過渡導管組件的製作方法
2023-06-10 21:52:56 1
本文公開的主題大體涉及渦輪機，並且更特別地，涉及在渦輪機中使用過渡導管。
背景技術：
渦輪機在諸如功率生產的領域中廣泛使用。例如，傳統燃氣渦輪系統包括壓縮機區段、燃燒器區段和至少一個渦輪區段。壓縮機區段構造成在空氣流過壓縮機區段時壓縮空氣。然後空氣從壓縮機區段流到燃燒器區段，在燃燒器區段中，空氣與燃料混合且燃燒，從而產生熱氣流。熱氣流提供給渦輪區段，渦輪區段通過從熱氣流中抽取能量來使用熱氣流對壓縮機、發電機和其它多種負載提供功率。
渦輪機的燃燒器區段大體包括管或導管，以使熱燃燒氣通過其流到渦輪區段或多個區段。目前，已經引入了燃燒器區段，它包括轉移熱氣流的管或導管。例如，已經引入了用於燃燒器區段的導管，在使熱氣沿縱向流過其中時，導管另外使流沿徑向和/或沿切向轉移，使得流具有多種角度分量。這些設計具有多種優點，包括消除渦輪區段中的第一級噴嘴。以前提供第一級噴嘴是為了轉移熱氣流，而且由於這些導管的設計，可能不需要第一級噴嘴。消除第一級噴嘴可消除相關聯的壓降，並且提高渦輪機的效率和功率輸出。
但是，關於這些導管與渦輪區段的連接的擔憂越來越多。例如，因為已知的導管不只是沿著縱向軸線延伸，而是從導管的入口到導管的出口轉移偏離軸線，導管的熱膨脹可導致導管沿著或圍繞多種軸線不合需要地移位。這些移位可在導管內引起應力和應變，而且可使導管失效。
技術實現要素：
將在以下描述中部分地闡述本公開的各方面和優點，或者根據該描述，本公開的各方面和優點可為明顯的，或者可通過實踐本公開來學習本公開的各方面和優點。
在一個實施例中，提供一種渦輪機。渦輪機包括設置成大體環形陣列的多個過渡導管。多個過渡導管中的各個包括入口、出口和通道，通道限定內部且在入口和出口之間延伸，並且限定縱向軸線、徑向軸線和切向軸線。多個過渡導管中的各個的出口相對於入口沿著縱向軸線和切向軸線偏移。多個過渡導管中的各個進一步包括上遊部分和下遊部分，上遊部分在入口和後端之間延伸，下遊部分在頭端和出口之間延伸。渦輪機進一步包括沿著熱氣路徑在多個過渡導管下遊的支承環組件。渦輪機進一步包括多個支承組件，它們將多個過渡導管中的至少一個過渡導管的上遊部分直接連接到支承環組件上。多個支承組件中的各個包括在上遊部分和支承環組件之間延伸的杆。
在另一個實施例中，提供一種渦輪機。渦輪機包括設置成大體環形陣列的多個過渡導管。多個過渡導管中的各個包括入口、出口和通道，通過限定內部且在入口和出口之間延伸，並且限定縱向軸線、徑向軸線和切向軸線。多個過渡導管中的各個的出口相對於入口沿著縱向軸線和切向軸線偏移。多個過渡導管中的各個進一步包括上遊部分和下遊部分，上遊部分在入口和後端之間延伸，下遊部分在頭端和出口之間延伸。渦輪機進一步包括沿著熱氣路徑在多個過渡導管下遊的支承環組件。渦輪機進一步包括多個支承組件，它們將多個過渡導管中的至少一個過渡導管的上遊部分直接連接到支承環組件上。多個支承組件中的各個包括在上遊部分和支承環組件和至少一個球窩接頭之間延伸的鉸接杆。
技術方案1.一種渦輪機，包括：
設置成大體環形陣列的多個過渡導管，所述多個過渡導管中的各個包括入口、出口和通道，所述通道限定內部且在所述入口和所述出口之間延伸，並且限定縱向軸線、徑向軸線和切向軸線，所述多個過渡導管中的各個的出口相對於所述入口沿著所述縱向軸線和所述切向軸線偏移，所述多個過渡導管中的各個進一步包括上遊部分和下遊部分，所述上遊部分在所述入口和後端之間延伸，所述下遊部分在頭端和所述出口之間延伸；
支承環組件，其沿著熱氣路徑在所述多個過渡導管的下遊；以及
多個支承組件，其將所述多個過渡導管中的至少一個過渡導管的上遊部分直接連接到所述支承環組件上，所述多個支承組件中的各個包括在所述上遊部分和所述支承環組件之間延伸的杆。
技術方案2.根據技術方案1所述的渦輪機，其特徵在於，所述杆是鉸接杆。
技術方案3.根據技術方案1所述的渦輪機，其特徵在於，所述杆具有可調節長度。
技術方案4.根據技術方案1所述的渦輪機，其特徵在於，所述杆包括螺套。
技術方案5.根據技術方案1所述的渦輪機，其特徵在於，所述多個支承組件中的各個進一步包括至少一個球窩接頭。
技術方案6.根據技術方案5所述的渦輪機，其特徵在於，所述至少一個球窩接頭將所述支承組件連接到所述支承環組件上。
技術方案7.根據技術方案5所述的渦輪機，其特徵在於，所述至少一個球窩接頭將所述支承組件連接到所述上遊部分上。
技術方案8.根據技術方案5所述的渦輪機，其特徵在於，所述至少一個球窩接頭是多個球窩接頭。
技術方案9.根據技術方案1所述的渦輪機，其特徵在於，所述多個支承組件中的各個進一步包括託架和機械緊固件，所述機械緊固件將所述託架連接到所述支承環組件上。
技術方案10.根據技術方案1所述的渦輪機，其特徵在於，渦輪機進一步包括將所述至少一個過渡導管的出口連接到所述支承環組件上的多個機械緊固件。
技術方案11.根據技術方案10所述的渦輪機，其特徵在於，所述至少一個過渡導管的出口包括內部凸緣和外部凸緣，以及其中，所述多個機械緊固件將所述至少一個過渡導管的內部凸緣和外部凸緣連接到所述支承環組件上。
技術方案12.根據技術方案1所述的渦輪機，其特徵在於，所述多個過渡導管中的各個的出口相對於所述入口沿著所述徑向軸線進一步偏移。
技術方案13.根據技術方案1所述的渦輪機，其特徵在於，所述渦輪機進一步包括與多個過渡導管連通的渦輪區段，所述渦輪區段包括所述支承環組件和第一級輪葉組件。
技術方案14.根據技術方案13所述的渦輪機，其特徵在於，在所述第一級輪葉組件的上遊未設置噴嘴。
技術方案15.一種渦輪機，包括：
設置成大體環形陣列的多個過渡導管，所述多個過渡導管中的各個包括入口、出口和通道，所述通道限定內部且在所述入口和所述出口之間延伸，並且限定縱向軸線、徑向軸線和切向軸線，所述多個過渡導管中的各個的出口相對於所述入口沿著所述縱向軸線和所述切向軸線偏移，所述多個過渡導管中的各個進一步包括上遊部分和下遊部分，所述上遊部分在所述入口和後端之間延伸，所述下遊部分在頭端和所述出口之間延伸；
支承環組件，其沿著熱氣路徑在所述多個過渡導管的下遊；以及
將所述多個過渡導管中的至少一個過渡導管的上遊部分直接連接到所述支承環組件上的多個支承組件，所述多個支承組件中的各個包括在所述上遊部分和所述支承環組件和至少一個球窩接頭之間延伸的鉸接杆。
技術方案16.根據技術方案15所述的渦輪機，其特徵在於，所述杆包括螺套。
技術方案17.根據技術方案15所述的渦輪機，其特徵在於，所述至少一個球窩接頭將所述支承組件連接到所述支承環組件上。
技術方案18.根據技術方案15所述的渦輪機，其特徵在於，所述至少一個球窩接頭將所述支承組件連接到所述上遊部分上。
技術方案19.根據技術方案15所述的渦輪機，其特徵在於，所述多個支承組件中的各個進一步包括託架和機械緊固件，所述機械緊固件將所述託架連接到所述支承環組件上。
技術方案20.根據技術方案15所述的渦輪機，其特徵在於，渦輪機進一步包括將所述至少一個過渡導管的出口連接到所述支承環組件上的多個機械緊固件。
技術方案21.一種渦輪機(10)，包括：
設置成大體環形陣列的多個過渡導管(50)，所述多個過渡導管(50)中的各個包括入口(52)、出口(54)和通道(56)，所述通道限定內部(57)且在所述入口(52)和所述出口(54)之間延伸，並且限定縱向軸線(90)、徑向軸線(94)和切向軸線(92)，所述多個過渡導管(50)中的各個的出口(54)相對於所述入口(52)沿著所述縱向軸線(90)和所述切向軸線(92)偏移，所述多個過渡導管(50)中的各個進一步包括上遊部分(170)和下遊部分(172)，所述上遊部分(170)在所述入口(52)和後端(174)之間延伸，所述下遊部分(172)在頭端(176)和所述出口(54)之間延伸；
支承環組件，其沿著熱氣路徑(104)在所述多個過渡導管(50)的下遊；以及
多個支承組件(210)，其將所述多個過渡導管(50)中的至少一個過渡導管(50)的上遊部分(170)直接連接到所述支承環組件上，所述多個支承組件(210)中的各個包括在所述上遊部分(170)和所述支承環組件之間延伸的杆(212)。
技術方案22.根據技術方案21所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述杆(212)是鉸接杆(212)。
技術方案23.根據技術方案21至22中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述杆(212)具有可調節長度。
技術方案24.根據技術方案21至23中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述杆(212)包括螺套。
技術方案25.根據技術方案21至24中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述多個支承組件(210)中的各個進一步包括至少一個球窩接頭(220)。
技術方案26.根據技術方案21至25中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述多個支承組件(210)中的各個進一步包括託架(230)和機械緊固件(232)，所述機械緊固件(232)將所述託架(230)連接到所述支承環組件上。
技術方案27.根據技術方案21至26中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述渦輪機(10)進一步包括將所述至少一個過渡導管(50)的出口(54)連接到所述支承環組件上的多個機械緊固件(200)，以及可選地
其中，所述至少一個過渡導管(50)的出口(54)包括內部凸緣(202)和外部凸緣(204)，以及其中，所述多個機械緊固件(200)將所述至少一個過渡導管(50)的內部凸緣(202)和外部凸緣(204)連接到所述支承環組件上。
技術方案28.根據技術方案21至27中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述多個過渡導管(50)中的各個的出口(54)相對於所述入口(52)沿著所述徑向軸線(94)偏移。
技術方案29.根據技術方案21至28中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述渦輪機(10)進一步包括與多個過渡導管(50)連通的渦輪區段(16)，所述渦輪區段(16)包括所述支承環組件和第一級輪葉組件(122)，以及可選地
其中，在所述第一級輪葉組件(122)的上遊未設置噴嘴(114)。
技術方案30.一種渦輪機(10)，包括：
設置成大體環形陣列的多個過渡導管(50)，所述多個過渡導管(50)中的各個包括入口(52)、出口(54)和通道(56)，所述通道限定內部(57)且在所述入口(52)和所述出口(54)之間延伸，並且限定縱向軸線(90)、徑向軸線(94)和切向軸線(92)，所述多個過渡導管(50)中的各個的出口(54)相對於所述入口(52)沿著所述縱向軸線(90)和所述切向軸線(92)偏移，所述多個過渡導管(50)中的各個進一步包括上遊部分(170)和下遊部分(172)，所述上遊部分(170)在所述入口(52)和後端(176)之間延伸，所述下遊部分(172)在頭端(178)和所述出口(54)之間延伸；
支承環組件，其沿著熱氣路徑(104)在所述多個過渡導管(50)的下遊；以及
多個支承組件(210)，將所述多個過渡導管(50)中的至少一個過渡導管(50)的上遊部分(170)直接連接到所述支承環組件上，所述多個支承組件(210)中的各個包括在所述上遊部分(170)和所述支承環組件和至少一個球窩接頭(220)之間延伸的鉸接杆(212)。
技術方案31.根據技術方案30所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述杆(212)包括螺套。
技術方案32.根據技術方案30至31中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述至少一個球窩接頭(220)將所述支承組件(210)連接到所述支承環組件上。
技術方案33.根據技術方案30至32中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述至少一個球窩接頭(220)將所述支承組件(210)連接到所述上遊部分(170)上。
技術方案34.根據技術方案30至33中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述多個支承組件(210)中的各個進一步包括託架(230)和機械緊固件(232)，所述機械緊固件將所述託架(230)連接到所述支承環組件上。
技術方案35.根據技術方案30至34中的任一項所述的渦輪機(10)，其特徵在於，所述渦輪機(10)進一步包括將所述至少一個過渡導管(50)的出口(54)連接到所述支承環組件上的多個機械緊固件(200)。
參照以下描述和所附權利要求，本公開的這些和其它特徵、方面和優點將變得更好理解。附圖結合在此說明書中且構成說明書的一部分，附圖示出本公開的實施例，並且與描述一起用來闡明本公開的原理。
附圖說明
在說明書中對本領域普通技術人員闡述本公開的完整且能夠實施的公開，包括其最佳模式，說明書參照了附圖，其中：
圖1是根據本公開的實施例的燃氣渦輪系統的示意圖；
圖2是根據本公開的實施例的燃氣渦輪系統的若干部分的橫截面圖；
圖3是根據本公開的實施例的燃氣渦輪系統的渦輪區段的橫截面圖。
圖4是根據本公開的實施例的成環形陣列的過渡導管的透視圖；
圖5是根據本公開的實施例的多個過渡導管和相關聯的衝擊套管的俯視透視圖；
圖6是根據本公開的實施例的過渡導管的側面透視圖；
圖7是根據本公開的實施例的過渡導管組件的剖面透視圖，過渡導管組件包括相鄰過渡導管，並且在它們之間形成翼型件的多種部分；
圖8是根據本公開的實施例的多個過渡導管和相關聯的衝擊套管的頂部正面透視圖；
圖9是根據本公開的實施例的連接到支承環組件的多個過渡導管的頂部背面透視圖；
圖10是根據本公開的實施例的過渡導管的下遊部分的側面透視圖；
圖11是根據本公開的實施例的過渡導管的下遊部分的正面透視圖；以及
圖12是根據本公開的實施例的連接到支承環組件上的過渡導管和支承組件的橫截面圖；
部件列表
10渦輪系統
12壓縮機區段
14燃燒器區段
15燃燒器
16渦輪區段
18軸
21殼
22燃燒器襯套
24燃燒區
26過渡件
30流動套管
32流路徑
34衝擊套管
36流路徑
38外部環帶
40燃料噴嘴
50過渡導管
52入口
54出口
56通道
57內部
90縱向軸線
92切向軸線
94徑向軸線
98縱向軸線
102護罩
104熱氣路徑
106護罩塊
112輪葉
114噴嘴
122第一級輪葉組件
123第二級噴嘴組件
124第二級輪葉組件
125第三級噴嘴組件
126第三級輪葉組件
130第一過渡導管
132第二過渡導管
134接觸面
142壓力側
144吸力側
146後緣
150流動套管
152環形通道
154衝擊孔
162入口
164出口
166通道
170上遊部分
172下遊部分
174後端
176頭端
180下部支承環
181膛孔
182上部支承環
183膛孔
184槽道
186接觸面
200機械緊固件
202內部凸緣
204外部凸緣
206膛孔
210支承組件
212桿
214主要本體
216延伸本體
220球窩接頭
222球頭螺柱
224杯體
230託架
231膛孔
232機械緊固件
240安裝基部。
具體實施方式
現在將詳細參照本公開的實施例，在圖中示出實施例的一個或多個示例。以解釋本公開而非限制本公開的方式提供各個示例。實際上，對本領域技術人員明顯的將是，可在本公開中作出多種修改和改變，而不偏離本公開的範圍或精神。例如，被示為或描述成一個實施例的一部分的特徵可用於另一個實施例，以產生又一個實施例。因而，意於的是本公開覆蓋落在所附權利要求及其等物的範圍內的這樣的修改和改變。
圖1是渦輪機的示意圖，渦輪機在顯示的實施例中是燃氣渦輪系統10。應當理解，本公開的渦輪機不必是燃氣渦輪系統10，而是可為任何適當的渦輪系統或其它渦輪機，諸如蒸汽渦輪系統或其它適當的系統。所顯示的系統10可包括壓縮機區段12、燃燒器區段14和渦輪區段16，燃燒器區段14可包括下面論述的多個燃燒器15。壓縮機區段12和渦輪區段16可通過軸18聯接。軸18可為單個軸或聯接在一起形成軸18的多個軸節段。軸18可進一步聯接到發電機或其它適當的能量存儲裝置上，或者可直接連接到例如電網。入口區段19可對壓縮機區段12提供空氣流，並且排氣可通過排氣區段20從渦輪區段16排出，並且排出到系統10或其它適當的系統中和/或在其中使用。來自系統10的排氣例如可排到大氣中，流到蒸汽渦輪或其它適當的系統，或者通過熱回收蒸汽發生器回收。
參照圖2，示出燃氣渦輪系統10的若干部分的簡化視圖。圖2中顯示的燃氣渦輪系統10包括壓縮機區段12，以對下面論述的流過系統10的工作流體加壓。從壓縮機區段12排出的加壓工作流體流到燃燒器區段14中，燃燒器區段14可包括多個燃燒器15(圖2中僅示出了一個)，它們圍繞系統10的軸線設置成環形陣列。進入燃燒器區段14的工作流體與燃料混合，諸如天然氣或另一種適當的液體或氣體，並且燃燒。熱燃燒氣從各個燃燒器15流到渦輪區段16，以驅動系統10且產生功率。
燃氣渦輪10中的燃燒器15可包括多種構件，以混合和燃燒工作流體和燃料。例如，燃燒器15可包括殼21，諸如壓縮機排氣殼21。多個套管可為沿軸向延伸的環形套管，多個套管可至少部分地設置在殼21中。如圖2中顯示的那樣，套管沿軸向沿著大體縱向軸線98延伸，使得套管的入口沿軸向與出口對齊。例如，燃燒器襯套22可大體在其中限定燃燒區24。工作流體、燃料和可選的氧化劑的燃燒可大體發生在燃燒區24中。產生的熱燃燒氣可大體沿軸向沿著縱向軸線98向下遊流過燃燒襯套22，進入到過渡件26中，然後大體沿軸向沿著縱向軸線98流過過渡件26且進入到渦輪區段16中。
燃燒器15可進一步包括燃料噴嘴40或多個燃料噴嘴40。燃料可通過一個或多個歧管(未顯示)供應到燃料噴嘴40。如下面論述的那樣，燃料噴嘴40或多個燃料噴嘴40可將燃料和可選地工作流體供應到燃燒區24供燃燒。
現在參照圖4至12，根據本公開的燃燒器15可包括一個或多個過渡導管50，大體稱為過渡導管組件。本公開的過渡導管50可提供來代替其它燃燒器的多種沿軸向延伸套管。例如，過渡導管50可取代沿軸向延伸過渡件26，以及可選地，燃燒器15的燃燒器襯套22。因而，過渡導管可從燃料噴嘴40延伸，或者從燃燒器襯套22延伸。如本文論述的那樣，過渡導管50可提供優於用於使工作流體流過其中且流到渦輪區段16的沿軸向延伸燃燒器襯套22和過渡件26的多種優點。
如所顯示的那樣，多個過渡導管50可圍繞縱向軸線90設置成環形陣列。另外，各個過渡導管50可在燃料噴嘴40或多個燃料噴嘴40和渦輪區段16之間延伸。例如，各個過渡導管50可從燃料噴嘴40延伸到渦輪區段16。因而，工作流體可大體從燃料噴嘴40流過過渡導管50到達渦輪區段16。在一些實施例中，過渡導管50可有利地允許消除渦輪區段中的第一級噴嘴，這可消除任何相關聯的阻力和壓降，並且提高系統10的效率和輸出。
各個過渡導管50可具有入口52、出口54和在它們之間的通道56，通道56可限定內部57。過渡導管50的入口52和出口54可具有大體圓形或橢圓形橫截面、長方形橫截面、三角形橫截面，或者任何其它適當的多邊形橫截面。另外，應當理解的是，過渡導管50的入口52和出口54不必具有形狀相似的橫截面。例如，在一個實施例中，入口52可具有大體圓形的橫截面，而出口54則可具有大體長方形的橫截面。
另外，通道56可大體在入口52和出口54之間漸縮。例如，在示例性實施例中，通道56的至少一部分可大體為圓錐形。但是，另外或備選地，通道56或其任何部分可具有大體長方形橫截面、三角形橫截面，或者任何其它適當的多邊形橫截面。應當理解，隨著通道56從較大的入口52到較小的出口54漸縮，通道56的橫截面形狀可在通道56或者其任何部分中改變。
多個過渡導管50中的各個的出口54可相對於相應的過渡導管50的入口52偏移。如本文使用，「偏移」意味著沿著所標識的坐標方向間隔開。多個過渡導管50中的各個的出口54可相對於相應的過渡導管50的入口52沿縱向偏移，諸如沿著縱向軸線90偏移。
另外，在示例性實施例中，多個過渡導管50中的各個的出口54可相對於相應的過渡導管50的入口52沿切向偏移，諸如沿著切向軸線92偏移。因為多個過渡導管50中的各個的出口54相對於相應的過渡導管50的入口52沿切向偏移，所以過渡導管50可有利地使用通過過渡導管50的工作流體流的切向分量來消除在渦輪區段16中對第一級噴嘴的需要，如下面論述的那樣。
另外，在示例性實施例中，多個過渡導管50中的各個的出口54可相對於相應的過渡導管50的入口52沿徑向偏移，諸如沿著徑向軸線94偏移。因為多個過渡導管50中的各個的出口54相對於相應的過渡導管50的入口52沿徑向偏移，所以過渡導管50可有利於使用通過過渡導管50的工作流體流的徑向分量來進一步消除在渦輪區段16中對第一級噴嘴的需要，如下面論述的那樣。
應當理解，針對各個過渡導管50，關於由成環形陣列的過渡導管50限定的周邊，單獨限定切向軸線92和徑向軸線94，如圖4中顯示的那樣，並且軸線92和94針對各個過渡導管50圍繞該周邊，基於圍繞縱向軸線90設置成環形陣列的過渡導管50的數量而改變。
如所論述的那樣，在熱燃燒氣流過過渡導管50之後，它們可從過渡導管50流到渦輪區段16中。如圖3中顯示的那樣，根據本公開的渦輪區段16可包括護罩102，護罩102可限定熱氣路徑104。護罩102可由多個護罩塊106形成。護罩塊106可設置成一個或多個環形陣列，各個環形陣列可限定熱氣路徑104的一部分。渦輪區段16可另外包括支承環組件，支承環組件可包括下部支承環180和上部支承環182，而且例如可定位在護罩102(諸如它的第一多個護罩塊106)的上遊(沿著熱氣路徑104)或者可為護罩102的第一部分。支承環組件可進一步限定熱氣路徑104(即，在下部支承環180和上部支承環182之間)，並且在過渡導管50和渦輪區段16之間提供過渡。因此，支承環組件(及其支承環180、182)可在多個過渡導管50的下遊(沿著熱氣路徑104)。熱氣可從過渡導管50流到支承環組件(支承環180、182之間)中且流過它，並且從支承環組件流過渦輪區段16的其餘部分。應當注意，支承環在傳統上可稱為噴嘴支承環或第一級噴嘴支承環。但是，如本文論述的那樣，不可對根據本公開的示例性實施例的過渡導管50使用第一級噴嘴，並且因而示例性實施例中的支承環不包圍任何第一級或其它噴嘴。
渦輪區段16可進一步包括多個輪葉112和多個噴嘴114。多個輪葉112和噴嘴114中的各個可至少部分地設置在熱氣路徑104中。另外，多個輪葉112和多個噴嘴114可設置成一個或多個環形陣列，各個環形陣列可限定熱氣路徑104的一部分。
渦輪區段16可包括多個渦輪級。各個級可包括設置成環形陣列的多個輪葉112和設置成環形陣列的多個噴嘴114。例如，在一個實施例中，渦輪區段16可具有三個級，如圖3中顯示的那樣。例如，渦輪區段16的第一級可包括第一級噴嘴組件(未顯示)和第一級輪葉組件122。噴嘴組件可包括多個噴嘴114，它們圍繞軸18沿周向設置和固定。輪葉組件122可包括多個輪葉112，它們圍繞軸18沿周向設置且聯接到軸18上。在示例性實施例中，其中，渦輪區段聯接到燃燒器區段14上，包括多個過渡導管50，但是，可消除第一級噴嘴組件，使得沒有噴嘴設置在第一級輪葉組件122的上遊。可相對於通過熱氣路徑104的熱燃燒氣流來限定上遊。
渦輪區段16的第二級可包括第二級噴嘴組件123和第二級輪葉組件124。包括在噴嘴組件123中的噴嘴114可圍繞軸18沿周向設置和固定。包括在輪葉組件124中的輪葉112可圍繞軸18沿周向設置且聯接到軸18上。因而第二級噴嘴組件123沿著熱氣路徑104定位在第一級輪葉組件122和第二級輪葉組件124之間。渦輪區段16的第三級可包括第三級噴嘴組件125和第三級輪葉組件126。包括在噴嘴組件125中的噴嘴114可圍繞軸18沿周向設置和固定。包括在輪葉組件126中的輪葉112可圍繞軸18沿周向設置且聯接到軸18上。因而第三級噴嘴組件125沿著熱氣路徑104定位在第二級輪葉組件124和第三級輪葉組件126之間。
應當理解，渦輪區段16不限於三個級，而是任何數量的級都在本公開的範圍和精神之內。
各個過渡導管50可與一個或多個相鄰過渡導管50交接。例如，圖5至12示出了多個過渡導管50中的第一過渡導管130和第二過渡導管132的實施例。這些相鄰過渡導管130、132可包括接觸面134，接觸面134可為包括在過渡導管50的出口中的外表面。接觸面134可接觸附近的相鄰過渡導管50和/或支承環組件(及其支承環180、182)的相關聯的接觸面134，如所顯示的那樣，這是為了在過渡導管50之間和/或過渡導管50和支承環組件之間提供接口。例如，第一過渡導管130和第二過渡導管132的接觸面134可如顯示的那樣彼此接觸，並且在第一過渡導管130和第二過渡導管132之間提供接口。另外，第一過渡導管130和第二過渡導管132的接觸面134可如顯示的那樣接觸支承環組件，並且在過渡導管130、132和支承環組件之間提供接口。如本文論述的那樣，可在多種接觸面之間提供密封件，以有利於這樣的接口處的密封。值得注意的是，本文論述的接觸可包括構件本身之間的直接接觸或者通過設置在構件之間的密封件的間接接觸。
另外，過渡導管50，諸如第一過渡導管130和第二過渡導管132可形成具有翼型件的多種空氣動力學表面的空氣動力學結構140。這種空氣動力學結構140例如由過渡導管50的通道56的內表面限定，並且可在相鄰過渡導管50的接觸面134彼此交接時進一步形成。這些多種表面可轉移過渡導管50中的熱氣流，並且因而消除對第一級噴嘴的需要，如本文論述的那樣。例如，在圖7和8中示出的一些實施例中，過渡導管50(諸如第一過渡導管130)的通道56的內表面可限定壓力側142，而相鄰過渡導管50(諸如第二過渡導管132)的通道56的相對的內表面則可限定吸力側144。當相鄰過渡導管50，諸如其接觸面134，彼此交接時，壓力側142和吸力側144可共同限定後緣146。在其它實施例中，如圖11中示出的那樣，過渡導管50(諸如第一過渡導管130)的通道56的內表面可限定壓力側142和吸力側144，以及它們之間的後緣。相鄰過渡導管50(諸如第二過渡導管132)的通道56的內表面可進一步限定壓力側142和/或吸力側144。
如圖5和8中顯示的那樣，在示例性實施例中，流動套管150可沿周向包圍過渡導管50的至少一部分。沿周向包圍過渡導管50的流動套管150可在它們之間限定環形通道152。來自殼21的壓縮工作流體可流過環形通道152，以提供對流冷卻過渡導管50，然後倒轉方向流過燃料噴嘴40且進入到過渡導管50中。另外，在一些實施例中，流動套管150可為衝擊套管。在這些實施例中，衝擊孔154可限定在套管150中，如所顯示的那樣。來自殼21的壓縮工作流體可流過衝擊孔154且衝擊在過渡導管50上，然後流過環形通道152，從而對過渡導管提供額外的衝擊冷卻。
各個流動套管150可具有入口162、出口164，以及在它們之間的通道166。各個流動套管150可在燃料噴嘴40或多個燃料噴嘴40和渦輪區段16之間延伸，從而包圍相關聯的過渡導管50的至少一部分。因而，類似於過渡導管50，如上面論述的那樣，多個流動套管150中的各個的出口164可相對於相應的流動套管150的入口162沿縱向、沿徑向和/或沿切向偏移。
在一些實施例中，如圖5和8中示出的那樣，根據本公開的過渡導管50是在入口52和出口54之間延伸的單個整體構件。在其它實施例中，如圖9至12中示出的那樣，根據本公開的過渡導管50可包括多個區段或部分，它們彼此鉸接。過渡導管50的這個鉸接可允許過渡導管50的多種部分在運行期間相對於彼此移動和轉移，從而允許其有熱增長且適應其熱增長。例如，過渡導管50可包括上遊部分170和下遊部分172。上遊部分170可包括過渡導管50的入口52，並且可從入口52大體向下遊朝出口54延伸。下遊部分172可包括過渡導管50的出口54，並且可從出口54大體向上遊朝入口52延伸。因而上遊部分140可包括入口52和後端174且在它們之間延伸，並且下遊部分142可包括頭端176和出口178且在它們之間延伸。
接頭可將上遊部分170和下遊部分172聯接在一起，並且可在上遊部分170和下遊部分172之間提供鉸接，這允許過渡導管50在渦輪機的運行期間移動。特別地，接頭可將後端174和頭端176聯接在一起。接頭可構造成允許上遊部分170和/或下遊部分172相對於彼此移動或者沿著至少一個軸線移動。另外，在一些實施例中，接頭170可構造成允許這種移動圍繞或沿著至少兩個軸線，諸如圍繞或沿著三個軸線。軸線或多個軸線可為縱向軸線90、切向軸線92和/或徑向軸線94中的任何一個或多個。因而圍繞這些軸線中的一個移動可表示上遊部分170和/或下遊部分172中的一個(或它們兩者)可圍繞軸線相對於另一個旋轉或以別的方式移動，因為接頭在上遊部分170和下遊部分172之間提供這個自由度。因而沿著這些軸線中的一個的移動可表示上遊部分170或下遊部分172中的一個(或它們兩者)可沿著軸線相對於另一個平移或以別的方式移動，因為接頭在上遊部分170和下遊部分172之間提供這個自由度。在示例性實施例中，接頭可為呼拉圈式(hula)密封件。備選地，可使用其它適當的密封件或其它接頭。
在一些實施例中，使用上遊部分170和下遊部分172可有利地允許對這些部分使用特定材料。例如，下遊部分172可有利地由陶瓷材料形成，諸如陶瓷基質複合物。上遊部分170和流動套管150可由適當的金屬形成。使用陶瓷材料是特別有利的，因為它們具有較高的耐溫性。當下遊部分172連接到支承環組件上(如本文論述的那樣)，並且上遊部分170可相對於下遊部分172移動時，陶瓷材料可特別有利地用於下遊部分172，因為下遊部分172的移動最大程度地減少，從而減輕關於使用較易碎的陶瓷材料的擔憂。
在一些實施例中，過渡導管50(諸如其出口54)和支承環組件(及其支承環180、182)之間的接口可為浮動接口。例如，出口54可不連接到支承環180、182上，而且可允許相對於支承環180、182移動。這可允許過渡導管50在運行期間有熱增長。適當的浮動密封件可適應這種移動，它可設置在出口54和支承環180、182之間。備選地，而且現在參照圖9至12，在一些實施例中，過渡導管50(諸如其出口54)和支承環180、182之間的接口可為連接接口。在示例性實施例中，例如，連接接口可用於鉸接式過渡導管，它包括上遊部分170和下遊部分172。
例如，如示出的那樣，可提供多個機械緊固件200。機械緊固件200可將包括例如第一過渡導管130和/或第二過渡導管132的一個或多個過渡導管50(諸如及其出口54)連接到支承環組件(及其支承環180、182)上。在示出的示例性實施例中，根據本公開的機械緊固件200包括螺栓，而且可為例如螺母/螺栓的組合。在備選實施例中，根據本公開的機械緊固件可為或包括銷、螺釘、釘子、鉚釘等。
如示出的那樣，機械緊固件200可延伸通過過渡導管50的一部分(諸如其出口54)和支承環組件的一部分(及其支承環180、182)，以將這些構件連接在一起。過渡導管50的出口54例如可包括內部凸緣202和/或外部凸緣204(它們可為/限定過渡導管50的接觸面134)。內部凸緣202可設置在外部凸緣204的徑向內側，並且可在內部凸緣202和外部凸緣204之間限定出口54的開口，熱氣通過該開口從過渡導管50流到支承環組件(在支承環180、182之間)中且流過支承環組件。膛孔206可分別限定在內部凸緣202和外部凸緣204中。膛孔206可與限定在支承環180、182中的匹配膛孔181、183對齊，並且機械緊固件200可延伸通過各個膛孔206和匹配膛孔181、183，以將凸緣202、204和支承環180、182連接在一起。
現在特別參照圖9和12，在示例性實施例中，可提供多個支承組件210。各個支承組件210可將過渡導管50的上遊部分170直接連接到支承環組件上(諸如像顯示的那樣連接到上部支承環182上，或者備選地連接到下部支承環180上)。因此，上遊部分170可由支承環組件支承(諸如像顯示的那樣由上部支承環182支承，或者備選地由下部支承環180支承)，獨立於下遊部分170與支承環組件的任何連接。這種支承可有利地促進上遊部分170和/或下遊部分172諸如由於在渦輪機的運行期間的熱膨脹而相對於彼此的獨立移動。例如，如本文論述的那樣，根據本公開的支承組件210在示例性實施例中可允許上遊部分170圍繞它們縱向軸線90、切向軸線92和/或徑向軸線94移動足夠的量，以適應這種熱膨脹，同時保持與支承環組件(諸如如顯示的那樣的上部支承環182，或者備選地下部支承環180)的直接連接和支承。值得注意的是，促進上遊部分170的這種移動在其中下遊部分172機械地連接到支承環組件上的實施例中可為特別有利的，如本文論述的那樣。
根據本公開的支承組件210例如可包括杆212，杆212在上遊部分170和支承環組件(諸如像顯示的那樣的上部支承環182，或者備選地下部支承環180)之間延伸。在一些實施例中，杆212可為單個整體構件。在其它實施例中，杆212可包括通過各種接頭連接在一起的多個構件，使得杆212是鉸接杆。另外，在示例性實施例中，杆212可具有任何可調節長度。例如將杆212的各種構件連接在一起的接頭可促進這種可調節長度。
例如，杆212可包括主要本體214和一個或多個延伸本體216。各個延伸本體216可通過適當的接頭連接到主要本體214上，諸如通過示出的匹配的外凸螺紋和內凹螺紋。各個延伸本體216可沿著主要本體214的縱向軸線調節(即，通過接頭)，以調節杆212的總長度。在特定的示例性實施例中，杆212包括螺套。例如，像顯示的那樣，主要本體214可為螺套。螺套(它可包括一組或多組內凹螺紋)可有利於沿著縱向軸線調節一個或多個延伸本體216。
支承組件210可進一步包括一個或多個球窩接頭220。各個球窩接頭220可有利地促進相關聯的上遊部分170相對於支承環組件(諸如像顯示的那樣的上部支承環182，或者備選地下部支承環180)圍繞一個或多個軸線移動，如本文論述的那樣。各個球窩接頭220例如可包括球頭螺柱222和杯體224，球頭螺柱222可旋轉地容納在杯體224中。球頭螺柱222在杯體224內旋轉。這種旋轉促進相關聯的上遊部分170相對於支承環組件(諸如像顯示的那樣的上部支承環182，或者備選地下部支承環180)圍繞一個或多個軸線移動。
在一些實施例中，球頭螺柱222從杆212延伸，並且是杆212的構件，諸如其延伸本體216。備選地，杯體224可從杆212延伸，並且是杆212的構件，諸如其延伸本體216。另外，在一些實施例中，球窩接頭220將支承組件210連接到相關聯的上遊部分170上。備選地，球窩接頭220將支承組件210連接到支承環組件上(諸如像顯示的那樣連接到上部支承環182上，或者備選地連接到下部支承環180上)。例如，如示出的那樣，支承組件210可包括多個球窩接頭220。特別地，第一球窩接頭220可將支承組件210連接到相關聯的上遊部分170上。在顯示的實施例中，第一球窩接頭的球頭螺柱222從延伸本體216延伸，但備選地，杯體224可從延伸本體216延伸。第二球窩接頭220可將支承組件210連接到支承環組件上(諸如像顯示的那樣連接到上部支承環182上，或者備選地連接到下部支承環180上)。在顯示的實施例中，第二球窩接頭的杯體224可從延伸本體216延伸，但備選地，球頭螺柱222可從延伸本體216延伸。
在一些實施例中，杆212(或其構件，諸如延伸本體216)或球窩接頭220可接觸或連接到支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)或上遊部分170(即，通過機械緊固件)，以有利於支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)和上遊部分170之間的直接連接。備選地，可提供適當的中間連接構件。例如，在一些實施例中，支承組件210可包括託架230和機械緊固件232，機械緊固件232將託架230連接到支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)(如顯示的那樣)或上遊部分170上。託架230例如可包括大體l形部分。這個l形部分的一個壁可接觸支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)(或上遊部分170)，而另一個壁則接觸杆212(或其構件)或球窩接頭220(如顯示的那樣)。例如，球頭螺柱222或杯體224中的不連接到杆212上的另一個可接觸和/或連接到託架230上。
在示出的示例性實施例中，根據本公開的機械緊固件232包括螺栓，並且例如可為螺母/螺栓的組合。在備選實施例中，根據本公開的機械緊固件可為或可包括銷、螺釘、釘子、鉚釘等。
如示出的那樣，機械緊固件232可延伸通過託架230和支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)(或上遊部分170)，以將這些構件連接在一起。例如，膛孔231可限定在託架230中。這個膛孔231可與支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)中的匹配膛孔181、183(或上遊部分170中的匹配膛孔)對齊，並且機械緊固件232可延伸通過各個膛孔231和匹配膛孔181、183，以將託架230和支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)(或上遊部分170)連接在一起。
另外或備選地，支承組件210可包括安裝基部240，它接觸上遊部分170(如顯示的那樣)或支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)。安裝基部240例如可焊接、硬釺焊或以別的方式粘附到上遊部分170(諸如通道56)上，或者可通過機械緊固件機械地連接。球頭螺柱222或杯體224中的不連接到杆212上的另一個可接觸和/或連接到安裝基部240上。
如所論述的那樣，多個支承組件210可將過渡導管50的上遊部分170直接連接到支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)上。例如，可使用兩個、三個、四個、五個或更多個支承組件210。在一些實施例中，可成對地提供支承組件210。圖9例如示出前面的成對支承組件210和後面的成對支承組件210。另外且值得注意的是，在一些實施例中多個支承組件210可使用公共構件，諸如示出的公共託架230。例如，成對支承組件210可包括公共託架230，並且使用公共託架230來連接到支承環組件(諸如顯示的上部支承環182或備選地下部支承環180)(或上遊部分170)上。
本書面描述使用示例來公開本公開，包括最佳模式，並且還使本領域任何技術人員能夠實踐本公開，包括製造和使用任何裝置或系統，以及實行任何結合的方法。本公開的可取得專利的範圍由權利要求限定，並且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例包括不異於權利要求的字面語言的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質性差異的等效結構要素，則它們意於處在權利要求的範圍之內。