CH701708A2

CH701708A2 - Combustion liner assembly for a gas turbine combustor.

Info

Publication number: CH701708A2
Application number: CH01311/10A
Authority: CH
Inventors: William Kirk Hessler; Jeffrey Lebegue; Predrag Popovic; Todd Daniel Paquin
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2011-02-28
Also published as: DE102010036887A1; US20110041507A1; JP2011038766A; CN101995021A

Abstract

Eine Brennkammerauskleidungsanordnung für eine Gasturbinenbrennkammer enthält mehrere Brennstoffdüsen (16), die in Umfangsrichtung rings um eine Mittelachse der Brennkammer angeordnet sind, und einen Venturiabschnitt (18), der stromabwärts von den Brennstoffdüsen angeordnet und mit einem Kopfende der Auskleidungsanordnung verbunden ist. Der Venturiabschnitt definiert einen ringförmigen Verengungsbereich (32) stromabwärts von den Brennstoffdüsen. Eine Auskleidungshülse (14) ist mit einem stromabwärtigen Ende des Venturiabschnitts verbunden und beginnt an dem stromabwärtigen Ende des Venturiabschnitts. Wenigstens ein Teil des Venturiabschnitts dient als eine Auskleidung stromaufwärts von der Auskleidungshülse.A combustor liner assembly for a gas turbine combustor includes a plurality of fuel nozzles (16) circumferentially disposed about a center axis of the combustor and a venturi portion (18) disposed downstream of the fuel nozzles and connected to a head end of the liner assembly. The venturi section defines an annular throat region (32) downstream of the fuel nozzles. A liner sleeve (14) is connected to a downstream end of the venturi portion and begins at the downstream end of the venturi portion. At least a portion of the venturi portion serves as a liner upstream of the liner sleeve.

Description

Hintergrund zu der ErfindungBackground to the invention

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Minimierung oder Eliminierung von Verdünnungsluft-Leckagepfaden in einer Gasturbinenbrennkammer, und die Erfindung betrifft insbesondere Vorrichtungen und Verfahren zur Bewältigung einer Verdünnungsluftleckage, um geringere Emissionsniveaus zu erreichen. The present invention relates to apparatus and methods for minimizing or eliminating dilution air leakage paths in a gas turbine combustor, and more particularly to apparatus and methods for dealing with dilution air leakage to achieve lower emissions levels.

[0002] Wie allgemein bekannt ist, sind die massgeblichen Verbrennungsprodukte in Gasturbinenemissionen Stickoxide, d.h. NO und NO2, die gemeinsam als NOX bezeichnet werden, Kohlenmonoxid CO und unverbrannte Kohlenwasserstoffe sowie weitere feste Verbrennungsrückstände. Es sind verschiedene Systeme zur Reduktion von Emissionen vorgeschlagen und eingesetzt worden. Zum Beispiel sind in der Vergangenheit Wasser- oder Dampfeinspritzung in die Brennzone der Gasturbinenbrennkammer, katalytische Reinigung von NOX und CO aus dem Gasturbinenabgas und Dry-Low-NOX-Brennkammern (mit niedrigem NOX-Ausstoss) eingesetzt worden. Es ist auch eine Einbringung von Verdichterauslass-Verdünnungsluft in die Auskleidungshülse der Brennkammer und das Übergangsstück zur Reduktion von Emissionen verwendet worden. As is well known, the major products of combustion in gas turbine emissions are nitrogen oxides, i. NO and NO2, collectively referred to as NOX, carbon monoxide CO and unburned hydrocarbons, and other solid combustion residues. Various systems for reducing emissions have been proposed and used. For example, in the past, water or vapor injection into the combustion zone of the gas turbine combustor, catalytic purification of NOX and CO from the gas turbine exhaust, and dry-low NOX (low NOX) combustion chambers have been employed. Also, introduction of compressor outlet dilution air into the liner sleeve of the combustor and the transition piece has been used to reduce emissions.

[0003] Es wäre wünschenswert, Leckströme wesentlich zu reduzieren oder zu eliminieren, so dass ein Luftstrom in unkritischeren Bereichen erhalten und von Rohr zu Rohr gleichmässiger gemacht wird. Ausserdem wäre es wünschenswert, Leckagen wesentlich zu reduzieren oder zu eliminieren, so dass ein Luftstrom (in nutzbaren Bereichen) in Form einer mehr verteilten und gleichmässigeren Durchmischung durch die Mischlöcher erhöht werden kann. It would be desirable to substantially reduce or eliminate leakage currents so that airflow is obtained in less critical areas and made more uniform from pipe to pipe. In addition, it would be desirable to substantially reduce or eliminate leaks so that airflow (in usable areas) can be increased in the form of more distributed and uniform mixing through the mixing holes.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

[0004] In einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine Brennkammerauskleidungsanordnung für eine Gasturbinenbrennkammer mehrere Brennstoffdüsen, die in Umfangsrichtung rings um eine Mittelachse der Brennkammer angeordnet sind, und einen Venturiabschnitt, der stromabwärts von den Brennstoffdüsen angeordnet und mit einem Kopfende der Auskleidungsanordnung verbunden ist. Der Venturiabschnitt definiert einen kreisringförmigen Halsbereich bzw. Verengungsbereich stromabwärts von den Brennstoffdüsen. Eine Auskleidungshülse ist mit einem stromabwärtigen Ende des Venturiabschnitts verbunden und beginnt an diesem stromabwärtigen Ende. Wenigstens ein Teil des Venturiabschnitts dient als eine Auskleidung stromaufwärts von der Auskleidungshülse. [0004] In an exemplary embodiment, a combustor liner assembly for a gas turbine combustor includes a plurality of fuel nozzles circumferentially disposed about a center axis of the combustor and a venturi portion disposed downstream of the fuel nozzles and connected to a head end of the liner assembly. The venturi defines an annular throat region downstream of the fuel nozzles. A liner sleeve is connected to a downstream end of the venturi section and begins at this downstream end. At least a portion of the venturi portion serves as a liner upstream of the liner sleeve.

[0005] In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Reduzieren von Luftstromverlusten zwischen einem Venturiabschnitt und einer Auskleidungshülse einer-Brennkammerauskleidungsanordnung in einer Gasturbine die Schritte des Verwendens wenigstens eines Teils des Venturiabschnitts als eine Auskleidung stromaufwärts von der Auskleidungshülse und des Schaffens einer ringförmigen Schweissnaht an einer Verbindungsstelle zwischen dem Venturiabschnitt und der Auskleidungshülse und an einer Verbindungsstelle zwischen dem Venturiabschnitt und einem Kopfende der Brennkammerauskleidungsanordnung. In another exemplary embodiment, a method for reducing airflow losses between a venturi section and a liner sleeve of a combustor liner assembly in a gas turbine includes the steps of using at least a portion of the venturi section as a liner upstream of the liner sleeve and creating an annular weld a junction between the venturi section and the liner sleeve and at a junction between the venturi section and a head end of the combustor liner assembly.

[0006] In einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform enthält eine Brennkammerauskleidungsanordnung für eine Gasturbinenbrennkammer einen Venturiabschnitt, der mit einem Kopfende der Auskleidungsanordnung über eine Ringschweissnaht verbunden ist, wobei der Venturiabschnitt einen ringförmigen Halsbereich innerhalb der Verkleidungsanordnung definiert, und eine Auskleidungshülse, die mit einem stromabwärtigen Ende des Venturiabschnitts verbunden ist und an dem stromabwärtigen Ende des Venturiabschnitts beginnt, wobei die Auskleidungshülse mit dem stromabwärtigen Ende des Venturiabschnitts über eine ringförmige Schweissnaht verbunden ist. Wenigstens ein Teil des Venturiabschnitts dient als eine Auskleidung stromaufwärts von der Auskleidungshülse. [0006] In yet another exemplary embodiment, a gas turbine combustor combustor liner assembly includes a venturi portion connected to a head end of the liner assembly via a toroidal weld seam, the venturi portion defining an annular neck region within the trim assembly, and a liner sleeve having a downstream end is connected to the Venturiabschnitts and begins at the downstream end of the Venturiabschnitts, wherein the liner sleeve is connected to the downstream end of the Venturiabschnitts via an annular weld. At least a portion of the venturi portion serves as a liner upstream of the liner sleeve.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0007] <tb>Fig. 1<sep>zeigt eine ausschnittsweise Querschnittsansicht einer Hälfte einer Brennkammerauskleidungsanordnung rings um eine Brennkammermittellinie; <tb>Fig. 2<sep>zeigt eine Ausführungsform mit einem Venturiabschnitt, der als ein Teil der Auskleidung dient; <tb>Fig. 3<sep>zeigt eine alternative Gestaltung; <tb>Fig. 4<sep>zeigt eine weitere Ausführungsform, die ein Kopplungsstück verwendet; <tb>Fig. 5<sep>zeigt eine Querschnittsansicht einer noch weiteren alternativen Ausführungs-form; und <tb>Fig. 6<sep>zeigt eine Querschnittsansicht einer noch weiteren Ausführungsform.[0007] <Tb> FIG. 1 <sep> is a fragmentary cross-sectional view of a half of a combustor liner assembly around a combustor centerline; <Tb> FIG. Fig. 2 shows an embodiment with a Venturi section serving as a part of the liner; <Tb> FIG. 3 <sep> shows an alternative design; <Tb> FIG. Fig. 4 shows a further embodiment using a coupling piece; <Tb> FIG. 5 <sep> is a cross-sectional view of yet another alternative embodiment; and <Tb> FIG. Fig. 6 <sep> shows a cross-sectional view of still another embodiment.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

[0008] Indem nun auf die Zeichnungen, insbesondere auf Fig. 1, Bezug genommen wird, ist dort eine allgemein mit 10 bezeichnete Brennkammerauskleidungsanordnung (auch als Flammrohranordnung bezeichnet) veranschaulicht, die einen Kappen-Mittelkörper 12, eine Auskleidungshülse 14, eine primäre Brennstoffdüsen-Becheranordnung 16 und einem Venturiabschnitt 18 enthält. Es versteht sich, dass die Brennkammerauskleidungsanordnung 10 hinsichtlich ihrer Konfiguration rings um eine Mittellinienachse 20 zylindrisch oder kreisringförmig ist und dass mehrere primäre Brennstoffdüsen 16 längs des Um-fangs rings um die Achse 20 zueinander im Abstand angeordnet sind. Ein Verwirbler 22 ist als ein Teil des Kappen-Mittelkörpers 12 veranschaulicht. Die Auskleidungshülse 14 weist einen Einlass auf, der mehrere längs des Umfangs voneinander beabstandete Öffnungen 24 enthält, die Verdichterauslassluft von einem (nicht veranschaulichten) Plenum zwischen der Brennkammerauskleidungsanordnung und der Brennkammerströmungshülse/dem Brennkammergehäuse empfangen. Der Venturiabschnitt 18 weist eine vorgefertigte doppelwandige ringförmige Struktur auf, die im Inneren der Auskleidungshülse 14 angeordnet ist und eine innere Auskleidung/Wand 26 sowie eine äussere Auskleidung/Wand 28 enthält. Der Venturiabschnitt 18 weist eine radial nach innen weisende Spitze oder einen Scheitel 30 auf, die bzw. der einen Hals- oder Verengungsbereich 32 mit dem Kappen-Mittelkörper 12 definiert. Die innere und die äussere Auskleidung 26 und 28 der Venturianordnung 18 enthalten einen inneren und äusseren Wandabschnitt 34 bzw. 36, die sich axial stromaufwärts und radial nach aussen zu der Becheranordnung 16 hin erstrecken. Die Wandabschnitte 34 und 36 enden in zwei Flanschen 38 bzw. 40, die umgebogen sind, um sich in einer im Wesentlichen axial stromabwärts verlaufenden Richtung zu erstrecken. Die Flansche können durch Nieten 42 an der Auskleidungshülse 14 gesichert sein. In der herkömmlichen Konstruktion ist die äussere Auskleidung 28 des Venturiabschnitts 18 ferner an der Auskleidungshülse 14 stromabwärts von dem Venturiabschnitt mittels mehrerer längs des Umfangs voneinander beabstandeter Nieten 44 gesichert. Wie am besten in Fig. 1veranschaulicht, ist die Auskleidungshülse 14 radial nach innen vertieft beziehungsweise zurückgesetzt, um die äussere Auskleidung 28 des Venturiabschnitts 18 zu überdecken, wodurch im Wesentlichen ein vertieftes, eingezogenes Band zur Sicherung der Auskleidungshülse 14 und der äusseren Venturihülse 28 aneinander gebildet wird. [0008] Referring now to the drawings, particularly to FIG. 1, there is illustrated a combustor liner assembly (also referred to as a fire tube assembly), generally designated 10, which includes a cap centerbody 12, a liner sleeve 14, a primary fuel nozzle assembly. Cup assembly 16 and a venturi 18 contains. It is understood that the combustor liner assembly 10 is cylindrical or annular in configuration about a centerline axis 20 and that a plurality of primary fuel nozzles 16 are spaced along the circumference around the axis 20. A swirler 22 is illustrated as part of the cap midbody 12. The liner sleeve 14 has an inlet that includes a plurality of circumferentially spaced openings 24 that receive compressor discharge air from a plenum (not shown) between the combustor liner assembly and the combustor liner / combustor shell. The venturi section 18 has a prefabricated double-walled annular structure disposed within the liner sleeve 14 and including an inner liner / wall 26 and an outer liner / wall 28. The venturi section 18 includes a radially inward-pointing apex 30 that defines a neck or throat region 32 with the cap centerbody 12. The inner and outer liners 26 and 28 of the venturi assembly 18 include inner and outer wall portions 34 and 36, respectively, that extend axially upstream and radially outwardly toward the cup assembly 16. The wall portions 34 and 36 terminate in two flanges 38 and 40, respectively, which are bent over to extend in a direction substantially axially downstream. The flanges may be secured by rivets 42 to the liner sleeve 14. In the conventional construction, the outer liner 28 of the venturi section 18 is further secured to the liner sleeve 14 downstream of the venturi section by a plurality of circumferentially spaced rivets 44. As best illustrated in FIG. 1, the liner sleeve 14 is recessed radially inward to overlie the outer liner 28 of the venturi portion 18, thereby substantially forming a recessed, indented tape for securing the liner sleeve 14 and the outer venturi sleeve 28 together becomes.

[0009] Es ist festgestellt worden, dass Abweichungen der Leckagepfade der Verdünnungsluft, die zu der Brennkammer geliefert wird, eine wesentliche Auswirkung auf Emissionen haben und dass diese Abweichungen ein Ergebnis von Teiletoleranzen und der Montage der Teile sind. Zum Beispiel befindet sich ein betreffender primärer Leckagepfad zwischen der Auskleidungshülse 14 und der äusseren Hülse 28 des Venturiabschnitts 18 in dem Bereich der Nieten 44. Es ist festzustellen, dass die Verdichteraustrittsluft, die von der Aussenseite der Brennkammerauskleidung über die Öffnungen 24 zu dem kreisringförmigen Plenum 46 geliefert wird, über die Nietverbindung als Leckstrom entweichen kann. Es sind jedoch Abweichungen der Leckageströmung an der genieteten Verbindungsstelle in Bezug auf verschiedene identische Brennkammern festgestellt worden, so dass folglich Emissionen schwanken. Diese Emissionen, die von Leckagepfadströmungen herrühren, sind bislang nicht identifiziert oder kontrolliert worden. It has been found that deviations of the leakage paths of the dilution air supplied to the combustion chamber have a significant effect on emissions and that these deviations are a result of part tolerances and assembly of the parts. For example, a respective primary leakage path between the liner sleeve 14 and the outer sleeve 28 of the venturi portion 18 is in the region of the rivets 44. It will be noted that the compressor exit air entering the annular plenum 46 from the outside of the combustor liner via the apertures 24 is delivered, can escape via the rivet connection as a leakage current. However, deviations of the leakage flow at the riveted joint have been found with respect to different identical combustors, and consequently emissions are fluctuating. These emissions, which are due to leakage path flows, have not been identified or controlled so far.

[0010] Es liegt ein weiterer Leckagepfad für die Verdünnungsluft vor, die von dem Plenum 46 in den Zwischenraum zwischen der inneren und der äusseren Venturihülse 26 bzw. 28 über Öffnungen 50 in der äusseren Venturihülse 28 einströmt. Dieser weitere Leckagepfad verläuft zwischen den Flanschen 38 und 40 der inneren und äusseren Auskleidung 34 bzw. 36 des Venturiabschnitts 18. Während diese Flansche 38 und 40 in der Vergangenheit miteinander verbunden und an die Auskleidungs-hülse 14 angenietet waren, trat ein variabler Spalt zwischen den Flanschen und von einer Brennkammerauskleidung zu einer identischen Brennkammerauskleidung auf, was eine Schwankung von Emissionen zwischen scheinbar identischen Brennkammern ergab. There is another leakage path for the dilution air which flows from the plenum 46 into the space between the inner and outer venturi sleeves 26 and 28 via openings 50 in the outer venturi sleeve 28. This further leakage path extends between the flanges 38 and 40 of the inner and outer liners 34 and 36, respectively, of the Venturi section 18. While these flanges 38 and 40 were previously interconnected and riveted to the liner sleeve 14, a variable gap occurred between them Flanges and from a combustor liner to an identical combustor liner, resulting in a variation of emissions between seemingly identical combustors.

[0011] Ein weiterer Leckagespalt tritt zwischen der Auskleidungshülse 14 und den überlappt angeordneten Flanschen 38 und 40 des Venturiabschnitts 18 auf. Es hat sich gezeigt, dass diese Spalte zwischen identisch konstruierten Brennkammern variieren und somit Leckageströme ergeben, die variable Emissionen verursachen. Ferner ist es wichtig, dass der Venturi-Halsbereich 32 trotz der Entfernbarkeit der Venturianordnung aus der Auskleidungshülse zur Instandhaltung und Wartung innerhalb vorbestimmter Grenzen gehalten wird. Es ist ferner wichtig, dass der Halsbereich nach der ursprünglichen Herstellung des Venturiabschnitts und der Auskleidungshülse und über die verschiedenen Wartungsmassnamen hinweg, die an der Brennkammer während ihrer Lebensdauer durchgeführt werden, aufrechterhalten wird. Another leakage gap occurs between the liner sleeve 14 and the flanged flanges 38 and 40 of the venturi portion 18. It has been found that these gaps vary between identically designed combustors and thus result in leakage currents that cause variable emissions. Further, it is important that the venturi neck portion 32 be maintained within predetermined limits despite the removability of the venturi assembly from the liner sleeve for servicing and maintenance. It is also important that the neck area be maintained after the original manufacture of the venturi section and liner sleeve and across the various maintenance measures performed on the combustor during its lifetime.

[0012] Fig. 2 und 5 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform mit einem integrierten Venturiabschnitt und einer Auskleidung, die Leckagebereiche und Leckverlustströme deutlich reduziert oder eliminiert. Wie veranschaulicht, ist der Venturiabschnitt 18 mit einem Kopfende 62 der Auskleidungsanordnung verbunden. Wie bei der derzeitigen Konstruktion erstrecken sich die Flansche 38, 40 der Wandabschnitte 34, 36 in einer im Wesentlichen axial stromabwärts verlaufenden Richtung. In der in Fig. 2veranschaulichten Ausführungsform ist jedoch in einem Bereich zwischen der Position, an der ein stromaufwärtiges Ende des Venturiabschnitts 18 an dem Kopfende 62 gesichert ist, und einem stromabwärtigen Ende des Venturiabschnitts 18 die Auskleidungshülse 14 entfernt. Eine kreisringförmige Schweissnaht 64 verschliesst dichtend die Verbindungsstelle zwischen dem stromaufwärtigen Ende des Venturiabschnitts 18 und dem Kopfende 62 ab. Ausserdem ist das stromabwärtige Ende des Venturiabschnitts 18 mit der Auskleidungshülse 14 über eine ringförmige Schweissnaht 66 verbunden. Auf diese Weise dient ein Teil des Venturiabschnitts 18 als eine Auskleidung stromaufwärts der verkürzten Auskleidungshülse 14. Diese Struktur integriert in effektiver Weise den Venturiabschnitt 18 und die Auskleidungshülse 14 miteinander. Figures 2 and 5 show an exemplary embodiment having an integrated venturi section and liner that significantly reduces or eliminates leakage areas and leakage flow rates. As illustrated, the venturi section 18 is connected to a head end 62 of the liner assembly. As in the current design, the flanges 38, 40 of the wall sections 34, 36 extend in a substantially axially downstream direction. However, in the embodiment illustrated in FIG. 2, in a region between the position where an upstream end of the Venturi portion 18 is secured to the head end 62 and a downstream end of the Venturi portion 18, the liner sleeve 14 is removed. An annular weld 64 sealingly seals the junction between the upstream end of the venturi section 18 and the head end 62. In addition, the downstream end of the Venturi section 18 is connected to the liner sleeve 14 via an annular weld 66. In this way, a portion of the venturi portion 18 serves as a liner upstream of the shortened liner sleeve 14. This structure effectively integrates the venturi portion 18 and the liner sleeve 14 together.

[0013] Fig. 3 zeigt eine komplexere Konstruktion, die eine Dehnungsfuge oder Gleitfuge beziehungsweise gleitende Verbindung 68 verwendet, die einen Gabelabschnitt 681 und einen geradlinigen Abschnitt 682 enthält. In dieser Ausführungsform ist der Gabelabschnitt 681 mit dem Kopfende 62 und dem Venturiabschnitt 18 integral ausgebildet. Infolge dessen ist ein Leckstrompfad an der Verbindung des Venturiabschnitts mit dem Kopfende beseitigt. Kühlluft wird durch Öffnungen 69 in dem geraden Abschnitt 682 hindurch geleitet. Falls Luft rings um die Gleitfuge 68 entweicht, hat dies keine Auswirkung auf das Leistungsverhalten der Brennkammer, weil die Luft bereits in die hohle Venturikavität von den Öffnungen 69 in der äussersten Auskleidungswand eingelassen wird. FIG. 3 shows a more complex construction using an expansion joint or sliding joint 68 that includes a fork portion 681 and a rectilinear portion 682. In this embodiment, the fork portion 681 is integrally formed with the head end 62 and the venturi portion 18. As a result, a leakage path at the junction of the Venturi section with the head end is eliminated. Cooling air is passed through openings 69 in the straight section 682. If air escapes around the slip joint 68, this will not affect the performance of the combustion chamber because the air is already admitted into the hollow venturi cavity from the openings 69 in the outermost liner wall.

[0014] Eine noch weitere alternative Ausführungsform ist in Fig. 4 veranschaulicht. In dieser Ausführungsform verbindet ein Verbindungsteil 70, das vorzugsweise ein maschinell hergestelltes Koppellungsstück ist, den Venturiabschnitt 18 mit dem Kopfende 62. Wie veranschaulicht, ist das Verbindungsteil 70 in einer bevorzugten Konstruktion Y-förmig gestaltet und enthält einen Endpfosten bzw. ein Endprofil 72 und ein geteiltes Ende 74. Das geteilte Ende 74 ist an der inneren und der äusseren Wand des Venturiabschnitts 18 angeschweisst, und das Endprofil 72, das dicker ist als das geteilte Ende 74, ist an dem Kopfende 62 angeschweisst. Mit dem Verbindungsteil ist ein grösserer Bereich der Brennkammerauskleidung entfernt. Ein Pfeil A in Fig. 4 veranschaulicht die axiale Länge, über der die Auskleidung entfernt ist. Yet another alternative embodiment is illustrated in FIG. 4. In this embodiment, a connecting portion 70, which is preferably a machined coupling piece, connects the venturi portion 18 to the head end 62. As illustrated, the connecting portion 70 is Y-shaped in a preferred construction and includes an end post 72 and a split end 74. The split end 74 is welded to the inner and outer walls of the Venturi section 18, and the end profile 72, which is thicker than the split end 74, is welded to the head end 62. With the connecting part a larger area of the combustion chamber lining is removed. An arrow A in Fig. 4 illustrates the axial length over which the liner is removed.

[0015] Fig. 6 veranschaulicht eine noch weitere alternative Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind alle Spalte und Leckstrompfade zwischen dem Venturiabschnitt 18 und dem Kopfende 62 und in dem Zwischenraum zwischen dem Venturiabschnitt 18 und der Auskleidungshülse 14 mittels einer ringförmigen Dichtung, wie beispielsweise durch Hartlötung oder dergleichen, abgedichtet. Während der Montage kann die Auskleidung aufrecht geneigt werden, um dem Lötmaterial zu ermöglichen, in die Spalte hinein zu laufen. Fig. 6 illustrates still another alternative embodiment. In this embodiment, all the gaps and leakage flow paths between the venturi section 18 and the head end 62 and in the gap between the venturi section 18 and the liner sleeve 14 are sealed by means of an annular seal, such as by brazing or the like. During assembly, the liner can be tilted upright to allow the braze material to pass into the column.

[0016] Die beschriebenen Ausführungsformen reduzieren deutlich oder beseitigt Luftstromverluste zwischen der Venturiwand und der Auskleidungswand. Eine Beseitigung von Luftstromverlusten ermöglicht die Verwendung einer gleichmässigeren Luftströmung in dem Brennstoff-Luft-Gemisch in der kopfendseitigen Verbrennungszone anstatt einer Leckageluftströmung zu dem direkten Strom. Die einfachen Konstruktionen, wie sie beschrieben sind, nutzen ähnliche Teile und eine ähnliche Technologie, wie sie in derzeitigen Konstruktionen vorzufinden sind. Die Ausführungsformen lassen sich leicht herstellen und erzeugen eine wiederholbarere Luftströmung von Rohr zu Rohr, und sie helfen wiederum, im Vergleich zu derzeitigen Konstruktionen bessere Brennstoff-Luft-Gemischmuster zu erzeugen, während sie ferner verbrennungsbedingte Schadstoffemissionen verringern. Die Konstruktion reduziert Luftleckströme wesentlich oder eliminiert diese in Bereichen zwischen der Venturianordnung und der Auskleidungswand, so dass der Luftstrom in Bereichen in verteilter und gleichmässiger vermischter Weise durch die Mischlöcher genutzt werden kann, als dies bei der derzeitigen Konstruktion der Fall ist. Die Komponenten können als Kontrollpunkte verwendet werden, um den Luftstrom einzustellen, so dass auf Grund der reduzierten Luftstromverluste ein zusätzlicher Luftfluss verwendet werden kann, um Emissionen zu verringern als auch Schwankungen von Rohr zur Rohr zu verringern. The described embodiments significantly reduce or eliminate airflow losses between the venturi wall and the liner wall. Elimination of airflow losses allows the use of more uniform airflow in the fuel-air mixture in the head end combustion zone rather than leakage air flow to the direct flow. The simple constructions as described utilize similar parts and technology similar to those found in current designs. The embodiments are easy to fabricate and produce more repeatable tube-to-tube flow, and in turn, help to produce better fuel-air mixture patterns as compared to current designs while also reducing pollutant emissions due to combustion. The design substantially reduces or eliminates air leakage in areas between the venturi and the liner wall so that the airflow in areas distributed and uniformly blended through the mixing holes can be utilized than is the case in the current design. The components can be used as control points to adjust the airflow so that additional airflow can be used due to the reduced airflow losses to reduce emissions as well as reduce pipe to pipe variations.

[0017] Während die Erfindung in Verbindung mit den momentan als die praktikabelsten und bevorzugten angesehenen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern, im Gegenteil, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit umfassen soll, die in dem Rahmen und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind. While the invention has been described in conjunction with what are presently considered to be the most practicable and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not to be limited to the disclosed embodiments, but rather, on the contrary, various modifications and equivalent arrangements is intended to be included within the scope and scope of the appended claims.

[0018] Eine Brennkammerauskleidungsanordnung für eine Gasturbinenbrennkammer enthält mehrere Brennstoffdüsen 16, die in Umfangsrichtung rings um eine Mittelachse der Brennkammer angeordnet sind, und einen Venturiabschnitt 18, der stromabwärts von den Brennstoffdüsen angeordnet und mit einem Kopfende 62 der Auskleidungsanordnung verbunden ist. Der Venturiabschnitt definiert einen ringförmigen Verengungsbereich 32 stromabwärts von den Brennstoffdüsen. Eine Auskleidungshülse 14 ist mit einem stromabwärtigen Ende des Venturiabschnitts verbunden und beginnt an dem stromabwärtigen Ende des Venturiabschnitts. Wenigstens ein Teil des Venturiabschnitts dient als eine Auskleidung stromaufwärts von der Auskleidungshülse. A combustor liner assembly for a gas turbine combustor includes a plurality of fuel nozzles 16 circumferentially disposed about a central axis of the combustor and a venturi portion 18 disposed downstream of the fuel nozzles and connected to a head end 62 of the liner assembly. The venturi section defines an annular throat region 32 downstream of the fuel nozzles. A liner sleeve 14 is connected to a downstream end of the venturi portion and begins at the downstream end of the venturi portion. At least a portion of the venturi portion serves as a liner upstream of the liner sleeve.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

[0019] <tb>10<sep>Brennkammerauskleidungsanordnung <tb>12<sep>Kappen-Mittelkörper <tb>14<sep>Auskleidungshülse <tb>16<sep>primäre Brennstoffdüsen-Becheranordnung <tb>18<sep>Venturiabschnitt <tb>20<sep>Mittellinienachse <tb>22<sep>Verwirbler <tb>24<sep>längs des Umfangs beabstandete Öffnungen <tb>26<sep>innere Auskleidung/Wand <tb>28<sep>äussere Auskleidung/Wand <tb>30<sep>radial innere Spitze, radial innerer Scheitel <tb>32<sep>Halsbereich, Verengungsbereich <tb>34<sep>innerer Wandabschnitt <tb>36<sep>äusserer Wandabschnitt <tb>38<sep>Flansch <tb>40<sep>Flansch <tb>42<sep>Nieten <tb>44<sep>längs des Umfangs beabstandete Nieten <tb>46<sep>kreisringförmiges Plenum <tb>50<sep>Öffnungen <tb>62<sep>Kopfende <tb>64<sep>Ringschweissnaht <tb>66<sep>Ringschweissnaht <tb>68<sep>Dehnungsfuge oder Gleitfuge <tb>681<sep>Gabelabschnitt <tb>682<sep>geradliniger Abschnitt <tb>69<sep>Öffnungen <tb>70<sep>Kopplungsstück, Verbindungsteil <tb>72<sep>Endpfosten, Endprofil <tb>74<sep>geteiltes Ende[0019] <Tb> 10 <sep> combustor liner assembly <Tb> 12 <sep> Cap midbody <Tb> 14 <sep> liner sleeve <tb> 16 <sep> primary fuel nozzle cup assembly <Tb> 18 <sep> Venturi <Tb> 20 <sep> centerline axis <Tb> 22 <sep> swirler <tb> 24 <sep> circumferentially spaced openings <tb> 26 <sep> inner lining / wall <tb> 28 <sep> outer lining / wall <tb> 30 <sep> radially inner peak, radially inner vertex <tb> 32 <sep> Neck area, narrowing area <tb> 34 <sep> inner wall section <tb> 36 <sep> outer wall section <Tb> 38 <sep> flange <Tb> 40 <sep> flange <Tb> 42 <sep> Rivets <tb> 44 <sep> circumferentially spaced rivets <tb> 46 <sep> circular plenum 'Tb> 50 <sep> openings <Tb> 62 <sep> headboard <Tb> 64 <sep> ring weld <Tb> 66 <sep> ring weld <tb> 68 <sep> Expansion joint or slip joint <Tb> 681 <sep> fork portion <tb> 682 <sep> rectilinear section <Tb> 69 <sep> openings <tb> 70 <sep> Coupling piece, connecting part <tb> 72 <sep> End Post, End Profile <tb> 74 <sep> shared end

Claims

A combustor liner assembly for a gas turbine combustor, the combustor liner assembly comprising: a plurality of fuel nozzles (16) disposed circumferentially around a central axis of the combustion chamber; a venturi section (18) disposed downstream of the fuel nozzles and connected to a head end (62) of the liner assembly, the venturi section defining an annular neck portion (32) downstream of the fuel nozzles; and a liner sleeve (14) connected to a downstream end of the venturi portion and starting at the downstream end, wherein at least a portion of the venturi section serves as a liner upstream of the liner sleeve.

A combustor liner assembly according to claim 1, wherein the liner sleeve (14) is connected to the downstream end of the venturi portion (18) via an annular weld (64).

A combustor liner assembly according to claim 1, wherein the venturi section (18) is connected to the head end (62) via a toroidal weld (66).

A combustor liner assembly according to claim 1, further comprising a connecting portion (70) connecting said venturi portion (18) to said head end (62).

A combustor liner assembly according to claim 4, wherein the venturi section (18) has a double-walled structure including an inner wall (34) and an outer wall (36), and wherein the connector (70) is Y-shaped and has an end profile (Fig. 72) and a split end (74), wherein the split end is welded to the inner wall and the outer wall of the Venturi section and the end profile is welded to the head end (62).

6. combustor liner assembly according to claim 5, wherein the end profile (72) of the connecting part (70) is thicker than the split end (74).

A combustor liner assembly according to claim 1, wherein an upstream end of said venturi section (18) terminates in a flange (38) bent to extend axially in a downstream direction, said flange being connected to said head end (62) by a plurality of Rivets (42) is secured and wherein the flange is sealed by means of an annular weld.

The combustor liner assembly of claim 1, wherein all of the gaps and leakage paths between the venturi section (18) and the head end (62) and between the venturi section and the liner sleeve (14) are sealed by an annular seal.

A method for reducing airflow losses between a venturi section (18) and a liner sleeve (14) of a combustor liner assembly in a gas turbine, the method comprising: Using at least a portion of the venturi portion as a liner upstream of the liner sleeve; and Providing an annular weld (64,66) at a junction between the venturi section and the liner sleeve and at a juncture between the venturi section and a head end of the combustor liner assembly.

10. The method of claim 9, further comprising employing an additional airflow due to the reduced airflow losses to permit more uniform airflow in a fuel-air mixture at the head end (62).