[发明专利]用于冷却过渡喷嘴的方法和系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及涡轮机系统，并且更特别地，涉及冷却可以用于涡轮机系统的过渡喷嘴。

背景技术

至少一些已知的燃气涡轮机系统包括不同于、并且独立于涡轮机的燃烧器。在操作期间，一些这样的涡轮机系统可能形成燃烧器和涡轮机之间的泄漏，所述泄漏可能影响燃烧器的排放能力(即，NO_X)、和/或可能降低涡轮机系统的性能和/或效率。

为了减小这样的泄漏，至少一些已知的涡轮机系统包括在燃烧器和涡轮机之间的多个密封件。然而随着时间，在增加的温度下操作可能减弱燃烧器和涡轮机之间的密封件。维护这样的密封件可能乏味、耗时和/或成本效益低。

附加地或备选地，为了增加排放能力，至少一些已知的涡轮机系统增加燃烧器的操作温度。例如，一些已知燃烧器内的火焰温度可以增加到超过大约3900°F的温度。然而，增加的操作温度可能不利地限制燃烧器和/或涡轮机系统的使用寿命。

发明内容

在一个方面中，本发明提供了一种用于涡轮机组件的过渡喷嘴。该过渡喷嘴包括：内衬，内衬在其中限定燃烧室；包层，包层包围内衬使得在包层和内衬之间限定冷却管道；冷却流体入口，冷却流体入口被配置成将冷却流体供应到冷却管道；以及多个肋，多个肋联接在内衬和包层之间使得多个冷却通道限定于冷却管道中。

所述多个肋的每一个肋围绕所述燃烧室大致周向地延伸，使得所述冷却通道轴向地间隔设置。所述轴向间隔的冷却通道以螺旋配置围绕所述燃烧室布置。或者，所述多个肋的每一个肋沿着所述燃烧室轴向地延伸，使得所述冷却通道周向地间隔设置。所述冷却流体入口限定于所述包层中。所述过渡喷嘴还包括限定于所述包层中的冷却流体出口，所述冷却流体出口被配置成将冷却流体的流动引导到所述冷却管道之外。所述过渡喷嘴还包括限定于所述内衬中的冷却孔，所述冷却孔提供所述冷却管道和所述燃烧室之间的流动连通。所述冷却流体入口被配置成供应作为所述冷却流体的蒸汽。

在另一个方面中，本发明提供了一种涡轮机组件。该涡轮机组件包括：燃料喷嘴，燃料喷嘴被配置成混合燃料和空气以产生燃料和空气混合物；以及过渡喷嘴，过渡喷嘴被定向成接收来自燃料喷嘴的燃料和空气混合物。过渡喷嘴包括：内衬，内衬在其中限定燃烧室；包层，包层包围内衬使得在包层和内衬之间限定冷却管道；冷却流体入口，冷却流体入口被配置成将冷却流体供应到冷却管道；以及多个肋，多个肋联接在内衬和包层之间使得多个冷却通道限定于冷却管道中。

所述多个肋的每一个肋围绕所述燃烧室大致周向地延伸，使得所述冷却通道轴向地间隔设置。或者，所述多个肋的每一个肋沿着所述燃烧室轴向地延伸，使得所述冷却通道周向地间隔设置。所述冷却流体入口限定于所述包层中。所述涡轮机组件还包括限定于所述包层中的冷却流体出口，所述冷却流体出口被配置成将冷却流体的流动引导到所述冷却管道之外。所述涡轮机组件还包括限定于所述内衬中的冷却孔，所述冷却孔提供所述冷却管道和所述燃烧室之间的流动连通。所述冷却流体入口被配置成供应作为所述冷却流体的蒸汽。

在又一个方面中，本发明提供了一种组装涡轮机组件的方法。该方法包括：将燃料喷嘴联接到过渡喷嘴，过渡喷嘴包括内衬和包层，内衬在其中限定燃烧室，包层包围内衬使得在包层和内衬之间限定冷却管道；与冷却流体入口流动连通地联接冷却流体源，冷却流体入口被配置成将冷却流体供应到冷却管道；以及连接内衬和包层之间的多个肋使得多个冷却通道限定于冷却管道中。

所述联接多个肋的步骤包括将所述多个肋联接成使得所述冷却通道轴向地间隔设置；或者，所述联接多个肋的步骤包括将所述多个肋联接成使得所述冷却通道周向地间隔设置。所述联接冷却流体源的步骤包括与限定于所述包层中的冷却流体入口流动连通地联接所述冷却流体源。所述方法还包括在所述内衬中形成冷却孔，以提供所述冷却管道和所述燃烧室之间的流动连通。

本说明书中所述的特征、功能和优点可以在本发明的各实施例中独立地实现或者可以在另外的其它实施例中组合，可以参考以下描述和附图看到所述实施例的更多细节。

附图说明

图1是示例性涡轮机组件的示意图。

图2是可以用于图1中所示的涡轮机组件的示例性过渡喷嘴的横截面图。

图3是图2中所示、并且沿着区域3获得的过渡部分的一部分的视图。

图4是可以用于图2中所示的过渡喷嘴的备选冷却管道的视图。

图5是图4中所示的冷却管道的横截面图。

具体实施方式