[发明专利]多管式流体传输导管

说明书

技术领域

本发明一般地涉及一种流体传输装置，更特别地涉及一种被构造为用于有效热绝缘和接收结构应力的流体传输导管。

背景技术

一般地，流体传输装置，例如管状导管，经受机械应力，例如由于外力引起的热膨胀。在管状导管结构中，在管状导管的端部由热膨胀引起的沿管轴线的拉力在导管结构中产生拉应力，同时推力产生压应力。一般地，过量的这样的应力导致导管的结构故障。此外，在某些应用中，流动通过导管的流体和周围环境之间的热传输可能是有问题的。例如，当蒸汽流动通过导管时使蒸汽管绝缘以降低蒸汽的热量损失已经成为一个挑战。

流体传输导管也被用在用于传统的燃气轮机系统的燃料喷嘴中。一般地，用于控制燃料向燃气轮机的燃烧室流动的燃料系统包括一个或多个布置在燃烧室中的燃料喷嘴、用于对来自燃料供给装置的燃料加压的燃料泵、用于控制燃料向燃料喷嘴的流动的燃料测量单元、和一个或多个将燃料测量单元流体地连接至燃料喷嘴的燃料歧管。在发动机启动过程中，燃料通过燃料泵从燃料供给装置被抽吸至燃料测量单元，当获得足够的启动压力时，燃料测量单元的加压阀打开，并且燃料通过燃料歧管被供给至燃料喷嘴。在燃料喷嘴中，燃料通过燃料传输导管传输，并被喷射到燃烧室中。

由于燃气轮机中的严苛的操作条件，需要发动机的燃料喷嘴满足多个设计挑战。由燃料喷嘴的外部周围的热压缩机排放空气的严苛的外部压力和温度引起的一个这样的挑战是接收(吸收)燃料喷嘴的主体中由于热引起的大的变形。不幸的是，包括单个管的燃料喷嘴的传统的燃料传输导管可能在这样的严苛的操作条件下经受高热应力，这导致结构故障。

另一个挑战是使燃料对严苛的外部温度的进行热防护。在涡轮发动机操作过程中，期望在比周围的热压缩机空气低很多的温度下输送燃料。如果太多的热量被传输至燃料，那么燃料可能开始烧焦，由此毁坏或降低燃料的质量和输送。因此，传统的燃料喷嘴设计利用多个绝缘方案降低可能从高温压缩机空气传输至通过燃料喷嘴的燃料的热量。例如，燃料传输导管和燃料喷嘴支架之间的间隙充满空气-燃料-焦炭混合物，其具有比燃料喷嘴支架的组成金属低的热传导率，由此，使燃料对燃料喷嘴支架外部的环境进行防护。但是，燃气轮机的发展是这样的，以至于压缩机排放空气的温度和压力大大的上升，因此，燃料的热防护甚至变成多于一个设计挑战。对于许多应用，发现充满空气-燃料-焦炭混合物的传统的单个绝缘燃料间隙不能对燃料提供发动机制造商所需要的足够的热保护。

考虑到这些挑战，在本领域需要改进的流体传输装置。本发明涉及对流体传输导管领域现状的这样的改进，其可以更好地接收外部应力和使流体对外部环境绝缘。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的实施方式提供一种克服本领域中存在的一个或多个挑战的新的和改进的流体传输导管。更特别地，本发明的实施方式提供一种包括多个嵌套的同心管的新的和改进的流体传输导管，其具有更好的热绝缘特性，并可以比传统的单管流体传输装置更好地接收结构应力。

在一个方面，本发明的一个实施方式提供一种包括多个围绕一根轴线嵌套的同心管的流体传输导管。每个同心管具有上游端和下端，其中，每个同心管与邻近的管在上游或下游端连接，流体通道在其中形成。

在另一个方面，本发明的一个实施方式提供了一种包括燃料喷嘴支架和燃料传输导管的燃料喷嘴，该支架具有喷嘴杆结构和喷嘴头结构。燃料传输导管包括多个围绕一根轴线嵌套的同心管，其中，每个同心管具有上游端和下游端。每个同心管在上游或下游端中的一个与邻近的管连接，流体通道在其中形成。燃料传输导管布置在燃料喷嘴支架中，并被连接至燃料喷嘴支架的内表面。

在另一个方面，本发明的一个实施方式提供了一种包括第一管、第二管、和连接第一管和第二管的流体传输导管的管接头组件。流体传输导管包括多个围绕一根轴线嵌套的同心管，其中，每个同心管具有上游端和下游端。每个同心管在上游或下游端中的一个与邻近的管连接，流体通道在其中形成。

在另一个方面，本发明的一个实施方式提供了一种减小在流体传输导管上产生的轴向应力的方法，包括形成流体传输导管和将流体传输导管连接至流体传输系统。流体传输导管被形成为包括多个围绕一根轴线嵌套的同心管，其中，每个同心管具有上游端和下游端。每个同心管在上游或下游端中的一个与邻近的管连接，流体通道在其中形成。流体传输导管被形成为在流体传输导管的相对端进一步包括第一连接器和第二连接器，其中，第一连接器和第二连接器被连接至流体传输系统的结构支架。