[发明专利]切向燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮，并且，更具体地说，涉及用于燃气涡轮的燃烧段(combustion section)，其包括用于使进入涡轮的气流转向的结构。

背景技术

在操作燃气涡轮时，气流从燃烧器排出并被过渡管道传送至第一级静叶和叶片(旋转动叶)。当气流从过渡管道的出口排出时，该流经过第一级静叶。第一级静叶的作用是使流加速并在周向方向上转向，从而使离开静叶后缘的气流的主要的流动方向相对于纵向方向在周向方向或切向方向上成角度倾斜(angled)。因此，这种转向的流具有纵向分量和周向分量。流动角度(flow angle)可大体上处于从纵向轴线测量40度到85度的范围内。通过使气流加速并相对于纵向方向在周向方向上成角度倾斜，所得到的气流更有效地将其能量传给第一排叶片，这些叶片再使相关的转子组件旋转。

用第一级静叶来使纵向气流加速和在周向方向上转向提出了若干挑战。静叶和相关的静叶支撑结构必须具有高的强度特性，以承受在相对短的距离内跨过大的角度改变热的高压气流的方向所产生的力。气流的温度和该转向过程中产生的热还需要静叶冷却系统。所涉及的力和热可使静叶和相关的支撑结构裂开，以及在其它方面受损害。为了解决这些不同的需求和操作条件，第一级静叶和相关的支撑结构以及冷却系统已经发展成复杂的系统，其在制造、安装以及在受损的情况下修复和更换时可能是昂贵的。

第一级喷嘴增加大约1.5％的总压力降，从而降低机械的总压力比。性能与该压力比有密切联系。发动机性能的另一主要阻碍是附加流(parasitic flow)。当前技术水平下的气冷式燃气涡轮中的最小压缩机质量流代表整体涡轮性能的主要降低。该气流可被减小或有效地消除，这是通过：(1)小得多的转向/节流静叶(throttling vane)的润湿表面积(如果需要转向/节流静叶的话)，(2)可能使用过渡件静叶的闭式环流冷却，以及(3)可能使用空气，其冷却静叶，然后通过燃烧器。

需要使气流加速并沿切向地转向，用以呈现至第一级叶片阵列，同时没有与第一级静叶相关联的复杂性和相关费用以及损害的风险。

发明内容

在一个示例性实施例中，燃烧段被提供给燃气涡轮，该燃气涡轮包括被来自该燃烧段的燃烧产物驱动的旋转动叶。该燃烧段包括限定了室的外壳，布置在该外壳中并以环状样式定向的多个燃烧筒(combustor can)，以及多个过渡件，每个过渡件与其中一个燃烧筒相连。过渡件将来自燃烧筒的燃烧产物引导到与旋转动叶接触。各过渡件在两个平面上成角度倾斜，以便实现燃烧产物的转向和使燃气涡轮变短。

在另一示例性实施例中，燃烧段的过渡件相对于环状样式沿切向地成角度倾斜，并沿着流动方向轴向地成角度倾斜。

在还有另一示例性实施例中，一种将燃烧产物引导到与燃气涡轮的旋转动叶接触的方法包括下列步骤：在燃烧器外壳中将多个燃烧筒以环状样式定向，提供多个过渡件，每个过渡件与其中一个燃烧筒相连，并使过渡件相对于轴向流动方向沿切向地成角度倾斜。

附图说明

图1是常规燃烧器的截面图；

图2是所述实施例的燃气涡轮中的燃烧段的端视图；

图3是燃烧段的侧视图，其显示了过渡件的轴向定向；

图4显示了其中过渡件包括节流引导部/静叶的一个实施例；和

图5显示了其中过渡件转向的一个实施例。

零部件清单

10    燃烧器

12    衬套

14    过渡件

30    燃烧段

32    外壳

34    燃烧筒

36    过渡件

38    节流静叶

具体实施方式

图1显示了用于燃气涡轮的典型的燃烧器，该燃气涡轮包括压缩机、多个燃烧器以及涡轮。压缩机使进口空气增压，该进口空气然后反向流到燃烧器中，其在那里被用来冷却燃烧器以及给燃烧过程提供空气。燃烧器10包括衬套12和过渡件14，衬套12限定了燃烧区，过渡件14使燃烧器的出口端与涡轮的入口端相连，以便将燃烧产物传输到涡轮中。燃烧器过渡件14与第一级涡轮喷嘴之间的对接处需要使用密封件来减少到气体通路中的泄漏。