智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)手機(jī)站
智能制造網(wǎng)小程序
智能制造網(wǎng)官微
智能制造網(wǎng)服務(wù)號(hào)
智能控制
機(jī)器人
儀器儀表
物聯(lián)網(wǎng)
3D打印
工業(yè)軟件
回放
AK Regeltechnik 中國(guó)代理商 流量閥
工業(yè)控制計(jì)算機(jī),工業(yè)工控機(jī),嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī),磁體,流量閥品牌
ABB
【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)，燃燒器和渦輪部分。燃燒器包括為燃燒過(guò)程供應(yīng)燃料的燃料噴射器。多個(gè)燃料管線的熱膨脹的變化可能導(dǎo)致燃料噴射器頭部的偏轉(zhuǎn)。燃料噴射器具有帶有燃料入口和多個(gè)燃料出口的腔室，并且包括燃料分配器，用于將通過(guò)燃料入口引入腔室的燃料分配到出口。燃料分配器通常為旋轉(zhuǎn)的對(duì)稱分配器主體。
3D打印助力開(kāi)發(fā)具有多管氣體分配回路的燃料噴射器
3D打印在具有多管氣體分配回路的燃料噴射器方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不僅避免了多個(gè)零部件的組裝需要，還可以成就更為復(fù)雜的形狀，使得傳統(tǒng)加工工藝難以實(shí)現(xiàn)。
多管氣體分配回路
位于美國(guó)加州San Diego的Solar Turbines公司通過(guò)3D打印開(kāi)發(fā)具有多管氣體分配回路的燃料噴射器。這種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器包括主管，第二主管，次級(jí)管，法蘭組件和噴射器頭。法蘭組件包括法蘭，分配塊，進(jìn)氣通道，主要?dú)怏w配件，主通道，第二主通道和次通道。分配塊將主要?dú)怏w燃料均勻地分配到主管，第二主管和次級(jí)管。
分配塊從法蘭延伸，進(jìn)氣通道延伸到分配塊中。主通道與進(jìn)氣通道和主管流動(dòng)連通。第二主通道與進(jìn)氣通道和第二主管流動(dòng)連通。第二主通道和副管與主通道和主管成平行構(gòu)造。二級(jí)通道與進(jìn)氣通道和二級(jí)管流動(dòng)連通。次級(jí)通道和次級(jí)管與主通道和主管成平行構(gòu)造，并且與第二主通道和次級(jí)管成平行構(gòu)造。
噴射器頭包括噴射器主體，噴射器主體包括主氣體通道，主燃料傳輸配件，第二主燃料傳輸配件和輔助燃料傳輸配件。主氣體通道包括環(huán)形形狀。主燃料輸送配件與主氣體通道流動(dòng)連通并且連接到主管，用于將主氣體燃料從主管引導(dǎo)到主氣體通道中。第二主燃料輸送配件與主氣體通道流動(dòng)連通并且連接到第二主管，用于將主氣體燃料從第二主管引導(dǎo)到主氣體通道中。輔助燃料轉(zhuǎn)移配件與主要?dú)怏w通道流動(dòng)連通并且連接到第二管，用于將主要?dú)怏w燃料從次要管引導(dǎo)到主要?dú)怏w通道中。
圖1：示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖
圖2：圖1的燃料噴射器的分解圖
圖3：圖1的燃料噴射器的實(shí)施例的剖視圖
圖4：圖1和圖2的分配塊的橫截面圖。圖2和3沿IV-IV線截取。
圖5：圖1和圖2的注射器頭的橫截面圖
圖6：圖1的燃料噴射器的替代實(shí)施例的剖視圖
圖7：圖1的注射器頭的橫截面圖
圖8：圖1的注射器頭的一部分的剖視圖
圖9：圖1和圖2的中心體組件的剖視圖
圖10：圖10的中心體組件的分解剖視圖
圖11：圖1和圖2的旋流器的仰視圖
圖12：圖1和圖2的實(shí)施例的注射器頭的一部分的橫截面圖
那么3D打印在其中發(fā)揮了什么作用呢？
如上圖中主通道615，第二主通道616和次通道617都可以在氣體入口通道614處開(kāi)始并延伸到它們各自的管端口。 主通道615，第二主通道616和次通道617可以在3D打印增材制造過(guò)程期間與分配塊612同時(shí)形成，并且可以不需要交叉鉆孔。
中心體組件700部件可以 作為一個(gè)整體組件，通過(guò)增材制造工藝一次性制造完成，從而不需要如圖的多個(gè)零件組裝而成。通過(guò)三個(gè)主氣管均勻地供應(yīng)燃料，匹配每個(gè)主氣體管中的熱膨脹可以防止主氣體管的變形，并且可以防止噴射器頭的偏轉(zhuǎn)。
Review
此前GE為了平衡燃燒器的整體排放性能和熱效率，將燃料噴射器的一部分通過(guò)襯里向內(nèi)徑延伸到燃燒氣體流場(chǎng)中。然而，這種方法將燃料噴射器暴露在熱燃燒氣體中，可能會(huì)影響組件的機(jī)械壽命和導(dǎo)致燃料焦炭積累。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，GE改進(jìn)了用于將燃料噴射器延伸到燃燒氣體流場(chǎng)中的冷卻系統(tǒng)。
GE于2017年1月24日獲批的zhuanli包括燃料噴射器主體，包括確定主體包括冷卻通道的三維建模信息，將三維建模切分成多個(gè)切片橫斷層，并通過(guò)電子束融化技術(shù)將各層融化凝固起來(lái)，從而制造出燃料噴射器主體。GE獲批的zhuanli還包括用于冷卻延伸到燃燒氣體流場(chǎng)的燃料噴射器的系統(tǒng)。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，該系統(tǒng)包括通過(guò)燃燒室限定燃燒氣流路徑的襯里、通過(guò)襯里延伸的燃料噴射器開(kāi)口和燃料噴射器。
通過(guò)激光熔融金屬3D打印技術(shù)，每層的尺寸在0.0005英寸到大約0.001英寸之間。GE在該zhuanli中所使用的是(但不限于)EOSINT™ M 270 , 以及PHENIX PM250, 或者EOSINT™ M 250 。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，GE所采用的金屬粉粉末成分中含有鈷鉻，例如(但不限于)HS1888和INCO625。金屬粉末的粒徑大約在10微米到74微米之間，好是在大約15微米和大約30微米之間。
噴油器主體采用直接激光融化(DMLS)或電子束熔化EBM技術(shù)制造。激光熔融3D打印增材制造工藝允許更復(fù)雜冷卻通道模式，這樣的通道幾乎無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)的制造方法制造。此外，增材制造減少潛在的泄漏和其他潛在的不良影響，例如通過(guò)傳統(tǒng)方法需要有多個(gè)組件釬焊或結(jié)合在一起以形成冷卻通道，這不僅僅增加了工藝的復(fù)雜性和程序，還帶來(lái)了潛在的質(zhì)量隱患。
不僅僅是GE利用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了突破性的創(chuàng)新。美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司還通過(guò)3D打印開(kāi)發(fā)帶中空壁熱屏蔽結(jié)構(gòu)的燃料噴射器。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司 (UTC) 通過(guò)基于粉末床的金屬3D打印增材制造工藝來(lái)構(gòu)建噴射器部件主體，并且從噴射器部件主體移除殘余金屬粉末。
通過(guò)基于粉末床的選擇性金屬熔融3D打印技術(shù)，美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司可以構(gòu)建噴射器的主體。將鈦或鎳基合金之類的粉末金屬層層鋪疊在粉末床上，并且基于STL文件使用激光來(lái)選擇性地熔融金屬粉末。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司每次添加約0.0005英寸(0.0127mm)至約0.001英寸(0.0254)厚的層。然后，有必要在部件完成制造之后去除殘留在內(nèi)部空隙或空間內(nèi)的金屬粉末。金屬3D打印在制造具有內(nèi)部空間的燃料噴射器部件過(guò)程中發(fā)揮了主要作用，而內(nèi)部空間又通過(guò)多個(gè)孔或端口連接到部件的外部。
當(dāng)然殘留粉末的去除也是一門技術(shù)活，美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司除振動(dòng)和振動(dòng)之外，還通過(guò)施加壓縮或加壓的空氣來(lái)移除粉末材料?？傊?，不管是多管氣體分配回路，還是延伸到燃燒氣體流場(chǎng)中的冷卻系統(tǒng)，亦或是帶中空壁熱屏蔽結(jié)構(gòu)的燃料噴射器，3D打印都在助力燃料噴射器實(shí)現(xiàn)更為穩(wěn)定的性能。
(原標(biāo)題：3D打印助力開(kāi)發(fā)具有多管氣體分配回路的燃料噴射器)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號(hào)
智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)小程序
微信公眾號(hào)
