用于从液体燃料供给系统吹扫液体的系统和方法与流程

用于从液体燃料供给系统吹扫液体的系统和方法


背景技术：

1.本文所述的实施方案整体涉及用于燃气涡轮发动机的液体燃料供给系统，并且更具体地，涉及用于从液体燃料供给系统吹扫液体的三通阀。
2.陆基重型燃气涡轮发动机通常用于发电。至少一些已知的燃气涡轮发动机使用气体燃料和液体燃料操作。例如，当气体燃料不可用或不期望时，至少一些已知的燃气涡轮发动机可以使用液体燃料。此外，当燃气涡轮发动机使用气体燃料操作时，并行液体燃料供给系统可以例如在待机模式下在燃料管线中存储一部分液体燃料。尽管液体燃料可以从燃烧器附近的系统的区域排出，由于系统内设备的几何形状和配置，一些残留的液体燃料仍可保留在液体燃料供给系统中的那些已排放的区域中。
3.就至少一些已知的燃气涡轮发动机而言，气体燃料的燃烧增加了燃烧器和与燃烧器相邻的区域中的操作温度，包括液体燃料供给系统的部分中的操作温度。与燃烧器相邻的液体燃料供给系统的部分的操作温度增加，可能导致液体燃料供给系统中残留液体燃料的氧化和/或部分分解，从而在被称为“焦化”的过程中在燃料管线和/或阀中产生焦炭。随着时间的推移，继续焦化可能在液体燃料供给系统中形成硬沉积物。此类沉积物可能堵塞和/或污染相关联的燃料管线和阀和/或可能干扰液体燃料通过液体燃料供给系统的传输。根据焦化的严重程度，可能需要关闭燃气涡轮发动机以进行维护。
4.为便于防止燃料停滞并且因此趋于焦化，至少一些已知的燃气涡轮发动机在液体燃料供给系统中循环使用吹扫气体。例如，至少一些已知系统使用气体(诸如氮气)吹扫液体燃料管线，使得能够将剩余液体燃料和/或气体从液体燃料供给系统中排出。尽管吹扫了液体燃料供给系统，但是由于其几何形状和配置，一些残余液体燃料可能保留在液体燃料系统中。例如，由于一些阀和/或接头的对准，可能在液体燃料供给系统内形成空腔，其中会包含残余液体燃料，因此可能易于焦化。


技术实现要素：

5.在一个方面，提供了一种用于液体燃料供给系统的三通阀。三通阀包括壳体，该壳体限定液体燃料入口、吹扫气体入口和至少一个排放端口。液体燃料入口的尺寸被设定成接收穿过其中的液体燃料，以选择性地将液体燃料引导到燃气涡轮发动机的燃烧器。吹扫气体入口的尺寸被设定成接收穿过其中的吹扫气体，以从三通阀选择性地吹扫液体燃料。当吹扫气体从三通阀吹扫液体燃料时，至少一个排放端口被定向成从三通阀选择性地引导液体燃料。
6.在另一方面，提供了一种液体燃料供给系统。液体燃料供给系统包括三通阀，该三通阀包括限定液体燃料入口和吹扫气体入口的壳体。液体燃料入口的尺寸被设定成接收穿过其中的液体燃料，以选择性地将液体燃料引导到燃气涡轮发动机的燃烧器。吹扫气体入口的尺寸被设定成接收穿过其中的吹扫气体，以从三通阀选择性地吹扫液体燃料。吹扫气体入口包括吹扫气体端口和吹扫气体通道。吹扫气体通道限定吹扫气体通道直径。液体燃料供给系统还包括接头，该接头大小被设定成插入到吹扫气体入口中并且被定向成引导吹
扫气体进入吹扫气体入口。接头限定接头导管，该接头导管限定接头导管的直径。接头导管直径等于吹扫气体通道直径。
7.在又另一方面，提供了一种从液体燃料供给系统选择性地吹扫液体燃料的方法。液体燃料供给系统包括三通阀和接头。该方法包括将接头插入到三通阀的吹扫气体入口中。三通阀包括壳体，该壳体包括液体燃料入口、吹扫气体入口、至少一个排放端口和出口。该方法还包括将液体燃料引导到液体燃料入口中并通过三通阀的壳体到达出口。该方法还包括阻止液体燃料通过三通阀流动。该方法还包括将吹扫气体从接头引导到吹扫气体入口中并且通过壳体到达出口。该方法还包括通过至少一个排放端口从吹扫气体室排出液体燃料。
附图说明
8.当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的字符在整个附图中表示相同的部件，其中：
9.图1是示例性双燃料涡轮发动机的示意图；
10.图2是可与图1所示的涡轮发动机一起使用的液体燃料供给系统的示意图；
11.图3是可与图2所示的液体燃料供给系统一起使用的示例性三通阀的示意性剖视图；
12.图4是图3所示的三通阀的吹扫气体入口内的示例性接头的示意性剖视图；并且
13.图5是吹扫图3中所示的三通阀的示例性方法的框图。
14.除非另外指明，否则本文提供的附图旨在示出本公开的实施方案的特征。据信这些特征适用于包括本公开的一个或多个实施方案的多种系统。因此，附图不旨在包括本领域的普通技术人员已知的实践本文所公开的实施方案所需的所有常规特征。
具体实施方式
15.在以下说明书和权利要求书中，将引用多个术语，这些术语应被定义为具有以下含义。
16.除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数引用。
[0017]“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。
[0018]
除非另外指示，否则如本文所使用的近似语言，诸如“大体地”、“基本上”和“约”指示如本领域普通技术人员将认识到的，如此修饰的术语可以仅适用于近似程度，而不是绝对或完美程度。近似语言可以用于修饰可以允许变化的任意定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(诸如“约”、“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。这里以及整个说明书和权利要求书中，可以识别范围限制。除非上下文或语言另有指示，否则这些范围可以组合和/或互换，并且包括其中包含的所有子范围。
[0019]
除此之外，除非另外指示，否则术语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标记，并且不旨在对这些术语所涉及的项目施加顺序、位置或分级要求。此外，例如，对“第二”项目的引用不要求或排除存在例如“第一”或较低编号的项目或者“第三”或更高编号的项目。
[0020]
本文所描述的示例性组件和方法克服了与用于陆基、发电气体涡轮发动机和特别是气体燃料/液体燃料涡轮发动机(“双燃料涡轮发动机”)的已知液体燃料供给系统相关联的至少一些缺点。本文描述的示例性实施方案包括三通阀和接头，用于抑制用于双燃料涡轮发动机的液体燃料供给系统中的焦炭沉积物的形成。
[0021]
三通阀包括液体燃料入口、吹扫气体入口和出口。接头联接到吹扫气体入口以使得能够将吹扫气体引导到三通阀中，当燃气涡轮发动机使用气体燃料操作时或在维修期间从三通阀移除残余液体燃料。如本文所述，三通阀包括一个或多个排放端口，该一个或多个排放端口利于抑制在液体燃料供给系统中形成焦炭。具体地，排放端口被定位成使得残余液体燃料能够从三通阀排出。另外，接头的尺寸和形状被设定成对应于吹扫气体入口，使得接头和吹扫气体入口之间的任何死空间被最小化，从而减少了可能积聚在死空间中的残余液体燃料的量，并利于减少死空间内的焦化。因此，本文描述的三通阀和接头有利于抑制在液体燃料供给系统中形成焦炭。
[0022]
图1是诸如用于发电的陆基涡轮机发动机的示例性双燃料涡轮发动机100的示意图。在示例性实施方案中，涡轮发动机100使用液体燃料，诸如重燃料油、煤油、石脑油、冷凝物和/或任何其他合适的液体燃料，或气体燃料，诸如天然气，来操作。涡轮发动机100包括液体燃料供给系统102，该液体燃料供给系统从燃料源106向涡轮发动机100供给液体燃料104(如图2所示)。在一些实施方案中，涡轮发动机100的燃烧器116中的一个或多个燃料喷嘴(未示出)可以接收液体燃料104，并且一个或多个其他燃料喷嘴可以接收气体燃料(未示出)。
[0023]
在示例性实施方案中，液体燃料供给系统102还接收来自吹扫气体系统110(图2所示)的吹扫气体108，例如，当涡轮发动机100不使用液体燃料104操作时。如本文所用，“吹扫气体”108可以包含氮气、空气或“仪器空气”，诸如净化或以其他方式基本上排除污染物的空气供给，和/或任何其他合适的气体，诸如不会造成自动点火风险和/或以其他方式惰性和/或纯化的任何气体(其可以被加压)，如本文所述。可以使用吹扫气体108，和/或该吹扫气体从吹扫气源112(图2所示)可用，例如，在与涡轮发动机100相关联的发电厂中可用。例如，但不限于，吹扫气体108被引导到涡轮发动机100以利于抑制和/或减少液体燃料104的焦化。在一些实施方案中，吹扫气体108可被加热到任何合适的温度，诸如在气体燃料和/或液体燃料的燃烧温度的范围内，和/或任何其他合适的温度。在另选实施方案中，吹扫气体108可以比燃烧温度低，诸如小于燃烧温度预定量。
[0024]
在示例性实施方案中，涡轮发动机100燃烧液体燃料104以产生电力，并且在燃烧完成之后用吹扫气体108吹扫涡轮发动机100的一部分。用吹扫气体108吹扫涡轮发动机100有助于减少燃料管线和/或阀内的焦化。残余液体燃料104在燃烧完成之后可能保留在涡轮发动机100中，并且吹扫气体108使残余液体燃料104能够从涡轮发动机100移除，从而利于减少燃料管线和/或阀内的焦化。具体地，液体燃料供给系统102内的三通阀140(图2)从吹扫气体系统110接收吹扫气体108，以使残余液体燃料104能够从涡轮发动机100被吹扫出去，以利于减少燃料管线和/或阀内的焦化。
[0025]
在示例性实施方案中，涡轮发动机100还包括压缩机114、燃烧器116、涡轮118、轴120、进气口122和负载124。压缩机114、涡轮118和负载124经由轴120彼此可旋转地联接。进气口122、压缩机114、燃烧器116和涡轮118以串行配置布置，使得燃烧空气126从进气口122
被引导到涡轮118。另外，液体燃料供给系统102、燃烧器116和涡轮118也以串行配置布置，使得液体燃料104和/或吹扫气体108从液体燃料供给系统102被引导到涡轮118。液体燃料供给系统102将液体燃料104引导到燃烧器116中，并且燃烧器116将燃烧空气126与液体燃料104燃烧以产生燃烧气体128，该燃烧气体被引导到涡轮118。
[0026]
在操作期间，进气口122将燃烧空气126抽吸到压缩机114中，并且压缩机114将燃烧空气126压缩，并将燃烧空气126引导到燃烧器116中。液体燃料供给系统102将液体燃料104引导到燃烧器116中，并且燃烧器116将燃烧空气126与液体燃料104燃烧以产生燃烧气体128。燃烧气体128被引导到涡轮118以使涡轮118旋转。涡轮118旋转轴120，该轴旋转压缩机114以促进压缩燃烧空气126和旋转负载124以促进发电。
[0027]
在涡轮发动机100不再燃烧或使用液体燃料104操作以发电之后，残余液体燃料104可能保留在涡轮发动机100中。在此类操作期间，涡轮发动机100内的残余热量可能引起残余液体燃料104的焦化。焦化对涡轮发动机100的操作有不利影响。例如，焦化可以减少液体燃料管线的流动面积。另外，焦炭沉积物可以随时间而变硬并且导致液体燃料供给系统102中的一个或多个阀咬合。此外，沉积物碎片可以脱离燃料管线表面、流过开阀，并阻塞燃烧器116中的燃料喷嘴。因此，焦化可能导致液体燃料104在燃烧器116中的不均匀分布，这可能导致涡轮发动机100的跳闸。
[0028]
吹扫气体系统110通过引导吹扫气体108穿过涡轮发动机100的部分来抑制涡轮发动机100内的焦化，以利于在液体燃料104的焦化之前去除残余液体燃料104。因此，吹扫气体系统110有助于改进涡轮发动机100的可靠性和效率。另外，有利地降低了涡轮发动机100的操作和维护成本。
[0029]
图2是与涡轮发动机100(在图1中示出)一起使用的液体燃料供给系统102的示意图。在示例性实施方案中，液体燃料供给系统102包括与液体燃料供给系统102联接成流体连通的吹扫气体系统110。液体燃料供给系统102还包括液体燃料转发滑动件130、停止阀132、液体燃料泵134、控制阀136、燃料流分配器138和三通阀140。液体燃料104从液体燃料转发滑动件130流入液体燃料供给系统102。
[0030]
在涡轮发动机100的液体燃料操作期间，在转发滑动件130和液体燃料泵134之间的停止阀132是打开的，并且液体燃料104被引导到液体燃料泵134。液体燃料泵134产生通过控制阀136并进入燃料流分配器138的正燃料流。在示例性实施方案中，液体燃料泵134包括例如但不限于正排量泵、离心泵和/或使得液体燃料供给系统102能够如本文所述起作用的任何其他流体移动装置。
[0031]
在示例性实施方案中，燃料流分配器138将液体燃料104分成等于每个燃烧器116的燃料喷嘴数量的多个燃料流(其中仅一个在图2中示出)。当涡轮发动机100使用气体燃料操作时，液体燃料供给系统102的部分可以保持注满液体燃料104，而液体燃料供给系统102的部分用吹扫气体108吹扫以促进从液体燃料供给系统102的至少一些部分中将液体燃料104吹扫出去，从而减少液体燃料供给系统102的部分内的焦化。例如，液体燃料供给系统102的组件可在控制阀136和停止阀132两者保持在闭合位置时保持闲置。
[0032]
在至少一些实施方案中，仪器空气致动与每个燃烧器116相关联的三通阀140，以促进防止液体燃料104进入每个相应燃烧器116。然后将吹扫气体108引导到三通阀140中(诸如连续地和/或脉冲地或突发地)，以便于从三通阀140吹扫液体燃料104，以有利于减少
三通阀140内的焦化。在示例性实施方案中，控制阀136调节(即，准许、防止和/或控制)液体燃料104流入三通阀140中。更具体地，控制阀136有助于控制液体燃料104流入三通阀140的量和/或速率，从而有利于计量进入燃烧器116中的流速。停止阀132和控制阀136可以包括例如但不限于比例阀、电磁阀、伺服阀和/或任何其他类型的流体流量控制阀，使得液体燃料供给系统102能够如本文所述起作用。
[0033]
在涡轮发动机100的气体燃料操作或维护期间，液体燃料104被加压到三通阀140。在三通阀140下游的液体燃料管线142用吹扫气体108吹扫，以使吹扫气体108在液体燃料管线142中置换液体燃料104。在一些实施方案中，液体燃料供给系统102中的液体燃料104可能持续长时间保持停滞，例如但不限于在一些情况下长至大约六个月或更长。在此停滞期间，由于与燃烧器116接近，液体燃料供给系统102中的液体燃料104的温度达到或超过至少350华氏度(℉)(177摄氏度(℃))的温度。增加的温度和停滞期的组合可以导致形成焦炭沉积物，例如，在三通阀140和液体燃料供给系统102的液体燃料管线142中。此外，液体燃料104残余物可以在吹扫操作之后存在于液体燃料管线142的内表面上。吹扫气体108可通过三通阀140进入液体燃料管线142，并且防止残余液体燃料104与其中可能发生焦化的液体燃料管线142的热金属表面保持接触。
[0034]
在示例性实施方案中，吹扫气体系统110与液体燃料供给系统102联接成流体连通，以使得吹扫气体108(图1所示)能够被引导到液体燃料供给系统102中，以有利于抑制液体燃料供给系统102中的焦化。吹扫气体系统110包括吹扫气体源112，该吹扫气体源含有吹扫气体108。吹扫气体源112可以具有任何尺寸和/或形状，其使得能够容纳或产生所需量的吹扫气体108。
[0035]
通常，在气体燃料上操作涡轮发动机100更经济。然而，当在气体燃料上操作时，液体燃料104可以在液体燃料供给系统102中保持停滞，如本文所述。启动吹扫气体系统110使吹扫气体108能够被引导通过三通阀140，以促进抑制和/或减少液体燃料供给系统102中的焦化。例如，当吹扫气体系统110被启动时，如本文所述，吹扫气体108迫使液体燃料104从液体燃料供给系统102和涡轮发动机100的部分中移除，例如在使用气体燃料的操作之前和/或期间。例如，紧接在或在转换使用气体燃料进行操作之前或同时，关闭控制阀136，并且启动吹扫气体系统110以吹扫液体燃料管线142。涡轮发动机100因此从液体燃料104转变为气体燃料操作。
[0036]
图3是示例性三通阀140的剖视示意图。在示例性实施方案中，三通阀140包括壳体144，该壳体包括吹扫气体入口146、液体燃料入口148、致动器空气入口150、出口152、至少一个排放端口154、156、吹扫气体室158、中间室160、液体燃料室162和致动器空气室164。三通阀140还包括定位在吹扫气体室158、中间室160和液体燃料室162内的线轴166、定位在液体燃料室162和致动器空气室164内、并且联接到线轴166的活塞168，以及围绕吹扫气室158内的线轴166的一部分的弹簧170。
[0037]
在示例性实施方案中，吹扫气体室158包括与吹扫气体入口146联接成流体连通的吹扫气体室入口172和与中间室160联接成流体连通的吹扫气体室出口174。吹扫气体室158也与排放端口154和156联接成流体连通以使得能够从三通阀140排出残余液体燃料104。在示例性实施方案中，三通阀140包括第一排放端口154和第二排放端口156。在另选的实施方案中，三通阀140可以包括任何其他数量的排放端口154和/或156，其使得三通阀140能够如
本文所述操作，包括但不限于小于两个排放端口或三个或更多个排放端口。
[0038]
另外，在另选的实施方案中，排放端口154和156可以与中间室160、液体燃料室162和/或致动器空气室164联接成流体连通。液体燃料室162包括液体燃料室入口176，该液体燃料室入口与液体燃料入口148联接成流体连通，并且液体燃料室出口178与中间室160联接成流体连通。致动器空气室164与致动器空气入口150联接成流体连通。中间室160经由吹扫气体室出口174与吹扫气体入口146联接成流体连通，并且经由液体燃料室出口178与液体燃料室162联接成流体连通。另外，中间室160也与出口152联接成流体连通，以促进从三通阀140排放液体燃料104和/或吹扫气体108。
[0039]
在示例性实施方案中，线轴166的尺寸和形状被设定成便于在液体燃料104和吹扫气体108之间切换。具体地，在示例性实施方案中，线轴166包括吹扫气体区段180、中间区段182和液体燃料区段184。如图3所示，吹扫气体区段180和液体燃料区段184各自形成有第一直径186，并且中间区段182形成为具有大于第一直径186的第二直径188。选择第二直径188以使得中间区段182能够在三通阀140的操作期间有助于防止液体燃料104流动通过液体燃料室出口178或吹扫气体108流动通过吹扫气体室出口174。
[0040]
具体地，在示例性实施方案中，第二直径188大致等于中间腔室直径190，使得在三通阀140的操作期间，中间区段182有助于防止液体燃料104流动通过液体燃料室出口178或吹扫气体108流动通过吹扫气体室出口174。吹扫气体区段180的尺寸和形状被设定成使得弹簧170能够环绕吹扫气体区段180的一部分，以使线轴166远离吹扫气体室158偏置。液体燃料区段184的尺寸和形状被设定成使得能够与活塞168界面接触，以使线轴166朝向吹扫气体室158致动。
[0041]
在操作期间，致动器空气192被引导到致动器空气室164中，致动活塞168和线轴166进入图3所示的位置。具体地，致动器空气192使活塞168和线轴166朝向吹扫气体室158转变，使得中间区段182基本上防止吹扫气体108流动通过吹扫气体室出口174，同时使液体燃料104能够流动通过液体燃料室出口178。液体燃料104被引导到并通过液体燃料入口148、液体燃料室162、中间室160和出口152。然后，液体燃料104被引导到燃烧器116中以进行燃烧，如上所述。
[0042]
当涡轮发动机100使用气体燃料操作时，致动器空气192不被引导到致动器空气室164中，并且弹簧170将活塞168和线轴166远离吹扫气体室158偏置并朝向液体燃料室162。具体地，弹簧170朝向液体燃料室162偏置活塞168和线轴166，使得中间区段182防止液体燃料104流动通过液体燃料室出口178，同时使得吹扫气体108能够流动通过吹扫气体室出口174。吹扫气体108被引导到并通过吹扫气体入口146、吹扫气体室158、中间室160和出口152中，以从三通阀140吹扫残余液体燃料104。
[0043]
另外，在至少一些实施方案中，可以打开一个或多个排放端口154和/或156以从吹扫气体室158排放残余液体燃料104，诸如在吹扫气体室158内接收吹扫气体108期间和/或之后。例如，在至少一些实施方案中，当吹扫气体108被接收在吹扫气体室158内时，一个或多个排放端口154和/或156可以最初闭合，并且随后打开，诸如响应于停止接收到吹扫气体108和/或吹扫气体108继续流入吹扫气体室158。此外，在一些实施方案中，吹扫气体108可以通过吹扫气体入口146脉冲(例如，以突发或不连续的流供给)以促进吹扫残余液体燃料104。
[0044]
在没有此类吹扫的情况下，残余液体燃料104可以在三通阀140不再引导液体燃料104之后保持在三通阀140内，并且涡轮发动机100内的操作热量或残余热量可以在操作期间或涡轮发动机100的关闭之后引起残余液体燃料104的焦化。如上所述，焦炭沉积物对涡轮发动机100的操作有不利影响。例如，沉积物碎片可以从三通阀140内的表面脱离，流过出口152，并且阻塞燃烧器116中的燃料喷嘴。因此，焦炭沉积物可能导致燃烧器116中液体燃料104的不均匀分布，取决于不均匀分布的严重程度，这可能导致涡轮发动机100的跳闸，即立即停止操作。因此，吹扫气体108有助于通过引导吹扫气体108穿过三通阀140来抑制三通阀140内的焦炭沉积物的形成，以便于从吹扫气体室158移除残余液体燃料104，并且在至少一些实施方案中，迫使残余液体燃料104通过排放端口154和/或156排出。
[0045]
例如，如本文所述，在至少一些实施方案中，吹扫气体108可以脉冲或突发通过三通阀140的区域(例如通过吹扫气体室158)供给，而排放端口154和/或156保持关闭。三通阀140内的吹扫气体108的脉冲突发可以有助于将残余液体燃料104和/或累积的焦炭从三通阀140的区域(诸如吹扫气体室158)清除。随后，可以打开排放端口154和/或156以释放残余液体燃料104，其在一些情况下也可以含有焦炭和/或在脉冲吹扫循环期间移出的其他碎屑。另外，在至少一些实施方案中，在引入吹扫气体108期间将排放端口154和/或156维持在闭合位置可以增强焦炭和其他碎屑的去除，例如，由于吹扫气体108可以以高速、高温和/或高压引入，并且可以在打开排放端口154和/或156之前被容纳或再循环在三通阀140的部分内。
[0046]
由于此类吹扫，三通阀140有助于改进涡轮发动机100的可靠性和效率。另外，涡轮发动机100的操作和维护成本可以减少，诸如通过减少或消除残余液体燃料104和/或累积的焦炭，并且通过相应地改进一种或多种组件的寿命。
[0047]
在一些实施方案中，吹扫气体系统110还包括接头194，该接头使得能够将吹扫气体108从吹扫气体系统110引导到吹扫气体入口146，以利于抑制吹扫气体入口146和三通阀140内的焦炭沉积物的形成。图4是插入示例性吹扫气体入口146中的示例性接头194的剖视示意图。吹扫气体入口146包括吹扫气体端口196和与吹扫气体端口196和吹扫气体室入口172联接成流体连通的吹扫气体通道198。在示例性实施方案中，吹扫气体通道198可以限定平滑的内部表面，该平滑的内部表面的直径如果不在接头194内的吹扫气体通道198的整个长度内，至少在其流入部分250内基本上没有阶梯和/或其他突然的变化。在一些实施方案中，吹扫气体通道198的平滑的内部表面进一步抑制液体燃料104残余物和/或焦炭的积累，例如，由于平滑的或无阶梯的内部表面，其基本上不含缝隙和液体燃料104可以聚集的其他区域。
[0048]
此外，在示例性实施方案中，吹扫气体端口196包括螺纹区段200和倾斜区段202。螺纹区段200包括形成在螺纹区段200的内表面206上的螺纹204，以使得能够连接到接头194。吹扫气体通道198具有小于螺纹区段200的直径208的吹扫气体通道直径210。倾斜区段202联接到螺纹区段200，使得吹扫气体通道198以介于约30
°
至约40
°
之间的第一斜角212对准。更具体地，第一斜角212可以是介于约35
°
至约40
°
之间或约37
°
。倾斜区段202从螺纹区段200的直径208转变为吹扫气体通道198的直径210。
[0049]
如图4所示，接头194包括软管或管道连接件214和端口连接件216。软管或管道连接件214包括形成在外表面220上的螺纹218，以使得能够联接到软管或管道222。端口连接
件216包括头部228、从头部228轴向延伸的连接螺纹区段224以及从连接的螺纹区段224延伸的斜尖端226。接头导管230延伸穿过软管或管道连接件214并通过端口连接件216，以使得吹扫气体108能够从软管或管道222被引导到吹扫气体通道198中。在操作期间，软管或管道连接件214联接到软管或管道222，并且端口连接件216联接到吹扫气体入口146，使得吹扫气体108从软管或管道222被引导到吹扫气体通道198中并进入三通阀140。具体地，通过将软管或管道连接件214的螺纹218旋转到软管或管道222中来将软管或管道连接件214联接到软管或管道222，并且通过将连接螺纹区段224旋转到螺纹区段200中来将端口连接件216联接到吹扫气体入口146。
[0050]
连接螺纹区段224、斜尖端226和头部228的尺寸和形状有助于消除或减少吹扫气体入口146中的焦炭沉积物的形成。具体地，连接螺纹区段224、斜尖端226和头部228的尺寸和形状被设定成补充螺纹区段200和倾斜区段202，使得在吹扫气体入口146中消除或减少焦炭沉积物的形成。例如，如图4所示，连接螺纹区段224、斜尖端226、头部228、螺纹区段200和斜面区段202的尺寸和形状被设定成使接头194与吹扫气体入口146之间的死空间最小化。最小化接头194与吹扫气体入口146之间的死空间减少了残余液体燃料104可能积聚并形成焦炭沉积物的空间。因此，连接螺纹区段224、斜尖端226和头部228能够消除或减少吹扫气体入口146中的焦炭沉积物的形成。
[0051]
此外，如图4所示，连接螺纹区段224、斜尖端226和头部228的尺寸和形状被设定成使得连接螺纹区段224、斜尖端226和头部228能够符合吹扫气体入口146内的特定工程容差。例如，斜尖端226的第二斜角232基本上对应于倾斜区段202的第一斜角212。在示例性实施方案中，第二斜角232可以是介于约35
°
至约40
°
之间或约37
°
。此外，在各种实施方案中，第二斜角232基本上等于第一斜角212。同样，在至少一些实施方案中，第二斜角232基本上等于第一斜角212，加上或减去阈值，诸如加上或减去任何期望的工程容差(例如，加上或减去在0.001
°
至5.0
°
范围内的容差)。另外，螺纹区段224和斜尖端226的接头长度234基本上对应于入口长度236，以使得斜尖端226与吹扫气体通道198之间的间隙238保持在预定的工程容差内。在示例性实施方案中，接头长度234被限定为从头部228的边缘240到斜尖端226的端部242的长度，并且入口长度236被限定为从吹扫气体端口196的入口244到吹扫气体通道198的入口246的长度。在示例性实施方案中，接头长度234基本上对应于入口长度236，以使得间隙238能够维持在预定的工程容差内，这可以是任何合适的容差，诸如但不限于小于或等于约2mm。
[0052]
将间隙238维持在预定工程容差内使得能够减少接头194与吹扫气体入口146之间的死空间，这进而使得能够减少或抑制对接头194和吹扫气体入口146内的吹扫气体108的流的中断、在接头194与吹扫气体入口146之间的残余液体燃料104的累积以及在接头194与吹扫气体入口146之间的死空间中的焦化。具体地，接头导管230具有基本上等于吹扫气体通道直径210的接头导管直径248，并且将间隙238维持在预定工程容差内使得能够从接头导管230到吹扫气体通道198实现平滑转变。
[0053]
流动路径内的不连续可以在流动路径内导致再循环和/或混乱流动模式。例如，如果间隙238大于预定工程容差，则可以在接头194与吹扫气体入口146之间形成死空间，并且吹扫气体108可以在吹扫气体入口146内再循环。再循环的吹扫气体108可以使残余液体燃料104能够沉积在死空间内，并且此类残余液体燃料104可以形成如本文所述的焦炭沉积
物。
[0054]
相反，将间隙238维持在预定工程容差内使得能够形成从接头导管230到吹扫气体通道198的平滑转变，从而使吹扫气体入口146内的吹扫气体108的再循环减少，这进而减少和/或消除了吹扫气体入口146内残余液体燃料104，并且能够减少和/或消除吹扫气体入口146内的焦化。因此，连接螺纹区段224、斜尖端226和头部228的尺寸和形状被设定成使得连接螺纹区段224、斜尖端226和头部228符合吹扫气体入口146内的特定工程容差，以使得间隙238能够维持在预定的工程容差内，从而减少或消除吹扫气体入口146内的焦炭沉积物的形成。
[0055]
图5是从液体燃料供给系统102吹扫液体燃料104的方法300的框图。方法300包括将接头194插入302到三通阀140的吹扫气体入口146中。三通阀140包括线轴166和壳体144，该壳体包括液体燃料入口148、吹扫气体入口146、至少一个排放端口154和/或156、出口152、吹扫气体室158、中间室160和液体燃料室162。线轴166定位在吹扫气体室158、中间室160和液体燃料室162内。方法300还包括将液体燃料104引导304到液体燃料入口148中并通过中间室160、液体燃料室162和出口152。方法300还包括通过将线轴166滑动远离吹扫气体室158来阻止306液体燃料104流动通过三通阀140。方法300还包括引导308吹扫气体108进入吹扫气体入口146并通过中间室160、吹扫气体室158和出口152。方法300还包括通过至少一个排放端口154和/或156从吹扫气体室158排出310液体燃料104。
[0056]
因此，本文描述的示例性实施方案包括三通阀和接头，用于抑制用于双燃料涡轮发动机的液体燃料供给系统中的焦炭沉积物的形成。三通阀包括液体燃料入口、吹扫气体入口和出口。接头联接到吹扫气体入口，以使得吹扫气体能够被引导到三通阀中以从三通阀移除残余液体燃料。如本文所述，三通阀包括一个或多个排放端口，其与吹扫气体的循环结合，有助于抑制液体燃料供给系统中的焦炭形成。具体地，排放端口被定位成使得残余液体燃料能够从三通阀排出。另外，接头的尺寸和形状被设定成对应于吹扫气体入口，使得接头和吹扫气体入口之间的任何死空间被最小化，从而减少了可能积聚在死空间中的残余液体燃料的量，并利于减少死空间内的焦化。因此，本文描述的三通阀和接头有利于抑制在液体燃料供给系统中形成焦炭。
[0057]
本公开的其它方面由以下条款的主题提供：
[0058]
1.一种用于液体燃料供给系统的三通阀，所述三通阀包括壳体，所述壳体限定：液体燃料入口，所述液体燃料入口的大小被设定成接收穿过其中的液体燃料，以选择性地将所述液体燃料引导到燃气涡轮发动机的燃烧器；吹扫气体入口，所述吹扫气体入口的大小被设定成流过其中的吹扫气体，以选择性地从所述三通阀中从所述三通阀吹扫液体燃料；以及至少一个排放端口，所述至少一个排放端口被定向成响应于从所述三通阀中的至少一部分吹扫液体燃料而选择性地从所述三通阀中引导液体燃料。
[0059]
2.根据任一前述条款所述的三通阀，其中所述壳体进一步限定与所述吹扫气体入口联接成流体连通的吹扫气体室，其中所述至少一个排放端口与所述吹扫气体室联接成流体连通，并且被定向成当通过所述吹扫气体入口接收所述吹扫气体时从所述吹扫气体室选择性地引导所述液体燃料。
[0060]
3.根据任一前述条款所述的三通阀，所述三通阀还包括多个排放端口。
[0061]
4.根据任一前述条款所述的三通阀，其中所述壳体进一步限定：液体燃料室，所述
液体燃料室与所述液体燃料入口联接成流体连通；中间室，所述中间室与所述液体燃料室和所述吹扫气体室联接成流体连通；出口，所述出口与所述中间室联接成流体连通，其中吹扫气体从所述吹扫气体入口被引导到所述吹扫气体室、所述中间室和所述出口中。
[0062]
5.根据任一前述条款所述的三通阀，其中所述液体燃料从所述液体燃料入口被引导到所述液体燃料室、所述中间室和所述出口中。
[0063]
6.根据任一前述条款所述的三通阀，所述三通阀还包括位于所述吹扫气体室、所述中间室和所述液体燃料室内的线轴，其中所述线轴被定向成当所述吹扫气体从所述三通阀吹扫所述液体燃料时防止液体燃料流入所述中间室。
[0064]
7.根据任一前述条款所述的三通阀，其中所述线轴被定向成当所述三通阀引导所述液体燃料时防止吹扫气体进入所述中间室。
[0065]
8.根据任一前述条款所述的三通阀，所述三通阀还包括弹簧，所述弹簧环绕所述线轴并被定向成将所述线轴远离所述吹扫气体室偏置。
[0066]
9.一种液体燃料供给系统，所述液体燃料供给系统包括：三通阀，所述三通阀包括壳体，所述壳体限定的：液体燃料入口，所述液体燃料入口的大小被设定成接收穿过其中的液体燃料，以选择性地将所述液体燃料引导到燃气涡轮发动机的燃烧器；和吹扫气体入口，所述吹扫气体入口的大小被设定成接收穿过其中的吹扫气体，以从所述三通阀选择性地吹扫所述液体燃料，所述吹扫气体入口包括吹扫气体端口和吹扫气体通道，所述吹扫气体通道限定吹扫气体通道直径；和接头，所述接头的尺寸被设定成插入到所述吹扫气体入口中并且被定向成将所述吹扫气体引导到所述吹扫气体入口中，所述接头限定接头导管，所述接头导管限定接头导管直径，其中所述接头导管直径等于所述吹扫气体通道直径。
[0067]
10.根据任一前述条款所述的系统，其中所述接头包括连接螺纹区段、包括端部的斜尖端和包括边缘的头部，所述接头限定从所述头部的所述边缘到所述斜尖端的所述端部的接头长度。
[0068]
11.根据任一前述条款所述的系统，其中所述吹扫气体端口包括端口入口，并且所述吹扫气体通道限定通道入口，其中所述吹扫气体端口限定从所述端口入口到所述通道入口的入口长度。
[0069]
12.根据任一前述条款所述的系统，其中所述斜尖端的所述端部和所述吹扫气体入口限定其间的间隙，并且其中所述接头长度和所述入口长度被设定大小，使得所述间隙小于或等于预定工程容差。
[0070]
13.根据任一前述条款所述的系统，其中所述吹扫气体端口包括螺纹区段和限定第一斜角的倾斜区段，并且其中所述斜尖端限定等于所述第一斜角的第二斜角。
[0071]
14.根据任一前述条款所述的系统，其中所述第二斜角等于所述第一斜角加上或减去阈值。
[0072]
15.根据任一前述条款所述的系统，其中所述第一斜角在30
°
至40
°
的范围内，并且所述第二斜角在30
°
至40
°
的范围内。
[0073]
16.根据任一前述条款所述的系统，其中所述壳体进一步限定至少一个排放端口，所述至少一个排放端口被定向成响应于吹扫气体从所述三通阀吹扫液体燃料而将所述液体燃料从所述三通阀中引导出。
[0074]
17.根据任一前述条款所述的系统，其中所述壳体进一步限定吹扫气体室，所述吹
扫气体室与所述吹扫气体入口联接成流体连通，其中所述至少一个排放端口与所述吹扫气体室联接成流体连通，并且被定向成当通过所述吹扫气体入口接收所述吹扫气体时将所述液体燃料从所述吹扫气体室中引导出。
[0075]
18.根据任一前述条款所述的系统，所述壳体进一步限定多个排放端口，所述多个排放端口被定向成将所述液体燃料引导出所述三通阀。
[0076]
19.根据任一前述条款所述的系统，其中所述壳体限定液体燃料室，所述液体燃料室与所述液体燃料入口联接成流体连通；中间室，所述中间室与所述液体燃料室和吹扫气体室联接成流体连通；和出口，所述出口与所述中间室联接成流体连通，其中所述吹扫气体从所述吹扫气体入口被引导到所述吹扫气体室中并通过所述吹扫气体室、所述中间室和所述出口。
[0077]
20.一种从液体燃料供给系统选择性地吹扫液体燃料的方法，所述液体燃料供给系统包括三通阀和接头，所述方法包括：将所述接头插入所述三通阀的吹扫气体入口中，所述三通阀包括壳体，所述壳体包括液体燃料入口、所述吹扫气体入口、至少一个排放端口和出口；将液体燃料引导到所述液体燃料入口中并通过所述三通阀的壳体到达所述出口；阻止液体燃料流通过所述三通阀；引导吹扫气体从所述接头进入所述吹扫气体入口，并通过所述三通阀的外壳到达所述出口；以及通过所述至少一个排放端口从所述吹扫气体室排出液体燃料。
[0078]
虽然仅结合有限数量的实施方案详细描述了本公开，但是应当容易理解，本公开不限于此类公开的实施方案。相反，可修改本公开以结合此前未描述但与本公开的范围相称的任何数量的变型、更改、替代或等效布置。例如，每个系统的部件和/或每种方法的步骤可与本文所述的其他部件和/或步骤独立地和分别地使用和/或实践。另外，虽然已经描述了本公开的各种实施方案，但是应理解，本公开的各方面可以仅包含所描述的实施方案中的一些，并且每个部件和/或步骤也可以与其他系统和方法一起使用和/或实践。因此，本公开不应被视为由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
[0079]
尽管本公开的各种实施方案的具体特征可能在一些附图中示出而在其他附图中未示出，但这仅是为了方便。此外，在以上描述中对“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所述特征的附加实施方案的存在。根据本公开的原理，可以结合任何其他附图的任何特征来引用和/或要求保护附图的任何特征。

技术特征：
1.一种用于液体燃料供给系统(102)的三通阀(140)，所述三通阀包括：壳体(144)，所述壳体限定：液体燃料入口(148)，所述液体燃料入口的尺寸被设定成接收穿过其中的液体燃料(104)，以选择性地将所述液体燃料引导到燃气涡轮发动机(100)的燃烧器(116)；吹扫气体入口(146)，所述吹扫气体入口的尺寸被设定成接收穿过其中的吹扫气体(108)，以从所述三通阀选择性地吹扫液体燃料；和至少一个排放端口(154)，所述至少一个排放端口被定向成响应于从所述三通阀的至少一部分中吹扫液体燃料而从所述三通阀选择性地引导液体燃料。2.根据权利要求1所述的三通阀(140)，其中所述壳体(144)进一步限定吹扫气体室(158)，所述吹扫气体室(158)与所述吹扫气体入口(146)联接成流体连通，其中所述至少一个排放端口(154)与所述吹扫气体室联接成流体连通，并且被定向成当通过所述吹扫气体入口接收吹扫气体(108)时从所述吹扫气体室选择性地引导液体燃料(104)。3.根据权利要求2所述的三通阀(140)，所述三通阀还包括多个排放端口(154,156)。4.根据权利要求2所述的三通阀(140)，其中所述壳体(144)进一步限定：液体燃料室(162)，所述液体燃料室与所述液体燃料入口(148)联接成流体连通；中间室(160)，所述中间室与所述液体燃料室和所述吹扫气体室(158)联接成流体连通；和出口(178)，所述出口与所述中间室联接成流体连通，其中吹扫气体(108)从所述吹扫气体入口(146)被引导到所述吹扫气体室、所述中间室和所述出口中。5.根据权利要求4所述的三通阀(140)，其中液体燃料(104)从所述液体燃料入口(148)被引导到所述液体燃料室(162)、所述中间室(160)和所述出口(178)中。6.根据权利要求4所述的三通阀(140)，所述三通阀还包括定位在所述吹扫气体室(158)、所述中间室(160)和所述液体燃料室(162)内的线轴(166)，其中所述线轴被定向成当吹扫气体(108)从所述三通阀吹扫液体燃料时防止液体燃料(104)流入所述中间室。7.根据权利要求6所述的三通阀(140)，其中所述线轴(166)被定向成当所述三通阀引导所述液体燃料(104)时防止吹扫气体(108)流入所述中间室(160)。8.根据权利要求6所述的三通阀(140)，所述三通阀还包括弹簧(170)，所述弹簧环绕所述线轴(166)并被定向成将所述线轴远离所述吹扫气体室(158)偏置。9.一种液体燃料供给系统(102)，所述液体燃料供给系统包括：三通阀(140)，所述三通阀包括壳体(144)，所述壳体限定：液体燃料入口(148)，所述液体燃料入口的尺寸被设定成接收穿过其中的液体燃料(104)，以选择性地将所述液体燃料引导到燃气涡轮发动机(100)的燃烧器(116)；和吹扫气体入口(146)，所述吹扫气体入口的尺寸被设定成接收穿过其中的吹扫气体(108)以从所述三通阀选择性地吹扫液体燃料，所述吹扫气体入口包括吹扫气体端口(196)和吹扫气体通道(198)，所述吹扫气体通道限定吹扫气体通道直径(210)；和接头(194)，所述接头的大小被设定成插入所述吹扫气体入口中并且被定向成引导吹扫气体进入所述吹扫气体入口，所述接头限定接头导管(230)，所述接头导管限定接头导管直径(248)，其中所述接头导管直径等于所述吹扫气体通道直径。10.根据权利要求9所述的液体燃料供给系统，其中所述接头包括连接螺纹区段(224)、
包括端部(242)的斜尖端(226)和包括边缘(240)的头部(228)，所述接头限定从所述头部的所述边缘到所述斜尖端的所述端部的接头长度(234)。

技术总结
用于液体燃料供给系统(102)的三通阀(140)包括壳体(144)，该壳体限定液体燃料入口(148)、吹扫气体入口(146)和至少一个排放端口(154)。液体燃料入口的尺寸被设定成接收穿过其中的液体燃料(104)，以选择性地将液体燃料引导到燃气涡轮发动机(100)的燃烧器(116)。吹扫气体入口的尺寸被设定成接收穿过其中的吹扫气体(108)，以从所述三通阀选择性地吹扫液体燃料。当吹扫气体从所述三通阀吹扫液体燃料时，至少一个排放端口被定向成从所述三通阀选择性地引导液体燃料。择性地引导液体燃料。择性地引导液体燃料。


技术研发人员：吉万库马尔
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2022.10.25
技术公布日：2023/5/24