用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒模塊的導(dǎo)流套筒的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒模塊的導(dǎo)流套筒，所述燃燒模塊包括設(shè)置在所述燃燒模塊的上游端的環(huán)形燃料分配歧管。所述燃料分配歧管包括具有內(nèi)表面的環(huán)形支撐套筒。所述燃燒模塊進(jìn)一步包括：燃料噴射組件，所述燃料噴射組件具有環(huán)形燃燒襯套，所述環(huán)形燃燒襯管從所述燃料分配歧管向下游延伸并且在后框架處終止；以及環(huán)形導(dǎo)流套管，所述環(huán)形導(dǎo)流套管周向地環(huán)繞所述燃燒襯套。所述導(dǎo)流套筒從所述燃料分配歧管向下游延伸并且在所述后框架處終止。所述導(dǎo)流套筒在所述支撐套筒與所述后框架之間連續(xù)地延伸。所述導(dǎo)流套筒的前端部分同心地定位在所述支撐套筒內(nèi)，其中所述前端部分與所述支撐套筒的所述內(nèi)表面滑動地配合。
【專利說明】用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒模塊的導(dǎo)流套筒

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器。更確切地說，本發(fā)明涉及一種 用于燃燒器的燃燒模塊的導(dǎo)流套筒。

【背景技術(shù)】
[0002] 燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒段大體上包括多個(gè)燃燒器，所述燃燒器圍繞外殼體如壓縮機(jī)排 出殼體以環(huán)形陣列設(shè)置。加壓空氣從壓縮機(jī)流動到壓縮機(jī)排出殼體并且輸送至每個(gè)燃燒 器。來自燃料噴嘴的燃料與每個(gè)燃燒器中的壓縮空氣混合以在燃燒器的一次燃燒區(qū)中形成 可燃混合物?？扇蓟旌衔锝?jīng)燃燒產(chǎn)生具有高壓和高速度的熱燃燒氣體。
[0003] 在典型的燃燒器中，燃燒氣體通過熱氣通路朝向燃?xì)鉁u輪機(jī)的渦輪的入口輸送， 所述熱氣通路至少部分地由環(huán)形燃燒襯套和從燃燒襯套向下游延伸并在渦輪機(jī)的入口處 終止的環(huán)形過渡管道限定。將來自燃燒氣體的熱能和動能傳遞至渦輪機(jī)以使所述渦輪機(jī)旋 轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生機(jī)械功。例如，渦輪機(jī)可連接至驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電的軸。
[0004] 在具體的燃燒器中，燃燒模塊被利用來將大體貧燃料-空氣混合物噴射到一次燃 燒區(qū)下游的熱氣通路中。燃燒模塊大體上包括：環(huán)形燃料分配歧管，其周向地環(huán)繞帽組件的 一部分，所述帽組件部分地環(huán)繞燃料噴嘴；以及燃料噴射組件，其在所述燃料分配歧管與所 述燃?xì)鉁u輪機(jī)的入口之間延伸。燃料噴射組件包括在帽組件與渦輪機(jī)的入口之間連續(xù)延伸 的環(huán)形燃燒襯套。連續(xù)延伸的燃燒襯套限定了燃燒器內(nèi)的熱氣通路，從而消除了單獨(dú)的過 渡管道。燃燒襯套包括環(huán)形主體，所述環(huán)形主體由具有大致圓形截面的錐形段和從所述錐 形段向下游延伸并且具有大致非圓形截面的過渡段組成。燃料噴射組件進(jìn)一步包括多個(gè)徑 向延伸的燃料噴射器，又稱為延遲貧燃料噴射器，所述延遲貧燃料噴射器將貧燃料-空氣 可燃混合物噴射到一次燃燒區(qū)下游的熱氣通路中。因此，燃燒氣體溫度上升并且燃燒器的 熱力學(xué)效率提高，而不會對應(yīng)地提高不希望的排放物如氮氧化物（N0 X)的產(chǎn)生。然而，燃燒 氣體溫度的上升導(dǎo)致燃燒襯套上熱應(yīng)力的增加。
[0005] -種用于冷卻燃燒模塊的燃燒襯套的技術(shù)包括：使導(dǎo)流套筒組件環(huán)繞所述燃燒襯 套，以便限定其間的冷卻流通道；以及將壓縮工作流體的一部分輸送穿過冷卻通道，以便對 所述燃燒襯套進(jìn)行沖擊、對流或傳導(dǎo)冷卻的至少一種。導(dǎo)流套筒組件大體上包括：環(huán)形支撐 套筒，其環(huán)繞燃燒襯套的前端部分并且同心地位在燃料分配歧管內(nèi)；環(huán)形導(dǎo)流套筒，其連接 至所述支撐套筒的后端并且環(huán)繞所述燃燒襯套的錐形段；以及環(huán)形沖擊套筒，其連接至所 述導(dǎo)流套筒的后端并且環(huán)繞所述燃燒襯套的過渡段。
[0006] 雖然導(dǎo)流套筒組件通常被有效用于冷卻燃燒襯套，但由于公差問題和/或由于熱 循環(huán)疲勞和/或機(jī)械循環(huán)疲勞，各部件之間的多個(gè)連接可能會泄漏或隨著時(shí)間的流逝發(fā)展 為泄漏，從而影響所述導(dǎo)流套筒組件的總體冷卻有效性和耐用性。此外，由于輸送至所述燃 料噴嘴以用于燃燒的壓縮工作流體的數(shù)量減少，冷卻通道的壓縮工作流體的流失可能導(dǎo)致 燃燒器性能的降低。另外，多個(gè)部件增加了與燃燒模塊的組裝、拆卸和制造相關(guān)聯(lián)的時(shí)間和 成本。因此，一種用于冷卻燃燒模塊的燃燒襯套的改進(jìn)系統(tǒng)將是有用的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)會在以下說明中進(jìn)行闡述，或可從說明書中清楚，或可通過 實(shí)踐本發(fā)明來了解。
[0008] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器的燃燒模塊，所述燃燒模塊 包括設(shè)置在所述燃燒模塊的上游端的環(huán)形燃料分配歧管。燃料分配歧管包括具有內(nèi)表面的 環(huán)形支撐套筒。燃燒模塊進(jìn)一步包括燃料噴射組件，其具有從燃料分配歧管向下游延伸并 且在后框架處終止的環(huán)形燃燒襯套、和周向地環(huán)繞所述燃燒襯套的環(huán)形導(dǎo)流套筒。導(dǎo)流套 筒從燃料分配歧管向下游延伸并且在后框架處終止。導(dǎo)流套筒在支撐套筒與后框架之間連 續(xù)地延伸。導(dǎo)流套筒的前端部分同心地定位在支撐套筒內(nèi)，其中所述前端部分與所述支撐 套筒的內(nèi)表面滑動地配合。
[0009] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是一種燃燒器。所述燃燒器包括：端蓋，其連接至環(huán)繞所述 燃燒器的外殼；軸向延伸的燃料噴嘴，其從所述端蓋向下游延伸；環(huán)形帽組件，其在所述燃 燒器內(nèi)徑向地和軸向地延伸，其中所述帽組件至少部分地環(huán)繞所述燃料噴嘴；以及燃燒模 塊，其具有周向地環(huán)繞所述帽組件的至少一部分的環(huán)形燃料分配歧管。燃燒模塊進(jìn)一步包 括從燃料分配歧管向下游延伸的燃料噴射組件。燃料噴射組件包括從帽組件向下游延伸并 且在后框架處終止的環(huán)形燃燒襯套、和環(huán)繞所述燃燒襯套的環(huán)形導(dǎo)流套筒。導(dǎo)流套筒包括 同心地定位在燃料分配歧管內(nèi)的前端部分和連接至后框架的后端。導(dǎo)流套筒在所述導(dǎo)流套 筒的前端部分與后框架之間連續(xù)地延伸。
[0010] 本發(fā)明還可能包括一種燃?xì)鉁u輪機(jī)。所述燃?xì)鉁u輪機(jī)大體上包括壓縮機(jī)、設(shè)置在 所述壓縮機(jī)下游的壓縮機(jī)排出殼體和設(shè)置在所述壓縮機(jī)排出殼體下游的渦輪機(jī)。燃燒器至 少部分地延伸穿過壓縮機(jī)排出殼體。燃燒器包括：端蓋，其連接至壓縮機(jī)排出殼體；軸向延 伸的燃料噴嘴，其從所述端蓋向下游延伸；環(huán)形帽組件，其設(shè)置在所述端蓋的下游并且至少 部分地環(huán)繞所述燃料噴嘴；以及燃燒模塊，其從所述帽組件向下游延伸。燃燒模塊包括周向 地環(huán)繞帽組件的至少一部分的環(huán)形燃料分配歧管。燃料分配歧管包括連接至壓縮機(jī)排出殼 體的徑向延伸的安裝凸緣和包括內(nèi)表面的軸向延伸的環(huán)形支撐套筒。燃燒模塊進(jìn)一步包括 從燃料分配歧管向下游延伸的燃料噴射組件。燃料噴射組件包括從帽組件向下游延伸并且 在后框架處終止的環(huán)形燃燒襯套。環(huán)形導(dǎo)流套筒環(huán)繞燃燒襯套，并且多個(gè)燃料噴射器延伸 穿過帽組件下游的導(dǎo)流套筒和燃燒襯套。燃料噴射器流體地連接至燃料分配歧管。導(dǎo)流套 筒包括同心地定位在支撐套筒內(nèi)位于燃燒襯套與支撐套筒的內(nèi)表面之間的前端部分和連 接至后框架的后端。導(dǎo)流套筒在所述導(dǎo)流套筒的前端部分與后框架之間連續(xù)地延伸。
[0011] 所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將通過查看說明書來更好地了解此類實(shí)施例的特征和 方面以及其他內(nèi)容。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 在說明書剩余部分中向所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員更具體地闡述了本發(fā)明的完整和實(shí) 踐內(nèi)容，包括本發(fā)明的最佳模式，其中參考附圖進(jìn)行闡述，在附圖中：
[0013] 圖1是本發(fā)明的范圍內(nèi)的示例性燃?xì)鉁u輪機(jī)的功能框圖；
[0014] 圖2是包括涵蓋了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的示例性燃燒器的示例性燃?xì)鉁u輪機(jī)一 部分的側(cè)視截面圖；
[0015] 圖3是如圖2中所示可以涵蓋本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的燃燒模塊的透視圖；
[0016] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的燃燒模塊的分解透視圖； [0017] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的燃燒模塊的側(cè)視截面圖；
[0018] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的燃燒模塊的燃燒襯套的側(cè) 視圖；以及
[0019] 圖7是包括如圖2中所示的燃燒模塊一部分的燃燒器的一部分的放大截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，附圖中圖示了本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè) 實(shí)例。【具體實(shí)施方式】使用數(shù)字和字母標(biāo)識來指代附圖中的特征。附圖和說明中相同或類似 的標(biāo)識用于指代本發(fā)明的相同或類似的部分。本說明書中所用術(shù)語"第一"、"第二"和"第 三"可互換地用來區(qū)分各個(gè)部件，而并非意圖表示單獨(dú)部件的位置或重要性。術(shù)語"上游"和 "下游"是指相對于流體通道中的流體流的相對方向。例如，"上游"是指流體流動的來向， 而"下游"是指流體流動的去向。術(shù)語"徑向"是指大致垂直于特定部件的軸向中心線的相 對方向，而術(shù)語"軸向"是指大致平行于特定部件的軸向中心線的相對方向。
[0021] 每個(gè)實(shí)例均以解釋本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的方式提供。事實(shí)上，所屬領(lǐng)域的技術(shù) 人員容易了解，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的前提下，可以對本發(fā)明做出各種修改和變 化。例如，可以將說明或描述為某個(gè)實(shí)施例中一部分的特征用到另一個(gè)實(shí)施例中，從而得到 又一個(gè)實(shí)施例。因此，本發(fā)明應(yīng)涵蓋所附權(quán)利要求書及其等效物的范圍內(nèi)的此類修改和變 化。盡管出于說明目的，本發(fā)明的示例性實(shí)施例將大體在并入燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器的背景 下描述，但所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將容易了解，除非在權(quán)利要求中特別指出，否則本發(fā)明 的實(shí)施例可以用于并入任何渦輪機(jī)器的任何燃燒器，且不限于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器。
[0022] 現(xiàn)在參照附圖，其中在整個(gè)附圖中，相同數(shù)字指示相同元件，圖1提供可以并入本 發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪機(jī)10的功能框圖。如圖所示，燃?xì)鉁u輪機(jī)10大體上包 括入口段12,所述入口段12可包括一系列過濾器、冷卻盤管、水分分離器和/或其他裝置， 用于凈化和以其他方式調(diào)節(jié)進(jìn)入燃?xì)鉁u輪機(jī)10的工作流體(例如空氣)14。工作流體14流 至壓縮機(jī)段，其中壓縮機(jī)16漸進(jìn)地將動能傳遞給工作流體14,以產(chǎn)生處于高度供能狀態(tài)下 的壓縮工作流體18。
[0023] 壓縮工作流體18與來自燃料供應(yīng)裝置22的燃料20混合以在一個(gè)或多個(gè)燃燒器 24內(nèi)形成可燃混合物。燃燒可燃混合物來產(chǎn)生具有高溫和高壓的燃燒氣體26。燃燒氣體 26流動穿過渦輪機(jī)段的渦輪機(jī)28以便做功。例如，渦輪機(jī)28可連接至軸30以使得渦輪機(jī) 28的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動壓縮機(jī)16產(chǎn)生壓縮工作流體18?；蛘呋虼送?，軸30可將渦輪機(jī)28連接至 發(fā)電機(jī)32以用于發(fā)電。渦輪機(jī)28的排出氣體34流動穿過排氣段36,所述排氣段36將渦 輪機(jī)28連接至渦輪機(jī)28下游的排氣煙囪（exhaust stack) 38。排氣段36可包括例如熱 回收蒸汽發(fā)生器(未示出），用于在釋放到環(huán)境中之前清潔排出氣體34并提取其中的額外熱 量。
[0024] 圖2提供了包括可以涵蓋本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的示例性燃燒器50的示例性燃?xì)?渦輪機(jī)10的一部分的側(cè)視截面圖。如圖所示，燃燒器50至少部分地由設(shè)置在所述壓縮機(jī) 的下游的外殼體52 (如壓縮機(jī)排出殼體54)和/或外部潤輪機(jī)殼體56環(huán)繞。外殼體52與 壓縮機(jī)16流體地連通，并且至少部分地限定環(huán)繞燃燒器50的至少一部分的高壓腔室58。 端蓋60在燃燒器50的一端連接至外殼體52。
[0025] 如圖2中所示，燃燒器50大體上包括：至少一個(gè)軸向延伸的燃料噴嘴62,其從端 蓋60向下游延伸；環(huán)形帽組件64,其在端蓋60下游的外殼52內(nèi)徑向地和軸向地延伸；環(huán) 形熱氣通路管道或燃燒襯套66,其從帽組件64向下游延伸；以及環(huán)形導(dǎo)流套筒68,其環(huán)繞 燃燒襯套66的至少一部分。燃燒襯套66限定用于將燃燒氣體26輸送穿過燃燒器50的熱 氣通路70。端蓋60和帽組件64至少部分地限定燃燒器50的頭端72。
[0026] 帽組件64大體上包括：前端74,其定位在端蓋60的下游；后端76,其設(shè)置在所述 前端74的下游；以及一個(gè)或多個(gè)環(huán)形護(hù)罩78,其至少部分地在所述前端74與所述后端76 之間延伸。在具體的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)軸向延伸的燃料噴嘴62至少部分地延伸穿過帽 組件64,以便將主要由燃料20 (圖1)和來自壓縮機(jī)16的壓縮工作流體18的一部分組成的 第一可燃混合物80提供至一次燃燒區(qū)82,所述一次燃燒區(qū)82限定在帽組件64的后端76 下游的燃燒襯套66內(nèi)。
[0027] 在具體的實(shí)施例中，燃燒器50進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)徑向延伸的燃料噴射器84 (又稱為延遲貧燃料噴射器)，所述燃料噴射器84在至少一個(gè)軸向延伸的燃料噴嘴62下游 的某一點(diǎn)處延伸穿過導(dǎo)流套筒68和燃燒襯套66。燃燒襯套66限定燃燒器50內(nèi)的燃燒室 86。在具體的實(shí)施例中，燃燒襯套66進(jìn)一步限定二次燃燒區(qū)88,所述二次燃燒區(qū)88靠近所 述一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器84并且處于一次燃燒區(qū)82的下游。在具體的實(shí)施例中，燃燒襯 套66、導(dǎo)流套筒68和一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器84提供作為燃燒模塊100的一部分，所述燃燒 模塊100延伸穿過外殼體52并且周向地環(huán)繞帽組件64的至少一部分。
[0028] 圖3提供了圖2中所示的燃燒模塊100的透視圖，并且圖4提供了如圖3中所示 的燃燒模塊100的分解透視圖。如圖3中所示，燃燒模塊100大體上提供作為組裝部件或 單個(gè)部件。燃燒模塊100包括前端或上游端102,所述前端或上游端102相對于燃燒模塊 100的軸向中心線106與后端或下游端104軸向分離。
[0029] 在具體的實(shí)施例中，如圖4中所示，燃燒模塊100包括設(shè)置在燃燒模塊100的上游 端102的環(huán)形燃料分配歧管108,和從燃料分配歧管108向下游延伸并且在燃燒模塊100的 下游端104處終止的燃料噴射組件110。燃料分配歧管108包括徑向延伸的安裝凸緣112， 所述安裝凸緣112圍繞燃料分配歧管108的前端114周向地延伸。如圖2中所示，安裝凸 緣112至少部分地限定燃料腔室116。如圖2和圖4中所示，燃料進(jìn)入口 118從安裝凸緣 112向外延伸。燃料進(jìn)入口 118提供燃料供應(yīng)裝置22 (圖1)與燃料腔室116 (圖2)之間 的流體通道。如圖4中所示，燃料分配歧管108進(jìn)一步包括環(huán)形支撐套筒120,所述環(huán)形支 撐套筒120的內(nèi)側(cè)122與外側(cè)124徑向分離。環(huán)形支撐套筒120大體從安裝凸緣112向下 游軸向地延伸。
[0030] 在具體的實(shí)施例中，如圖4中所示，燃燒襯套66、導(dǎo)流套筒68和一個(gè)或多個(gè)燃料噴 射器84被包括作為燃料噴射組件110的一部分。如圖3中所示，每個(gè)燃料噴射器84均可 通過在燃料噴射器84與安裝凸緣112之間延伸的流體導(dǎo)管126流體地連接至燃料分配歧 管 108。
[0031] 圖5提供了如圖2、圖3和圖4中所示的燃燒模塊100的側(cè)視截面圖，并且圖6提供 了燃燒模塊100的燃燒襯套66的側(cè)視圖。如圖5中所示，燃燒襯套66從燃料分配歧管108 向下游延伸，并且燃燒襯套66的后端或下游端128在后框架130或其他如圖3中所示周向 地環(huán)繞后端128的支撐結(jié)構(gòu)處終止。如圖3中所示，安裝支架131可連接至后框架130。在 一個(gè)實(shí)施例中，如圖2中所示，后框架130和/或安裝支架131連接至外部渦輪機(jī)殼體56， 并且燃料分配歧管108的安裝凸緣112連接至壓縮機(jī)排出殼體54,以便將燃燒模塊100限 制在燃燒模塊100的前端102與后端104之間。
[0032] 如圖6中所示，燃燒襯套66包括環(huán)形主體132。主體132大體上包括前端134,所 述前端134相對于燃燒襯套66的軸向中心線138與后端136軸向分離。主體132從前端 134連續(xù)地延伸至后端136。主體132包括在前端134與后端136之間延伸的外側(cè)或冷側(cè) 140。在具體的實(shí)施例中，如圖3和圖6中所示，多個(gè)冷卻特征142,如凸起肋狀物或紊流器， 從主體132的外表面140徑向地向外延伸。
[0033] 在具體的實(shí)施例中，如圖6中所示，主體132包括錐形段144和過渡段146,從而消 除了對單獨(dú)的過渡管道的需求。過渡相交部分148限定在主體132的前端134與后端136 之間的某個(gè)點(diǎn)處，所述點(diǎn)（或所述過渡相交部分）位于錐形段144與過渡段146的相交處。 例如，在所述過渡相交部分148處，主體132開始從大體圓形截面變?yōu)榉菆A形截面。在具體 的實(shí)施例中，環(huán)形凸緣150設(shè)置在主體132的前端132處。凸緣150至少部分地環(huán)繞帽組 件64(圖2)的一部分。在具體的實(shí)施例中，如圖6中所示，冷卻特征142可設(shè)置在主體132 的錐形段144和/或過渡段146上。
[0034] 如圖4和圖5中所示，導(dǎo)流套筒68包括前端152和靠近所述前端152設(shè)置的外部 前端部分154,以及相對于燃燒模塊100的軸向中心線106 (圖5)與所述前端152軸向分 離的后端156。導(dǎo)流套筒68的前端部分154可至少部分地限定外配合表面158。在具體的 實(shí)施例中，如圖5中所示，導(dǎo)流套筒68在燃料分配歧管108與后框架130之間連續(xù)地延伸。 在具體的實(shí)施例中，如圖5中所示，導(dǎo)流套筒68的前端部分154大體同心地定位在燃料分 配歧管108的支撐套筒120內(nèi)。
[0035] 圖7提供了燃燒器50的一部分的放大視圖，所述燃燒器50的一部分包括如圖2 中所示的帽組件64的一部分和燃燒模塊100的一部分。在具體的實(shí)施例中，如圖7中所 示，導(dǎo)流套筒68的前端部分154的外配合表面158與支撐套筒120的內(nèi)表面122滑動地配 合。以此方式，在燃燒器24的操作期間，允許導(dǎo)流套筒68沿著燃料分配歧管108的支撐套 筒120的內(nèi)側(cè)122滑動或平移。如圖7中進(jìn)一步所示，燃燒襯套66的主體132的凸緣150 至少部分地環(huán)繞帽組件64的一部分。
[0036] 在具體的實(shí)施例中，如圖7中所示，壓縮或彈性密封件162如呼啦密封件（hula seal)在導(dǎo)流套筒68的前端部分154的外配合表面158與支撐套筒120的內(nèi)側(cè)122之間徑 向地延伸。在具體的實(shí)施例中，彈性密封件162可連接至支撐套筒120。在替代的實(shí)施例 中，彈性密封件162可連接至導(dǎo)流套筒68。彈性密封件162至少部分地提供了在燃?xì)鉁u輪 機(jī)10的安裝和/或操作期間對導(dǎo)流套筒68的結(jié)構(gòu)支撐，同時(shí)允許在燃?xì)鉁u輪機(jī)10的多個(gè) 操作模式期間(如在起動、關(guān)閉和/或調(diào)降（turndown)操作期間)在燃料分配歧管108與燃 料噴射組件110之間的軸向移動。
[0037] 在具體的實(shí)施例中，如圖5中所示，導(dǎo)流套筒68與燃燒襯套66徑向分離，以便限 定其間的環(huán)形冷卻流通道164。冷卻流通道164大體上沿著燃燒襯套66的長度連續(xù)地延 伸。例如，冷卻流通道164在后框架130與導(dǎo)流套筒68的前端部分154和/或前端152之 間連續(xù)地延伸。
[0038] 在具體的實(shí)施例中，如圖4中所示，導(dǎo)流套筒68可包括多個(gè)冷卻孔或沖擊孔166， 所述冷卻孔或沖擊孔166在燃?xì)鉁u輪機(jī)10的操作期間提供穿過導(dǎo)流套筒68進(jìn)入冷卻流通 道164 (圖5)中的流體通道。在至少一個(gè)實(shí)施例中，如圖3和圖4中所示，導(dǎo)流套筒68包 括至少部分地卷繞/包繞在燃燒襯套66 (圖5)周圍的兩個(gè)半環(huán)形導(dǎo)流套筒段168。如圖 3中所示，兩個(gè)半環(huán)形導(dǎo)流套筒段168使用多個(gè)緊固件170如螺栓或其他適于燃燒模塊100 的操作環(huán)境的鎖定緊固件接合在一起。在替代的實(shí)施例中，半環(huán)形導(dǎo)流套筒段168可通過 任何適于燃燒器50內(nèi)的操作環(huán)境的機(jī)械手段焊接或接合在一起。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5中所示，導(dǎo)流套筒68與燃燒襯套66以徑向距離172徑向 分離，所述徑向距離172在后框架與燃燒襯套66的主體132的前端152之間大體恒定。在 另一個(gè)實(shí)施例中，燃燒襯套66與導(dǎo)流套筒68之間的徑向距離172沿著/貫穿燃燒襯套66 的主體132的冷側(cè)140發(fā)生變化。例如，徑向距離172可貫穿燃燒襯套66的錐形段144和 /或過渡段146增大和/或減小，以便在壓縮工作流體18 (圖2)流過冷卻流通道164時(shí)控 制所述壓縮工作流體18在主體132上的特定位置處的流率和/或速度，從而允許增強(qiáng)對冷 卻流通道164的特定區(qū)域中的壓縮工作流體18的冷卻有效性的局部控制。
[0040] 在具體的實(shí)施例中，導(dǎo)流套筒68與燃燒襯套64相對于錐形段144以第一徑向距 離174分離，并且相對于過渡段146以第二徑向距離176分離。在具體的實(shí)施例中，沿著燃 燒襯套66的錐形段144的至少一部分，第一徑向距離174大于第二徑向距離176,從而在燃 燒襯套66的主體132的過渡段146處提供有效的沖擊冷卻，同時(shí)在壓縮工作流體從高壓腔 室58流過冷卻孔166、進(jìn)入冷卻流通道164并且流到主體132的冷側(cè)140上時(shí)減小所述壓 縮工作流體的壓降。在替代的實(shí)施例中，沿著燃燒襯套66的過渡段146的至少一部分，第 二徑向距離176可大于第一徑向距離168,以便控制壓縮工作流體18通過橫穿燃燒襯套66 主體132的錐形段144的冷卻流通道164的流速。
[0041] 在操作中，如上所述并且如多個(gè)附圖中所圖示，來自壓縮機(jī)16的壓縮工作流體18 的一部分通過多個(gè)冷卻孔或沖擊孔166輸送到冷卻流通道164中。壓縮工作流體18集中 到燃燒襯套66的在過渡段146處的外側(cè)或冷側(cè)140上，以便對燃燒襯套66的主體132的 過渡段146進(jìn)行沖擊或射流冷卻。導(dǎo)流套筒68與燃燒襯套66的錐形段144和/或過渡段 146之間的徑向距離172被設(shè)置為恒定距離和/或變化的徑向距離，以便控制壓縮工作流 體18穿過冷卻流通道164的流量和/或速度，從而有效地冷卻燃燒襯套，特別是在由延遲 貧燃料噴射所引起的上升的燃燒溫度而形成的熱點(diǎn)處。
[0042] 壓縮工作流體18在被輸送穿過冷卻流通道164并且繼續(xù)朝向燃燒器50的頭端58 輸送時(shí)將對燃燒襯套66進(jìn)行沖擊、對流或傳導(dǎo)冷卻中的至少一種。連續(xù)延伸的導(dǎo)流套筒68 消除了先前導(dǎo)流套筒組件的任何連接接頭。因此，消除了冷卻流通道的滲漏，從而改進(jìn)了燃 燒器50的總體效率。此外，通過去除現(xiàn)有導(dǎo)流套筒組件的多個(gè)部件，與燃燒模塊100的組 裝、拆卸和制造相關(guān)聯(lián)的時(shí)間和成本降低。
[〇〇43] 本說明書使用了多個(gè)實(shí)例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，同時(shí)也讓所屬領(lǐng)域的任 何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實(shí)施所并入的任何方 法。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定，并可包括所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員想出的其他實(shí)例。 如果其他此類實(shí)例包括的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此類實(shí)例包括的 等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無實(shí)質(zhì)差別，則此類實(shí)例也應(yīng)在權(quán)利要求書的范圍 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器的燃燒模塊，所述燃燒模塊包括： a. 環(huán)形燃料分配歧管，其設(shè)置在所述燃燒模塊的上游端，所述燃料分配歧管包括具有 內(nèi)表面的環(huán)形支撐套筒； b. 燃料噴射組件，其具有從所述燃料分配歧管向下游延伸并且在后框架處終止的環(huán)形 燃燒襯套、和周向地環(huán)繞所述燃燒襯套的環(huán)形導(dǎo)流套筒，所述導(dǎo)流套筒從所述燃料分配歧 管向下游延伸并且在所述后框架處終止，所述導(dǎo)流套筒在所述支撐套筒與所述后框架之間 連續(xù)地延伸；以及 c. 其中所述導(dǎo)流套筒的前端部分同心地定位在所述支撐套筒內(nèi)，所述前端部分與所述 支撐套筒的所述內(nèi)表面滑動地配合。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃燒模塊，其進(jìn)一步包括限定在所述燃燒襯套與所述導(dǎo)流套筒 之間的連續(xù)冷卻流通道，所述連續(xù)冷卻流通道在所述后框架與所述導(dǎo)流套筒的所述前端部 分之間延伸。
3. 如權(quán)利要求1所述的燃燒模塊，其中所述燃燒襯套包括錐形段和過渡段，所述導(dǎo)流 套筒與所述燃燒襯套相對于所述錐形段以第一徑向距離徑向分離、并且相對于所述過渡段 以第二徑向距離徑向分離。
4. 如權(quán)利要求1所述的燃燒模塊，其中所述導(dǎo)流套筒與所述燃燒襯套以沿著所述燃燒 襯套的長度發(fā)生變化的徑向距離徑向分離。
5. 如權(quán)利要求1所述的燃燒模塊，其中所述導(dǎo)流套筒至少部分地限定多個(gè)沖擊冷卻通 道。
6. 如權(quán)利要求1所述的燃燒模塊，其中所述燃料噴射組件進(jìn)一步包括多個(gè)燃料噴射 器，所述燃料噴射器延伸穿過所述導(dǎo)流套筒和所述燃燒襯套，以便提供進(jìn)入所述燃燒襯套 內(nèi)的流體通道，所述燃料噴射器各自流體地連接至所述燃料分配歧管。
7. 如權(quán)利要求1所述的燃燒模塊，其中所述導(dǎo)流套筒包括兩個(gè)或更多個(gè)半環(huán)形導(dǎo)流套 筒段，所述半環(huán)形導(dǎo)流套筒段接合在一起來環(huán)繞所述燃燒襯套。
8. 如權(quán)利要求1所述的燃燒模塊，其進(jìn)一步包括壓縮密封件，所述壓縮密封件在所述 導(dǎo)流套筒的所述前端部分與所述支撐套筒的所述內(nèi)表面之間徑向地延伸。
9. 一種燃燒器，其包括： a. 端蓋，其連接至環(huán)繞所述燃燒器的外殼體； b. 軸向延伸的燃料噴嘴，其從所述端蓋向下游延伸； c. 環(huán)形帽組件，其在所述燃燒器內(nèi)徑向地和軸向地延伸，所述帽組件至少部分地環(huán)繞 所述燃料噴嘴；以及 d. 燃燒模塊，其具有周向地環(huán)繞所述帽組件的至少一部分的環(huán)形燃料分配歧管和從所 述燃料分配歧管向下游延伸的燃料噴射組件，所述燃料噴射組件包括： i. 環(huán)形燃燒襯套，其從所述帽組件向下游延伸并且在后框架處終止；以及 ii. 環(huán)形導(dǎo)流套筒，其環(huán)繞所述燃燒襯套，所述導(dǎo)流套筒具有同心地定位在所述燃料分 配歧管內(nèi)的前端部分和連接至所述后框架的后端，其中所述導(dǎo)流套筒在所述前端部分與所 述后框架之間連續(xù)地延伸。
10. 如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其進(jìn)一步包括限定在所述燃燒襯套與所述導(dǎo)流套筒 之間的連續(xù)冷卻流通道，所述連續(xù)冷卻流通道在所述后框架與所述導(dǎo)流套筒的所述前端部 分之間延伸。
11. 如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其中所述燃燒襯套包括錐形段和過渡段，所述導(dǎo)流套 筒與所述燃燒襯套相對于所述錐形段以第一徑向距離徑向分離、并且相對于所述過渡段以 第二徑向距離徑向分離。
12. 如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其中所述導(dǎo)流套筒與所述燃燒襯套以沿著所述燃燒 襯套的長度發(fā)生變化的徑向距離徑向分離。
13. 如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其中所述導(dǎo)流套筒至少部分地限定多個(gè)沖擊冷卻通 道。
14. 如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其中所述燃料噴射組件進(jìn)一步包括多個(gè)燃料噴射器， 所述燃料噴射器延伸穿過所述導(dǎo)流套筒和所述燃燒襯套，以便提供進(jìn)入所述燃料噴嘴下游 的所述燃燒襯套內(nèi)的流體通道，所述燃料噴射器各自與所述燃料分配歧管流體相通。
15. 如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其中所述導(dǎo)流套筒包括兩個(gè)或更多個(gè)半環(huán)形導(dǎo)流套 筒段，所述半環(huán)形導(dǎo)流套筒段接合在一起來環(huán)繞所述燃燒襯套。
16. 如權(quán)利要求9所述的燃燒器，其進(jìn)一步包括壓縮密封件，所述壓縮密封件在所述導(dǎo) 流套筒的所述前端部分與所述燃料分配歧管之間徑向地延伸。
17. -種燃?xì)鉂欇啓C(jī)，其包括： a. 壓縮機(jī)、設(shè)置在所述壓縮機(jī)下游的壓縮機(jī)排出殼體和設(shè)置在所述壓縮機(jī)排出殼體下 游的渦輪機(jī)；以及 b. 燃燒器，其至少部分地延伸穿過所述壓縮機(jī)排出殼體，所述燃燒器具有：端蓋，所述 端蓋連接至所述壓縮機(jī)排出殼體；軸向延伸的燃料噴嘴，所述燃料噴嘴從所述端蓋向下游 延伸；環(huán)形帽組件，所述環(huán)形帽組件設(shè)置在所述端蓋的下游并且至少部分地環(huán)繞所述燃料 噴嘴；以及燃燒模塊，所述燃燒模塊從所述帽組件向下游延伸，所述燃燒模塊包括： i. 環(huán)形燃料分配歧管，其周向地環(huán)繞所述帽組件的至少一部分，所述燃料分配歧管具 有連接至所述壓縮機(jī)排出殼體的徑向延伸的安裝凸緣以及軸向延伸的環(huán)形支撐套筒，所述 支撐套筒具有內(nèi)表面； ii. 燃料噴射組件，其從所述燃料分配歧管向下游延伸，所述燃料噴射組件具有：環(huán)形 燃燒襯套，所述環(huán)形燃燒襯套從所述帽組件向下游延伸并且在后框架處終止；環(huán)形導(dǎo)流套 筒，所述環(huán)形導(dǎo)流套筒環(huán)繞所述燃燒襯套；以及多個(gè)燃料噴射器，所述多個(gè)燃料噴射器延伸 穿過所述蓋組件下游的所述導(dǎo)流套筒和所述燃燒襯套，所述多個(gè)燃料噴射器與所述燃料分 配歧管流體相通；以及 iii. 其中所述導(dǎo)流套筒包括：前端部分，所述前端部分同心地定位在所述支撐套筒內(nèi) 在所述燃燒襯套與所述支撐套筒的所述內(nèi)表面之間；以及后端，所述后端連接至所述后框 架，所述導(dǎo)流套筒在所述導(dǎo)流套筒的所述前端部分與所述后框架之間連續(xù)地延伸。
18. 如權(quán)利要求17所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)，其進(jìn)一步包括限定在所述燃燒襯套與所述導(dǎo)流 套筒之間的連續(xù)冷卻流通道，所述連續(xù)冷卻流通道在所述后框架與所述導(dǎo)流套筒的所述前 端部分之間連續(xù)地延伸。
19. 如權(quán)利要求17所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)，其中所述燃燒襯套包括錐形段和過渡段，所述 導(dǎo)流套筒與所述燃燒襯套相對于所述錐形段以第一徑向距離徑向分離并且相對于所述過 渡段以第二徑向距離徑向分離。
20.如權(quán)利要求17所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)，其中所述導(dǎo)流套筒與所述燃燒襯套以沿著所述 燃燒襯套的長度發(fā)生變化的徑向距離徑向分離。
【文檔編號】F23R3/28GK104061597SQ201410101761
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月18日
【發(fā)明者】R.M.迪欽蒂奧, P.B.梅爾頓, L.J.斯托亞, C.P.威利斯, R.R.彭特科斯特 申請人:通用電氣公司