[发明专利]用于向燃气涡轮机燃烧室提供压缩空气的系统和方法

说明书

提供了一种用于将冷却空气引导到燃气涡轮机燃烧室中的系统。该系统包括耦接至流动套筒的过渡管道，其中，待用于燃烧室冷却并在燃烧过程中使用的空气进入过渡管道的喇叭口，穿过喇叭口内的多个支柱，并且分配到位于燃烧衬套与流动套筒之间的通道。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月2日提交的美国非临时专利申请号16/178,768的优先权。本申请还要求2018年11月2日提交的美国非临时专利申请号16/178,682的优先权。这些申请各自的公开内容通过引用以其全文并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及一种用于改善到燃气涡轮机燃烧室的气流供应和分配的系统。更具体地，本公开的实施例涉及燃气涡轮机燃烧室的过渡管道和流动套筒之间的重新配置的空气流动入口区域。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括经由轴向轴耦接至多级涡轮机的多级压缩机。空气通过压缩机进入燃气涡轮发动机，在该处当空气通过压缩机的后续级时其温度和压力增加。压缩空气然后被引导至一个或更多个燃烧室，在那里压缩空气与燃料源混合以产生可燃混合物。该混合物在一个或更多个燃烧室中被点燃以产生热燃烧气体流。这些气体被引导到涡轮机中，引起涡轮机旋转，从而驱动压缩机。燃气涡轮发动机的输出可以是经由来自涡轮机的排气的机械推力或来自轴向轴的旋转的轴动力，其中轴向轴可以驱动发电机以产生电力。

在典型的工业燃气涡轮发动机中，燃烧室区段包括多个环管型燃烧室。在该布置中，多个单独的燃烧室围绕燃气涡轮发动机的轴线布置。燃烧室中的每一个通常包括位于流动套筒内的燃烧衬套和位于燃烧衬套入口处的一个或更多个燃料喷嘴。压缩空气在与燃烧衬套中的燃料混合之前在流动套筒和燃烧衬套之间并且沿着燃烧衬套的外表面通过。通过将压缩空气引导到燃烧衬套上方，空气冷却燃烧衬套并且在燃烧之前被预加热，从而产生更有效的燃烧过程。来自发动机压缩机的空气还可以用于冷却过渡管道，如本领域技术人员所理解的，过渡管道用于将热的燃烧气体从燃烧衬套引导到涡轮机入口。

在现有技术的燃烧系统中，一部分压缩空气穿过流动套筒中的一系列注入口被喷射到燃烧衬套和流动套筒之间的通道中。该现有技术配置如图1所示，并包括具有多个开口12和注入口或管道14的流动套筒10。在流动套筒10内定位有与过渡管道18耦接的燃烧衬套16。过渡管道18包括外部冷却套筒20。来自发动机压缩机的空气进入形成在过渡管道18与外部冷却套筒20之间的通道22，并且沿着过渡管道18的外壁和燃烧衬套16的外壁流动，如图1中的箭头所示。流动套筒10的开口12和注入口14提供朝向燃烧衬套16的冷却空气射流。这种布置产生冷却空气的交叉流动，从而使穿过开口12和注入口14进入的空气与通道22中的空气之间产生不利的相互作用。这样，燃烧衬套的后端的冷却不是如所希望的那样有效。

发明内容

以下呈现了本公开的简化概述以提供对其某些方面的基本理解。本概述不是应用的广泛概述。其并不旨在标识本公开的关键元素或描绘本公开的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本公开的一些概念，作为本文其他地方呈现的更详细描述的序言。

本发明提供了用于改善到燃气涡轮机燃烧系统的冷却空气流的系统和方法，从而提供冷却空气沿着燃烧衬套的更均匀分布。

在本公开的实施例中，提供了用于燃气涡轮发动机的过渡管道，并且过渡管道包括入口环、连接至入口环的管道主体以及连接至管道主体的后框架。喇叭口定位在入口环的径向外侧并且包围入口环。多个支柱在喇叭口和入口环之间延伸，其中支柱具有前缘、相对的后缘和厚度。在这种配置中，用于燃气涡轮发动机中的燃烧的空气在多个支柱之间穿过喇叭口，并且被引导到耦接至过渡管道的燃烧系统。

在本公开的替代实施例中，提供了一种用于燃气涡轮机燃烧室的流动入口装置。流动入口装置包括：入口环、喇叭口和多个支柱，喇叭口定位在入口环的径向外侧并且包围入口环，多个支柱在入口环与喇叭口之间延伸。入口环和喇叭口引导多个支柱之间的空气以用于燃气涡轮机燃烧室中。