[發明專利]組合型對流/瀉流冷卻的一件式筒形燃燒器

無效

• 申請號: 201010165364.7
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN101858256A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: R·J·基拉;K·W·麥馬漢
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/18
• 分類號: F02C7/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;譚祐祥

技術領域

本發明主要涉及冷卻燃氣輪機構件的裝置，并且更具體地涉及通過對流冷卻和瀉流冷卻的組合來冷卻一件式筒形燃燒器。

背景技術

如果渦輪入口溫度可升高到最大，則燃氣輪機便可以更高的效率工作。然而，燃燒氣體在進入渦輪入口之前源自燃燒室，燃燒室所達到的工作溫度遠高于1500°F，而即使是最先進的合金也經受不起在這樣的溫度下長時期地使用。因此，渦輪的性能和壽命就極大地取決于可提供給暴露于極端熱狀態的渦輪構件的冷卻程度。

使用壓縮機排出空氣來冷卻渦輪構件的總體構想為本領域所公知。然而，渦輪設計的發展和變化未必便伴隨著利用用于渦輪構件的冷卻機構而予以實施的特定結構。因此，所需的是使冷卻機構在新近開發的渦輪設計中得以實施。

發明內容

因此，本發明的一個方面在于增強常規的燃氣輪機。

為了實現上述方面和其它方面，且根據本發明，提供了一種工業渦輪發動機，其包括燃燒區段、位于燃燒區段下游的空氣排出區段、位于燃燒區段與空氣排出區段之間的過渡區域、限定燃燒區段和過渡區域的燃燒器過渡件，以及套筒。所述過渡件適于將燃燒氣流傳送至對應于空氣排出區段的渦輪的第一級。過渡件限定用于燃燒氣流的內部空間。套筒包繞燃燒器過渡件，以便在套筒與過渡件之間形成流動環形空間。所述套筒包括用于將冷卻空氣從壓縮機排出空氣引導至流動環形空間的第一組開孔。過渡件包括界定流動環形空間的外表面和界定內部空間的內表面。過渡件包括用于將流動環形空間中的冷卻空氣引導至內部空間的第二組開孔。第二組開孔中的各者均從外表面上的進口部分延伸至內表面上的出口部分。

附圖說明

本發明所涉及領域的技術人員在參照附圖閱讀如下描述時，本發明的前述及其它方面將變得明顯，在附圖中：

圖1示出了在其中可實施本發明的一件式筒形燃燒器的示例性實施例。

圖2示出了包繞具有瀉流孔的過渡件的具有冷卻空氣進入孔的套筒的近距離透視圖。

[0009]圖3示出了經過套筒的冷卻空氣進入孔和過渡件的瀉流孔的截面視圖。

具體實施方式

附圖中描述和示出了結合本發明的一個或多個方面的示例性實施例。這些示出的實例并非意圖限制本發明。例如，本發明的一個或多個方面可在其它實施例且甚至是其它類型的裝置中使用。

圖1示出了可在其中實施本發明的單件式筒形燃燒器10的實施例。盡管該示例性實施例為環筒形回流燃燒器10，但本發明還適用于其它類型的燃燒器。燃燒器10通過在受限的空間內燃燒空氣和燃料且經由靜止的導葉列排出最終形成的燃燒氣體而產生為驅動渦輪回轉運動所需的氣體。在工作中，來自于壓縮機的排出空氣隨著其通過燃燒器10外側且在途中再次進入燃燒器10通向渦輪時而反轉方向。壓縮空氣和燃料在燃燒室中燃燒。燃燒氣流經由過渡件120以高速流入渦輪區段中。當排出空氣流過過渡件120的外表面時，其向燃燒器構件提供對流冷卻。

在圖1中，過渡件120以單件形式從圓形燃燒器頭端100直接過渡到渦輪環形空間段102(對應于16處所示的渦輪的第一級)。單件式過渡件120可由焊接或連結在一起的兩個部分或若干構件形成，以便易于組裝或制造。套筒129也以單件形式從圓形燃燒器頭端100直接過渡到過渡件120的后構架128。單件式套筒129可由兩部分形成，且焊接或連結在一起而易于組裝。套筒129與后構架128之間的接頭形成對于冷卻環形空間124的大致封閉端。應當注意的是，″單″還意指連結在一起的多個部件，和/或整體式，和/或一件式等，其中，連結是通過任何適合的方式來連結元件。

在圖1中，具有環形的排出空氣流，其以對流形式行經過渡件120的外表面。在示例性實施例中，排出空氣流經環形間隙的套筒129，使得流動速度可足夠高，以產生高的熱傳遞系數。套筒129包繞過渡件120，在其間形成流動環形空間124。如箭頭所示，在環形空間124中行進的交叉流動的冷卻空氣沿垂直于流經圍繞套筒129的圓周所形成的孔、槽口、開口或其它開孔400的冷卻空氣的方向繼續向上游流動。套筒129具有一系列的孔、槽口、開口或其它開孔400，它們容許排出空氣以一定速度流入套筒129中，該速度適當地平衡高傳熱和低壓降的競爭要求。圖2至圖3中將更為詳細地論述過渡件120的畫上圓圈的區域。

在常規燃燒器中，燃燒器襯套和流動套筒通常分別存在于過渡件和套筒的上游。然而，在圖1中的一件式筒形燃燒器中，除去了燃燒器襯套和流動套筒，以便提供長度較短的燃燒器。一件式筒形燃燒器的主要構件包括圓形罩蓋134、支承多個燃料噴嘴138的端蓋136、過渡件120以及套筒129。