CN102808697A - 用于安装燃烧器过渡件到燃气涡轮发动机框架上的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于安装燃烧器过渡件到燃气涡轮发动机框架上的系统。具体而言，一种系统(10)包括构造成安装在燃气涡轮发动机的燃烧器(16)和涡轮(18)之间的燃烧器过渡件(34)。燃烧器过渡件(34)包括带有从上游端部(48)延伸到下游端部(50)的内部流动通路的中空本体。燃烧器过渡件(34)还包括联接到中空本体的下游端部(50)上的后框架(60)、联接到后框架(60)上的后凸缘(62)以及在第一接头(44)处可移除地联接到后框架(60)上的安装凸耳(64)。安装凸耳(64)构造成在第二接头(46)处可移除地联接到安装支架(68)上。

Description

用于安装燃烧器过渡件到燃气涡轮发动机框架上的系统

技术领域

所公开的主题涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及用于将燃烧器过渡件安装到燃气涡轮发动机的框架上的系统。

背景技术

燃气涡轮发动机包括至少一个燃烧器，该至少一个燃烧器包括从燃烧区通向涡轮喷嘴的过渡件。过渡件通常通过一体式底座(例如焊接就位)而联接到燃气涡轮发动机的框架如后框架上。举例而言，一体式底座可在过渡件与框架之间以固定的定向延伸。遗憾的是，一体式底座可能会阻挡为了组装、维修、维护和其它操作而需要进入的某些区域。例如，一体式底座可能会阻挡用于焊接操作的通道(access)。假定将一体式底座固定就位，则不能移除该一体式底座来提供对于这些操作的通道。

发明内容

下文归纳范围与原始要求保护的本发明相称的某些实施例。这些实施例并非意图限制要求保护的本发明的范围，而是这些实施例仅旨在提供对本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可涵盖可与下文陈述的实施例相似或不同的多种形式。

在第一实施例中，一种系统包括构造成安装在燃气涡轮发动机的燃烧器和涡轮之间的燃烧器过渡件。该燃烧器过渡件包括：中空本体，其包括从上游端部延伸到下游端部的内部流动通路；后框架，其联接到中空本体的下游端部上；后凸缘，其连接到后框架上；安装凸耳(lug)，其在第一接头处可移除地联接到后框架上。安装凸耳构造成在第二接头处可移除地联接到安装支架上。

在第二实施例中，一种系统包括燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机包括燃烧器、涡轮、燃烧器过渡件以及后安装系统。燃烧器过渡件在燃烧器与涡轮之间延伸。后安装系统包括可移除的安装凸耳，该安装凸耳将燃烧器过渡件的后部安装到燃气涡轮发动机的安装支架上。可移除的安装凸耳包括联接到后部上的第一可移除的接头和联接到安装支架上的第二可移除的接头。

在第三实施例中，一种系统包括后安装系统，该后安装系统构造成将燃烧器过渡件支承在燃气涡轮发动机的燃烧器和涡轮之间。后安装系统包括带有相反的第一端部和第二端部的可移除的安装凸耳、布置在第一端部处的第一接头以及布置在第二端部处的第二接头。第一接头包括第一可移除的紧固件，并且构造成将可移除的安装凸耳可移除地联接到燃烧器过渡件的后凸缘上。第二接头包括具有第二可移除的紧固件的旋转接头，并且构造成将可移除的安装凸耳可移除地联接到燃气涡轮发动机上的安装支架上。

附图说明

当参照附图阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，全部附图中同样的附图标记表示同样的零件，其中：

图1是具有用于燃烧器过渡件的可选择性地移除的后安装系统的轮机系统的一个实施例的框图；

图2是图1的轮机系统的一个实施例的截面侧视图，示出了布置在燃烧器过渡件上的可选择性地移除的后安装系统；

图3是图2的燃烧器过渡件在图2的线3-3内截取的截面侧视图，示出了选择性地联接到过渡件上的可选择性地移除的后安装系统的一个实施例；

图4是图2的燃烧器过渡件的透视图，示出了联接到过渡件上的可选择性地移除的后安装系统；

图5是图2的后安装系统在图2的线5-5内截取的局部截面侧视图，示出了后安装系统的第一接头和第二接头；以及

图6是图2的后安装系统的局部透视图，示出了选择性地联接到燃烧器过渡件的后凸缘上的安装凸耳。

零件清单

10            燃气轮机系统

12            燃料喷嘴

14            燃料供应源

16            燃烧器

17            加压的燃烧气体

18            涡轮

19            轴

20            排气出口

22            压缩机

26            负载

30            压缩空气

24            空气进口

32            压缩空气

33            燃料空气混合物

34            过渡件

35            后安装系统

36            下方区域

37            喷嘴

40            驱动涡轮叶片

38            纵向旋转轴线

39            压缩机叶片

42            可移除的安装部

44            第一接头

46            第二接头

48            第一端部

50            第二端部

52            间隙

54            构架

56            燃烧器端

57            第一开口

58            涡轮端

59            第二开口

60            后框架

61            圆周

62            一体式凸缘

64            凸耳

66            紧固件

68            安装支架

70            紧固件

72            箭头

80            多边形构架

82            侧框架部

84            侧框架部

86            下框架部

88            上框架部

90            螺栓

92            相关螺母

94            承座(receptacle)

95            联接部

96            有限距离

98            宽度

102          凸起部

104          第一旋转接头部

106          第二旋转接头部

108          圆柱形结构

110          中央孔

112          轴向轴

114          开口

130           平板

132           平板

134          平坦对接面

140          厚度

142          厚度

144          厚度

146          下方区域。

具体实施方式

下文将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了尽量提供对这些实施例的简明描述，说明书中可能未描述实际实施方案的全部特征。应该认识到，在任何此类实际实施方案的开发过程中，如在任何工程或设计项目中一样，必须作出许多针对实施方案的决定以实现开发者的特定目标，例如服从于可能因实施方案而异的系统相关和商业相关的约束。此外，应该认识到，此类开发努力可能复杂且耗时，但对于受益于此公开内容的普通技术人员来说却将是一项设计、装配和制造的例行工作。

当介绍本发明的各种实施例的元件时，用词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个这样的元件。用语“包含”、“包括”和“具有”旨在作为包括性的且意指可存在所列元件以外的其它元件。

如下文进一步说明，所公开的实施例包括用于涡轮燃烧器的过渡件的可选择性地移除的后安装系统。具体而言，该后安装系统包括在过渡件(例如过渡件的后框架)与燃气涡轮发动机的涡轮外壳之间的至少一个可移除的安装部(例如安装凸耳)。可移除的安装部可选择性地移除以在过渡件与后框架和/或涡轮外壳之间提供附加的通道空间，从而帮助在该空间中的各种操作。因此，代替通过永久地阻挡该空间的一体式底座(例如焊接就位)而妨碍这些操作，可移除的安装部实质上像可移除的检修门(panel)一样用于改善该空间的可达性和可维修性。换言之，可移除的安装部是多功能的，既充当可移除的底座又充当可移除的检修门。在某些实施例中，如下文详细说明，可移除的安装部可包括至少两个接头，例如联接到过渡件(例如过渡件的后框架)上的第一安装接头和联接到涡轮外壳上的第二安装接头。每个接头均可包括一个或更多可移除的紧固件，例如螺栓、销、凸缘、钩或其它可分离的特征结构。此外，接头中的至少一个可包括旋转接头，例如铰接接头，其能够实现在过渡件与框架之间的旋转运动。然而，在所公开的实施例的范围内可采用各种可移除的安装部和接头。

现在来看附图，图1示出了燃气轮机系统10的一个实施例的框图。该图包括燃料喷嘴12、燃料供应源14和燃烧器16。如图所示，燃料供应源14经燃料喷嘴12将液体燃料和/或气体燃料如天然气或合成气输送到轮机系统10并进入燃烧器16内。燃烧器16点燃并燃烧燃料-空气混合物，且然后经过渡件将加压的热燃烧气体17(例如排气)传送到涡轮18内。过渡件经由可选择性地移除的安装系统而安装在轮机系统10上。当希望接近过渡件的下方构件(即，为了修理)时，可从过渡件移除可选择性地移除的安装系统。涡轮18包括联接到轴19上的涡轮叶片，该轴19还联接到整个轮机系统10内的若干其它构件上。随着燃烧气体17经过涡轮18中的涡轮叶片，涡轮18被驱动而旋转，这还致使轴19旋转。最终，燃烧气体17经由排气出口20离开轮机系统10。

与涡轮18相似，压缩机22包括压缩机叶片，压缩机叶片联接到轴19上，使得压缩机叶片随着涡轮18驱动轴19的旋转而旋转。此外，轴19可联接到负载26上，经由轴19的旋转可对该负载供给动力。举例而言，负载26可为可经由轮机系统10的旋转输出产生功率的任何合适的装置，例如功率生成设备或外部机械负载。例如，负载26可包括发电机、飞行器的推进器等等。压缩机22接收并压缩来自空气进口24的空气30以产生压缩空气32，压缩空气32经输送通向燃料喷嘴12和燃烧器16。各燃料喷嘴12然后可将压缩空气32和燃料14混合以产生经输送通向燃烧器16的燃料空气混合物33。混合物33然后在燃烧器16中燃烧以产生热燃烧气体，热燃烧气体经过渡件流入涡轮18内以驱动涡轮叶片。同样，如上所述，所公开的实施例提供了用于过渡件的后安装系统，其中至少一个安装部可移除以提供对于各种操作的通道。

图2示出了图1的轮机系统10的一个实施例的剖面侧视图。如图所示，该实施例包括联接到环形阵列的燃烧器16(例如6、8、10、12或更多燃烧器16)上的压缩机22。每个燃烧器16均包括至少一个燃料喷嘴12(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多)，燃料喷嘴12将空气-燃料混合物供给到位于每个燃烧器16内的燃烧室。燃烧器16经由过渡件34连接到涡轮18上。在运行中，空气-燃料混合物在燃烧器16中燃烧并产生热燃烧气体。这些气体然后经过渡件34流入涡轮18内，例如涡轮输入部或喷嘴37。在涡轮18内，燃烧气体驱动涡轮叶片40围绕纵向旋转轴线38旋转，从而驱动负载26和压缩机22中的压缩机叶片39。过渡件34经由可选择性地移除的后安装系统35而安装在轮机系统10上。当被移除时，后安装系统36提供为了维护、修理或其它操作而通向下方区域36的通道。在下文将参照图3-6更详细地示出和描述这些特征结构。

图3是图2的过渡件34如在图2的线3-3内截取的截面侧视图，示出了选择性地联接到过渡件34上的可选择性地移除的后安装系统35的一个实施例。如下文详细说明，后安装系统35包括可移除的安装部42、第一接头或连接组件44，以及第二接头或连接组件46。第一接头44和第二接头46布置在可移除的安装部42的相反的第一端部48和第二端部50上。在第一接头44和第二接头46移除或分离后，可移除的安装部42可以移除而使得在过渡件34与涡轮外壳或构架54之间的后区域或间隙52中能够容易接近、维修或修理。例如，可移除的安装部42可在沿过渡件34的后区域52的焊接操作期间移除。

如图所示，过渡件34具有带有第一开口57的燃烧器端56(例如上游端部)、带有第二开口59的涡轮端58(例如下游端部或后端部)，以及带有从燃烧器端56延伸到涡轮端58的内部流动通路的中空本体。燃烧器端56构造成联接到燃烧器16的输出部上，而涡轮端58构造成联接到涡轮18的输入部37(例如涡轮喷嘴)上。带有一体式凸缘62的后框架60包绕位于涡轮端58处的开口59。在某些实施例中，后框架60与过渡件34的涡轮端58成一体和/或固定地联接到该涡轮端58上。例如，后框架60可围绕过渡件34的圆周61焊接在涡轮端58上。一体式凸缘62可远离过渡件34略微突出，而不会完全延伸跨越后区域或间隙52。

代替永久地阻挡后区域或间隙52的固定结构，可移除的安装部42设计成跨越间隙52选择性地安装或移除。如图所示，可移除的安装部42包括安装臂、延伸部或凸耳64，以选择性地搭接间隙52。安装凸耳64通过第一接头44而联接到后框架60的一体式凸缘62上，该第一接头44可包括一个或更多紧固件66。例如，紧固件66可包括螺纹紧固件、螺栓、销、钩、燕尾形接头、活动接头(例如可旋转的接头)或其它可移除的紧固件，而不是诸如焊接的固定接头。同样，安装凸耳64通过第二接头46而联接到涡轮外壳54的安装支架68上，该第二接头46可包括一个或更多紧固件70。例如，紧固件70可包括螺栓、销、钩、燕尾形接头、活动接头(例如可旋转的接头)或其它可移除的紧固件，而不是诸如焊接的固定接头。在某些实施例中，接头44和46中的至少一者或两者可包括活动接头，例如可旋转的接头，以实现一定的运动自由度。例如，第二接头46可包括可旋转的接头，例如铰接接头，使得凸耳64能如箭头72所示那样围绕接头46的轴线运动。这样，在接头46处的旋转可适应轮机系统10中的热膨胀和收缩或其它运动。

在组装、修理或维修期间，可移除的安装部42在接头44和46处分离并移除以增加在后区域52内的可达性。例如，可移除的安装部42可移除以允许技术人员将后框架60焊接到过渡件34的涡轮端58上。在该安装部42已移除的情况下，技术人员拥有增加的工作空间，这归因于所释放的后区域52，从而使技术人员能够更为有效和恰当地将后框架60焊接到涡轮端58上。同样，所释放的后区域52可有益于检查和修理。例如，已移除的安装部42可使技术人员能够看到否则被安装部42阻挡的涡轮进口37(例如涡轮喷嘴)或其它区域。

图4是图2的过渡件34的透视图，示出了后安装系统35的一个实施例。在所示实施例中，后框架60具有由侧框架部82和84以及下框架部86和上框架部88所限定的多边形构架80(例如梯形构架)。然而，后框架60可具有任何合适的形状，例如圆形、椭圆形、矩形或其它形状。相对于图2中所示的轮机系统10的旋转轴线38，侧框架部82和84围绕轴线38彼此周向地偏离，而下框架部86和上框架部88则远离轴线38彼此径向地偏离。此外，后凸缘62远离轴线38从上框架部88径向地延伸。在某些实施例中，后框架60和后凸缘62作为整体结构被固定在一起。例如，框架60和凸缘62可作为单个铸件予以铸造，接着进行机械加工。再例如，框架60和凸缘62可为通过焊接、钎焊或其它永久连接而固定在一起的单独部件。此外，后框架60和过渡件34可作为整体结构而固定在一起。例如，后框架60和过渡件34可作为单个铸件予以铸造，接着进行机械加工，或者框架60和过渡件34可为通过焊接、钎焊或其它永久连接而固定在一起的单独部件。

如图所示，可移除的安装部42(例如安装凸耳64)经由紧固件66在第一接头44处联接到后凸缘62上。具体而言，紧固件66将后凸缘62联接到安装凸耳64的第一端部48(例如过渡件侧)上。紧固件66包括多个螺栓90和相关螺母92。每个螺栓90均延伸穿过后凸缘62的联接部95和安装凸耳64的第一端部48中的承座94，且然后联接到相关螺母92上，以压缩性地将凸耳64紧固到凸缘62上。在所示实施例中，一对螺栓90和相关螺母92将凸耳64紧固在凸缘62上。然而，可使用任何数量的螺栓90和螺母92(例如1至10个)将凸耳64紧固到凸缘62上。在一些实施例中，螺栓90被永久地固定(例如双头螺柱)在凸缘62或凸耳64上，使得仅螺母92可移除以使凸耳64与凸缘62分离。在其它实施例中，螺栓90可移除，而螺母92则由凸缘62和/或凸耳64中的承座94内的一体式螺纹替代。然而，任何其它可移除的紧固件66都可用来将凸耳64紧固到凸缘62上。

如进一步所示，后凸缘62远离过渡件34径向地延伸有限距离96。有限距离96足以实现在后凸缘62与凸耳64之间的连接，但不会显著阻挡在从凸缘62移除凸耳64时的通道。例如，有限距离96可为螺栓90直径的大约1.5至5倍。又例如，有限距离96可减小至螺栓90直径的大约1/1.5、1/2、1/2.5、1/3、1/3.5、1/4、1/4.5或1/5。在一些实施例中，有限距离96可为过渡件34与涡轮外壳54之间的间隙52的大约1%至50%、1%至25、或1%至10%。例如，有限距离96可小于间隙52的大约5%、10%、15%或20%。因此，在凸耳64移除后，间隙52显著敞开以使技术人员能够进行检查、维护或修理。

在所示实施例中，后凸缘62和安装凸耳64具有基本上相等的宽度96，该宽度96显著小于后框架60的上框架部88的宽度98。例如，宽度96可为上框架部88的宽度98的大约5%至100%、5%至50%、5%至25%、或5%至10%。在一些实施例中，后凸缘62和安装凸耳64的宽度可彼此不同。此外，所示凸缘62和凸耳64两者均具有大致平坦的大致矩形形状。然而，凸缘62和凸耳64的其它实施例可具有弯曲形状、圆柱形形状、三角形形状或其它形状。例如，后凸缘62可具有远离过渡件34突出的L形结构或弓形结构。同样，凸耳64可远离过渡件34弯曲或线性地延伸。

安装凸耳64在分别对应于第一接头44和第二接头46的相反的第一端部48和第二端部50之间包括凸起部102。位于第二端部50处的第二接头46通过凸起部102而与过渡件34偏离如由间隙52所示的高度或凸起。尽管所示凸起部102大致是直的，但凸起部102的某些实施例可具有弯曲或成角度的形状。因此，凸起部102的长度和/或形状决定第二端部50相对于过渡件34的位置。第一接头44和第二接头46彼此分开一偏离距离，以使在从第一接头44和第二接头46移除安装凸耳64时能够通向燃烧器过渡件34的后区域。在所示实施例中，第二端部50包括第一旋转接头部104，该第一旋转接头部104构造成与第二旋转接头部106(图5)匹配以将第二接头46限定为旋转接头。具体而言，第一旋转接头部104包括沿第二端部50的圆柱形结构108，其中中央孔110沿长度方向延伸穿过圆柱形结构108。如下文所述，孔110接纳轴以与第二旋转接头部106(图5)形成旋转接头。

图5是图2的后安装系统35在图2的线5-5内截取的局部截面侧视图，示出了位于安装凸耳64的相反的第一端部48和第二端部50处的第一接头44和第二接头46的细节。如图所示，第一接头44经由紧固件66将安装凸耳64联接到后凸缘62上，而第二接头46经由紧固件70将安装凸耳64联接到支架68上。同样，紧固件66包括螺栓90，螺栓90延伸穿过凸耳64和后凸缘62中的承座94，并使用螺母92紧固，以压缩性地将凸耳64保持在凸缘62上。紧固件70包括延伸穿过第一旋转接头部104和第二旋转接头部106两者的轴向轴112或旋转接头。具体而言，轴112延伸穿过第一旋转接头部104的圆柱形结构108中的孔110，并且还延伸穿过支架68的相反两侧中的开口114。在所示实施例中，紧固件70为具有轴112的螺栓。因此，紧固件70将第一旋转接头部104和第二旋转接头部106紧固在一起，同时允许如箭头72所示的旋转运动。第二接头46还可实现安装凸耳64相对于轮机系统10的轴线38的轴向和/或周向运动。

图6是图2的后安装系统35的透视图，详细示出了选择性地联接到后凸缘62上的安装凸耳64。如图所示，安装凸耳64和后凸缘62表示为沿平坦对接面134互相部分地重叠的平板130和132。平板130和132可彼此大致相同或不同。例如，平板130和132可由相同或不同的材料制成。又例如，安装凸耳64可具有与后凸缘62的厚度142基本上相似的厚度140。然而，在备选实施例中，厚度140和142可彼此不同。此外，后凸缘62的厚度142可与后框架60的厚度144大致相似。然而，在一些实施例中，厚度142和144可彼此不同。可选择性地移除的后安装系统35可从过渡件34移除以露出安装系统35下方的下方区域146。可能希望的是进入下方区域146以对过渡件34或后框架60进行例行维护和修理。在移除螺栓90后，安装凸耳64可移除以提供对于过渡件34的下方区域146的敞开通道，该下方区域146包括将过渡件34与后框架60连结的区域。因此，技术人员能更为容易地检查、组装、修理或维修区域146。例如，技术人员可执行焊接工序，以在从后凸缘62移除凸耳64的同时将后框架60焊接到过渡件34上。

此书面描述使用了包括最佳模式在内的实例来公开本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和利用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明可取得专利的范围通过权利要求来限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例没有不同于权利要求的文字语言所描述的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言无实质性区别的等同结构元件，则认为此类其它实例包含在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种系统(10)，包括：

燃烧器过渡件(34)，其构造成安装在燃气涡轮发动机的燃烧器(16)和涡轮(18)之间，其中所述燃烧器过渡件(34)包括：

       中空本体，其包括从上游端部(48)延伸到下游端部(50)的内部流动通路；

       后框架(60)，其联接到所述中空本体的所述下游端部(50)上；

       后凸缘(62)，其联接到所述后框架(60)上；以及

       安装凸耳(64)，其在第一接头(44)处可移除地联接到所述后框架(60)上，其中所述安装凸耳(64)构造成在第二接头(46)处可移除地联接到安装支架(68)上。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一接头或第二接头(44，46)中的至少一者包括构造成能使所述燃烧器过渡件(34)相对于所述安装支架(68)运动的活动接头。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二接头(46)包括所述活动接头。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述活动接头包括旋转接头。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一接头(44)包括第一可移除的紧固件(66)，并且所述第二接头包括第二可移除的紧固件(70)。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一接头(44)包括螺纹紧固件，并且所述第二接头(46)包括旋转接头。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一接头和第二接头(44，46)彼此分开一偏离距离，以使在从所述第一接头和第二接头(44，46)移除所述安装凸耳(64)时能够通向所述燃烧器过渡件(34)的后区域。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统(10)包括具有所述燃烧器(16)、所述涡轮(18)和所述安装支架(68)的所述燃气涡轮发动机。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述燃烧器过渡件(34)的所述下游端部(50)与所述安装支架(68)上的所述第二接头(46)偏离一间隙，并且所述后凸缘(62)延伸至少小于所述间隙的大约50%的距离。

10.一种系统，包括：

燃气涡轮发动机系统(10)，包括：

       燃烧器(16)；

       涡轮(18)；

       在所述燃烧器(16)与所述涡轮(18)之间延伸的燃烧器过渡件(34)；以及

       后安装系统(35)，其包括构造成将所述燃烧器过渡件(34)的后部安装到所述燃气涡轮发动机(10)的安装支架(68)上的可移除的安装凸耳(64)，其中所述可移除的安装凸耳(64)包括联接到所述后部上的第一可移除的接头(44)和联接到所述安装支架(68)上的第二可移除的接头(46)。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一可移除的接头或第二可移除的接头(44，46)中的至少一者包括构造成能使所述燃烧器过渡件(34)相对于所述安装支架(68)运动的活动接头。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述活动接头包括旋转接头。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述旋转接头包括铰接接头。

14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一可移除的接头不包括所述活动接头。

15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一可移除的接头(44)包括螺纹紧固件，并且所述第二可移除的接头(46)包括铰接接头。

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