[发明专利]具有铰接连接的燃气涡轮燃烧器出射件

说明书

关于联邦资助研究或开发的声明

本发明的开发部分得到了美国能源部授予的合同号为DE-FC26-05NT42644的支持。因此，美国政府可以具有本发明中的某些权利。

技术领域

该发明总体涉及燃气涡轮燃烧发动机。特别地，它涉及用于引导燃烧气体从罐环型燃烧器至第一排涡轮叶片的设备和组件。

背景技术

具有罐环型燃烧器的燃气涡轮发动机需要将来自燃烧器的气体引导并导向至第一排涡轮叶片的结构。这些结构必须将燃烧气体流动流定向成以针对叶片的转动的最佳角度接触涡轮叶片。传统结构包括过渡管道、静翼片和密封。各过渡管道引导气体从燃烧器至叶片的紧接着上游的翼片。翼片将气体流动周向地定向并将其朝向叶片导向。

该配置随着流朝向第一排涡轮叶片行进而使存在于气体流中的能量的量降低，并且它需要大量的冷却。能量随着流从一个部件过渡至下一个而损失，并且冷空气会泄漏到热气体路径内。通过密封件进入热气体路径内的冷空气泄漏随着密封件归因于振动和冲蚀磨损而增加。当流被翼片重新定向时能量也损失。

被冷却的部件归因于冷却结构、严格的公差要求和不寻常的形状而制造起来昂贵且复杂。用于这样的被冷却部件的热绝缘层可能会磨损并且可能被损坏。翼片表面和其上的热绝缘层归因于它们相对于流倾斜定向而易于损坏。这样的损坏可能需要部件修补或更换，这在材料、人力和停工时间上方面都产生了成本。热应力也降低了底层材料的使用寿命。此外，翼片和密封件需要冷却流体的流。这耗费能量并为与热有关的部件损坏和相关联的成本创造了更多机会。

涡轮翼片被分段生产并接着被组装到一起以形成环。这需要在翼片部件之间的附加的密封件，更多的冷空气泄漏可能会通过该密封件进入到热气体路径内。此外，这些配置通常需要部件在发动机的狭窄区域中直接组装到发动机上，这耗时且困难。

附图说明

鉴于附图在以下描述中说明发明，附图示出：

图1是现有技术的燃气涡轮发动机的截面侧视图。

图2是图示出发明的实施例的组件的前视图。

图3是图2的组件的后视图。

图4是图示出发明的实施例的出射件的立体后视图。

图5是在铰链销被安装的状态下的图4的出射件的出口部分的下游端的立体后视图。

图6是邻接的出射件之间的正在进行中的连接的立体前视图。

图7是示出了连接的定型的与图6中一样的视图。

具体实施方式

本发明包括与作为公开号为US2011/0203282A1在2011年8月25日公布的共同拥有的美国专利申请有关的改进，该申请通过引用合并于此。本发明的实施例包括燃烧器气体流导向装置，该装置使流动中的旋转最小化、使密封件最小化、使转动的涡轮叶片上的应力变化最小化、使工作流体动态能量损失降低并消除了第一排静翼片的需要。它包括具有形成了在第一排转动的涡轮叶片紧接着前面的环形燃烧气体给送腔室的节段的出口部分的过渡管道出射件，和气体涡轮发动机中的邻接的出射件之间的连接布置。

图1是具有中心线21、压气机部22、燃烧部24和涡轮部26的现有技术的燃气涡轮发动机20的部分侧截面图。各燃烧器28具有相对于通过燃烧器的工作气体流的上游端部30和下游端部32。过渡管道34和出射件35引导燃烧气体36从燃烧器至涡轮部26的第一级转动叶片37。静翼片38将进入的流36重新导向至最佳周向/轴向流角度以驱动第一级叶片37。其他排的静翼片39可以在涡轮部26的进一步级中处于其他排的转动叶片40前面的位置。燃烧器叶片42经由共用轴44被涡轮叶片37、40驱动。燃料46进入各燃烧器。压缩空气48进入围绕燃烧器的增压室50。它进入燃烧器的上游端部30，并且与燃料混合用于燃烧。它还围绕燃烧器28和过渡管道34以提供冷却空气。它具有比燃烧器和过渡管道中的工作气体更高的压力。各流36是离散的直到它在静翼片38的紧接着上游离开过渡管道34。在各流到达叶片37之前翼片38进一步将这些离散的流分开。因此，当叶片转动通过被分开且被重新导向的流时，叶片接收来自燃烧气体流36的周向上变化的力。