熱氣區(qū)段布置制造技術(shù)

一種尤其用于燃氣渦輪的燃燒室的熱氣區(qū)段布置(20)包括至少一個熱氣區(qū)段(22)，該熱氣區(qū)段可移除地安裝到托架(21)上，并且在其外側(cè)經(jīng)受熱氣且在其內(nèi)側(cè)被沖擊冷卻，其中帶有多個分布式?jīng)_擊孔(25)的沖擊板(23)以一距離布置于所述沖擊板(23)的內(nèi)側(cè)，其中冷卻空氣供應(yīng)裝置(24)被提供用于向所述沖擊板(23)加載加壓冷卻空氣以便通過所述沖擊孔(25)生成冷卻空氣射流，其沖擊于所述熱氣區(qū)段(22)的內(nèi)側(cè)上。通過為閉合容器(24)的部分的所述沖擊板(23)和帶有所述沖擊板(23)的所述容器(24)來增加冷卻效率和壽命，該閉合容器(24)被供應(yīng)所述加壓冷卻空氣且獨立于所述熱氣區(qū)段(22)安裝在所述托架(21)上。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)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。其涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的熱氣區(qū)段布置。
技術(shù)介紹
固定燃氣渦輪的燃燒室必須被有效地冷卻以實現(xiàn)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(xiàn)燃氣渦輪循環(huán)的良好效率，燃燒室內(nèi)的冷卻必須是高效的。根據(jù)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(dāng)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(qū)段，二者均借助釬焊或焊接直接或間接地連接。這些熱氣區(qū)段優(yōu)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(jù)現(xiàn)有技術(shù)的沖擊冷卻熱氣區(qū)段的示例。根據(jù)圖1的熱氣區(qū)段布置10包括板狀托架(carrier)11，該托架在其熱氣側(cè)(圖1中的下側(cè))設(shè)有鉤19，以在其中安裝熱氣區(qū)段12。呈繩(rope)密封件形式的密封件17密封熱氣區(qū)段12的內(nèi)部避免熱氣區(qū)段12外側(cè)的熱氣。熱氣區(qū)段12還在周向上借助周向固定件18固定。從托架11的背側(cè)通過托架11中的寬開口11a供應(yīng)的冷卻空氣可進入熱氣區(qū)段12的內(nèi)部。借助沖擊冷卻從內(nèi)側(cè)冷卻熱氣區(qū)段12的外壁(圖1中的底部)。因此，沖擊板13布置在熱氣區(qū)段12內(nèi)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(qū)段12。因為沖擊板13和熱氣區(qū)段12通過釬焊或焊接而連接，因而該技術(shù)具有以下缺點：r>·在制造期間兩個部件的連接需要額外的技術(shù)、時間和成本工作。·由于在機器操作期間沖擊板與熱氣區(qū)段的不同熱膨脹，兩個部件的連接生成熱應(yīng)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(shù)、時間和成本工作，即，在開始時分離沖擊板與熱氣區(qū)段，且在翻修結(jié)束時釬焊或焊接。·與其它冷卻方案相比，通過熱氣部件發(fā)生到燃燒室內(nèi)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(qū)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(dāng)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(guān)于沖擊冷卻熱氣部件設(shè)計的許多現(xiàn)有技術(shù)出版物。文獻EP?1178182A1公開了燃氣渦輪分段環(huán)，其具有增加的剛性以抑制熱變形，并且通過區(qū)段結(jié)構(gòu)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(huán)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(nèi)以冷卻分段環(huán)的內(nèi)部，并且從分段環(huán)后端的開口排放到氣體路徑內(nèi)。布置為晶格形狀的肋的網(wǎng)格圖案形成于分段環(huán)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(huán)的熱變形受抑制。將沖擊板和區(qū)段安裝于相同絕熱環(huán)上是不利的。文獻US?7,665,962B1公開了在燃氣渦輪發(fā)動機中的葉片外空氣密封件，其包括固定到葉片環(huán)托架的多個環(huán)區(qū)段。沖擊環(huán)在葉片環(huán)托架內(nèi)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(huán)區(qū)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(yīng)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(nèi)，并且然后通過沿著環(huán)區(qū)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(diào)節(jié)流入具體容槽內(nèi)的冷卻空氣的量。將沖擊板安裝成與區(qū)段直接相鄰是不利的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是改進沖擊冷卻熱氣區(qū)段布置的冷卻效率、壽命和組裝及拆卸。由根據(jù)權(quán)利要求1的熱氣區(qū)段布置實現(xiàn)該目的和其它目的。尤其被提供用于燃氣渦輪的燃燒室的根據(jù)本專利技術(shù)的熱氣區(qū)段布置包括至少一個熱氣區(qū)段，該熱氣區(qū)段可移除地安裝到托架上，并且在其外側(cè)經(jīng)受熱氣且在其內(nèi)側(cè)被沖擊冷卻，其中帶有多個分布式?jīng)_擊孔的沖擊板以一距離布置于所述沖擊板的內(nèi)側(cè)，并且冷卻空氣供應(yīng)裝置被提供用于向所述沖擊板加載加壓冷卻空氣以便通過所述沖擊孔生成冷卻空氣射流，其沖擊于所述熱氣區(qū)段的內(nèi)側(cè)上。其特征在于，所述沖擊板為閉合容器的部分，該閉合容器被供應(yīng)所述加壓冷卻空氣，并且?guī)в兴鰶_擊板的所述容器獨立于所述熱氣區(qū)段安裝于所述托架上。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，所述容器由所述沖擊板和背板組成。根據(jù)本專利技術(shù)的另一實施例，所述容器借助中空立柱安裝于所述托架上，并且所述加壓冷卻空氣通過所述立柱被引入所述容器內(nèi)。具體而言，所述容器可移除地安裝于所述托架上。具體而言，所述立柱關(guān)于所述熱氣區(qū)段居中地安置。根據(jù)本專利技術(shù)的又一實施例，所述熱氣區(qū)段封閉所述容器，密封裝置在所述熱氣區(qū)段與所述托架之間設(shè)于相應(yīng)凹槽中，并且所述沖擊板或容器分別用于在其低壓側(cè)限定用于所述密封裝置的側(cè)壁。具體而言，所述密封裝置包括繩密封件。根據(jù)本專利技術(shù)的另一實施例，多個單獨熱氣區(qū)段并排布置于托架上，其中所述熱氣區(qū)段以平行側(cè)壁彼此鄰接，多個凹槽設(shè)于鄰接側(cè)壁的外側(cè)上，其中兩個側(cè)壁的凹槽均始于側(cè)壁區(qū)內(nèi)且開向所述熱氣區(qū)段外側(cè)的熱區(qū)域，并且其中兩個側(cè)壁的凹槽均彼此逐對匹配，并且每對凹槽借助冷卻孔連接到鄰接熱氣區(qū)段之一的內(nèi)部。具體而言，冷卻孔布置于凹槽的開始處。根據(jù)本專利技術(shù)的再一實施例，冷卻孔交替地布置于鄰接熱氣區(qū)段中的一個和另一個上。附圖說明現(xiàn)在借助不同實施例且參考附圖更詳細地說明本專利技術(shù)。圖1示出穿過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的熱氣區(qū)段布置的截面；圖2示出穿過根據(jù)本專利技術(shù)的實施例的熱氣區(qū)段布置的截面；圖3示出如在文獻EP?2428647A1中公開的應(yīng)用于燃燒室過渡區(qū)域的本專利技術(shù)冷卻設(shè)計的實施例；圖4示出根據(jù)本專利技術(shù)的另一實施例的帶有鄰接熱氣區(qū)段的熱氣區(qū)段布置的側(cè)壁設(shè)計；以及圖5示出帶有根據(jù)圖4的側(cè)壁設(shè)計的兩個鄰接熱氣區(qū)段。附圖標(biāo)記：10、20、30??熱氣區(qū)段布置(HGP)11、21、31??托架11a??開口12、22、32??熱氣區(qū)段(HGS)13、23、33??沖擊板14??間隔件15、25、35??沖擊孔16??固定件(釬焊或焊接的)17、27、37??密封件(繩密封件)18??周向固定件19、29、39??鉤24、34??容器(沖擊板)26、36??立柱28、38??緊固件32a-c??熱氣區(qū)段33a、33b??沖擊板40??背板41??側(cè)壁(沖擊板)42、42a、42??側(cè)壁(HGS)43、43a、44a、44b??凹槽...

【技術(shù)保護點】
一種尤其用于燃氣渦輪的燃燒室的熱氣區(qū)段布置(20,?30)，包括至少一個熱氣區(qū)段(22,?32,?32a?c)，該熱氣區(qū)段(22,?32,?32a?c)可移除地安裝到托架(21,?31)上，在其外側(cè)經(jīng)受熱氣且在其內(nèi)側(cè)被沖擊冷卻，其中帶有多個分布式?jīng)_擊孔(25,?35)的沖擊板(23,?33,?33a,b)以一距離布置于所述沖擊板(23,?33,?33a,b)的內(nèi)側(cè)，并且冷卻空氣供應(yīng)裝置(24,?26;?34,?36)被提供用于向所述沖擊板(23,?33,?33a,b)加載加壓冷卻空氣以便通過所述沖擊孔(25,?35)生成冷卻空氣射流，所述冷卻空氣射流沖擊于所述熱氣區(qū)段(22,?32,?32a?c)的內(nèi)側(cè)上，其特征在于，所述沖擊板(23,?33,?33a,b)為閉合容器(24,?34)的部分，所述閉合容器(24,?34)被供應(yīng)所述加壓冷卻空氣，并且?guī)в兴鰶_擊板(23,?33,?33a,b)的所述容器(24,?34)獨立于所述熱氣區(qū)段(22,?32,?32a?c)安裝在所述托架(21,?31)上。

【技術(shù)特征摘要】
2012.10.31 EP 12190808.11.?一種尤其用于燃氣渦輪的燃燒室的熱氣區(qū)段布置(20,?30)，包括至少一個熱氣區(qū)段(22,?32,?32a-c)，該熱氣區(qū)段(22,?32,?32a-c)可移除地安裝到托架(21,?31)上，在其外側(cè)經(jīng)受熱氣且在其內(nèi)側(cè)被沖擊冷卻，其中帶有多個分布式?jīng)_擊孔(25,?35)的沖擊板(23,?33,?33a,b)以一距離布置于所述沖擊板(23,?33,?33a,b)的內(nèi)側(cè)，并且冷卻空氣供應(yīng)裝置(24,?26;?34,?36)被提供用于向所述沖擊板(23,?33,?33a,b)加載加壓冷卻空氣以便通過所述沖擊孔(25,?35)生成冷卻空氣射流，所述冷卻空氣射流沖擊于所述熱氣區(qū)段(22,?32,?32a-c)的內(nèi)側(cè)上，其特征在于，所述沖擊板(23,?33,?33a,b)為閉合容器(24,?34)的部分，所述閉合容器(24,?34)被供應(yīng)所述加壓冷卻空氣，并且?guī)в兴鰶_擊板(23,?33,?33a,b)的所述容器(24,?34)獨立于所述熱氣區(qū)段(22,?32,?32a-c)安裝在所述托架(21,?31)上。
2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱氣區(qū)段布置，其特征在于，所述容器(24,?34)由所述沖擊板(23,?33,?33a,b)和背板(40)組成。
3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱氣區(qū)段布置，其特征在于，所述容器(24,?34)借助中空立柱(26,?36)安裝于所述托架(21,?31)上，并且所述加壓冷卻空氣通過所述立柱(26,?36)被引入所述容器(24,?34)內(nèi)。
4.?根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱氣區(qū)段布置，其特征在于，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：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(quán))人：阿爾斯通技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：瑞士;CH