[發明專利]內部冷卻的過渡管后架

有效

• 申請號: 201410497839.0
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104515146B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: E.A.費德;P.B.梅爾頓;D.W.齊拉;R.M.迪欽蒂奧
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/00
• 分類號: F23R3/00;F02C7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

本發明提供一種用于燃氣渦輪機燃燒器的過渡管的后架，所述后架包括主體，所述主體具有外軌、內軌、與相對的第二側軌道周向隔開的第一側軌道、前部、后部和外表面。進入口延伸穿過所述外表面并且排出口延伸穿過所述前部。蛇狀冷卻通道限定在所述主體內位于所述外表面下方處。所述蛇狀冷卻通道與所述進入口和所述排出口流體連通。導管可以連接到所述排出口，以將壓縮工作流體帶離后架。

技術領域

本發明總體上涉及一種燃氣渦輪機的燃燒器。具體來說，本發明涉及安裝在燃燒器內的過渡管的內部冷卻后架。

背景技術

諸如燃氣渦輪機等渦輪機通常包括入口部分、壓縮機部分、包括多個燃燒器的燃燒部分、渦輪部分以及出口部分。所述入口部分用于清潔并調節工作流體(例如，空氣)并將所述工作流體供應到壓縮機部分。所述壓縮機部分漸進地提高工作流體的壓力并將高壓壓縮工作流體供應到壓縮機排氣缸，所述壓縮機排氣缸至少部分圍繞每個燃燒器。

將燃料與高壓壓縮工作流體混合并且在燃燒室中燃燒所述混合物，所述燃燒器限定在每個燃燒器內，用于產生高溫高壓的燃燒氣體。燃燒氣體沿著限定在壓縮機排氣缸內的高溫氣體通道流入渦輪部分中，在所述渦輪部分中，所述燃燒氣體膨脹以做功。例如，燃燒氣體在渦輪部分中膨脹可以旋轉與發電機連接的軸，從而發電。

高溫燃燒氣體路徑至少部分由環狀燃燒襯套和/或過渡管限定。所述過渡管可以設置為過渡件組件的一部分。傳統過渡件組件包括外部沖擊套管，所述外部沖擊套管周向圍繞環狀過渡管。冷卻環帶限定在外部沖擊套管與過渡管之間。過渡件組件的下游端止于渦輪的進入口。

后架或支撐構件大體徑向地向外延伸并且大體上周向圍繞過渡件組件的下游端延伸。通常，所述后架安裝到外殼、內部支撐環和/或渦輪，以便為過渡件組件提供安裝支架并且減少過渡管的變形。在操作期間中，所述后架直接暴露于高溫燃燒氣體中。因此，可以開發各種冷卻方案來增強后架的熱性能和機械性能。

一種傳統冷卻方案包括沿特定路徑將高壓壓縮工作流體的一部分從壓縮機排氣缸輸送穿過限定在后架中的一個或多個冷卻通道以及將所述高壓壓縮工作流體排放到高溫氣體通道和/或冷卻環帶中。隨后可以使用排出的壓縮工作流體來冷卻過渡管和/或燃燒襯套。此外，可以沿特定路徑將壓縮工作流體經由冷卻環帶輸送到燃燒室，以與用于燃燒的燃料混合。

傳統冷卻方案的一個限制在于，內部冷卻通道的形狀和/或復雜性限于后架內的單通道或者大體線性的冷卻通道。例如，傳統冷卻方案會經過大體線性的進入口，所述進入口將冷卻空氣輸送到線性冷卻通道并經由排出口排出到后架之外。壓縮工作流體以線性或單通方式流過冷卻通道會限制每個冷卻通道的冷卻能力。此外，當前制造工藝還需要執行昂貴耗時的輔助操作，例如研磨或電火花加工，以將冷卻通道以及/或者進入口和排出口切割成后架，因此提高制造成本。

現有冷卻方案的第二個限制可能是普遍存在于冷卻環帶內設有諸如燃料噴射器或其他阻流體等障礙物的情況，因此導致后架排出口與燃燒室之間的高壓壓縮工作流體存在可衡量的壓力損失。現有冷卻方案的另一個潛在限制可能在于，排出口的位置和朝向可能無法優化超出后架區域的冷卻。因此，需要改進諸如燃氣渦輪機等渦輪機的燃燒器的內部冷卻后架。

發明內容

本發明的各個方面和優點如以下說明中所述，或者可以從說明書中清楚地了解到，或者可以通過實踐本發明了解到。

本發明的一個實施例是一種用于燃氣渦輪機燃燒器的過渡管的后架。所述后架包括主體，所述主體具有外軌、內軌、與相對的第二側軌道周向隔開的第一側軌道、前部、后部和外表面。進入口延伸穿過所述外表面并且排出口延伸穿過所述前部。蛇狀冷卻通道限定在所述主體內位于所述外表面下方處。所述蛇狀冷卻通道與所述進入口和所述排出口流體連通。