CN1261677C - 板状零件连接方法、连接体、燃气轮机燃烧器的尾管，以及燃气轮机燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种板状零件连接方法，其中诸如冷却能力等各种功能不会降低。提供的板状连接方法用于连接各自具有沿着其对置两表面之一和在对置两表面之间伸展的各通路的至少两个板状零件，包括的各步骤是：设置各板状零件，以致各板状零件的边缘彼此对靠；沿着各边缘连接各板状零件；沿着各边缘在各板状零件的各一表面上制成一沟槽；装接一封盖于沟槽并沿着沟槽最好是，各板状零件的各另一表面与沟槽的底部之间的距离基本上等同于各另一表面与各通路之间的距离，而各板状零件的各一表面与封盖的前端的距离基本上等同于此一表面与各通路之间的距离。

Description

板状零件连接方法、连接体、 燃气轮机燃烧器的尾管， 以及燃气轮机燃烧器

技术领域

本发明涉及一种板状零件连接方法，用于连接至少两个各自具有沿着其对置两表面的至少之一并在对置两表面之间伸展的各通路的板状零件；用本板件零件连接方法连接起来的连接体；燃气轮机燃烧器尾管；以及具有此尾管的燃气轮机燃烧器。

背景技术

作为燃气轮机燃烧器、喷气引擎、空间相关装置等的部件，经常使用一种板状零件，在其对置两表面之间具有各条状通路。燃气轮机燃烧器等可以通过使诸如空气或蒸汽这样的工作流体穿过各内部通路而得以冷却。

一如图2之中所示，此图是燃气轮机燃烧器的剖面视图，燃气轮机燃烧器20由燃料供应部分21和尾管22组成，把具有高温和高压的燃烧气送向涡轮(未画出)。燃料供应部分21由锥筒23—其中供给辅助燃料X和空气以形成弥散火焰，以及各喷咀24—用于喷射主要燃料Y和空气的予混气体。燃料供应部分21属于所谓多喷嘴类型，其中许多喷嘴24围绕锥筒23基本上以相等距离相间开来。

尾管22由至少两个板状零件25组成。一如图3之中所示，此图是这种板状零件25的剖面视图，一面上的具有各条状沟槽的壁板26通过焊接等成层在另一面上的平面壁板27上以构成板状零件25。一如从图3中可以看出，基本上平行于板状零件表面而伸展的各条状通路28形成在板状零件25内部。因此一种诸如空气或蒸汽的工作流体Z可以穿过构成尾管22的各板状零件通路28，以致尾管22可被冷却。

为了有效地把燃烧气供向涡轮，尾管22状为一根管子其截面形状是由横截面积在其轴线方面逐渐减小的一种三维弯曲的形状确定的。图4(a)和4(b)表明一种用于连接至少两个板状零件的一般连接方法。一如图4(a)和4(b)之中所示，在一种先前技术中，许多切割成适当形状的板状零件25a、25b设置得以致各板状零件的边缘彼此对靠。至少一个边缘制成倒角用于焊接，而后各边缘通过焊接，比如TIG焊接，连接起来。因而，制成尾管22。

不过，由于构成尾管22的各板状零件25切割成如上所述预定的形状，所以有可能一条通路28a在示于图4(a)之中的板件零件25a中或许开在有待连接的边缘处。如果在其边缘处具有通路28a孔口的板状零件25a用已知连接方法连接起来，则通路28a就由焊接金属29封闭了。于是，冷却能力在封闭通路28a所在的区域处就降低了。

其次，彼此平行的许多通路通常制成在板状零件之中。因此，即使各通路28在连接部分处未被封闭，相邻各通路之间的距离，即包含连接部分在内的、各通路的间距也局部增大了。因此，在连接部分处的冷却能力比在其他部分处降低更多。

以上连接方法的缺点也适用于不同于燃气轮机燃烧器20尾管22的装置。换句话说，这些缺点适合于所有其中某种工作流体穿之而过的板状零件。

发明内容

鉴于这些缺点，本发明的目的是提供一种板状零件连接方法，用于连接至少两个各自具有沿着其对置两表面的至少之一和在对置两表面之间伸展的各通路的板状零件；一由此板状零件连接方法连接起来的连接体；一燃气轮机燃烧器尾管；以及一具有此尾管的燃气轮机燃烧器。

按照第一实施例，提供一种板状零件连接方法，用于连接至少两个各自具有沿着其对置两表面的至少之一并在对置两表面之间伸展的各通路的板状零件，包括的各步骤是：设置各板状零件，以致各板状零件边缘彼此对靠；沿着各边缘连接各板状零件；沿着各边缘在各板状零件的一个表面上制成一条沟槽；以及沿着此沟槽装接一封盖。

在第一实施例中，由沟槽和封盖在连接部分处形成一直线形空心部分。如果通路在有待连接的一边缘处打开，此通路则连通于空心部分。因此，空心部分被用作一条工作流体通路，以致可以防止打开在板状零件边缘上的通路被封闭，并可以防止在连接部分处增大各通路之间的间距。

因此，由以上连接方法连接起来的连接体可防止诸如通过使诸如空气这样的工作流体穿过内部通路而获得的冷却能力这样的一些功能在连接部分处被降低。尤其是，当燃气轮机燃烧器的尾管是由以上板状零件连接方法制成时，在连接部分处的冷却能力基本上等同于在其他部分处的冷却能力。随之，可以减少裂缝等的出现，而可以增加尾管的寿命。因而，利用配有这种尾管的燃气轮机燃烧器可以易于维护和节省劳力。

按照第二实施例，提供一种板状零件连接方法，其中各板状零件的各另一表面与沟槽的底面之间的距离基本上等同于各另一表面与各通路之间的距离。

在第二实施例中，板状零件通路的底部可以做成在高度上基本上等同于制成在连接部分中的空心部分的底部。随之，可以确保：(1)连接部分的充分强度，(2)连接部分中充足和均匀的、诸如冷却能力这样的各种功能，以及(3)在穿过各通路和空心部分的工作流体中建立流线型流动。

按照第三实施例，提供一种板状零件连接方法，还包括在连接各板状零件之后使各板状零件的各另一表面变得平滑的步骤。

在第三实施例中，各板状零件的各另一表面基本上是在同一平面内。因此，在由这种板状零件组成的连接体(比如燃气轮机燃烧器的尾管)中，可以防止出现对于产品各种功能(比如燃烧气的流通)的有害影响。

按照第四实施例，提供一种板状零件连接方法，还包括在连接各板状零件之前使各板状零件边缘形成倒角的步骤。

在第四实施例中，当各板状零件边缘用焊接连接起来时，焊接作业可以易于进行，而焊接精度和强度均可增大。倒角边缘可以做成任何类型，包括I型、V型和单边型。

按照第五实施例，提供一种板状零件连接方法，其中封盖具有一伸向沟槽底部的突头。

在第五实施例中，可以增大连接部分的强度。穿过板状零件通路的工作流体的流率可以通过调节封盖突头的高度来加以调节。

按照第六实施例，提供一种板状零件连接方法，其中各板状零件的一个表面与封盖突头的前端之间的距离基本上等同于一个表面与各通路之间的距离。

在第六实施例中，板状零件的空心部分和各通路的上部的上部表面可以位于相对于板状零件表面的基本上同一直线上，穿过空心部分和各通路的工作流体的流率可以使之是均匀的，以及连通部分中工作流体的流线型流动可加以促进。

按照第七实施例，提供一种板状零件连接方法，其中封盖是由与板状零件一样的材料制成的。

在第七实施例中，封盖是由与板件零件一样的材料制成的，以致板状零件和封盖的膨胀系数可以彼此匹配。随之，在一次热循环中的封盖脱开、破裂等现象可予以防止。

附图说明

图1(a)至1(e)是各板状零件的剖面视图，用于说明符合本发明一项实施例的一种连接方法；

图2是一燃气轮机燃烧器的总体剖面视图；

图3是构成一燃气轮机的一尾管的各板状零件的局部剖面视图；

图4(a)是表明一对板状零件在连接前的示意图，而图4(b)是已经由一已知连接方法连接起来的各板状零件的剖面视图(沿着图4(a)中直线A-A所取)。

具体实施方式

本发明的各项实施例将参照各图在下面详细说明。图1(a)至1(e)是解释性视图，表明符合本发明一项实施例的一种连接方法的每一步骤，并且是各自在其对置两表面之间具有通路的一些板状零件的剖面视图。

在示于图1之中的用于连接各板状零件的板状零件连接方法中，其上具有条状通路2a、2b的一对板状零件1a、1b的边缘3a、3b(最好是，平行于通路2a、2b)要被连接起来，一如图1(a)之中所示。通路2a、2b沿着板状零件1a、1b的对置表面中的至少一个和在板状零件1a、1b的对置两表面之间延伸。各板状零件分别具有上部表面15a、15b和下部表面16a、16b。板状零件1a、1b设置得以致板状零件1a、1b的边缘3a、3b彼此邻接。

一如图1(b)之中所示，一楔形部分4通过借助于诸如一砂轮等切割工具来切割一对邻接的板状零件1a、1b的边缘3a、3b而制成。楔形部分4可以做成任何型式，包括I型、V型、单边型，等等。

一对板状零件1a、1b沿着边缘3a、3b连接起来。一如图1(b)之中所示，在此连接步骤中，最好是板状零件1a、1b通过把一种焊接金属5填充到楔形部分里面以致把它们焊接在一起而连接起来。由于焊接，可以制成能够抵抗较高温度的连接体。作为用在连接步骤之中的连接方法，可以采用包括TIG焊接、MIG焊接、等离子焊接、CO₂弧焊和MAG焊接的各种焊接作业以及其他一些连接作业，但并不局限于此。

在连接板状件1a、1b之后，一如图1(c)之中所示，一沟槽7通过沿着边缘3a、3b从上部表面15a、15b去除两板状零件的一部分而制成。在进行去除作业时，焊接金属5(其底部除外)被部分去除。沟槽7具有的宽度可以覆盖楔形部分4。最好是板状零件1a、1b的下部表面16a、16b与沟槽7底部之间的距离基本上等同于下部表面16a、16b与通路2a、2b之间的距离。因此，在使用由连接起来的两板状零件组成的连接体时，可防止连接部分的强度局部降低，包括冷却功能在内的各种与通路相应的功能甚至在连接部分上也可以确保并可以做得一致，而穿过各通路和中空部分的工作流体可以具有流线型流动。作为制成沟槽7的手段，可以采用诸如砂轮这样的一般切割/磨削工具，但不局限于此。

在本实施例中，说明了具有矩形截面的沟槽7。不过，可以制成具有圆形底的沟槽。在此情况下，可以防止连接体的强度降低，因为由沟槽形成的中空部分的形状可以做成基本上等同于通路的形状。

一如图1(b)之中所示，当板状零件1a、1b用焊接连接时，填入楔形部分4的一部分焊接金属5从板状零件1a、1b的下部表面16a、16b突出。因此，一如图1(c)之中所示，最好是板状零件1a、1b的下部表面16a、16b通过除去突出部分而做得彼此齐平。因此，当由连接起来的板状零件1a、1b组成的连接体用于燃气轮机燃烧器的尾管(tail pipe)时，穿过尾管的燃烧气可以比较顺利地穿过尾管。类似于以上沟槽制作步骤，作为去除焊接金属5突出部分的手段，可以采用一般的切割/磨削工具，诸如砂轮。底部表面修平步骤和沟槽制作步骤不论次序，两项步骤可以同时进行。

接着，封盖8装接于沟槽7。一如图1(d)之中所示，封盖8具有的尺寸大得足以盖住沟槽7的孔口，在本实施例中，封盖8的两个端部设置在板状零件1a、1b的上部表面15a、15b上，以便盖住沟槽7的孔口。然后，一如图1(e)之中所示，封盖8的两个端部连接于板状零件1a、1b的上部表面15a、15b。作为用在所述连接步骤之中的连接方法，可以采用包括TIG焊接、MIG焊接、等离子焊接、CO₂弧焊和MAG焊接的焊接作业以及其他连接作业，但并不局限于此。

一突头9设置在封盖8的底面上，亦即面向沟槽7的表面上。突头9插进沟槽7的孔口以便装接封盖8于沟槽7，并因而形成中空部分11。在装接封盖8之后，板状零件1a、1b的上部表面15a、15b与封盖8突头9的前端之间的距离基本上等同于板状零件1a、1b的上部表面15a、15b与通路2a、2b之间的距离。因此，封盖8突头9的前端和通路2a、2b的上部位于基本上同一参照平面上，后者基本上平行于板状零件1a、1b。因而，穿过中空部分11和通路2a、2b的工作流体的流率可以成为均匀的，而流通部分中工作流体的流线式流动(streamline flow)得以促进。

在本实施例中，采用的封盖具有大于沟槽7宽度的尺寸。不过，具有类似于沟槽7宽度的尺寸的封盖也可以配装和连接于沟槽7。在此情况下，通过连接各板状零件而形成的连接体的上部表面和下部表面可以做成平滑的。另外，在配装封盖于沟槽7的情况下不必设置突头9，而最好是各板状零件的上部表面15a、15b与封盖下部表面之间的距离做得基本上等同于上部表面15a、15b与通路2a、2b之间的距离。当然，即使在配装封盖于沟槽7的情况下，封盖的边缘也通过比如上述焊接或其他方法被连接于沟槽7的壁部。

封盖8的材料不受限制，比如，可以采用不锈钢、耐热钢或类似材料，如果材料具有为燃气轮机燃烧器尾管的连接体所需的强度、耐热性等。最好是，封盖8的材料与板状零件1a、1b的材料是一样的。因而，可以减少由于板状零件和封盖的膨胀系数之间的差别而造成的、一次热循环之后的封盖脱开、破裂或类似现象的可能性。

一如上述，中空部分11形成在沟槽7底部与封盖8突头9的前端之间。结果，中空部分11成为一条平行于通路2a、2b的通路。因此，可以防止各通路之间的间距在被连接部分处变窄。由于通路2a、2b当通路2a、2b在边缘3a、3b处敞开时连通于中空部分11，所以可以防止通路2a、2b在被连接部分处被封堵。

在由用以上连接方法连接起来的板状零件1a、1b组成的连接体中，比如燃气轮机燃烧器的尾管中，诸如空气、蒸汽等工作流体除了可以穿过通路2a、2b以外还穿过中空部分11。因此，不会发生由于通路2a、2b之间的间距变窄和通路2a、2b的封堵而造成的冷却能力降低现象。在被连接部分和其他部分处的冷却能力的均匀性可以改善，因为中空部分11和通路2a、2b当板状零件1a、1b从其侧面观看时是线性连接起来的。另外，当通路2a、2b连通于中空部分11时，连通部分中工作流体的流线式流动可以加强。因此，由用上述连接方法连接起来的各板状零件组成的连接体，比如燃气轮机燃烧器的尾管，可以防止连接部分中诸如冷却能力等一些能力的降低。因而，配有该尾管的燃气轮机燃烧器可以容易维护并节省劳力。

按照本发明用于连接各自具有沿着其两对置表面之中的至少一个并在两对置表面之间延伸的各通路的至少两个板状零件的板状零件连接方法，并不局限于上述各实施例。比如，可以省去形成楔形的步骤和底部平滑处理步骤。不必要求在封盖8上设置突头9。即使在封盖8不配有突头9的情况下，也可以防止通路2a、2b的封堵和通路2a、2b之间间距的增大。突头9的高度不必要求做得基本上等于板状零件1a、1b的上部表面15a、15b与通路2a、2b之间的距离，而且也可改变。穿过通路2a、2b的工作流体的流速可以通过调节突头9的高度而予以调节，一如上述。突头9的前端可以是带有凹槽的。在此情况下，充分和均匀的能力，诸如冷却能力，可在连接部分处得到确保，因为，中空部分11的横截面形状做得基本上等同于各通路的横截面形状。

按照第一实施例可以获得通常的效果，即可以防止板状件内部的各通路在连接部分中被封堵和可以防止各通路之间的间距在连接部分中增大。

按照第二实施例，可以获得的效果是，可以确保连接部分的强度。

按照第三实施例，可以获得的效果是，其中当本发明用于燃气轮机燃烧器的尾管时，燃烧气可以顺利地通过。

按照第四实施例，可以获得的效果是，其中可以容易进行焊接作业并可以提高焊接的精度和强度。

按照第五实施例可以获得的效果是，其中可增大连接部分的强度，且可通过调节封盖突头高度来调节穿过各板状零件通路的工作流体的流率。

按照第六实施例可以获得的效果是，其中可提高穿过中空部分和各通路的工作流体的流率的均匀性和促进连通部分中工作流体的流线型流动。

按照第七实施例，可以获得的效果是，其中可以通过使彼此匹配膨胀系数而防止一次热循环之后封盖的脱开。

Claims (10)

1.一种板状零件连接方法，用于连接至少两个板状零件，各板状零件具有沿着其对置表面中的至少一个且在对置表面之间延伸的通路，所述方法的各步骤包括：

设置各板状零件，以致各板状零件的边缘彼此邻接；

沿着所述边缘连接各板状零件；

沿着所述边缘在各板状零件的一个表面上制成一沟槽；

沿着沟槽将一封盖装接于沟槽。

2.按照权利要求1所述的板状零件连接方法，其中各板状零件的另一表面与沟槽底面之间距离基本上等于所述另一表面与各通路之间的距离。

3.按照权利要求1或2所述的板状零件连接方法，还包括在连接各板状零件之后使各板状零件的所述另一表面平滑的步骤。

4.按照权利要求1所述的板状零件连接方法，还包括在连接各板状零件之前将各板状零件的边缘做成斜边的步骤。

5.按照权利要求4所述的板状零件连接方法，其中封盖具有一伸向沟槽底部的突头。

6.按照权利要求5所述的板状零件连接方法，其中各板状零件的所述一个表面与封盖突头的前端之间的距离基本上等于所述一个表面与各通路之间的距离。

7.按照权利要求1所述的板状零件连接方法，其中封盖是用与各板状零件一样的材料制成的。

8.一种连接体，通过按照权利要求1至7中任何一项所述的板状零件连接方法连接至少两个板状零件制成，各板状零件具有沿着其对置表面之一并在对置表面之间延伸的通路。

9.一种燃气轮机的尾管，通过按照权利要求1至7中任何一项所述的板状零件连接方法连接至少两个板状零件形成，各板状零件具有沿着其对置表面之一并在对置表面之间延伸的通路。

10.一种燃气轮机燃烧器，包括按照权利要求9所述的尾管。

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