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具有遲噴射結構的過渡導管組件的制作方法

文檔序號:12031646閱讀:384來源:國知局
具有遲噴射結構的過渡導管組件的制作方法與工藝

本文公開的主題大體涉及渦輪機,并且更特別地,涉及在渦輪機中使用具有遲(late)噴射結構的過渡導管。



背景技術:

渦輪機在諸如功率生產的領域中廣泛使用。例如,傳統燃氣渦輪系統包括壓縮機區段、燃燒器區段和至少一個渦輪區段。壓縮機區段構造成在空氣流過壓縮機區段時壓縮空氣。然后空氣從壓縮機區段流到燃燒器區段,在燃燒器區段中,空氣與燃料混合且燃燒,從而產生熱氣流。熱氣流提供給渦輪區段,渦輪區段通過從熱氣流中抽取能量來使用熱氣流對壓縮機、發電機和其它多種負載提供功率。

渦輪機的燃燒器區段大體包括管或導管,以使熱燃燒氣通過其流到渦輪區段或多個區段。目前,已經引入了燃燒器區段,它包括轉移熱氣流的管或導管。例如,已經引入了用于燃燒器區段的導管,在使熱氣沿縱向流過其中時,導管另外使流沿徑向和/或沿切向轉移,使得流具有多種角度分量。這些設計具有多種優點,包括消除渦輪區段中的第一級噴嘴。以前提供第一級噴嘴是為了轉移熱氣流,而且由于這些導管的設計,可能不需要第一級噴嘴。消除第一級噴嘴可消除相關聯的壓降,并且提高渦輪機的效率和功率輸出。

多種設計和運行參數都會影響燃燒器區段的設計和運行。例如,較高的燃燒氣體溫度一般會提高燃燒器區段的空氣動力學效率。但是,較高的燃燒氣體溫度也會促進逆燃和/或攏焰狀況,其中燃燒火焰朝燃料噴嘴供應的燃料遷移,很可能在較短的時間內對燃料噴嘴引起嚴重損傷。另外,較高的燃燒氣體溫度大體提高雙原子氮的分裂速率,從而增加的氮氧化物(nox)的產生量。相反,與燃料流減少和/或部分負載運行(減速)相關聯的較低的燃燒氣體溫度大體降低燃燒氣體的化學反應速率,從而增加一氧化碳和未燃燒的烴的產生量。當如上面論述的那樣利用在其中轉移熱氣流的導管時,尤其要考慮這些設計和運行參數。



技術實現要素:

將在以下描述中部分地闡述本公開的各方面和優點,或者根據該描述,本公開的各方面和優點可為明顯的,或者可通過實踐本公開來學習本公開的各方面和優點。

在一個實施例中,提供一種渦輪機。渦輪機包括多個過渡導管,其設置成大體環形陣列且包括第一過渡導管和第二過渡導管。多個過渡導管中的各個包括入口、出口和通道,通道限定內部且延伸在入口和出口之間,并且限定縱向軸線、徑向軸線和切向軸線。多個過渡導管中的各個的出口相對于入口沿著縱向軸線和切向軸線偏移。渦輪機進一步包括沿著熱氣路徑在多個過渡導管下游的支承環組件,以及將多個過渡導管中的至少一個過渡導管連接到支承環組件上的多個機械緊固件。渦輪機進一步包括遲噴射組件,其提供流體連通,以使噴射流體在多個過渡導管中的至少一個過渡導管的入口的下游流到內部中。

在另一個實施例中,提供一種渦輪機。渦輪機包括多個過渡導管,其設置成大體環形陣列且包括第一過渡導管和第二過渡導管。多個過渡導管中的各個包括入口、出口和通道,通道限定內部且延伸在入口和出口之間,并且限定縱向軸線、徑向軸線和切向軸線。多個過渡導管中的各個的出口相對于入口沿著縱向軸線和切向軸線偏移。渦輪機進一步包括沿著熱氣路徑在多個過渡導管下游的支承環組件,以及將多個過渡導管中的至少一個過渡導管連接到支承環組件上的多個機械緊固件。渦輪機進一步包括遲噴射組件,其提供流體連通,以使噴射流體流到多個過渡導管中的至少一個過渡導管的內部中,其中遲噴射組件的出口限定在節流平面的下游,節流平面限定在至少一個過渡導管的內部中。

技術方案1.一種渦輪機,包括:

多個過渡導管,其設置成大體環形陣列,并且包括第一過渡導管和第二過渡導管,所述多個過渡導管中的各個包括入口、出口和通道,所述通道限定內部,并且在所述入口和所述出口之間延伸,并且限定縱向軸線、徑向軸線和切向軸線,所述多個過渡導管中的各個的出口相對于所述入口沿著所述縱向軸線和所述切向軸線偏移;

沿著熱氣路徑在所述多個過渡導管下游的支承環組件;

將所述多個過渡導管中的至少一個過渡導管連接到所述支承環組件上的多個機械緊固件;以及

遲噴射組件,其提供流體連通,以使噴射流體在所述多個過渡導管中的至少一個過渡導管的入口的下游流到所述內部中。

技術方案2.根據技術方案1所述的渦輪機,其特征在于,所述遲噴射組件包括入口管和燃料端口,從而提供流體連通,以使燃料流到所述入口管中。

技術方案3.根據技術方案2所述的渦輪機,其特征在于,所述遲噴射組件進一步包括燃料管道,所述燃料管道通過所述燃料端口與所述入口管處于流體連通。

技術方案4.根據技術方案1所述的渦輪機,其特征在于,所述入口管的入口與包圍所述過渡導管的殼處于流體連通,以使工作流體流到所述入口管中。

技術方案5.根據技術方案1所述的渦輪機,其特征在于,所述至少一個過渡導管的內表面至少部分地限定后緣,以及其中,所述遲噴射組件的出口限定在所述后緣中。

技術方案6.根據技術方案1所述的渦輪機,其特征在于,所述至少一個過渡導管的內表面至少部分地限定壓力側和吸力側,以及其中,所述遲噴射組件的出口限定在所述壓力側或所述吸力側中的一個中。

技術方案7.根據技術方案1所述的渦輪機,其特征在于,所述遲噴射組件的出口限定在節流平面的下游,所述節流平面限定在所述至少一個過渡導管的內部中。

技術方案8.根據技術方案1所述的渦輪機,其特征在于,所述遲噴射組件的入口管設置在所述至少一個過渡導管的出口的上游。

技術方案9.根據技術方案1所述的渦輪機,其特征在于,所述遲噴射組件的入口管設置在所述至少一個過渡導管的出口的下游。

技術方案10.根據技術方案9所述的渦輪機,其特征在于,所述遲噴射組件包括從所述入口管延伸且通過所述支承環組件的第一管道和延伸通過所述過渡導管的第二管道,所述第一管道和所述第二管道處于流體連通。

技術方案11.根據技術方案10所述的渦輪機,其特征在于,所述第一管道和所述第二管道處于直接流體連通。

技術方案12.根據技術方案10所述的渦輪機,其特征在于,歧管限定在所述支承環組件中,所述歧管在所述第一管道和所述第二管道之間處于流體連通。

技術方案13.根據技術方案1所述的渦輪機,其特征在于,所述多個過渡導管中的各個的出口相對于所述入口沿著所述徑向軸線偏移。

技術方案14.根據技術方案1所述的渦輪機,其特征在于,所述渦輪機進一步包括與多個過渡導管處于連通的渦輪區段,所述渦輪區段包括所述支承環組件和第一級輪葉組件。

技術方案15.根據技術方案14所述的渦輪機,其特征在于,在所述第一級輪葉組件的上游沒有設置噴嘴。

技術方案16.一種渦輪機,包括:

多個過渡導管,其設置成大體環形陣列,并且包括第一過渡導管和第二過渡導管,所述多個過渡導管中的各個包括入口、出口和通道,所述通道限定內部,并且在所述入口和所述出口之間延伸,并且限定縱向軸線、徑向軸線和切向軸線,所述多個過渡導管中的各個的出口相對于所述入口沿著所述縱向軸線和所述切向軸線偏移;

沿著熱氣路徑在所述多個過渡導管下游的支承環組件;

將所述多個過渡導管中的至少一個過渡導管連接到所述支承環組件上的多個機械緊固件;以及

遲噴射組件,其提供流體連通,以使噴射流體流到所述多個過渡導管中的至少一個過渡導管的內部中,其中,所述遲噴射組件的出口限定在節流平面的下游,所述節流平面限定在所述至少一個過渡導管的內部中。

技術方案17.根據技術方案16所述的渦輪機,其特征在于,所述至少一個過渡導管的內表面至少部分地限定后緣,以及其中,所述遲噴射組件的出口限定在所述后緣中。

技術方案18.根據技術方案16所述的渦輪機,其特征在于,所述至少一個過渡導管的內表面至少部分地限定壓力側和吸力側,以及其中,所述遲噴射組件的出口限定在所述壓力側或所述吸力側中的一個中。

技術方案19.根據技術方案16所述的渦輪機,其特征在于,所述遲噴射組件的入口管設置在所述至少一個過渡導管的出口的上游。

技術方案20.根據技術方案16所述的渦輪機,其特征在于,所述遲噴射組件的入口管設置在所述至少一個過渡導管的出口的下游。

參照以下描述和所附權利要求,本公開的這些和其它特征、方面和優點將變得更好理解。附圖結合在此說明書中且構成說明書的一部分,附圖示出本公開的實施例,并且與描述一起用來闡明本公開的原理。

附圖說明

在說明書中對本領域普通技術人員闡述本公開的完整且能夠實施的公開,包括其最佳模式,說明書參照了附圖,其中:

圖1是根據本公開的實施例的燃氣渦輪系統的示意圖;

圖2是根據本公開的實施例的燃氣渦輪系統的若干部分的橫截面圖;

圖3是根據本公開的實施例的燃氣渦輪系統的渦輪區段的橫截面圖。

圖4是根據本公開的實施例的成環形陣列的過渡導管的透視圖;

圖5是根據本公開的實施例的多個過渡導管和相關聯的沖擊套管的俯視透視圖;

圖6是根據本公開的實施例的過渡導管的側面透視圖;

圖7是根據本公開的實施例的過渡導管組件的剖面透視圖,過渡導管組件包括相鄰過渡導管,并且在它們之間形成翼型件的多種部分;

圖8是根據本公開的實施例的多個過渡導管和相關聯的沖擊套管的頂部正面透視圖;

圖9是根據本公開的實施例的連接到支承環組件的多個過渡導管的頂部背面透視圖;

圖10是根據本公開的實施例的過渡導管的下游部分的側面透視圖;

圖11是根據本公開的實施例的在過渡導管的上游部分和下游部分之間連接的遲噴射組件的正面透視圖;

圖12是根據本公開的實施例的支承環的橫截面圖;

圖13是根據本公開的實施例的連接到支承環組件的過渡導管的橫截面圖;

圖14是根據本公開的實施例的過渡導管的下游部分的正面透視圖;以及

圖15是根據本公開的實施例的過渡導管的下游部分的正面透視圖。

部件列表

10渦輪系統

12壓縮機區段

14燃燒器區段

15燃燒器

16渦輪區段

18軸

21殼

22燃燒器襯套

24燃燒區

26過渡件

30流動套管

32流路徑

34沖擊套管

36流路徑

38外部環帶

40燃料噴嘴

50過渡導管

52入口

54出口

56通道

57內部

90縱向軸線

92切向軸線

94徑向軸線

98縱向軸線

102護罩

104熱氣路徑

106護罩塊

112輪葉

114噴嘴

122第一級輪葉組件

123第二級噴嘴組件

124第二級輪葉組件

125第三級噴嘴組件

126第三級輪葉組件

130第一過渡導管

132第二過渡導管

134接觸面

142壓力側

144吸力側

146后緣

150流動套管

152環形通道

154沖擊孔

162入口

164出口

166通道

170上游部分

172下游部分

174后端

176頭端

180下部支承環

181膛孔

182上部支承環

183膛孔

184槽道

186接觸面

200機械緊固件

202內部凸緣

203膛孔

204外部凸緣

205膛孔

210遲噴射組件

212入口管

214入口

216燃料端口

218燃料管道

220燃料源

222出口

224第一管道

226第二管道

228歧管

229分配管道

230外凸結構

232內凹結構。

具體實施方式

現在將詳細參照本公開的實施例,在圖中示出實施例的一個或多個示例。以解釋本公開而非限制本公開的方式提供各個示例。實際上,對本領域技術人員明顯的將是,可在本公開中作出多種修改和改變,而不偏離本公開的范圍或精神。例如,被示為或描述成一個實施例的一部分的特征可用于另一個實施例,以產生又一個實施例。因而,意于的是本公開覆蓋落在所附權利要求及其等物的范圍內的這樣的修改和改變。

圖1是渦輪機的示意圖,渦輪機在顯示的實施例中是燃氣渦輪系統10。應當理解,本公開的渦輪機不必是燃氣渦輪系統10,而是可為任何適當的渦輪系統或其它渦輪機,諸如蒸汽渦輪系統或其它適當的系統。所顯示的系統10可包括壓縮機區段12、燃燒器區段14和渦輪區段16,燃燒器區段14可包括下面論述的多個燃燒器15。壓縮機區段12和渦輪區段16可通過軸18聯接。軸18可為單個軸或聯接在一起形成軸18的多個軸節段。軸18可進一步聯接到發電機或其它適當的能量存儲裝置上,或者可直接連接到例如電網。入口區段19可對壓縮機區段12提供空氣流,并且排氣可通過排氣區段20從渦輪區段16排出,并且排出到系統10或其它適當的系統中和/或在其中使用。來自系統10的排氣例如可排到大氣中,流到蒸汽渦輪或其它適當的系統,或者通過熱回收蒸汽發生器回收。

參照圖2,示出燃氣渦輪系統10的若干部分的簡化視圖。圖2中顯示的燃氣渦輪系統10包括壓縮機區段12,以對下面論述的流過系統10的工作流體加壓。從壓縮機區段12排出的加壓工作流體流到燃燒器區段14中,燃燒器區段14可包括多個燃燒器15(圖2中僅示出了一個),它們圍繞系統10的軸線設置成環形陣列。進入燃燒器區段14的工作流體與燃料混合,諸如天然氣或另一種適當的液體或氣體,并且燃燒。熱燃燒氣從各個燃燒器15流到渦輪區段16,以驅動系統10且產生功率。

燃氣渦輪10中的燃燒器15可包括多種構件,以混合和燃燒工作流體和燃料。例如,燃燒器15可包括殼21,諸如壓縮機排氣殼21。多個套管可為沿軸向延伸的環形套管,多個套管可至少部分地設置在殼21中。如圖2中顯示的那樣,套管沿軸向沿著大體縱向軸線98延伸,使得套管的入口沿軸向與出口對齊。例如,燃燒器襯套22可大體在其中限定燃燒區24。工作流體、燃料和可選的氧化劑的燃燒可大體發生在燃燒區24中。產生的熱燃燒氣可大體沿軸向沿著縱向軸線98向下游流過燃燒襯套22,進入到過渡件26中,然后大體沿軸向沿著縱向軸線98流過過渡件26且進入到渦輪區段16中。

燃燒器15可進一步包括燃料噴嘴40或多個燃料噴嘴40。燃料可通過一個或多個歧管(未顯示)供應到燃料噴嘴40。如下面論述的那樣,燃料噴嘴40或多個燃料噴嘴40可將燃料和可選地工作流體供應到燃燒區24供燃燒。

現在參照圖4至14,根據本公開的燃燒器15可包括一個或多個過渡導管50,大體稱為過渡導管組件。本公開的過渡導管50可提供來代替其它燃燒器的多種沿軸向延伸套管。例如,過渡導管50可取代沿軸向延伸過渡件26,以及可選地,燃燒器15的燃燒器襯套22。因而,過渡導管可從燃料噴嘴40延伸,或者從燃燒器襯套22延伸。如本文論述的那樣,過渡導管50可提供優于用于使工作流體流過其中且流到渦輪區段16的沿軸向延伸燃燒器襯套22和過渡件26的多種優點。

如所顯示的那樣,多個過渡導管50可圍繞縱向軸線90設置成環形陣列。另外,各個過渡導管50可在燃料噴嘴40或多個燃料噴嘴40和渦輪區段16之間延伸。例如,各個過渡導管50可從燃料噴嘴40延伸到渦輪區段16。因而,工作流體可大體從燃料噴嘴40流過過渡導管50到達渦輪區段16。在一些實施例中,過渡導管50可有利地允許消除渦輪區段中的第一級噴嘴,這可消除任何相關聯的阻力和壓降,并且提高系統10的效率和輸出。

各個過渡導管50可具有入口52、出口54和在它們之間的通道56,通道56可限定內部57。過渡導管50的入口52和出口54可具有大體圓形或橢圓形橫截面、長方形橫截面、三角形橫截面,或者任何其它適當的多邊形橫截面。另外,應當理解的是,過渡導管50的入口52和出口54不必具有形狀相似的橫截面。例如,在一個實施例中,入口52可具有大體圓形的橫截面,而出口54則可具有大體長方形的橫截面。

另外,通道56可大體在入口52和出口54之間漸縮。例如,在示例性實施例中,通道56的至少一部分可大體為圓錐形。但是,另外或備選地,通道56或其任何部分可具有大體長方形橫截面、三角形橫截面,或者任何其它適當的多邊形橫截面。應當理解,隨著通道56從較大的入口52到較小的出口54漸縮,通道56的橫截面形狀可在通道56或者其任何部分中改變。

多個過渡導管50中的各個的出口54可相對于相應的過渡導管50的入口52偏移。如本文使用,“偏移”意味著沿著所標識的坐標方向間隔開。多個過渡導管50中的各個的出口54可相對于相應的過渡導管50的入口52沿縱向偏移,諸如沿著縱向軸線90偏移。

另外,在示例性實施例中,多個過渡導管50中的各個的出口54可相對于相應的過渡導管50的入口52沿切向偏移,諸如沿著切向軸線92偏移。因為多個過渡導管50中的各個的出口54相對于相應的過渡導管50的入口52沿切向偏移,所以過渡導管50可有利地使用通過過渡導管50的工作流體流的切向分量來消除在渦輪區段16中對第一級噴嘴的需要,如下面論述的那樣。

另外,在示例性實施例中,多個過渡導管50中的各個的出口54可相對于相應的過渡導管50的入口52沿徑向偏移,諸如沿著徑向軸線94偏移。因為多個過渡導管50中的各個的出口54相對于相應的過渡導管50的入口52沿徑向偏移,所以過渡導管50可有利于使用通過過渡導管50的工作流體流的徑向分量來進一步消除在渦輪區段16中對第一級噴嘴的需要,如下面論述的那樣。

應當理解,針對各個過渡導管50,關于由成環形陣列的過渡導管50限定的周邊,單獨限定切向軸線92和徑向軸線94,如圖4中顯示的那樣,并且軸線92和94針對各個過渡導管50圍繞該周邊,基于圍繞縱向軸線90設置成環形陣列的過渡導管50的數量而改變。

如所論述的那樣,在熱燃燒氣流過過渡導管50之后,它們可從過渡導管50流到渦輪區段16中。如圖3中顯示的那樣,根據本公開的渦輪區段16可包括護罩102,護罩102可限定熱氣路徑104。護罩102可由多個護罩塊106形成。護罩塊106可設置成一個或多個環形陣列,各個環形陣列可限定熱氣路徑104的一部分。渦輪區段16可另外包括支承環組件,支承環組件可包括下部支承環180和上部支承環182,而且例如可定位在護罩102(諸如它的第一多個護罩塊106)的上游(沿著熱氣路徑104)或者可為護罩102的第一部分。支承環組件可進一步限定熱氣路徑104(即,在下部支承環180和上部支承環182之間),并且在過渡導管50和渦輪區段16之間提供過渡。因此,支承環組件(及其支承環180、182)可在多個過渡導管50的下游(沿著熱氣路徑104)。熱氣可從過渡導管50流到支承環組件(支承環180、182之間)中且流過它,并且從支承環組件流過渦輪區段16的其余部分。應當注意,支承環在傳統上可稱為噴嘴支承環或第一級噴嘴支承環。但是,如本文論述的那樣,不可對根據本公開的示例性實施例的過渡導管50使用第一級噴嘴,并且因而示例性實施例中的支承環不包圍任何第一級或其它噴嘴。

渦輪區段16可進一步包括多個輪葉112和多個噴嘴114。多個輪葉112和噴嘴114中的各個可至少部分地設置在熱氣路徑104中。另外,多個輪葉112和多個噴嘴114可設置成一個或多個環形陣列,各個環形陣列可限定熱氣路徑104的一部分。

渦輪區段16可包括多個渦輪級。各個級可包括設置成環形陣列的多個輪葉112和設置成環形陣列的多個噴嘴114。例如,在一個實施例中,渦輪區段16可具有三個級,如圖3中顯示的那樣。例如,渦輪區段16的第一級可包括第一級噴嘴組件(未顯示)和第一級輪葉組件122。噴嘴組件可包括多個噴嘴114,它們圍繞軸18沿周向設置和固定。輪葉組件122可包括多個輪葉112,它們圍繞軸18沿周向設置且聯接到軸18上。在示例性實施例中,其中,渦輪區段聯接到燃燒器區段14上,包括多個過渡導管50,但是,可消除第一級噴嘴組件,使得沒有噴嘴設置在第一級輪葉組件122的上游。可相對于通過熱氣路徑104的熱燃燒氣流來限定上游。

渦輪區段16的第二級可包括第二級噴嘴組件123和第二級輪葉組件124。包括在噴嘴組件123中的噴嘴114可圍繞軸18沿周向設置和固定。包括在輪葉組件124中的輪葉112可圍繞軸18沿周向設置且聯接到軸18上。因而第二級噴嘴組件123沿著熱氣路徑104定位在第一級輪葉組件122和第二級輪葉組件124之間。渦輪區段16的第三級可包括第三級噴嘴組件125和第三級輪葉組件126。包括在噴嘴組件125中的噴嘴114可圍繞軸18沿周向設置和固定。包括在輪葉組件126中的輪葉112可圍繞軸18沿周向設置且聯接到軸18上。因而第三級噴嘴組件125沿著熱氣路徑104定位在第二級輪葉組件124和第三級輪葉組件126之間。

應當理解,渦輪區段16不限于三個級,而是任何數量的級都在本公開的范圍和精神之內。

各個過渡導管50可與一個或多個相鄰過渡導管50交接。例如,圖5至14示出了多個過渡導管50中的第一過渡導管130和第二過渡導管132的實施例。這些相鄰過渡導管130、132可包括接觸面134,接觸面134可為包括在過渡導管50的出口中的外表面。接觸面134可接觸附近的相鄰過渡導管50和/或支承環組件(及其支承環180、182)的相關聯的接觸面134,如所顯示的那樣,這是為了在過渡導管50之間和/或過渡導管50和支承環組件之間提供接口。例如,第一過渡導管130和第二過渡導管132的接觸面134可如顯示的那樣彼此接觸,并且在第一過渡導管130和第二過渡導管132之間提供接口。另外,第一過渡導管130和第二過渡導管132的接觸面134可如顯示的那樣接觸支承環組件,并且在過渡導管130、132和支承環組件之間提供接口。如本文論述的那樣,可在多種接觸面之間提供密封件,以有利于這樣的接口處的密封。值得注意的是,本文論述的接觸可包括構件本身之間的直接接觸或者通過設置在構件之間的密封件的間接接觸。

另外,過渡導管50,諸如第一過渡導管130和第二過渡導管132可形成具有翼型件的多種空氣動力學表面的空氣動力學結構140。這種空氣動力學結構140例如由過渡導管50的通道56的內表面限定,并且可在相鄰過渡導管50的接觸面134彼此交接時進一步形成。這些多種表面可轉移過渡導管50中的熱氣流,并且因而消除對第一級噴嘴的需要,如本文論述的那樣。例如,在圖7和8中示出的一些實施例中,過渡導管50(諸如第一過渡導管130)的通道56的內表面可限定壓力側142,而相鄰過渡導管50(諸如第二過渡導管132)的通道56的相對的內表面則可限定吸力側144。當相鄰過渡導管50,諸如其接觸面134,彼此交接時,壓力側142和吸力側144可共同限定后緣146。在其它實施例中,如圖11中示出的那樣,過渡導管50(諸如第一過渡導管130)的通道56的內表面可限定壓力側142和吸力側144,以及它們之間的后緣。相鄰過渡導管50(諸如第二過渡導管132)的通道56的內表面可進一步限定壓力側142和/或吸力側144。

如圖5和8中顯示的那樣,在示例性實施例中,流動套管150可沿周向包圍過渡導管50的至少一部分。沿周向包圍過渡導管50的流動套管150可在它們之間限定環形通道152。來自殼21的壓縮工作流體可流過環形通道152,以提供對流冷卻過渡導管50,然后倒轉方向流過燃料噴嘴40且進入到過渡導管50中。另外,在一些實施例中,流動套管150可為沖擊套管。在這些實施例中,沖擊孔154可限定在套管150中,如所顯示的那樣。來自殼21的壓縮工作流體可流過沖擊孔154且沖擊在過渡導管50上,然后流過環形通道152,從而對過渡導管提供額外的沖擊冷卻。

各個流動套管150可具有入口162、出口164,以及在它們之間的通道166。各個流動套管150可在燃料噴嘴40或多個燃料噴嘴40和渦輪區段16之間延伸,從而包圍相關聯的過渡導管50的至少一部分。因而,類似于過渡導管50,如上面論述的那樣,多個流動套管150中的各個的出口164可相對于相應的流動套管150的入口162沿縱向、沿徑向和/或沿切向偏移。

在一些實施例中,如圖5和8中示出的那樣,根據本公開的過渡導管50是在入口52和出口54之間延伸的單個整體構件。在其它實施例中,如圖9至14中示出的那樣,根據本公開的過渡導管50可包括多個區段或部分,它們彼此鉸接。過渡導管50的這個鉸接可允許過渡導管50的多種部分在運行期間相對于彼此移動和轉移,從而允許其有熱增長且適應其熱增長。例如,過渡導管50可包括上游部分170和下游部分172。上游部分170可包括過渡導管50的入口52,并且可從入口52大體向下游朝出口54延伸。下游部分172可包括過渡導管50的出口54,并且可從出口54大體向上游朝入口52延伸。因而上游部分140可包括入口52和后端174且在它們之間延伸,并且下游部分142可包括頭端176和出口178且在它們之間延伸。

接頭可將上游部分170和下游部分172聯接在一起,并且可在上游部分170和下游部分172之間提供鉸接,這允許過渡導管50在渦輪機的運行期間移動。特別地,接頭可將后端174和頭端176聯接在一起。接頭可構造成允許上游部分170和/或下游部分172相對于彼此移動或者沿著至少一個軸線移動。另外,在一些實施例中,接頭170可構造成允許這種移動圍繞或沿著至少兩個軸線,諸如圍繞或沿著三個軸線。軸線或多個軸線可為縱向軸線90、切向軸線92和/或徑向軸線94中的任何一個或多個。因而圍繞這些軸線中的一個移動可表示上游部分170和/或下游部分172中的一個(或它們兩者)可圍繞軸線相對于另一個旋轉或以別的方式移動,因為接頭在上游部分170和下游部分172之間提供這個自由度。因而沿著這些軸線中的一個的移動可表示上游部分170或下游部分172中的一個(或它們兩者)可沿著軸線相對于另一個平移或以別的方式移動,因為接頭在上游部分170和下游部分172之間提供這個自由度。在示例性實施例中,接頭可為呼拉圈式(hula)密封件。備選地,可使用其它適當的密封件或其它接頭。

在一些實施例中,使用上游部分170和下游部分172可有利地允許對這些部分使用特定材料。例如,下游部分172可有利地由陶瓷材料形成,諸如陶瓷基質復合物。上游部分170和流動套管150可由適當的金屬形成。使用陶瓷材料是特別有利的,因為它們具有較高的耐溫性。當下游部分172連接到支承環組件上(如本文論述的那樣),并且上游部分170可相對于下游部分172移動時,陶瓷材料可特別有利地用于下游部分172,因為下游部分172的移動最大程度地減少,從而減輕關于使用較易碎的陶瓷材料的擔憂。

在一些實施例中,過渡導管50(諸如其出口54)和支承環組件(及其支承環180、182)之間的接口可為浮動接口。例如,出口54可不連接到支承環180、182上,而且可允許相對于支承環180、182移動。這可允許過渡導管50在運行期間有熱增長。適當的浮動密封件可適應這種移動,它可設置在出口54和支承環180、182之間。備選地,而且現在參照圖9至14,在一些實施例中,過渡導管50(諸如其出口54)和支承環180、182之間的接口可為連接接口。在示例性實施例中,例如,連接接口可用于鉸接式過渡導管,它包括上游部分170和下游部分172。

例如,如示出的那樣,可提供多個機械緊固件200。機械緊固件200可將包括例如第一過渡導管130和/或第二過渡導管132的一個或多個過渡導管50(諸如及其出口54)連接到支承環組件(及其支承環180、182)上。在示出的示例性實施例中,根據本公開的機械緊固件200包括螺栓,而且可為例如螺母/螺栓的組合。在備選實施例中,根據本公開的機械緊固件可為或包括螺釘、釘子、鉚釘等。

如示出的那樣,機械緊固件200可延伸通過過渡導管50的一部分(諸如其出口54)和支承環組件的一部分(及其支承環180、182),以將這些構件連接在一起。過渡導管50的出口54例如可包括內部凸緣202和/或外部凸緣204(它們可為/限定過渡導管50的接觸面134)。內部凸緣202可設置在外部凸緣204的徑向內側,并且可在內部凸緣202和外部凸緣204之間限定出口54的開口,熱氣通過該開口從過渡導管50流到支承環組件(在支承環180、182之間)中且流過支承環組件。膛孔203、205可分別限定在內部凸緣202和外部凸緣204中。膛孔203、205可與限定在支承環180、182中的膛孔181、183對齊,并且機械緊固件200可延伸通過各個膛孔203、205和匹配膛孔181、183,以將凸緣202、204和支承環180、182連接在一起。

現在參照圖9和11至14,可提供一個或多個遲噴射組件210。可通過遲噴射組件210將噴射流體遲噴射到內部57中。特別地,各個遲噴射組件210可與一個或多個過渡導管50的內部57處于流體連通,并且因而可提供流體連通,以使噴射流體在一個或多個過渡導管50的入口(一個或多個)52的下游流到內部57中。

噴射流體可包括燃料,以及可選地包括工作流體。在一些實施例中,噴射流體可為燃料和工作流體的貧混合物,并且可因而提供它作為遲貧噴射。在其它實施例中,噴射流體可僅僅是燃料,沒有任何工作流體,或者可為燃料和工作流體的另一種適當的混合物。

根據本公開的遲噴射組件210可包括入口管212。入口管212的入口214可與殼21處于流體連通。因而,離開壓縮機區段12的壓縮工作流體的一部分可通過入口214從殼21的內部流到入口管212中,并且通過管212,以與燃料混合而產生噴射流體。

在示例性實施例中,一個或多個燃料端口216可限定在入口管212中。燃料端口216例如可如顯示的那樣沿周向圍繞管212布置。各個燃料端口216可提供流體連通,以使燃料通過燃料端口216流到管212中。在其中管212包括允許工作流體進入其中的入口214的實施例中,燃料和工作流體可在管212內混合,以產生噴射流體。在其它實施例中,管212可不包括入口214,而且沒有工作流體可流到管212中。在這些實施例中,噴射流體可包括燃料,其中不包括這種壓縮工作流體。

如顯示的那樣,可允許一個或多個燃料管道218與各個管212處于流體連通。例如,各個燃料管道218可通過燃料端口216與管212處于流體連通。可通過燃料管道218從燃料源220供應燃料,以及通過燃料端口216從燃料管道218供應到管212中。

在各個管160中產生的噴射流體可從入口管212流到或噴射到一個或多個過渡導管50的內部57中。通過在過渡導管50的燃料噴嘴40和入口52的下游噴射噴射流體,并且因而在初始燃燒位置的下游噴射噴射流體,這種噴射會引起額外的燃燒,額外的燃燒使燃燒氣體溫度升高,并且提高燃燒器15的熱力效率。因而使用遲噴射組件210有效地升高燃燒氣體溫度,而不會相應地增加nox的產量。另外,使用這種遲噴射組件210在使用過渡導管50的燃燒器15中是特別有利的。

噴射流體可通過一個或多個出口222從遲噴射組件210排出。出口222可在沿著過渡導管50的在入口52的下游的任何適當的位置處排出噴射流體。例如,出口222可將噴射流體排到過渡導管50的前部部分中。前部部分例如可為過渡導管50的長度的前50%或25%,從過渡導管的入口52且大體沿著縱向軸線90進行測量。備選地,出口222可將噴射流體排到過渡導管50的后部部分中。后部部分例如可為過渡導管50的長度的后50%或25%,從過渡導管的出口54且大體沿著縱向軸線90進行測量。在示例性實施例中,出口222可限定在節流平面的下游(諸如在通道56中),節流平面限定在通道56的內部57中(并且因而在節流平面和出口54之間)。如大體理解的那樣,節流平面是其中內部57在通道50的內表面之間的橫截面面積為最小的位置。例如,在一些實施例中,節流平面可在內部57內限定后緣146處或其附近。另外,在一些示例性實施例中,如圖11和15中顯示的那樣,出口222可限定在由一個或多個過渡導管50的內表面形成的后緣146中。在其它實施例中,出口222可限定在壓力側142或吸力側144中。

在一些實施例中,如圖14和15中示出的那樣,入口管212可設置在一個或多個相關聯的過渡導管50的出口54的上游,諸如在通道56附近。備選地,如圖9、12和13中示出的那樣,入口管212可設置在一個或多個相關聯的過渡導管50的出口54的下游,諸如在支承環組件附近。為了使噴射流體從入口管212流到出口222且流過出口222,入口管212可與可延伸通過一個或多個過渡導管50和/或支承環組件(諸如所顯示的上部支承環182或下部支承環180)的多種管道處于流體連通。管道和入口管212可為單個管的一部分,或者可為處于流體連通的單獨的構件。例如,在圖14和15的實施例中,遲噴射組件210進一步包括延伸通過過渡導管50和/或限定在過渡導管50中(諸如限定在通道56和/或多種內表面中)的管道,并且噴射流體通過管道從入口管212流出,并且通過出口222從管道排到內部57中。在圖9、12和13中示出的實施例中,遲噴射組件210進一步包括彼此處于流體連通的第一管道224和第二管道226。第一管道224從入口管212延伸且與入口管212處于流體連通,并且延伸通過支承環組件(諸如所顯示的上部支承環182或下部支承環180)和/或限定在支承環組件中。第二管道226延伸通過過渡導管50和/或限定在過渡導管50中,諸如限定在通道56和/或多種內表面中。噴射流體通過第一管道224從入口管212流出,并且通過第二管道226從第一管道224流出,而且通過出口222從第二管道22排到內部57中。

在一些實施例中,如圖13中示出的那樣,第一管道224和第二管道226可處于直接流體連通,使得噴射流體直接從第一管道224流到第二管道226中。例如,第一管道224和第二管道226可通過第一管道224(如顯示的那樣)或第二管道226的外凸結構230和第二管道226(如顯示的那樣)或第一管道224的內凹結構232來直接聯接,或者通過另一個適當的連接來聯接。在備選實施例中,如圖12中示出的那樣,第一管道224和第二管道226可處于間接流體連通。例如,歧管228可限定在支承環組件中(諸如所顯示的上部支承環182或下部支承環180)。歧管228可為環形和/或弧形,或者可具有任何其它適當的形狀。歧管228可有利地將噴射流體分配到一個或多個過渡導管50。例如,歧管228可在一個或多個第一管道224和一個或多個第二管道226之間處于流體連通。分配管道229可限定成在歧管228和第二管道226之間處于流體連通。因而噴射流體可從第一管道(一個或多個)224流到歧管228中,并且從歧管228流到第二管道(一個或多個)226(諸如通過分配管道229)中,并且通過出口(一個或多個)222從第二管道(一個或多個)226流到一個或多個過渡導管50的內部57中。相關聯的分配管道229和第二管道226可通過分配管道229或第二管道226的外凸結構和第二管道226或分配管道229的內凹結構來直接聯接,或者通過另一個適當的連接來聯接。

本書面描述使用示例來公開本公開,包括最佳模式,并且還使本領域任何技術人員能夠實踐本公開,包括制造和使用任何裝置或系統,以及實行任何結合的方法。本公開的可取得專利的范圍由權利要求限定,并且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例包括不異于權利要求的字面語言的結構要素,或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質性差異的等效結構要素,則它們意于處在權利要求的范圍之內。

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