[發明專利]熱氣區段組件

有效

• 申請號: 201310527559.5
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103790712B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: U.本茲;C.阿佩爾;O.康拉德特;I.勒努茲;A.馬科維
• 申請（專利權）人: 通用電器技術有限公司
• 主分類號: F02C7/12
• 分類號: F02C7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,嚴志軍

技術領域

本發明涉及尤其在固定燃氣渦輪的燃燒室中的沖擊冷卻熱氣部件。

背景技術

固定燃氣渦輪的燃燒室必須被有效地冷卻以實現所要求的壽命。另一方面，必須考慮到機器的性能以及特定排放目的。

為了實現燃氣渦輪循環的良好效率，燃燒室內的冷卻必須是高效的。根據要求，借助對流冷卻、瀉流冷卻、膜冷卻、沖擊冷卻或者這些不同冷卻方法的組合來進行冷卻。當需要強冷卻但不干擾機器的熱氣流時，使用最后一種方法，沖擊冷卻。

用沖擊冷卻來冷卻的熱氣部件(HGP)目前包括沖擊板和熱氣區段，二者均借助釬焊或焊接直接或間接地連接。這些熱氣區段優選地在機器的拼合線的周向上安裝且在周向上固定。

圖1示出根據現有技術的沖擊冷卻熱氣區段的示例。根據圖1的熱氣區段組件10包括板狀托架(carrier)11，該托架在其熱氣側(圖1中的下側)設有鉤19，以在其中安裝熱氣區段12。呈繩(rope)密封件形式的密封件17密封熱氣區段12的內部避免熱氣區段12外側的熱氣。熱氣區段12還在周向上借助周向固定件18固定。從托架11的背側通過托架11中的寬開口11a供應的冷卻空氣可進入熱氣區段12的內部。

借助沖擊冷卻從內側冷卻熱氣區段12的外壁(圖1中的底部)。因此，沖擊板13布置在熱氣區段12內部中離外壁某一距離處。該距離由多個分布式間隔件14確定。在此情況下，沖擊板13基本上為平的，其邊界向上彎曲以作為固定件16釬焊或焊接到熱氣區段12。

因為沖擊板13和熱氣區段12通過釬焊或焊接而連接，因而該技術具有以下缺點：

·在制造期間兩個部件的連接需要額外的技術、時間和成本工作。

·由于在機器操作期間沖擊板與熱氣區段的不同熱膨脹，兩個部件的連接生成熱應力；后果是：

縮短的壽命；以及

需要卸壓槽，這降低了冷卻效率。

·在翻修期間兩個部件的連接需要額外技術、時間和成本工作，即，在開始時分離沖擊板與熱氣區段，且在翻修結束時釬焊或焊接。

·與其它冷卻方案相比，通過熱氣部件發生到燃燒室內很高的泄漏，因為沖擊冷卻需要高壓降。相反，這意味著在沿著熱氣部件的給定壓降下，冷卻效率降低。

·由于熱氣區段安裝于分型面的周向上，

熱氣部件的安裝截面可不受托架影響；以及

當熱氣部件熱扭曲時，在拆卸時移除熱氣部件可能需要額外的時間工作。

存在關于沖擊冷卻熱氣部件設計的許多現有技術出版物。

文獻EP 1178182A1公開了燃氣渦輪分段環，其具有增加的剛性以抑制熱變形，并且通過區段結構的更少連接部而允許更少的冷卻空氣泄漏。來自壓縮機的冷卻空氣流過沖擊板的冷卻孔以進入腔并且沖擊分段環以用于其冷卻。冷卻空氣從腔的開口進一步流入冷卻通路內以冷卻分段環的內部，并且從分段環后端的開口排放到氣體路徑內。布置為晶格形狀的肋的網格圖案形成于分段環的上表面上，從而增加剛性。多個狹縫形成于在渦輪周向上延伸的凸緣中，從而吸收變形，并且分段環的熱變形受抑制。將沖擊板和區段安裝于相同絕熱環上是不利的。

文獻US 7,665,962B1公開了在燃氣渦輪發動機中的葉片外空氣密封件，其包括固定到葉片環托架的多個環區段。沖擊環在葉片環托架內形成壓力器皿，并且包括定位于葉片頂端中部上方的第一組沖擊孔。環區段各自包括多個加強肋，其形成多個前緣容槽(pocket)、后緣容槽和中間容槽，每個容槽帶有銷狀翅片以增強傳熱效果。計量板固定于加強肋上方以在邊緣容槽上方形成閉合容槽，而留下中部容槽打開。第二組沖擊孔在邊緣容槽上方形成于計量板中。供應給壓力器皿的加壓冷卻空氣首先穿過第一組沖擊孔且直接在中間容槽上方排放。冷卻空氣然后流動通過第二組沖擊孔且進入到閉合邊緣容槽內，并且然后通過沿著環區段的前緣和后緣布置的排放孔離開。個別容槽可具有不同尺寸的沖擊孔，以便調節流入具體容槽內的冷卻空氣的量。

將沖擊板安裝成與區段直接相鄰是不利的。

發明內容

本發明的目的是改進沖擊冷卻熱氣區段組件的冷卻效率、壽命和組裝及拆卸。