TW483982B - System for connecting a low-pressure jet to a transition duct in a gas turbine - Google Patents

Description

483982 五、發明説明（1) 本發明係有關一種用於連結低壓噴嘴至形成一燃氣輪機 一部份之轉接導管的系統。 ’ 此外，本發明亦有關於形成一燃氣輪機一部份之一低壓 噴嘴。 已知燃氣輪機包括一壓縮器，其將環境空氣進給入該壓 壓縮器中並且再加壓之。 該加壓之空氣將通過終結於一噴嘴中之一系列燃燒室， 每一該燃燒室中皆由一噴射器供應混合了空氣之燃料以形 成一空氣-燃料混合物來燃燒。 再將經燃燒之氣體送至該輪機，該輪機係將包含在該燃 燒室內燃燒之該等氣體的焓轉換成一使用者可用之機械 能。 雙軸燃氣輪機具有一氣體產生器，及具有獨立軸且以不 同速度旋轉之一動力輪機。 該動力轉子係由一軸組成，該軸之一末端係支持該低壓 輪機圓盤且另一末端係軸承凸緣。 該氣體產生器中產生之熱氣體已藉由一低壓輪機轉化成 一使用者可用之動力。 該低壓噴嘴將熱氣體加速且導引至轉子葉片，而轉換成 該輪機軸之有用動力。 爲了使一燃氣輪機之機殼保持儘可能地冷卻，並且不將 該熱氣體所通過之該等定子噴嘴直接地固定至該定子機 殻，反而配置於扇形中，每一扇形皆由兩或三個噴嘴組成 且藉由低熱傳導性材料構成之分隔件與該定子機殼絕緣。 483982 五、發明説明（2) 在此應注意到，該轉接導管係介於該高壓葉片與該低壓 噴嘴之間的連接組件。 ’ 特別地，該轉接導管通常包括兩同心圓柱體，該圓柱體 之中間區段可具有一不同外型以允許所需之熱氣體流動。 該熱氣體必須以使機械及熱損失最小化之方式流動。該 等熱氣體係處於非常高之溫度，且因此該轉接導管之壁必 須能夠抵抗這些環境條件且保持其結構完整。 此外，該轉接導管與該等低壓噴嘴之間的密封係確保馬 達性能及保持該氣體輪機外殼完整的一重要變數。 爲了進一步了解由本發明所解決之技術問題，將參考以 下對先前技藝之描述。 現有輪機之轉接導管可分爲兩類：大厚度轉接導管（其 分隔爲複數區段）及小厚度轉接導管（其爲360 ° )。 在兩解決方案中，該等機殼及低壓噴嘴可輕易地支持該 等外壁。 待解決之主要問題在於需正確地支持通常面對著高壓轉 子後方部的內壁。 因此，該內壁可僅由使用結構支柱或連接臂或自該等低 壓噴嘴平台延伸之凸起支持著。 第一解決方案對於該轉接導管之軸向長度係相當大者而 言特別有利，因爲無法僅以一末端輕易地支持該內壁。 然而，該等支柱或連读臂可造成機械損失且設計上並不 簡單，這正因爲流通過該等轉接導管之氣體的高溫度所 致。 - -4- 483982 五、發明説明（3) 這些高溫度可能造成「熱疲勞」意外，如此可造成各組 件斷裂且因此大幅限制該等組件之使用壽命以及對熱疲勞 之抵抗。 總之，在某些應用中，僅可藉延伸該等低壓噴嘴平台之 軸向長度，使得該轉接導管包括於該等低壓噴嘴之延伸 平台中，而使該轉接導管之軸向長度最小化。 該解決方案係顯示於第1圖中作爲先前技藝一具體實施 例之一範例。 特別地，第1圖係顯示通常以參考代碼20指示之一總成 ，其包括連接至低壓噴嘴23之延伸平台22的一轉接導管 21。亦顯不出一連接臂24。 分割成複數區段之內壁亦可由免於熱氣體且承受重量負 荷及壓力差之一內部結構支持著。 先前技藝中，分割成複數區段之轉接導管通常用於高牲 能馬達，且具有橫靠著通常用於航空用輪機（薄壁）360° 轉接導管的水平分離機殼。 是以，本發明之目的係提供一種用於在燃氣輪機中連結 低壓噴嘴至轉接導管之系統，其得以防止熱經由定心系統 本身傳遞至該外殼。 本發明之另一目的係提供一種用於在燃氣輪機中連結低 壓噴嘴至轉接導管之系統，其避免使用支柱或連接臂來作 爲支持及定心用。 本發明之另一目的係提供一種用於在燃氣輪機中連結低 壓噴嘴至轉接導管之系統，其可簡單且安全地裝設該系 483982 五、發明説明（4) 統。 本發明之又另一目的係提供一種用於在燃氣·輪機中連結 低壓噴嘴至轉接導管之系統，其係可靠且同時保持機械特 性最佳化，並且可經濟地使用之。 這些及其他目的可藉由一種用於在燃氣輪機中連結低壓 噴嘴至轉接導管之系統達成，其中該等低壓噴嘴係配置於 兩或三個定子葉片之扇形中且配合於該等低壓噴嘴之環上 ，其特徵爲該等低壓噴嘴之平台具有至少一通道且該轉5：妾 導管係藉由一邊緣而定位於該通道內側，且其特徵爲該轉 接導管與該等低壓噴嘴之環之間的定心係藉由定心裝置在 該等低壓噴嘴之環上的三個或更多位置點處作動而直接地 達成。 本發明之一較佳具體實施例中，該轉接導管之定心構件 包括壓配於該低壓噴嘴與該轉接導管之間的至少三鍵。該 轉接導管具有三個狹縫，每一該等狹縫係對應屬於該等低 壓噴嘴之三個扇形的三狹縫其中之一，其每一個之尺寸皆 使其得固持該三鍵於位置中。 更特別地，該三鍵係設於之三個120°交錯點處以確保 均勻支持轉接導管。 本發明之另一較佳具體實施例中，該等低壓噴嘴扇形 係直接地包括該等鍵於其平台中。 本發明之又一具體實施例中，該等低壓噴嘴之環之通道 能夠支持該轉接導管且提供其正確之軸向位置。 本發明之又一具體實施例中，_該轉接導管具有安裝或包 -6- 483982 五、發明説明（ 5) 括於其中 之 該等鍵 且 該 低 壓 噴 嘴 僅 具 有用 於各別 鍵 之 一 狹 縫 〇 本發 明 之 又一具 體 貝 施 例 中 該 轉 接 導 管 之邊 緣 上的 至 少 三位 置 點 具有相 對 於該低 壓 噴 嘴 之 通 道 的 一既 疋 間 隙 〇 此外 該 既定間 隙 係相 等 於 該 轉 接 導 管 相 對於 該 低 壓 噴 嘴 所承 受 的 不同熱 膨 脹 使 得 該 間 隙 在 一 靜 止位 置 中係 等 於 零， 以 便 當該邊 緣 形成用 於 該 輪 機 埶 J \\\ 氣 體 之密 封件時 容 許該 燃 氣 輪機之 轉 接 導 管 與 該 通 道 定 心 Ο 最後 本 發明亦包括 — 低 壓 噴 嘴 其形成 一燃 氣 輪 機 之 —· 部份 且 具 有包含 兩 或 三 個 定子 葉 片 之 扇 形 者， 其 特 徵 爲 該 低壓 噴 嘴 之平台 具 有 至 少 一 通 道 且 一 轉 接 導管 係 藉 由 一 邊 緣而定位於該通 道 內 側 ， 及在 該 轉 接 導 管 與該 等 低 壓 噴 嘴 之環 之 間 的定心 係 藉 由 定心 構 件在 該 等 低 壓噴 嘴 之 環 上 的 三個 或 更 多位置 點 處 作 動 而 直 接 地 達 成 〇 本發 明之 進一步 特 徵 將 在 隨 附 之 串 三主 δ円 專 利 範圍 中 說 明 之 〇 本發 明之 進一步 的及 優 點 Λ 以及其 結 構 及功能的特 徵 將 藉由 以 下 說明及 隨 附 圖 式而 得 明 m 並 且 隨附 圖 式 僅 作 爲 說明用 而並非意 欲 限 制 本 發 明 之 範 圍 其 中： 第1 圖 係 一雙軸 卑冊 機 之 細 部 剖面 圖 其 描 述先 前 技 藝 之 —· 轉接 導 管 第2 圖 係 一雙軸 击A 早冊 機 之 細 部剖面 圖 其描述依 據 本 發 明 之用於在 燃 氣輪機 中 連 結 低 壓 噴 嘴 至 轉 接 導 管的系 統 第3 圖 係 顯示依 據 本 發 明之用於在燃 -7- 氣 輪 機中 連 結 低 壓 五、發明説明（6) 噴嘴至轉接導管之系統的透視圖； 第4圖係顯示依據本發明之用於在燃氣輪機，中連結低壓 噴嘴至轉接導管之系統的剖面圖。 中寸別寥考上述0式’通常以爹考代碼丨〇表示依據本發明 用於在燃氣輪機中連結低壓噴嘴至轉接導管的系統。 特別地’低壓噴嘴1 2之平台Π具有一通道1 3，轉接導 管1 4係藉由邊緣1 5定位於該通道內側。 噴嘴1 2係配置於兩或三個定子葉片之扇形中且配合於該 低壓噴嘴之環上。 因此，這些可輕易地配合於轉接導管14之邊緣15，以在 該等組件之間形成密封及連接。 又者’低壓噴嘴1 2之通道1 3係支持轉接導管1 4且亦提 供轉接導管1 4正確之軸向位置。 一特別重要之創新係該系統將該轉接導管1 4與低壓噴嘴 1 2定心。 由圖式中可看出，該定心在先前技藝之燃氣輪機中係藉 由使用該燃氣輪機之外殼而達成。 依據本發明之改良包括將轉接導管1 4直接定心至低壓噴 嘴12。 如此可提供避免熱經由定心系統傳遞至外殻之明顯優 點。 外殼之材料並不適合高溫，且此新解決方案可避免因產 生於外殻中之局部高溫而造成的氧化、扭曲或喪失密封。 本發明之系統係藉由使用位於低溫噴嘴12與轉接導管14 483982 五、發明説明（7) 之間的至少三個鍵1 6而組立之。 每一鍵1 6皆具有一圓柱形部3 0且該圓柱形部具有一中 心孔3 2及一正方形部3 1。 轉接導管1 4具有三個狹縫1 7且三個對應之低壓噴嘴扇 形具有另一狹縫1 8或在其平台1 1中直接包括鍵1 6。 完成之系統始終被定心著，即轉接導管1 4係沿鍵1 6延 伸且可僅與低壓噴嘴12之環及噴嘴12之階級（stage)同 軸’因此得以避免上述先前技藝之問題。 更特別地’三個鍵16係設於三個120°交錯點處以確保 均勻支持轉接導管1 4。 另一選擇爲，轉接導管14可具有配合或包括於其中之 鍵1 6，且低壓噴嘴1 2對於各鍵1 6可僅具有狹縫1 8。 已設想到之另一解決方案包括在轉接導管1 4邊緣1 1上 配置至少三位置點，該等位置點與低壓噴嘴1 2之通道1 3 之間具有一既定間隙。 該既定間隙相等於轉接導管1 4承受之相對於低壓噴嘴1 2 的不同熱膨脹，使得該間隙在一靜止位置中係等於零。 此現象明顯地容許轉接導管1 4與通道1 3定心，而邊緣 1 1則形成用於該輪機熱氣體之密封件。 最後，依據上述本發明之用於在燃氣輪機中連結低壓噴 嘴至轉接導管之系統的組件具有以下重要之結構及功能特 徵。 首先，轉接導管14係一 360 °薄壁部件；其次，轉接導 管14不具有支柱或連接臂；最後，轉接導管14係藉由連 -9- 483982 五、發明説明（8) 接至低壓噴嘴1 2之平台1 1支持著。 由上述說明’本發明用於連接低壓噴嘴至形·成燃氣輪機 一部份之轉接導管的系統之特徵，其亦爲本發明之目的將 非常明顯。 在此欲提出以下之決定性考慮及觀察，以更加精確且淸 楚地指明以上諸優點。 因此已發展出針對上述問題而實施於一新輪機上的一 嶄新解決方案。 已減少該轉接導管之軸向長度，且已發展出嶄新之轉接 導管及連接至該低壓噴嘴之嶄新連接。 明顯地，可將多種變型引入本發明之用於在燃氣輪機中 連結低壓噴嘴至轉接導管的系統，而不致脫離包含於上述 構想中之創新原則。 明顯地’本發明亦包括以連接系統連接至該燃氣輪機轉 接導管之與上述者相關的低壓噴嘴。 最後，明顯地，實際使用本發明時，說明中各細部之材 料、外型及尺寸可根據需求而爲任意，且可由在技術觀點 上屬等義之其他品目取代或更換之。 本發明之範圍係由隨附申請專利範圍定義之。 符號之說明 10.....用於在燃氣輪機中連結低壓噴 嘴至轉接導管之系統 11 .....平台（邊緣） 12 .....低壓噴嘴 -10- 483982 五、發明説明（ 9) 13 .... .通道 14 .... .轉接導管 15. · . · 邊緣 16 .... 鍵 17 .... 狹縫 18.... 狹縫 20 .... 總成 21 .... 轉接導管 22 .... 延伸平台 23..... 低壓噴嘴 2 4..... 連接臂 30..... 圓柱形部 31..... 正方形部 32..... 中心孔 -11-

Claims (1)

1. 483982

   六、申請專利範圍 第90116116號「用於在燃氣輪機中連結低壓噴嘴至轉接導管 之系統」專利案 （90年10月修正） 六申請專利範圍 1. 一種用於在燃氣輪機中連結低壓噴嘴（12)至轉接導管（14) 之系統（10)，其中該等低壓噴嘴（12)係配置於兩或三個定 子葉片之扇形中且配合於該等低壓噴嘴（12)之環上，其特 徵爲該等低壓噴嘴（12)之平台（11)具有至少一通道（13)且 該轉接導管（14)係藉由一邊緣（15)而定位於該通道內側， 且該轉接導管（14)與該等低壓噴嘴（12)之環之間的定心係 藉由定心構件在該等低壓噴嘴（12)之環上的三個或更多位 置點處作動而直接地達成。 2. 如申請專利範圍第1項之塞4¾統（10)，其中該轉接導管 (14)之定心構件係由壓配於該低壓噴嘴（12)與該轉接導管 (14)之間的至少三鍵（16)構成。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之嫣^系統（10)，其中該 轉接導管（14)具有三個狹縫（17)，而每一狹縫（17)係對應 於形成該等低壓噴嘴（12)三個扇形一部份的三狹縫（18)其 中之一，以將該三鍵（16)固持於位置中。 4. 如申請專利範圍第3項之連^系統（10)，其中該三鍵（16) 係設於三個120°交錯點處以確保均勻支持該轉接導管 (14) 〇 5·如申請專利範圍第1項或第2項之違^系統（10)，其中該 等低壓噴嘴（12)扇形直接地包括該等鍵（16)於其平台（11) 中。 — 483982 、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1項或第2項之達|系統（10)，其中該 等低壓噴嘴（12)之環之通道（丨3)能夠支持該轉接導管（Μ) 且提供其正確之軸向位置。 ' 7. 如申請專利範圍第1項或第2項之考#系統（10)，其中該 / -二二 轉接導管（14)具有配合或包括於其中έ該等鍵（16)且該低 壓噴嘴（12)僅具有用於各別鍵（16)之一狹縫（18)。 8. 如申請專利範圍第1項或第2項之5^系統（10)，其中該 轉接導管（14)之邊緣（11)上的至少3位置點具有相對於該 低壓噴嘴（12)之通道（13)的一既定間隙。 9. 如申請專利範圍第7項之蜜統（10)，其中既定間隙係 相等於該轉接導管（14)承受之相對於該低壓噴嘴（1 2)的不 同熱膨脹，使得該間隙在一靜止位置中係等於零，以容 許該轉接導管（14)與該通道（13)定心，而該邊緣（11)則形 成用於該輪機熱氣體之密封件。 10. 如申請專和J範圍第1項之達系統（10)，其中該轉接導 管（14)係一由薄壁裝配之360°部件。 11·如申請專利範圍第1項之系統（10)，其該轉接導管（14) 係由該低壓噴嘴（12)之平台'(Ϊ1)所支持。 12·—種低壓噴嘴（12)，其形成一燃氣輪機之一部份且具有 包含兩或三個定子葉片之扇形者，其特徵爲該平台具有 至少一通道（13)且一轉接導管（14)係藉由一邊緣（15)而定 位於該通道內側，其中該轉接導管（14)與該等低壓噴嘴（12) 之環之間的定心係藉由定心構件在該等低壓噴嘴（1 2)之環 上的三個或更多位置點處作動而直接地達成。 ______ -2-