CN101556045A - 用于燃烧器过渡件的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于燃烧器过渡件的冷却装置，该装置包括布置在过渡件处并位于过渡件外侧的至少一个封套。至少一个支承凸起部位于至少一个封套与过渡件之间。至少一个支承凸起部、至少一个封套和过渡件限定至少一个冷却流道，用于引导用于冷却过渡件的冷却流。本发明还涉及一种冷却燃烧器的过渡件的方法，该方法包括使冷却流流入位于过渡件处的至少一个冷却流道内，该至少一个冷却流道由过渡件、位于过渡件处并位于过渡件外侧的至少一个封套和位于至少一个封套与过渡件之间的至少一个支承凸起部所限定。冷却流经由至少一个支承凸起部引导并流经过渡件的外表面，从而冷却过渡件。

Description

用于燃烧器过渡件的冷却装置
技术领域
本发明涉及燃气涡轮机。更具体地，本发明涉及燃气涡轮构件的冷却。
背景技术
典型的燃气涡轮机包括围绕可旋转轴以环形阵列布置的多个燃烧器。该燃烧器从燃料供应源接收可燃燃料并且从由该轴驱动的压缩机接收压缩空气。燃料在燃烧器内的压缩空气中燃烧，以产生高温燃烧气体。燃烧气体通过涡轮膨胀，以产生用于驱动轴的功。高温燃烧气体通过相应的多个过渡导管从燃烧器传送到涡轮。流过该过渡导管的高温燃烧气体使导管结构承受非常高的温度。典型地，通过从流过冲击孔的空气流引导的冲击流来为过渡导管提供冷却，该冲击孔位于包围过渡导管的套筒内的预设位置。然而，这种方法对于在冲击孔位置处冷却过渡导管通常是有效的。
发明内容
根据本发明的一个方面，用于冷却燃烧器的过渡件的装置包括布置在过渡件处并位于过渡件外侧的至少一个封套(wrapper)。至少一个支承凸起部位于至少一个封套与过渡件之间。至少一个支承凸起部，至少一个封套和过渡件限定至少一个冷却流道，用于引导用于冷却过渡件的流。
根据本发明的另一个方面，冷却燃烧器的过渡件的方法包括使冷却流流入位于过渡件处的至少一个冷却流道内，该至少一个冷却流道由过渡件、位于过渡件处并位于过渡件外侧的至少一个封套和位于至少一个封套与过渡件之间的至少一个支承凸起部所限定。冷却流经由至少一个支承凸起部引导并流经过渡件的外表面，从而冷却过渡件。
根据本发明的又一个方面，燃气涡轮机包括至少一个燃烧室和至少一个涡轮。至少一个过渡件布置为与至少一个燃烧室和至少一个涡轮处于流体连通，用于将燃烧气体从至少一个燃烧室传送到至少一个涡轮。至少一个封套位于至少一个过渡件处于并位于至少一个过渡件外侧。至少一个支承凸起部布置在至少一个封套与至少一个过渡件之间。至少一个支承凸起部、至少一个封套和至少一个过渡件限定至少一个冷却流道，用于为至少一个过渡件引导冷却流。
通过下列结合附图的说明，这些和其它优点和特征将变得更显而易见。
附图说明
在权利要求中具体指出并明显地要求保护本发明的主题。通过下列结合附图的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点将显而易见。在附图中：
图1是燃气涡轮机的实施例的局部剖面图；
图2是说明图1燃气涡轮机中的过渡件布置的实施例的局部轴向剖面图；以及
图3是图1燃气涡轮机的过渡件的冷却装置实施例的平面图。
通过参考附图的示例，具体实施方式说明了本发明的实施例以及优点和特征。
部件列表
10 燃气涡轮机
12 压缩机
14 燃烧器
16 过渡件
18 涡轮
20 转子轴
22 内侧部分
24 外侧部分
26 翼型件(airfoil)
28 外表面
30 封套
32 冷却流道
34 排出流
36 封套孔
38 前缘
40 弧形缘
具体实施方式
图1所示的是燃气涡轮机10。燃气涡轮机10包括将压缩流体提供到至少一个燃烧器14的压缩机12。燃料被喷射到至少一个燃烧器14内，与压缩空气混合，并被点燃和燃烧。燃烧的高温气体产物通过相应的过渡件16从各个燃烧器14流到涡轮18，该涡轮从高温气体提取功以驱动转子轴20，该转子轴又驱动压缩机12。图1实施例中的燃烧器14和过渡件16围绕转子轴20以环形阵列布置，如图2更好地示出。
各个过渡件16具有用于传送高温气体的封闭截面，并可包括径向地布置成离转子轴20最近的内侧部分22和径向地布置成离转子轴20最远的外侧部分24。如图3所示，例如翼型件26的一个或多个支承凸起部布置在过渡件16上，并从过渡件16的外表面28延伸。在一些实施例中，一个或多个翼型件26例如通过铸造或焊接而固定到过渡件16上。再次参考图2，一个或多个翼型件26构造成并布置成支承在过渡件16的至少一部分上方延伸的封套30。封套30可由金属或其它合适的材料形成，在一些实施例中，封套30可通过许多传统的方法，例如焊接或铸造，固定到一个或多个翼型件26上。
如图3所示，至少一个翼型件26、封套30和过渡件16的外表面28限定至少一个冷却流道32。来自压缩机12的排出流34流入至少一个冷却流道32内，在该冷却流道内，排出流34由至少一个翼型件26重新引导经过过渡件16的外表面28，以便冷却过渡件16。图3所示的翼型件26在大致圆周的方向上重新引导排出流，但是应当理解的是，本公开也可设想以其它方向、甚至以其它模式来重新引导排出流34的其它翼型件26的构造。
在图3的实施例中，封套30布置在过渡件16的外侧部分24上。在该实施例中，过渡件16的内侧部分22由大致轴向流动的排出流34所冷却。排出流34的一部分，例如在相邻过渡件16之间流动的部分，流入至少一个冷却流道32内。排出流34的该部分由至少一个翼型件26重新引导，以流过过渡件16的外侧部分24的外表面28，从而为外侧部分24提供冷却。
在一些实施例中，封套30可包括一个或多个封套孔36，该封套孔允许额外的排出流34在期望的位置处进入至少一个冷却流道32内，以改善冷却效率。另外，至少一个翼型件26可在尺寸、翼型形状和位置方面发生变化，以提高传热率并增强排出流34的分布均匀性，从而进一步改善冷却。此外，在一些实施例中，封套30的前缘38例如包括弧形缘40，该弧形缘减小进入至少一个冷却流道32的排出流34的压降，从而提高冷却流道32的冷却效率。
虽然结合仅仅有限的实施例详细地说明了本发明，但是应当容易理解的是，本发明不局限于这些公开的实施例。相反地，本发明可进行改进以包括本文没有说明但与本发明的精神和范围相一致的任何变更、改变、替换或者等效布置。此外，虽然已说明了本发明的不同的实施例，但是应当理解的是，本发明的方面可仅仅包括所说明的实施例的一些方面。因此，本发明不局限于上述说明，而是仅局限于权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种用于冷却燃烧器(14)的过渡件(16)的装置，其包括：
至少一个封套(30)，其布置在所述过渡件(16)处并位于所述过渡件(16)的外侧；和
至少一个支承凸起部，其布置在所述至少一个封套(30)与所述过渡件(16)之间，所述至少一个支承凸起部、所述至少一个封套(30)和所述过渡件(16)限定至少一个冷却流道(32)，用于引导用于冷却所述过渡件(16)的流。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个支承凸起部是至少一个翼型件(26)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个支承凸起部固定到所述至少一个封套(30)和所述过渡件(16)中的至少一个上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个封套(30)包括至少一个封套孔(36)，用于使额外流进入所述至少一个冷却流道(32)。
5.一种燃气涡轮机(10)，其包括：
至少一个燃烧室；
至少一个涡轮(18)；
至少一个过渡件(16)，其布置成与所述至少一个燃烧室和所述至少一个涡轮(18)处于流体连通，用于将燃烧气体从所述至少一个燃烧室传送到所述至少一个涡轮(18)；
至少一个封套(30)，其布置在所述至少一个过渡件(16)处并位于所述至少一个过渡件(16)的外侧；
至少一个支承凸起部，其布置在所述至少一个封套(30)与所述至少一个过渡件(16)之间，所述至少一个支承凸起部、所述至少一个封套(30)和所述至少一个过渡件(16)限定至少一个冷却流道(32)，用于引导用于冷却所述至少一个过渡件(16)的流。
6.根据权利要求5所示的燃气涡轮机(10)，其特征在于，所述至少一个支承凸起部是至少一个翼型件(26)。
7.根据权利要求5所示的燃气涡轮机(10)，其特征在于，所述至少一个封套(30)至少部分地布置在所述至少一个过渡件(16)的相邻的过渡件之间。
8.根据权利要求5所示的燃气涡轮机(10)，其特征在于，所述至少一个支承凸起部固定到所述至少一个封套(30)和所述至少一个过渡件(16)中的至少一个上。
9.根据权利要求5所示的燃气涡轮机(10)，其特征在于，所述至少一个封套(30)包括至少一个封套孔(36)，用于使额外流进入所述至少一个冷却流道(32)。
10.一种冷却燃烧器(14)的过渡件(16)的方法，其包括：
使冷却流流入布置在所述过渡件(16)处的至少一个冷却流道(32)，所述至少一个冷却流道(32)由所述过渡件(16)、布置在所述过渡件(16)处并位于所述过渡件(16)外侧的至少一个封套(30)和布置在所述至少一个封套(30)与所述过渡件(16)之间的至少一个翼型件(26)所限定；
经由所述至少一个翼型件(26)引导所述冷却流；
使所述冷却流流经所述过渡件(16)的外表面(28)，从而冷却所述过渡件(16)。
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