CN102620313A - 燃烧器中的过渡件与冲击套筒之间的支撑件 - Google Patents

燃烧器中的过渡件与冲击套筒之间的支撑件 Download PDF

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Abstract

公开了一种在燃烧器(14)中的过渡件(56)与冲击套筒(50)之间的支撑件(100)。该支撑件(100)包括弹性部分(120)，该弹性部分(120)构造成在过渡件(56)与冲击套筒(50)之间提供阻尼。支撑件(100)还包括安装部分(110)，其构造成用于安装支撑件(100)到过渡件(56)或冲击套筒(50)中的一个。支撑件(100)还包括接触部分(130)，其构造成用于接触过渡件(56)或冲击套筒(50)中的另一个。

Description

燃烧器中的过渡件与冲击套筒之间的支撑件
技术领域
本文中公开的本主题大体涉及涡轮系统，并且更特别地涉及在涡轮系统的燃烧器中的过渡件与冲击套筒之间的支撑件。
背景技术
涡轮系统在诸如发电的领域中广泛使用。例如，传统燃气涡轮系统包括压缩器、燃烧器和涡轮。在涡轮系统的操作期间，系统的许多构件可经受显著的结构振动和热膨胀。这些影响可加压于构件并且最终导致构件失效。例如，在燃气涡轮系统中，围绕燃烧器过渡件的燃烧器冲击套筒尤其易受结构振动的损坏。而且，冲击套筒和过渡件易受热膨胀的损坏。
冲击套筒和过渡件的典型配置包括安装在冲击套筒与过渡件之间的支撑环和硬的无弹性的垫片。垫片焊接在过渡件与支撑环之间，并且冲击套筒装配到支撑环上。然而支撑环和垫片可不充分适应冲击套筒和过渡件的结构振动和热膨胀。例如，因为许多垫片焊接在支撑环与过渡件之间，所以垫片可抵抗结构振动和热膨胀。该抵抗可导致支撑环以及冲击套筒和过渡件的破裂。
因而，在本领域中期望在燃烧器中的冲击套筒和过渡件之间的改进的支撑件。例如，提供阻尼和刚度以支撑冲击套筒同时适应燃烧器的结构振动的支撑件将是有利的。而且，可期望适应热膨胀的支撑件。此外，能对特定燃烧器的结构振动和/或热膨胀优化的支撑件将是有利的。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分陈述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践而学习。
在一个实施例中，公开了在燃烧器中的过渡件与冲击套筒之间的支撑件。支撑件包括弹性部分，该弹性部分构造成在过渡件与冲击套筒之间提供阻尼。支撑件还包括安装部分，其构造成用于安装支撑件到过渡件或冲击套筒中的一个。支撑件还包括接触部分，其构造成用于接触过渡件或冲击套筒中的另一个。
本发明的这些和其它特征、方面和优点将参考以下描述和所附权利要求更好地理解。合并在本说明书中并且构成本说明书的部分的附图示出本发明的实施例，并且连同描述用来解释本发明的原理。
附图说明
针对本领域技术人员的本发明的全面且能够实现的公开，包括其最佳模式在说明书中陈述，说明书参考附图，其中：
图1是燃气涡轮系统的简图；
图2是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的各种构件的侧剖面视图；
图3是根据本公开的一个实施例的冲击套筒、过渡件和多个支撑件的透视图；
图4是根据本公开的一个实施例的支撑件的正视图；
图5是根据本公开的另一实施例的支撑件的正视图；
图6是根据本公开的另一实施例的支撑件的正视图；
图7是根据本公开的另一实施例的支撑件的正视图；
图8是根据本公开的另一实施例的支撑件的正视图；并且
图9是图4所示的支撑件的一部分的放大正视图。
部件列表
10    涡轮系统
12    压缩器
14    燃烧器
16    涡轮
18    轴
20    扩散器
22    排出压室
24    工作流体
26    燃料喷嘴
28    燃烧室
30    热气体流
32    热气体路径
34    过渡件空腔
36    涡轮喷嘴
40    燃烧器衬套
42    流动套筒
44    流动路径
46    进口
50    冲击套筒
52    安装凸缘
54    安装部件
56    过渡件
58    流动路径
60    进口
100   支撑件
110   安装部分
112   铆钉
114   焊接
116   螺母螺栓联合
120   弹性部分
122    凸起部分
124    凹进部分
126    螺旋弹簧
130    接触部分
140    磨损涂层
150    厚度
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。各实例以本发明的解释而不是本发明的限制的方式提供。事实上，对本领域技术人员将显而易见，可在本发明中做出各种修改和变型而不脱离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以产生又一实施例。因而，意图本发明覆盖在所附权利要求和它们的等价物的范围内的这些修改和变型。
图1是燃气涡轮系统10的原理图。系统10可包括压缩器12、燃烧器14和涡轮16。而且，系统10可包括多个压缩器12、多个燃烧器14和多个涡轮16。压缩器12和涡轮16可通过轴18联接。轴18可为单一轴或联接在一起以形成轴18的多个轴段。
如图2所示，燃烧器14大体流体连接到压缩器12和涡轮16。压缩器12可包括流体连通地彼此联接的扩散器20和排出压室22，以便便于引导工作流体24到燃烧器14。例如，在压缩器12中压缩之后，工作流体24可流经扩散器20并且提供到排出压室22。工作流体24可然后从排出压室22流到燃烧器14，在其中工作流体24与来自燃料喷嘴26的燃料联合。在与燃料混合后，工作流体24/燃料混合物可在燃烧室28内点燃以生成热气体流30。热气体流30可引导经过燃烧室28沿热气体路径32到过渡件空腔34并且经过涡轮喷嘴36到涡轮16。
燃烧器14可包括构造成便利工作流体24的中空环形壁。例如，燃烧器14可包括布置在流动套筒42内的燃烧器衬套40。如图2所示，燃烧器衬套40和流动套筒42的配置是大体同心并且可限定在其间的环形通道或流动路径44。在特定实施例中，流动套筒42和燃烧器衬套40可限定燃烧器14的第一或上游中空环形壁。流动套筒42可包括多个进口46，其提供流动路径，用于来自压缩器12的工作流体24的至少一部分经过排出压室22进入流动路径44。换言之，流动套筒42可穿孔有一定模式的开口以限定穿孔环形壁。燃烧器衬套40的内部可限定大致柱形或环形燃烧室28并且至少部分限定热气体路径32，通过其可导引热气体流30。
在燃烧器衬套40和流动套筒42的下游，冲击套筒50可联接到流动套筒42。流动套筒42可包括构造成接收冲击套筒50的安装部件54的安装凸缘52。过渡件56可布置在冲击套筒50内，使得冲击套筒50围绕过渡件56的至少一部分。冲击套筒50和过渡件56的同心配置可限定在其间的环形通道或流动路径58。冲击套筒50可包括多个进口60，其可提供流动路径，用于来自压缩器12的工作流体24的至少一部分经过排出压室22进入流动路径58。换言之，冲击套筒50可穿孔有一定模式的开口以限定穿孔环形壁。过渡件56的内部空腔34还可限定热气体路径32，通过其来自燃烧室28的热气体流30可导引进涡轮16。
如所示，流动路径58流体联接到流动路径44。因而，流动路径44和58一起限定流动路径，其构造成从压缩器12和排出压室22提供工作流体24到燃料喷嘴26，同时还冷却燃烧器14。
如上文讨论地，在操作中涡轮系统10可吸入工作流体24并且提供工作流体24到压缩器12。通过轴18驱动的压缩器12可旋转并且压缩工作流体24。压缩工作流体24可然后排进扩散器20。压缩工作流体24的大部分可然后经由扩散器20从压缩器12排出，经过排出压室22并且进入燃烧器14。此外，压缩工作流体24的小部分(未示出)可向下游引导用于冷却涡轮发动机10的其它构件。
排出压室22内的压缩工作流体24的一部分可经由进口60进入流动路径58。在流动路径58中的工作流体24可然后朝上游引导通过流动路径44，使得工作流体24导引过燃烧器衬套34。因而，在上游方向上通过流动路径58(由冲击套筒50和过渡件56形成)和流动路径44(由流动套筒42和燃烧器衬套40形成)限定流动路径。因此，流动路径44可从流动路径58和进口46接收工作流体24。经过流动路径44的工作流体24可然后朝上游朝燃料喷嘴26引导，如上文所述。
在涡轮系统10的操作期间，冲击套筒50可不受欢迎地相对于过渡件56振动。此外，冲击套筒50和过渡件56可经受由于流过冲击套筒50和过渡件56的各种流，诸如工作流体流24和热气体流30的温度而产生的热膨胀。因而，需要器件和装备以在冲击套筒50与过渡件56之间提供支撑，并且降低由于冲击套筒50和过渡件56的振动和热膨胀而产生的对燃烧器14和涡轮系统10的损害。
因而，如图2到图9所示，本公开还涉及支撑件100或多个支撑件100，其定位在燃烧器14的冲击套筒50与过渡件56之间。如下文讨论地，本公开的支撑件100具有各种大体弹性特性，其允许支撑件100提供在过渡件56与冲击套筒50之间的阻尼以及刚度，从而降低过渡件56和冲击套筒50彼此相对的振动，同时充分地支撑冲击套筒50。而且，支撑件100允许过渡件56和冲击套筒50的热膨胀，同时在过渡件56与冲击套筒50之间维持带有紧公差的相对紧装配。在示范实施例中，支撑件100可有利地允许消除过渡件56与冲击套筒50之间的支撑环和硬的无弹性的垫片。
总体而言，支撑件100安装到过渡件56或冲击套筒50中的一个，并且构造成接触过渡件56或冲击套筒50中的另一个。例如，在如图2到图7和图9所示的示范实施例中，支撑件100安装到冲击套筒50，并且构造成接触过渡件56。在图8中所示的可选实施例中，支撑件100可安装到过渡件56，并且可构造成接触冲击套筒50。
如上文所述，支撑件100或多个支撑件100可定位在冲击套筒50与过渡件56之间。在示范实施例中，支撑件100的至少一部分可定位在或定位成邻近过渡件56或冲击套筒50中的一个的前部端，其为大体邻近燃烧器衬套40和/或流动套筒42的过渡件56或冲击套筒50中的一个的端部。然而，应当理解根据本公开的支撑件100可大体定位在沿着或围绕过渡件56或冲击套筒50中的一个的外周的任何位置。
例如，多个支撑件100可提供成大体围绕过渡件56和冲击套筒50的整个外周或其至少一部分以彼此相对地支撑过渡件56和冲击套筒50。因而，在一些实施例中，例如，多个支撑件100可以以围绕过渡件56或冲击套筒50中的一个的大体环形阵列配置，如图3所示。例如，在一些实施例中，两个、四个、六个、八个、十个、十二个或更多个支撑件可以以大体环形阵列彼此间隔开。而且，多个支撑件100可提供成大体沿过渡件56和冲击套筒50的整个长度或其至少一部分彼此相对地支撑过渡件56和冲击套筒50。因而，在一些实施例中，例如，多个支撑件100可沿过渡件56与冲击套筒50之间的燃烧器14的热气体路径30配置，如图2所示。额外地或可选地，多个支撑件100可以以多个阵列配置，并且该阵列可沿过渡件56与冲击套筒50之间的燃烧器14的热气体路径30配置。
然而应当理解，本公开不受限于支撑件100的特定数目或配置。而是，在过渡件56和冲击套筒50之间提供的支撑件100的任何适当的数目和配置在本公开的范围和精神内。
如上文所述，根据本公开的支撑件100可安装到过渡件56或冲击套筒50中的一个。在示范实施例中，支撑件100可包括用于安装支撑件100的安装部分110或多个安装部分110。如图4到图8所示，安装部分110可例如为在支撑件100安装的位置处具有与过渡件56或冲击套筒50的轮廓大体类似的轮廓的支撑件100的部分，从而允许支撑件100与过渡件56或冲击套筒50中的一个之间的安装为相对牢固、结实的安装。然而可选地，安装部分110可具有任何适当轮廓，并且可大体为提供用于安装支撑件到过渡件56或冲击套筒50中的一个的支撑件100的任何部分。
支撑件100，诸如安装部分110，可通过任何适当的安装器件或工艺安装到过渡件56或冲击套筒50中的一个。在一些实施例中，例如，适当的机械紧固件和/或适当的焊接可用于安装支撑件100。适当的机械紧固件可包括例如螺母螺栓联合、铆钉、螺钉、钉子或任何其它适当机械紧固器件。适当焊接可利用任何适当焊接技术施加。
例如，图4、图6和图8示出适当机械紧固件的一个实例，铆钉112，其可用于安装支撑件100。而且，图4、图6和图8示出焊接114，其可单独使用或与诸如所示的铆钉112的适当机械紧固件联合，用于安装支撑件100。因而，在图4、图6和图8中，铆钉112用于初始安装支撑件100，并且然后施加焊接114以进一步固连该安装。焊接114可施加到过渡件56或冲击套筒50中的一个的外部表面，如所示，和/或可施加到过渡件56或冲击套筒50中的一个的内部表面。应当理解，在可选实施例中，铆钉112可单独使用以安装支撑件100。
图5示出适当机械紧固件的另一实例，螺母螺栓联合116，其可用于安装支撑件100。应当理解，螺母螺栓联合116以及任何其它适当机械紧固件可单独使用或与适当焊接114或其它安装器件或工艺联合以安装支撑件100。
图7示出其中焊接114用于安装支撑件100的另一实施例。在该实施例中，焊接114施加到过渡件56或冲击套筒50中的一个的内部表面以安装支撑件100。
因而，在一些实施例中，机械紧固或焊接中的至少一个用于安装支撑件100到过渡件56或冲击套筒50中的一个。然而应当理解本公开不受限于机械紧固和/或焊接，而是用于安装支撑件100到过渡件56或冲击套筒50中的一个的任何适当安装器件或工艺在本公开的范围和精神内。
如上文讨论地，支撑件100还可包括弹性部分120或多个弹性部分120。根据本公开的弹性部分120可构造成在过渡件56与冲击套筒50之间提供阻尼和刚度。例如，弹性部分120可为支撑件120的任何适当部分，其具有适当形状、厚度、刚度、材料和/或其它适当特性，这些特性允许该部分充当能够存储机械能并且从而提供适当阻尼特性的大体弹性机构。在示范实施例中，弹性部分120可类似于压缩弹簧而起作用，但是应当明白拉伸弹簧、扭转弹簧和任何其它适当弹簧或其它适当弹性机构或材料在本公开的范围和精神内。通过提供这种适当阻尼特性，弹性部分120可因而降低过渡件56和/或冲击套筒50彼此相对的振动。此外，弹性部分120可因而适应过渡件56和冲击套筒50彼此相对的热膨胀，并且可进一步在过渡件56与冲击套筒50之间维持带有紧公差的相对紧装配。而且，弹性部分120的刚度可为冲击套筒50提供相对于过渡件56的支撑。
在一些实施例中，如图4到图6和图8所示，弹性部分120可包括至少一个大体弧形部分或多个大体弧形部分。例如，图4和图8示出支撑件100的一个实施例，其具有被安装部分110间隔开并且从安装部分110延伸的两个弹性部分120。弹性部分120中的每一个包括多个大体弧形部分。而且，各弹性部分120的大体弧形部分包括大体凸起部分122和大体凹进部分124。
图5示出支撑件100的另一实施例，其具有被安装部分110间隔开并且从安装部分110延伸的两个弹性部分120。弹性部分120中的每一个包括大体弧形部分。而且，大体弧形部分是大体凸起部分122。然而应当明白，在可选实施例中，弧形部分可为大体凹进部分124。
图6示出支撑件100的另一实施例，其具有从安装部分110延伸的一个弹性部分120。弹性部分120包括多个大体弧形部分。而且，大体弧形部分是大体凸起部分122，使得根据本实施例的弹性部分120是大体S形。然而应当明白，在可选实施例中，弧形部分的一个或更多个可为大体凹进部分124。
在可选实施例中，如图7所示，弹性部分120可为螺旋弹簧126。螺旋弹簧126可从安装部分110延伸，或者安装部分110可只是安装到过渡件56或冲击套筒50中的一个的螺旋弹簧126的部分。
应当明白弹性部分120不受限于上述公开实例中的任何，而是构造成在过渡件56与冲击套筒50之间提供适当阻尼和刚度特性的任何适当弹性机构或材料在本公开的范围和精神内。
而且应当理解，弹性部分120的形状、厚度、刚度、材料和/或其它适当特性可如期望或要求地调整以提供用于支撑件100的期望的阻尼和刚度特性，以例如如期望地降低振动。此外，关于过渡件56和/或冲击套筒50的热膨胀并且关于在过渡件56与冲击套筒50之间维持带有紧公差的相对紧装配，这些不同特性可如期望地调整以提供期望的特性。这些特性中的各种的不同示范实施例可在下文中描述。
如上文所述，根据本公开的支撑件100可构造成接触过渡件56或冲击套筒50中的另一个。在示范实施例中，支撑件100可包括用于接触过渡件56或冲击套筒50中的另一个的接触部分130或多个接触部分130。接触部分130可大体为支撑件100的任何部分，其在支撑件100安装到过渡件56或冲击套筒50中的一个时定位成得以接触过渡件56或冲击套筒50中的另一个。在示范实施例中，接触部分130可被允许相对于过渡件56或冲击套筒50中的另一个移动。因而，当过渡件56和/或冲击套筒50振动或经受热膨胀时，接触部分130可移动以适应该振动和/或热膨胀。接触部分130可例如沿过渡件56或冲击套筒50中的另一个的表面滑移，并且/或者接触部分130可由于振动和/或热膨胀而间歇性地接触过渡件56或冲击套筒50中的另一个的表面。
在一些示范实施例中，如图4和图9所示，支撑件100还可包括磨损涂层140。磨损涂层140可布置在接触部分130的至少一部分上。而且，在一些实施例中，过渡件56或冲击套筒50中的另一个还可包括磨损涂层140。磨损涂层140可大体在接触部分130可接触过渡件56或冲击套筒50中的另一个的位置处布置在过渡件56或冲击套筒50中的另一个上。磨损涂层140可构造成降低在接触部分130与过渡件56或冲击套筒50中的另一个之间的在接触期间的磨损。例如，磨损涂层140可由任何适当材料形成，该适当材料增加接触部分130与过渡件56或冲击套筒50中的另一个之间的在接触期间的磨损阻力或摩擦力，从而防止接触部分130和/或过渡件56或冲击套筒50中的另一个的磨损。在示范实施例中，例如，磨损涂层140可由钴或钴基合金形成。在又一示范实施例中，磨损涂层140可由例如钴铬合金形成，并且可包含例如钨、钼和/或碳，或可为由各种量的钴、镍、铁、铝、硼、碳、铬、锰、钼、磷、硫、硅和/或钛组成的另外的适当合金。然而应当理解，本公开不受限于上述公开的材料，而是任何适当的材料或材料的联合在本公开的范围和精神内。
如上文所述，根据本公开的支撑件100可由任何适当材料形成。例如，支撑件100，诸如安装部分或多个安装部分110、弹性部分或多个弹性部分120和/或接触部分或多个接触部分130可在示范实施例中由适当镍基合金或镍基超合金、铬基合金或铬基超合金或镍铬基合金或镍铬基超合金形成。然而应当理解，本公开不受限于上述公开材料，而是任何适当材料或材料的联合在本公开的范围和精神内。
如上文进一步所述地，根据本公开的支撑件100可具有任何适当厚度。例如，支撑件100，诸如安装部分或多个安装部分110、弹性部分或多个弹性部分120和/或接触部分或多个接触部分130可具有厚度150。厚度150可在不同示范实施例中在大约30毫米和大约2.5毫米之间的范围内，诸如在大约30毫米和大约5毫米之间，诸如在大约6.5毫米和大约2.5毫米之间，诸如在大约6.5毫米与大约5毫米之间。
本书面描述利用实例以公开本发明，包括其最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制备和利用任何器件或系统并且执行任何合并的方法。本发明的专利保护范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质差别的等效结构元件，则这些其它实例预期在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种在燃烧器(14)中的过渡件(56)与冲击套筒(50)之间的支撑件(100)，所述支撑件(100)包括：
弹性部分(120)，所述弹性部分(120)构造成在所述过渡件(56)与所述冲击套筒(50)之间提供阻尼；
安装部分(110)，其构造成用于安装所述支撑件(100)到所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的一个；和
接触部分(130)，其构造成用于接触所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的另一个。
2.根据权利要求1所述的支撑件(100)，其特征在于，所述安装部分(110)通过机械紧固或焊接中的至少一种安装到所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的一个。
3.根据权利要求1到2中的任一项所述的支撑件(100)，其特征在于，还包括布置在所述接触部分(130)的至少一部分上的磨损涂层(140)，所述磨损涂层(140)构造成降低在所述接触部分(130)与所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的另一个之间的在接触期间的磨损。
4.根据权利要求3所述的支撑件(100)，其特征在于，所述磨损涂层(140)由钴或钴基合金形成。
5.根据权利要求1到4中的任一项所述的支撑件(100)，其特征在于，所述弹性部分(120)、安装部分(110)和接触部分(130)具有在大约30毫米与大约2.5毫米之间的范围内的厚度(150)。
6.根据权利要求1到5中的任一项所述的支撑件(100)，其特征在于，所述弹性部分(120)包括大体弧形部分。
7.根据权利要求1到6中的任一项所述的支撑件(100)，其特征在于，还包括多个弹性部分(120)。
8.根据权利要求1到7中的任一项所述的支撑件(100)，其特征在于，所述弹性部分(120)、安装部分(110)和接触部分(130)由铬镍铁合金或铬镍铁基合金形成。
9.一种燃烧器(14)，包括：
过渡件(56)；
围绕所述过渡件(56)的至少一部分的冲击套筒(50)；和
大体弹性支撑件(120)，其安装到所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的一个并且构造成接触所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的另一个。
10.根据权利要求9所述的燃烧器(14)，其特征在于，还包括多个支撑件(100)，其围绕所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的一个以大体环形阵列配置。
11.根据权利要求9到10中的任一项所述的燃烧器(14)，其特征在于，还包括多个支撑件(100)，其围绕所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的一个以多个大体环形阵列配置，所述多个大体环形阵列沿所述燃烧器(14)的热气体路径(32)配置。
12.根据权利要求9到11中的任一项所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述支撑件(100)包括安装部分(110)，其构造成用于安装所述支撑件(100)到所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的一个。
13.根据权利要求9到12中的任一项所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述支撑件(100)包括接触部分(130)，其构造成用于接触所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的另一个。
14.根据权利要求9到13中的任一项所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述支撑件(100)和所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的另一个各包括磨损涂层(140)，所述磨损涂层(140)构造成降低在所述支撑件(100)与所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的另一个之间的在接触期间的磨损。
15.一种燃烧器(14)，包括：
过渡件(56)；
围绕所述过渡件(56)的至少一部分的冲击套筒(50)；和
弹性装置，其用于相对于所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的一个支撑所述过渡件(56)或所述冲击套筒(50)中的另一个。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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