[发明专利]涡轮机的燃料喷嘴组件和操作涡轮机的方法

说明书

技术领域

本文中所公开的主题涉及燃气涡轮机。更具体地，该主题涉及燃气涡轮机定子部件的组件。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，燃烧器将燃料或空气-燃料混合物的化学能转化成热能。热能由流体(通常是来自压缩机的空气)输送至涡轮，在涡轮处，热能转化成机械能。涡轮发动机中的部件可能由于涡轮机内的振动而受到应力。具体而言，燃料喷嘴可能受到由各种源造成的振动，例如燃烧动力、流体流、叶片通过和转子振动。在一些情况下，振动可能以部件的固有频率发生，因此造成振动的幅度或强度提高，从而进一步向部件施加应力，进而可能导致高循环疲劳裂纹形成。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于涡轮机的燃料喷嘴组件包括燃料喷嘴的外部管道和用于接收燃料喷嘴的至少一部分的帽组件。该组件还包括弹簧，弹簧围绕外部管道布置并且布置在帽组件的环形凹部内，其中弹簧提供摩擦阻尼，以抵抗燃料喷嘴的移动。

根据本发明的另一个方面，一种操作涡轮机的方法包括以下步骤：将空气引导至燃料喷嘴中以及将燃料引导至燃料喷嘴中，其中喷嘴包括外部管道。该方法还包括使用波形弹簧对喷嘴的移动进行摩擦阻尼，波形弹簧围绕外部管道布置并且布置在帽组件的环形凹部内。

通过下文结合附图的描述，这些和其它的优点以及特征将变得更加显而易见。

附图说明

本发明的主题在说明书的权利要求书中特别指出并且明确要求保护。通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述和其它的特征以及优点是显而易见的，在附图中：

图1是燃气涡轮机系统的实施例的示意图；

图2是示例性涡轮机组件的剖面侧视图；

图3是图2中所示的示例性涡轮机组件的一部分的详细剖面侧视图；以及

图4是示例性波形弹簧的透视图。

具体实施方式部分通过示例参照附图对本发明的实施例及其优点和特征进行解释说明。

具体实施方式

图1是燃气涡轮机系统100的实施例的示意图。系统100包括压缩机102、燃烧器104、涡轮106、轴108以及燃料喷嘴110。在一个实施例中，系统100可以包括多个压缩机102、燃烧器104、涡轮106、轴108和燃料喷嘴110。压缩机102和涡轮106通过轴108联接。轴108可以是单个轴或者联接在一起以形成轴108的多个轴段。

在一个方面中，燃烧器104使用液体燃料和/或气体燃料(例如天然气或富氢合成气)来运行发动机。例如，燃料喷嘴110与空气供给部和燃料供给部112流体连通。燃料喷嘴110产生空气-燃料混合物并且将空气-燃料混合物排放至燃烧器104中，由此产生燃烧，所产生的燃烧对加压气体进行加热。燃烧器104通过过渡件将热加压排气引导至涡轮喷嘴(或“一级喷嘴”)中并且接着引导至涡轮叶片中，从而使涡轮106旋转。涡轮106的旋转使轴108旋转，由此随着空气流入压缩机102中而对空气进行压缩。在一个实施例中，每一个燃料喷嘴110的第一端部都联接至燃烧器104的端盖，并且燃料喷嘴的第二端部定位在帽组件中。如下文详细讨论的，围绕喷嘴110中的每一个喷嘴110的一部分布置的组件减少喷嘴110所经受的振动和相关应力。涡轮机系统100中的振动可能是由各种源引起的，例如燃烧动力、流体流动和旋转部件的移动。下文参照图2至图4对燃料喷嘴110及接近喷嘴的部分的示例性实施例进行详细讨论。

如本文中所使用的，“下游”和“上游”是表示相对于通过涡轮的工作流体的流动方向的术语。如此，术语“下游”表示与工作流体的流动方向大体对应的方向，术语“上游”表示与工作流体的流动方向大体相反的方向。术语“径向”表示与轴线或中心线垂直的移动或位置。对相对于轴线处于不同径向位置的部分进行描述可能是有用的。在这种情况下，如果第一部件定位成比第二部件更靠近轴线，那么本文中可以这样陈述：第一部件相对于第二部件“沿径向向内”。另一方面，如果第一部件定位成比第二部件更远离轴线，那么本文中可以这样陈述：第一部件相对于第二部件“沿径向向外”或者“处于外侧”。术语“轴向”表示与轴线平行的移动或位置。最后，术语“周向”表示围绕轴线的移动或位置。尽管下文讨论的重点主要在于燃气涡轮机，但是所讨论的理念并不限于应用到燃气涡轮机，也可以应用于其它的旋转机械设备和/或蒸汽涡轮机。