本發(fā)明的開(kāi)發(fā)部分地得到美國(guó)能源部“高級(jí)渦輪開(kāi)發(fā)計(jì)劃”（合同號(hào)DE-FC26-05NT42644）的支持。因此，美國(guó)政府在本發(fā)明中可具有某些權(quán)利。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地涉及用于將氣流從燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒器引導(dǎo)至渦輪段的過(guò)渡導(dǎo)管。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，如圖1中所示，在燃燒器10內(nèi)部所產(chǎn)生的燃燒氣體經(jīng)由多個(gè)過(guò)渡導(dǎo)管12被轉(zhuǎn)移至渦輪組件。在許多傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，過(guò)渡導(dǎo)管12縱向地延伸并且沒(méi)有在周向方向上的任何偏置。在燃燒排氣被傳遞至第一排的渦輪導(dǎo)葉16之前，利用一排的第一級(jí)導(dǎo)葉14使燃燒排氣旋轉(zhuǎn)。在渦輪組件中使用第一級(jí)導(dǎo)葉14以使縱向燃燒器排氣流加速并使其在周向方向上旋轉(zhuǎn)，這帶來(lái)了若干挑戰(zhàn)。要求導(dǎo)葉14和相關(guān)的導(dǎo)葉支撐結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)度特性，以承受在以大角度且在相對(duì)短的距離中改變非常熱的高壓氣流的方向時(shí)所產(chǎn)生的力。該氣流的溫度和由此旋轉(zhuǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的熱也要求具備導(dǎo)葉冷卻系統(tǒng)。與力和熱有關(guān)的材料性能降低會(huì)導(dǎo)致形成裂縫，或者損壞導(dǎo)葉和相關(guān)的支撐結(jié)構(gòu)。

為了適應(yīng)這些操作條件并提供更加穩(wěn)健的設(shè)計(jì)，如圖2-圖10中所示，使用于將燃燒氣體從燃燒器22引導(dǎo)至渦輪組件24的過(guò)渡導(dǎo)管20周向地偏斜，使得過(guò)渡導(dǎo)管20的出口26在與第一排渦輪導(dǎo)葉相同的方向上周向地偏斜，這將會(huì)使燃燒排氣在周向方向上偏斜。因此，不再需要第一排渦輪導(dǎo)葉，因?yàn)閺倪^(guò)渡導(dǎo)管20中排放出的排氣已具有正確的周向矢量，由此排除了對(duì)第一排渦輪導(dǎo)葉的需要。如提交日期為2008年8月12日、授權(quán)日期為2012年2月14日的美國(guó)專(zhuān)利8,113,003（該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容并入本文中）中所揭示，使各過(guò)渡導(dǎo)管的出口相對(duì)于各過(guò)渡導(dǎo)管的進(jìn)口在周向方向上偏斜。雖然美國(guó)專(zhuān)利第8,113,003號(hào)的過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)已排除了對(duì)在渦輪組件內(nèi)部在第一排渦輪導(dǎo)葉上游的第一排渦輪導(dǎo)葉的需要，但存在通過(guò)除去圖6-圖10中所示的高應(yīng)力區(qū)域而延長(zhǎng)偏斜過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)的使用壽命的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中將氣流從燃燒器引導(dǎo)至渦輪段的第一級(jí)的過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)，其中該過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)包括在相鄰的過(guò)渡導(dǎo)管之間的交匯部處形成后緣的一個(gè)或多個(gè)匯合流連接部插入件。該過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)可包括具有在進(jìn)口與出口之間延伸的內(nèi)部通道的過(guò)渡導(dǎo)管，并且可利用切向分量將氣體排出進(jìn)入第一級(jí)渦輪。匯合流連接部插入件可容納于匯合流連接部插入件接收器的內(nèi)部，并且與位于匯合流連接部插入件旁邊的過(guò)渡導(dǎo)管主體分離。處于分離狀態(tài)消除了在匯合流連接部插入件內(nèi)部的應(yīng)力形成，由此延長(zhǎng)該插入件的使用壽命。匯合流連接部插入件可以是可拆卸的，以便一旦磨損超過(guò)設(shè)計(jì)極限便可以將該插入件加以更換。

為了更好地理解本發(fā)明，可以將坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)用于這種渦輪系統(tǒng)，以協(xié)助對(duì)各部件在該系統(tǒng)中的相對(duì)位置和在該系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)的描述。轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)縱向地延伸經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)段、燃燒段和渦輪段，并且限定縱向方向。從經(jīng)過(guò)各段的總體操作流型的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，各渦輪段件可以被描述為縱向地位于相對(duì)于彼此的上游或下游。例如，壓縮機(jī)段縱向地位于燃燒段的上游，渦輪段縱向地位于燃燒段的下游。各種部件的遠(yuǎn)離中心轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)或其它縱向軸線(xiàn)的位置可以被描述為在徑向方向上。因此，例如葉片從轉(zhuǎn)子盤(pán)在徑向方向上或徑向地延伸。進(jìn)一步遠(yuǎn)離例如中心轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)的縱向軸線(xiàn)的位置可以被描述為與徑向地向內(nèi)或向內(nèi)側(cè)的較近位置相比較的徑向地向外或向外側(cè)。

第三坐標(biāo)方向（周向方向）可以描述參考在例如轉(zhuǎn)子組件的中心軸線(xiàn)的縱向軸線(xiàn)附近的假想圓的特定部件的位置。例如，當(dāng)在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的渦輪葉片的陣列處向縱向下游看時(shí)，將會(huì)看到每個(gè)葉片在若干徑向方向上徑向地向外延伸。因此，徑向方向可以描述參考圓的大小，并且周向方向可以描述在參考圓上的角度位置。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)在燃?xì)廨啓C(jī)子系統(tǒng)中引導(dǎo)氣流，該燃?xì)廨啓C(jī)子系統(tǒng)包括具有多個(gè)葉片的第一級(jí)葉片陣列，這些葉片從轉(zhuǎn)子組件中在徑向方向上延伸，用于在周向方向上旋轉(zhuǎn)，由此該周向方向可具有切線(xiàn)方向分量。燃?xì)廨啓C(jī)子系統(tǒng)可具有限定縱向方向的轉(zhuǎn)子組件的軸線(xiàn)、和縱向地位于第一級(jí)葉片陣列的上游且位于第一級(jí)葉片陣列的徑向外側(cè)的至少一個(gè)燃燒器。過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)可包括具有在進(jìn)口與出口之間延伸的內(nèi)部通道的第一過(guò)渡導(dǎo)管主體。第一過(guò)渡導(dǎo)管主體的出口可與進(jìn)口在縱向方向和切線(xiàn)方向上偏置。第一過(guò)渡導(dǎo)管主體的出口可由大體上與徑向內(nèi)側(cè)相對(duì)的徑向外側(cè)所形成，并且徑向外側(cè)和徑向內(nèi)側(cè)可通過(guò)相對(duì)的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁聯(lián)接到一起。過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)也可包括具有在進(jìn)口與出口之間延伸的內(nèi)部通道的第二過(guò)渡導(dǎo)管主體。第二過(guò)渡導(dǎo)管主體的出口可在縱向方向和切線(xiàn)方向上與進(jìn)口偏置。第二過(guò)渡導(dǎo)管主體的出口可由大體上與徑向內(nèi)側(cè)相對(duì)的徑向外側(cè)所形成，并且徑向外側(cè)和徑向內(nèi)側(cè)可通過(guò)相對(duì)的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁聯(lián)接到一起。第一過(guò)渡導(dǎo)管主體的第一側(cè)可與第二過(guò)渡導(dǎo)管主體的第二側(cè)相交，從而形成匯合流連接部。過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)可包括匯合流連接部插入件，該匯合流連接部插入件延伸經(jīng)過(guò)外壁并且位于匯合流連接部的下游端從而形成匯合流連接部的后緣。

匯合流連接部插入件可由具有位于插入件第一端處的凸緣的主體所形成，用于防止匯合流連接部插入件被吸入過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)下游的渦輪中。匯合流連接部插入件的凸緣可具有比匯合流連接部插入件的主體更大的截面積。匯合流連接部插入件的主體可包括：具有從第一側(cè)到與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)的均勻厚度的第一部、和從第一部中延伸出且形成匯合流連接部插入件的外下游頂端的第二部。第二部可具有不均勻的厚度，其中在外下游頂端的厚度小于在第二部的上游邊緣處的厚度。匯合流連接部插入件可由形成第一過(guò)渡導(dǎo)管主體第一側(cè)的延伸部的第一側(cè)、和形成第二過(guò)渡導(dǎo)管主體第二側(cè)的延伸部的第二側(cè)所形成。

過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)可包括在匯合流連接部插入件內(nèi)部的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)。該內(nèi)部冷卻系統(tǒng)可包括與一個(gè)或多個(gè)排出孔流體連通的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻室，該排出孔從內(nèi)部冷卻室中的進(jìn)口延伸經(jīng)過(guò)形成匯合流連接部插入件的第二部的外壁。第二部可包括匯合流連接部插入件的外下游頂端，排出孔的出口可位于至少一個(gè)內(nèi)部冷卻室的外表面。在至少一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)排出孔可以是從內(nèi)部冷卻室中的進(jìn)口經(jīng)過(guò)形成匯合流連接部插入件的第二部的外壁而延伸至位于內(nèi)部冷卻室外表面的排出孔的出口的多個(gè)排出孔。內(nèi)部冷卻系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)沖擊板，該沖擊板位于內(nèi)部冷卻室中并且從第一側(cè)延伸至與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)，從而形成匯合流連接部插入件。沖擊板可包括一個(gè)或多個(gè)沖擊孔。內(nèi)部冷卻系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻室，該內(nèi)部冷卻室具有小于形成匯合流連接部插入件的外壁的一半容積的內(nèi)部容積。

過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)排出孔，該排出孔從在內(nèi)部冷卻室中的進(jìn)口延伸經(jīng)過(guò)形成匯合流連接部插入件的第一部的外壁。第一部可具有從第一側(cè)到與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)的均勻厚度。過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)排出孔，該排出孔從在內(nèi)部冷卻室中的進(jìn)口延伸經(jīng)過(guò)形成匯合流連接部插入件的第二部的外壁。第二部可從第一部中延伸出并且可形成匯合流連接部插入件的外下游頂端。第二部可具有不均勻的厚度，其中在外下游頂端處的厚度小于在第二部的上游邊緣處的厚度。

匯合流連接部插入件可與第一過(guò)渡導(dǎo)管主體的第一側(cè)和第二過(guò)渡導(dǎo)管主體的第二側(cè)分離，這消除了在匯合流連接部插入件內(nèi)部的機(jī)械應(yīng)力。匯合流連接部插入件可拆卸地附接在過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)的內(nèi)部。過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)可包括匯合流連接部插入件接收器，該接收器是位于匯合流連接部處并且構(gòu)造成接收匯合流連接部插入件。匯合流連接部插入件接收器可包括限定一個(gè)或多個(gè)插入件接收孔的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁。匯合流連接部插入件接收器可提供對(duì)匯合流連接部插入件的支撐，并且可包括用于支撐位于插入件第一端的凸緣的至少一個(gè)凸緣接觸面，以防止匯合流連接部插入件被吸入過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)下游的渦輪中。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，第一過(guò)渡導(dǎo)管主體的第一側(cè)壁可構(gòu)造成當(dāng)被組裝在第一過(guò)渡導(dǎo)管主體的旁邊時(shí)與第二過(guò)渡導(dǎo)管主體的第二側(cè)壁共面。第一和第二過(guò)渡導(dǎo)管主體的縱向軸線(xiàn)可在周向方向上彼此偏置。

過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：匯合流連接部插入件代替了在具有匯合流連接部插入件的過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)內(nèi)部的高機(jī)械應(yīng)力區(qū)域，該匯合流連接部插入件存在于匯合流連接部插入件接收器內(nèi)部并且被暴露于極小的機(jī)械應(yīng)力并且可能不暴露于機(jī)械壓力。

該過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：匯合流連接部插入件除去了尖銳狹窄的幾何形狀和由在相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間的匯合流連接部所形成的應(yīng)力集中，并且將尖銳狹窄的幾何形狀合并入?yún)R合流連接部插入件中。

該過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：匯合流連接部插入件是可拆卸的和可更換的，由此當(dāng)由于高速氣體的腐蝕而磨損時(shí)能夠?qū)R合流連接部插入件加以更換。

過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：匯合流連接部插入件是由匯合流連接部插入件接收器所支撐，該匯合流連接部插入件接收器是由在靠近相鄰過(guò)渡導(dǎo)管的出口的各側(cè)壁交匯部處的材料累積所形成，該材料累積增加壁的強(qiáng)度因此它們可以更好地抵抗壓力載荷并且將應(yīng)力分布于較大的區(qū)域中，由此降低應(yīng)力水平并延長(zhǎng)過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命。

下面對(duì)這些和其它實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

附圖說(shuō)明

并入本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖圖解說(shuō)明了現(xiàn)在所公開(kāi)發(fā)明的實(shí)施例，并且連同本文中的描述公開(kāi)了本發(fā)明的原理。

圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的剖視圖。

圖2是聯(lián)接到過(guò)渡導(dǎo)管的多個(gè)環(huán)管形燃燒器的上半部的面向下游的透視圖。

圖3是過(guò)渡導(dǎo)管的圓形陣列的上游縱視圖。

圖4是過(guò)渡導(dǎo)管相對(duì)于第一排渦輪導(dǎo)葉的側(cè)視圖。

圖5是過(guò)渡導(dǎo)管的圓形陣列的俯視圖。

圖6是兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管位于其中的配件的俯視圖。

圖7是沿圖6中的截面線(xiàn)7-7所截取的、圖6的兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管的剖視圖，其中確認(rèn)有高機(jī)械應(yīng)力區(qū)域。

圖8是沿圖7中的細(xì)部線(xiàn)8-8所截取的、在相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間交匯部處的高機(jī)械應(yīng)力區(qū)域的詳細(xì)透視圖。

圖9是沿圖7中所示細(xì)部線(xiàn)8-8所截取的、在相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間交匯部處的高機(jī)械應(yīng)力區(qū)域的另一個(gè)透視圖。

圖10是從上游看過(guò)渡導(dǎo)管的內(nèi)部通道中的兩個(gè)過(guò)渡導(dǎo)管的局部透視圖，圖中示出了在排出口處的相鄰過(guò)渡導(dǎo)管如何靠近。

圖11是聯(lián)接到過(guò)渡導(dǎo)管的多個(gè)環(huán)管形燃燒器的上半部的面向下游的透視圖。

圖12是過(guò)渡導(dǎo)管的圓形陣列的上游縱視圖。

圖13是過(guò)渡導(dǎo)管相對(duì)于第一排渦輪葉片的側(cè)視圖。

圖14是在緊靠第一排渦輪葉片的上游的、聯(lián)接到一起的多個(gè)過(guò)渡導(dǎo)管的透視圖。

圖15是圖10中所示過(guò)渡導(dǎo)管的簡(jiǎn)化的側(cè)視圖。

圖16是兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管在它們的下游端的外表面的透視圖，這兩個(gè)過(guò)渡導(dǎo)管聯(lián)接到一起并且在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間的交匯部處包括位于匯合流連接部插入件接收器內(nèi)部的匯合流連接部插入件。

圖17是位于在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間交匯部處的匯合流連接部插入件接收器內(nèi)部的匯合流連接部插入件的透視圖。

圖18是在圖16中的截面線(xiàn)18-18處所截取的、在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間的匯合流連接部的剖視圖。

圖19是在圖16中的截面線(xiàn)19-19處所截取的、在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間的匯合流連接部的剖視圖。

圖20是在圖16中的截面線(xiàn)20-20處所截取的、在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間的匯合流連接部的剖視圖。

圖21是在圖16中的截面線(xiàn)21-21處所截取的、在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間的匯合流連接部的剖視圖。

圖22是在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間在它們的下游端的匯合流連接部處的匯合流連接部插入件接收器的內(nèi)表面的透視圖，在此匯合流連接部插入件不被容納于匯合流連接部插入件接收器的內(nèi)部。

圖23是在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間在它們的下游端的匯合流連接部處的匯合流連接部插入件接收器的內(nèi)表面的透視圖，其中匯合流連接部插入件是位于匯合流連接部插入件接收器的內(nèi)部。

圖24是處在不同于圖23的角度中的匯合流連接部插入件的透視圖。

圖25是在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間在它們的下游端的匯合流連接部處的匯合流連接部插入件接收器的外表面的透視圖，在此匯合流連接部插入件不被容納于匯合流連接部插入件接收器內(nèi)部并且顯示了匯合流連接部插入件接收器的下游內(nèi)表面。

圖26是從不同于圖25的視角所獲得的、在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間在它們的下游端的匯合流連接部處的、匯合流連接部插入件接收器的外表面的另一個(gè)透視圖，在此匯合流連接部插入件不被容納于匯合流連接部插入件接收器內(nèi)部并且顯示了匯合流連接部插入件接收器的上游內(nèi)表面。

圖27是在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間在它們的下游端的匯合流連接部處的、匯合流連接部插入件接收器的非插入件側(cè)的外表面的透視圖。

圖28是沿圖23中的截面線(xiàn)28-28所截取的匯合流連接部插入件的剖面俯視圖，如相對(duì)于兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管的外表面在它們的下游端的透視圖中所示，這兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管聯(lián)接到一起并且包括位于匯合流連接部插入件接收器的內(nèi)部、在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間的交匯部處的匯合流連接部插入件。

圖29是沿圖28中的截面線(xiàn)29-29所截取的匯合流連接部插入件的剖面?zhèn)纫晥D。

圖30是圖29中所示的匯合流連接部插入件的仰視圖。

圖31是圖29中所示的匯合流連接部插入件的前視圖。

圖32是沿圖28中的截面線(xiàn)32-32所截取的、位于匯合流連接部插入件接收器內(nèi)部、在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間的交匯部處的匯合流連接部插入件的剖視圖。

圖33是具有內(nèi)部冷卻系統(tǒng)連同替代的外表面位置的匯合流連接部插入件的剖面?zhèn)纫晥D，顯示了在其它實(shí)施例中外表面的可能的替代位置。

圖34是圖33的匯合流連接部插入件的上游端視圖。

圖35是在圖33中的截面線(xiàn)35-35處所截取的匯合流連接部插入件的剖視圖。

圖36是在圖33中的截面線(xiàn)35-35處所截取的、具有不同的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)構(gòu)造的匯合流連接部插入件的另一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。

圖37是在圖16中的截面線(xiàn)37-37處所截取的、匯合流連接部插入件構(gòu)造的剖視圖。

圖38是在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間在它們的下游端的匯合流連接部處的匯合流連接部插入件接收器的內(nèi)表面的一個(gè)替代實(shí)施例的透視圖，以及其中匯合流連接部插入件不突出經(jīng)過(guò)限定凹口的外壁的、位于凹口內(nèi)部的匯合流連接部插入件的一個(gè)替代實(shí)施例。

圖39是圖38的匯合流連接部插入件的側(cè)視圖。

圖40是圖38的匯合流連接部插入件的右側(cè)視圖。

圖41是圖38的匯合流連接部插入件的左側(cè)視圖。

圖42是圖38的匯合流連接部插入件的透視圖。

圖43是沿圖42中的截面線(xiàn)43-43所截取的、圖38的匯合流連接部插入件的剖面?zhèn)纫晥D。

圖44是延伸經(jīng)過(guò)圖38的匯合流連接部插入件的柱銷(xiāo)的第一端的透視圖。

圖45是延伸經(jīng)過(guò)圖38的匯合流連接部插入件的柱銷(xiāo)的第二端的透視圖。

圖46是位于在兩個(gè)相鄰過(guò)渡導(dǎo)管之間交匯部處的匯合流連接部插入件接收器內(nèi)部的、圖38的匯合流連接部插入件的剖視圖。

具體實(shí)施方式

如圖11-圖46中所示，公開(kāi)了一種用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)108中將氣流從燃燒器102引導(dǎo)至渦輪段106的第一級(jí)104的過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100，其中該過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100包括在相鄰過(guò)渡導(dǎo)管126、128之間的交匯部124形成后緣122的一個(gè)或多個(gè)匯合流連接部插入件120。該過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100可包括過(guò)渡導(dǎo)管126，該過(guò)渡導(dǎo)管126具有在進(jìn)口132與出口134之間延伸的內(nèi)部通道130并且可利用切向分量將氣體排出進(jìn)入第一級(jí)渦輪114。匯合流連接部插入件120可被容納于匯合流連接部插入件接收器136內(nèi)部并且與位于匯合流連接部插入件120旁邊的過(guò)渡導(dǎo)管主體126、128分離。處于在側(cè)表面上的分離狀態(tài)消除了在匯合流連接部插入件120內(nèi)部的應(yīng)力形成，由此延長(zhǎng)插入件120的使用壽命。匯合流連接部插入件120可以是可拆卸的，以便一旦磨損超過(guò)設(shè)計(jì)極限便可以將插入件120加以更換。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100可在燃?xì)廨啓C(jī)子系統(tǒng)138中引導(dǎo)氣流，該燃?xì)廨啓C(jī)子系統(tǒng)138包括具有多個(gè)葉片142的第一級(jí)葉片陣列104，這些葉片142從轉(zhuǎn)子組件144中在徑向方向上延伸，用于在周向方向146上旋轉(zhuǎn)，在此周向方向146可具有切線(xiàn)方向分量148。燃?xì)廨啓C(jī)子系統(tǒng)138也可包括限定縱向方向152的轉(zhuǎn)子組件144的軸線(xiàn)150、及位于第一級(jí)葉片陣列104的縱向上游且位于第一級(jí)葉片陣列104的徑向外側(cè)的至少一個(gè)燃燒器102。

過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100可包括多個(gè)過(guò)渡導(dǎo)管126、128，這些過(guò)渡導(dǎo)管126、128聯(lián)接到一起以便導(dǎo)管126、128利用切向分量148在下游方向上排出燃燒氣體，由此排除了對(duì)在第一渦輪葉片排上游的第一級(jí)渦輪導(dǎo)葉排（如在傳統(tǒng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中所見(jiàn)）的需要。具體地，過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100可包括具有在進(jìn)口132與出口134之間延伸的內(nèi)部通道130的第一過(guò)渡導(dǎo)管主體126。第一過(guò)渡導(dǎo)管主體134的出口134在縱向方向152和切線(xiàn)方向148上與進(jìn)口132偏置。第一過(guò)渡導(dǎo)管主體126的出口134可由大體上與徑向內(nèi)側(cè)170相對(duì)的徑向外側(cè)168所形成，徑向外側(cè)和徑向內(nèi)側(cè)168、170可通過(guò)相對(duì)的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁172、174聯(lián)接到一起。

過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100可包括具有在進(jìn)口184與出口186之間延伸的內(nèi)部通道182的第二過(guò)渡導(dǎo)管主體128。第二過(guò)渡導(dǎo)管主體128的出口186可在縱向方向152和切線(xiàn)方向148上與進(jìn)口184偏置。第二過(guò)渡導(dǎo)管主體128的出口186可由大體上與徑向內(nèi)側(cè)190相對(duì)的徑向外側(cè)188所形成，徑向外側(cè)和徑向內(nèi)側(cè)188、190可通過(guò)相對(duì)的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁192，194聯(lián)接到一起。當(dāng)?shù)谝贿^(guò)渡導(dǎo)管126位于第二過(guò)渡導(dǎo)管主體128旁邊時(shí)，第一過(guò)渡導(dǎo)管主體126的第一側(cè)壁172與第二過(guò)渡導(dǎo)管主體128的第二側(cè)壁194相交從而形成匯合流連接部196。在至少一個(gè)實(shí)施例中，第一過(guò)渡導(dǎo)管主體126的第一側(cè)壁172可構(gòu)造成當(dāng)被組裝在第一過(guò)渡導(dǎo)管主體126旁邊時(shí)與第二過(guò)渡導(dǎo)管主體128的第二側(cè)壁194共面。第一和第二過(guò)渡導(dǎo)管主體126、128的縱向軸線(xiàn)270、272可在周向方向146上彼此偏置。

過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100也可包括匯合流連接部插入件120，該插入件120延伸經(jīng)過(guò)外壁202且位于匯合流連接部196的下游端204從而形成匯合流連接部196的后緣122。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，匯合流連接部插入件120位于高機(jī)械應(yīng)力的部位。匯合流連接部插入件120可與第一過(guò)渡導(dǎo)管主體126的第一側(cè)172和第二過(guò)渡導(dǎo)管主體128的第二側(cè)194分離。處于分離狀態(tài)并且還被定位用作匯合流連接部196的后緣122，這使匯合流連接部插入件120能夠在不經(jīng)受機(jī)械應(yīng)力的情況下起作用。匯合流連接部插入件120可容納于匯合流連接部插入件接收器136的內(nèi)部。匯合流連接部插入件接收器136可位于匯合流連接部196處并且構(gòu)造成接收匯合流連接部插入件120。匯合流連接部插入件接收器136可包括限定至少一個(gè)插入件接收孔210的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁208，該內(nèi)壁208提供對(duì)匯合流連接部插入件120的支撐，如圖22-圖26中所示。匯合流連接部插入件接收器136也可包括構(gòu)造成支撐凸緣214的一個(gè)或多個(gè)凸緣接觸面212，如圖29-圖37中所示，該凸緣214是位于插入件120的第一端216，用以防止匯合流連接部插入件120被吸入在過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100下游的渦輪中。匯合流連接部插入件120可以可拆卸地附接在過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100內(nèi)部?？衫煤附踊蛘咭寻l(fā)明的或尚未發(fā)明的合適方法，將匯合流連接部插入件120聯(lián)接到匯合流連接部插入件接收器136。

匯合流連接部插入件120可由具有位于插入件120的第一端216的凸緣214的主體218所形成，用于防止匯合流連接部插入件120被吸入在過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100的下游的渦輪中。匯合流連接部插入件120的凸緣214可具有比匯合流連接部插入件120的主體218更大的截面積。匯合流連接部插入件120可由形成第一過(guò)渡導(dǎo)管主體126的第一側(cè)壁172的延伸部的第一側(cè)260、和形成第二過(guò)渡導(dǎo)管主體128的第二側(cè)壁194的延伸部的第二側(cè)262所形成。凸緣214與主體218可以是整體結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可利用焊接、釬焊或其它合適的連接機(jī)制，將凸緣214聯(lián)接到主體218。

匯合流連接部插入件120的主體218可包括：具有從第一側(cè)222到與第一側(cè)222相對(duì)的第二側(cè)224的均勻厚度的第一部220、和從第一部220中延伸出且形成匯合流連接部插入件120的外下游頂端228的第二部226。第二部226具有不均勻的厚度，并且在外下游頂端228處的厚度小于在上游邊緣230處的厚度。如圖20中所示，匯合流連接部插入件120的第一部220可位于比第二部226 更靠近匯合流連接部插入件接收器136的位置。第二部226可包括第一側(cè)231和在第一側(cè)231的相對(duì)側(cè)上的第二側(cè)233。第一和第二側(cè)231、233可具有稍微凸形的表面，這些表面各自復(fù)制了第一過(guò)渡導(dǎo)管主體126的第一側(cè)壁172和第二過(guò)渡導(dǎo)管主體128的第二側(cè)壁194的內(nèi)表面。匯合流連接部插入件120的后緣229可具有從第一部220朝向第二部226的遠(yuǎn)端232延伸的大體上彎曲的形狀，以便跟隨在第一與第二過(guò)渡導(dǎo)管主體126、128之間的交匯部124的輪廓。

匯合流連接部插入件120可包括在匯合流連接部插入件120內(nèi)部的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)234，如圖33-圖36中所示。該內(nèi)部冷卻系統(tǒng)234可具有構(gòu)造成當(dāng)延伸進(jìn)入在第一過(guò)渡導(dǎo)管126與第二過(guò)渡導(dǎo)管128的交匯部124處的熱氣體路徑時(shí)使匯合流連接部插入件120充分地冷卻的任意合適形狀。內(nèi)部冷卻系統(tǒng)234可包括與一個(gè)或多個(gè)排出孔238流體連通的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻室236，該排出孔238從在內(nèi)部冷卻室236中的進(jìn)口240延伸經(jīng)過(guò)形成匯合流連接部插入件120的第二部226的外壁242。第二部226可包括匯合流連接部插入件120的外下游頂端228，并且至少一個(gè)排出孔238的出口244可位于內(nèi)部冷卻系統(tǒng)236的外表面246。在至少一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部冷卻系統(tǒng)234可包括多個(gè)排出孔238，這些排出孔238從內(nèi)部冷卻室236中的進(jìn)口240經(jīng)過(guò)形成匯合流連接部插入件120的第二部226的外壁242而延伸至位于內(nèi)部冷卻室236的外表面246處的排出孔238的出口244。

內(nèi)部冷卻系統(tǒng)234可包括一個(gè)或多個(gè)沖擊板248，如圖35中所示，該沖擊板248是位于內(nèi)部冷卻室236中并且從第一側(cè)250延伸至與形成匯合流連接部插入件120的第一側(cè)250相對(duì)的第二側(cè)252。沖擊板120可包括一個(gè)或多個(gè)沖擊孔254，并且在至少一個(gè)實(shí)施例中可包括多個(gè)沖擊孔254。在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖36中所示，內(nèi)部冷卻系統(tǒng)234可包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻室236，該冷卻室236具有小于形成匯合流連接部插入件120的外壁242的容積的一半的內(nèi)部容積。一個(gè)或多個(gè)排出孔238可從在內(nèi)部冷卻室236中的進(jìn)口240延伸經(jīng)過(guò)形成匯合流連接部插入件120的第一部220的外壁256。第一部220可具有從第一側(cè)222到與第一側(cè)222相對(duì)的第二側(cè)224的均勻厚度。一個(gè)或多個(gè)排出孔238可從在內(nèi)部冷卻室236中的進(jìn)口240延伸經(jīng)過(guò)形成匯合流連接部插入件120的第二部226的外壁242。第二部226可從第一部220中延伸出并且可形成匯合流連接部插入件120的外下游頂端228。第二部226可具有不均勻厚度，并且在外下游頂端228處的厚度小于在第二部226的上游邊緣230處的厚度。

在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖38-圖46中所示，過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100可具有替代的構(gòu)造。過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100可包括如前所述的第一和第二過(guò)渡導(dǎo)管主體126、128，但可包括用于匯合流連接部插入件120的替代構(gòu)造。過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100可包括匯合流連接部插入件120，該插入件120是位于在匯合流連接部196的下游端302處的凹口300內(nèi)部，從而形成匯合流連接部196的后緣301。凹口300可位于匯合流連接部196的內(nèi)部，并且可構(gòu)造成接收并容納匯合流連接部插入件120。在此實(shí)施例中，匯合流連接部插入件120可延伸經(jīng)過(guò)在匯合流連接部196的下游端204的外壁202。相反，匯合流連接部插入件120可完全地容納于凹口300內(nèi)部，其中一部分被暴露以形成匯合流連接部196的后緣122。

可利用構(gòu)造成將匯合流連接部插入件120附接到匯合流連接部196的插入件附接系統(tǒng)303，將過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100保持在凹口300內(nèi)部。在至少一個(gè)實(shí)施例中，插入件附接系統(tǒng)303可由延伸進(jìn)入?yún)R合流連接部插入件120中和匯合流連接部196中的一個(gè)或多個(gè)柱銷(xiāo)304所形成。在至少一個(gè)實(shí)施例中，插入件附接系統(tǒng)303可包括延伸經(jīng)過(guò)匯合流連接部插入件120并且延伸經(jīng)過(guò)匯合流連接部196的一個(gè)或多個(gè)柱銷(xiāo)304。插入件附接系統(tǒng)303可包括用于固定柱銷(xiāo)304的第一端308的一個(gè)或多個(gè)軸環(huán)306。軸環(huán)306可與柱銷(xiāo)304整體地形成或者可利用焊接或其它合適方法附接到柱銷(xiāo)。通常在柱銷(xiāo)304相對(duì)于第一端308的相對(duì)端上的柱銷(xiāo)304的第二端310可以或者可以不包括軸環(huán)306。可利用焊接或其它合適方法，將靠近第二端310的柱銷(xiāo)304固定到匯合流連接部196。

過(guò)渡導(dǎo)管系統(tǒng)100可包括在匯合流連接部插入件120內(nèi)部的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)312。內(nèi)部冷卻系統(tǒng)312可包括與一個(gè)或多個(gè)排出孔316流體連通的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部冷卻室314，排出孔316從內(nèi)部冷卻室314中的進(jìn)口318延伸經(jīng)過(guò)形成匯合流連接部插入件120的外壁320。內(nèi)部冷卻系統(tǒng)312的排出孔316可包括一個(gè)或多個(gè)排出孔316，該排出孔316從內(nèi)部冷卻室314延伸至在面向形成凹口300的表面326的外表面324的排出口322，在外表面324中存在匯合流連接部插入件120。內(nèi)部冷卻系統(tǒng)312也可包括一個(gè)或多個(gè)排出孔318，該排出孔318從內(nèi)部冷卻室314延伸至外表面332處的排出口330，其在面向下游且遠(yuǎn)離其中存在匯合流連接部插入件120的凹口300。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，一部分的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)312可容納于柱銷(xiāo)304的內(nèi)部，其形成構(gòu)造成將匯合流連接部插入件120附接到匯合流連接部196的插入件附接系統(tǒng)303的至少一部分。柱銷(xiāo)304可包括內(nèi)通道334，該內(nèi)通道334具有在匯合流連接部196的下游端204處的凹口300外側(cè)的至少一個(gè)進(jìn)口336，并且可包括與內(nèi)部冷卻室340流體連通的一個(gè)或多個(gè)排出口338。在至少一個(gè)實(shí)施例中，柱銷(xiāo)304可包括：在柱銷(xiāo)304的第一端344處的第一進(jìn)口342，該第一進(jìn)口342與柱銷(xiāo)304中的內(nèi)通道334連通；并且可包括在柱銷(xiāo)304的與第一端344相對(duì)的端部的在柱銷(xiāo)304的第二端348中的第二進(jìn)口346。匯合流連接部插入件120可包括主體350，該主體350包括外部352、內(nèi)部354和在外部352與內(nèi)部354之間的中部356。中部356可具有寬度比外部和內(nèi)部352、354的截面積狹窄的截面積。內(nèi)部354可與中部356相比更向下游延伸，外部352可與內(nèi)部354相比更向下游延伸。在外部352的遠(yuǎn)端358的截面積可大于在內(nèi)部354的遠(yuǎn)端360的截面積，如圖43中所示。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，匯合流連接部196的匯合流連接部插入件120可當(dāng)位于匯合流連接部插入件接收器136內(nèi)部時(shí)大體上無(wú)載荷。在另一個(gè)實(shí)施例中，匯合流連接部196的匯合流連接部插入件120可由具有比形成匯合流連接部插入件接收器136的材料更大的熱膨脹系數(shù)的材料所形成。因此，在使用期間，當(dāng)使匯合流連接部插入件120和匯合流連接部插入件接收器136暴露于熱燃燒氣體時(shí)，匯合流連接部插入件120將以比匯合流連接部插入件接收器136更快的速率發(fā)生熱膨脹。因此，匯合流連接部插入件120將被置于由壓縮載荷所形成的至少部分載荷下，這部分地減輕加在匯合流連接部插入件接收器136和周?chē)Y(jié)構(gòu)上的壓縮載荷和應(yīng)力。形成于匯合流連接部插入件120中的應(yīng)力和載荷小于在無(wú)匯合流連接部插入件120的傳統(tǒng)系統(tǒng)中的后緣處的應(yīng)力和載荷。這是有利的，因?yàn)閼?yīng)力從形成匯合流連接部插入件接收器136和相關(guān)部件的永久的/高成本材料被傳遞至模塊化的、一次性使用的匯合流連接部插入件120。

前文是為了說(shuō)明、解釋和描述本發(fā)明實(shí)施例的目的而提供。對(duì)這些實(shí)施例的修改和調(diào)整對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的，并且可在不背離本發(fā)明的范圍或精神的前提下作出修改和調(diào)整。