专利名称：用于在燃烧器中安装过渡件的方法和设备的制作方法
技术领域：
本文中公开的本主题大体涉及涡轮系统，并且更尤其地涉及用于在涡轮系统的燃烧器中安装过渡件的方法和设备。
背景技术：
涡轮系统在诸如发电的领域中广泛使用。例如，现有燃气涡轮系统包括压缩器、燃烧器和涡轮。在涡轮系统的操作期间，系统的许多构件可经受显著的结构振动和热膨胀。这些作用能使构件承受应力并且最终导致构件失效。例如，在燃气涡轮系统中，围绕燃烧器过渡件的燃烧器冲击套筒尤其易受结构振动的破坏。而且，冲击套筒和过渡件易受热膨胀的破坏。冲击套筒和过渡件的典型配置包括布置在冲击套筒的前端的外部环。多个垫片可 焊接在过渡件与支撑环之间。安装支架安装到支撑环并且连接到压缩器排出壳体以在燃烧器中安装过渡件。然而该配置可以是昂贵的并且易出现裂缝。例如，外部环可能未充分地适应过渡件和冲击套筒的结构振动和热膨胀。而且，在压缩器排出壳体与过渡件之间的负荷可能未最优地传递，因为负荷必须通过外部环传递。因此，在本领域中期望用于在燃烧器中安装过渡件的改进的设备和方法。例如，提供用于过渡件到压缩器排出壳体的直接安装的设备和方法将是有利的。此外，期望设备和方法，其提供用于过渡件的安装并且是更便宜的并且不易出现裂缝。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分陈述，或者可从描述中显而易见或者可通过本发明的实践而学习。在一个实施例中，公开了用于燃烧器的支架。燃烧器具有至少部分围绕过渡件的冲击套筒和至少部分围绕冲击套筒的外部壳体。支架包括构造成安装到过渡件的基部和从基部延伸并且构造成连接到外部壳体的凸缘。在另一实施例中，公开了燃烧器。燃烧器包括过渡件、至少部分围绕过渡件的冲击套筒、至少部分围绕冲击套筒和过渡件的外部壳体和安装到过渡件并且连接到外部壳体的支架。在另一实施例中，公开了用于在燃烧器中安装过渡件的方法。方法包括将支架安装到过渡件。方法还包括延伸支架通过冲击套筒，冲击套筒至少部分围绕过渡件。方法还包括连接支架到外部壳体，外部壳体至少部分围绕冲击套筒。本发明的这些和其它特征、方面和优点将参考以下描述和所附权利要求变得更容易理解。合并在本说明书中并且构成本说明书的部分的附图示出了本发明的实施例并且连同说明书用来解释本发明的原理。
针对本领域技术人员的本发明的全面并且能够实现的公开，包括其最佳模式，在参考附图的说明书中陈述，其中图I是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各种构件的侧剖视图；图3是根据本公开的一个实施例，从多个匹配支架中分解的多个支架的透视图；并且图4是根据本公开的一个实施例的支架的透视图。部件列表 10 涡轮系绕12 压缩器14 燃烧器16 涡轮18 轴20 扩散器22 排出压室24 工作流体25 外部壳体26 燃料喷嘴28 燃烧室30 热气体流32 热气体路径34 过渡件空腔36 涡轮喷嘴40 燃烧器衬套42 流动套筒44 流动路径46 进口50 冲击套筒52 安装凸缘54 安装部件56 过渡件58 流动路径60 进口100 支架110 基部112 安装表面114 外部表面(过渡件)116 流动通道120 凸缘
122支架通道124沟槽130内部表面132匹配支架134突片部分140轴向轴线142径向轴线
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。各实例以本发明的解释而不是本发明的限制的方式提供。事实上，对本领域技术人员显而易见的是，在本发明中能够做出各种修改和变型而不脱离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征能够与另一实施例一起利用以产生又一实施例。因此，意图本发明覆盖在所附权利要求和它们的等价物的范围内的这些修改和变型。图I是燃气涡轮系统10的示意图。系统10可包括压缩器12、燃烧器14和涡轮16。而且，系统10可包括多个压缩器12、多个燃烧器14和多个涡轮16。压缩器12和涡轮16可通过轴18联接。轴18可为单一轴或联接在一起以形成轴18的多个轴段。如图2所示，燃烧器14大体流体地联接到压缩器12和涡轮16。压缩器12可包括扩散器20和排出压室22，其流体连通地彼此联接，以便便于导引工作流体24到燃烧器14。如图所示，排出压室22的至少一部分通过外部壳体25，诸如压缩器排出壳体来限定。在压缩器12中压缩之后，工作流体24可流经扩散器20并且提供到排出压室22。工作流体24可然后从排出压室22流到燃烧器14，在其中工作流体24与来自燃料喷嘴26的燃料组合。在与燃料混合之后，工作流体24/燃料混合物可在燃烧室28内点燃以生成热气体流30。热气体流30可被导引通过燃烧室28沿热气体路径32进入过渡件空腔34并且通过涡轮喷嘴36到涡轮16。燃烧器14可包括构造成便于工作流体24的中空环形壁。例如，燃烧器14可包括布置在流动套筒42内的燃烧器衬套40。燃烧器衬套40和流动套筒42的配置，如图2所示，是大体同心的并且可限定在其间的环形通道或流动路径44。在特定实施例中，流动套筒42和燃烧器衬套40可限定燃烧器14的第一或上游中空环形壁。流动套筒42可包括多个进口 46，其提供流动路径用于工作流体24的至少一部分从压缩器12通过排出压室22进入流动路径44。换言之，流动套筒42可穿孔有一定模式的开口以限定穿孔环形壁。燃烧器衬套40的内部可限定大致柱形或环形燃烧室28，并且至少部分限定热气体路径32，热气体流30可被引导通过热气体路径32。在燃烧器衬套40和流动套筒42的下游，冲击套筒50可联接到流动套筒42。流动套筒42可包括安装凸缘52，其构造成接收冲击套筒50的安装部件54。过渡件56可布置在冲击套筒50内，使得冲击套筒50围绕过渡件56的至少一部分。冲击套筒50和过渡件56的同心配置可限定在其间的环形通道或流动路径58。冲击套筒50可包括多个进口 60，其可提供流动路径，用于工作流体24的至少一部分从压缩器12通过排出压室22进入流动路径58。换言之，冲击套筒50可穿孔有一定模式的开口以限定穿孔环形壁。过渡件56的内部空腔34可进一步限定热气体路径32，来自燃烧室28的热气体流30可通过热气体路径32被引导进入涡轮16。如图所示，流动路径58流体联接到流动路径44。因此，流动路径44和流动路径58 一起限定构造成提供工作流体24从压缩器12和排出压室22到燃料喷嘴26并且还冷却燃烧器14的流动路径。如上文讨论地，涡轮系统10在操作中，可吸入工作流体24并且提供工作流体24到压缩器12。通过轴18驱动的压缩器12可旋转并且压缩工作流体24。压缩工作流体24可然后排进扩散器20。压缩工作流体24的大部分可然后从压缩器12排出，依靠扩散器20，通过排出压室22并且进入燃烧器14。此外，压缩工作流体24的小部分(未示出)可导引到下游用于涡轮发动机10的其它构件的冷却。
如图所示，限定排出压室22的外部壳体25可至少部分围绕冲击套筒50和流动套筒42。在排出压室22内的压缩工作流体24的一部分可依靠进口 60进入流动路径58。在流动路径58中的工作流体24可然后导引到上游通过流动路径44，使得工作流体24被弓I导过燃烧器衬套34。因此，流动路径在上游方向中通过流动路径58 (通过冲击套筒50和过渡件56形成)和流动路径44 (通过流动套筒42和燃烧器衬套40形成)限定。因此，流动路径44可从流动路径58和进口 46中接收工作流体24。流过流动路径44的工作流体24可然后导引到上游朝向燃料喷嘴26，如上文讨论地。燃烧器14的过渡件56和冲击套筒50通常必须安装并且定位在燃烧器14中。通常，期望如下安装设备和方法，即其较便宜并且防止燃烧器14的各种构件的破裂。因此，本公开还涉及支架100，或多个支架100，用于在燃烧器14中安装过渡件56。根据本公开的支架100提供在过渡件56与外部壳体25之间的连接。因此，在示范实施例中，支架100可有利地消除对在燃烧器14中的先前使用的构件，诸如外部环和垫片的需要，该先前使用的构件可证明对燃烧器14是昂贵的，并且能够导致燃烧器14的各种构件的破裂。根据本公开的支架100还可在许多实施例中允许冲击套筒50的前端在朝向流动套筒42的大体上游方向上延伸并且伸长，并且可能直接连接到流动套筒42，而不是通过外部环连接。如在本领域中公知的，冲击套筒50的前端是大体邻近流动套筒42的冲击套筒50的端部。冲击套筒50的各种构件和可能的修改的消除因此提供对现有技术燃烧器14的许多优点，现有技术燃烧器14使用被冲击套筒50至少部分围绕的过渡件56。然而应当理解，上文讨论的各种构件不需要被消除，并且包括各种构件的冲击套筒50和燃烧器14，诸如在前端包括外部环的冲击套筒50在本公开的范围和精神内。如图2到图4所示，支架100或多个支架100可安装到过渡件56并且连接到外部壳体25。在示范实施例中，支架100的至少一部分可定位成邻近过渡件56的前端。如本领域中公知的，过渡件56的前端是大体邻近燃烧器衬套40的过渡件56的端部。然而，应当理解根据本公开的支架100可大体定位在沿着或者围绕过渡件56的外围的任何位置。例如，在示范实施例中，多个支架100可配置成围绕过渡件56或其一部分的大体环形阵列，如图3所示。例如，如图所示，两个支架100可在围绕过渡件的外围的至少一部分的大体环形阵列中彼此间隔开。可选地，三个或者更多个支架100可在围绕过渡件的外围的至少一部分的大体环形阵列中彼此间隔开。额外地或者可选地，多个支架100可配置成多个阵列，并且这些阵列可沿过渡件56的长度或者其一部分配置。
应当理解本公开不受限于特定数目或配置的支架100。而是，在过渡件56上提供的任何适当数目和配置的支架100在本公开的范围和精神内。如上文所述，根据本公开的支架100可安装到过渡件56。因此，在示范实施例中，支架100可包括基部110。基部110可构造成用于安装到过渡件56，并且可因此安装到在燃烧器14中的过渡件56。如图3和图4中所示，基部110可限定安装表面112。安装表面112可大体为基部110的表面，其当支架100安装到过渡件56时接触过渡件56。因此，在一些实施例中，安装表面112可具有轮廓，其在安装表面112接触过渡件56的外部表面114的位置处大体类似于外部表面114的轮廓。然而可选地，安装表面112可具有适合用于安装支架100到过渡件56的任何轮廓。支架100，诸如基部110，可通过任何适当的安装装置或工序安装到过渡件56。在一些实施例中，例如，适当机械紧固件和/或适当焊接可用于安装支架100。适当机械紧固件可包括例如螺母-螺栓组合、铆钉、螺纹件、钉子或任何其它适当机械紧固装置。适当焊接可使用任何适当焊接技术施加。可选地，支架100的安装可包括例如，形成与过渡件56构成整体的支架100。因此，根据本公开，整体的过渡件56和支架100可构成安装到过渡件56的支架100。如图3和图4中所示，在一些实施例中，基部110可贯穿基部100的高度或者其部分大体成锥形。例如，基部110可从邻近过渡件56的大体更宽的部分到与过渡件56分开的大体更窄的部分成锥形。这可有利地允许施加到基部110的负荷更好地分配到过渡件56。然而，应当理解本公开不受限于带有锥形基部110的支架100，而是任何适当形状的基部110在本公开的范围和精神内。如图3和图4中所示，在一些实施例中，基部110可限定通过其中的流动通道116或者多个流动通道116。在基部110中限定的流动通道116可例如允许工作介质24在过渡件56与冲击套筒50之间流动以流过其间，从而允许工作介质24向上游更有效率地流动。流动通道116或者多个流动通道116可在一些实施例中类似于如上文讨论的基部110的锥形而成锥形。然而，应当理解本公开不受限于带有锥形流动通道116的基部110，而是具有任何适当尺寸的任何适当成形的流动通道116在本公开的范围和精神内。如上文所述，根据本公开的支架100可连接到外部壳体25。因此，在示范实施例中，支架100可包括凸缘120。凸缘120可例如从基部110延伸并且构造成用于连接过渡件56到外部壳体25，并且可因此连接过渡件56到在燃烧器14中的外部壳体25。如图3和图4所示,在示范实施例中的凸缘120可延伸通过冲击套筒50。冲击套筒50可例如限定支架通道122或多个支架通道122。支架通道122可定位成使得各支架100与支架通道122关联，并且支架100的部分，诸如凸缘120或其部分，延伸通过支架通道122。因此，支架通道122可在示范实施例中允许支架100直接连接到外部壳体25或者其构件，如下文讨论地，并且因此提供在过渡件56与外部壳体25之间的直接连接。根据本公开的支架通道122可具有任何适当的尺寸和形状。在一些实施例中，支架通道122可定尺寸并且定形状成大体防止冲击套筒50与支架100之间的接触。因此，在系统10的操作期间，冲击套筒50与支架100之间的接触可如期望地是较罕见的。然而在其它实施例中，支架通道122可允许间歇的或者恒定的接触，如期望或者要求地。根据本公开的凸缘120可具有任何适当尺寸和形状，用于连接支架100和外部壳、体25。例如，在如图3和图4中所示的一些实施例中，凸缘120可限定沟槽124。沟槽124可构造成用于连接支架100到外部壳体25，并且可因此连接支架100到外部壳体25。例如，外部壳体25可限定内部表面130，如图2所示。在一些实施例中，凸缘120可例如连接到内部表面130。在其它实施例中，各种构件可从外部壳体25，诸如从内部表面130延伸以安装支架100到外部壳体25。如图2和图3所示，例如，外部壳体25可包括匹配支架132或者多个匹配支架132。匹配支架132可从外部壳体25的内部表面130延伸，并且构造成用于连接支架100或多个支架100与外部壳体25。因此，匹配支架132可在示范实施例中提供并且与支架100中的每一个关联。
匹配支架132可通过任何适当安装装置或工序安装到外部壳体25。在一些实施例中，例如，适当机械紧固件和/或适当焊接可用以安装匹配支架132。适当机械紧固件可包括例如螺母-螺栓组合、铆钉、螺纹件、钉子或任何其它适当机械紧固装置。适当焊接可使用任何适当焊接技术施加。可选地，匹配支架132的安装可包括例如形成与外部壳体25构成整体的匹配支架132。因此根据本公开，整体的外部壳体25和匹配支架132可构成安装到外部壳体25的匹配支架132。在示范实施例中，根据本公开的匹配支架132可包括突片部分134，如图3所示。突片部分134可构造成与支架100连接，从而连接支架100与外部壳体25。在如图3所示的示范实施例中，突片部分134可构造成与沟槽124连接。例如，突片部分134可插入沟槽124，从而连接支架100与外部壳体25。应当明白，沟槽124和突片部分134不需要分别被包括在凸缘120和匹配支架132上。例如，在可选实施例中，沟槽可被包括在匹配支架132上并且突片部分可被包括在凸缘120上，或者匹配沟槽可被包括在凸缘120和匹配支架132上，或者匹配突片部分可被包括在凸缘120和匹配支架132上。而且，用来连接过渡件56和外部壳体25的支架100和匹配支架132或者支架100和任何其它构件或者外部壳体25自身的任何适当构型在本公开的范围和精神内。如所述，根据本公开的支架100可连接过渡件56和外部壳体25。而且，支架100可在一些实施例中防止过渡件56相对于外部壳体25在一个或者多个方向上的运动,和/或可允许过渡件56相对于外部壳体25在一个或多个方向上的运动。例如，在示范实施例中，在支架100与外部壳体25之间，诸如在支架100与匹配支架132之间的连接可大体防止过渡件56在一个或者多个方向上的轴向运动。轴向运动可大体限定为沿轴向轴线140的运动，如图3所示。额外地或可选地,在示范实施例中，支架100与外部壳体25之间,诸如在支架100与匹配支架132之间的连接可大体允许过渡件56在一个或者多个方向上的径向运动。径向运动可大体限定为沿径向轴线142的运动，如图3所示。防止轴向运动可因此将过渡件56定位在外部壳体25内，而允许径向运动可因此允许过渡件56由于在系统10的操作期间的热膨胀而振动并且增长或者收缩。有利地，这可降低或者防止在系统10的操作期间的破裂的可能性，从而总体上延长过渡件56和系统10的寿命。本公开还涉及用于在燃烧器14中安装过渡件56的方法。当安装在燃烧器14中时，过渡件56，如上文讨论地，可被冲击套筒50至少部分围绕，冲击套筒50可被外部壳体25至少部分围绕。方法可包括，例如，将支架100或多个支架100安装到过渡件56，如上文讨论地。
方法还可包括延伸支架100或者多个支架100通过冲击套筒50,诸如通过在冲击套筒50中限定的支架通道122或者多个支架通道122，如上文讨论地。因此，在其中冲击套筒50限定支架通道122的示范实施例中，支架100中的每一个可定位在支架通道122内，使得支架100的一部分，诸如凸缘120突出通过支架通道122。支架100可因此可用于连接到外部壳体25。方法还可包括安装匹配支架132或者多个匹配支架132到外部壳体25的内部表面130，如上文所述。方法还可包括连接支架100到外部壳体25，诸如连接到从外部壳体132延伸的匹配支架132，如上文讨论地。本书面描述利用实例以公开本发明，包括 其最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制备和利用任何装置或系统并且执行任何合并的方法。本发明的专利权范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果其它实例包括与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质差别的等效结构元件，则这些其它实例预期在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种燃烧器(14)，包括 过渡件(56)； 冲击套筒(50)，其至少部分围绕所述过渡件(56)； 外部壳体(25)，其至少部分围绕所述冲击套筒(50)和所述过渡件(56);和 支架(100)，其安装到所述过渡件(56)并且连接到所述外部壳体(25)。
2.根据权利要求I所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述支架(100)包括安装到所述过渡件(56)的基部(110)和从所述基部(110)延伸并且连接到所述外部壳体(25)的凸缘(120)。
3.根据权利要求2所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述基部(110)限定通过其中的 流动通道(116)。
4.根据权利要求I到3中的任一项所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述冲击套筒(50)限定支架通道(122)，并且其中，所述支架(100)的一部分延伸通过所述支架通道(122)。
5.根据权利要求I到4中的任一项所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述外部壳体(25)限定内部表面(130)并且包括从所述内部表面(130)延伸的匹配支架(132)，所述匹配支架(132)连接所述支架(100)和所述外部壳体(25)。
6.根据权利要求I到5中的任一项所述的燃烧器(14)，其特征在于，在所述支架(100)与所述外部壳体(25)之间的连接大体防止所述过渡件(56)在至少一个方向上的轴向运动，并且大体允许所述过渡件(56)的径向运动和热膨胀。
7.一种用于燃烧器(14)的支架(100)，所述燃烧器(14)具有至少部分围绕过渡件(56)的冲击套筒(50)和至少部分围绕所述冲击套筒(50)的外部壳体(25)，所述支架(100)包括 基部(110)，其构造成安装到所述过渡件(56);和 凸缘(120)，其从所述基部(110)延伸并且构造成连接到所述外部壳体(25)。
8.根据权利要求7所述的支架(100)，其特征在于，所述基部(110)限定通过其中的流动通道(116)。
9.根据权利要求7到8中的任一项所述的支架(100)，其特征在于，所述基部(110)限定安装表面(112)，所述安装表面(112)具有轮廓，其大体类似于所述过渡件(56)的外部表面(114)的轮廓。
10.根据权利要求7到9中的任一项所述的支架(100)，其特征在于，所述凸缘(120)限定沟槽(124)，所述沟槽(124)构造成用于连接所述凸缘(120)到所述外部壳体(25)。
11.根据权利要求7到10中的任一项所述的支架(100)，其特征在于，所述凸缘(120)的一部分构造成延伸通过在所述冲击套筒(50)中限定的支架通道(122)。
12.根据权利要求7到11中的任一项所述的支架(100)，其特征在于，所述凸缘(120)构造成与从所述外部壳体(25)的内部表面(130)延伸的匹配支架(132)连接。
13.一种用于在燃烧器(14)中安装过渡件(56)的方法，所述方法包括 将支架(100)安装到所述过渡件(56)； 延伸所述支架(100)通过冲击套筒(50)，所述冲击套筒(50)至少部分围绕所述过渡件(56);并且连接所述支架(100)到外部壳体(25)，所述外部壳体(25)至少部分围绕所述冲击套筒(50)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括将匹配支架(132)安装到所述外部壳体(25)的内部表面(130)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，连接步骤包括连接所述支架(100)到所述匹配支架(132)。
全文摘要
本发明涉及用于在燃烧器中安装过渡件的方法和设备。公开了一种用于燃烧器(14)的支架(100)和一种用于在燃烧器(14)中安装过渡件(56)的方法。燃烧器(14)具有至少部分围绕过渡件(56)的冲击套筒(50)和至少部分围绕冲击套筒(50)的外部壳体(25)。支架(100)安装到过渡件(56)并且连接到外部壳体(25)。方法包括将支架(100)安装到过渡件(56)；延伸支架(100)通过冲击套筒(50)，冲击套筒(50)至少部分围绕过渡件(56)；并且连接支架(100)到外部壳体(25)，外部壳体(25)至少部分围绕冲击套筒(50)。
文档编号F23D14/46GK102644918SQ20121004904
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月20日 优先权日2011年2月18日
发明者D·W·奇拉, P·B·梅尔顿 申请人:通用电气公司