間隔件和具有該間隔件的導管組件的制作方法

背景技術：

本公開的領域大體上涉及間隔件，且更具體而言，涉及用于在渦輪組件的燃料輸送系統中對準導管的間隔件。

至少一些已知的渦輪組件包括壓縮機、燃燒器、和渦輪。氣體流入壓縮機并被壓縮。壓縮氣體然后被排放到燃燒器中并與燃料混合，并且所得的混合物被點燃以生成燃燒氣體。燃燒氣體被從燃燒器導送通過渦輪，從而驅動渦輪，渦輪又可對聯接到渦輪的發電機供能。

許多已知的燃燒器具有用于將燃料噴射到燃燒區中的軸向燃料分級(afs:axialfuelstaging)系統。至少一些已知的afs系統包括在次燃料噴射器上游的主燃料噴射器，使得主燃料噴射器和次燃料噴射器在燃燒區的不同軸向級處將燃料噴射到燃燒區中。各種導管通常聯接到次燃料噴射器，以用于將燃料和壓縮氣體供應到次燃料噴射器。期望維持這些導管的適當對準，以利于提高導管的使用壽命并且提高渦輪組件的總操作效率。

技術實現要素：

在一個方面中，提供了間隔件。間隔件包括在其中限定具有半徑的開口的基本上環形的框架。間隔件還包括多個翼片，該多個翼片具有弧形形狀并且從框架大體上徑向向內延伸一定距離，以用于切向地支撐延伸穿過開口的導管。

在另一方面中，提供了導管組件。導管組件包括第一導管、定位在第一導管內以限定在第一導管與第二導管之間的通道的第二導管、和在通道內定位在第一導管與第二導管之間的間隔件。間隔件具有在其中限定具有半徑的開口的基本上環形的框架。間隔件還具有多個翼片，該多個翼片具有弧形形狀并且從框架大體上徑向向內延伸一定距離，以用于在開口內將第二導管切向地支撐為與第一導管基本上同心地對準。

在另一方面中，提供了渦輪組件。渦輪組件包括燃燒筒和聯接到該燃燒筒的軸向燃料分級(afs)系統。afs系統具有次燃料噴射器和導管組件，導管組件用于將燃料和壓縮氣體供應到次燃料噴射器。導管組件包括第一導管、定位在第一導管內以限定在第一導管與第二導管之間的通道的第二導管、和在通道內定位在第一導管與第二導管之間的間隔件。間隔件具有在其中限定具有半徑的開口的基本上環形的框架。間隔件還具有多個翼片，該多個翼片具有弧形形狀并且從框架大體上徑向向內延伸一定距離，以用于在所述開口內將第二導管切向地支撐為與第一導管基本上同心地對準。

技術方案1：一種間隔件，其包括：

基本上環形的框架，其在其中限定具有半徑的開口；和

多個翼片，其具有弧形形狀并且從所述框架大體上徑向向內延伸一定距離，以用于切向地支撐延伸穿過所述開口的導管。

技術方案2：根據技術方案1所述的間隔件，其中，所述開口具有周緣并且所述翼片中的各個包括接頭節段和接觸節段，所述接頭節段從所述框架大體上徑向地延伸到所述開口中，所述接觸節段在所述開口內從所述接頭節段大體上周向地延伸。

技術方案3：根據技術方案2所述的間隔件，其中，所述接觸節段大體上限定周向邊界，所述周向邊界將所述開口分成徑向內區域和徑向外區域。

技術方案4：根據技術方案2所述的間隔件，其中，所述翼片中的各個在所述接頭節段處能夠彈性地撓曲。

技術方案5：根據技術方案1所述的間隔件，其中，所述間隔件包括至少三個翼片。

技術方案6：根據技術方案1所述的間隔件，其中，所述框架包括接縫，使得所述框架能夠彈性地撓曲。

技術方案7：根據技術方案1所述的間隔件，其中，所述框架包括多個切口，所述翼片中的各個與所述切口中的一個對齊。

技術方案8：一種導管組件，其包括：

第一導管；

第二導管，其定位在所述第一導管內，以限定在所述第一導管與所述第二導管之間的通道；和

間隔件，其在所述通道內位于所述第一導管與所述第二導管之間，其中，所述間隔件包括：

基本上環形的框架，其在其中限定具有半徑的開口；和

多個翼片，其具有弧形形狀并且從所述框架大體上徑向向內延伸一定距離，以用于在所述開口內將所述第二導管切向地支撐為與所述第一導管基本上同心地對準。

技術方案9：根據技術方案8所述的導管組件，其中，所述開口具有周緣并且所述翼片中的各個包括接頭節段和接觸節段，所述接頭節段從所述框架大體上徑向地延伸到所述開口中，所述接觸節段在所述開口內從所述接頭節段大體上周向地延伸。

技術方案10：根據技術方案9所述的導管組件，其中，所述接觸節段大體上限定周向邊界，所述周向邊界將所述開口分成徑向內區域和徑向外區域。

技術方案11：根據技術方案9所述的導管組件，其中，所述翼片中的各個在所述接頭節段處能夠彈性地撓曲。

技術方案12：根據技術方案8所述的導管組件，其中，所述間隔件包括至少三個翼片。

技術方案13：根據技術方案8所述的導管組件，其中，所述框架包括接縫，使得所述框架能夠彈性地撓曲。

技術方案14：一種渦輪組件，其包括：

燃燒筒；和

軸向燃料分級(afs)系統，其聯接到所述燃燒筒，其中，所述afs系統包括次燃料噴射器和導管組件，所述導管組件用于對所述次燃料噴射器供應燃料和壓縮氣體，所述導管組件包括第一導管、位于所述第一導管內以限定在所述第一導管與所述第二導管之間的通道的第二導管、和在所述通道內位于所述第一導管與所述第二導管之間的間隔件，所述間隔件包括：

基本上環形的框架，其在其中限定具有半徑的開口；和

多個翼片，其具有弧形形狀并且從所述框架大體上徑向向內延伸一定距離，以用于在所述開口內將所述第二導管切向地支撐為與所述第一導管基本上同心地對準。

技術方案15：根據技術方案14所述的渦輪組件，其中，所述開口具有周緣并且所述翼片中的各個包括接頭節段和接觸節段，所述接頭節段從所述框架大體上徑向地延伸到所述開口中，所述接觸節段在所述開口內從所述接頭節段大體上周向地延伸。

技術方案16：根據技術方案15所述的渦輪組件，其中，所述接觸節段大體上限定周向邊界，所述周向邊界將所述開口分成徑向內區域和徑向外區域。

技術方案17：根據技術方案15所述的渦輪組件，其中，所述翼片中的各個在所述接頭節段處能夠彈性地撓曲。

技術方案18：根據技術方案14所述的渦輪組件，其中，所述間隔件包括至少三個翼片。

技術方案19：根據技術方案14所述的渦輪組件，其中，所述框架包括接縫，使得所述框架能夠彈性地撓曲。

技術方案20：根據技術方案14所述的渦輪組件，其中所述第二導管是燃料導管，并且所述第一導管是壓縮氣體導管。

附圖說明

圖1是示范渦輪組件的示意圖；

圖2是用于在圖1所示的渦輪組件的燃料輸送系統中使用的示范導管組件的示意圖；

圖3是用于在圖2所示的導管組件中使用的示范間隔件的立體圖；

圖4是圖3所示的間隔件的側視立視圖；且

圖5是定位在圖2所示的導管組件的若干導管之間的圖3所示的間隔件的示意圖。

部件列表

100渦輪組件

102壓縮機

104燃燒器

106渦輪

110殼體

111中心線軸線

112工作氣體

114壓縮氣體

116燃燒氣體

118排氣

120燃燒筒

122燃燒區

124afs系統

126主燃料噴射器

128次燃料噴射器

130第一混合物

132第二混合物

134套筒組件

136導管組件

138殼體凸緣

140第一射流

142第二射流

144燃料

200導管組件

202第一導管

204第二導管

206外殼節段

208護套節段

210入口端

212入口端口

214環境

216通道

218間隔件

300間隔件

302中心軸線

304周向尺寸

306徑向尺寸

308框架

310開口

312第一端

314第二端

316接縫

318切口

320第一臂

322第二臂

324翼片

326接頭節段

328接觸節段

330遠端

332徑向內區域

334徑向外區域

336周向邊界

338周向部分

340位置。

具體實施方式

下列詳細描述作為示例且不作為限制例示間隔件。該描述應使得本領域技術人員能夠制造和使用間隔件，并且該描述描述了間隔件的若干實施例，包括目前被認為是制造和使用間隔件的最佳實施方式的實施例。示范間隔件在本文中被描述為聯接在渦輪組件內。然而，構想間隔件對除渦輪組件之外的多種領域中的眾多系統具有普遍適用性。

圖1例示了示范渦輪組件100。在示范實施例中，渦輪組件100是燃氣渦輪組件，其包括沿著中心線軸線111在殼體110內以與彼此流動連通地聯接的壓縮機102、燃燒器104、和渦輪106。在操作時，工作氣體112流入壓縮機102中并且被壓縮，并被導送到燃燒器104中。壓縮氣體114在燃燒器104中與燃料(未示出)混合并被點燃，以生成燃燒氣體116，燃燒氣體116被導送到渦輪106中，并然后作為排氣118從渦輪106排出。

在示范實施例中，燃燒器104包括多個燃燒筒120。燃燒筒120限定燃燒區122，燃料和壓縮氣體114經由燃料輸送系統(例如，軸向燃料分級(afs)系統124)噴射到該燃燒區122中。afs系統124包括主燃料噴射器126和定位在主燃料噴射器126軸向下游的次燃料噴射器128。燃料和壓縮氣體114的第一混合物130經由主燃料噴射器126噴射到燃燒區122中，并且燃料和壓縮氣體114的第二混合物132經由次燃料噴射器128噴射到燃燒區122中。各次燃料噴射器128聯接到套筒組件134，套筒組件134限定燃燒區122的一部分，且各次燃料噴射器128經由導管組件136而被供應燃料和壓縮氣體114。在其他實施例中，渦輪組件100可具有燃料噴射器的任何合適的布置，并且導管組件136可用于將燃料和/或壓縮氣體114供應到燃料噴射器中的任一個或更多個。

圖2例示了用于對afs系統124的次燃料噴射器128供應燃料和壓縮氣體114的示范導管組件200。在示范實施例中，導管組件200包括第一導管202和位于第一導管202內的第二導管204。第二導管204聯接到次燃料噴射器128并且從次燃料128延伸穿過殼體凸緣138，殼體凸緣138支撐燃燒筒120。第一導管202包括外殼節段206和護套節段208，護套節段208聯接到外殼節段206或與外殼節段206一體地形成。外殼節段206聯接到套筒組件134，使得外殼節段206基本上屏蔽次燃料噴射器128，并且使得護套節段208從外殼節段206到護套節段208的入口端210圍繞(例如，基本上包封)第二導管204周向地延伸，入口端210以間隔的關系鄰近殼體凸緣138定位。

外殼節段206包括至少一個入口端口212并以間隔的關系包圍次燃料噴射器128，使得外殼節段206圍繞次燃料噴射器128限定大體上封閉的環境214。護套節段208與第二導管204間隔開，以限定在第二導管204與護套節段208之間延伸的周向通道216。因此，通道216與環境214流動連通。在其他實施例中，第一導管202的護套節段208可直接聯接到次燃料噴射器128，或以其他方式與次燃料噴射器128流動連通地定向(例如，第一導管202可以不包括外殼節段206且在一些實施例中可以不封閉環境214)。

在示范實施例中，導管組件200還包括在通道216內并在第二導管204與第一導管202的護套節段208之間的至少一個間隔件218。各間隔件218圍繞第二導管204周向地延伸，以利于將第二導管204在第一導管202的護套節段208內(即在其內基本上同心地)支撐在合適的位置。雖然在示范實施例中，導管組件200被示出為具有一對間隔件218，但是在其他實施例中，導管組件200可具有任何合適數量的間隔件218。

在渦輪組件100的操作期間，壓縮氣體114經由第一導管202的入口端210和入口端口212流入燃燒區122中。更具體而言，壓縮氣體114的第一射流140從入口端210，沿著通道216，流動跨過間隔件218，并且進入環境214中，并且壓縮氣體114的第二射流142從入口端口212流入環境214中。然后，環境214內的壓縮氣體114流入次燃料噴射器128中，其中，其與來自第二導管204的燃料144在作為第二混合物132被噴射到燃燒區122中之前混合。同時，主燃料噴射器126將第一混合物130在第二混合物132的上游噴射到燃燒區122中。然后在燃燒區122內側點燃第一混合物130和第二混合物132，以生成向下游流入渦輪106中的燃燒氣體116。

在示范實施例中，期望將第二導管204維持為與第一導管202的護套節段208基本上同心地對準，以利于在基本上恒定的如下速率下沿通道216提供壓縮氣體114的基本上均勻的流，該速率被選擇為利于通過將從第二導管204泄漏的任何燃料144沖到次燃料噴射器128中來移除泄漏的燃料144。因此，間隔件218在第一導管202的護套節段208內對第二導管204提供支撐，并且有利于在對沿著通道216的壓縮氣體114的流動具有僅最低限度的阻礙的情況下維持大體上同心的關系。在其他實施例中，間隔件218可以不將第二導管204支撐為與第一導管202的護套節段208基本上同心地對準，而是第二導管204可在護套節段208內偏離中心地定位。

圖3和圖4分別是用于在導管組件200(圖2中所示)中使用的示范間隔件300的立體圖和側視立視圖。在示范實施例中，間隔件300具有中心軸線302，并且由圍繞中心軸線302延伸的周向尺寸304和從中心軸線302延伸的徑向尺寸306限定。間隔件300具有基本上環形的框架308，框架308限定(即，基本上外接)軸向地延伸通過間隔件300的開口310。框架308具有在軸向地延伸的接縫316處與彼此間隔開的第一端312和第二端314，并且框架308由可彈性地撓曲的材料(例如，處理過的金屬)制成，使得當第一和第二端312和314在接縫316處與彼此分離時，框架308在周向和徑向尺寸304和306上撓曲，以彈性地增大開口310的大小。在其他實施例中，框架308可以是無接頭帶(即，可以不具有端312和314)，且因此可以不限定接縫316，使得框架308可以不是可撓的以增大開口310的大小。在其他實施例中，間隔件300可具有利于使間隔件300能夠如本文所述的那樣起作用的任何合適的形狀(并因此，任何合適的尺寸)。例如，在一些實施例中，框架308可以不是基本上環形的。

在示范實施例中，框架308包括各自由由一對第一臂320和一對第二臂322限定的多個切口，該一對第一臂320與彼此軸向間隔開，該一對第二臂322與彼此周向間隔開并且在第一臂320之間延伸。因此，切口318在框架第一端312和框架第二端314之間圍繞開口310周向地間隔。雖然在示范實施例中框架308具有三個切口318，但在其他實施例中框架308可具有任何合適數量的切口318。而且，雖然在示范實施例中各切口318在周向尺寸304上延伸比沿軸線302長的距離，但是在其他實施例中切口318可以沿軸302更長(或者等長)地成形。

在示范實施例中，間隔件300還包括多個翼片324，翼片324各自聯接到框架308并在相應的切口318處延伸到開口310中(例如，各翼片324與切口318中的相應的一個基本上對準)。在示范實施例中，各翼片324具有弧形形狀，并且包括接頭節段326和與接頭節段326一體地形成的接觸節段328。更具體而言，各接頭節段326與相應的切口318的相應的第二臂322一體地形成并從其大體上徑向向內延伸。各相應的翼片324的接觸節段328是弧形的并且從其相應的接頭節段326大體上周向地延伸到遠端330，使得共同地，接觸節段328大體上將開口310分成徑向內區域332和徑向外區域334。特別地，各接觸節段328在開口310內大體上周向地延伸，使得接觸節段328大體上限定周向邊界336，該周向邊界336將開口310分成徑向內區域332和徑向外區域334。因此，接頭節段326大體上將徑向外區域334分成多個周向部分338。因為各接頭節段326是可彈性地撓曲的，所以各相應的接觸節段328是能夠大體上徑向向外位移。在其他實施例中，翼片324可以不能夠彈性地撓曲。而且，雖然在示范實施例中，間隔件300被例示為具有三個翼片324，但在其他實施例中，間隔件300可包括任何合適的量的翼片324(例如，在一些實施例中，間隔件300可具有至少三個翼片324)。

圖5是在在導管組件200中在第一導管202的護套節段208與第二導管204之間的間隔件300的示意圖。在示范實施例中，第二導管204延伸穿過開口徑向內區域332，使得翼片324的接觸節段328基本上周向地靠著第二導管204承座并切向地支撐第二導管204，并且使得框架308的臂320和322周向地靠著第一導管202的護套節段208承座。因此，間隔件300有利于維持第二導管204在第一導管202的護套節段208內的基本上同心的對準。而且，當壓縮氣體114沿著通道216并穿過間隔件300(即，通過開口徑向外區域334的圓周部分338)流動時，壓縮氣體114至少部分地由于翼片324的形狀而受到最低限度的阻礙。

更具體而言，至少部分地利于間隔件300的最低限度阻礙性質，因為雖然間隔件300接觸第二導管204的周緣的大部分(例如，第二導管204的周緣的至少一半)，但是在一些實施例中，間隔件300可以具有在不多于十個位置340處大體上徑向地延伸跨過通道216的不多于十個翼片324所述翼片324。例如，在一些實施例中，間隔件300可具有在不多于五個位置340處大體上徑向地延伸跨過通道216的不多于五個翼片324，或者如在示范實施例中所示的，間隔件300可具有在不多于三個位置340處大體上徑向地延伸跨過通道216的不多于三個翼片324。備選地，間隔件300可具有利于使得間隔件300能夠如本文中所述地起作用的在任何合適的量的位置340處延伸跨過通道216的任何合適的量的翼片324。

因此，間隔件300利于在對沿通道216流動的壓縮氣體114具有最低限度的阻礙的情況下維持導管202和204的基本同心度，這使得壓縮氣體114能夠以基本上不受干擾(例如，基本上周向上均勻)的方式且在基本上恒定的如下速率下流動通過通道216，該速率選擇成利于通過將從第二導管204泄漏的任何燃料144沖到次燃料噴射器128中來移除泄漏的燃料144。在第一導管202和/或第二導管204在渦輪組件100的操作期間改變位置和/或形狀的情況下(例如，在第二導管204在第一導管202內振動的情況下)，間隔件300可撓曲(例如，在接縫316處并且/或者在翼片324的接頭節段326處)，以有效地阻尼位置和/或形狀變化，以用于更好地維持第二導管204在第一導管202內的適當對準。因此，間隔件300利于減少在導管202和204上的，在其他情況下將因在渦輪組件100的操作期間接觸彼此的導管202和204而產生的磨損。

本文中所述的方法和系統利于維持導管的期望對準。而且，該方法和系統利于維持在基本上同心地對準的導管之間限定的通道的形狀。因此，該方法和系統利于沿在渦輪組件的afs系統中的基本上同心的導管之間限定的通道提供基本上均勻的壓縮氣體流。因此，該方法和系統利于確保壓縮氣體可以在基本上恒定的如下速率在渦輪組件的afs系統中的燃料導管上方流動，該速率足夠高以將從燃料導管泄漏的燃料沖到afs系統的次燃料噴射器中，從而將燃料泄漏抑制在afs系統中。因此，該方法和系統利于使渦輪組件的afs系統更有效地操作，這又使得能夠改善渦輪組件的排放品質。

在上面詳細地描述了方法和系統的示范實施例。在本文中描述的方法和系統不限于在本文中描述的具體實施例，相反，該系統和方法的組成部分可與在本文中描述的其他組成部分獨立地且分開地利用。例如，在本文中描述的方法和系統可具有不限于與在本文中描述的渦輪組件一起實踐的其他應用。相反，可結合許多其他產業來實現和利用在本文中描述的方法和系統。

盡管已經就各種具體實施例描述了本發明，但是本領域技術人員將認識到，本發明可在具有在本公開的精神和范疇內的修改的情況下實施。