专利名称：至端帽的外部燃料喷嘴进口流动调节器的接口的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及燃气涡轮机，并且更具体地涉及燃气涡轮机中的进口流动调节器与压缩机排放空气通路之间的接口(interface)。
背景技术：
燃气涡轮发动机典型地包括用于对进入的空气流进行压缩的压缩机。空气流在燃烧器中与燃料混合并且点燃，以用于产生热燃烧气体。燃烧气体接着流向涡轮。涡轮从气体提取能量以用于对轴进行驱动。轴为压缩机和通常另一个元件(例如发电机)提供动力。来自流套筒的冷空气进入燃烧器头部端区域中并且在多个喷嘴之间分配。总体而言，空气通过进口流动调节器(IFC)并且沿周向方向变得均匀。随后，空气通过沿轴向放置的叶片旋转，并且燃料通过叶片中的孔喷射至流中，以用于燃料与空气的预混合。在现有设计中，端帽与燃料喷嘴IFC接口并不进行无缝过渡。阶梯或腔凹入部允许大量流转向扰动和损失，从而影响转向至燃料喷嘴IFC中的流的均匀性。使头部端空气平稳流动将是期望的，以使压力损失最小化、避免流动中断并且降低流场扰动。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种位于燃气涡轮机中的压缩机排放空气通路包括帽部挡板，帽部挡板相对于前部外壳沿径向向内定位，其中帽部挡板和前部外壳限定了用于压缩机排放空气的上游通路。帽部背板布置在帽部挡板的端部处并且包括弯曲的外部表面，以有利于使压缩机排放空气转向。进口流动调节器(IFC)可与帽部背板配合并且定位和成形为朝向旋流器进口引导压缩机排放空气。IFC的端部所包括的弯曲的外部表面与帽部背板的弯曲的外部表面连续。进一步的，所述IFC与所述帽部背板相联接。进一步的，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。进一步的，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。进一步的，所述槽所具有的尺寸能够适应燃气涡轮机部件的堆叠变化。进一步的，所述槽所具有的尺寸能够适应所述IFC高度和位置的变化。进一步的，所述IFC连接在所述帽部背板与所述旋流器进口之间。进一步的，上游空气通路是环形通路，并且所述帽部背板和所述IFC围绕环形空气通路环形地延伸。进一步的，所述IFC包括从所述进口流动调节器至所述帽部背板的喇叭口形状。在另一个 示例性实施例中，一种燃气涡轮机包括:前部外壳,前部外壳与压缩机排气外壳相联接；端盖，端盖与前部外壳相联接；多个燃料喷嘴，多个燃料喷嘴与端盖相联接；以及压缩机排放空气通路，压缩机排放空气通路包括帽部挡板、帽部背板、以及可与帽部背板配合的IFC。进一步的，所述IFC与所述帽部背板相联接。进一步的，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。进一步的，所述IFC连接在所述帽部背板与所述旋流器进口之间。进一步的，上游空气通路是环形通路，并且所述帽部背板和所述IFC围绕环形空气通路环形地延伸。进一步的，所述IFC包括从所述进口流动调节器至所述帽部背板的喇叭口形状。在又一个示例性实施例中，一种位于燃气涡轮机中的进口流动调节器与压缩机排放空气通路之间的接口包括:帽部背板，帽部背板包括弯曲的外部表面；以及IFC，IFC可与帽部背板配合，其中IFC的端部所包括的弯曲的外部表面与帽部背板的弯曲的外部表面连续。进一步的，所述IFC与所述帽部背板相联接。进一步的，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。进一步的，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。
图1是燃气涡轮机的简化示意图；以及图2是通过前部外壳和压缩机排放空气通路的横截面。
具体实施例方式图1示出了典型的燃气涡轮机10。如图所示，燃气涡轮机10大体包括位于前部的压缩机12、围绕中部的一个或多个燃烧器14、以及位于后部的涡轮16。压缩机12和涡轮16典型地共用共同的转子。典型地，压缩机12对进口空气进行加压，经过加压的进口空气接着转向或者反向流向燃烧器14，在燃烧器14处，经过加压的进口空气用于对燃烧器进行冷却并且还向燃烧过程提供空气。燃烧器14将燃料喷射至压缩工作流体流中，并且点燃混合物以产生具有高温、高压和高速的燃烧气体。燃烧气体离开燃烧器14并且流向涡轮16，在涡轮16处，燃烧气体膨胀从而做功。外壳包绕每一个燃烧器14以容纳来自压缩机12的压缩工作流体。喷嘴布置在端盖中，例如外部喷嘴围绕中心喷嘴沿径向布置。来自压缩机12的压缩工作流体在外壳与衬套之间流向外部喷嘴和中心喷嘴，外部喷嘴和中心喷嘴将燃料与压缩工作流体混合，并且混合物从外部喷嘴和中心喷嘴流入上游室和下游室中，在上游室和下游室处发生燃烧。图2是通过邻近外部环形喷嘴中的一个外部环形喷嘴的燃烧器前部外壳20的横截面。前部外壳20在前端处与压缩机排气外壳22相联接并且在后端处与端盖24相联接。燃烧器燃料喷嘴与端盖24相联接。上游空气通路26由相对于前部外壳20沿径向向内定位的帽部挡板28限定。在传统构造中，头部端压缩机排放空气通过上游通路26被引导至端盖24。头部端空气转向近180°并且被引导至燃料喷嘴中，以与燃料混合从而用于下游燃烧。通过现有设计，帽部挡板包括弯曲的端部或尖端，以有利于使头部端空气朝向燃料喷嘴转向。然而，现有设计允许大量流转向扰动和损失，从而不利地影响转向进入燃料喷嘴的流的均匀性。图2中所示的压缩机排放空气通路可提供还允许IFC至帽部挡板的位置变化的无缝过渡。帽部背板30布置在帽部挡板28的端部处。如图所示，帽部背板30包括弯曲的外部表面，从而有利于使压缩机排放空气转向。进口流动调节器(IFC) 32可与帽部背板30配合并且定位和成形为朝向燃料喷嘴进口 34引导压缩机排放空气。如图所示，IFC32的端部所包括的弯曲的外部表面与帽部背板30的弯曲的外部表面基本连续。 上游空气通路26是提供用于燃料喷嘴的进口空气的环形通路。IFC32通常包括喇叭口圆柱形部件，该喇叭口圆柱形部件环形地延伸跨过环形布置的外部喷嘴。优选地，IFC32通过舌榫(tongue and groove)连接等与帽部背板30相联接。即，IFC32的端部36可与帽部背板30中的相应的槽或凹槽38接合。优选地，槽38所具有的尺寸能够适应燃气涡轮机部件的堆叠变化。槽38所具有的尺寸还能够适应IFC高度和位置的变化。如图所示，IFC32连接在帽部背板30与燃料喷嘴进口 34 (旋流器进口)之间。图2还示出了位于IFC32上游的旋流器40。通过提供位于上游通路与进口流动调节器之间的接口，头部端空气流能够平稳地转向，以使压力损失最小化、避免流动中断并且使场扰动最小化。该结构使得压力和空气供给增加以及更均匀的空气供给至燃料喷嘴中，从而形成更均匀的燃烧。该结果由于增大的火焰保持风险而对于quat燃料喷射系统而言是特别有利的。尽管已经结合当前被认为是最可实施并且优选的实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围 内的各种改型和等同布置。
权利要求
1.一种位于燃气涡轮机中的压缩机排放空气通路，其中前部外壳与压缩机排气外壳相联接，端盖与所述前部外壳相联接，并且多个燃料喷嘴与所述端盖相联接，所述压缩机排放空气通路包括 帽部挡板，所述帽部挡板相对于所述前部外壳沿径向向内定位，所述帽部挡板和所述前部外壳限定了用于压缩机排放空气的上游通路； 帽部背板，所述帽部背板布置在所述帽部挡板的端部处，所述帽部背板包括弯曲的外部表面，以有利于使压缩机排放空气转向；以及 进口流动调节器(IFC)，所述进口流动调节器可与所述帽部背板配合并且定位和成形为朝向旋流器进口引导压缩机排放空气，所述IFC的端部所包括的弯曲的外部表面与所述帽部背板的所述弯曲的外部表面连续。
2.根据权利要求I所述的压缩机排放空气通路，其特征在于，所述IFC与所述帽部背板相联接。
3.根据权利要求2所述的压缩机排放空气通路，其特征在于，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。
4.根据权利要求I所述的压缩机排放空气通路，其特征在于，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。
5.根据权利要求4所述的压缩机排放空气通路，其特征在于，所述槽所具有的尺寸能够适应燃气涡轮机部件的堆叠变化。
6.根据权利要求5所述的压缩机排放空气通路，其特征在于，所述槽所具有的尺寸能够适应所述IFC高度和位置的变化。
7.根据权利要求I所述的压缩机排放空气通路，其特征在于，所述IFC连接在所述帽部背板与所述旋流器进口之间。
8.根据权利要求I所述的压缩机排放空气通路，其特征在于，上游空气通路是环形通路，并且所述帽部背板和所述IFC围绕环形空气通路环形地延伸。
9.根据权利要求8所述的压缩机排放空气通路，其特征在于，所述IFC包括从所述进口流动调节器至所述帽部背板的喇叭口形状。
10.一种燃气涡轮机，所述燃气涡轮机包括 前部外壳，所述前部外壳与压缩机排气外壳相联接； 端盖，所述端盖与所述前部外壳相联接； 多个燃料喷嘴，所述多个燃料喷嘴与所述端盖相联接；以及 压缩机排放空气通路，所述压缩机排放空气通路包括 帽部挡板，所述帽部挡板相对于所述前部外壳沿径向向内定位，所述帽部挡板和所述前部外壳限定了用于压缩机排放空气的上游通路； 帽部背板，所述帽部背板布置在所述帽部挡板的端部处，所述帽部背板包括弯曲的外部表面，以有利于使压缩机排放空气转向；以及 进口流动调节器(IFC)，所述进口流动调节器可与所述帽部背板配合并且定位和成形为朝向旋流器进口引导压缩机排放空气，所述IFC的端部所包括的弯曲的外部表面与所述帽部背板的所述弯曲的外部表面连续。
11.根据权利要求10所述的燃气涡轮机空气通路，其特征在于，所述IFC与所述帽部背板相联接。
12.根据权利要求11所述的燃气涡轮机空气通路，其特征在于，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。
13.根据权利要求10所述的燃气涡轮机空气通路，其特征在于，所述IFC连接在所述帽部背板与所述旋流器进口之间。
14.根据权利要求10所述的燃气涡轮机空气通路，其特征在于，上游空气通路是环形通路，并且所述帽部背板和所述IFC围绕环形空气通路环形地延伸。
15.根据权利要求14所述的燃气涡轮机空气通路，其特征在于，所述IFC包括从所述进口流动调节器至所述帽部背板的喇叭口形状。
16.一种位于燃气涡轮机中的进口流动调节器与压缩机排放空气通路之间的接口，所述接口包括 帽部背板，所述帽部背板包括弯曲的外部表面；以及 进口流动调节器(IFC)，所述进口流动调节器可与所述帽部背板配合，所述IFC的端部所包括的弯曲的外部表面与所述帽部背板的所述弯曲的外部表面连续。
17.根据权利要求16所述的接口，其特征在于，所述IFC与所述帽部背板相联接。
18.根据权利要求17所述的接口，其特征在于，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。
19.根据权利要求16所述的接口，其特征在于，所述帽部背板包括位于所述外部表面中的槽，并且所述IFC的所述端部布置在所述槽中。
全文摘要
本发明提供一种至端帽的外部燃料喷嘴进口流动调节器的接口，该接口包括帽部背板，帽部背板包括弯曲的外部表面；以及进口流动调节器(IFC)，进口流动调节器可与帽部背板配合。IFC的端部所包括的弯曲的外部表面与帽部背板的弯曲的外部表面连续。该接口提供更均匀和压力更高的空气以及更多的空气供给，从而形成更均匀的燃烧。
文档编号F23R3/28GK103256631SQ20131004936
公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月7日 优先权日2012年2月15日
发明者D.M.贝利, A.R.罕, R.J.罗尔森, M.K.博巴 申请人:通用电气公司