具有铰接连接的燃气涡轮燃烧器出射件制造技术

一种在路径(82)中引导燃烧气体流动(36A)从燃烧器(63)至供给燃气涡轮(26)的第一叶片部(37)的环形腔室(68)的具有入口喉部(67)的出射件(66)。出射件进一步包括形成环形腔室的周向节段的出口部分(69)。出口部分通过铰链(78A，78B，80A，80B)与邻接的出口部分互连。各铰链可以具有平行于涡轮的中心线(21)的铰链轴线(82A，82B)。各个气体流动(36A)通过出射件的组件(60)被配置成在给送腔室(68)上会聚成均匀的螺旋流动，该螺旋流动以力的最小周向变化驱动第一叶片部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有铰接连接的燃气涡轮燃烧器出射件关于联邦资助研究或开发的声明本专利技术的开发部分得到了美国能源部授予的合同号为DE-FC26-05NT42644的支持。因此，美国政府可以具有本专利技术中的某些权利。
该专利技术总体涉及燃气涡轮燃烧发动机。特别地，它涉及用于引导燃烧气体从罐环型燃烧器至第一排涡轮叶片的设备和组件。
技术介绍
具有罐环型燃烧器的燃气涡轮发动机需要将来自燃烧器的气体引导并导向至第一排涡轮叶片的结构。这些结构必须将燃烧气体流动流定向成以针对叶片的转动的最佳角度接触涡轮叶片。传统结构包括过渡管道、静翼片和密封。各过渡管道引导气体从燃烧器至叶片的紧接着上游的翼片。翼片将气体流动周向地定向并将其朝向叶片导向。该配置随着流朝向第一排涡轮叶片行进而使存在于气体流中的能量的量降低，并且它需要大量的冷却。能量随着流从一个部件过渡至下一个而损失，并且冷空气会泄漏到热气体路径内。通过密封件进入热气体路径内的冷空气泄漏随着密封件归因于振动和冲蚀磨损而增加。当流被翼片重新定向时能量也损失。被冷却的部件归因于冷却结构、严格的公差要求和不寻常的形状而制造起来昂贵且复杂。用于这样的被冷却部件的热绝缘层可能会磨损并且可能被损坏。翼片表面和其上的热绝缘层归因于它们相对于流倾斜定向而易于损坏。这样的损坏可能需要部件修补或更换，这在材料、人力和停工时间上方面都产生了成本。热应力也降低了底层材料的使用寿命。此外，翼片和密封件需要冷却流体的流。这耗费能量并为与热有关的部件损坏和相关联的成本创造了更多机会。涡轮翼片被分段生产并接着被组装到一起以形成环。这需要在翼片部件之间的附加的密封件，更多的冷空气泄漏可能会通过该密封件进入到热气体路径内。此外，这些配置通常需要部件在发动机的狭窄区域中直接组装到发动机上，这耗时且困难。【附图说明】鉴于附图在以下描述中说明专利技术，附图示出:图1是现有技术的燃气涡轮发动机的截面侧视图。图2是图示出专利技术的实施例的组件的前视图。图3是图2的组件的后视图。图4是图示出专利技术的实施例的出射件的立体后视图。图5是在铰链销被安装的状态下的图4的出射件的出口部分的下游端的立体后视图。图6是邻接的出射件之间的正在进行中的连接的立体前视图。图7是示出了连接的定型的与图6中一样的视图。【具体实施方式】本专利技术包括与作为公开号为US2011/0203282A1在2011年8月25日公布的共同拥有的美国专利申请有关的改进，该申请通过引用合并于此。本专利技术的实施例包括燃烧器气体流导向装置，该装置使流动中的旋转最小化、使密封件最小化、使转动的涡轮叶片上的应力变化最小化、使工作流体动态能量损失降低并消除了第一排静翼片的需要。它包括具有形成了在第一排转动的涡轮叶片紧接着前面的环形燃烧气体给送腔室的节段的出口部分的过渡管道出射件，和气体涡轮发动机中的邻接的出射件之间的连接布置。图1是具有中心线21、压气机部22、燃烧部24和涡轮部26的现有技术的燃气涡轮发动机20的部分侧截面图。各燃烧器28具有相对于通过燃烧器的工作气体流的上游端部30和下游端部32。过渡管道34和出射件35引导燃烧气体36从燃烧器至涡轮部26的第一级转动叶片37。静翼片38将进入的流36重新导向至最佳周向/轴向流角度以驱动第一级叶片37。其他排的静翼片39可以在涡轮部26的进一步级中处于其他排的转动叶片40前面的位置。燃烧器叶片42经由共用轴44被涡轮叶片37、40驱动。燃料46进入各燃烧器。压缩空气48进入围绕燃烧器的增压室50。它进入燃烧器的上游端部30，并且与燃料混合用于燃烧。它还围绕燃烧器28和过渡管道34以提供冷却空气。它具有比燃烧器和过渡管道中的工作气体更高的压力。各流36是离散的直到它在静翼片38的紧接着上游离开过渡管道34。在各流到达叶片37之前翼片38进一步将这些离散的流分开。因此，当叶片转动通过被分开且被重新导向的流时，叶片接收来自燃烧气体流36的周向上变化的力。图2是图示出专利技术的实施例的组件60的前视图。在这里，“前视图”意味着在从发动机的前面或入口端部向后的方向上观看，而“后视图”意味着相反。“向后”意味着朝向发动机的后面或排气端部。“径向内侧”和“径向外侧”意味着分别相对于发动机中心线21在径向上接近和在径向上远离。在图示中，当从前视图观看时发动机顺时针转动。然而，专利技术也涵盖逆时针转动的发动机，其中部件相应地被重新定向。组件60形成用于以发动机中心线21为中心的燃烧器63的各个环形阵列(示出了其中的一个)的流动导向结构62的环形阵列。各流动导向结构62可以包括锥形部64和出射件66，出射件66可以与锥形部一体或者附接至其上。各出射件66具有入口喉部部分67和出口部分69，该出口部分在周向上的上、下游端部78、80处被连接65至两个周向上邻接的出口部分69。“在周向上邻接”在这里意味着沿着以发动机中心线21为中心的圆弧邻接。组装起来的出口部分69 —起形成环形燃烧气体给送腔室68 (图3)。来自各燃烧器63的燃烧气体流36A流动通过各个流动导向结构62。图3是图2的组件60的后视图。环形腔室68具有前壁部分68A、径向内侧壁68B和径向外侧壁68C。它可以具有在内侧和外侧壁68B、68C的后边缘处垂直于涡轮中心线的出口密封面。合并线70示出了出射件喉部67与腔室68的前壁部分68A合并的位置。各个气体流动流36A以离散的周向间隔进入环形腔室68。每一个在具有周向分量和相对于涡轮中心线21的轴向向后的分量的流动方向上进入，因此在腔室68中形成了螺旋向后的流动。各流动流36A作为离散的流动被出射件66的喉部67引导直到环形腔室68。在各喉部67中，流动36A被管状壁划界并导向，但是在环形腔室68中流动36A未通过壁彼此分离。喉部67可以从入口端部71处的圆形截面变体至其进入出口部分69时的非圆形截面、尤其是梯形截面。喉部67产生被校直的流动36A，接着随着其进入环形腔室68而将其转变成部分有界的气体流动。组件60可以将被校直的流动以邻接的非重叠的配置传送至腔室68。喉部67可以在其完全有界的长度的至少大部分上维持恒定的截面面积或者它可以围绕恒定轴线82会聚。喉部的内表面可以沿着喉部的完全有界部分的至少大部分可选地保持在其最小圆形内径的直径内。“最小圆形内径”意味着喉部的圆形部分的最小直径。喉部可以可选地限于不以任何维度发散，并且可选地可以沿着其长度的至少大部分在每个维度中以恒定比率或以恒定减小的比率会聚。这些是改进校直并减少紊流的可选设计特征。环形腔室68可以安装在第一排转动的涡轮叶片的紧接着的前方。其内的流动36A可以未用壁分离。作为结果，流动可以在进入第一排涡轮叶片紧接着之前形成均匀的且未分开的螺旋流动。各气体流动36A可以被约束以跟随沿着流动导向结构62的纵轴线82的直线流动路径。该流动路径可以主要相切于环形腔室68的弧形并部分地向后。在环形腔室68中，喉部67的限定了各流动36A的壁随着喉部并入出射件的出口部分69内而停止这样做。出口部分69形成环形腔室68的弧形节段。气体流动36A继续大体螺旋地通过环形腔室、向后前进、离开腔室并撞击在转动的叶片上。图4示出单个出射件66，其具有将其连接至图2和图3的组件60中的邻接的出射件6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于引导燃烧气体从燃烧器至燃气涡轮发动机的第一级涡轮叶片的出射件，所述出射件包括：入口部分；和出口部分，包括相对于发动机中心线的周向上游端部和周向下游端部；其中，所述出口部分的每个周向端部包括相对于所述发动机中心线的径向内侧铰链部件和径向外侧铰链部件；和其中所述铰链部件中的每一个被配置成当组装在所述燃气涡轮发动机中时铰链连接至邻接的出射件的邻接的出口部分上的匹配的铰链部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·查隆，W·W·潘基，
申请(专利权)人：西门子能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US