CN109667628B - 用于燃气涡轮过渡件的后框架组件 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种用于燃气涡轮过渡件的后框架组件，其包括主体，主体具有面向上游的表面和面向下游的表面。多个进给孔入口位于面向上游的表面上。进给孔入口朝面向下游的表面联接到穿过主体的多个冷却通道上。多个增压室位于面向下游的表面中或附近，并且每个冷却通道连接到增压室中的一个上且终止于增压室中的一个。冷却通道是增压室的输入。多个微通道冷却槽形成在面向下游的表面中或附近，并且每个微通道冷却槽连接到增压室中的一个上。微通道冷却槽是增压室的输出。两个或更多个冷却通道和两个或更多个微通道冷却槽连接到增压室中的一个上。
Description
技术领域
本说明书描述的设备大体上涉及后框架组件，并且更具体地涉及用于燃气涡轮的过渡件的后框架组件，其中后框架组件包括与微通道冷却槽流体连通的增压室。
背景技术
槽涡轮系统广泛用于诸如发电的领域。例如，常规燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器和涡轮。在常规燃气涡轮系统中，压缩空气从压缩机提供至燃烧器。进入燃烧器的空气与燃料混合并燃烧。热燃烧气体从燃烧器流至涡轮，以驱动燃气涡轮系统且生成电力。
在典型布置中，环形阵列的燃烧器由多个过渡件连接到第一级涡轮上。过渡件分别在一端处定形为符合相应燃烧器衬套，并且在相对端处定形为符合涡轮的入口。因此，在相对(或下游)端处，过渡件具有后框架，过渡件由后框架固定到涡轮上。冲击套筒可包绕过渡管，且可用于将从压缩机排出的工作流体引导至与过渡件接触。该工作流体最终在燃烧器中与燃料混合。
目前，进入过渡件与包绕的冲击套筒之间的流动路径的一些工作流体经由后框架中的孔除去。用于冷却后框架的该工作流体在热气体进入涡轮之前不久从燃烧器倒入热气体中。此当前冷却方法的问题在于，该工作流体并非总是到达需要冷却的后框架的区域。后框架的下游面是需要冷却的一个区域，但是过去很难冷却该区域。
发明内容
在本公开的一个方面中，提供了一种用于燃气涡轮过渡件的后框架组件。后框架组件包括主体，主体具有面向上游的表面和面向下游的表面。面向上游的表面与面向下游的表面相对。多个进给孔入口位于面向上游的表面上，并且进给孔入口中的每个联接到穿过主体朝向面向下游的表面的多个冷却通道中的一个上。多个增压室位于面向下游的表面中或附近，并且多个冷却通道中的每个连接到增压室中的至少一个上且终止于增压室中的至少一个。冷却通道构造为增压室的输入。多个微通道冷却槽形成在面向下游的表面中或附近，且多个微通道冷却槽中的每个连接到增压室中的一个上。微通道冷却槽构造为增压室的输出。冷却通道中的两个或更多个，以及微通道冷却槽中的两个或更多个连接到增压室中的一个上。
在本公开的另一个方面中，一种过渡件组件具有后框架组件，并且后框架组件包括主体，主体具有面向上游的表面和面向下游的表面。面向上游的表面大体上与面向下游的表面相对。多个进给孔入口位于面向上游的表面上，并且进给孔入口联接到穿过主体朝向面向下游的表面的多个冷却通道上。多个增压室位于面向下游的表面中或附近，并且多个冷却通道中的每个连接到增压室中的一个上且终止于增压室中的一个。冷却通道构造为增压室的输入。多个微通道冷却槽形成在面向下游的表面中或附近，且多个微通道冷却槽中的每个连接到增压室中的一个上。微通道冷却槽构造为增压室的输出。冷却通道中的两个或更多个，以及微通道冷却槽中的两个或更多个连接到增压室中的一个上。
在本公开的又一个方面中，一种燃气涡轮包括压缩机和设置在压缩机下游的燃烧区段。燃烧区段与压缩机流体连通。涡轮设置在燃烧区段下游，并且与燃烧区段流体连通。燃烧区段包括具有主体的后框架组件，主体包括面向上游的表面和面向下游的表面。面向上游的表面与面向下游的表面相对。多个进给孔入口位于面向上游的表面上，并且进给孔入口朝面向下游的表面联接到穿过主体的多个冷却通道上。多个增压室位于面向下游的表面中或附近，并且多个冷却通道中的每个连接到增压室中的一个上且终止于增压室中的一个。冷却通道构造为增压室的输入。多个微通道冷却槽形成在面向下游的表面中或附近，且多个微通道冷却槽中的每个连接到增压室中的一个上。微通道冷却槽构造为增压室的输出。冷却通道中的两个或更多个、以及微通道冷却槽中的两个或更多个连接到增压室中的一个上。
本公开技术方案1提供一种用于燃气涡轮过渡件的后框架组件，所述后框架组件包括：主体，所述主体包括面向上游的表面和面向下游的表面；位于所述面向上游的表面上的多个进给孔入口，所述进给孔入口中的每个联接到穿过所述主体朝向所述面向下游的表面的多个冷却通道中的一个上；位于所述面向下游的表面中或附近的多个增压室，所述多个冷却通道中的每个连接到所述增压室中的至少一个上且终止于所述增压室中的至少一个，所述冷却通道构造为所述增压室的输入；形成在所述面向下游的表面中或附近的多个微通道冷却槽，所述多个微通道冷却槽中的每个连接到所述增压室中的一个上，并且所述微通道冷却槽构造为所述增压室的输出；以及其中，所述冷却通道中的两个或更多个以及所述微通道冷却槽中的两个或更多个连接到所述增压室中的一个上。
技术方案2：根据技术方案1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽由预烧结预形件或金属片、或增材制造的构件覆盖。
技术方案3：根据技术方案1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的侧部上。
技术方案4：根据技术方案1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的顶部和底部处。
技术方案5：根据技术方案1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽沿周向围绕所述后框架组件的下游侧定位。
技术方案6：根据技术方案1所述的后框架组件，其中所述微通道冷却槽具有大约0.2毫米(mm)到大约3mm的范围中的深度、以及大约0.2mm到大约3mm的范围中的宽度。
技术方案7：根据技术方案1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽在所述主体的径向外表面处离开。
技术方案8提供一种过渡件组件，其具有后框架组件，所述后框架组件包括：包括面向上游的表面和面向下游的表面的主体，所述面向上游的表面大体上与所述面向下游的表面相对；位于所述面向上游的表面上的多个进给孔入口，所述进给孔入口联接到穿过所述主体朝向所述面向下游的表面的多个冷却通道上；位于所述面向下游的表面中或附近的多个增压室，所述多个冷却通道中的每个连接到所述增压室中的一个上且终止于所述增压室中的一个，所述冷却通道构造为所述增压室的输入；形成在所述面向下游的表面中或附近的多个微通道冷却槽，所述多个微通道冷却槽中的每个连接到所述增压室中的一个上，并且所述微通道冷却槽构造为所述增压室的输出；以及其中，所述冷却通道中的两个或更多个以及所述微通道冷却槽中的两个或更多个连接到所述增压室中的一个上。
技术方案9：根据技术方案8所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽由预烧结预形件或金属片、或增材制造的构件覆盖。
技术方案10：根据技术方案9所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的侧部上。
技术方案11：根据技术方案10所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽在所述主体的径向外表面处离开。
技术方案12：根据技术方案8所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的顶部和底部处。
技术方案13：根据技术方案8所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽沿周向围绕所述后框架组件的下游侧定位。
技术方案14：根据技术方案8所述的过渡件组件，其中所述微通道冷却槽具有大约0.2毫米(mm)到大约3mm的范围中的深度、以及大约0.2mm到大约3mm的范围中的宽度。
技术方案15提供一种燃气涡轮，其包括：压缩机；设置在所述压缩机下游的燃烧区段，所述燃烧区段与所述压缩机流体连通；设置在所述燃烧区段下游的涡轮；所述燃烧区段包括具有主体的后框架组件，所述主体包括面向上游的表面和面向下游的表面，所述面向上游的表面大体上与所述面向下游的表面相对；位于所述面向上游的表面上的多个进给孔入口，所述进给孔入口联接到穿过所述主体朝向所述面向下游的表面的多个冷却通道上；位于所述面向下游的表面中或附近的多个增压室，所述多个冷却通道中的每个连接到所述增压室中的一个上且终止于所述增压室中的一个，所述冷却通道构造为所述增压室的输入；形成在所述面向下游的表面中或附近的多个微通道冷却槽，所述多个微通道冷却槽中的每个连接到所述增压室中的一个上，并且所述微通道冷却槽构造为所述增压室的输出；以及其中，所述冷却通道中的两个或更多个以及所述微通道冷却槽中的两个或更多个连接到所述增压室中的一个上。
技术方案16：根据技术方案15所述的燃气涡轮，其中所述多个微通道冷却槽由预烧结预形件或金属片、或增材制造的构件覆盖。
技术方案17：根据技术方案16所述的燃气涡轮，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的侧部上。
技术方案18：根据技术方案16所述的燃气涡轮，其中所述多个微通道冷却槽在所述主体的径向外表面处离开。
技术方案19：根据技术方案16所述的燃气涡轮，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的顶部和底部处，或所述多个微通道冷却槽沿周向围绕所述后框架组件的下游侧定位。
技术方案20：根据技术方案16所述的燃气涡轮，其中所述微通道冷却槽具有大约0.2毫米(mm)到大约3mm的范围中的深度、以及大约0.2mm到大约3mm的范围中的宽度。
附图说明
图1是示例性燃烧涡轮的功能框图。
图2示出了燃烧涡轮的一部分的横截面侧视图，包括可包含本公开内容的各种方面的燃烧器。
图3示出了根据本公开内容的一个方面的如图2中所示的燃烧器的后框架的透视图。
图4示出了根据本公开内容的一个方面的后框架组件的面向上游的表面的示意图。
图5示出了根据本公开内容的一个方面的后框架的侧部横截面视图。
图6示出了根据本公开内容的一个方面的后框架的下游侧的局部横截面端视图。
图7示出了根据本公开内容的一个方面的后框架的端部横截面视图。
具体实施方式
将在下文描述本公开的一个或多个具体方面/实施例。因致力于提供对这些方面/实施例的简明描述，可能并未在说明书中描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的发展中，如同在任何工程或设计项目中，必须制定众多的实施方案特定决策以实现研发者的特定目标，例如与机器相关、系统相关和企业相关约束的一致性，这可能从一个实施方案到另一实施方案有所变化。此外，应当理解的是，这种开发工作可能复杂且耗时，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说，这仍是常规的设计、生产和制造工作。
当介绍本公开的各种实施例的元件时，用词“一(a/an)”和“所述(the)”旨在表示存在一个或多个所述元件。术语“包括”和“具有”旨在为包括性的并且意味着可能存在除了所列元件之外的额外元件。操作参数和/或环境条件的任何实例并不排除所公开实施例的其它参数/条件。此外，应理解，引用本公开的“一个实施例”、“一个方面”或“实施例”或“方面”并不意图被解释为排除也结合所叙述特征的另外的实施例或方面的存在。
如本说明书使用的，术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。举例来说，“上游”是指流体从其流出的方向，而“下游”是指流体流到的方向。术语“径向地”是指与特定部件的轴向中心线基本上垂直的相对方向，并且术语“轴向地”是指与特定部件的轴向中心线基本上平行且与径向方向垂直的相对方向。
现在参看附图，其中相同的数字表示全部图中的相同元件，图1提供了可结合本公开内容的各种实施例的示例性燃气涡轮10的功能框图。如所示出，燃气涡轮10通常包括入口区段12，所述入口区段12可包括一系列过滤器、冷却盘管、水分分离器和/或用以净化和以其它方式调节进入燃气涡轮10的工作流体(例如，空气)14的其它装置。工作流体14流动到压缩机区段，在压缩机区段中压缩机16逐渐地将动能施加到工作流体14，以产生压缩的工作流体18。
压缩的工作流体18与来自燃料源22(如燃料滑车)的燃料20混合，以在燃气涡轮10的燃烧区段26的一个或多个燃烧器24内形成可燃混合物。可燃混合物燃烧以产生具有高温、高压和高速的燃烧气体28。燃烧气体28流过涡轮区段的涡轮30来产生功。例如，涡轮30可连接到轴32上，以使得涡轮30的旋转驱动压缩机16，以产生压缩的工作流体18。
备选地或此外，轴32可将涡轮30连接到发电机34，用于产生电力。来自涡轮30的排出气体36流动通过排气区段38，排气区段38将涡轮30连接到涡轮30下游的排气烟道40。例如，排气区段38可包括余热回收蒸汽发生器(未示出)，以用于在释放到环境之前清除和从排出气体36提取额外的热。
图2提供了包括可结合到本公开的各种实施例中的示例性燃烧器24的燃气涡轮10的一部分的横截面侧视图。如图2中所示，燃烧区段26包括设置在压缩机16下游的外壳50，如压缩机排气壳。外壳50至少部分地包绕燃烧器24。外壳50至少部分地限定高压增压室52，其至少部分地包绕燃烧器24。高压增压室52与压缩机16流体连通，以便在燃气涡轮10的操作期间从压缩机16接收压缩的工作流体18。
端盖54可连接到外壳50上。在特定燃烧器设计中，端盖54与燃料源22流体连通。与端盖54和/或燃料源22流体连通的燃料喷嘴56从端盖54向下游延伸。燃料喷嘴56大体上沿轴向延伸穿过设置在外壳50内的环形盖组件58。环形衬套60如燃烧衬套或过渡管至少部分地限定燃料喷嘴56的出口端64下游的燃烧器24内的燃烧室62。流动套筒66可沿周向包绕衬套60的至少一部分。流动套筒66沿径向与衬套60分离，以便限定其间的流动通路68。流动通路68经由燃烧器24的头端部分70与燃烧室62流体连通。头端部分70可至少部分地由端盖54和/或外壳50限定。
过渡管(或过渡件)72从燃烧室62向下游延伸。过渡管72包括与下游端76沿轴向分开的上游端74。在具体构造中，上游端74包绕环形衬套60的下游部分78。过渡管72的下游端76终止于涡轮30的入口80附近。环形衬套60和/或过渡管72至少部分地限定热气体路径82，以用于将燃烧气体28从燃烧室62传送穿过高压增压室52并进入涡轮30中。
外套筒84如冲击或流动套筒沿周向围绕过渡管72延伸。外套筒84与过渡管72沿径向分开，以在其间限定冷却环带86。外套筒84可包括多个冷却孔88或通路，其提供高压增压室52与冷却环带86之间的流体连通。在一个实施例中，冷却环带86与燃烧室62流体连通。
通常也称为延迟贫燃料喷射器的一个或多个燃料喷射器90可延伸穿过外套筒84、冷却环带86和过渡管72，以将燃料喷射提供到燃烧室62下游的热气体路径82。此外或在备选方案中，燃料喷射器90可延伸穿过流动套筒66、流动通路68和衬套60，以将燃料喷射提供到燃烧室62下游的热气体路径82中。此外或在备选方案中，其它穿透物如交叉火管、点火器、压力探针和火焰探测器可用作流动环带86内的阻流体，因此产生对流动如尾流的干扰。
后框架组件(或后框架)92设置在过渡管72的下游端76处或附近。后框架92与过渡管72的下游端76一体结合。外套筒84的一部分，如前缘94，可一体地结合或连接到后框架92上以至少部分地限定冷却环带86。后框架92和过渡管72可制造为单个部件。在备选方案中，后框架92可经由焊接、硬钎焊或任何其它适合的工艺连接到过渡管72上。在一个实施例中，过渡管72、外套筒84、冷却环带86和后框架92提供为过渡件组件96。后框架92大体上提供结构支承，以在燃烧器的操作期间减少和/或防止过渡管72的下游端76的变形。此外或在备选方案中，后框架92可提供用于将过渡管72安装在外壳50内的装置。
如图3中所示，后框架92包括主体100。主体100包括外(或顶部)轨道102、内(或底部)轨道104、以及沿周向与相对的第二侧轨道108分开的第一侧轨道106。侧轨道位于后框架的侧部上，外轨道位于后框架的顶部上，且内轨道位于后框架的底部上。顶部轨道102位于底部轨道104的径向外侧。主体100还包括与面向下游的表面112分开(且相对)的面向上游的表面110(图3中不可见)，以及至少部分地在面向上游的表面110与面向下游的表面112之间围绕主体100的外周边延伸的外表面或表面114。后框架92还可包括用于安装过渡管72的安装特征116，和/或燃气涡轮10内的过渡件组件96(图2)。
后框架的侧轨道由于从“筒型”燃烧器到“环形”热气体路径的过渡而具有独特的冷却需要，其中内轨道和外轨道配合到热气体路径。然而，后框架的侧轨道没有热气体路径中的对应部分，且因此比内轨道和外轨道更直接地暴露于热气体。
图4示出了后框架92的面向上游的表面110的简化示意图，其中为了清楚起见省略了安装特征116。面向上游的表面110包括位于其上的多个进给孔入口120。进给孔入口120中的每个联接到穿过主体100的冷却通道122且沿朝下游表面112(图4中未示出)的方向。例如，一个进给孔入口120作用为相应冷却通道122的开始，以便多个进给孔入口120对应于相等数量的冷却通道122。输入进给孔入口120的空气源可为从过渡管/件72与外套筒84之间(其在其它情况下称为冷却环带86)抽出的冲击后冷却空气。进给孔入口和冷却通道的特定位置或构造可针对特定应用定制，以便最小化或减小后框架中的热梯度。后框架92的径向内表面109通常比径向外表面102、104、106、108更热，所以进给孔入口120和相应的冷却通道122可更接近或靠近径向内表面109定位。短语“径向内”和“径向外”相对于中心原点111使用，这是相对于后框架92的中心点。
图5示出了根据本公开内容的一个方面的后框架92的侧部横截面视图。进给孔入口120位于面向上游的表面110上，并且进给孔入口中的每个连接到冷却通道122上。冷却通道122穿过后框架的主体100，并且朝下游表面112延伸。冷却通道122可直线或沿轴向穿过主体，或可相对于穿过中心原点111的轴线成角。术语“轴向”相对于后框架，且大体上沿燃烧气流的方向，或换言之，进入图4的页面中。术语“径向”是与轴向方向成直角的任何方向。冷却通道122连接到且终止于(或排出到)增压室124。每个冷却通道122连接到一个增压室124上，并且一个增压室连接到多个冷却通道122上。每个增压室124具有来自多个(即，两个或更多个)冷却通道122的多个“输入”。该构造是有利的，因为其最小化或减小冷却通道的堵塞的不利效果。如果一个冷却通道变为堵塞(或以其它方式受阻)，则进给至同一增压室的其它冷却通道将继续将冷却空气流提供至增压室。
每个增压室124连接到多个微通道冷却槽126上。微通道冷却槽126形成在面向下游的表面112中或附近，并且向外延伸至径向外表面102、104、106、108。微通道冷却槽可具有从大约0.2毫米(mm)到大约3mm的范围中的深度，或0.5mm到1mm，或其间的任何子范围。此外，微通道冷却槽126可具有从大约0.2mm到大约3mm的范围中的宽度，或0.5mm到1mm，或其间的任何子范围。每个微通道126的长度将基于从增压室到后框架的径向外表面的距离改变。微通道冷却槽126可由预烧结预形件128覆盖，预烧结预形件128形成面向下游的表面112的一部分。
预烧结预形件128的基础合金可包括任何成分，如类似于主体100的一种，以促进预烧结预形件128与主体100之间的常见物理性质。例如，在一些实施例中，基础合金和主体共享共同的成分(即，它们是相同类型的材料)。在一些实施例中，基础合金可包括超级合金、镍基超级合金或钴基超级合金。在一些实施例中，基础合金的性质包括与主体100的化学和冶金相容性。预烧结预形件128还可由硬钎焊或扩散结合到主体100上的适合的金属片或增材制造的(例如，3D打印)构件替代。
图6示出了后框架92的下游侧的局部横截面端视图。为了清楚起见，省略预烧结预形件128。冷却通道122示为终止于增压室124。微通道冷却槽126从增压室124延伸至后框架的外径向表面(例如，102、106)，其中冷却空气然后排放到涡轮的热气体路径中。每个增压室124可具有两个或更多个冷却通道122作为输入。每个增压室还可具有两个或更多个微通道冷却槽作为其输出。就此构造而言，任何一个输入(或输出)的阻塞将不会切断通向增压室和任何无阻的输入或输出冷却通道/槽的冷却流。这防止后框架的任何一个区域由于阻塞的冷却孔、冷却通道或微通道冷却槽而过热。此外，微通道冷却槽126可构造成直的、弯曲的或蛇线的，以获得后框架的期望冷却程度。
图7示出了后框架的端部横截面视图。如由数字126’所示，微通道冷却槽126可沿后框架的一侧或两侧延伸。如由数字126”所示，微通道冷却槽还可沿后框架的顶部和/或底部延伸。将基于后框架的冷却需要和热梯度减小目标来选择微通道冷却通道的特定位置。微通道冷却槽126可沿周向围绕后框架的下游侧，在转角中，或仅在其特定部分中延伸。
如本说明书在整个说明书以及权利要求书中所使用的近似类语言可以应用于修饰可以许可的方式变化而不会导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由例如“约”、“大致”和“基本上”等一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精度。此处以及在整个说明书以及权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换；除非内容或语言另外指示，否则此类范围得以识别且包括其中所包括的所有子范围。应用于范围的特定值的术语“约”和“大致”适用于两个值，且除非另外依赖于测量所述值的仪器的精度，否则可指示所述值的+/-10％。
本说明书用实例来公开包括最佳模式的本公开，并且还使所属领域的技术人员能实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本公开的可获专利的范围由权利要求书界定，且可以包括所属领域的技术人员所想到的其它示例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求书的范围内。
Claims (20)
1.一种用于燃气涡轮过渡件的后框架组件，所述后框架组件包括：
主体，所述主体包括面向上游的表面和面向下游的表面；
位于所述面向上游的表面上的多个进给孔入口，所述进给孔入口中的每个联接到穿过所述主体朝向所述面向下游的表面的多个冷却通道中的一个上；
位于所述面向下游的表面中或附近的多个增压室，所述多个冷却通道中的每个连接到所述增压室中的至少一个上且终止于所述增压室中的至少一个，所述冷却通道构造为所述增压室的输入；
形成在所述面向下游的表面中或附近的多个微通道冷却槽，所述多个微通道冷却槽中的每个连接到所述增压室中的一个上，并且所述微通道冷却槽构造为所述增压室的输出；
其中，所述冷却通道中的两个或更多个以及所述微通道冷却槽中的两个或更多个连接到所述增压室中的一个上，并且
所述多个微通道冷却槽至少部分地位于所述多个增压室的轴向下游。
2.根据权利要求1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽由预烧结预形件或金属片、或增材制造的构件覆盖。
3.根据权利要求1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的侧部上。
4.根据权利要求1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的顶部和底部处。
5.根据权利要求1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽沿周向围绕所述后框架组件的下游侧定位。
6.根据权利要求1所述的后框架组件，其中所述微通道冷却槽具有0.2mm到3mm的范围中的深度、以及0.2mm到3mm的范围中的宽度。
7.根据权利要求1所述的后框架组件，其中所述多个微通道冷却槽在所述主体的径向外表面处离开。
8.一种过渡件组件，其具有后框架组件，所述后框架组件包括：
包括面向上游的表面和面向下游的表面的主体，所述面向上游的表面大体上与所述面向下游的表面相对；
位于所述面向上游的表面上的多个进给孔入口，所述进给孔入口联接到穿过所述主体朝向所述面向下游的表面的多个冷却通道上；
位于所述面向下游的表面中或附近的多个增压室，所述多个冷却通道中的每个连接到所述增压室中的一个上且终止于所述增压室中的一个，所述冷却通道构造为所述增压室的输入；
形成在所述面向下游的表面中或附近的多个微通道冷却槽，所述多个微通道冷却槽中的每个连接到所述增压室中的一个上，并且所述微通道冷却槽构造为所述增压室的输出；
其中，所述冷却通道中的两个或更多个以及所述微通道冷却槽中的两个或更多个连接到所述增压室中的一个上，并且
所述多个微通道冷却槽至少部分地位于所述多个增压室的轴向下游。
9.根据权利要求8所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽由预烧结预形件或金属片、或增材制造的构件覆盖。
10.根据权利要求9所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的侧部上。
11.根据权利要求10所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽在所述主体的径向外表面处离开。
12.根据权利要求8所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的顶部和底部处。
13.根据权利要求8所述的过渡件组件，其中所述多个微通道冷却槽沿周向围绕所述后框架组件的下游侧定位。
14.根据权利要求8所述的过渡件组件，其中所述微通道冷却槽具有0.2mm到3mm的范围中的深度、以及0.2mm到3mm的范围中的宽度。
15.一种燃气涡轮，其包括：
压缩机；
设置在所述压缩机下游的燃烧区段，所述燃烧区段与所述压缩机流体连通；
设置在所述燃烧区段下游的涡轮；
所述燃烧区段包括具有主体的后框架组件，所述主体包括面向上游的表面和面向下游的表面，所述面向上游的表面大体上与所述面向下游的表面相对；
位于所述面向上游的表面上的多个进给孔入口，所述进给孔入口联接到穿过所述主体朝向所述面向下游的表面的多个冷却通道上；
位于所述面向下游的表面中或附近的多个增压室，所述多个冷却通道中的每个连接到所述增压室中的一个上且终止于所述增压室中的一个，所述冷却通道构造为所述增压室的输入；
形成在所述面向下游的表面中或附近的多个微通道冷却槽，所述多个微通道冷却槽中的每个连接到所述增压室中的一个上，并且所述微通道冷却槽构造为所述增压室的输出；
其中，所述冷却通道中的两个或更多个以及所述微通道冷却槽中的两个或更多个连接到所述增压室中的一个上，并且
所述多个微通道冷却槽至少部分地位于所述多个增压室的轴向下游。
16.根据权利要求15所述的燃气涡轮，其中所述多个微通道冷却槽由预烧结预形件或金属片、或增材制造的构件覆盖。
17.根据权利要求16所述的燃气涡轮，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的侧部上。
18.根据权利要求16所述的燃气涡轮，其中所述多个微通道冷却槽在所述主体的径向外表面处离开。
19.根据权利要求16所述的燃气涡轮，其中所述多个微通道冷却槽位于所述后框架组件的顶部和底部处，或所述多个微通道冷却槽沿周向围绕所述后框架组件的下游侧定位。
20.根据权利要求16所述的燃气涡轮，其中所述微通道冷却槽具有0.2mm到3mm的范围中的深度、以及0.2mm到3mm的范围中的宽度。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102679402A (zh) * | 2011-03-16 | 2012-09-19 | 通用电气公司 | 后架以及用于冷却后架的方法 |
| CN104515146A (zh) * | 2013-09-25 | 2015-04-15 | 通用电气公司 | 内部冷却的过渡管后架 |
| CN105275618A (zh) * | 2014-06-27 | 2016-01-27 | 阿尔斯通技术有限公司 | 燃烧器冷却结构 |
| CN106979080A (zh) * | 2015-12-22 | 2017-07-25 | 通用电气公司 | 燃气涡轮机的燃烧系统中的分级燃料和空气喷射 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6568187B1 (en) * | 2001-12-10 | 2003-05-27 | Power Systems Mfg, Llc | Effusion cooled transition duct |
| US8245515B2 (en) * | 2008-08-06 | 2012-08-21 | General Electric Company | Transition duct aft end frame cooling and related method |
| US8651805B2 (en) | 2010-04-22 | 2014-02-18 | General Electric Company | Hot gas path component cooling system |
| US20120036859A1 (en) * | 2010-08-12 | 2012-02-16 | General Electric Company | Combustor transition piece with dilution sleeves and related method |
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| US8353165B2 (en) * | 2011-02-18 | 2013-01-15 | General Electric Company | Combustor assembly for use in a turbine engine and methods of fabricating same |
| US8956104B2 (en) | 2011-10-12 | 2015-02-17 | General Electric Company | Bucket assembly for turbine system |
| US9243506B2 (en) * | 2012-01-03 | 2016-01-26 | General Electric Company | Methods and systems for cooling a transition nozzle |
| US9297262B2 (en) | 2012-05-24 | 2016-03-29 | General Electric Company | Cooling structures in the tips of turbine rotor blades |
| US20140000267A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-02 | General Electric Company | Transition duct for a gas turbine |
| US9909432B2 (en) * | 2013-11-26 | 2018-03-06 | General Electric Company | Gas turbine transition piece aft frame assemblies with cooling channels and methods for manufacturing the same |
| WO2017105405A1 (en) | 2015-12-15 | 2017-06-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Cooling features for a gas turbine engine transition duct |
| US10577957B2 (en) * | 2017-10-13 | 2020-03-03 | General Electric Company | Aft frame assembly for gas turbine transition piece |
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-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102679402A (zh) * | 2011-03-16 | 2012-09-19 | 通用电气公司 | 后架以及用于冷却后架的方法 |
| CN104515146A (zh) * | 2013-09-25 | 2015-04-15 | 通用电气公司 | 内部冷却的过渡管后架 |
| CN105275618A (zh) * | 2014-06-27 | 2016-01-27 | 阿尔斯通技术有限公司 | 燃烧器冷却结构 |
| CN106979080A (zh) * | 2015-12-22 | 2017-07-25 | 通用电气公司 | 燃气涡轮机的燃烧系统中的分级燃料和空气喷射 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王辉 ; 张文军 ; 冯永志 ; 张秋鸿 ; .燃烧室过渡段冲击冷却效果计算与分析.热力透平.2013,(04),全文. * |
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