CN108980894A - 用于燃气涡轮的燃烧器的瓦保持器 - Google Patents

用于燃气涡轮的燃烧器的瓦保持器 Download PDF

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Abstract

一种用于燃气涡轮的燃烧器的瓦保持器，包括：具有沿第一轴线(X1)延伸的管状本体(15)和固持系统(17)的连接器(11)，所述固持系统(17)构造成通过壁(3)将管状本体(15)固定在支座(18)中并抵靠壁(3)而固持瓦(7;308)；具有阻尼空间(30)和至少部分地沿第二轴线(X2)延伸的颈部(31)的消音器(12)；其中颈部(31)通过管状本体(15)声学耦合至外部，且第一轴线(X1)横向于第二轴线(X2)。

Description

用于燃气涡轮的燃烧器的瓦保持器
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2017年5月31日提交的欧洲专利申请No. 17425059.7的优先权，该申请的公开内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于燃气涡轮的燃烧器的瓦保持器。
背景技术
如已知的那样，在燃气涡轮燃烧器中，为了减轻在工作期间可在特定频率范围中出现的声脉动的目的而使用消音器。消音器削弱相应频带中的声振荡，且在被适当调谐时，其可防止有害振动而有益于效率、性能和结构完整性。为了使有益效果最大化，需要准确地选择消音器的尺寸和位置，且它们满足例如与声、热和机械性能、可行性和燃气涡轮效率有关的若干要求。
然而，将消音器联接到燃烧器的燃烧室不是简单的工作，因为燃烧室由于在机器工作期间达到的高温而必须在内侧设有绝热涂层或隔热屏。隔热屏大体上包括由特殊金属合金或耐火材料制成且在燃烧室的壳的内表面上布置成连续的排以便限定大致连续的表面的多个瓦。提供进入燃烧室的声学耦合将需要变更瓦，换言之，制作在金属瓦中具有进入孔或钻孔的特殊耐火瓦。这在任何情况下都将产生额外的成本，且还可使瓦的机械阻力置于危险下。此外，用于抵靠燃烧室的壳而固持瓦的瓦固持器限制可用于联接消音器的空间，且其定位变得很难(如果有可能的话)。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于燃气涡轮的燃烧器的瓦保持器，其允许克服或至少减少上文所述的限制。
根据本发明，提供了一种用于燃气涡轮的燃烧器的瓦保持器，其包括：
连接器，其具有沿第一轴线延伸的管状本体和固持系统，其构造成通过壁将管状本体固定在支座中，并抵靠壁而固持瓦；
消音器，其具有阻尼空间和至少部分地沿第二轴线延伸的颈部；
其中颈部通过管状本体声学耦合至外部，且第一轴线横向于第二轴线。
因此，瓦保持器还对消音器提供了机械支承和声学耦合的功能。因此，消音器可容易地配合至燃烧器，并声学耦合至燃烧室，且不需要变更瓦。具有用于接纳瓦保持器的贯穿支座的所有瓦不论是金属瓦还是耐火瓦，都可同样用于支承和声学耦合消音器的目的。
根据本发明的一个方面，固持系统包括在管状本体的联接瓦的端部处的固持部件，固持部件从管状本体沿径向向外突出。
面向燃烧室的内部的瓦保持器的内端构造成容易地接合并牢固地固持相应的瓦。
根据本发明的一个方面，固持部件包括可去除地联接到管状本体的联接瓦的端部的固持环。
可去除的连接(例如，螺纹连接)简化瓦保持器和消音器的组装和拆卸，这在维护工作中特别适于根据需要更换连接器、消音器和瓦中的任一种。
根据本发明的一个方面，固持系统包括在管状本体的联接壁的端部处的螺纹部分。
螺纹部分提供燃烧室的壳的直接联接，燃烧室的壳通常设有用于接纳常规的瓦保持器的螺纹贯穿支座。
根据本发明的一个方面，固持系统包括配合到管状本体的联接壁的端部上的外螺纹衬套。
瓦保持器的部件可容易地被安装和去除。例如，可在不去除螺纹衬套的情况下取出和更换管状本体，螺纹衬套由于高的工作温度而可保持永久地连接到壳上。
根据本发明的一个方面，颈部包括构造成将颈部固定到壁上的固定机构。
固定机构有助于直接且独立地将颈部紧固至燃烧室的壳的外面。瓦保持器的其它部分，诸如固持系统的螺纹部分，可被去除(例如，为了更换瓦的目的)而不对消音器造成干扰。
根据本发明的一个方面，固定机构包括与颈部成一体且设有安装孔的安装板和穿过安装孔以连接到壁中的支座上的螺钉。
根据本发明的一个方面，螺钉平行于管状本体的第一轴线，或螺钉平行于颈部的与管状本体的接触面处的一部分。
螺钉可在燃烧室的壳的外面中容易地被上紧到相应的接纳螺纹孔中。常规上可取决于制作接纳孔(即，在制造新机器时或在对操作改型期间)的自由度而根据需要选择螺钉的定向。
根据本发明的一个方面，消音器的颈部包括在一端处具有阻尼空间的端管和在管状本体与端管之间的中间管。
消音器的模块化构造提高了使用灵活性和安装的容易程度。
根据本发明的一个方面，中间管与端管共轴。
根据本发明的一个方面，中间管沿第三轴线延伸，第三轴线横向于第一轴线和第二轴线。
因此，消音器的构造可灵活地选择以满足声学要求和空间限制两者。
根据本发明的一个方面，端管和中间管包括用于可释放的相互连接的相应的联接凸缘。
通过凸缘的联接可容易地被释放以去除和更换消音器。因此，维护和改型变得更简单。
根据本发明的一个方面，管状本体具有联接到颈部的圆形边缘，其中平滑过渡件被限定在管状本体与颈部之间。
平滑过渡件有益于消音器的性能。
根据本发明的一个方面，一种燃气涡轮的燃烧器包括燃烧室，其具有由壁限定的壳和在壁的内表面上的隔热屏，其中隔热屏包括多个瓦，且至少一个阻尼器连接瓦通过根据前述权利要求中的任一项所述的瓦保持器抵靠壁而被固持。
根据本发明的一个方面，壁具有贯穿支座，且瓦保持器的连接器配合在贯穿支座中。
根据本发明的一个方面，阻尼器连接瓦具有界定固持支座的至少一部分的岬状物，且连接器接合岬状物以抵靠壁而固持阻尼器连接瓦。
根据本发明的一个方面，燃气涡轮的燃烧器包括燃烧室，其具有由壁限定的壳和在壁的内表面上的隔热屏，其中隔热屏包括多个耐火材料的瓦以及通过壁和至少一个耐火材料的瓦中的通路而声学耦合至燃烧室的消音器。
附图说明
现在将参照附图来描述本发明，附图示出了非限制性实施例的一些示例，在附图中：
图1为沿垂直轴平面切割的燃气涡轮的燃烧器的侧视图，其中为了清楚而去除了一些部分；
图2为沿纵向轴平面切割的结合在图1的燃烧器中的根据本发明的实施例的瓦保持器的放大侧视图；
图3为图2中的细节的放大视图；
图4为图2中的瓦保持器的正视图；
图5为根据本发明的另一实施例的瓦保持器的侧视图；
图6为根据本发明的另一实施例的瓦保持器的侧视图；以及
图7为沿轴平面切割的根据本发明的另一实施例的瓦保持器的侧视图。
具体实施方式
图1示出了燃气涡轮的燃烧器1(其中为了清楚起见去除了一些部分)。燃烧器1包括环形燃烧室2，其围绕轴线A延伸且具有由环形壁3和在环形壁3的内表面上的隔热屏5限定的壳。然而，本文所述的该布置仅通过举例的方式给出，且不认为是限制性的。具体而言，燃烧室可为任何类型(诸如，仓型或筒型或管型)的燃烧室。
隔热屏5包括多个金属合金的第一绝热瓦7和多个耐火材料的第二绝热瓦8，它们全部都围绕燃烧室2的轴线A布置成相邻的周向排。在一个实施例中，绝热瓦7、8可大体上为四边形。然而，其它形状也是可用的。
出于联接消音器的目的而选择的第一绝热瓦7中的至少一个由根据本发明的实施例的瓦保持器10紧固到环形壁3上。瓦保持器10包括如下文所述的连接器11以及通过连接器11联接到燃烧室2的内侧的消音器12。出于将消音器联接到燃烧室2的目的，其它的第一绝热瓦7可根据需要由另外的瓦保持器10或常规的瓦保持器支承。
第二绝热瓦8设有弹簧保持器13，其接合周向引导件14，周向引导件14形成在壁3的内面上并围绕轴线A延伸。
如已经提及的，瓦保持器10包括连接器11和通过连接器11联接到燃烧室2的内侧的消音器12。
如图2至4所示，连接器11包括沿连接器轴线X1延伸的管状本体15和固持系统17，所述固持系统17构造成将管状本体15固定在环形壁3中的螺纹贯穿支座18中且抵靠环形壁3而固持相应的第一绝热瓦7。管状本体可具有任何适合的截面，诸如圆形、椭圆形或多边形截面，且本公开不限于特定示例。
固持系统17包括联接到第一绝热瓦7的在管状本体15的第一端处的固持部件20。特别地，第一绝热瓦7具有由岬状物22界定的贯穿固持支座21。在一个实施例中，固持支座21居中地设在第一绝热瓦7中。然而，在未示出的其它实施例中，固持支座可设在两个或更多个第一绝热瓦之间。在该情况下，各个第一绝热瓦均具有界定贯穿固持支座的一部分的岬状物。固持部件20从管状本体15沿径向向外突出，并接合岬状物22以抵靠环形壁3而固持第一绝热瓦7。在一个实施例中，固持部件20包括例如通过螺纹联接件可去除地联接到管状本体15的第一端的固持环。
固持系统17包括联接到环形壁3的在管状本体15的第二端处的螺纹部分23。在一个实施例中，螺纹部分23限定在配合到管状本体15的第二端上的外螺纹衬套25的外表面上。衬套25插入燃烧室2的环形壁3中的螺纹贯穿支座18中以固定瓦保持器10。
消音器12具有阻尼空间和颈部31，颈部31至少部分地沿颈部轴线X2延伸，且通过连接器11的管状本体15声学耦合至消音器12的外部。在此，消音器12的外部是燃烧室2的内部。
阻尼空间30的尺寸和形状，以及颈部31的长度、直径和截面选择成在所期望的与燃烧器1的工作相关的频带中获得阻尼效果。具体而言，颈部31可具有任何适合的截面，且直径或截面大小可沿颈部轴线X2恒定或可变。管状本体15还具有延伸颈部31的功能，所以可考虑的等效颈部长度还包括管状本体15的长度。
连接器轴线X1和颈部轴线X2横向于彼此，所以由管状本体15和颈部31限定并连接燃烧室2和阻尼器空间30的管在颈部31和连接器11的接触面处形成弯曲部33。在连接器轴线X1与颈部轴线X2之间的角度可选择成符合空间占用要求。在一个实施例中，颈部31相对于轴线A大致沿径向布置。
消音器12的颈部31包括阻尼空间30位于其一端处的端管31a以及在管状本体15与端管31a之间的中间管31b。在一个实施例中，中间管31b与端管31a共轴。端管31a和中间管31b包括用于可释放的相互连接的相应的联接凸缘31c、31d。
颈部31还设有固定机构35，其构造成将颈部31固定到燃烧室2的环形壁3上。在一个实施例中，固定机构35包括与颈部31的中间管31b成一体并具有安装孔37的安装板36和穿过安装孔37的螺钉38。螺钉37联接到环形壁3的外面中的相应的螺纹支座上。在图2和3的实施例中，在颈部31的与管状本体15的接触面处的一部分中，螺钉37平行于颈部轴线X2。在接触面处，管状本体15具有联接到颈部31的圆形边缘15a，其中在管状本体15与颈部31之间限定平滑过渡件。贝氏垫圈39布置在管状本体15的圆形边缘15a与螺纹衬套25之间。当螺钉37被上紧到环形壁3时，颈部31的中间管31b的接触面边缘被压靠管状本体15和衬套25，并密封连接器11与消音器12之间的接合处。
在图5中所示的本发明的另一实施例中，消音器12的颈部31设有固定机构，在此由135指示，其构造成将颈部31固定到燃烧室2的环形壁3上，并包括与颈部31成一体且具有安装孔137的安装板136和穿过安装孔137的螺钉138。螺钉138联接到环形壁3的外面中的相应的螺纹支座。在图5的实施例中，螺钉138平行于连接器轴线X1。
图6显示了根据本发明的另一实施例。在此，消音器12具有颈部231，颈部231具有沿颈部轴线X2延伸的端部部分231a和沿中间轴线X3延伸的中间管231b，所述中间轴线X3横向于连接器轴线X1和轴线两者。具有螺钉238的固定机构235平行于连接器轴线X1。
在图7的实施例中，在燃气涡轮的燃烧器300中，瓦保持器310包括如所述的连接器311和消音器312。瓦保持器310联接到耐火材料的绝热瓦308，其具有贯穿固持支座321。具有中心孔的第二绝热瓦8一般作为封闭瓦而存在于燃气涡轮的环形燃烧室中。尽管其它第二绝热瓦308沿周向引导件(如图1中的周向引导件14)可滑动地插入，但封闭瓦最后被插入且需要通过瓦保持器固定到环形壁3上。出于此原因，这种瓦设有通孔。
最后，显而易见的是，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可对所述的瓦保持器作出所述修改和变化。

Claims (17)

1.一种用于燃气涡轮的燃烧器的瓦保持器，包括：
连接器(11; 311)，其具有沿第一轴线(X1)延伸的管状本体(15)和固持系统(17)，所述固持系统(17)构造成通过壁(3)将所述管状本体(15)固定在支座(18)中并抵靠所述壁(3)而固持瓦(7; 308)；
消音器(12; 312)，其具有阻尼空间(30)和至少部分地沿第二轴线(X2)延伸的颈部(31)；
其中所述颈部(31)通过所述管状本体(15)声学耦合至外部，且所述第一轴线(X1)横向于所述第二轴线(X2)。
2. 根据权利要求1所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述固持系统(17)包括在所述管状本体(15)的联接瓦的端部处的固持部件(20)，所述固持部件(20)从所述管状本体(15)沿径向向外突出。
3. 根据权利要求2所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述固持部件(20)包括可去除地联接到所述管状本体(15)的联接瓦的端部的固持环。
4. 根据前述权利要求中的任一项所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述固持系统(17)包括在所述管状本体(15)的联接壁的端部处的螺纹部分(23)。
5. 根据权利要求4所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述固持系统(17)包括配合到所述管状本体(15)的联接壁的端部上的外螺纹衬套(25)。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述颈部(31)包括构造成将所述颈部(31)固定到所述壁(3)上的固定机构(35)。
7. 根据权利要求6所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述固定机构(35)包括与所述颈部(31)成一体且设有安装孔(37)的安装板(36)以及穿过所述安装孔(37)用以在所述壁(3)中连接到螺纹支座的螺钉(38)。
8. 根据权利要求7所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述螺钉(38)平行于所述管状本体(15)的所述第一轴线(X1)，或所述螺钉(38)平行于所述颈部(31)的与所述管状本体(15)的接触面处的一部分。
9. 根据前述权利要求中的任一项所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述消音器(12; 312)的颈部(31)包括在一端处具有阻尼空间(30)的端管(31a)以及在所述管状本体(15)与所述端管(31a)之间的中间管(31b)。
10. 根据权利要求9所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述中间管(31b)与所述端管(31a)共轴。
11. 根据权利要求10所述的瓦保持器(7; 308)，其特征在于，所述中间管(31b)沿横向于所述第一轴线(X1)和所述第二轴线(X2)的第三轴线(X3)延伸。
12. 根据权利要求9至权利要求11中的任一项所述的瓦保持器，其特征在于，所述端管(31a)和所述中间管(31b)包括用于可释放的相互连接的相应的联接凸缘(31c, 31d)。
13.根据权利要求9至权利要求12中的任一项所述的瓦保持器，其特征在于，所述管状本体(15)具有联接到所述颈部(31)的圆形边缘(15a)，其中在所述管状本体(15)与所述颈部(31)之间限定平滑过渡件。
14. 一种燃气涡轮的燃烧器，包括燃烧室(2)，其具有由壁(3)限定的壳和在所述壁(3)的内表面上的隔热屏(5)，其中所述隔热屏(5)包括多个瓦，且至少一个阻尼器连接瓦(7;308)通过根据前述权利要求中的任一项所述的瓦保持器(10)抵靠所述壁(3)而被固持。
15. 根据权利要求14所述的燃烧器，其特征在于，所述壁(3)具有贯穿支座(18)，且所述瓦保持器(10)的所述连接器(11; 311)配合在所述贯穿支座(18)中。
16. 根据权利要求14或权利要求15所述的燃烧器，其特征在于，所述阻尼器连接瓦(7;308)具有岬状物(22)，其界定贯穿支座(18)的至少一部分，且所述连接器(11; 311)接合所述岬状物(22)以抵靠所述壁(3)而固持所述阻尼器连接瓦(7; 308)。
17. 一种燃气涡轮的燃烧器，包括：燃烧室(2)，其具有由壁(3)限定的壳和在所述壁(3)的内表面上的隔热屏(5)，其中所述隔热屏(5)包括耐火材料的多个瓦(8)；以及消音器(12; 312)，其通过所述壁(3)和至少一个所述耐火材料的瓦(8)中的通路(15)声学耦合至所述燃烧室(2)。
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