间隔件和具有该间隔件的导管组件的制作方法

背景技术：

本公开的领域大体上涉及间隔件，且更具体而言，涉及用于在涡轮组件的燃料输送系统中对准导管的间隔件。

至少一些已知的涡轮组件包括压缩机、燃烧器、和涡轮。气体流入压缩机并被压缩。压缩气体然后被排放到燃烧器中并与燃料混合，并且所得的混合物被点燃以生成燃烧气体。燃烧气体被从燃烧器导送通过涡轮，从而驱动涡轮，涡轮又可对联接到涡轮的发电机供能。

许多已知的燃烧器具有用于将燃料喷射到燃烧区中的轴向燃料分级(afs:axialfuelstaging)系统。至少一些已知的afs系统包括在次燃料喷射器上游的主燃料喷射器，使得主燃料喷射器和次燃料喷射器在燃烧区的不同轴向级处将燃料喷射到燃烧区中。各种导管通常联接到次燃料喷射器，以用于将燃料和压缩气体供应到次燃料喷射器。期望维持这些导管的适当对准，以利于提高导管的使用寿命并且提高涡轮组件的总操作效率。

技术实现要素：

在一个方面中，提供了间隔件。间隔件包括在其中限定具有半径的开口的基本上环形的框架。间隔件还包括多个翼片，该多个翼片具有弧形形状并且从框架大体上径向向内延伸一定距离，以用于切向地支撑延伸穿过开口的导管。

在另一方面中，提供了导管组件。导管组件包括第一导管、定位在第一导管内以限定在第一导管与第二导管之间的通道的第二导管、和在通道内定位在第一导管与第二导管之间的间隔件。间隔件具有在其中限定具有半径的开口的基本上环形的框架。间隔件还具有多个翼片，该多个翼片具有弧形形状并且从框架大体上径向向内延伸一定距离，以用于在开口内将第二导管切向地支撑为与第一导管基本上同心地对准。

在另一方面中，提供了涡轮组件。涡轮组件包括燃烧筒和联接到该燃烧筒的轴向燃料分级(afs)系统。afs系统具有次燃料喷射器和导管组件，导管组件用于将燃料和压缩气体供应到次燃料喷射器。导管组件包括第一导管、定位在第一导管内以限定在第一导管与第二导管之间的通道的第二导管、和在通道内定位在第一导管与第二导管之间的间隔件。间隔件具有在其中限定具有半径的开口的基本上环形的框架。间隔件还具有多个翼片，该多个翼片具有弧形形状并且从框架大体上径向向内延伸一定距离，以用于在所述开口内将第二导管切向地支撑为与第一导管基本上同心地对准。

技术方案1：一种间隔件，其包括：

基本上环形的框架，其在其中限定具有半径的开口；和

多个翼片，其具有弧形形状并且从所述框架大体上径向向内延伸一定距离，以用于切向地支撑延伸穿过所述开口的导管。

技术方案2：根据技术方案1所述的间隔件，其中，所述开口具有周缘并且所述翼片中的各个包括接头节段和接触节段，所述接头节段从所述框架大体上径向地延伸到所述开口中，所述接触节段在所述开口内从所述接头节段大体上周向地延伸。

技术方案3：根据技术方案2所述的间隔件，其中，所述接触节段大体上限定周向边界，所述周向边界将所述开口分成径向内区域和径向外区域。

技术方案4：根据技术方案2所述的间隔件，其中，所述翼片中的各个在所述接头节段处能够弹性地挠曲。

技术方案5：根据技术方案1所述的间隔件，其中，所述间隔件包括至少三个翼片。

技术方案6：根据技术方案1所述的间隔件，其中，所述框架包括接缝，使得所述框架能够弹性地挠曲。

技术方案7：根据技术方案1所述的间隔件，其中，所述框架包括多个切口，所述翼片中的各个与所述切口中的一个对齐。

技术方案8：一种导管组件，其包括：

第一导管；

第二导管，其定位在所述第一导管内，以限定在所述第一导管与所述第二导管之间的通道；和

间隔件，其在所述通道内位于所述第一导管与所述第二导管之间，其中，所述间隔件包括：

基本上环形的框架，其在其中限定具有半径的开口；和

多个翼片，其具有弧形形状并且从所述框架大体上径向向内延伸一定距离，以用于在所述开口内将所述第二导管切向地支撑为与所述第一导管基本上同心地对准。

技术方案9：根据技术方案8所述的导管组件，其中，所述开口具有周缘并且所述翼片中的各个包括接头节段和接触节段，所述接头节段从所述框架大体上径向地延伸到所述开口中，所述接触节段在所述开口内从所述接头节段大体上周向地延伸。

技术方案10：根据技术方案9所述的导管组件，其中，所述接触节段大体上限定周向边界，所述周向边界将所述开口分成径向内区域和径向外区域。

技术方案11：根据技术方案9所述的导管组件，其中，所述翼片中的各个在所述接头节段处能够弹性地挠曲。

技术方案12：根据技术方案8所述的导管组件，其中，所述间隔件包括至少三个翼片。

技术方案13：根据技术方案8所述的导管组件，其中，所述框架包括接缝，使得所述框架能够弹性地挠曲。

技术方案14：一种涡轮组件，其包括：

燃烧筒；和

轴向燃料分级(afs)系统，其联接到所述燃烧筒，其中，所述afs系统包括次燃料喷射器和导管组件，所述导管组件用于对所述次燃料喷射器供应燃料和压缩气体，所述导管组件包括第一导管、位于所述第一导管内以限定在所述第一导管与所述第二导管之间的通道的第二导管、和在所述通道内位于所述第一导管与所述第二导管之间的间隔件，所述间隔件包括：

基本上环形的框架，其在其中限定具有半径的开口；和

多个翼片，其具有弧形形状并且从所述框架大体上径向向内延伸一定距离，以用于在所述开口内将所述第二导管切向地支撑为与所述第一导管基本上同心地对准。

技术方案15：根据技术方案14所述的涡轮组件，其中，所述开口具有周缘并且所述翼片中的各个包括接头节段和接触节段，所述接头节段从所述框架大体上径向地延伸到所述开口中，所述接触节段在所述开口内从所述接头节段大体上周向地延伸。

技术方案16：根据技术方案15所述的涡轮组件，其中，所述接触节段大体上限定周向边界，所述周向边界将所述开口分成径向内区域和径向外区域。

技术方案17：根据技术方案15所述的涡轮组件，其中，所述翼片中的各个在所述接头节段处能够弹性地挠曲。

技术方案18：根据技术方案14所述的涡轮组件，其中，所述间隔件包括至少三个翼片。

技术方案19：根据技术方案14所述的涡轮组件，其中，所述框架包括接缝，使得所述框架能够弹性地挠曲。

技术方案20：根据技术方案14所述的涡轮组件，其中所述第二导管是燃料导管，并且所述第一导管是压缩气体导管。

附图说明

图1是示范涡轮组件的示意图；

图2是用于在图1所示的涡轮组件的燃料输送系统中使用的示范导管组件的示意图；

图3是用于在图2所示的导管组件中使用的示范间隔件的立体图；

图4是图3所示的间隔件的侧视立视图；且

图5是定位在图2所示的导管组件的若干导管之间的图3所示的间隔件的示意图。

部件列表

100涡轮组件

102压缩机

104燃烧器

106涡轮

110壳体

111中心线轴线

112工作气体

114压缩气体

116燃烧气体

118排气

120燃烧筒

122燃烧区

124afs系统

126主燃料喷射器

128次燃料喷射器

130第一混合物

132第二混合物

134套筒组件

136导管组件

138壳体凸缘

140第一射流

142第二射流

144燃料

200导管组件

202第一导管

204第二导管

206外壳节段

208护套节段

210入口端

212入口端口

214环境

216通道

218间隔件

300间隔件

302中心轴线

304周向尺寸

306径向尺寸

308框架

310开口

312第一端

314第二端

316接缝

318切口

320第一臂

322第二臂

324翼片

326接头节段

328接触节段

330远端

332径向内区域

334径向外区域

336周向边界

338周向部分

340位置。

具体实施方式

下列详细描述作为示例且不作为限制例示间隔件。该描述应使得本领域技术人员能够制造和使用间隔件，并且该描述描述了间隔件的若干实施例，包括目前被认为是制造和使用间隔件的最佳实施方式的实施例。示范间隔件在本文中被描述为联接在涡轮组件内。然而，构想间隔件对除涡轮组件之外的多种领域中的众多系统具有普遍适用性。

图1例示了示范涡轮组件100。在示范实施例中，涡轮组件100是燃气涡轮组件，其包括沿着中心线轴线111在壳体110内以与彼此流动连通地联接的压缩机102、燃烧器104、和涡轮106。在操作时，工作气体112流入压缩机102中并且被压缩，并被导送到燃烧器104中。压缩气体114在燃烧器104中与燃料(未示出)混合并被点燃，以生成燃烧气体116，燃烧气体116被导送到涡轮106中，并然后作为排气118从涡轮106排出。

在示范实施例中，燃烧器104包括多个燃烧筒120。燃烧筒120限定燃烧区122，燃料和压缩气体114经由燃料输送系统(例如，轴向燃料分级(afs)系统124)喷射到该燃烧区122中。afs系统124包括主燃料喷射器126和定位在主燃料喷射器126轴向下游的次燃料喷射器128。燃料和压缩气体114的第一混合物130经由主燃料喷射器126喷射到燃烧区122中，并且燃料和压缩气体114的第二混合物132经由次燃料喷射器128喷射到燃烧区122中。各次燃料喷射器128联接到套筒组件134，套筒组件134限定燃烧区122的一部分，且各次燃料喷射器128经由导管组件136而被供应燃料和压缩气体114。在其他实施例中，涡轮组件100可具有燃料喷射器的任何合适的布置，并且导管组件136可用于将燃料和/或压缩气体114供应到燃料喷射器中的任一个或更多个。

图2例示了用于对afs系统124的次燃料喷射器128供应燃料和压缩气体114的示范导管组件200。在示范实施例中，导管组件200包括第一导管202和位于第一导管202内的第二导管204。第二导管204联接到次燃料喷射器128并且从次燃料128延伸穿过壳体凸缘138，壳体凸缘138支撑燃烧筒120。第一导管202包括外壳节段206和护套节段208，护套节段208联接到外壳节段206或与外壳节段206一体地形成。外壳节段206联接到套筒组件134，使得外壳节段206基本上屏蔽次燃料喷射器128，并且使得护套节段208从外壳节段206到护套节段208的入口端210围绕(例如，基本上包封)第二导管204周向地延伸，入口端210以间隔的关系邻近壳体凸缘138定位。

外壳节段206包括至少一个入口端口212并以间隔的关系包围次燃料喷射器128，使得外壳节段206围绕次燃料喷射器128限定大体上封闭的环境214。护套节段208与第二导管204间隔开，以限定在第二导管204与护套节段208之间延伸的周向通道216。因此，通道216与环境214流动连通。在其他实施例中，第一导管202的护套节段208可直接联接到次燃料喷射器128，或以其他方式与次燃料喷射器128流动连通地定向(例如，第一导管202可以不包括外壳节段206且在一些实施例中可以不封闭环境214)。

在示范实施例中，导管组件200还包括在通道216内并在第二导管204与第一导管202的护套节段208之间的至少一个间隔件218。各间隔件218围绕第二导管204周向地延伸，以利于将第二导管204在第一导管202的护套节段208内(即在其内基本上同心地)支撑在合适的位置。虽然在示范实施例中，导管组件200被示出为具有一对间隔件218，但是在其他实施例中，导管组件200可具有任何合适数量的间隔件218。

在涡轮组件100的操作期间，压缩气体114经由第一导管202的入口端210和入口端口212流入燃烧区122中。更具体而言，压缩气体114的第一射流140从入口端210，沿着通道216，流动跨过间隔件218，并且进入环境214中，并且压缩气体114的第二射流142从入口端口212流入环境214中。然后，环境214内的压缩气体114流入次燃料喷射器128中，其中，其与来自第二导管204的燃料144在作为第二混合物132被喷射到燃烧区122中之前混合。同时，主燃料喷射器126将第一混合物130在第二混合物132的上游喷射到燃烧区122中。然后在燃烧区122内侧点燃第一混合物130和第二混合物132，以生成向下游流入涡轮106中的燃烧气体116。

在示范实施例中，期望将第二导管204维持为与第一导管202的护套节段208基本上同心地对准，以利于在基本上恒定的如下速率下沿通道216提供压缩气体114的基本上均匀的流，该速率被选择为利于通过将从第二导管204泄漏的任何燃料144冲到次燃料喷射器128中来移除泄漏的燃料144。因此，间隔件218在第一导管202的护套节段208内对第二导管204提供支撑，并且有利于在对沿着通道216的压缩气体114的流动具有仅最低限度的阻碍的情况下维持大体上同心的关系。在其他实施例中，间隔件218可以不将第二导管204支撑为与第一导管202的护套节段208基本上同心地对准，而是第二导管204可在护套节段208内偏离中心地定位。

图3和图4分别是用于在导管组件200(图2中所示)中使用的示范间隔件300的立体图和侧视立视图。在示范实施例中，间隔件300具有中心轴线302，并且由围绕中心轴线302延伸的周向尺寸304和从中心轴线302延伸的径向尺寸306限定。间隔件300具有基本上环形的框架308，框架308限定(即，基本上外接)轴向地延伸通过间隔件300的开口310。框架308具有在轴向地延伸的接缝316处与彼此间隔开的第一端312和第二端314，并且框架308由可弹性地挠曲的材料(例如，处理过的金属)制成，使得当第一和第二端312和314在接缝316处与彼此分离时，框架308在周向和径向尺寸304和306上挠曲，以弹性地增大开口310的大小。在其他实施例中，框架308可以是无接头带(即，可以不具有端312和314)，且因此可以不限定接缝316，使得框架308可以不是可挠的以增大开口310的大小。在其他实施例中，间隔件300可具有利于使间隔件300能够如本文所述的那样起作用的任何合适的形状(并因此，任何合适的尺寸)。例如，在一些实施例中，框架308可以不是基本上环形的。

在示范实施例中，框架308包括各自由由一对第一臂320和一对第二臂322限定的多个切口，该一对第一臂320与彼此轴向间隔开，该一对第二臂322与彼此周向间隔开并且在第一臂320之间延伸。因此，切口318在框架第一端312和框架第二端314之间围绕开口310周向地间隔。虽然在示范实施例中框架308具有三个切口318，但在其他实施例中框架308可具有任何合适数量的切口318。而且，虽然在示范实施例中各切口318在周向尺寸304上延伸比沿轴线302长的距离，但是在其他实施例中切口318可以沿轴302更长(或者等长)地成形。

在示范实施例中，间隔件300还包括多个翼片324，翼片324各自联接到框架308并在相应的切口318处延伸到开口310中(例如，各翼片324与切口318中的相应的一个基本上对准)。在示范实施例中，各翼片324具有弧形形状，并且包括接头节段326和与接头节段326一体地形成的接触节段328。更具体而言，各接头节段326与相应的切口318的相应的第二臂322一体地形成并从其大体上径向向内延伸。各相应的翼片324的接触节段328是弧形的并且从其相应的接头节段326大体上周向地延伸到远端330，使得共同地，接触节段328大体上将开口310分成径向内区域332和径向外区域334。特别地，各接触节段328在开口310内大体上周向地延伸，使得接触节段328大体上限定周向边界336，该周向边界336将开口310分成径向内区域332和径向外区域334。因此，接头节段326大体上将径向外区域334分成多个周向部分338。因为各接头节段326是可弹性地挠曲的，所以各相应的接触节段328是能够大体上径向向外位移。在其他实施例中，翼片324可以不能够弹性地挠曲。而且，虽然在示范实施例中，间隔件300被例示为具有三个翼片324，但在其他实施例中，间隔件300可包括任何合适的量的翼片324(例如，在一些实施例中，间隔件300可具有至少三个翼片324)。

图5是在在导管组件200中在第一导管202的护套节段208与第二导管204之间的间隔件300的示意图。在示范实施例中，第二导管204延伸穿过开口径向内区域332，使得翼片324的接触节段328基本上周向地靠着第二导管204承座并切向地支撑第二导管204，并且使得框架308的臂320和322周向地靠着第一导管202的护套节段208承座。因此，间隔件300有利于维持第二导管204在第一导管202的护套节段208内的基本上同心的对准。而且，当压缩气体114沿着通道216并穿过间隔件300(即，通过开口径向外区域334的圆周部分338)流动时，压缩气体114至少部分地由于翼片324的形状而受到最低限度的阻碍。

更具体而言，至少部分地利于间隔件300的最低限度阻碍性质，因为虽然间隔件300接触第二导管204的周缘的大部分(例如，第二导管204的周缘的至少一半)，但是在一些实施例中，间隔件300可以具有在不多于十个位置340处大体上径向地延伸跨过通道216的不多于十个翼片324所述翼片324。例如，在一些实施例中，间隔件300可具有在不多于五个位置340处大体上径向地延伸跨过通道216的不多于五个翼片324，或者如在示范实施例中所示的，间隔件300可具有在不多于三个位置340处大体上径向地延伸跨过通道216的不多于三个翼片324。备选地，间隔件300可具有利于使得间隔件300能够如本文中所述地起作用的在任何合适的量的位置340处延伸跨过通道216的任何合适的量的翼片324。

因此，间隔件300利于在对沿通道216流动的压缩气体114具有最低限度的阻碍的情况下维持导管202和204的基本同心度，这使得压缩气体114能够以基本上不受干扰(例如，基本上周向上均匀)的方式且在基本上恒定的如下速率下流动通过通道216，该速率选择成利于通过将从第二导管204泄漏的任何燃料144冲到次燃料喷射器128中来移除泄漏的燃料144。在第一导管202和/或第二导管204在涡轮组件100的操作期间改变位置和/或形状的情况下(例如，在第二导管204在第一导管202内振动的情况下)，间隔件300可挠曲(例如，在接缝316处并且/或者在翼片324的接头节段326处)，以有效地阻尼位置和/或形状变化，以用于更好地维持第二导管204在第一导管202内的适当对准。因此，间隔件300利于减少在导管202和204上的，在其他情况下将因在涡轮组件100的操作期间接触彼此的导管202和204而产生的磨损。

本文中所述的方法和系统利于维持导管的期望对准。而且，该方法和系统利于维持在基本上同心地对准的导管之间限定的通道的形状。因此，该方法和系统利于沿在涡轮组件的afs系统中的基本上同心的导管之间限定的通道提供基本上均匀的压缩气体流。因此，该方法和系统利于确保压缩气体可以在基本上恒定的如下速率在涡轮组件的afs系统中的燃料导管上方流动，该速率足够高以将从燃料导管泄漏的燃料冲到afs系统的次燃料喷射器中，从而将燃料泄漏抑制在afs系统中。因此，该方法和系统利于使涡轮组件的afs系统更有效地操作，这又使得能够改善涡轮组件的排放品质。

在上面详细地描述了方法和系统的示范实施例。在本文中描述的方法和系统不限于在本文中描述的具体实施例，相反，该系统和方法的组成部分可与在本文中描述的其他组成部分独立地且分开地利用。例如，在本文中描述的方法和系统可具有不限于与在本文中描述的涡轮组件一起实践的其他应用。相反，可结合许多其他产业来实现和利用在本文中描述的方法和系统。

尽管已经就各种具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，本发明可在具有在本公开的精神和范畴内的修改的情况下实施。