CN103423769A - 燃料喷嘴帽 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料喷嘴帽。某些实施例包括具有第一外周缘的第一单独扇段，第一外周缘构造成与多个单独扇段的外周缘一起配合，以形成涡轮燃烧器的燃烧器帽组件，其中，第一单独扇段包括构造成围绕第一燃料喷嘴的喷嘴外周缘而配合的第一内周缘，并且第一单独扇段构造成不动地附连到第一燃料喷嘴上。

Description

燃料喷嘴帽
技术领域
本文公开的主题涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及涡轮燃烧器中的燃料喷嘴。
背景技术
燃气涡轮发动机在燃烧器中燃烧燃料-空气混合物，并且然后用产生的热的燃烧气体驱动一个或多个涡轮。一般而言，燃料和空气在燃烧器的一个或多个燃料喷嘴内混合和点燃。传统的燃烧组件可包括具有暴露于燃烧器的燃烧室的面的单个帽。该单个帽包括用以支承多个圆形燃料喷嘴的大的圆形开口。不幸的是，现有的帽设计可能容易有各种缺点。例如，燃烧动态特性(例如，流扰动、压力波等)和跨过单个帽的高的热梯度可在燃烧器的首端内导致破裂和不合需要的振荡。
发明内容
下面对在范围方面与原本声明的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意于限制声明的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意于提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面阐述的实施例的各种形式。
在第一实施例中，一种***包括涡轮燃烧器，涡轮燃烧器具有多个燃料喷嘴和燃烧器帽组件，燃烧器帽组件具有多个单独扇段，该多个单独扇段支承多个燃料喷嘴，其中，多个单独扇段中的各个扇段不动地附连到多个燃料喷嘴中的相应的燃料喷嘴上。
在第二实施例中，一种***包括第一燃料喷嘴和具有第一外周缘的第一单独扇段，第一外周缘构造成与多个单独扇段的外周缘一起配合，以形成涡轮燃烧器的燃烧器帽组件，其中，第一单独扇段包括围绕第一燃料喷嘴的喷嘴外周缘而配合的第一内周缘，并且第一单独扇段不动地附连到第一燃料喷嘴上。
在第三实施例中，一种***包括具有第一外周缘的第一单独扇段，第一外周缘构造成与多个单独扇段的外周缘一起配合，以形成涡轮燃烧器的燃烧器帽组件，其中，第一单独扇段包括构造成围绕第一燃料喷嘴的喷嘴外周缘而配合的第一内周缘，并且第一单独扇段构造成不动地附连到第一燃料喷嘴上。
一种***，包括：
涡轮燃烧器，其包括：
　　多个燃料喷嘴；以及
　　燃烧器帽组件，其包括支承所述多个燃料喷嘴的多个单独扇段，其中，所述多个单独扇段中的各个扇段不动地附连到所述多个燃料喷嘴中的相应的燃料喷嘴上。
在另一个实施例中，所述多个单独扇段中的各个扇段包括楔形外周缘。
在另一个实施例中，所述多个单独扇段中的各个扇段包括围绕所述多个燃料喷嘴中的相应的燃料喷嘴的圆形外周缘而延伸的圆形内周缘。
在另一个实施例中，所述多个燃料喷嘴中的各个燃料喷嘴包括具有至少一个涡旋导叶的空气管道，并且各个燃料喷嘴包括构造成将燃料流输出到传送通过所述空气管道的空气流中的至少一个燃料出口。
在另一个实施例中，所述多个单独扇段中的各个扇段包括设置在所述多个单独扇段中的各对相邻扇段之间的至少一个呼拉密封件，或者设置在各个扇段和包围所述燃烧器帽组件的衬套之间的至少一个呼拉密封件，或者设置在各个扇段和中心燃料喷嘴之间的至少一个呼拉密封件。
在另一个实施例中，所述至少一个呼拉密封件构造成保持密封，同时阻尼振动，以及/或者允许由于所述多个单独扇段的热膨胀或收缩而引起的移动。
在另一个实施例中，所述多个燃料喷嘴包括围绕中心燃料喷嘴而设置的多个***燃料喷嘴，并且各个***燃料喷嘴不动地附连到所述多个单独扇段中的一个上。
在另一个实施例中，所述多个单独扇段中的各个扇段包括构造成传送冷却空气流的至少一个冷却剂入口和至少一个冷却剂出口。
在另一个实施例中，所述多个单独扇段中的各个扇段的所述至少一个冷却剂出口设置在前部板中，所述前部板构造成面向所述涡轮燃烧器的燃烧室，并且所述至少一个冷却剂出口构造成通过所述前部板将所述冷却空气流传送到所述燃烧室中。
在另一个实施例中，所述多个单独扇段中的各个扇段的所述至少一个冷却剂入口包括第一冷却剂入口和第二冷却剂入口，所述第一冷却剂入口构造成接收来自所述涡轮燃烧器的衬套和流动套管之间的空气流区域的第一冷却空气流，并且所述第二冷却剂入口构造成接收不同于所述第一冷却空气流的第二冷却空气流。
在另一个实施例中，所述多个单独扇段中的各个扇段包括第一前部板和第二前部板，所述多个单独扇段中的各个扇段构造成接收冷却空气流，以及引导所述冷却空气流通过所述第一前部板和所述第二前部板的孔口，其中，所述第一前部板构造成使所述冷却空气流冲击在所述第二前部板上。
在另一个实施例中，包括具有所述涡轮燃烧器的涡轮发动机。
一种***，包括：
第一燃料喷嘴；以及
具有第一外周缘的第一单独扇段，所述第一外周缘构造成与多个单独扇段的外周缘一起配合，以形成涡轮燃烧器的燃烧器帽组件，其中，所述第一单独扇段包括围绕所述第一燃料喷嘴的喷嘴外周缘而配合的第一内周缘，并且所述第一单独扇段不动地附连到所述第一燃料喷嘴上。
在另一个实施例中，所述第一外周缘包括楔形外周缘。
在另一个实施例中，所述第一外周缘包括至少一个呼拉密封件。
附图说明
当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：
图1是具有多个涡轮燃烧器的燃气涡轮***的实施例的示意图；
图2是图1的涡轮燃烧器中的一个的实施例的横截面侧视图；
图3是具有燃料喷嘴的涡轮燃烧器燃料喷嘴组件的实施例的透视图，燃料喷嘴带有单独扇段帽组件；
图4是具有单独扇段帽组件的***燃料喷嘴的实施例的透视图；
图5是具有单独扇段帽组件的***燃料喷嘴的实施例的横截面轴视图，其示出单独扇段帽组件安装到燃料喷嘴上的布置；
图6是涡轮燃烧器的实施例的在图2的线6-6内得到的示意图，其示出具有单独扇段帽组件的***燃料喷嘴；
图7是涡轮燃烧器的实施例的在图2的线6-6内得到的示意图，其示出具有单独扇段帽组件的***燃料喷嘴；
图8是涡轮燃烧器的实施例的在图2的线6-6内得到的示意图，其示出具有单独扇段帽组件的***燃料喷嘴；
图9是具有单独扇段帽组件的***燃料喷嘴的实施例的在图6的线9-9内得到的示意图；以及
图10是具有单独扇段帽组件的***燃料喷嘴的实施例的在图6的线9-9内得到的示意图。
具体实施方式
下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述，在说明书中可能不会对实际实现的所有特征进行描述。应当意识到的是，在任何这种实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现的决策来达到开发者的具体目的，诸如服从***相关的约束及商业相关的约束，该具体目的可随不同的实现而改变。此外，应当意识到的是，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但对受益于本公开的普通技术人员来说，这种开发工作将不过是设计、生产和制造的例行任务
当介绍本发明的多种实施例的要素时，冠词“一”、“该”和“所述”意于表示存在一个或多个该要素的意思。用语“包括”、“包含”和“具有”意于为包括性的，并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。
公开的实施例涉及用于涡轮燃烧器的燃烧器帽组件。更特别地，公开的实施例可包括安装到燃料喷嘴组件的相应的燃料喷嘴上的多个单独扇段组件。例如，在某些实施例中，燃料喷嘴组件可具有围绕中心燃料喷嘴而布置的多个***燃料喷嘴。多个***燃料喷嘴各自可包括安装到相应的***燃料喷嘴上的单独扇段组件。另外，单独扇段组件可具有使得单独扇段组件能够抵靠彼此(例如，相邻的单独扇段组件)，抵靠中心燃料喷嘴和包围燃料喷嘴组件的涡轮燃烧器衬套的几何构造。在某些实施例中，单独扇段组件可包括密封件(诸如呼拉(hula)密封件)，以改进单独扇段组件和周围构件(例如，相邻的单独扇段组件、中心燃料喷嘴和涡轮燃烧器的衬套)之间的对接(例如，在使得能够有一些移动时进行密封)。照这样，单独扇段组件可在燃料喷嘴组件和涡轮燃烧器的燃烧室之间形成基本连续的燃烧器帽组件。
另外，如下面详细论述的那样，密封件可构造成提供阻尼，解决涡轮燃烧器的首端内的容差，以及/或者减少穿过燃烧器帽组件的空气泄漏。此外，单独扇段组件可构造成接收空气流，诸如高压冷却空气流。照这样，涡轮燃烧器的燃烧器帽组件可实现改进的冷却，以及减小燃烧动态特性的不合需要的影响。另外，在某些实施例中，单独扇段组件可基本封闭，从而增大由各个单独扇段组件接收的空气流的压力，以及进一步改进燃烧器帽组件的冷却。
现在转到附图，图1示出燃气涡轮***10的实施例的框图。***10包括压缩机12、涡轮燃烧器14和涡轮16。涡轮燃烧器14各自包括燃料喷嘴组件18。各个涡轮燃烧器14的燃料喷嘴组件18包括燃料喷嘴，燃料喷嘴将液体燃料和/或气体燃料(诸如天然气或合成气)发送到涡轮燃烧器14中。如下面详细描述的那样，各个涡轮燃烧器14可包括具有单独扇段组件的燃烧器帽组件。更特别地，单独扇段组件可安装到燃料喷嘴组件18的相应的燃料喷嘴上，并且单独扇段组件可共同形成燃烧器帽组件。此外，单独扇段组件可构造成接收空气流，以冷却燃烧器帽组件。
涡轮燃烧器14点燃和燃烧空气-燃料混合物，并且然后将热的加压燃烧气体20(例如排气)传送到涡轮16中。涡轮叶片联接到轴22上，轴22还联接到整个涡轮***10中的若干个其它构件上。随着燃烧气体20传送通过涡轮16中的涡轮叶片，涡轮16被驱动旋转，这使轴22旋转。最后，燃烧气体20通过排气出口24离开涡轮***10。另外，轴22可联接到负载26上，通过轴22的旋转对负载26提供功率。例如，负载26可为可通过涡轮***10的旋转输出而产生功率的任何适当的装置，诸如发电机、航空器的推进器等等。
包括压缩机叶片作为压缩机12的构件。压缩机12内的叶片联接到轴22上，并且如上面描述的那样，将在轴22被涡轮16驱动得旋转时旋转。在压缩机12内的叶片的旋转会将来自空气入口28的空气压缩成加压空气30。然后加压空气30馈送到涡轮燃烧器14的燃料喷嘴组件18(例如燃料喷嘴)中。燃料喷嘴组件18的燃料喷嘴混合加压空气30和燃料，以产生适于燃烧(例如使燃料较完全地燃烧的燃烧)的混合比，以便不浪费燃料或导致过量排放。如下面论述的那样，在某些实施例中，加压空气30也可流到各个燃烧器14的燃烧器帽组件的单独扇段组件，以冷却燃烧器帽组件。
图2是图1的涡轮燃烧器14中的一个的实施例的示意图，其示出燃料喷嘴组件18，燃料喷嘴组件18具有在涡轮燃烧器14的首端54内的燃烧器帽组件52。如上面描述的那样，压缩机12接收来自空气入口28的空气，压缩空气，并且产生加压空气流30，以用于在涡轮燃烧器14内进行燃烧过程。如示出的实施例中显示的那样，加压空气30被压缩机排出装置56接收，压缩机排出装置56操作性地联接到涡轮燃烧器14上。如箭头58指示的那样，加压空气30从压缩机排出装置56流向涡轮燃烧器14的首端54。更特别地，加压空气30流过涡轮燃烧器14的衬套62和流动套管64之间的环带60，以到达首端54。加压空气30可以减小压力的空气31(例如，空气31比加压空气30具有更低的压力)到达首端54。如将理解的那样，在加压空气30通过冲击孔59冷却(例如通过冲击)燃烧器14时，加压空气30的压力减小。
在某些实施例中，首端54包括端板66，端板66可支承图1中描绘的燃料喷嘴组件18。在示出的实施例中，燃料喷嘴组件18具有多个燃料喷嘴68，多个燃料喷嘴68可包括燃烧器帽组件52的单独扇段组件。燃料供应70对燃料喷嘴68提供燃料72。另外，空气流径74(例如图6中显示的空气流径180)将加压空气30从涡轮燃烧器14的环带60输送到燃料喷嘴68。燃料喷嘴68使加压空气30与燃料供应70提供的燃料72结合而形成空气/燃料混合物。例如，燃料72可被涡旋导叶喷射到空气流径74中。空气/燃料混合物从空气流径74流过燃烧器帽组件52，并且流到燃烧室76中，在燃烧室76中，空气/燃料混合物被点燃，并且燃烧而形成燃烧气体(例如排气)。如显示的那样，燃烧器帽组件52在燃烧室76和燃料喷嘴68之间产生边界。燃烧气体沿方向78流向涡轮燃烧器14的过渡件80。燃烧气体如箭头82指示的那样传送通过过渡件80，传送向涡轮16，在涡轮16中，燃烧气体驱动在涡轮16内的叶片的旋转。
在燃烧过程期间，在燃烧发生时，燃烧器帽组件52可经历应力。特别地，加压空气30可处于大约300℃-700℃的温度，这导致燃烧器帽组件52热膨胀。燃料可处于大约10℃ 至175℃，从而导致燃料喷嘴68有相对于燃烧器帽组件52的热膨胀而言幅度较小的热膨胀。燃料喷嘴68和燃烧器帽组件52可由类似的或不同的材料构成，诸如不锈钢、合金或其它适当的材料。此外，燃烧可使燃烧器帽组件52暴露于范围为大约1000℃ 至1700℃ 或更高的温度。由于暴露于这些各种温度，燃烧器帽组件52可经历相当大的热应力。如下面详细论述的那样，燃烧器帽组件52的分段可提供应力的释放，应力例如可由燃烧器帽组件52的不同的构件的热膨胀导致。更特别地，燃烧器帽组件52可包括附连或固定到燃料喷嘴68上的多个单独扇段组件，单独扇段组件构造成接收冷却空气流84，冷却空气流84可比加压空气31有更高的压力。因此，燃烧器帽组件52可不包括活塞环和/或浮箍。在其它实施例中，冷却空气流84可为来自环带60的加压空气31，或者来自另一个源的空气流。另外，多个单独扇段组件可利用呼拉密封件抵靠着彼此且抵靠涡轮燃烧器14的衬套62，从而改进燃料喷嘴组件18中的相邻燃料喷嘴68之间的密封和振动阻尼，以及减少加压空气30穿过燃烧器帽组件52的不合需要的泄漏。单独扇段组件之间的呼拉密封件还可允许燃料喷嘴68之间有失配和改进的容差。
图3是燃料喷嘴组件18和燃烧器帽组件52的透视图，其中，燃烧器帽组件52包括单独扇段组件100。如上面提到的那样，燃烧器帽组件52设置在燃料喷嘴68的端部102上，从而使燃料喷嘴68与涡轮燃烧器14的燃烧室76分开。在示出的实施例中，燃料喷嘴组件18包括六个燃料喷嘴68。更特别地，燃料喷嘴组件18包括中心燃料喷嘴104和围绕中心燃料喷嘴104而设置的五个***燃料喷嘴106。但是，燃料喷嘴组件18的其它实施例可包括其它数量的燃料喷嘴68(例如，4、5、7、8个或更多个)，其中，***燃料喷嘴106包围中心燃料喷嘴104。
如显示的那样，燃料喷嘴组件18的***燃料喷嘴106中的各个包括围绕***燃料喷嘴106中的各个的相应的端部102而设置的相应的单独扇段组件100。另外，单独扇段组件100中的各个具有类似的“馅饼形”或“楔形”构造。照这样，单独扇段组件100可共同形成燃烧器帽组件52。更特别地，围绕各个***燃料喷嘴106而设置的各个单独扇段组件100抵靠着其附近的***燃料喷嘴106的单独扇段组件100。另外，各个单独扇段组件100抵靠着中心燃料喷嘴104。如上面提到的那样，各个单独扇段组件100还抵靠着涡轮燃烧器14的衬套62。照这样，各个单独扇段组件100的整个周缘抵靠着另一个表面。此外，单独扇段组件100中的各个之间的接合部可包括呼拉密封件108。也就是说，单独扇段组件100可包括呼拉密封件108，以改进彼此之间的对接和接触。类似地，单独扇段组件100可包括呼拉密封件108，以改进与中心燃料喷嘴104的对接和接触。呼拉密封件108还可在燃料喷嘴组件18中的燃料喷嘴68之间提供改进的阻尼和对准。呼拉密封件108还可允许在燃料喷嘴68之间有一些移动、热膨胀、收缩等。另外，虽然示出实施例显示呼拉密封件108，但燃烧器帽组件52的其它实施例可包括其它类型的密封件，诸如片状密封件、刷式密封件、金属织物密封件、弹簧密封件等等。
如下面进一步详细论述的那样，各个单独扇段组件100构造成接收冷却空气流84。例如，冷却空气流84可为来自空气流径74的加压空气31，或者来自另一个源的冷却空气，另一个源可具有与加压空气31不同的(例如更高的)压力。例如，冷却空气流84可为来自压缩机排出装置56的加压空气30。随着各个单独扇段组件100接收冷却空气流84，冷却空气流84传送通过单独扇段组件100的相应的前部板112。照这样，冷却空气流84可冷却单独扇段组件100和燃烧器帽组件52。通过冷却单独扇段组件100和燃烧器帽组件52，涡轮燃烧器14的燃烧室76和首端54之间的热梯度可减小，这可降低燃料喷嘴组件18和燃料喷嘴68上的低循环疲劳和磨损。另外，燃料喷嘴组件18的某些实施例可包括动态特性板114。动态特性板114在燃烧器帽组件52的上游围绕燃料喷嘴组件18而设置。如将理解的那样，可沿着燃料喷嘴组件18调节动态特性板114，以调整动态特性板114、燃烧器帽组件52和包围动态特性板114、燃烧器帽组件52和燃料喷嘴组件18的衬套62之间的空间116。随着空间116增大或减小，可调节在涡轮燃烧器14的首端54中被阻尼或衰减的燃烧动态特性的频率。
图4是安装到***燃料喷嘴106中的一个的端部102上且围绕该端部102而设置的单独扇段组件100的实施例的透视图。在某些实施例中，单独扇段组件100可通过焊接接头或其它固定接头而安装到***燃料喷嘴106上。因此，单独扇段组件100固定到***燃料喷嘴106上。另外，当单独扇段组件100和***燃料喷嘴106安装在涡轮燃烧器14内时，单独扇段组件100不可相对于***燃料喷嘴106而移动。
如上面提到的那样，单独扇段组件100具有前部板112，前部板112暴露于涡轮燃烧器14的燃烧室76。另外，单独扇段组件100具有侧面120，侧面120形成单独扇段组件100的外周缘。例如，单独扇段组件100包括内径向侧面或表面122(例如弓形表面)、外径向侧面或表面124(例如弓形表面)和侧向侧面或表面126(例如会聚或发散的表面)。当组装好燃料喷嘴组件18(例如中心燃料喷嘴104和***燃料喷嘴106)和燃烧器帽组件52(例如单独扇段组件100)时，各个单独扇段组件100的相应的内部径向表面122抵靠着中心燃料喷嘴104。另外，侧向表面126抵靠着相邻的单独扇段组件100的相应的侧向表面126，而外部径向表面124抵靠着涡轮燃烧器14的衬套62。如上面提到的那样，侧面120(例如内部径向表面122、外部径向表面124和侧向表面126)可各自包括一个或多个呼拉密封件108。呼拉密封件108用来改进侧面120和抵靠着侧面120的相应的表面之间的对接。特别地，呼拉密封件108提供改进的密封，同时使得能够有一些移动，诸如热膨胀或收缩。另外，呼拉密封件108可在燃料喷嘴组件18中的燃料喷嘴68之间提供改进的对准，同时还帮助阻尼与燃烧动态特性或其它源相关联的振动。
如上面提到的那样，单独扇段组件100构造成接收冷却空气流84，冷却空气流84可为来自空气流径的加压空气31，来自压缩机排出装置56的加压空气30，或者其它高压力空气流(例如压力高于加压空气30)。更特别地，单独扇段组件100的外部径向表面124可包括构造成以下面描述的方式接收冷却空气流84的一个或多个孔口128。在一个实施例中，冷却空气流84流到单独扇段组件100的由侧面120、前部板112和***燃料喷嘴106形成的腔体(例如图5中显示的腔体148)中，如箭头130指示的那样。之后，冷却空气流84传送通过形成于前部板112中的孔口132，如箭头134指示的那样。照这样，冷却空气流84可冷却单独扇段组件100和燃烧器帽组件52。另外，冷却空气流84可流过空气流径74，并且流到空间116中，从空间116，冷却空气流84可从单独扇段组件100的后侧面135(例如与前部板112相对的侧面)进入单独扇段组件100的腔体。通过冷却单独扇段组件100和燃烧器帽组件52，涡轮燃烧器14的燃烧室76和首端54之间的热梯度可减小，这可降低燃料喷嘴组件18和燃料喷嘴68上的热应力和磨损。
此外，在某些实施例中，单独扇段组件100可包括背板136(例如与前部板112相对)。增加背板136可基本封闭单独扇段组件100的腔体。照这样，传送通过前部板112的孔口132的冷却空气流84的压力可增大，从而增大跨过前部板112的压降。如将理解的那样，传送通过前部板112的孔口132的冷却空气流84的升高的压力可帮助减小在涡轮燃烧器14的燃烧室76内产生的燃烧动态特性的影响。另外，单独扇段组件100内的冷却空气流84的压力升高可增大通过前部板112的孔口132的冷却空气流84的流率，从而提高单独扇段组件100和燃烧器帽组件52的冷却，以及降低单独扇段组件100和燃烧器帽组件52的热应力。
图5是具有单独扇段组件100的***燃料喷嘴106的实施例的横截面轴视图，其示出单独扇段组件100安装到***燃料喷嘴106上的布置。另外，示出的实施例显示由单独扇段组件100和***燃料喷嘴106形成的腔体148，冷却空气流84可(例如从空气流径74)流到腔体148中。单独扇段组件100通过若干个支架150安装到***燃料喷嘴106上。在示出的实施例中，支架150具有A形构造。但是，其它实施例可包括具有其它构造的支架150。
如显示的那样，第一支架152将单独扇段组件100的内部径向表面122联接到***燃料喷嘴106上。类似地，第二支架154将单独扇段组件100的外部径向表面124联接到***燃料喷嘴106上，第三支架156将单独扇段组件100的侧向表面126中的一个联接到***燃料喷嘴106上，而第四支架158将单独扇段组件100的另一个侧向表面126联接到***燃料喷嘴106上。如上面提到的那样，单独扇段组件100不动地附连到***燃料喷嘴106上。例如，支架150中的各个可通过焊接接头160固定到***燃料喷嘴106和单独扇段组件100的相应的侧面120上。在其它实施例中，支架150可通过其它方法(诸如钎焊接头、螺栓、铆钉等等)固定到***燃料喷嘴106上。因为单独扇段组件100不动地附连到***燃料喷嘴106上，燃烧器帽组件52可不包括活塞环和/或浮箍。换句话说，单独扇段组件100不会相对于其支承的燃料喷嘴106移动或浮动。
图6是安装到***燃料喷嘴106上且安装在涡轮燃烧器14的首端54内的单独扇段组件100的实施例的示意图。特别地，示出的实施例显示单独扇段组件100的前部板112，前部板112联接到***燃料喷嘴106以及与涡轮燃烧器14的衬套62对接的外部径向表面124上。如上面提到的那样，冷却空气流84(例如加压空气30、加压空气31或其它空气流)流到单独扇段组件100的腔体148中，并且后来传送通过前部板112的孔口132，从而冷却单独扇段组件100、燃烧器帽组件52和***燃料喷嘴106。如下面描述的那样，冷却空气流84可通过各种路径(例如，通过空气流径180、间隙217和空间218，通过空气入口214等等)流到单独扇段组件100的腔体148中。
如上面提到的那样，在运行中，***燃料喷嘴106(例如燃料喷嘴68)使来自环带60的加压空气31与燃料供应70提供的燃料72结合，以形成用于在涡轮燃烧器14的燃烧室76内燃烧的空气/燃料混合物。例如，***燃料喷嘴106可接收来自操作性地联接到涡轮燃烧器14的衬套62和流动套管64之间的环带60上的空气流径180的加压空气31。如显示的那样，空气流径180包含第一部分182和第二部分184，并且第一部分182和第二部分184操作性地联接。空气流径180的第一部分182由涡轮燃烧器14的外壁186(例如首端壳体)和内壁188(例如首端套管)限定。空气流径180的第二部分184由***燃料喷嘴106的外壳190(例如燃料喷嘴68、106的燃烧管)和内壳192(例如中心燃料供应管道)限定。如箭头194指示的那样，加压空气31从环带60流出，首先沿上游方向通过空气流径180的第一部分182，以及然后沿下游方向通过空气流径180的第二部分184。后来，加压空气31在***燃料喷嘴106的涡旋导叶196周围流动。如上面提到的那样，燃料72通过涡旋导叶196而释放到加压空气31中。特别地，燃料72在***燃料喷嘴106的内壳192(例如中心燃料供应管道)内沿着燃料路径198流动，如箭头200表示的那样。如箭头202的表示那样，燃料72从燃料路径198传送到涡旋导叶196中，并且通过涡旋导叶196中的燃料端口204离开涡旋导叶196，如箭头206表示的那样。燃料72与加压空气31混合而产生空气/燃料混合物。如箭头208指示的那样，空气/燃料混合物向下游流向燃烧室76。
如上面提到的那样，燃烧器帽组件52的单独扇段组件106联接到燃料喷嘴组件18的***燃料喷嘴106上。如显示的那样，单独扇段组件100可接收来自冷却空气流径210的冷却空气流84，如箭头209表示的那样。例如，在示出的实施例中，冷却空气流径210由涡轮燃烧器14的流动套管64和涡轮燃烧器14的壳体212形成。如上面提到的那样，冷却空气流84可为压缩机排出装置54供应的加压空气30。在其它实施例中，冷却空气流84可由另一个源供应。此外，冷却空气流84可比流过衬套62和流动套管64(例如由箭头194表示)的加压空气31具有更高的压力。
如箭头209表示的那样，冷却空气流84通过外部径向表面124中的孔口128，以及从操作性地联接到冷却空气流径210上的冷却空气入口214进入单独扇段组件100的腔体148。虽然示出的实施例显示单个冷却空气入口214，但是其它实施例可包括较多冷却空气入口214。例如，单独扇段组件100可具有2、3、4、5、6、7、8个或更多个冷却空气入口214。类似地，燃烧器帽组件52的其它单独扇段组件100可包括构造成使冷却空气流84流到各个单独扇段组件100的相应的腔体148中的单个或多个冷却空气入口214。如箭头209表示的那样，腔体148接收来自冷却空气入口214的冷却空气流84，并且沿上游方向将冷却空气流84引导向单独扇段组件100的前部板112，如箭头216指示的那样。此外，冷却空气84被引导向前部板112中的孔口132。在示出的实施例中，孔口132是笔直的孔。但是，如下面论述的那样，前部板112的其它实施例可具有孔口132，孔口132是成角度的孔。随着冷却空气流84传送通过孔口132，空气流84帮助冷却前部板112、单独扇段组件100和燃烧器帽组件52。
在示出的实施例中，单独扇段组件100的腔体148还可接收流过空气流径180的加压空气31，如上面提到的那样。特别地，加压空气31可流过***燃料喷嘴106的外壳190(例如燃烧管)和内壁188(例如首端套管)之间的间隙217，并且流到空间218中，如箭头220表示的那样。如箭头220表示的那样，加压空气30可从空间218传送到单独扇段组件100的腔体148中。如上面提到的那样，涡轮燃烧器14的首端54可包括动态特性板114。如显示的那样，动态特性板114设置在***燃料喷嘴106的外壳190(例如燃烧管)和内壁188(例如首端套管)之间，并且可被移动，以调节空间218的大小。随着空间218的大小被调节，在涡轮燃烧器14的首端54内被阻尼的振动频率和压力波动可改变。
如上面提到的那样，单独扇段组件100刚性地附连到***燃料喷嘴106上。特别地，单独扇段组件100的内周缘223不动地附连到***燃料喷嘴106的外壳190(例如燃烧管)上。在示出的实施例中，内周缘223通过焊接接头224固定到外壳190上。如将理解的那样，多个焊接接头224可用来将内周缘223固定到外壳190上。在其它实施例中，内周缘223可通过其它方法(诸如支架150、钎焊焊接、螺栓连接、铆接等)不动地附连到***燃料喷嘴106的外壳190上。
另外，呼拉密封件108设置在单独扇段组件100和涡轮燃烧器14的衬套62和外壁188之间。呼拉密封件108有多种功能。例如，呼拉密封件108可基本阻止加压空气31和/或冷却空气流84在单独扇段组件100、衬套62和外壁186之间泄漏和泄漏到燃烧室76中。另外，呼拉密封件108可允许涡轮燃烧器14的首端54内的燃料喷嘴组件18和燃烧器帽组件52有不那么严格的容差和失配。换句话说，呼拉密封件108可使得燃料喷嘴68能够有一些移动，诸如热膨胀和/或收缩。此外，呼拉密封件108可使得能够改进与燃料喷嘴68之间以及在涡轮燃烧器的首端54内的燃烧动态特性相关联的振动的阻尼。实际上，可选择呼拉密封件108的弹簧系数，以调节燃料喷嘴68之中以及涡轮燃烧器14的首端54内的阻尼。此外，呼拉密封件108可简化燃料喷嘴组件18和燃烧器帽组件52的安装。
在示出的实施例中，单独扇段组件100的外部径向表面124包括第一呼拉密封件108、226。如显示的那样，第一呼拉密封件226构造成与涡轮燃烧器14的内壁188(例如首端套管)对接。类似地，涡轮燃烧器14的衬套62包括构造成与单独扇段组件100的外部径向表面124对接的第二呼拉密封件108、228(例如反转的呼拉密封件)。但是，在其它实施例中，涡轮燃烧器14的内壁188可包括构造成与单独扇段组件100的外部径向表面124对接的呼拉密封件108、226(例如反转的呼拉密封件)。类似地，在某些实施例中，单独扇段组件100的外部径向表面124可包括构造成与涡轮燃烧器14的衬套62对接的呼拉密封件108、228。
图7是安装到***燃料喷嘴106上且安装在涡轮燃烧器14的首端54内的单独扇段组件100的实施例的示意图。示出的实施例包括与图6中显示的实施例相似的元件和元件标号。但是，在示出的实施例中，如箭头194表示的那样，单独扇段组件100的腔体148接收加压空气31，作为冷却空气流84。换句话说，单独扇段组件100不接收来自冷却空气入口214的冷却空气流84 (例如，其中，冷却空气流84是加压空气30或其它空气流)。例如，加压空气31可通过这样的方式到达单独扇段组件100的腔体148，即，从环带60流出，通过空气流径180，通过间隙217，通过空间218，以及通过单独扇段组件100的后侧面135进入到腔体148中，如上面详细论述的那样。
另外或者备选地，加压空气31可通过单独扇段组件100的外部径向表面124的孔口128而流到腔体148中。也就是说，作为加压空气31传送通过空气流径180、间隙217和空间218以到达单独扇段组件100的后部侧面135的替代或补充，加压空气31可通过外部径向表面124的孔口128流到腔体148中。如显示的那样，加压空气31可传送通过衬套62中的孔口222，如箭头221指示的那样。在一些实施例中，孔口222可形成于涡轮燃烧器14的内壁188(例如首端套管)中。但是，涡轮燃烧器14的其它实施例可不包括孔口222。此外，单独扇段组件100的示出的实施例包括一个呼拉密封件108。特别地，单独扇段组件100包括第二呼拉密封件228，而不包括图6中显示的第一呼拉密封件226。
图8是安装到***燃料喷嘴106上且安装在涡轮燃烧器14的首端54内的单独扇段组件100的实施例的示意图。示出的实施例包括与图6中显示的实施例类似的元件和元件标号。另外，单独扇段组件100的示出的实施例包括背板136，背板136可通过焊接接头240来固定到***燃料喷嘴106的外壳190(例如燃烧管)上。照这样，单独扇段组件100的腔体148相对于燃料喷嘴68、106而基本封闭和/或密封。也就是说，腔体148基本被***燃料喷嘴106的前部板112、背板136、侧向侧面126、外部径向表面124、内部径向表面122和外壳190(例如燃烧管)封闭。因此，冷却空气流84的升高的压力可在单独扇段组件100内保持或增大。如上面提到的那样，冷却空气流84可比流过环带60和空气流径180的加压空气30具有更高的压力。因此，基本封闭的单独扇段组件100可阻止加压空气30(例如在空间218内流动，如上面描述的那样)与腔体148内的压力较高的冷却空气流84混合。照这样，冷却空气流84可在单独扇段组件100内保持升高的压力，从而对燃烧器帽组件52和燃料喷嘴组件18提供改进的冷却，以及增大跨过单独扇段组件100的前部板112的压降。
图9和10是安装到***燃料喷嘴106上的单独扇段组件100的前部板112的实施例的示意图。例如，图9示出单独扇段组件100的前部板112，其中，前部板112中的孔口132是成角度的孔。在某些实施例中，具有孔口132(其为成角度的孔)的前部板112可用作溢流板。图10示出具有两个前部板112(例如，第一前部板280和第二前部板282)的单独扇段组件100的实施例。如显示的那样，两个前部板112中的各个具有孔口132，孔口132构造成如箭头270表示的那样，使冷却空气流84从腔体148流到燃烧室76，如箭头134指示的那样。例如，第一前部板280可为冲击板，而第二前部板282可为溢流板。也就是说，第一前部板280可如箭头270表示的那样使冷却空气流84冲击在第二前部板282上。
如上面详细描述的那样，公开的实施例涉及一种用于涡轮燃烧器14的燃烧器帽组件52。更特别地，公开的实施例包括安装到燃料喷嘴组件18的燃料喷嘴68上的多个单独扇段组件100。例如，在某些实施例中，燃料喷嘴组件18包括围绕中心燃料喷嘴104而布置的***燃料喷嘴106。***燃料喷嘴106可各自包括安装到相应的***燃料喷嘴106上的单独扇段组件100。另外，单独扇段组件100可具有使得单独扇段组件100的整个外周缘能够抵靠着彼此(例如，相邻的单独扇段组件100)，抵靠着中心燃料喷嘴106和包围燃料喷嘴组件18的衬套62的几何构造。在某些实施例中，单独扇段组件100进一步包括呼拉密封件108，以改进单独扇段组件100和周围的构件(例如，涡轮燃烧器14的相邻的单独扇段组件100、中心燃料喷嘴106和衬套62)之间的对接。照这样，单独扇段组件100可在涡轮燃烧器14的燃料喷嘴组件18和燃烧室76之间形成基本连续的燃烧器帽组件52。另外，呼拉密封件108可构造成提供阻尼，解决涡轮燃烧器14的首端54内的容差，允许燃料喷嘴68的移动(例如热膨胀或收缩)，以及/或者减小跨过燃烧器帽组件52的空气泄漏。此外，单独扇段组件100构造成接收冷却空气流84，冷却空气流84可为高压冷却空气流。例如，冷却空气流84可为来自燃烧器14的衬套62和流动套管64之间的环带60的加压空气31，或者来自压缩机排出壳56的加压空气30。照这样，涡轮燃烧器14的燃烧器帽组件52可实现改进的冷却和减少燃烧动态特性的不合需要的影响。另外，在某些实施例中，单独扇段组件100可为基本封闭的，从而增大各个单独扇段组件100接收到的冷却空气流84的压力，以及进一步改进燃烧器帽组件52的冷却。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或***，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (10)

1. 一种***(10)，包括：
涡轮燃烧器(14)，其包括：
　　多个燃料喷嘴(68)；以及
　　燃烧器帽组件(52)，其包括支承所述多个燃料喷嘴(68)的多个单独扇段(100)，其中，所述多个单独扇段(100)中的各个扇段(100)不动地附连到所述多个燃料喷嘴(68)中的相应的燃料喷嘴(68)上。
2. 根据权利要求1所述的***(10)，其特征在于，所述多个单独扇段(100)中的各个扇段(100)包括楔形外周缘。
3. 根据权利要求2所述的***(10)，其特征在于，所述多个单独扇段(100)中的各个扇段(100)包括围绕所述多个燃料喷嘴(68)中的相应的燃料喷嘴(68)的圆形外周缘(190)而延伸的圆形内周缘(223)。
4. 根据权利要求3所述的***(10)，其特征在于，所述多个燃料喷嘴(68)中的各个燃料喷嘴(68)包括具有至少一个涡旋导叶(196)的空气管道(180)，并且各个燃料喷嘴(68)包括构造成将燃料流(200)输出到传送通过所述空气管道(180)的空气流(194)中的至少一个燃料出口(204)。
5. 根据权利要求1所述的***(10)，其特征在于，所述多个单独扇段(100)中的各个扇段(100)包括设置在所述多个单独扇段(100)中的各对相邻扇段(100)之间的至少一个呼拉密封件(108)，或者设置在各个扇段(100)和包围所述燃烧器帽组件(52)的衬套(62)之间的至少一个呼拉密封件(108)，或者设置在各个扇段(100)和中心燃料喷嘴(104)之间的至少一个呼拉密封件(108)。
6. 根据权利要求5所述的***(10)，其特征在于，所述至少一个呼拉密封件(108)构造成保持密封，同时阻尼振动，以及/或者允许由于所述多个单独扇段(100)的热膨胀或收缩而引起的移动。
7. 根据权利要求1所述的***(10)，其特征在于，所述多个燃料喷嘴(68)包括围绕中心燃料喷嘴(104)而设置的多个***燃料喷嘴(106)，并且各个***燃料喷嘴(106)不动地附连到所述多个单独扇段(100)中的一个上。
8. 根据权利要求1所述的***(10)，其特征在于，所述多个单独扇段(100)中的各个扇段(100)包括构造成传送冷却空气流(84)的至少一个冷却剂入口(128)和至少一个冷却剂出口(132)。
9. 根据权利要求8所述的***(10)，其特征在于，所述多个单独扇段(100)中的各个扇段(100)的所述至少一个冷却剂出口(132)设置在前部板(112)中，所述前部板(112)构造成面向所述涡轮燃烧器(14)的燃烧室(76)，并且所述至少一个冷却剂出口(132)构造成通过所述前部板(112)将所述冷却空气流(84)传送到所述燃烧室(76)中。
10. 根据权利要求8所述的***(10)，其特征在于，所述多个单独扇段(100)中的各个扇段(100)的所述至少一个冷却剂入口(128)包括第一冷却剂入口(135)和第二冷却剂入口(128)，所述第一冷却剂入口(135)构造成接收来自所述涡轮燃烧器(100)的衬套(62)和流动套管(64)之间的空气流区域(180)的第一冷却空气流(194，220)，并且所述第二冷却剂入口(128)构造成接收不同于所述第一冷却空气流(194，220)的第二冷却空气流(209，216)。
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