CN113669760A - 罩帽 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种罩帽，所述罩帽包括罩帽外筒、罩帽挡板和罩帽面板，所述罩帽外筒在其长度方向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端具有冷却气入口，冷却气通过所述冷却气入口通入所述罩帽外筒内并沿从所述第一端到所述第二端的方向流动，所述罩帽挡板设于所述罩帽外筒内并与所述罩帽外筒的内壁连接，且所述冷却气的流动方向垂直于所述罩帽挡板所在的平面，所述罩帽挡板具有多个沿其厚度方向贯穿所述罩帽挡板的冲击冷却孔，所述冲击冷却孔允许所述冷却气通过，所述罩帽面板连接在所述罩帽外筒的第二端，所述罩帽面板具有多个沿其厚度方向贯穿所述罩帽面板的发散冷却孔，所述发散冷却孔位于所述罩帽面板的高温区域处。本发明实施例的罩帽可以在减少发散冷却孔数量的同时，实现高效冷却。

Description

罩帽
技术领域
本发明涉及燃烧器设备技术领域，尤其是涉及一种罩帽。
背景技术
传统的燃气轮机燃烧系统采用多个燃烧室用来实现可靠且高效的燃气轮机运行。各燃烧室包括火焰筒，燃料喷射系统，以及引导燃烧后热燃烧气自火焰筒至透平的过渡件。压气机将空气压缩到设计的压力后，一部分用于燃气轮机冷却，一部分进入燃烧室，进入燃烧室的气体一部分对过渡段、火焰筒、罩帽进行冷却，另一部分进入燃料喷射系统与燃料混合并点燃。相关技术中为实现对罩帽的高效冷却，通常在罩帽面板上设置发散冷却孔，但是相关技术中的罩帽面板存在发散冷却孔若布置密度大，则存在冷却气消耗大的问题，若发散冷却孔布置密度小，则存在冷却效果差，冷却效率低的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种罩帽，所述罩帽可以在减少发散冷却孔数量的同时，实现高效冷却。
根据本发明实施例的罩帽包括：罩帽外筒，所述罩帽外筒在其长度方向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端具有冷却气入口，冷却气通过所述冷却气入口通入所述罩帽外筒内并沿从所述第一端到所述第二端的方向流动；罩帽挡板，所述罩帽挡板设于所述罩帽外筒内并与所述罩帽外筒的内壁连接，且所述冷却气的流动方向垂直于所述罩帽挡板所在的平面，所述罩帽挡板具有多个沿其厚度方向贯穿所述罩帽挡板的冲击冷却孔，所述冲击冷却孔允许所述冷却气通过；罩帽面板，所述罩帽面板连接在所述罩帽外筒的第二端，所述罩帽面板具有多个沿其厚度方向贯穿所述罩帽面板的发散冷却孔，所述发散冷却孔位于所述罩帽面板的高温区域处。
根据本发明实施例的罩帽，通过在所述罩帽外筒内设置罩帽挡板，且罩帽挡板上设置冲击冷却孔，罩帽面板的高温区域处设有发散冷却孔，可以利用冲击冷却孔对罩帽面板的高温区域进行第一次冷却，然后利用发散冷却孔实现冷却气的均匀分布，从而使罩帽面板的各区域冷却均匀，提高罩帽冷却效率，降低发散冷却孔数量，以减小冷却气消耗，增加燃机效率。
在一些实施例中，所述罩帽挡板具有第一喷嘴通道，所述罩帽面板具有第二喷嘴通道，所述第一喷嘴通道与所述第二喷嘴通道相对。
在一些实施例中，所述第一喷嘴通道包括第一中心喷嘴通道和多个第一外围喷嘴通道，多个所述第一外围喷嘴通道环绕在所述第一中心喷嘴通道的外周，且多个所述第一外围喷嘴通道在所述第一中心喷嘴通道的周向上间隔布置，所述第二喷嘴通道包括第二中心喷嘴通道和多个第二外周喷嘴通道，多个所述第二外围喷嘴通道环绕在所述第二中心喷嘴通道的外周，且多个所述第二外围喷嘴通在所述第二中心喷嘴通道的周向上间隔布置。
在一些实施例中，所述冲击冷却孔包括多个外围冲击冷却孔、多个中间冲击冷却孔和多个中心冲击冷却孔，所述中心冲击冷却孔、所述中间冲击冷却孔和所述外围冲击冷却孔在所述罩帽挡板的径向上沿远离所述罩帽挡板的中心位置依次间隔布置。
在一些实施例中，多个所述中心冲击冷却孔环绕在所述第一中心喷嘴通道的外周并在所述第一中心喷嘴通道的周向间隔布置，相邻所述第一外围喷嘴通道之间具有一个所述中间冷却孔，多个所述外围冲击冷却孔位于所述罩帽挡板的外周边缘处并在所述罩帽挡板的周向上间隔布置。
在一些实施例中，多个沿所述第一中心喷嘴通道周向间隔布置的所述中心冲击冷却孔可以形成中心冷却环，多个所述中间冲击冷却孔可以形成中间冷却环，多个沿所述罩帽挡板的周向间隔布置的所述外围冲击冷却孔可以形成外围冷却环，所述中心冷却环、所述中间冷却环和所述外围冷却环在所述罩帽挡板的径向上间隔布置并沿逐渐远离所述第一中心喷嘴通道的方向布置。
在一些实施例中，所述中心冷却环为多个，多个所述中心冷却环在所述第一中心喷嘴通道的径向上间隔布置，所述中间冷却环为多个，多个所述中间冷却环在所述第一中心喷嘴通道的径向上间隔布置，所述外围冷却环为多个，多个所述外围冷却环在所述第一中心喷嘴通道的径向上间隔布置。
在一些实施例中，所述冲击冷却孔的直径为d，则满足5mm≤d≤20mm。
附图说明
图1是根据本发明实施例的罩帽的罩帽面板的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的罩帽的罩帽挡板的结构示意图。
图3是根据本发明实施例的罩帽的结构示意图。
附图标记：
罩帽1；
罩帽外筒10；罩帽面板20；发散冷却孔201；第二喷嘴通道202；第二中心喷嘴通道2021；第二外围喷嘴通道2022；罩帽挡板30；冲击冷却孔301；中心冲击冷却孔3011；中间冲击冷却孔3012；外围冲击冷却孔3013；第一喷嘴通道302；第一中心喷嘴通道3021；第一外围喷嘴通道3022。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1-图3所示，根据本发明实施例的罩帽1包括罩帽外筒10、罩帽挡板30和罩帽面板20。
如图3所示，罩帽外筒10在其长度方向上具有相对的第一端和第二端，第一端具有冷却气入口(未示出)，冷却气通过冷却气入口通入罩帽外筒10内并沿从第一端到所述第二端的方向流动(图3所示的气流方向)，罩帽挡板30设于罩帽外筒10内并与罩帽外筒10的内壁连接，且冷却气的流动方向垂直于罩帽挡板30所在的平面，罩帽挡板30具有多个沿其厚度方向贯穿罩帽挡板30的冲击冷却孔301，冲击冷却孔允许冷却气通过。
进一步地，如图3所示，罩帽面板20连接在罩帽外筒10的第二端，罩帽面板20具有多个沿其厚度方向贯穿罩帽面板20的发散冷却孔201，发散冷却孔位于罩帽面板20的高温区域处。
换言之，通入罩帽外筒10内的冷却气可通过冲击冷却孔301垂直冲击罩帽面板20，具体地，冷却冲击孔可对应罩帽面板20的高温区域设置，从而利用冲击冷却对罩帽面板20的高温区域进行第一次冷却，在第一次冷却后，针对罩帽面板20上仍然存在高温区域处设置发散冷却孔201以进一步将冷却气均匀分布，对高温区域进一步冷却。
发明人发现，相关技术中的罩帽仅在罩帽面板上设置发散冷却孔，以用于对罩帽进行冷却，但是单一的冷却方式存在冷却效率低的问题，由此为了提高冷却效果，相关技术中需要在罩帽面板上设置大量的发散冷却孔，这就导致冷却气消耗大，燃机效率低。
基于上述问题，本申请通过在罩帽外筒10内设置罩帽挡板30，并在罩帽挡板30上设置冲击冷却孔301，可以利用通过冲击冷却孔301的冷却气对罩帽面板20的高温区域进行第一次冷却，然后，在根据第一次冷却后的罩帽面板20的高温区域的分布状况，合理设置发散冷却孔201，实现罩帽1冷却温度分布均匀，由此，多种冷却方式(冲击冷却和发散冷却)的结合可以提高罩帽1冷却效率，且冲击冷却可以分担发散冷却孔201的冷却压力，发散冷却孔201无需密集布置，进一步减小冷却气消耗，增加燃机效率。
根据本发明实施例的罩帽，通过在所述罩帽外筒内设置罩帽挡板，且罩帽挡板上设置冲击冷却孔，罩帽面板的高温区域处设有发散冷却孔，可以利用冲击冷却孔对罩帽面板的高温区域进行第一次冷却，然后利用发散冷却孔实现冷却气的均匀分布，从而使罩帽面板的各区域冷却均匀，提高罩帽冷却效率，降低发散冷却孔数量，以减小冷却气消耗，增加燃机效率。
进一步地，如图1和图2所示，罩帽挡板30具有第一喷嘴通道302，罩帽面板20具有第二喷嘴通道202，第一喷嘴通道302与第二喷嘴通道202相对。可以理解的是，第一喷嘴通道302和第二喷嘴通道202可以用于装配燃机的喷嘴。
具体地，如图2所示，第一喷嘴通道302包括第一中心喷嘴通道3021和多个第一外围喷嘴通道3022，多个第一外围喷嘴通道3022环绕在第一中心喷嘴通道3021的外周，且多个第一外围喷嘴通道3022在第一中心喷嘴通道3021的周向上间隔布置。
如图1所示，第二喷嘴通道202包括第二中心喷嘴通道2021和多个第二外周喷嘴通道，多个第二外围喷嘴通道2022环绕在第二中心喷嘴通道2021的外周，且多个第二外围喷嘴通在第二中心喷嘴通道2021的周向上间隔布置。
进一步地，如图2所示，冲击冷却孔301包括多个外围冲击冷却孔3013、多个中间冲击冷却孔3012和多个中心冲击冷却孔3011，中心冲击冷却孔3011、中间冲击冷却孔3012和外围冲击冷却孔3013在罩帽挡板30的径向上沿远离罩帽挡板30的中心位置依次间隔布置。由此，中心冲击冷却孔3011、中间冲击冷却孔3012和外围冲击冷却孔3013可针对罩帽面板20的高温区域进行高效的冲击冷却，提高冷却效果。
具体地，如图2所示，多个中心冲击冷却孔3011环绕在第一中心喷嘴通道3021的外周并在第一中心喷嘴通道3021的周向间隔布置，相邻第一外围喷嘴通道3022之间具有一个第一外围冲击冷却孔3013，多个外围冲击冷却孔3013位于罩帽挡板30的外周边缘处并在罩帽挡板30的周向上间隔布置。
进一步地，如图2所示，多个沿所述第一中心喷嘴通道3021周向间隔布置的中心冲击冷却孔3011可以形成中心冷却环，多个中间冲击冷却孔3012可以形成中间冷却环，多个沿罩帽挡板的周向间隔布置的外围冲击冷却孔可以形成外围冷却环，中心冷却环、中间冷却环和外围冷却环在罩帽挡板的径向上间隔布置并沿逐渐远离第一中心喷嘴通道的方向布置。
进一步地，中心冷却环为多个，多个中心冷却环在第一中心喷嘴通道的径向上间隔布置，中间冷却环为多个，多个中间冷却环在第一中心喷嘴通道的径向上间隔布置，外围冷却环为多个，多个外围冷却环在第一中心喷嘴通道的径向上间隔布置。
进一步地，冲击冷却孔301的直径为d，则满足5mm≤d≤20mm。例如，d可以为10mm、15mm或20mm。由此，合理设置d的数值既可以提高冲击冷却效果，又可以保证罩帽挡板30的结构强度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种罩帽，其特征在于，包括：
罩帽外筒，所述罩帽外筒在其长度方向上具有相对的第一端和第二端，所述第一端具有冷却气入口，冷却气通过所述冷却气入口通入所述罩帽外筒内并沿从所述第一端到所述第二端的方向流动；
罩帽挡板，所述罩帽挡板设于所述罩帽外筒内并与所述罩帽外筒的内壁连接，且所述冷却气的流动方向垂直于所述罩帽挡板所在的平面，所述罩帽挡板具有多个沿其厚度方向贯穿所述罩帽挡板的冲击冷却孔，所述冲击冷却孔允许所述冷却气通过；
罩帽面板，所述罩帽面板连接在所述罩帽外筒的第二端，所述罩帽面板具有多个沿其厚度方向贯穿所述罩帽面板的发散冷却孔，所述发散冷却孔位于所述罩帽面板的高温区域处。
2.根据权利要求1所述的罩帽，其特征在于，所述罩帽挡板具有第一喷嘴通道，所述罩帽面板具有第二喷嘴通道，所述第一喷嘴通道与所述第二喷嘴通道相对。
3.根据权利要求2所述的罩帽，其特征在于，所述第一喷嘴通道包括第一中心喷嘴通道和多个第一外围喷嘴通道，多个所述第一外围喷嘴通道环绕在所述第一中心喷嘴通道的外周，且多个所述第一外围喷嘴通道在所述第一中心喷嘴通道的周向上间隔布置，所述第二喷嘴通道包括第二中心喷嘴通道和多个第二外周喷嘴通道，多个所述第二外围喷嘴通道环绕在所述第二中心喷嘴通道的外周，且多个所述第二外围喷嘴通道在所述第二中心喷嘴通道的周向上间隔布置。
4.根据权利要求3所述的罩帽，其特征在于，所述冲击冷却孔包括多个外围冲击冷却孔、多个中间冲击冷却孔和多个中心冲击冷却孔，所述中心冲击冷却孔、所述中间冲击冷却孔和所述外围冲击冷却孔在所述罩帽挡板的径向上沿远离所述罩帽挡板的中心位置依次间隔布置。
5.根据权利要求4所述的罩帽，其特征在于，多个所述中心冲击冷却孔环绕在所述第一中心喷嘴通道的外周并在所述第一中心喷嘴通道的周向间隔布置，相邻所述第一外围喷嘴通道之间具有一个中间冲击冷却孔，多个所述外围冲击冷却孔位于所述罩帽挡板的外周边缘处并在所述罩帽挡板的周向上间隔布置。
6.根据权利要求5所述的罩帽，其特征在于，多个沿所述第一中心喷嘴通道周向间隔布置的所述中心冲击冷却孔可以形成中心冷却环，多个所述中间冲击冷却孔可以形成中间冷却环，多个沿所述罩帽挡板的周向间隔布置的所述外围冲击冷却孔可以形成外围冷却环，所述中心冷却环、所述中间冷却环和所述外围冷却环在所述罩帽挡板的径向上间隔布置并沿逐渐远离所述第一中心喷嘴通道的方向布置。
7.根据权利要求6所述的罩帽，其特征在于，所述中心冷却环为多个，多个所述中心冷却环在所述第一中心喷嘴通道的径向上间隔布置，所述中间冷却环为多个，多个所述中间冷却环在所述第一中心喷嘴通道的径向上间隔布置，所述外围冷却环为多个，多个所述外围冷却环在所述第一中心喷嘴通道的径向上间隔布置。
8.根据权利要求1所述的罩帽，其特征在于，所述冲击冷却孔的直径为d，则满足5mm≤d≤20mm。
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