[發明專利]沖擊和發散冷卻的燃燒器部件

無效

• 申請號: 200910166269.6
• 申請日: 2009-08-14
• 公開（公告）號: CN101650033A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: R·J·基拉
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23D14/78
• 分類號: F23D14/78
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 嚴志軍;劉華聯

技術領域

本發明涉及渦輪機械，且具體地，涉及燃燒器的冷卻和燃氣渦輪機中的過渡件。

背景技術

傳統的燃氣渦輪機燃燒系統采用多個燃燒器組件以獲得可靠而有效的渦輪機運行。各燃燒器組件包括圓柱形襯里、燃料噴射系統和將熱燃氣流自燃燒器導向渦輪機的入口的過渡件。通常，壓縮機排氣的一部分用來冷卻燃燒器襯里，然后被引入燃燒器反應區以與燃料混合并燃燒。

在結合沖擊冷卻的過渡件的系統中，中空流套筒包圍過渡件，并且流套筒壁被穿孔，使得壓縮機排氣將流過套筒壁內的冷卻孔，并且沖擊(從而冷卻)過渡件。此冷卻空氣然后沿流套筒和過渡件之間的環面流動，然后進入燃燒器襯里和圍繞該襯里的第二流套筒之間的另一個環面。第二流套筒在其圓周周圍還形成有若干排冷卻孔，第一排孔鄰近安裝凸緣定位，在此處第二流套筒連接到第一流套筒上。

在對燃燒器襯里和/或過渡件(或其它燃燒器部件)使用沖擊冷卻的燃燒器構造中，情況常常是相鄰的沖擊噴嘴之間的間距往往太大而不能有效地冷卻部件。具體的是，大的間距間隔產生未被冷卻的區域(有時稱作“熱點”)，且還產生過度的熱梯度。因此，始終存在提高沖擊冷卻的燃燒器部件的冷卻效率的需求。

發明內容

根據示范性而非限制性的實施例，本發明在沖擊冷卻不足的區域中采用發散冷卻。因此，一方面，本發明涉及用于被第二渦輪機燃燒器部件包圍的第一渦輪機燃燒器部件的冷卻裝置，該冷卻裝置包括：第二渦輪機燃燒器部件中的第一多個沖擊冷卻孔，該多個沖擊冷卻孔將冷卻空氣引至第一渦輪機燃燒器部件的指定區域上；以及第一渦輪機燃燒器部件中的第二多個發散冷卻孔，該第二多個發散冷卻孔定位成通過發散來冷卻第一渦輪機燃燒器部件的其它區域。

另一方面，本發明涉及冷卻渦輪機燃燒器部件的方法，包括：(a)用流套筒、渦輪機部件和流套筒之間的環形流通道來包圍渦輪機燃燒器部件；(b)在流套筒中提供多個沖擊冷卻孔，該沖擊冷卻孔適于將冷卻空氣提供到渦輪機部件的指定區域上；以及(c)在渦輪機燃燒器部件中提供多個發散冷卻孔，該發散冷卻孔適于將冷卻空氣供給渦輪機燃燒器部件的其它指定區域。

現在將結合下文所標識的附圖對本發明進行詳細地描述。

附圖說明

圖1是已知的燃氣渦輪機燃燒器的示意性圖示；

圖2是根據本發明的一個示例性實施例的燃燒器襯里和沖擊流套筒的示意性局部剖視圖；以及

圖3是根據本發明的流套筒和燃燒器襯里的局部透視圖。

具體實施方式

參考圖1，圖示了傳統的環管形逆流燃燒器10。燃燒器10通過在密閉空間內燃燒空氣和燃料并通過一排固定的葉片排放所得到的燃燒氣體來產生驅動渦輪機的轉動所需的燃氣。在運行中，來自壓縮機(壓縮至大約為250-400磅/平方英寸的壓力)的排氣(以箭頭11表示)在其通過燃燒器(以14示出一個)外部時反向，且在經過燃燒器進入渦輪機(以16表示第一級噴嘴)時再次反向。壓縮的空氣和燃料在燃燒器18中燃燒，產生處于大約1500℃或大約2730°F的溫度的燃氣。這些燃燒氣體經由過渡件20以高速流入渦輪機第一級噴嘴16。過渡件20在連接器22處連接到大體上圓柱形的燃燒器襯里24上，但在某些應用中，離散的連接器段可位于過渡件20和燃燒器襯里之間。燃燒器襯里24和過渡件20各自具有外表面26、28，冷卻器壓縮機排氣11流過這些外表面。

更具體地，在一個示例性而非限制性的實施例中，壓縮機排氣流經環形間隙30，該環形間隙30由包圍過渡件20的第一流套筒32和包圍襯里24的第二流套筒34形成。各流套筒32、34均具有一系列孔、槽或其它開口(未示出，但在圖2和圖3中可見相似的孔)，從而允許壓縮機排氣11徑向地流經這些孔以便沖擊并進而冷卻過渡件20和襯里24。應該了解的是，為了本發明的目的，第一流套筒和第二流套筒可形成為一個套筒，但是，本發明適用于沒有另一個流套筒而單獨使用的任意一個流套筒。

在圖2至圖3中所示的示例性但非限制性的實施例中，多個沖擊冷卻孔36形成在襯里流套筒38(即第二渦輪機燃燒器部件)內，允許壓縮機排氣徑向地流入環面或流通道40，以便直接沖擊在襯里(即第一渦輪機燃燒器部件)42上。沖擊孔36可布置成不同的樣式，例如軸向隔開的環形行等，如從圖3中最好地了解。

然而，由于相鄰沖擊孔冷卻噴嘴之間典型的大間距，襯里冷卻不太理想。為了補充和增強沖擊冷卻，已經在襯里46上增加了發散冷卻孔44。更具體地，在沖擊冷卻不足的選定位置處在襯里46中形成一個或多個序列48的發散冷卻孔44。