[发明专利]具有过渡喷嘴的燃烧系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及燃气涡轮发动机，更具体地涉及具有过渡喷嘴的燃烧系统，该过渡喷嘴具有最小化的冷却压力损失以提高点火温度和整体效率。

背景技术

过渡喷嘴燃烧系统(也称作切向燃烧器)中，燃烧系统可以与涡轮机的第一级一体形成。具体地，燃烧器的几何构造可以包括布置成代替第一级喷嘴叶片的功能的内衬(liner)和过渡件。因此该构造可以用于加速来自燃烧器的热燃烧气体流并使该热燃烧气体流从纵向改变到周向以便于在涡轮机中有效利用。因此，过渡喷嘴燃烧系统的效率一般重点在于限制穿越一体化的内衬、过渡件和第一级喷嘴叶片的压降。效率还可以重点在于(特别是在燃烧气体流会被扼制的在过渡喷嘴的前部附近)限制寄生冷却(parasitic cooling)和漏流。具体地，过渡喷嘴和相关支撑结构会需要冷却系统以耐受与高马赫数燃烧气体流相关的气动热负荷。考虑到这种情况，冷却流的一部分可以用于通过薄膜冷却来冷却过渡喷嘴。但是，该部分流不会参与填充燃烧流，因此降低整体系统性能。

因此，期望改进的过渡喷嘴燃烧系统。优选这种过渡喷嘴燃烧系统可以对定位在热燃烧气体路径周围的部件提供充分冷却，并同时限制寄生冷却和漏流损失的程度，以改进部件寿命和整体效率。

发明内容

因此，本发明提供一种与冷却流一起使用的燃烧系统。该燃烧系统可以包括首端(head end)、尾端(aft end)、从首端延伸到尾端的过渡喷嘴、和围绕过渡喷嘴的冲击套筒。冲击套筒可以限定第一腔和第二腔，第一腔与首端连通以用于冷却流的第一部分，第二腔与尾端连通以用于冷却流的第二部分。过渡喷嘴上可以包括与冷却流的第二部分连通的多个冷却孔。

本发明还提供一种与冷却流一起使用的过渡喷嘴燃烧系统。该过渡喷嘴燃烧系统可以包括从首端延伸到尾端的过渡喷嘴和围绕过渡喷嘴的冲击套筒。过渡喷嘴可以包括一体化的内衬、过渡件和第一级喷嘴叶片。冲击套筒可以限定第一腔和第二腔，第一腔与首端连通以用于引导冷却流的第一部分，第二腔与尾端连通以用于引导冷却流的第二部分。

本发明还提供一种与冷却流一起使用的过渡喷嘴燃烧系统。该过渡喷嘴燃烧系统可以包括从首端延伸到尾端的过渡喷嘴和围绕过渡喷嘴的冲击套筒。冲击套筒可以限定第一腔和第二腔，第一腔与首端连通以用于引导冷却流的第一部分，第二腔与尾端连通以用于引导冷却流的第二部分。冲击套筒还可以包括分隔器横档，分隔器横档分开第一腔和第二腔。过渡喷嘴上可以包括与冷却流的第二部分连通的多个冷却孔。

在结合附图和所附的权利要求阅读以下具体实施方式之后，本发明的这些和其他特征及改进对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

附图说明

图1是具有压缩系统、燃烧系统和涡轮机的燃气涡轮发动机的示意图。

图2是可以与图1的燃气涡轮发动机一起使用的燃烧系统的示意图。

图3是如本说明书描述的过渡喷嘴燃烧系统的部分透视图。

图4是可以与图3的过渡喷嘴燃烧系统一起使用的冲击套筒的一部分的示意图。

图5是图3的过渡喷嘴燃烧系统从其后端的部分横截面图。

具体实施方式

现在参照附图，在全部附图中类似的附图标记表示类似的元件，图1示出如本说明书中使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可以包括压缩系统15。压缩系统15压缩进入的空气流20。压缩系统15将压缩的空气流20传送至燃烧系统25。燃烧系统25使压缩的空气流20与加压的燃料流30混合并点燃混合物以产生燃烧气体流35。燃烧气体流35转而被传送至涡轮机40。燃烧气体流35驱动涡轮机40以产生机械功。涡轮机40中产生的机械功经由轴45驱动压缩系统15并驱动外部载荷50(例如发电机等)。

燃气涡轮发动机10可以使用天然气、各种类型的合成气、和/或其他类型的燃料。燃气涡轮发动机10可以是由位于Schenectady，New York的General Electric Company等提供的多种不同燃气涡轮发动机中的任一种。燃气涡轮发动机10可以具有不同的构造并且可以使用其他类型的部件。这里还可以使用其他类型的燃气涡轮发动机。这里还可以一起使用多个燃气涡轮发动机、其他类型的涡轮机和其他类型的发电设备。