燃料供給導管組件的制作方法

本公開內容的領域主要涉及燃料供給導管，并且更具體地涉及用于渦輪組件的軸向燃料分級（afs）系統的燃料供給導管組件。

背景技術：

至少一些已知的渦輪組件包括壓縮機、燃燒器以及渦輪。氣體流動到壓縮機中并且受到壓縮。壓縮氣體然后排出到燃燒器中并且與燃料混合，而且所得的混合物經點燃以生成燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒器導送穿過渦輪，從而驅動渦輪，該渦輪繼而可對聯接至渦輪的發電機提供動力。

許多已知的燃燒器具有多個燃燒筒（can），在其中每個燃燒筒均可采用在前端部處包括主燃料噴射器的燃料系統和在后端部處包括輔助燃料噴射器的軸向燃料分級（afs）系統。燃燒筒具有限定燃燒室的襯套，以及輔助燃料噴射器在主燃料噴射器的下游噴射燃料和壓縮氣體的混合物到燃燒室中。燃料供給導管聯接至輔助燃料噴射器以便供給燃料至輔助燃料噴射器。然而，由于燃料供給導管定位在燃燒筒的外表面上，故燃料供給導管易受損壞或脫位（dislocation），例如，在安裝或維護期間。另外，如果導管變得受損或脫位，有可能的是導管會開始泄漏燃料。

技術實現要素：

在一個方面，提供了一種用于燃燒器的軸向燃料分級（afs）系統。afs系統包括輔助燃料噴射器、圍繞輔助燃料噴射器的噴射器外殼（housing），以及與輔助燃料噴射器成流動連通的導管組件。導管組件包括用于傳送燃料至輔助燃料噴射器的第一導管，以及第二導管，該第二導管外接（或界定）第一導管使得在第一導管和第二導管之間限定通道。第一導管和第二導管端接在噴射器外殼內。

在另一方面，提供了一種燃燒器。燃燒器包括限定燃燒室的套筒組件，以及輔助燃料噴射器，該輔助燃料噴射器聯接至套筒組件使得輔助燃料噴射器與燃燒室成流動連通。燃燒器還包括圍繞輔助燃料噴射器的噴射器外殼，以及導管組件，該導管組件位于套筒組件的徑向外部并且聯接至輔助燃料噴射器以便供給燃料至輔助燃料噴射器。導管組件包括用于供給燃料至輔助燃料噴射器的第一導管，以及第二導管，該第二導管外接第一導管以在第一導管和第二導管之間限定通道。第一導管和第二導管端接在噴射器外殼內。

在另一方面，提供了一種渦輪組件。渦輪組件包括渦輪和與渦輪聯接成流動連通的燃燒器。燃燒器包括限定燃燒室的套筒組件，以及輔助燃料噴射器，該輔助燃料噴射器聯接至套筒組件使得輔助燃料噴射器與燃燒室成流動連通。燃燒器還包括圍繞輔助燃料噴射器的噴射器外殼，以及導管組件，該導管組件位于套筒組件的徑向外部并且聯接至輔助燃料噴射器以便供給燃料至輔助燃料噴射器。導管組件包括用于供給燃料至輔助燃料噴射器的第一導管，以及第二導管，該第二導管外接第一導管以在第一導管和第二導管之間限定通道。第一導管和第二導管端接在噴射器外殼內。

在另一方面，本發明提供了如下技術方案。

技術方案1.一種用于燃燒器的軸向燃料分級（afs）系統，所述afs系統包括：

輔助燃料噴射器；

圍繞所述輔助燃料噴射器的噴射器外殼；以及

與所述輔助燃料噴射器成流動連通的導管組件，其中，所述導管組件包括：

用于傳送燃料至所述輔助燃料噴射器的第一導管；以及

第二導管，所述第二導管外接所述第一導管，使得在所述第一導管和所述第二導管之間限定通道；以及

其中，所述第一導管和所述第二導管端接在所述噴射器外殼內。

技術方案2.根據技術方案1所述的afs系統，其特征在于，所述afs系統還包括間隔件，所述間隔件圍繞所述第一導管定位以將所述第一導管基本上同心地支承在所述第二導管內。

技術方案3.根據技術方案2所述的afs系統，其特征在于，所述間隔件為氣體可滲透的或者允許氣體圍繞其流動。

技術方案4.根據技術方案1所述的afs系統，其特征在于，所述噴射器外殼包括至少一個入口端口。

技術方案5.根據技術方案1所述的afs系統，其特征在于，所述第二導管包括入口端部和排出端部，所述第二導管在所述排出端部處能聯接至所述噴射器外殼，使得所述入口端部橫越所述通道和所述排出端部與所述噴射器外殼成流動連通。

技術方案6.根據技術方案5所述的afs系統，其特征在于，所述afs系統還包括導管外殼，所述導管外殼位于所述第二導管的所述入口端部的徑向外部。

技術方案7.一種燃燒器，包括：

限定燃燒室的套筒組件；

輔助燃料噴射器，所述輔助燃料噴射器聯接至所述套筒組件，使得所述輔助燃料噴射器與所述燃燒室成流動連通；

圍繞所述輔助燃料噴射器的噴射器外殼；以及

導管組件，所述導管組件位于所述套筒組件的徑向外部并且聯接至所述輔助燃料噴射器以便供給燃料至所述輔助燃料噴射器，其中，所述導管組件包括：

用于供給燃料至所述輔助燃料噴射器的第一導管；第二導管，所述第二導管外接所述第一導管以在所述第一導管和所述第二導管之間限定通道；其中，所述第一導管和所述第二導管端接在所述噴射器外殼內。

技術方案8.根據技術方案7所述的燃燒器，其特征在于，所述燃燒器還包括間隔件，所述間隔件圍繞所述第一導管定位以將所述第一導管基本上同心地支承在所述第二導管內。

技術方案9.根據技術方案8所述的燃燒器，其特征在于，所述間隔件為氣體可滲透的或者允許氣體圍繞其流動。

技術方案10.根據技術方案7所述的燃燒器，其特征在于，所述套筒組件聯接至殼體凸緣，所述第一導管延伸穿過所述殼體凸緣。

技術方案11.根據技術方案10所述的燃燒器，其特征在于，所述導管組件包括柔性接頭，所述第一導管在所述柔性接頭處聯接至所述殼體凸緣。

技術方案12.根據技術方案11所述的燃燒器，其特征在于，導管外殼連接至所述殼體凸緣，使得所述導管外殼定位在所述柔性接頭的徑向外部以防護所述柔性接頭。

技術方案13.根據技術方案7所述的燃燒器，其特征在于，所述導管組件與所述套筒組件間隔開。

技術方案14.根據技術方案7所述的燃燒器，其特征在于，所述第二導管包括入口端部和排出端部，所述第二導管在所述排出端部處聯接至所述噴射器外殼，使得所述入口端部橫越所述通道和所述排出端部與所述噴射器外殼成流動連通。

技術方案15.根據技術方案14所述的燃燒器，其特征在于，所述噴射器外殼包括用于導送第一壓縮氣體流至所述輔助燃料噴射器的至少一個入口端口；以及其中，第二壓縮氣體流經引導從所述入口端部穿過所述通道通向所述第二導管的所述排出端部。

技術方案16.一種渦輪組件，包括：

渦輪；以及

與所述渦輪聯接成流動連通的燃燒器，其中，所述燃燒器包括：

限定燃燒室的套筒組件；

輔助燃料噴射器，所述輔助燃料噴射器聯接至所述套筒組件，使得所述輔助燃料噴射器與所述燃燒室成流動連通；

圍繞所述輔助燃料噴射器的噴射器外殼；以及

導管組件，所述導管組件位于所述套筒組件的徑向外部并且聯接至所述輔助燃料噴射器以便將燃料供給至所述輔助燃料噴射器，其中，所述導管組件包括：用于供給燃料至所述輔助燃料噴射器的第一導管；第二導管，所述第二導管外接所述第一導管以在所述第一導管和所述第二導管之間限定通道；其中，所述第一導管和所述第二導管端接在所述噴射器外殼內。

技術方案17.根據技術方案16所述的渦輪組件，其特征在于，所述渦輪組件還包括間隔件，所述間隔件圍繞所述第一導管定位以將所述第一導管基本上同心地支承在所述第二導管內。

技術方案18.根據技術方案17所述的渦輪組件，其特征在于，所述間隔件為氣體可滲透的或者允許氣體圍繞其流動。

技術方案19.根據技術方案16所述的渦輪組件，其特征在于，所述套筒組件聯接至殼體凸緣，所述第一導管延伸穿過所述殼體凸緣。

技術方案20.根據技術方案19所述的渦輪組件，其特征在于，所述導管組件包括柔性接頭，所述第一導管在所述柔性接頭處聯接至所述殼體凸緣。

附圖說明

圖1為示例性渦輪組件的示意圖；

圖2為用于結合圖1中所示渦輪組件的燃燒器使用的示例性afs系統的示意圖；以及

圖3為結合圖2中所示afs系統使用的示例性導管組件的示意圖。

具體實施方式

下文的詳細說明通過舉例而非限制的方式例示導管組件。說明應使得本領域普通技術人員能夠制作和使用燃料供給導管組件，并且該說明描述了燃料供給導管組件的若干實施例，包括當前認為是制作和使用燃料供給導管組件的最佳方式的實施例。示例性的導管組件在文中描述為聯接在渦輪組件內。然而，設想到的是，該導管組件具有對于在不同于渦輪組件的多種領域中的寬廣范圍的系統的一般應用。

圖1顯示示例性的渦輪組件100。在示例性實施例中，渦輪組件100為燃氣渦輪組件，其包括壓縮機區段102、燃燒器區段104，以及在殼體108內聯接成彼此流動連通的渦輪區段106。壓縮機區段102和渦輪區段106通過限定中心線軸線110的轉子相連結。操作中，工作氣體112流動到壓縮機區段102中并且受到壓縮。壓縮氣體114然后導送到燃燒器區段104中，使得壓縮氣體114與燃料（未示出）相混合并在燃燒器區段104中點燃以生成燃燒氣體116。燃燒氣體116導送穿過渦輪區段106且然后作為排氣118從渦輪組件100排出。

在示例性實施例中，燃燒器區段104具有多個間隔開的燃燒筒120和聯接至每個燃燒筒120的燃料輸送系統。每個燃燒筒120均具有套筒組件124，其包括限定燃燒室126的襯套，以及主燃料噴射器128定位在燃燒筒120的前端部處。軸向燃料分級（afs）系統122供給燃料至輔助燃料噴射器130，其在主燃料噴射器128的下游聯接至套筒組件124。燃料和壓縮氣體的第一混合物132經由主燃料噴射器128噴射到燃料室126中，以及燃料和壓縮氣體的第二混合物134經由輔助燃料噴射器130噴射到燃燒室126中。注意的是，afs系統122還包括用于供給燃料至輔助燃料噴射器130的燃料供給導管組件136，如下文所述。

圖2顯示具有示例性afs系統122的燃燒筒120。在示例性實施例中，afs系統122包括輔助燃料噴射器130，其與由燃燒筒120的套筒組件124所限定的燃燒室126成流動連通。應當認識到的是，盡管文中參照的是單個和示例性的輔助燃料噴射器及其附隨的afs系統，但燃燒筒120可根據需要確定而提供有許多輔助燃料噴射器（每個輔助燃料噴射器均帶有其自身的afs系統）。此類輔助燃料噴射器130可以或可不圍繞套筒組件124的周圍均勻地隔開，并且可以或可不定位在單一軸向平面內。

燃燒室126具有流動軸線212，使得套筒組件124具有相對于流動軸線212的徑向維度（dimension）214和周向維度216。如文中所用，用語“半徑”（或其任何變體）是指從任何適合形狀（例如，正方形、矩形、三角形等）的中心向外延伸的維度而不局限于從圓形形狀的中心向外延伸的維度。類似地，如文中所用，用語“周圍”（或其任何變體）是指圍繞任何適合形狀（例如，正方形、矩形、三角形等）的中心延伸的維度而不局限于圍繞圓形形狀的中心延伸的維度。

在示例性實施例中，套筒組件124具有襯套子組件218和聯接至襯套子組件218的殼套（shell）子組件220，使得殼套子組件220以徑向隔開的關系外接襯套子組件218以在二者之間限定冷卻管道222。在所例示的實施例中，子組件218包括襯套構件224和過渡構件226。襯套構件224具有前端部228和后端部230，以及過渡構件226也具有前端部232和后端部234。襯套構件前端部228外接主燃料噴射器128，以及襯套構件后端部230聯接至過渡構件前端部232。過渡構件前端部232外接襯套構件后端部230，以及過渡構件后端部234聯接至渦輪噴嘴236。因此，襯套子組件218外接燃燒室126，其從主燃料噴射器128延伸至渦輪噴嘴236。在其它實施例中，襯套子組件218可具有以允許afs系統122如文中所述那樣起作用的任何適合方式聯接在主燃料噴射器128和渦輪噴嘴236之間的任何適合數目的構件（例如，襯套構件224和過渡構件226可在一些實施例中一體地形成在一起）。備選地，冷卻管道222可在一些實施例中不限定在襯套子組件218和殼套子組件220之間（也即，殼套子組件220可不與襯套子組件218徑向地間隔開）。

在示例性實施例中，殼套子組件220包括流動套筒構件238和聯合套筒（unisleeve）構件240。流動套筒構件238具有前端部242和后端部244，以及聯合套筒構件240也具有前端部246和后端部248。流動套筒構件前端部242聯接至殼體凸緣250，以及流動套筒構件后端部244聯接至聯合套筒構件前端部246。聯合套筒構件前端部246外接流動套筒構件后端部244，并且聯合套筒構件240經由多個周向隔開的緊固件（例如，噴射器凸臺256）在聯合套筒構件端部246和248之間聯接至襯套子組件218的過渡構件226，如下文更為詳細地闡述。因此，聯合套筒構件后端部248與過渡構件后端部234軸向地間隔開以在二者之間限定軸向間隙254。

輔助燃料噴射器130在凸臺256處聯接至殼套子組件220的聯合套筒構件240，該凸臺穿透殼套子組件220的聯合套筒構件240和襯套子組件218的過渡構件226二者，使得輔助燃料噴射器130經由凸臺256延伸穿過聯合套筒構件240和過渡構件226。在一個實施例中，凸臺256用作緊固件以便將聯合套筒構件240固定至過渡構件226。在其它實施例中，輔助燃料噴射器130可采用任何適合方式聯接至殼套子組件220，以及殼套子組件220可具有以允許afs系統122如文中所述那樣起作用的任何適合方式聯接在殼體凸緣250和渦輪噴嘴236之間的任何適合數目的構件。

在燃燒筒120的操作期間，燃料和壓縮氣體供給至主燃料噴射器128，混合在一起，并且作為第一燃料/空氣混合物132噴射到燃燒室126中。類似地，燃料經由燃料供給導管組件136供給至輔助燃料噴射器130，在其中燃料與輔助燃料噴射器130中的壓縮空氣相混合并且作為第二燃料/空氣混合物134噴射到燃燒室126中。第一燃料/空氣混合物132和第二燃料/空氣混合物134在燃燒室126內點燃以生成導送穿過渦輪噴嘴236的燃燒氣體116的流動。由于襯套子組件218因外接與燃燒氣體116直接接觸的燃燒室126而經受較高溫度的操作條件，故冷卻氣體266的流動經由間隙254同時地導送穿過冷卻管道222以對流地從襯套子組件218除熱，且因此增加套筒組件124的使用壽命。

圖3顯示用于在afs系統122中使用的示例性導管組件136。在示例性實施例中，afs系統122包括導管組件136、輔助燃料噴射器130，以及圍繞輔助燃料噴射器130的噴射器外殼318。噴射器外殼318聯接至輔助燃料噴射器130和/或輔助燃料噴射器130安裝至其上的套筒組件124，由此限定輔助燃料噴射器130定位在其中的保護性環境324。此外，噴射器外殼318具有至少一個附接位點（site）326，該附接位點與輔助燃料噴射器130基本上對準并且機械緊固件可穿過其插入以將噴射器外殼318固定至輔助燃料噴射器130。

在示例性實施例中，導管組件136具有由第二導管320所圍繞的第一導管304，該第二導管作用為保護性護套（sheath）。第一導管304的后端部聯接成與輔助燃料噴射器130成流動連通以便供給燃料310至輔助燃料噴射器130。第一導管304的前端部在柔性接頭314處聯接至殼體凸緣250，并且第一導管304因而沿著流動軸線316從接頭314延伸至輔助燃料噴射器130，使得第一導管304外接流動軸線316。第一導管304可具有任何適合的截面形狀（例如，第一導管304可具有在一些實施例中的圓形截面，或者在其它實施例中的正方形截面）。備選地，盡管在示例性實施例中第一導管304延伸穿過殼體凸緣250，但在其它實施例中第一導管304可聯接至（或延伸穿過）備選的凸緣或連接點。

第二導管320可描述為護套部段。第二導管320保護第一導管304免于損壞或脫位，如可在燃燒筒120的搬運（handling）、安裝或維護期間發生的那樣。第二導管320具有入口端部328和排出端部330。第二導管320的入口端部328定位在導管外殼332的徑向內部，該導管外殼防護柔性接頭314，從而降低在導管組件136從燃燒筒120徑向地向外被抓住或拉動的情況下導管組件136可脫位的可能性。導管外殼332附接至殼體凸緣250或與其形成一體。第二導管320的排出端部330聯接至噴射器外殼318或容納在其內。第二導管320在其從導管外殼332至噴射器外殼318的延伸中與套筒組件124徑向地間隔開以在第二導管320和套筒組件124之間限定縱長空間334。在其它實施例中，第一導管304和/或第二導管320可采用任何適合的方式聯接至殼體凸緣250和/或套筒組件124（例如，接頭314在一些實施例中可不是柔性的，和/或空間334在一些實施例中可不是限定在第二導管320和套筒組件124之間）。

注意的是，第一導管304延伸穿過第二導管320至噴射器外殼318。更具體地，第二導管320圍繞流動軸線316外接第一導管304并且與第一導管304間隔開至少一個間隔件336（例如，諸如網孔間隔件的氣體可滲透間隔件），其圍繞流動軸線316外接第一導管304以圍繞第一導管304限定周向通道338。例如，第一導管304可由間隔件（多個）336基本上同心地支承在第二導管320內，使得通道338外接第一導管304。間隔件336可為網孔篩網，其允許空氣穿過其流動，或者可為彈簧或線材，其圍繞第一導管304纏繞并允許空氣圍繞其流動。在其它實施例中，第一導管304可不由間隔件（多個）336基本上同心地支承在第二導管320內（也即，導管組件136在一些實施例中可不包括間隔件（多個）336）。

在操作期間，燃料310經由第一導管304流動到輔助燃料噴射器130中，并且壓縮氣體114經由噴射器外殼318中的入口端口312作為第一流（stream）342流動到輔助燃料噴射器130中。環境324內的壓縮氣體流342進入輔助燃料噴射器130，在其中壓縮氣體流342與來自第一導管304的燃料310相混合，之后作為混合物134噴射到由套筒組件124所限定的燃燒室126中。另外，壓縮氣體114的相對較小的第二流340（相比于流經噴射器外殼318的第一壓縮氣體流342的體積相對較小）經由圍繞第一導管304的第二導管320流動到環境324中（也即，第二流340流動經過入口端部328、沿著通道338、橫越間隔件（多個）336，并且進入環境324中）。因此，第二導管320在燃料310從第一導管304泄漏的情況下用作被動清洗（或吹掃）系統。具體地，如果燃料310從第一導管304泄漏，則泄漏的燃料310容納在第二導管320內并且最終經由流經通道338的壓縮氣體114的第二流340沖洗（或清洗）到輔助燃料噴射器130中。另外，由于輔助燃料噴射器130所需的大部分壓縮氣體114通過第一流342經由噴射器外殼318的入口端口（多個）312供給，故總體供給的壓縮空氣114的僅一部分用于沖洗（或清洗）可從第一導管304泄漏的燃料310的目的。結果，壓縮空氣114進入輔助燃料噴射器130中的總體流動的大部分終止于由噴射器外殼318調節（或過濾），從而使得壓縮空氣114進入輔助燃料噴射器130中的總體流動更為平滑（或更加均勻）。任選地，在一些實施例中，導管組件136的第二導管320可貫穿有多個孔口（未示出），這些孔口使得壓縮氣體114的至少一個附加流（未示出）能夠進入通道338以便沖洗潛在的進入輔助燃料噴射器130中的燃料泄漏。由于導管組件136的第二導管320沿著流動軸線316在導管外殼332和噴射器外殼318之間外接第一導管304，故第二導管320防護第一導管304免于接觸附近的結構（例如，套筒組件124）或者免于在安裝或維護期間接觸自身，從而降低第一導管304受到損壞（例如，彎曲或脫位）的可能性。

文中所述的方法和系統提供了用于在燃燒器的afs系統中保護燃料導管的周向護套。此外，該方法和系統提供了一種護套，其完全地外接燃料導管以在燃燒器組裝、保養和/或操作時有助于防護燃料導管免于損壞或脫位。此外，該方法和系統有助于容納可從燃料導管泄漏的燃料，以及將燃料泄漏（多個）沖洗（或清洗）到afs系統的輔助燃料噴射器中。另外，該方法和系統有助于利用總體壓縮空氣的較少部分供給至輔助燃料噴射器來用于沖洗來自燃料導管的燃料泄漏的目的，這使得更多壓縮空氣能夠穿過調節器（或過濾器）進入輔助燃料噴射器，該調節器（或過濾器）平滑壓縮空氣進入輔助燃料噴射器中的流動。因此，該方法和系統使得afs系統能夠更為有效地操作。

在上文詳細地描述了該方法和系統的示例性實施例。文中所述的方法和系統不限于文中所述的具體實施例，而是相反，該方法和系統的構件可與文中所述的其它構件獨立和單獨地使用。例如，文中所述的方法和系統可具有不限于利用如文中所述的渦輪組件實施的其它應用。相反，文中所述的方法和系統可結合各種其它行業予以執行和利用。

盡管本發明已根據各種具體實施例進行了描述，但本領域技術人員將認識到，本發明可利用在權利要求的實質和范圍內的變型來實施。

零件清單

100渦輪組件102壓縮機區段104燃燒器區段106渦輪區段108殼體110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122afs系統124套筒組件126燃燒室128主燃料噴射器130輔助燃料噴射器132第一混合物134第二混合物136導管組件212流動軸線214徑向維度216周向維度218襯套子組件220殼套子組件222冷卻管道224襯套構件226過渡構件228襯套構件前端部230襯套構件后端部232過渡構件前端部234過渡構件后端部236渦輪噴嘴238流動套筒構件240聯合套筒構件242流動套筒構件前端部244流動套筒構件后端部246聯合套筒構件前端部248聯合套筒構件后端部250殼體凸緣254間隙256噴射器凸臺266冷卻氣體304第一導管310燃料312入口端口314接頭316流動軸線318噴射器外殼320第二導管324環境326附接位點328口端部330排出端部332導管外殼334縱長空間336間隔件338周向通道340第二流342第一流