CN103512048B - 用于燃气涡轮发动机的交叉火管固位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于燃气涡轮机的交叉火管固位系统（26）。所述交叉火管固位系统包括固位系统外壳（28），所述固位系统外壳可操作地连接到环绕燃烧室的导流套管（14）的径向外表面（24），其中所述固位系统外壳包括中心孔隙（32），所述中心孔隙与导流套管通道（20）相对对齐并且配置用于收纳交叉火管（22）。本发明还包括一种锁定组件（36），所述锁定组件延伸穿过所述固位系统外壳的侧孔隙（38）并且具有第一端（40），所述第一端配置用于紧密地接合所述交叉火管的外表面（44）的第一部分（42）。本发明进一步包括一种弹性构件（52），所述弹性构件设置在所述固位系统外壳内并且经配置用于接合所述交叉火管的所述外表面的第二部分（54）。

Description

用于燃气涡轮发动机的交叉火管固位系统

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机，并且尤其涉及用于燃气涡轮发动机的交叉火管固位系统。

背景技术

典型地，燃气涡轮发动机的相邻燃烧器由交叉火管连接，以便确保在所有燃烧器中大体上同时点火并且实现压力平衡。交叉火管通过各种附接组件稳固到燃烧器，并且通常在所述交叉火管与所述燃烧器的内衬和/或导流套管之间的界面上呈现不希望的磨损。此类磨损大部分归因于燃烧动压波动产生的振动级，这导致替换或修理交叉火管和附接组件成本较高。此外，交叉火管与内衬和/或导流套管的界面通常采用带有不同热膨胀特性的不同材料。这些可能使得交叉火管界面的轴向生长失配。各种附接组件通常伸入到导流套管和/或内衬的径向内部区域中，所述附接组件如要求附接到所述导流套管和/或内衬的内壁的组件。由于此类配置，流路扰动增加，从而导致燃烧器效率降低。此外，要求附接到导流套管和/或内衬的内壁会加入与交叉火管安装、移除以及检查相关联的繁琐过程。

发明内容

根据本发明的一方面，一种用于燃气涡轮机的交叉火管固位系统包括固位系统外壳，所述固位系统外壳可操作地连接到环绕燃烧室的导流套管的径向外表面，其中所述固位系统外壳包括中心孔隙，所述中心孔隙相对对齐导流套管通道并且经配置用于收纳交叉火管。本发明还包括一种锁定组件，所述锁定组件延伸穿过所述固位系统外壳的侧孔隙并且具有第一端，所述第一端经配置用于适当地接合所述交叉火管的外表面的第一部分。本发明进一步包括一种弹性构件，所述弹性构件设置在所述固位系统外壳内并且经配置用于接合所述交叉火管的所述外表面的第二部分。

优选地，所述锁定组件采用弹簧负载将压缩力施加在所述交叉火管的所述外表面的第一部分上。锁定组件采用弹簧负载，并且所述锁定组件进一步包括所述锁定组件的第二端。

其中收缩促进器设置在所述第二端附近，以便促进所述锁定组件在安装或移除所述交叉火管期间进行收缩，收缩促进器是孔洞、凹口以及突起中至少之一。

其中所述固位系统外壳包括相对凹陷的径向向内部分，所述相对凹陷的径向向内部分对应于所述导流套管的所述径向外表面。

所述弹性构件用于允许所述交叉火管在所述导流套管热生长时进行柔性位移。优选地，其中所述弹性构件是片簧。

进一步地，该交叉火管固位系统包括浮环，所述浮环设置在所述固位系统外壳内并且在所述导流套管附近，从而在所述固位系统外壳与所述交叉火管之间至少部分地形成密封。

进一步地，交叉火管固位系统包括盖板，所述盖板设置在所述固系统外壳的径向向外部分上。

根据本发明的另一方面，一种用于燃气涡轮机的交叉火管固位系统包括固位系统外壳，所述固位系统外壳固定地连接到导流套管的外表面，其中所述固位系统外壳包括中心孔隙，所述中心孔隙用于环绕具有相对圆形的外表面的交叉火管。本发明还包括一种弹簧加载式锁定组件，所述弹簧加载式锁定组件包括曲线端，所述曲线端用于部分环绕和接合所述交叉火管的所述相对圆形的外表面的第一部分。本发明还包括一种弹性构件，所述弹性构件设置在所述固位系统外壳内并且定位成接合所述交叉火管的所述相对圆形的外表面的第二部分，其中所述弹性构件用于允许所述交叉火管在所述导流套管热生长时的柔性位移。

优选地，其中所述弹簧加载式锁定组件进一步包括收缩部分，其中收缩促进器设置在所述收缩部分上，以便促进所述弹簧加载式锁定组件在安装或移除所述交叉火管期间进行收缩，其中所述收缩部分延伸穿过所述固位系统外壳的侧孔隙到达所述固位系统外壳的外部区域。其中所述收缩促进器是孔洞、凹口以及突起中至少之一。

进一步地，该交叉火管固位系统包括浮环，所述浮环设置在所述固位系统外壳内并且在所述导流套管附近，从而在所述固位系统外壳与所述交叉火管之间至少部分地形成密封。

优选地，弹性构件是片簧。

进一步地，该交叉火管固位系统包括盖板，所述盖板设置在所述固位系统外壳的径向向外部分上。根据本发明的又一方面，一种燃气涡轮发动机包括交叉火管，所述交叉火管可操作地连接多个燃烧器，其中所述交叉火管以可移除方式设置在固位系统外壳内，所述固位系统外壳固定地连接到设置在燃烧器内衬的径向向外方向的导流套管的外表面。本发明还包括一种弹簧加载式锁定组件，所述弹簧加载式锁定组件包括接合端和杆部，其中所述接合端用于接合所述交叉火管的相对圆形的外表面，

所述杆部延伸远离所述接合端并穿过所述固位系统外壳上的孔到达所述固位系统外壳的外部区域。

进一步地，其中所述杆部包括收缩促进器以便促进所述弹簧加载式锁定组件在安装或移除所述交叉火管期间进行收缩。其中所述收缩促进器是孔洞、凹口以及突起中至少之一。

进一步地，该燃气涡轮发动机还包括弹性构件，所述弹性构件设置在所述固位系统外壳内并且用于接合所述交叉火管的相对圆形的外表面，其中所述弹性构件用于允许所述交叉火管在所述导流套管热生长时的柔性位移。

优选地，弹性构件是片簧。

这些和其它优点和特征将从结合附图的以下描述中更加清楚。

附图说明

本专利申请文件中的权利要求书详细指出并明确主张了本发明。通过以下结合附图的详细说明可以清楚本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1是燃烧器的局部立视图，该燃烧器具有与其可操作地连接的交叉火管固位系统以及设置在其中的交叉火管；

图2是交叉火管固位系统的放大截面图；以及

图3是交叉火管固位系统的俯视平面图。

具体实施方式参考附图以实例方式介绍本发明的各项实施例以及优点和特征。

具体实施方式

参照图1，图1以局部截面图示出燃气涡轮发动机（未示出）的燃烧器10的径向外部部分。燃烧器10典型地是在燃气涡轮发动机内运行的若干燃烧器之一，其通常周向布置成环形阵列。燃烧器10使用可燃液体和/或气体燃料，如天然气或富氢合成气，以使燃气涡轮发动机运作。在燃烧器10内，空气燃料混合物形成热加压排气。燃烧器10通常呈管状几何形状，并且引导热加压气体穿过过渡连接件进入燃气涡轮发动机的涡轮部分（未示出）。

燃烧器10由内衬12界定，所述内衬在径向向外位置处至少部分由导流套管14环绕。内衬12与导流套管14之间形成的环形部分16所提供的区域可供气流在其中流动，从而在所述内衬12上提供冷却效果。尽管示出为并且之前描述为导流套管14环绕内衬12，但可以构想只存在所述内衬12。内衬12和导流套管14分别包括内衬通道18和导流套管通道20，所述内衬通道和导流套管通道相对彼此对齐。内衬通道18和/或导流套管通道20经配置用于将交叉火管22收纳在其中。如图所示，交叉火管22可以只设置成非常接近内衬通道18。交叉火管22典型地是可伸展且可收缩的可伸缩组件之一。交叉火管22与燃烧器10和相邻燃烧器（未示出）可操作地连通，以提供一个燃烧器从另一个燃烧器的燃料的点火，从而无需针对每个燃烧器提供火花塞或类似物。此外，交叉火管22在某些程度上也影响相邻燃烧器中的压力均衡。

现参照图2和3，无论交叉火管22是否相对于内衬12和导流套管14精确对准，所述交叉火管22均通过交叉火管固位系统26来可操作地连接到导流套管外表面24。交叉火管固位系统26包括固位系统外壳28，所述固位系统外壳具有相对凹陷的径向内部30，其中凹面对应于导流套管外表面24，以便安装在导流套管外表面24上。固位系统外壳28可以通过任何合适的紧固或连接方法来固定地连接到导流套管外表面24。固位系统外壳28包括中心孔隙32，所述中心孔隙从所述固位系统外壳28的径向向外部分34延伸到相对凹陷的径向内部30。中心孔隙32经过大小和形状调整，以便将交叉火管22收纳在其中并且与导流套管通道20相对对齐，以及典型地，与内衬通道18相对对齐。

交叉火管固位系统26包括锁定组件36，所述锁定组件设置在固位系统外壳28的侧孔隙38内。锁定组件36包括第一端40，第一端40设置在固位系统外壳28内并且经配置用于接合交叉火管22的外表面44的第一部分42。尽管针对交叉火管22构想了各种截面几何形状，但所述交叉火管22可以采用相对圆形的几何形状，如图所示。在此实施例中，锁定组件36的第一端40包括对应的曲线几何形状，以便适当地接合交叉火管22的外表面44的第一部分42。至少一个弹性部件46如轴向弹簧连接在第一端40与固位系统外壳28之间以将压缩力施加在交叉火管22上，从而将所述交叉火管22固位在所述固位系统外壳28内。为了方便装和/或移除交叉火管22，锁定组件36的第二端48包括收缩促进器50以为操作员提供一种在锁定组件36收缩期间进行抓取或接合的方便部件。第二端48是延伸到固位系统外壳28的外部区域的细长构件，以便操作员接触所述第二端48来安装或移除交叉火管22，并且例如，所述第二端可以采用杆或轴的形式。收缩促进器50可以是孔洞、凹口或突起。孔洞、凹口或类似物提供可以通过钩子或类似工具进行接合的部件，而突起提供帮助克服由至少一个弹性构件46，如轴向弹簧，在锁定组件36收缩期间产生的相反力的易于抓取的部件。

交叉火管固位系统26还包括弹性构件52，所述弹性构件52设置在固位系统外壳58内并且设置在交叉火管22的外表面44的第二部分54附近，典型地，所述第二部分与所述交叉火管22的所述外表面44的第一部分42形成约180°。例如，弹性构件52可以是片簧，但应理解，可以使用各种其他合适的弹性构件来实现预期目的。在燃烧器10运行期间，其中热加压气体导致内衬12热生长，并且使得导流套管14在较小程度上热生长。此类热生长通常在轴向方向上，并且因此，交叉火管22容易响应导流套管14和内衬12的热生长而进行位移。与将交叉火管22刚性地固定到导流套管14相反，弹性构件52允许交叉火管22在导流套管14热生长期间轴向位移。除了执行固位功能之外，至少一个弹性部件46还可以允许交叉火管22在沿相反方向进行热生长期间进行柔性位移。

浮环56设置在导流套管通道20附近并且设置在固位系统外壳28内，以便在交叉火管22与固位系统外壳28之间形成密封。浮环56位于至少一个弹性部件46和弹性构件52下方或径向向内方向。如之前所述，交叉火管22可以在导流套管14热生长期间位移，并且在此类位移期间，浮环56提供适合的密封部件。维持密封减少泄漏到由内衬12和导流套管14形成的环形部分16界定的流路中。盖板58可以设置在至少一个弹性部件46和弹性构件52上方或径向向外方向，从而盖住固位系统外壳28内的部件。

因此，交叉火管固位系统26定位在导流套管外表面24上，其中锁定组件36的一部分暴露以便方便的安装或移除交叉火管22。此外，将交叉火管固位系统26完整设置在导流套管外表面24上减少了环形部分16内的流扰动，同时，浮环56在交叉火管22位移期间有效控制泄漏。

尽管本发明只结合有限数量的实施例进行详细描述，但应易于了解，本发明并不限于此类披露的实施例。相反，本发明可以进行修改，以便并入在此之前并未描述但与本发明的精神和范围相符的任何数量的变化、更改、替换或等效布置。此外，尽管本发明的各项实施例已进行描述，但要理解，本发明的各个方面可以只包括所述实施例中的一些。因此，本发明不应被视为受限于前述描述，而只受限于所附权利要求书的范围。

Claims (15)

1.一种用于燃气涡轮发动机的交叉火管固位系统（26），包括：

固位系统外壳（28），所述固位系统外壳可操作地连接到环绕燃烧室的导流套管（14）的径向外表面（24），其中所述固位系统外壳包括中心孔隙（32），所述中心孔隙与导流套管通道（20）相对对齐并且配置用于收纳交叉火管（22）；

锁定组件（36），所述锁定组件延伸穿过所述固位系统外壳的侧孔隙（38）并且具有第一端（40），所述第一端配置用于紧密地接合所述交叉火管的外表面（44）的第一部分（42）；以及

弹性构件（52），所述弹性构件设置在所述固位系统外壳内并且用于接合所述交叉火管的所述外表面的第二部分（54）。

2.如权利要求1所述的交叉火管固位系统，其中所述锁定组件（36）采用弹簧负载将压缩力施加在所述交叉火管（22）的所述外表面（44）的所述第一部分（42）上。

3.如权利要求1所述的交叉火管固位系统，其中所述锁定组件（36）采用弹簧负载，进一步包括所述锁定组件的第二端（48），其中收缩促进器（50）设置在所述第二端附近，以便促进所述锁定组件在安装或移除所述交叉火管（22）期间进行收缩。

4.如权利要求3所述的交叉火管固位系统，其中所述收缩促进器（50）是孔洞、凹口以及突起中至少之一。

5.如权利要求1所述的交叉火管固位系统，进一步包括浮环（56），所述浮环设置在所述固位系统外壳（28）内并且在所述导流套管（14）附近，从而在所述固位系统外壳与所述交叉火管（22）之间至少部分地形成密封。

6.如权利要求1所述的交叉火管固位系统，其中所述弹性构件（52）是片簧。

7.如权利要求1所述的交叉火管固位系统，其中所述弹性构件（52）用于允许所述交叉火管（22）在所述导流套管（14）热生长时进行柔性位移。

8.如权利要求1所述的交叉火管固位系统，进一步包括盖板（58），所述盖板设置在所述固位系统外壳（28）的径向向外部分上。

9.如权利要求1所述的交叉火管固位系统，其中所述固位系统外壳（28）包括相对凹陷的径向向内部分，所述相对凹陷的径向向内部分对应于所述导流套管（14）的所述径向外表面。

10.一种用于燃气涡轮发动机的交叉火管固位系统（26），包括：

固位系统外壳（28），所述固位系统外壳固定地连接到导流套管（14）的外表面（24），其中所述固位系统外壳包括中心孔隙（32），所述中心孔隙用于环绕具有相对圆形外表面的交叉火管（22）；

弹簧加载式锁定组件（36），所述弹簧加载式锁定组件包括曲线端，所述曲线端用于部分环绕和接合所述交叉火管的所述相对圆形外表面的第一部分（42）；

弹性构件（52），所述弹性构件设置在所述固位系统外壳内并且定位成接合所述交叉火管的所述相对圆形外表面的第二部分（54），其中所述弹性构件用于允许所述交叉火管在所述导流套管热生长时的柔性位移。

11.如权利要求10所述的交叉火管固位系统，其中所述弹簧加载式锁定组件（36）进一步包括收缩部分，其中收缩促进器（50）设置在所述收缩部分上，以便促进所述弹簧加载式锁定组件在安装或移除所述交叉火管（22）期间进行收缩，其中所述收缩部分延伸穿过所述固位系统外壳（28）的侧孔隙（38）到达所述固位系统外壳的外部区域。

12.如权利要求11所述的交叉火管固位系统，其中所述收缩促进器（50）是孔洞、凹口以及突起中至少之一。

13.如权利要求10所述的交叉火管固位系统，进一步包括浮环（56），所述浮环设置在所述固位系统外壳（28）内并且在所述导流套管（14）附近，从而在所述固位系统外壳与所述交叉火管（22）之间至少部分地形成密封。

14.如权利要求10所述的交叉火管固位系统，其中所述弹性构件（52）是片簧。

15.如权利要求10所述的交叉火管固位系统，进一步包括盖板（58），所述盖板设置在所述固位系统外壳（28）的径向向外部分上。