涡轮机中带有改进的冷却的过渡管道制造技术

本发明专利技术涉及涡轮机中带有改进的冷却的过渡管道。提供了涡轮系统。在一个实施例中，一种涡轮系统包括过渡管道，该过渡管道包括入口、出口以及管道通路，该管道通路在入口和出口之间延伸并限定纵向轴线、径向轴线和切向轴线。过渡管道的出口沿纵向轴线和切向轴线从入口偏置。管道通路包括从入口延伸的上游部分以及从出口延伸的下游部分。涡轮系统还包括从管道通路的外表面延伸的肋，该肋分隔上游部分和下游部分。

【技术实现步骤摘要】
涡轮机中带有改进的冷却的过渡管道 本专利技术是在能源署颁发的合同编号DE-FC26-05NT42643下利用政府支持做出的。 政府在本专利技术中享有某些权利。
本文所公开的主题大体上涉及涡轮机，例如燃气涡轮系统，并且更特定地涉及涡 轮机中具有改进的冷却特征的过渡管道。
技术介绍
涡轮系统是广泛应用于诸如发电的领域中的涡轮机的一个示例。例如，传统的燃 气涡轮系统包括压缩机部段、燃烧器部段以及至少一个涡轮部段。压缩机部段配置成在空 气流过压缩机部段时压缩空气。空气然后从压缩机部段流至燃烧器部段，其在那里与燃料 混合并燃烧，从而产生热气流。热气流被提供至涡轮部段，涡轮部段通过从它提取能量而利 用热气流驱动压缩机、发电机和其它各种负载。 涡轮系统的燃烧器部段通常包括管或管道以用于使热燃烧气体流动穿过其中到 一个或多个涡轮部段。最近，已引入燃烧器部段，其包括使热气流移位（例如通过使热气流 加速和转向）的管道。例如，已引入用于燃烧器部段的管道，其在热气纵向地流动穿过其中 时另外使该流沿径向或切向移位，使得该流具有各种角度分量。这些设计具有多个优点，包 括从涡轮部段消除第一级喷嘴。第一级喷嘴之前设置成使热气流移位，并且由于这些管道 的设计而可能不被需要。第一级喷嘴的消除可减少相关联的压降并增加涡轮系统的效率和 功率输出。 各种设计和操作参数影响燃烧器部段的设计和操作。例如，较高的燃烧气体温度 通常提高燃烧器部段的热力学效率。然而，这种增加的温度需要各种涡轮系统构件的改进 的冷却，以便防止或减少由于暴露于高温而损坏构件的风险。然而，多个问题与用于涡轮系 统的已知冷却技术相关联。例如，冷却空气的泄漏降低冷却效率，并进一步导致较少的空气 被传送用于燃烧。此外，用于冷却各种构件的已知设计不能有效地利用冷却空气，从而导致 更加低效。当利用使热气流在其中移位的管道时，如上面所论述的那样，由于管道中（并且 特别是在管道的下游部分）产生的高的温度和传热系数，这些设计和操作参数是特别值得 关注的。 因此，用于涡轮机（例如用于涡轮系统）的改进的燃烧器部段将是本领域中所需 要的。特定而言，带有改进的冷却设计的燃烧器部段将是有利的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从该描述显而易见，或 者可通过实施本专利技术而了解。 在一个实施例中，提供了一种涡轮系统。该涡轮系统包括过渡管道，该过渡管道包 括入口、出口以及管道通路，该管道通路在入口和出口之间延伸并限定纵向轴线、径向轴线 和切向轴线。过渡管道的出口沿纵向轴线和切向轴线从入口偏置。管道通路包括从入口延 伸的上游部分以及从出口延伸的下游部分。涡轮系统还包括从管道通路的外表面延伸的 肋，该肋分隔上游部分和下游部分。 在另一实施例中，提供了一种涡轮系统。该涡轮系统包括过渡管道，该过渡管道包 括入口、出口以及管道通路，该管道通路在入口和出口之间延伸并限定纵向轴线、径向轴线 和切向轴线。过渡管道的出口沿纵向轴线和切向轴线从入口偏置。涡轮系统还包括大体上 围绕过渡管道的流套筒，该流套筒包括上游出口、下游出口以及在上游出口和下游出口之 间延伸的套筒通路。涡轮系统还包括：限定于过渡管道和流套筒之间的腔，该腔包括上游腔 和下游腔；以及定位在过渡管道和流套筒之间的肋，该肋分隔上游腔和下游腔。 根据本专利技术的一方面，提供了一种涡轮系统，包括：过渡管道，其包括入口、出口和 管道通路，管道通路在入口和出口之间延伸并限定纵向轴线、径向轴线和切向轴线，过渡管 道的出口沿纵向轴线和切向轴线从入口偏置，管道通路包括从入口延伸的上游部分以及从 出口延伸的下游部分；肋，其从管道通路的外表面延伸，肋分隔上游部分和下游部分。 优选地,该润轮系统还包括大体上围绕过渡管道的流套筒，流套筒包括上游出口、 下游出口以及在上游出口和下游出口之间延伸的套筒通路，套筒通路包括从上游出口延伸 的上游部分以及从下游出口延伸的下游部分，并且其中，肋进一步分隔流套筒的上游部分 和流套筒的下游部分。 优选地，过渡管道的上游部分和流套筒在它们之间限定上游腔，其中过渡管道的 下游部分和流套筒在它们之间限定下游腔，并且其中，肋大体上使上游腔和下游腔彼此隔 离。 优选地，流套筒是冲击套筒。 优选地，肋与通路成整体。 优选地，多个薄膜冷却孔被限定在管道通路的下游部分中。 优选地，过渡管道的出口进一步沿径向轴线从入口偏置。 优选地，下游部分还包括多个内部销。 优选地，该涡轮系统还包括与过渡管道连通的涡轮部段，涡轮部段包括第一级动 叶组件。 优选地，没有喷嘴布置在第一级动叶组件的上游。 根据本专利技术的另一方面，提供了 一种涡轮系统，包括：过渡管道，其包括入口、出口 和管道通路，管道通路在入口和出口之间延伸并限定纵向轴线、径向轴线和切向轴线，过渡 管道的出口沿纵向轴线和切向轴线从入口偏置；大体上围绕过渡管道的流套筒，流套筒包 括上游出口、下游出口以及在上游出口和下游出口之间延伸的套筒通路；限定在过渡管道 和流套筒之间的腔，腔包括上游腔和下游腔；以及定位在过渡管道和流套筒之间的肋，肋分 隔上游腔和下游腔。 优选地，肋大体上使上游腔和下游腔彼此隔离。 优选地，肋从管道通路的外表面延伸。 优选地，流套筒是冲击套筒。 优选地，多个薄膜冷却孔被限定在管道通路的下游部分中。 优选地，过渡管道的出口进一步沿径向轴线从入口偏置。 优选地，该涡轮系统还包括与过渡管道连通的涡轮部段，涡轮部段包括第一级动 叶组件。 优选地，没有喷嘴布置在第一级动叶组件的上游。 根据本专利技术的又一方面，提供了一种涡轮机，包括：入口部段；排气部段；压缩机 部段；燃烧器部段；以及与过渡管道连通的涡轮部段，涡轮部段包括第一级动叶组件，其 中，没有喷嘴布置在第一级动叶组件的上游。燃烧器部段包括：过渡管道，其包括入口、出口 和管道通路，管道通路在入口和出口之间延伸并限定纵向轴线、径向轴线和切向轴线，过渡 管道的出口沿纵向轴线和切向轴线从入口偏置；大体上围绕过渡管道的流套筒，流套筒包 括上游出口、下游出口以及在上游出口和下游出口之间延伸的套筒通路；限定在过渡管道 和流套筒之间的腔，腔包括上游腔和下游腔；以及定位在过渡管道和流套筒之间的肋，肋分 隔上游腔和下游腔。 优选地，肋大体上使上游腔和下游腔彼此隔离。 参照下面的描述和所附权利要求，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得 更好理解。被包括在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与描 述一起用于说明本专利技术的原理。 【附图说明】 在该说明书中阐述了本专利技术的完整且充分的公开，包括其对于本领域普通技术人 员而言的最佳模式，说明书对附图进行了参考，其中： 图1是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的示意图； 图2是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮系统的若干部分的截面图； 图3是根据本公开的一个实施例的环形阵列的过渡管道和相关联的冲击套筒的透视 图； 图4是根据本公开的一个实施例的多个过渡管道和相关联的冲击套筒的顶部后视透 视图； 图5是根据本公开的另一实施例的多个过渡管道的顶部后视透视图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮系统，包括：过渡管道，其包括入口、出口和管道通路，所述管道通路在所述入口和所述出口之间延伸并限定纵向轴线、径向轴线和切向轴线，所述过渡管道的出口沿所述纵向轴线和所述切向轴线从所述入口偏置，所述管道通路包括从所述入口延伸的上游部分以及从所述出口延伸的下游部分；肋，其从所述管道通路的外表面延伸，所述肋分隔所述上游部分和所述下游部分。

【技术特征摘要】
2013.03.21 US 13/848,2041. 一种涡轮系统，包括： 过渡管道，其包括入口、出口和管道通路，所述管道通路在所述入口和所述出口之间延 伸并限定纵向轴线、径向轴线和切向轴线，所述过渡管道的出口沿所述纵向轴线和所述切 向轴线从所述入口偏置，所述管道通路包括从所述入口延伸的上游部分以及从所述出口延 伸的下游部分； 肋，其从所述管道通路的外表面延伸，所述肋分隔所述上游部分和所述下游部分。2. 根据权利要求1所述的涡轮系统，其特征在于，还包括大体上围绕所述过渡管道的 流套筒，所述流套筒包括上游出口、下游出口以及在所述上游出口和所述下游出口之间延 伸的套筒通路，所述套筒通路包括从所述上游出口延伸的上游部分以及从所述下游出口延 伸的下游部分，并且其中，所述肋进一步分隔所述流套筒的上游部分和所述流套筒的下游 部分。3. 根据权利要求2所述的涡轮系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：KW麦克马汉，JS勒贝格，JJ马尔多纳多，DJ迪拉德，JS弗拉纳根，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US