专利名称：具有一体式控制阀系统的燃烧器的制作方法
技术领域：
本申请主要涉及燃气涡轮发动机且更具体地涉及燃气涡轮发动机的具有一体式燃料控制阀系统的燃烧器，该一体式燃料控制阀系统具有围绕燃烧器的端盖定位的ー个主驱动装置和若干从动装置。
背景技术：
总体而言，燃气涡轮发动机在多个燃烧室中燃烧燃料-空气混合物以释放其中的热能。该热能经引导通向涡轮。中央燃料或气体供应源(supply)连结到各个燃烧室上。中央供应源经由连结到公共歧管上的供应管线传输一定量的燃料以便供给所有的燃烧室。燃 料与空气混合并在燃烧室中点燃以形成高温气流。涡轮将来自高温气流的热能转换成机械能以便旋转涡轮轴。涡轮的输出可用于驱动负载，例如发电机以及其它类型的应用。当前的燃气涡轮发动机设计成果可能集中于在整体系统输出和效率上的逐步改迸。一种用于提高输出和效率的可行途径可能是简化对燃烧室提供适当的燃料/空气混合物和分流(split)的电路和控制机构。此种简化可減少整体构建成本和可容许例如降低所需起动电功率和整体操作成本。因此，总体上希望有一种改进的燃气涡轮发动机设计且具体地是希望有改进的燃料-空气控制系统。此种改进的涡轮发动机设计可提供对于进入燃料和空气流的简化控制以及其改型。此种改进设计可需要较少的零件且可在所需维护等较少的情况下引起在整体系统效率方面的改进。
发明内容
因此，本申请提供了结合燃烧器的多个燃料歧管使用的一体式燃料控制阀系统。一体式燃料控制阀系统可包括主驱动系统、与燃料歧管连通的多个从属驱动阀，以及多个反向齿轮机构。每个反向齿轮机构均可与主驱动系统和至少ー个从属驱动阀相关联以便调节该至少ー个从属驱动阀。本申请还提供了向燃烧器的多个燃料喷嘴提供燃料的方法。该方法可包括以下步骤将主驱动系统安装到燃烧器的端盖上；将从属驱动阀安装和/或结合成与多个燃料喷嘴中的每个燃料喷嘴连通；将多个反向齿轮机构定位在主驱动系统和从属驱动阀之间；以及操作ー个或多个反向齿轮机构，使得主驱动系统借助于ー个或多个反向齿轮机构的旋转而调节ー个或多个从属驱动阀。本申请还提供了结合燃烧器的多个燃料喷嘴使用的一体式燃料控制阀系统。该ー体式燃料控制阀系统包括具有一个或多个主驱动小齿轮和ー个或多个反向驱动轮的主驱动系统、多个从属驱动阀，以及多个反向齿轮机构。每个反向齿轮机构均可包括轴和定位装置，使得轴可通过定位装置而垂直地移动。反向齿轮机构可与主驱动系统和从属驱动阀相关联以便调节从属驱动阀。反向齿轮机构可具有功能性类似的各种设计。当结合若干附图和所附权利要求研读以下详细描述时，本领域普通技术人员将会清楚本发明的这些及其它特征和改进。
图I是公知的燃气涡轮发动机及其构件的简化示意图。图2是公知的燃烧器和相关燃料分配系统的示意图。图3是如可在文中描述的具有简化的一体式燃料控制 阀系统的燃烧器的端盖的透视图。图4是如可结合图3的一体式燃料阀控制系统使用的从属控制阀的透视图。图5是处于流量减小/关闭阀位置的一体式燃料控制阀系统的局部透视图。图6是处于空档位置的一体式燃料控制阀系统的局部透视图。图7是处于流量畅通/开启阀位置的一体式流控制阀系统的局部透视图。图8是图3的一体式燃料控制阀系统的控制的示意图。零件清单10燃气涡轮发动机15压缩机20空气流25燃烧器30燃料流35燃烧气体流40 涡轮4δ 负载50燃烧室55 端盖60燃料喷嘴65 燃料桩柱(peg)70燃料歧管75气体控制阀80控制器85速比阀90气体撬装装置(skid)100—体式燃料控制阀系统105端盖燃料歧管106吹扫空气歧管110主驱动系统115中央支承件125主驱动小齿轮130下部主驱动小齿轮140上部主驱动小齿轮150驱动马达160反向驱动轮
170反向驱动轮轴180支承心轴190反向齿轮机构195车床驱动器200驱动轴210定位装置220螺线管225驱动小齿轮 230下部驱动小齿轮240上部驱动小齿轮270从属驱动阀280燃料管线290进入吹扫空气管线300燃料室310内部活塞320 螺纹330活塞驱动系统335活塞驱动小齿轮340下部活塞驱动小齿轮350上部活塞驱动小齿轮360螺纹套圈370改变位置信号380升高信号390降低信号400活塞位置反馈信号
具体实施例方式现在參看附图，在其中贯穿各个视图相似的标号表示相似的元件，图I示出了如可在文中描述的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15压缩进入空气流20。压缩机传输经压缩的空气流20至燃烧器25。燃烧器25混合压缩的空气流20与压缩的燃料流30并点燃该混合物以产生燃烧气体流35。尽管仅示出了单个燃烧器25，但燃气涡轮发动机10可包括任意数目的燃烧器25。燃烧气体流35继而输送至涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40以便产生机械功。如上文所述，在涡轮40中产生的机械功驱动压缩机15和诸如发电机等的外部负载45。燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种类型的合成气，和/或其它类型的燃料。尽管燃气润轮发动机10可为由通用电气公司(Schenectady,New York)等提供的多种不同燃气涡轮发动机中的任何ー种，但任何类型的燃气涡轮发动机都可在文中使用。燃气涡轮发动机10可具有不同构造且可使用其它类型的构件。其它类型的燃气涡轮发动机也可在文中使用。多燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮以及其它类型的功率生成设备也可在文中一起使用。图2示出了公知的燃烧器25的示意图。在该实例中，燃烧器25可为由通用电气公司(Schenectady, New York)提供的燃烧器,但任何类型的燃烧器都可采用。总体而言，燃烧器可包括在一端由端盖55封闭的燃烧室50。多个燃料喷嘴60可安装到端盖55上并延伸到燃烧室50中。尽管在该实例中使用了六个(6)燃料喷嘴60，但任意数目的燃料喷嘴60都可在文中使用。多个燃料桩柱65还可定位成围绕燃料喷嘴60。其它构造和其它构件也可在文中使用。 燃料喷嘴60可与多个燃料歧管70连通。每个燃料歧管70均可与ー个或多个燃料喷嘴60连通，这取决于在其中所希望的流动条件。每个燃料歧管70均可与气体控制阀75连通。每个气体控制阀75均可为精确地控制经由其穿过的流动的促动器。每个气体控制阀75均可与控制器80通信。控制器80基于多个感测装置和其它类型的操作命令而向气体控制阀75提供指令。每个控制阀75均可与速比阀85连通。速比阀85还可与控制器80通信。速比阀85控制来自气体撬装装置90等的燃料流。其它类型的构件和构造可在文中使用以控制燃料流的传输等。燃烧器25以文中所述的形式使用仅是通过举例。具有多个燃料歧管70和气体控制阀75等的任何类型的燃烧器都可在文中使用。在文中还可适用的是需要对往来于多个管道等进行流控制的其它类型的组件。图3示出了如可在文中描述的一体式燃料控制阀系统100的实例。一体式燃料控制阀系统100可安装在燃烧器25的端盖55上且可与燃料歧管70的ー些或全部连通。一体式燃料控制阀系统100可取代如上文所述的每个燃料歧管70上的单独气体控制阀75和/或其它类型的燃料输入。确切而言，端盖燃料歧管105可安装在端盖55上。端盖燃料歧管105可与气体撬装装置90或其它燃料源连通。吹扫空气歧管106也可安装在端盖55上。其它燃料和空气构造也可在文中使用。一体式燃料控制阀系统100可包括安装在中央支承件115上的主驱动系统110。中央支承件115可安装在端盖55上。多个主驱动小齿轮125可围绕中央支承件115定位。在该实例中，可使用下部主驱动小齿轮130和上部主驱动小齿轮140。其它类型和其它数目的主驱动小齿轮125也可在文中使用。主驱动小齿轮125可由驱动马达150驱动。任何常规类型的基于AC (交流)或DC (直流)的驱动马达都可在文中使用。驱动马达150可与控制器80或任何类型的可编程逻辑装置通信。多个反向驱动轮160也可在中央支承件115附近定位在多个反向驱动轮轴170上。反向驱动轮160可与下部主驱动小齿轮130相关联。如果下部主驱动小齿轮130沿顺时针方向旋转，则反向驱动轮160将沿相反的逆时针方向旋转。任意数目的反向驱动轮160都可在文中使用。其它构件和其它构造的主驱动系统110也可在文中使用。支承心轴180也可附接到中央支承件115上。支承心轴180支承多个反向齿轮机构190。在该实例中，反向齿轮机构190可呈车床驱动器195的形式。许多其它类型的反向齿轮机构190也可在文中使用。在该实例中，每个反向齿轮机构190均可包括驱动轴200。每个驱动轴200均可由定位装置210如螺线管220或其它类型的电磁驱动装置驱动以便升高和降低驱动轴200。定位装置210与控制器80等通信。提供向上和向下运动的任何类型的定位装置210均可采用并包括在如在文中所用的用语“反向齿轮机构”的范围内。驱动轴200的另一端可具有定位成以便与其一起旋转的一对驱动小齿轮225。在这种情况下，可使用下部驱动小齿轮230和上部驱动小齿轮240。任意数目的驱动小齿轮225都可在文中使用。其它构件和其它构造也可在文中使用。例如，各种类型的齿轮反向装置也可在文中使用。一体式燃料控制阀系统100还可包括定位在端盖55上的多个从属驱动阀270。每个从属驱动阀270均可与端盖燃料歧管105和吹扫空气歧管110连通以及与燃料歧管70中的ー个连通，其中，燃料歧管70与燃料喷嘴60连通。每个从属驱动阀270均可具有进入燃料管线280和进入吹扫空气管线290。如在图4中所示，每个从属驱动阀270还可具有燃料室300。燃料室300可与进入燃料管线280和燃料歧管70连通。从属驱动阀270可具有定位在燃料室300内的内部活塞310。内部活塞310可大小形成为用以装配在燃料歧管70内以便控制经由其穿过的燃料流。内部活塞310的另一端可在其上具有螺纹320。燃料室300和内部活塞310的构造为常规设计。·从属驱动阀270的活塞310可与活塞驱动系统330相关联。活塞驱动系统330可包括多个活塞驱动小齿轮335，包括下部活塞驱动小齿轮340和上部活塞驱动小齿轮350。螺纹套圈360可定位在二者之间。下部活塞驱动小齿轮340或上部活塞驱动小齿轮350的旋转因此基于活塞310的螺纹320和活塞驱动系统330的螺纹套圈360之间的相互作用而促使活塞310向上或向下移动。其它构件和其它构造也可在文中使用。图5至图7示出了一体式燃料控制阀系统100的操作。具体而言，一体式燃料控制阀系统100操作以开启或关闭定位在燃烧器25的每个歧管70上的从属驱动阀270。图5示出了流量减小和/或关闭阀位置。主驱动系统110的下部主驱动小齿轮130沿顺时针方向旋转以便促使反向驱动轮160沿逆时针方向旋转。驱动轴200可借助于定位装置210降低，使得下部驱动小齿轮230与反向驱动轮160相关联。反向齿轮机构190的上部驱动小齿轮240与活塞驱动系统300的下部活塞驱动小齿轮340接触。上部驱动小齿轮240因此促使活塞驱动系统330沿逆时针方向旋转，使得从属驱动阀270的内部活塞310关闭燃料歧管70。文中所引述的方向仅用于參考目的。相反的方向和旋转也可在文中使用。图6示出了处于空档位置的反向齿轮机构190。在该空档位置，反向齿轮机构190并不与主驱动系统Iio或从属驱动阀270接触。图7示出了处于流量増加或开启阀位置的一体式燃料控制阀系统100。在该实例中，反向齿轮机构190的定位装置210升高驱动轴200，使得上部驱动小齿轮240由主驱动系统110的上部主驱动小齿轮140驱动。再次的是，如果上部主驱动小齿轮140沿顺时针方向旋转，则上部驱动小齿轮240将沿逆时针方向旋转。反向齿轮机构190的上部驱动小齿轮240与从属驱动阀270的活塞驱动系统330的上部活塞驱动小齿轮350接触。上部驱动小齿轮240的逆时针方向的旋转促使上部活塞驱动小齿轮350沿顺时针方向旋转，使得内部活塞310由于螺纹320和螺纹套圈360之间的相互作用而上升，从而开启燃料歧管70。一体式燃料控制阀系统100因此提供了简化的控制系统，因为仅ー个主驱动器110可结合任意数目的从属驱动阀270使用。同样，文中所需的控制得以简化。具体而言，控制器80仅需要命令主驱动系统110的驱动马达150接通或断开。进ー步而言，控制器80仅需要命令每个反向齿轮机构190的定位装置210以将驱动轴200定位在关闭、空档或开启位置。一体式燃料控制阀系统100因此可以高效和简化的方式単独地开启和关闭或以其它方式调节每个燃料喷嘴60。图8是经由控制器80的齿轮反向机构的操作的示意图。响应于改变位置信号370 (模拟)，控制器80向反向齿轮机构190提供通向关闭或开启位置的升高信号380或降低信号390 (布尔值-常闭)。该信号的持续时间由通向控制器80的活塞位置反馈信号400(模拟)限定。当活塞获得所要求的位置信号380，390吋，驱动轴200自动地返回至空档位置。其它构造和其它配置也可在文中使用。一体式燃料控制阀系统100避免了存在于公知的气体控制阀75中的多促动器。与同时的方式相比，每个一体式燃料控制阀系统100均可按序接通以便減少整体起动电功率。类似类型的一体式燃料阀系统可结合吹扫空气歧管260使用。任何类型的期望燃料分流均可提供至燃烧器25。应当清楚的是，以上所述仅涉及本申请的ー些实施例且本领域普通技术人员在不脱离由所附权利要求及其等同方案所限定的本发明的总体精神和范围的情况下可在文中 作出许多修改和变型。
权利要求
1.一种结合燃烧器(25)的多个燃料歧管(70)使用的一体式燃料控制阀系统(100)，包括 主驱动系统(110)； 多个从属驱动阀(270)； 其中，所述多个从属驱动阀(270)中的每个从属驱动阀均与所述多个燃料歧管(70)中的一个燃料歧管连通；和 多个反向齿轮机构(190)； 其中，所述多个反向齿轮机构(190)中的每个反向齿轮机构均与所述主驱动系统(110)和所述多个从属驱动阀(270)中的一个从属驱动阀相关联以便调节所述一个从属驱动阀(270)。
2.根据权利要求I所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述多个燃料歧管(70)中的每个燃料歧管均与燃料喷嘴(60)连通。
3.根据权利要求I所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述多个从属驱动阀270)与端盖燃料歧管(105)连通。
4.根据权利要求I所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述主驱动系统(110)包括与驱动马达(150)关联的一个或多个主驱动小齿轮(125)。
5.根据权利要求4所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述主驱动系统(110)包括由所述一个或多个主驱动小齿轮(125)驱动的一个或多个反向驱动轮(160)。
6.根据权利要求I所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述多个反向齿轮机构(190)包括轴(200)和定位装置(210)。
7.根据权利要求6所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述多个反向齿轮机构(190)包括定位在所述轴(200)上以便与所述主驱动系统(110)和所述多个从属驱动阀(270)相关联的一个或多个驱动小齿轮(225)。
8.根据权利要求I所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述多个从属驱动阀(270)包括与所述多个燃料喷嘴￠0)中的一个燃料喷嘴连通的燃料室(300)。
9.根据权利要求8所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述多个从属驱动阀(270)包括定位在所述燃料室(300)内的活塞(310)。
10.根据权利要求9所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述多个从属驱动阀(270)包括与所述活塞(310)和所述多个反向齿轮机构(190)中的一个反向齿轮机构相关联的活塞驱动系统(330)。
11.根据权利要求10所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述活塞驱动系统(330)包括经由套圈(360)附接到所述活塞(310)上的一个或多个活塞驱动小齿轮(335)。
12.根据权利要求I所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述主驱动系统(110)安装在所述燃烧器(25)的端盖(55)上。
13.根据权利要求I所述的一体式燃料控制阀系统(100)，其特征在于，所述一体式燃料控制阀系统(100)还包括与所述主驱动系统(110)和所述多个反向齿轮机构(190)通信的控制器(80)。
14.一种向燃烧器(25)的多个燃料喷嘴(60)提供燃料的方法，包括将主驱动系统(Iio)安装在所述燃烧器(25)的端盖(55)上； 将从属驱动阀(270)安装成与所述多个燃料喷嘴(60)中的每个燃料喷嘴连通；将多个反向齿轮机构(190)定位在所述主驱动系统(110)和所述从属驱动阀( 270)之间；和 操作所述多个反向齿轮机构(190)中的一个或多个，使得所述主驱动系统(110)经由所述一个或多个反向齿轮机构(190)的旋转来调节所述从属驱动阀(270)中的一个或多个从属驱动阀。
全文摘要
本申请涉及具有一体式控制阀系统的燃烧器。具体而言，本申请因此提供了结合燃烧器(25)的多个燃料歧管(70)使用的一体式燃料控制阀系统(100)。一体式燃料控制阀系统(100)可包括主驱动系统(110)、与燃料歧管(70)连通的多个从属驱动阀(270)，以及多个反向齿轮机构(190)。每个反向齿轮机构(190)均可与主驱动系统(110)和一个从属驱动阀(270)相关联以便调节一个从属驱动阀(270)。
文档编号F23R3/28GK102734837SQ20121010910
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者D·A·乌森科 申请人:通用电气公司