CN105465832A - 具有用于燃烧器部件的紧固系统的燃烧器装置 - Google Patents

具有用于燃烧器部件的紧固系统的燃烧器装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105465832A
CN105465832A CN201510635074.7A CN201510635074A CN105465832A CN 105465832 A CN105465832 A CN 105465832A CN 201510635074 A CN201510635074 A CN 201510635074A CN 105465832 A CN105465832 A CN 105465832A
Authority
CN
China
Prior art keywords
front panel
carrier structure
combustion liner
structure element
burner apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510635074.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105465832B (zh
Inventor
U.拉斯曼恩
N.阿鲁里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Energy Resources Switzerland AG
Original Assignee
Alstom Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of CN105465832A publication Critical patent/CN105465832A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105465832B publication Critical patent/CN105465832B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/283—Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/425—Combustion chambers comprising a tangential or helicoidal arrangement of the flame tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/44—Combustion chambers comprising a single tubular flame tube within a tubular casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/46—Combustion chambers comprising an annular arrangement of several essentially tubular flame tubes within a common annular casing or within individual casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/52—Toroidal combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/54—Reverse-flow combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/58—Cyclone or vortex type combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • F05D2230/642—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins using maintaining alignment while permitting differential dilatation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/14—Casings or housings protecting or supporting assemblies within
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/35—Combustors or associated equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50—Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/502—Thermal properties
    • F05D2300/5021—Expansivity
    • F05D2300/50212—Expansivity dissimilar
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00005—Preventing fatigue failures or reducing mechanical stress in gas turbine components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00012—Details of sealing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00017—Assembling combustion chamber liners or subparts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03342—Arrangement of silo-type combustion chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)

Abstract

一种燃烧器装置(10)具有前面板(5)、燃烧器衬套(4)以及用于承载前面板(5)和燃烧器衬套(4)的托架结构元件(2)，其中燃烧器装置(10)还包括用于将前面板(5)、燃烧器衬套(4)和托架结构元件(2)彼此连接起来的紧固系统(3)。紧固系统(3)包括至少一个弹性连接元件(39)，其固定地连接在托架结构元件(2)上，并从托架结构元件(2)延伸至燃烧器衬套(4)和前面板(5)上。所述弹性连接元件(39)进一步固定地连接在燃烧器衬套(4)和/或前面板(5)上，从而将前面板(5)、燃烧器衬套(4)和托架结构元件(2)以基本流体密封的方式彼此夹紧在一起。

Description

具有用于燃烧器部件的紧固系统的燃烧器装置
技术领域
本发明涉及燃气涡轮的技术。其涉及一种燃烧器装置，燃烧器装置具有用于燃烧器部件，尤其用于燃气涡轮的筒仓燃烧器(silocombustor)、筒形燃烧器或环形燃烧器的紧固系统。
背景技术
为了增加燃气涡轮的效率，应该最大限度地减小不合需要的工作流体的泄漏。在燃气涡轮的操作期间，会出现跨燃气涡轮元件的温差。燃烧器热气体部件通常连接在较冷的托架结构上，其之间具有多个滑动接头或间隙，以补偿不同的部件的热膨胀。这些接头是泄漏的来源，泄漏在任何有效的燃烧系统中都是不合需要的。常见的密封系统典型地只限制由于考虑热运动的需要而引起的热状态下的泄漏。
当前使用的另一方法是提供一系列的焊接，用于将热气体部件彼此永久地连接起来，并用于将它们连接到较冷的托架结构上。然而，这种方法具有不能完全补偿热膨胀的缺点，其最后导致裂纹或其它损害。另外，燃烧器单元只能作为完整的组件进行更换，因为不可能在不切开和重新焊接接头的条件下更换单个部件。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种尤其用于筒仓燃烧器、筒形燃烧器或环形燃烧器，优选用于燃气涡轮的燃烧器装置，其中燃烧器装置最大限度地减小在热状态和冷状态下通过燃烧器部件之间的接触区域的泄漏速率。
这个目的通过具有根据权利要求1所述特征的燃烧器装置来实现。因此，提出了一种尤其用于筒仓燃烧器、筒形燃烧器或环形燃烧器的燃烧器装置，其包括：
前面板，其中前面板配置成接收至少一个燃烧器元件；
基本上设置在前面板下游的燃烧器衬套，其中燃烧器衬套部分地限定了燃烧室；
用于承载前面板和燃烧器衬套的托架结构元件，其中燃烧器装置还包括用于将前面板、燃烧器衬套，和托架结构元件彼此连接起来的紧固系统，其中紧固系统包括至少一个弹性连接元件，所述弹性连接元件固定地连接在托架结构元件上，并从托架结构元件延伸至燃烧器衬套和前面板上，其中所述弹性连接元件进一步固定地连接在燃烧器衬套和/或前面板上，从而将前面板、燃烧器衬套和托架结构元件彼此以基本密封的方式夹紧在一起。
本发明基于以下认知，即在冷状态下(例如在室温下，即在火焰熄灭之后)，燃烧器部件可通过至少一个，优选多个沿周向设置的弹性连接元件的装置进行夹紧，其确保夹紧的燃烧器部件(即前面板、燃烧器衬套和托架结构元件)将拉伸应力应用于弹性连接元件上，使得连接元件的弹性以基本防泄漏的布置方式保持燃烧器部件。由于这种“自张紧”的作用，可能很容易在冷条件下，通过例如钩子或螺纹而装配燃烧器部件，钩子或螺纹可以“手指拧紧”的方式进行安装。因此，本发明涉及一种通过柔性夹紧系统而连接起来的热气体部件和托架部件的燃烧器装置，柔性夹紧系统提供足够的接触负载，并考虑了简易拆卸。
此外，根据本发明的优选实施例的紧固系统可包括热匹配特征。因此，可设计紧固系统元件(材料和形状)，使得当暴露于热环境时，热膨胀夹紧长度(即由于夹紧而承受拉伸应力的部件的有效轴向长度)至少在轴向方向上(其是夹紧力的主要方向)与被夹紧长度(即由于夹紧而承受压缩应力的部件的有效轴向长度)的热膨胀相同或更小。另外或作为备选，可使用在轴向方向上具有高热膨胀的补偿元件，使得夹紧力不会在典型操作期间在加热燃烧器部件时有所损失。因此，本发明的一个方面是具有一种柔性夹紧系统，其具有托架部件和热气体部件，还包括通过热膨胀匹配而起作用的预加载系统。
词语“紧固系统”指一种夹紧结构，其优选以形状配合的方式与前面板、燃烧器衬套和托架结构元件的其中至少两个直接相接合，并将这三个燃烧器部件彼此牢固地夹紧在一起。
词语“上游”和“下游”指路径或工作流体中的构件的相对位置。词语“轴向”指沿着工作流体的大体流动方向的方向；词语“侧向”和“径向”指与轴向方向垂直的方向。词语“向外”指远离相应元件的中心的径向方向；“向内”指相反方向。词语“衬套基本上设置在前面板下游”意味着大部分衬套设置在前面板的下游侧，而某些元件可能沿侧向设置或甚至设置在衬套的上游侧(例如图9中的凸缘48)。词语“基本流体密封的方式”意味着“泄漏速率是不大的，优选小于传统紧固方法所获得的泄漏速率。词语“燃烧器部件”指前面板、燃烧器衬套和托架结构元件。词语“燃烧器元件”指喷燃器单元、混合器、预混合器和/或点火器。词语“直径”应被理解为相应部件的最大宽度。
在本发明的情况下，词语“伸长的中间区段”指弹性连接元件的杆状部分，伸长的中间区段将连接元件的末端部分彼此连接起来。伸长的中间区段优选是基本笔直的。连接元件的材料(尤其关于其杨氏模量)和其形状(尤其其横截面面积)经过选择，使其在冷状态下将前面板、燃烧器衬套和托架结构元件以流体密封的方式彼此夹紧在一起。因此，在燃烧器装置的某些实施例中，所述至少一个弹性连接元件中的各个可包括伸长的中间区段，伸长的中间区段基本在轴向方向上延伸，并且设计成在冷状态下将前面板、燃烧器衬套和托架结构元件彼此预夹紧在一起。
在某些实施例中，弹性连接元件包括第一末端部分和第二末端部分，其中伸长的中间区段将第一末端部分和第二末端部分彼此连接起来，并且在第一末端部分和第二末端部分上提供了互锁元件，用于将弹性连接元件互锁到前面板、燃烧器衬套和/或托架结构元件上，从而在伸长的中间区段的拉伸应力下夹紧燃烧器部件。
在加热燃烧器装置，例如对燃气涡轮点火时，热膨胀发生在所有暴露于热的部件上，其中燃烧器装置可能集成在燃气涡轮中。紧固系统的材料选择成优选使得所述热膨胀不会减少将燃烧器装置夹紧在一起的夹紧力。夹紧力优选甚至通过热膨胀(热匹配)来加强。
在某些实施例中，前面板、燃烧器衬套和托架结构元件的接触部分在轴向方向上设置在彼此上。这些接触部分至少两两和至少部分地在夹紧区域彼此接触，并组成堆叠。前面板、燃烧器衬套和托架结构元件的所述堆叠的接触部分中的至少轴向外部两个中的各个包括夹紧凸缘。前面板、燃烧器衬套和托架结构元件中的至少轴向外部两个的夹紧凸缘具有至少一个，优选至少两个或多个沿周向设置的凹部，其各用于接收一个弹性连接元件的第一末端部分或第二末端部分，从而达到前面板、燃烧器衬套和托架结构元件在轴向方向上的夹紧作用。
在某些实施例中，燃烧器衬套的所述接触部分设置在托架结构元件和前面板的所述接触部分之间。因此，可使用向内突出的凸缘，其有益于冷却燃烧器装置的外表面，因为对冷却流较少有障碍。
在其它实施例中，前面板的所述接触部分设置在托架结构元件和燃烧衬套的所述接触部分之间。这是有利的，因为前面板可能具有带鹅颈形轮廓的外侧壁，该轮廓包括沿径向向外突出的夹紧环，其容许燃烧室的上游端与夹紧区域分隔开(参见下文)。
在某些实施例中，夹紧结构可直接与所有三个燃烧器部件相接合，在其它实施例中，夹紧结构仅仅固定在前面板、燃烧器衬套和托架结构元件的轴向外部部件上，并且其之间的部件被所述外部部件夹紧。然而，前面板、燃烧器衬套和托架结构元件所有三个至少在侧向方向上的形状配合式接合是优选的。这可通过引导弹性连接元件穿过所有这三个部件的凹部来实现。
弹性连接元件被设计并设置在燃烧器部件上，使得侧向方向上的热膨胀是可能的。其可由钢或用于预计在400°C至750°C范围内或甚至更高的操作温度的任何其它耐高温材料制成。其在室温下优选具有180-220GPa的弹性，在操作温度具有在10至9×10-61/K之间的热膨胀系数。所使用的材料在操作温度下必须是足以抗蠕变的。可能的材料可为：镍基或铁基合金，例如合金X-750、镍铬钛铝合金80A或1.4911、1.4939、2.4975，等等。
大体上，侧向热膨胀对于不同的燃烧器部件是不同大小的。因此，在燃烧器部件之间可能发生相对侧向运动。为了补偿这种侧向移位，在不损失紧固系统所需的夹紧力的条件下，弹性连接元件经过设置和设计，使其跟随变形，同时不减少，优选甚至加强燃烧器部件之间的夹紧力。这可通过将弹性连接元件设置在离燃烧器部件壁例如5至100毫米的侧向距离处来实现。弹性连接元件然后可由于其弹性和热膨胀而跟随燃烧器部件的相对侧向运动，使得夹持作用得以保持，并且即使在侧向应力下也避免了在燃烧器部件之间不合适宜的流体泄漏。
在某些实施例中，前面板在其周边边缘具有周向外侧壁，其优选突出到下游方向，即前面板是不平的。因此可减少夹紧区域上的热应力，夹紧区域是所有燃烧器部件相遇的地方。
在某些实施例中，外侧壁具有鹅颈形轮廓，其中侧壁的自由末端部分定制为沿侧向向外突出的夹紧环的形状，用于与紧固系统相接合，其中夹紧环优选被夹紧在托架结构元件和燃烧器衬套的接触部分之间。
在其它实施例中，前面板是平板，并且在夹紧区域中提供了堆叠部分的下游接触部分。因此，衬套凸缘可向内突出，由此在套管部件的外部避免了障碍结构。
在其它实施例中，外侧壁具有L-形状的轮廓，其中侧壁的自由末端部分定制为沿侧向向内突出的夹紧环的形状，用于与紧固系统相接合。因此，紧固系统可设置在衬套和托架结构元件的内部。这个实施例组合了前述两个实施例的优点。
在某些实施例中，紧固系统经过设计，从而容许在托架结构元件和燃烧器衬套和/或前面板之间由于热膨胀而引起的侧向方向的相对运动，因为伸长的中间区段具有某种形状和/或由某种材料制成，使其在所述相对运动下变形，同时保持夹紧作用，以用于前面板、燃烧器衬套和托架结构元件之间的流体密封连接。所述相对运动被紧固系统所容许，因为紧固系统不仅具有轴向而且还具有侧向柔性。这种柔性可能仅仅来源于伸长的中间区段。然而，至少其中一个接收伸长的中间区段的凸缘也优选定制形状，从而容许伸长部件的径向倾斜。这可通过在优选一个或两个凸缘中提供凹部来完成，凹部具有放大的侧向间隙。
在某些实施例中，伸长的中间区段具有长度和最小横截面直径D，其中最小横截面直径D具有6毫米至52毫米的长度。在某些实施例中，L/D的比率在7至30的范围内。在某些实施例中，伸长的中间区段具有最大横截面直径b，其中D/b的比率在1至22的范围内。
在某些实施例中，第一末端部分和/或第二末端部分具有比中间区段更大的横截面面积。在某些实施例中，中间区段在其长度L上具有恒定的横截面，所述横截面优选至少部分是弧形的或整个是弧形的，尤其圆形的或椭圆的，或者是多边形的，尤其矩形的。在某些实施例中，弹性连接元件是单件元件。在某些实施例中，过渡元件将第一末端部分和/或第二末端部分与中间区段彼此连接起来，其中过渡元件可优选定制为圆锥、圆角或其组合的形状。
在优选的实施例中，热匹配通过选择紧固系统和前面板、燃烧器衬套及托架结构元件的形状和/或材料来应用，使得紧固系统的第一轴向膨胀区段B1，B2的轴向方向上的热膨胀总地小于前面板、燃烧器衬套和托架结构元件的第二轴向膨胀区段Ca1、Ca2、Ca3的轴向方向上的热膨胀。
词语“第一轴向膨胀区段”指燃烧器装置在热膨胀时提高紧固系统的夹紧宽度的区段。夹紧宽度是在夹紧面之间的距离，其中弹性连接元件作用在夹紧面上。词语“第二轴向膨胀区段”指在夹紧系统的夹紧作用下被压缩的燃烧器装置的区段。这意味着第二轴向膨胀区段的热膨胀增加了夹紧力，而第一轴向膨胀区段的热膨胀减少了夹紧力(因为夹紧宽度增加了)。
在某些实施例中，在第一轴向膨胀区段B1、B2和/或第二轴向膨胀区段Ca1、Ca2、Ca3中包含了具有预定热膨胀系数的补偿元件，使得紧固系统的夹紧力在补偿元件的热膨胀时得以增强。如果在加热时满足以下不等式，那么夹紧力将得以增强：
在某些实施例中，互锁元件是坐落在托架元件结构的凸缘的上游表面或衬套凸缘或前面板的下游表面上的元件，其中补偿元件设置在所述凸缘的上游表面或衬套凸缘的下游表面和相应的凸缘之间，其中互锁元件优选本身配置为补偿元件。
本发明的还一个方面是提供一种燃气涡轮，其包括这里所述的燃烧器装置。
“筒仓燃烧器”应理解为一种主要为圆柱形状的燃烧室，其通过过渡导管而连接在涡轮上。至少一个，优选高达42个筒仓燃烧器设置在涡轮的转子轴线周围，相对于轴线具有7°至90°之间的角度定向。
在某些实施例中，燃烧器装置包括：
l管状的燃烧器衬套
l支撑结构(托架结构元件)
l前面板(或端板)-盘状板，其具有夹紧环和若干个喷燃器-缘边器件，其用作喷燃器出口管道的配对物
l若干个用于轴向夹紧的弹性元件，类似瘦长的螺栓或备选物
l用于前面板侧壁的优选鹅颈形轮廓
l热膨胀匹配的额外方法
l位于喷燃器出口管道上的密封且柔性的接头。
燃烧器衬套和前面板通过柔性固定系统夹紧到公共的托架结构元件上。此外，材料优选经过组合，使得柔性元件由同其它元件相比具有相对较低热膨胀系数的材料制成，从而在操作中使它们拉伸。由于它们的弹性(杨氏模量和横截面面积)，合成的力是足够高的，同样在波动的压力负载下(例如由于脉动造成的)用以保持部件就位，同时容许在燃烧器部件之间由于不同的热膨胀而引起的侧向方向上的相对运动。
附图说明
以下将参照附图描述本发明的优选实施例，其用于举例说明本发明的目前优选实施例的目的，而非限制它。图中：
图1显示了具有燃烧器装置的燃气涡轮的一部分的横截面图，燃烧器装置包括根据本发明的紧固系统；
图2a显示了根据一个实施例的紧固系统的图1的细节的横截面图，其具有额外的补偿元件；
图2b显示了根据图2a的紧固系统的一部分的正视图；
图2c显示了根据另一实施例的紧固系统的一部分的正视图；
图3在横截面图中显示了根据图2a的紧固系统；
图4显示了根据前图的紧固系统的弹性连接元件；
图5显示了根据图4的连接元件的第一实施例的横截面图；
图6显示了根据图4的连接元件的第二实施例的横截面图；
图7显示了根据图4的连接元件的第三实施例的横截面图；
图8显示了根据图4的连接元件的第四实施例的横截面图；且
图9,10显示了燃烧器装置的进一步的实施例，其具有用于燃烧器部件的紧固系统。
具体实施方式
现在将参照图1至图10描述本发明的优选实施例，其显示根据本发明的燃烧器装置的各个方面。
图1显示了燃气涡轮1的不同部件。燃气涡轮1包括燃烧器装置10、外壳6、具有燃料供给90的喷燃器单元9、其它支撑结构7、过渡导管12和涡轮11。
燃烧器装置10包括托架结构元件2、前面板5、燃烧器衬套4和紧固系统3。托架结构元件2承载前面板5和燃烧器衬套4。因此，其与其它支撑结构7一起为固定在其上面的部件提供刚性的结构支撑。托架结构元件2、前面板5和燃烧器衬套4通过紧固系统3而彼此夹紧在一起。
前面板5大体是板状端壁，其具有接收部或缘边元件(未显示)，接收部或缘边元件用作用于接收至少一个，优选多个喷燃器单元9、混合器、预混合器和/或点火器等等的配对物。接收部包括通道，其用于将流体，例如氧化剂和燃料从上游侧传送至前面板5的下游侧。在其下游侧，前面板5限定火焰侧或热侧，并部分地限定了燃烧区域40。前面板5的上游侧是冷侧。在根据图1的实施例中，喷燃器单元9设置在冷侧并固定到前面板5上。喷燃器单元9的出口管道可通过滑动接头而被密封在前面板5上。前面板5大体定制为盘状板的形状，其在其周边边缘包括周向外侧壁53，周向外侧壁53基本沿轴向定向，并在下游边缘连接到盘状板上，并在其上游边缘具有自由端(见图2)。在盘状板的自由上游边缘提供了沿径向突出的夹紧环54(参见下文)。因此，外侧壁53基本轴向地从盘状板朝下游方向突出到冷侧中。外侧壁53有助于使夹紧区域偏离热区域，从而进一步减少热应力。夹紧区域是托架结构元件2、前面板5、燃烧器衬套4的接触部分彼此相遇并被紧固系统3彼此夹紧所处的区域。
托架结构元件2可连接在其它用于支撑的托架结构7上，并包括大体轴向定向的侧壁22，其沿周向包围喷燃器单元9，并因此为喷燃器单元9提供了基本圆柱形的套管(见图2)。用于喷燃器单元9的套管在上游侧被帽状外壳6覆盖。用于喷燃器单元9的燃料供给线路90被引导穿过外壳6。因此，用于包含喷燃器单元9的空间基本上在下游方向上受到前面板5，在径向方向上受到托架结构元件2的侧壁22和外壳6，并且在上游方向上受到外壳6的限定。
燃烧室衬套4优选具有管状的形状，并设置在前面板5的下游。衬套4提供了基本圆柱形且基本轴向延伸的侧壁，其在径向方向上限定了燃烧区域。因此，燃烧室40受到前面板5和衬套4的限定。
燃烧衬套4的上游末端部分42沿周向包围前面板5的外侧壁53，并在其上游末端部分42处以衬套凸缘44与前面板5的夹紧环54的面向下游的表面相接触。托架结构元件2以其侧壁22的下游末端部分与夹紧环54的上游表面相接触。因此，夹紧环54被夹紧在夹紧区域中，位于侧壁22和凸缘44之间，其中侧壁22和凸缘44是轴向对准的(即它们与夹紧环54的相同的径向部分、上游侧的壁22、下游侧的凸缘44相接触)。
紧固系统3包括多个弹性的杆状连接元件39，其固定在夹紧区域上游的托架结构元件2和衬套凸缘44上，并且大体以轴向方向在夹紧区域上延伸，并将托架结构元件2连接到衬套4上。连接元件39设置在环状凸缘21,44的周围。
衬套4的下游区段定制为锥形部分41的形状，锥形部分41使燃烧室40的径向间隙在下游方向上变窄，并将工作流体引导至过渡导管12，后者在连接区域13中将衬套4的下游端连接起来。
然后过渡导管12将压缩的工作流体进一步引导至涡轮11，在此之上，工作流体在燃气涡轮1中产生原生能量的条件下发生膨胀。
图2a显示了紧固系统3的细节的横截面图，其显示了托架结构元件2、前面板5和燃烧器衬套4的细节。
托架结构元件2使其侧壁22设置在轴向方向上，与衬套4的上游部分42对准。在侧壁22的上游区域中提供了侧向部分21，其从侧壁22向外突出。侧向突出物21形成了凸缘，其具有上游表面25和下游表面26。凸缘21包括连接部分23，其将沿径向定向的凸缘21连接到沿轴向定向的侧壁22上。连接部分23具有朝着侧壁22增加的材料厚度，用于为托架结构元件2提供足够的机械稳定性。在连接部分23中提供了侧向部分21中基本沿轴向定向的凹部24。凹部24是作为透孔提供的，并将上游表面25和下游表面26彼此连接起来。凹部22基本平行地延伸，并在离侧壁221厘米至10厘米的径向距离处。凹部24经过定制尺寸，使得一个杆状弹性连接元件39可从上游表面延伸至凸缘21的下游表面。
弹性连接元件39是柔性预加载元件，其在冷状态下(即火焰熄灭并在冷却之后)通过其弹性将套管部件(托架结构元件2、前面板5和燃烧器衬套4)彼此夹紧在一起。优选，套管部件和弹性连接元件39的材料和形状经过选择，使得在热状态下(火焰燃烧)，热膨胀进一步增加了紧固系统3的夹紧力。这例如可通以具有比至少部分弹性连接元件39的材料的热膨胀系数更大的热膨胀系数的材料中提供套管材料，或者通过提供补充元件(例如补偿元件300，参见下文)来实现，从而在热膨胀时相对于被夹紧长度(由于夹紧而承受压缩应力的部件)而言减少了夹紧长度(由于夹紧而承受拉伸应力的部件)。
弹性连接元件39是紧固系统3的一部分，并包括伸长的中间部分30、第一末端部分31(上游末端部分)和第二末端部分32(下游末端部分)。弹性连接元件39是作为杆状元件而提供的，其具有中间部分的长度L，其在40毫米至1700毫米的范围内。伸长的连接元件30将弹性连接元件39的上游末端部分31和下游末端部分32彼此连接起来。
在衬套4的上游末端部分42的衬套凸缘44是托架结构元件2的凸缘21的配对物。这两个凸缘21,44都沿径向向外突出。在其它实施例中(见图9)，这两个凸缘可沿径向向内突出。
根据图1至图3的衬套凸缘44包括沿径向向外突出部分441和沿侧向向内突出部分442。部分441,442各提供了沿侧向定向的上游表面和下游表面。沿径向向内突出部分442提供了阶梯43，其具有夹紧面443，用于接收并夹紧前面板5的夹紧环54。沿径向向外突出部分441提供了凹部444，其作为通孔从上游表面延伸至部分441的下游表面。凹部444与凸缘21的凹部24沿轴向对准，并具有径向宽度，其与弹性连接元件39的相应部分的材料厚度相匹配。
此外，衬套凸缘44的向外突出部分441在其自由端具有钩状元件45，其在下游方向上突出于凸缘44的下游表面之上，用于接合并固定弹性连接元件39。钩状元件45避免了弹性连接元件39的侧向移位。
图2b展现了弹性连接元件39和凸缘21和44的正视图。在图2b中可看出，凹部24在两个钩状元件45之间通过沿侧向延伸的槽444延伸至外部，槽444用于插入弹性连接元件39。在根据图2b的实施例中，弹性连接元件39在其第一末端和第二末端31,32上具有用于与凸缘21,44相接合的侧向接合突出物。因此，弹性连接元件39以形状配合的方式保持坐落在衬套凸缘44和托架结构元件2的凸缘21中。凸缘21在其上游表面上具有上游突出缘边250，靠近弹性连接39的上游末端部分31。
在其它实施例中，第一末端部分和第二末端部分31,32和凸缘21,44可设有不同的接合结构，其分别用于在凸缘21和44中提供第一末端部分和第二末端部分31,32的形状配合的底座。作为进一步的示例，用于第一末端部分31的紧固结构可包括补偿元件36,300，其是第一末端部分31的螺纹部分的配对物，而第二末端部分31具有螺纹区段，其接合到凸缘44的螺纹盲孔中(见图2c)。
根据图2a，同衬套凸缘44中的凹部444相比，凸缘21中的凹部24朝着托架结构元件2的侧壁22被沿侧向加宽。径向宽度可为凹部24中的弹性连接元件39的相关部分的径向材料厚度的两倍。因此在夹紧期间，凹部24提供了用于弹性连接元件39的倾斜和变形运动的空间。这些运动可能发生在不同的被夹紧部件之间由于其不同的热膨胀而引起相对侧向运动的情况下，其可能分别导致凸缘21,44的凹部24,444的轴向定位不对准。
在图2a中用虚线显示了变形且倾斜的弹性连接元件390的可能的形状。不同的热膨胀，例如衬套4和接触面板5相对于凸缘21的更强的径向热膨胀导致了凹部24和44之间的相对运动。因此，同托架结构元件2的凹部24在径向方向上的移位相比，衬套凸缘44中的凹部444沿径向向外沿着箭头391移位更多。这可为由于材料的选择、几何形状或受热而造成的。为了补偿这种相对运动，弹性连接元件39发生变形，例如沿着其长度L弯曲并使其上游端朝向侧壁22倾斜。由于其弹性和形状，夹紧力得以保持，并且不会发生额外的泄漏。
在图2a中可看出，前面板5包括平板51、弯曲的过渡区段52、外侧壁53和夹紧环54。前面板5的外部区域具有鹅颈形横截面形状。前面板5的夹紧环54以面向下游的表面放置到衬套4的夹紧面443上，并在侧向方向上与阶梯43的轴向定向的壁相接触，如图2a中所示。此外，侧壁22的下游前面27与夹紧环54的上游表面相接触。
阶梯43的轴向高度经过选择，使得夹紧环54和侧壁22的下游末端部分(包括前面27)在径向方向上被衬套43的衬套凸缘44沿周向包围。
阶梯43的径向深度和夹紧环54的径向厚度经过选择，使得前面板5的外侧壁53靠近凸缘44的沿径向向内突出部分442的向内面向的表面46，其中间隙考虑了公差和不对准。沿径向向内突出部分442的轴向下游延伸可能小于外侧壁53的轴向延伸，使得平壁51设置在沿径向向内突出部分442的下游，其中在燃烧区域40的上游部分中创造了环形空间445(见图2a)。前面板5的这种形状容许热侧保持进一步远离紧固系统3和夹紧区域。
不同的上述部件的尺寸和材料经过选择，使得在冷状态下，弹性连接元件39将下游前面27夹紧到夹紧环54上，并且夹紧环54被夹紧到衬套的阶梯43中。弹性连接元件39，尤其其弹性中间区段30的拉伸模量或弹性(杨氏模量)和其横截面面积应相应地进行选择。
图3显示了本发明的优选实施例的又一方面。如果在热的条件下，正的夹紧力通过满足以下不等式来实现：
其中B1和B2表示弹性连接元件39的膨胀区段的长度，并且Ca1、Ca2、Ca3表示套管部件2,4,5的膨胀区段的长度。热膨胀Ca1、Ca2、Ca3增加了夹紧力，B1、B2的热膨胀降低了紧固结构3的夹紧力。
这里，膨胀区段Ca1从互锁元件36,300的上游表面37延伸至托架结构元件2的凸缘28。膨胀区段Ca2从托架结构元件2的凸缘21的上游表面25延伸至所述元件2的下游前面27。膨胀区段Ca3从所述下游前面27延伸至衬套凸缘44的夹紧面443。膨胀区段B1从互锁元件36,300的上游表面37延伸至互锁元件36,300的下游端38(即后者的上游表面接触凸缘44)。膨胀区段B2从互锁元件36,300的所述下游端38延伸至衬套凸缘44的夹紧面443。
因此，如果弹性连接元件39至少在轴向方向上膨胀小于套管部件的话，那么这在火焰燃烧或受热时将进一步增加紧固系统3的夹紧力。
当选择用于不同受热部件的材料时，不仅要考虑其热膨胀系数，而且还应考虑其它特性，例如蠕变强度、抗氧化能力等等。因此，在某些实施例中，上面的不等式通过提供额外的补偿元件300来满足，其同其它受热部件比较具有非常高(或非常低)的热膨胀系数。根据图3，高热膨胀补偿元件300可围绕上游末端部分31设置为环状(或螺母36本身)，位于凸缘21的上游表面25和元件39之间。在补偿元件300热膨胀时，伸长的中间区段30在上游方向上被部分地拉伸穿过凹部24，其缩短了所需要的夹紧长度，并增加了热操作条件下的夹紧强度。互锁元件36例如可由两个蛤壳制成，以便更容易地组装。
图4显示了弹性连接元件39的一个优选实施例，其还可见于图2c中(参见上文)。弹性连接元件39由单件材料机械加工、铣削和/或铸造而成。弹性连接元件39包括伸长的中间区段30，其将第一(或上游)和第二(或下游)末端部分31,32彼此连接起来。中间区段30(也被称为棱柱)具有弧形的或多边形的横截面，其在其长度L上是恒定的。此外，元件39包括用于与套管部件相接合的互锁或接合特征(例如螺母36,300)，并且其包括过渡区段33,34，过渡区段33,34将中间区段30连接到第一末端部分和第二末端部分31,32上。过渡区段33,34使中间区段30和第一末端部分及第二末端部分31,32的不同的横截面彼此相匹配。大体上，第一末端部分和第二末端部分31,32相对于中间区段30的横截面面积具有放大的横截面面积。过渡区段33,34可为圆锥、圆角和/或其组合。互锁特征36,300可具有钩子或螺纹等任何形状。
在其第二末端部分32上，弹性连接元件39具有环形突出物35，其可在装配状态下离凸缘44的沿径向向外突出元件441的上游表面距离几毫米，或者可与之相接触。这代表用于组装工具的典型接口，例如可供扳手使用的六角形。环可用于将预张力应用于弹性连接元件39上。
图5至图8显示了中间区段30的横截面的优选实施例。图5显示了具有圆形横截面轮廓的中间区段30，其具有直径D。图6显示了具有椭圆形横截面轮廓的中间区段30，其具有侧向直径b和共轭直径D。图7显示了具有矩形横截面轮廓的中间区段30，其具有长边长度b和短边长度D。图8显示了具有圆形横截面轮廓的中间区段30，其中圆具有直径b，并且顶部和底部被切断，从而具有平坦的平行的相对表面，其沿轴向间隔开距离D。
对于弹性连接元件39的尺寸：直径D可(对于所有横截面)在6毫米至52毫米的范围内。比率L/D可在5至50，优选7至30的范围内。比率D/b可在1至22的范围内。因此，长度L可在42毫米至1560毫米的范围内，并且宽度b可在大约3毫米至52毫米的范围内。
图9显示了燃烧器装置10的又一实施例，其包括带侧壁22的托架结构元件2，带有第一末端和第二末端31,32及中间区段30的紧固系统3、燃烧衬套4和前面板5。在上述实施例中，凸缘28和47分别与托架结构元件2和衬套4的凸缘21和44相对应。然而，在根据图9的实施例中，凸缘28和47是向内定向的，而并非如上述实施例中的凸缘21,44那样向外定向。在根据图9的实施例中，前面板5是平板，其与凸缘47的下游表面相接触。因此，前面板5和托架结构元件2彼此被夹紧在一起，而衬套4被夹紧在元件2的前面27和前面板5的上游表面之间。对于这种配置的组件，可在例如更靠近热气体的弹性连接元件39的末端上应用卡口连接系统。
因此，前面板5可为没有外侧壁53的平板，并且可具有通孔55，其从热侧延伸至冷侧，并接收弹性连接元件39的下游部分。托架结构元件2的凸缘28同样具有通孔29，其用于接收弹性连接元件39的上游部分。在第一末端和第二末端31,32上提供了螺母36,300，其用于将弹性连接元件39固定到前面板5和托架结构元件2上。
根据图9的实施例的优点是没有沿径向向外突出元件(例如根据图1至图3的实施例中的凸缘21,44)阻碍在衬套4和托架结构元件2的外表面上进行传送的冷却流体流8。
夹紧在衬套4和托架结构元件2之间的具有鹅颈形轮廓的前面板5的优点(根据图1至图3的实施例)是夹紧区段从热区域移开，并因此可保持在较低的温度下，这减少了热应力和膨胀。另外，其可能有益于最大限度地减小在衬套表面46和外侧壁53之间的间隙，从而保持燃烧室40的热流体远离夹紧区域。
图10显示了另一进一步的实施例的细节，其仅仅在前面板5的外面部分的轮廓方面不同于根据图9的实施例。根据图10的实施例具有外侧壁53，其具有向内定向的夹紧环54，并因此组合了根据图2和图9的实施例的优点。
这里所述的本发明的实施例是作为示例和解释而给出的，而并不限制本发明。对于本领域中的某些技术人员将会明白，在没有脱离本发明的范围内可对这些实施例做出修改和变化。具体地说，在一个实施例的上下文中所描述的特征可用于其它实施例。本发明因此覆盖了具有这种修改和变化的实施例，其处于权利要求以及相对应的等效物的范围内。
标号列表
1燃气涡轮
10燃烧器装置
11涡轮
12过渡导管
134/12的连接区域
2托架结构元件
212的凸缘/侧向部分
222的侧壁
2321的连接部分
2421中的凹部
2521的上游表面
2621的下游表面
272的下游前面
282的凸缘/侧向部分
2928中的凹部
3紧固系统
30弹性中间区段
313的上游端
323的下游端
33,34从30至31/32的过渡区段
35突出物
36接合或互锁元件
3736的上游表面
3830的下游端
39弹性连接元件
30036作为补偿元件
4燃烧器衬套
40燃烧室
414的锥形区段
4344中的阶梯
444的衬套凸缘
44144的向外突出部分
44244的向内突出部分
443将440连接到外部的槽
44444中的凹部
44540中的环形空间
4544的钩状元件
464的向内面向的表面
474的凸缘/侧向部分
4847中的凹部
5前面板
51端壁
525的过渡区段
53外侧壁
54凸缘/夹紧环
555中的凹部
6外壳
7其它托架结构
8冷却空气的方向
9喷燃器单元
90燃料/气体供给
Ca1,Ca2,Ca3套管部件的轴向膨胀区段
B1，B139的轴向膨胀区段。

Claims (15)

1.一种尤其用于筒仓燃烧器、筒形燃烧器或环形燃烧器的燃烧器装置(10)，所述燃烧器装置(10)包括：
前面板(5)，其中所述前面板(5)配置成接收至少一个燃烧器元件(9)；
基本设置在所述前面板(5)下游的燃烧器衬套(4)，其中所述燃烧器衬套(4)部分地限定了燃烧室(40)；
托架结构元件(2)，其用于承载所述前面板(5)和所述燃烧器衬套(4)，其特征在于，
所述燃烧器装置(10)还包括用于将所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)彼此连接起来的紧固系统(3)，其中所述紧固系统(3)包括至少一个弹性连接元件(39)，所述至少一个弹性连接元件(39)固定地连接在所述托架结构元件(2)上，并从所述托架结构元件(2)延伸至所述燃烧器衬套(4)和所述前面板(5)上，其中所述弹性连接元件(39)进一步固定地连接在所述燃烧器衬套(4)和/或所述前面板(5)上，从而以基本流体密封的方式将所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)彼此夹紧在一起。
2.根据权利要求1所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述至少一个弹性连接元件(39)中的各个包括伸长的中间区段(30)，所述伸长的中间区段(30)基本在轴向方向上延伸，并设计成在冷状态下将所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)彼此预夹紧在一起。
3.根据权利要求2所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述弹性连接元件(39)包括第一末端部分(31)和第二末端部分(32)，其中所述伸长的中间区段(30)将所述第一末端部分和所述第二末端部分(31,32)彼此连接起来，并且其中在所述第一末端部分和所述第二末端部分(31,32)上提供了互锁元件(36)，用于在所述伸长的中间区段(30)的拉伸应力下将所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)彼此互锁和夹紧在一起。
4.根据权利要求2或3所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)的接触部分沿轴向方向设置在彼此上，并且其中所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)的所述接触部分中的至少轴向外部两个各自包括夹紧凸缘(21,44,54;28,47)，其中所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)中的至少轴向外部两个的夹紧凸缘(21,44,54;28,47)具有至少一个，优选至少两个或多个沿周向设置的凹部(24,444;29,48,55)，其各用于接收一个弹性连接元件(39)的第一末端部分或第二末端部分(31,32)，以用于所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)在轴向方向上的夹紧作用。
5.根据权利要求4所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述燃烧器衬套(4)的所述接触部分设置在所述托架结构元件(2)和所述前面板(5)的所述接触部分之间。
6.根据权利要求4所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述前面板(5)的所述接触部分设置在所述托架结构元件(2)和所述燃烧衬套(4)的所述接触部分之间。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述前面板(5)在其周边边缘具有周向外侧壁(53)，其优选突出到下游方向上。
8.根据前述权利要求所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述外侧壁(53)具有鹅颈形轮廓，并且其中所述侧壁的自由末端部分成形为沿侧向突出的夹紧环(54)，用于与所述紧固系统(3)相接合，其中所述夹紧环(54)优选被夹紧在所述托架结构元件(2)和所述燃烧器衬套(4)的接触部分之间。
9.根据权利要求2至8中的任一项所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述紧固系统(3)经过设计，从而容许在所述托架结构元件(2)和所述燃烧器衬套(4)和/或所述前面板(5)之间由于热膨胀而引起的沿侧向方向的相对运动，因为所述伸长的中间区段(30)具有某种形状和/或由某种材料制成，使其可在所述相对运动下变形，同时保持夹紧力，以用于所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)之间的流体密封连接。
10.根据权利要求2至9中的任一项所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述伸长的中间区段(30)具有长度(L)和最小横截面直径(D)，
其中所述最小横截面直径(D)具有6毫米至52毫米的长度；并且/或者
其中比率L/D在7至30的范围内；并且/或者
其中所述伸长的中间区段(30)具有最大横截面直径(b)，并且其中D/b的比率在1至22的范围内。
11.根据前述权利要求所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述第一末端部分和/或所述第二末端部分(31,32)具有比所述中间区段(30)更大的横截面面积，并且/或者
其中所述中间区段(30)在其长度(L)上具有恒定的横截面，所述横截面优选至少部分是弧形的或整个是弧形的，尤其圆形的或椭圆形的，或者是多边形的，尤其矩形的，并且/或者
其中所述弹性连接元件(39)是单件元件，并且/或者
其中过渡元件(33,34)将所述第一末端部分和/或所述第二末端部分(31,32)与所述中间区段(30)彼此连接起来，并成形为圆锥、圆角或其组合。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述紧固系统(3)和所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)及所述托架结构元件(2)的形状和/或材料经过选择，使得所述紧固系统(3)的第一轴向膨胀区段(B1，B2)在轴向方向上的热膨胀总地小于所述前面板(5)、所述燃烧器衬套(4)和所述托架结构元件(2)的第二轴向膨胀区段(Ca1、Ca2、Ca3)在轴向方向上的热膨胀。
13.根据前述权利要求所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，在所述第一轴向膨胀区段(B1，B2)和/或所述第二轴向膨胀区段(Ca1，Ca2，Ca3)中包含具有高热膨胀系数的补偿元件(300)，使得所述紧固系统(3)的夹紧力在所述补偿元件(300)热膨胀时得以增强。
14.根据前述权利要求所述的燃烧器装置(10)，其特征在于，所述互锁元件(36,300)是坐落在所述托架元件结构(2)的凸缘(21,28)的上游表面(25)上，或者坐落在所述衬套凸缘(444)或所述前面板(5)的下游表面上的元件，其中所述补偿元件(300)设置在所述凸缘(21,28)的所述上游表面(25)或所述衬套凸缘(444)的下游表面和相应的凸缘(21,44)之间，其中所述互锁元件(36)本身优选配置为所述补偿元件(300)。
15.一种燃气涡轮(1)包括根据权利要求1至14中的任一项所述的燃烧器装置(10)。
CN201510635074.7A 2014-09-30 2015-09-30 具有用于燃烧器部件的紧固系统的燃烧器装置 Active CN105465832B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14187112.9 2014-09-30
EP14187112 2014-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105465832A true CN105465832A (zh) 2016-04-06
CN105465832B CN105465832B (zh) 2020-08-04

Family

ID=51626446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510635074.7A Active CN105465832B (zh) 2014-09-30 2015-09-30 具有用于燃烧器部件的紧固系统的燃烧器装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10151489B2 (zh)
EP (1) EP3002519B1 (zh)
CN (1) CN105465832B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7082766B1 (en) * 2005-03-02 2006-08-01 General Electric Company One-piece can combustor
CN101122396A (zh) * 2006-08-08 2008-02-13 通用电气公司 径向柔顺元件的安装方法和设备
US7493767B2 (en) * 2004-06-01 2009-02-24 General Electric Company Method and apparatus for cooling combustor liner and transition piece of a gas turbine
CN102678335A (zh) * 2011-02-01 2012-09-19 通用电气公司 紊流化后端衬套组件及冷却方法
CN102695918A (zh) * 2009-12-16 2012-09-26 斯奈克玛 引导涡轮发动机燃烧室中的火花塞的方法
CN103968422A (zh) * 2013-02-05 2014-08-06 西门子公司 用于在支承结构上固定热屏块的固定件

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922851A (en) * 1974-04-05 1975-12-02 Gen Motors Corp Combustor liner support
US3990231A (en) * 1974-10-24 1976-11-09 General Motors Corporation Interconnections between ceramic rings permitting relative radial movement
JP2597800B2 (ja) * 1992-06-12 1997-04-09 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ガスタービンエンジン用燃焼器
US6397603B1 (en) * 2000-05-05 2002-06-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Conbustor having a ceramic matrix composite liner
EP1312865A1 (de) * 2001-11-15 2003-05-21 Siemens Aktiengesellschaft Ringbrennkammer für eine Gasturbine
ITMI20031673A1 (it) * 2003-08-28 2005-02-28 Nuovo Pignone Spa Sistema di fissaggio di un tubo di fiamma o "liner".
US7647779B2 (en) * 2005-04-27 2010-01-19 United Technologies Corporation Compliant metal support for ceramic combustor liner in a gas turbine engine
US8627669B2 (en) * 2008-07-18 2014-01-14 Siemens Energy, Inc. Elimination of plate fins in combustion baskets by CMC insulation installed by shrink fit
GB201408690D0 (en) * 2014-05-16 2014-07-02 Rolls Royce Plc A combustion chamber arrangement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7493767B2 (en) * 2004-06-01 2009-02-24 General Electric Company Method and apparatus for cooling combustor liner and transition piece of a gas turbine
US7082766B1 (en) * 2005-03-02 2006-08-01 General Electric Company One-piece can combustor
CN1828140A (zh) * 2005-03-02 2006-09-06 通用电气公司 整体式筒形燃烧室
CN101122396A (zh) * 2006-08-08 2008-02-13 通用电气公司 径向柔顺元件的安装方法和设备
CN102695918A (zh) * 2009-12-16 2012-09-26 斯奈克玛 引导涡轮发动机燃烧室中的火花塞的方法
CN102678335A (zh) * 2011-02-01 2012-09-19 通用电气公司 紊流化后端衬套组件及冷却方法
CN103968422A (zh) * 2013-02-05 2014-08-06 西门子公司 用于在支承结构上固定热屏块的固定件

Also Published As

Publication number Publication date
US10151489B2 (en) 2018-12-11
US20160091208A1 (en) 2016-03-31
EP3002519A1 (en) 2016-04-06
CN105465832B (zh) 2020-08-04
EP3002519B1 (en) 2020-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6705087B1 (en) Swirler assembly with improved vibrational response
KR101346491B1 (ko) 가스 터빈 엔진 연소기의 라이너용 부착 조립체 및 가스 터빈 엔진
US20180058404A1 (en) Fuel injector assembly with wire mesh damper
JP6461129B2 (ja) ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置
EP2851619B1 (en) Dual-fuel burning gas turbine combustor
JP6058174B2 (ja) ガスタービンエンジンにおける燃焼器装置
CN106605103B (zh) 用于燃气涡轮发动机的燃烧器的声阻尼系统
EP2657610B1 (en) A combustor and a method for assembling the combustor
US20130283806A1 (en) Combustor and a method for repairing the combustor
US20150204543A1 (en) Gas turbine combustor and gas turbine
EP2622278B1 (en) Gas turbine assembly and method therefor
CN105465832A (zh) 具有用于燃烧器部件的紧固系统的燃烧器装置
US20140290252A1 (en) Gas turbine engine provided with scroll
US9366445B2 (en) System and method for supporting fuel nozzles inside a combustor
KR20170106322A (ko) 연소기 라이너 가요성 지지 및 방법
EP2107314A1 (en) Combustor for a gas turbine
KR101662121B1 (ko) 라이너와 트랜지션피스 연결부 발명
US9488105B2 (en) Gas turbine assembly and method therefor
JP2015512500A (ja) ガスタービン燃焼器
EP3306199B1 (en) Combustor device for a gas turbine engine and gas turbine engine incorporating said combustor device
KR101548449B1 (ko) 가스터빈의 트랜지션 피스 조립체

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
CB02 Change of applicant information

Address after: Baden, Switzerland

Applicant after: ALSTOM TECHNOLOGY LTD

Address before: Baden, Switzerland

Applicant before: Alstom Technology Ltd.

COR Change of bibliographic data
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20171201

Address after: Baden, Switzerland

Applicant after: Energy resources Switzerland AG

Address before: Baden, Switzerland

Applicant before: ALSTOM TECHNOLOGY LTD

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant