CN101629520A - 燃烧器过渡件后端冷却和相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃烧器过渡件后端冷却和相关方法。具体而言，一种用于燃气轮机的过渡管道(10)，包括：管状本体，其具有前端和后端(12)；多个冷却沟槽(16)，其形成在管状本体在后端(12)的外表面上；封闭带(32)，其环绕后端(12)，覆盖多个冷却沟槽(16)的至少一部分；以及密封件(37)，其附接在密封带(32)上，环绕管状本体的后端(12)。

Description

燃烧器过渡件后端冷却和相关方法
技术领域
本发明总体上涉及燃气轮机燃烧器技术，以及涉及用于冷却在燃烧器和涡轮机第一级之间延伸的过渡件或管道的后端的设备和方法。
背景技术
通常，过渡管道具有附接或结合到管道后端上的后构架，有助于将管道附接在涡轮机第一级的入口。后构架通常通过受到控制的密封泄漏和允许压缩机排气经过该构架的小冷却孔进行冷却。然而，已证实难以冷却不具有与管道本体整体形成或附接于管道本体上的后构架的过渡管道的后端。根据本发明示例性的但非限制性的实施方案，采用强制对流和有可能的冲击冷却作为直接冷却不具有后构架结构的过渡管道的手段。
发明内容
因此，在一个方面，本发明涉及一种用于燃气轮机的过渡管道，其包括：具有前端和后端的管状本体；多个冷却沟槽，其在后端形成在管状本体的外表面上；封闭带，其环绕后端，覆盖多个冷却沟槽的至少一部分；以及密封件，其附接在封闭带上，环绕管状本体的后端。
在另一方面，本发明涉及一种提供冷却空气至燃气轮机过渡管道的后端的方法，其包括：在过渡管道的后端于其外表面上形成多个敞开的冷却沟槽，该多个冷却沟槽沿着上游方向从管道的后缘延伸；用周边封闭带封闭多个敞开的冷却沟槽的至少一部分，从而形成冷却通路；以及将密封件结合到封闭带中。
现在将结合以下确定的附图更详细地描述本发明。
附图说明
图1是具有形成在其中的冷却沟槽的涡轮机过渡管道的局部后端透视图；以及
图2是类似于图1的透视图，但具有所述冷却沟槽的带封闭部分，并具有附接在该带上的密封件。
具体实施方式
在燃气轮机的典型环管形燃烧器结构中，环绕涡轮机转子的一排燃烧器经由在燃烧器和第一级入口之间延伸的一排相应的过渡管道供应热燃烧气体至涡轮机第一级。参照图1，一个这样的过渡管道10在前端与燃烧器衬套(未示出)相连接。示例性实施例中的过渡管道的后端12不具有环绕出口14的整体式或附接的后构架，因此使得难以充分冷却后端。后端12容纳在固定到第一级涡轮机喷嘴的托架(未示出)中且形成有相应成形的孔。在这种布置中，不能获得确实利用后构架(其提供了用于结合冷却结构的现成工具)的通常用来冷却过渡件的后端的冷却技术。
因此，在一个非限制性的实施例中，一排冷却沟槽或冷却凹槽16形成在过渡管道10的后端12的外表面上。冷却沟槽16在管道10的后缘20处提供冷却空气出口18，朝向管道的相对端延伸。沟槽终止在相应的渐缩形入口22，其轴向位置可按照燃烧器和管道设计、冷却要求等改变。
冷却沟槽16可设置在管道的外顶面24、侧面26、28和底面30中的一个、全部或者任意组合上，且各表面中的沟槽或凹槽的数目也可按需改变。沟槽16可通过任何符合要求的制造工艺形成，例如铣削、铸造、激光蚀刻、落锻等，并且可具有任何适当的截面形状，包括如图1和图2所示的矩形，还包括半圆形、椭圆形、V形等。
沟槽16由环绕过渡管道的金属包裹件(wrap)或封闭带32在顶部大致封闭，从而形成具有大致呈矩形截面的周边闭合通路。带32从后缘20轴向延伸至渐缩形入口22，使后者露出以有助于空气进入沟槽。带32可通过任何适当的方法包括螺栓连接或焊接而紧固在管道上。
冷却沟槽的内表面也可形成或设置有作用在冷却沟槽的边界壁中的一个、全部或者任何组合上的任意几个已知的传热加强机构。此类表面加强包括紊流器、散热片、凹陷、十字口凹槽、沙丘形状、人字形或者它们的任意组合。在各沟槽之中此类加强的布置和数目可按需改变。冷却空气可以任何数目的路线传送至沟槽16。例如，沟槽16可经由入口22在它们的上游端暴露于压缩机排气流，或者它们可直接从单独的入口或歧管供送。作为备选或者另外，冷却沟槽16可从设置在带32中的任意数目的冷却孔36(图2中示出三个)供送。例如，一个或多个冷却孔可以与沟槽16中的任意一个或多个成叠置关系设置。
示例性实施例还有一个特征是将密封件36与封闭带32相结合。密封件36在图2中示意性地示出为包括一对刷式密封带38、40，但密封件也可由各种各样的其它常规密封件组成，例如叶式密封件、布密封件、绳密封件、圈式密封件(hula seal)等。如上所述，过渡件的后端将容纳在托架组件中固定在涡轮机的第一级喷嘴上，该托架组件为相应成形的孔。通过将密封件结合到包裹件或封闭带32中，将防止压缩机排气室中的空气泄漏到托架和涡轮机第一级入口之间的空腔中。
注意的是，上述后端冷却装置的使用可具备或不具备用来冲击冷却后端的管道上游区域的常规冲击冷却套管。
虽然已结合当前认为是最实用和优选的实施例描述本发明，但应当理解的是，本发明不限于所披露的实施例，反而旨在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (10)

1.一种用于燃气轮机的过渡管道(10)，包括：
管状本体，其具有前端和后端(12)；
多个冷却沟槽(16)，其在所述后端(12)形成在所述管状本体的外表面(24)上；
环绕所述后端(12)的封闭带(32)，其覆盖所述多个冷却沟槽(16)的至少一部分；以及
附接到所述密封带(32)上的密封件(37)，其环绕所述管状本体的所述后端(12)。
2.根据权利要求1所述的过渡管道，其特征在于，所述多个冷却沟槽(16)形成有入口端(22)和出口端，所述出口端(18)位于所述过渡管道的后缘(20)。
3.根据权利要求2所述的过渡管道，其特征在于，所述入口端(22)包括未被所述封闭带(32)覆盖的渐缩形表面部分。
4.根据权利要求1所述的过渡管道，其特征在于，所述封闭带(32)形成有叠置在所述冷却沟槽中的一个或多个冷却沟槽上的多个冷却孔(36)。
5.根据权利要求4所述的过渡管道，其特征在于，对于各所述多个冷却沟槽(36)均提供所述多个冷却孔(36)中的至少一个冷却孔。
6.根据权利要求1所述的过渡管道，其特征在于，所述密封件(37)选自包括刷式密封件、叶式密封件、布密封件、绳密封件和圈式密封件的组。
7.根据权利要求1所述的过渡管道，其特征在于，所述密封件(37)包括刷式密封件。
8.一种提供冷却空气至燃气轮机过渡管道(10)的后端(12)的方法，包括：
在所述过渡管道(10)的所述后端于所述过渡管道(10)的外表面(24)上形成多个敞开的冷却沟槽(16)，所述多个冷却沟槽(16)沿着上游方向从所述管道的后缘(20)延伸；
用周边封闭带(32)封闭所述多个敞开的冷却沟槽(16)的至少一部分，从而形成冷却通路；以及
将密封件(37)结合到所述封闭带中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述冷却沟槽具有大体上呈矩形的截面形状。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述密封件(37)选自包括刷式密封件、叶式密封件、布密封件、绳密封件和圈式密封件的组。
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