用于冷却过渡喷嘴的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于冷却过渡喷嘴的方法和系统。该过渡喷嘴包括：内衬，内衬在其中限定燃烧室；包层，包层包围内衬使得在包层和内衬之间限定冷却管道；冷却流体入口，冷却流体入口被配置成将冷却流体供应到冷却管道；以及多个肋，多个肋联接在内衬和包层之间使得多个冷却通道限定于冷却管道中。

【技术实现步骤摘要】
用于冷却过渡喷嘴的方法和系统
本专利技术大体上涉及涡轮机系统，并且更特别地，涉及冷却可以用于涡轮机系统的过渡喷嘴。
技术介绍
至少一些已知的燃气涡轮机系统包括不同于、并且独立于涡轮机的燃烧器。在操作期间，一些这样的涡轮机系统可能形成燃烧器和涡轮机之间的泄漏，所述泄漏可能影响燃烧器的排放能力(即，NOX)、和/或可能降低涡轮机系统的性能和/或效率。为了减小这样的泄漏，至少一些已知的涡轮机系统包括在燃烧器和涡轮机之间的多个密封件。然而随着时间，在增加的温度下操作可能减弱燃烧器和涡轮机之间的密封件。维护这样的密封件可能乏味、耗时和/或成本效益低。附加地或备选地，为了增加排放能力，至少一些已知的涡轮机系统增加燃烧器的操作温度。例如，一些已知燃烧器内的火焰温度可以增加到超过大约3900°F的温度。然而，增加的操作温度可能不利地限制燃烧器和/或涡轮机系统的使用寿命。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术提供了一种用于涡轮机组件的过渡喷嘴。该过渡喷嘴包括：内衬，内衬在其中限定燃烧室；包层，包层包围内衬使得在包层和内衬之间限定冷却管道；冷却流体入口，冷却流体入口被配置成将冷却流体供应到冷却管道；以及多个肋，多个肋联接在内衬和包层之间使得多个冷却通道限定于冷却管道中。所述多个肋的每一个肋围绕所述燃烧室大致周向地延伸，使得所述冷却通道轴向地间隔设置。所述轴向间隔的冷却通道以螺旋配置围绕所述燃烧室布置。或者，所述多个肋的每一个肋沿着所述燃烧室轴向地延伸，使得所述冷却通道周向地间隔设置。所述冷却流体入口限定于所述包层中。所述过渡喷嘴还包括限定于所述包层中的冷却流体出口，所述冷却流体出口被配置成将冷却流体的流动引导到所述冷却管道之外。所述过渡喷嘴还包括限定于所述内衬中的冷却孔，所述冷却孔提供所述冷却管道和所述燃烧室之间的流动连通。所述冷却流体入口被配置成供应作为所述冷却流体的蒸汽。在另一个方面中，本专利技术提供了一种涡轮机组件。该涡轮机组件包括：燃料喷嘴，燃料喷嘴被配置成混合燃料和空气以产生燃料和空气混合物；以及过渡喷嘴，过渡喷嘴被定向成接收来自燃料喷嘴的燃料和空气混合物。过渡喷嘴包括：内衬，内衬在其中限定燃烧室；包层，包层包围内衬使得在包层和内衬之间限定冷却管道；冷却流体入口，冷却流体入口被配置成将冷却流体供应到冷却管道；以及多个肋，多个肋联接在内衬和包层之间使得多个冷却通道限定于冷却管道中。所述多个肋的每一个肋围绕所述燃烧室大致周向地延伸，使得所述冷却通道轴向地间隔设置。或者，所述多个肋的每一个肋沿着所述燃烧室轴向地延伸，使得所述冷却通道周向地间隔设置。所述冷却流体入口限定于所述包层中。所述涡轮机组件还包括限定于所述包层中的冷却流体出口，所述冷却流体出口被配置成将冷却流体的流动引导到所述冷却管道之外。所述涡轮机组件还包括限定于所述内衬中的冷却孔，所述冷却孔提供所述冷却管道和所述燃烧室之间的流动连通。所述冷却流体入口被配置成供应作为所述冷却流体的蒸汽。在又一个方面中，本专利技术提供了一种组装涡轮机组件的方法。该方法包括：将燃料喷嘴联接到过渡喷嘴，过渡喷嘴包括内衬和包层，内衬在其中限定燃烧室，包层包围内衬使得在包层和内衬之间限定冷却管道；与冷却流体入口流动连通地联接冷却流体源，冷却流体入口被配置成将冷却流体供应到冷却管道；以及连接内衬和包层之间的多个肋使得多个冷却通道限定于冷却管道中。所述联接多个肋的步骤包括将所述多个肋联接成使得所述冷却通道轴向地间隔设置；或者，所述联接多个肋的步骤包括将所述多个肋联接成使得所述冷却通道周向地间隔设置。所述联接冷却流体源的步骤包括与限定于所述包层中的冷却流体入口流动连通地联接所述冷却流体源。所述方法还包括在所述内衬中形成冷却孔，以提供所述冷却管道和所述燃烧室之间的流动连通。本说明书中所述的特征、功能和优点可以在本专利技术的各实施例中独立地实现或者可以在另外的其它实施例中组合，可以参考以下描述和附图看到所述实施例的更多细节。附图说明图1是示例性涡轮机组件的示意图。图2是可以用于图1中所示的涡轮机组件的示例性过渡喷嘴的横截面图。图3是图2中所示、并且沿着区域3获得的过渡部分的一部分的视图。图4是可以用于图2中所示的过渡喷嘴的备选冷却管道的视图。图5是图4中所示的冷却管道的横截面图。具体实施方式本说明书中所述的系统和方法便于冷却过渡喷嘴。过渡喷嘴包括在内衬和包层之间限定的冷却管道。冷却流体源将诸如蒸汽的冷却流体供应到冷却管道。联接在内衬和包层之间的多个肋限定包层中的多个冷却通道。当冷却流体流动通过冷却通道时，它便于冷却过渡喷嘴。当在本说明书中使用时，术语“轴向”和“轴向地”表示大致平行于燃烧器的纵轴线延伸的方向和取向。当在本说明书中使用时，以单数形式叙述或在前面加有单词“一”的元件或步骤应当被理解为不排除多个元件或步骤，除非明确地指出这样的排除。此外，对本专利技术的“一个实施例”或“示例性实施例”的引用不旨在被解释为排除也包含所述特征的附加实施例的存在。图1是示例性涡轮机组件100的示意图。在示例性实施例中，涡轮机组件100包括以连续流动布置联接的压缩器104、燃烧器组件106、和经由转子轴110可旋转地联接到压缩器104的涡轮机108。在示例性实施例中，在操作期间，环境空气通过空气入口(未显示)被引导流向压缩器104。在环境空气朝着燃烧器组件106被引导之前，它由压缩器104压缩。在示例性实施例中，压缩空气与燃料混合，并且最后产生的燃料-空气混合物在燃烧器组件106内点火以生成朝着涡轮机108引导的燃烧气体。而且，在示例性实施例中，涡轮机108从燃烧气体提取旋转能量，并且旋转转子轴110以驱动压缩器104。此外，在示例性实施例中，涡轮机组件100驱动联接到转子轴110的负载112，例如发电机。在示例性实施例中，负载112在涡轮机组件100的下游。备选地，负载112可以在涡轮机组件100的上游。图2是可以用于涡轮机组件100的示例性过渡喷嘴200的横截面图。在示例性实施例中，过渡喷嘴200具有大致线性的中心轴线。备选地，过渡喷嘴200可以具有扭曲的中心轴线。过渡喷嘴200可以具有适合于允许过渡喷嘴200如本说明书中所述起作用的任何尺寸、形状和/或取向。在示例性实施例中，过渡喷嘴200包括燃烧内衬部分202、过渡部分204和涡轮机喷嘴部分206。在示例性实施例中，至少过渡部分204和喷嘴部分206集成为单一或整体部件。此外，内衬部分202、过渡部分204和喷嘴部分206可以全部集成为单一或整体部件。例如，在一个实施例中，过渡喷嘴200作为整体被铸造和/或锻造。在示例性实施例中，内衬部分202在其中限定燃烧室208。更具体地，在示例性实施例中，内衬部分202被定向成在沿着内衬部分202的轴向长度间隔的多个不同的位置(未显示)处接收燃料和/或空气，以允许局部地控制燃烧器组件106的每个燃烧器(未显示)的燃料流。因此，每个燃烧器的局部控制便于燃烧器组件106在燃烧室208内以大致均匀的燃料-空气比率操作。例如，在示例性实施例中，内衬部分202接收来自至少一个燃料喷嘴210的燃料和空气混合物，并且接收来自位于燃料喷嘴210的下游的第二级燃料喷射器212的燃料。在另一个实施例中，多个可单独控制的喷嘴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮机组件的过渡喷嘴(200)，所述过渡喷嘴包括：内衬(202)，所述内衬在其中限定燃烧室(208)；包层(214)，所述包层包围所述内衬使得在所述包层和所述内衬之间限定冷却管道(216)；冷却流体入口(230)，所述冷却流体入口被配置成将冷却流体供应到所述冷却管道；以及多个肋(220)，所述多个肋联接在所述内衬和所述包层之间使得多个冷却通道(222)限定于所述冷却管道中。

【技术特征摘要】
2012.01.03 US 13/3424751.一种用于涡轮机组件的过渡喷嘴(200)，所述过渡喷嘴包括：内衬(202)，所述内衬在其中限定燃烧室(208)；包层(214)，所述包层包围所述内衬使得在所述包层和所述内衬之间限定冷却管道(216)；冷却流体入口(230)，所述冷却流体入口被配置成将冷却流体供应到所述冷却管道；冷却流体出口，所述冷却流体出口界定于所述包层内、并接收自所述冷却管道排出的冷却流体，所述冷却流体出口经配置为将所述冷却流体流从所述冷却管道引导出去；以及肋(220)，所述肋周向围绕所述燃烧室延伸以使得一对轴向间隔的冷却通道界定于所述冷却管道中，所述一对轴向间隔的冷却通道包括第一冷却通道和第二冷却通道，所述第一和第二冷却通道皆周向围绕所述燃烧室以使得所述肋将所述第一冷却通道与第二冷却通道彼此分隔；其中，所述肋配置成在所述冷却流体被排出到所述冷却流体出口之前使得所述冷却流体自所述第一冷却通道流到所述第二冷却通道。2.根据权利要求1所述的过渡喷嘴，其特征在于，所述一对轴向间隔的冷却通道(222)以螺旋配置围绕所述燃烧室(208)布置。3.根据权利要求1所述的过渡喷嘴，其特征在于，所述冷却流体入口(230)限定于所述包层(214)中。4.根据权利要求1所述的过渡喷嘴，其特征在于，所述过渡喷嘴还包括限定于所述内衬(202)中的冷却孔(350)，所述冷却孔提供所述冷却管道(216)和所述燃烧室(208)之间的流动连通。5.根据权利要求1所述的过渡喷嘴，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：KW麦克马汉，RJ基拉，DR约翰斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：