括布置于主体(82)的第二端部部分(85)处的出口(90，141)，在主体(82)内延伸且流体地连接至该出口(90)的至少一个通路(100，101)以及在内部流动路径(86)与至少一个通路(100，101)之间延伸的至少一个管路(114)。文档编号F23D14/48GK101788148SQ20091024641公开日2010年7月28日申请日期2009年11月20日优先权日2009年1月22日发明者B·P·莱西,E·伊马兹,G·O·克拉梅,P·B·梅顿申请人:通用电气公司