CN1509392A - 燃烧室、尤其是燃气轮机的燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃烧室(5)、尤其是燃气轮机的燃烧室(5)，它包括一个围绕内腔(8)的外部壁结构(10)和一个由设在内腔(8)中的壳体(15)表面构成的内壁。按本发明的燃烧室主要可通过在外部壁结构(10)与内壁之间流动的空气流(L)对流冷却，其中，空气流(L)在一封闭的冷却空气通道(20)内导引。壳体(15)可借助一个悬挂装置安装在燃烧室的内腔(8)中，该悬挂装置包括多个排列在壳体(5)周围的固定件(60)，它们在有预紧力的情况下与壁结构(10)连接。

Description

燃烧室、尤其是燃气轮机的燃烧室
本发明涉及一种燃烧室、尤其是燃气轮机的燃烧室，它有一个围绕内腔的外部壁结构和一个与壁结构相隔一定距离的内壁。此外，本发明还涉及按权利要求10前序部分所述的一种用于此类燃烧室的悬挂装置。
通常燃烧室遭遇热燃气的表面借助冲击冷却方式来得到冷却，其中，用于冷却的冷却介质实际上垂直冲击在要冷却的表面上。此类冷却非常有效，但冷却介质由于在这里冲击在要冷却的表面上所以产生大的压力损失。
在燃气轮机中，通常将取自于由压缩机产生的空气流的空气作为冷却剂。若在这种情况下主要采用冲击冷却的冷却方法，则为此所使用的空气在实施冷却后由于在冷却过程发生的大的压力损失，通常不再能应用于燃烧，因为冷却空气的质量流量在冷却后过多地减小。因此，在实施冷却后冷却空气不再提供燃烧之用。这无疑意味着人们必须容忍空气损失，它通常在压缩机产生的空气质量流量的4至8％范围内变动。此外这种空气损失导致恶化涡轮机的效率。
在DE 19751299 C2中介绍了一种燃烧室，它有一个围绕内腔的壁结构以及与此壁结构相隔一定距离的内壁。此外在由壁结构与内壁构成的间隔内设一隔板，它有一些供用于冲击冷却的冷却蒸汽流过用的孔。
燃烧室用蒸汽冷却，其中，冷却蒸汽进入一外冷却腔内，从那里通过孔转入内冷却腔，以及在内冷却腔通过冲击冷却方式冷却内壁背对热燃气的那一侧。
在这里的缺点是，冷却剂-在此情况下为冷却蒸汽-由于冲击冷却遭受巨大的压力损失。若在所说明的燃烧室中采用冷却空气代替冷却蒸汽，则该冷却空气流由于高的压力损失不再能用于燃烧。
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种燃烧室，尤其是燃气轮机的燃烧室，它包括一个围绕内腔的壁结构和一个与壁结构相隔一定距离的内壁，这种燃烧室能便于生产并尤其克服了上述的种种缺点。
上述技术问题按本发明通过一种燃烧室、尤其是燃气轮机的燃烧室来解决，它有一围绕内腔的外部壁结构和一个与壁结构隔开一定距离的内壁，其中，所述内壁由一个设在内腔中的壳体的表面构成，以及它主要可通过在外部壁结构与内壁之间流动的空气流被对流冷却，其中，所述空气流在一封闭的冷却空气通道内被导引。
所述壳体的表面与外部壁结构在这里构成冷却空气通道，该通道此外防止冷却空气直接排入燃烧室的燃烧腔内。只要存在一个封闭的冷却系统。冷却空气就会扫掠过由壳体表面构成的内壁并通过对流冷却方式冷却内壁。
在冷却空气通道内流动的空气可以直接通过燃烧器导引；它们因而积极参与燃烧过程。也就是说基本上只存在一个确定的从冷却空气通道引出的冷却空气出口，亦即在燃烧器所在的区域内，以便将冷却空气输入燃烧器。
在对流冷却时冷却空气的压力损失比冲击冷却时小得多。由此，按本发明的燃烧室克服了先有技术的缺点。此外，冷却空气在一封闭的冷却系统内导引避免了冷却空气的损失，这种损失是由于冷却空气直接进入燃烧室的燃烧腔引起的。
按本发明的有利的设计，壳体沿最多一个切断面分开。也就是说，所述壳体最多由两个预制的部分组成。
以此方式在壳体组合时只形成一个为防止处于壳体内部的燃烧腔内进入冷却空气而必须密封的缝隙，以避免空气损失。
比较有利的是，所述壳体由薄板、尤其是壁厚在3mm与10mm之间的薄板制成。
所述薄板是一种能经济地生产和加工的材料，它有高耐热强度。该薄板上述优选的壁厚范围导致特别薄的内壁。因为在按本发明的燃烧室中进行对流冷却时，冷却空气流比较缓慢地沿内壁的外侧运动，所以薄的内壁特别有利，因为与厚的内壁相比，薄的内壁通过缓慢的对流空气流能比较容易冷却。
按本发明的一种有利的设计，壳体从伸入内腔的燃烧器一直延伸到燃烧室的热燃气出口。
在本发明的这种有利的设计中，实际上内腔中整个对于燃烧重要的这部分空腔被壳体围绕，并因而按本发明采用的冷却实际上包括了整个燃烧腔，因为燃烧腔被壳体的内壁围绕。从而不需要为燃烧室的其他区域采取附加的冷却措施。
有利地，壳体在热燃气出口的区域内与所述壁结构钩挂在一起。
当燃气轮机工作时，尤其在燃烧室内形成大的温度变动，这导致壳体膨胀或收缩。膨胀或收缩的方向相对于沿燃烧室长度方向定向的轴线既沿径向也沿轴向发生。因此，壳体应设置为它允许上述膨胀和/或收缩。挂钩是一种特别容易建立的支承，在这种情况下还可以实施被钩住构件的运动(膨胀/收缩)：薄板壳体的边缘，优选地在热燃气出口侧的边缘，设一沿径向(亦即基本上垂直于表面布置)的接片，它插入在壁结构内延伸的槽中。这种挂钩有利地设计为，使槽略宽于接片，从而实现一种具有间隙的结构。因此在挂钩区内允许壳体由于温度变动进行轴向膨胀或收缩，不会损害此挂钩。挂钩的另一个优点是，由此同时可实现壳体相对于壁结构的密封。
为保证壳体径向膨胀，所述接片优选地有至少一个缝，从而使接片沿径向的刚性不再那么大以及能更容易可逆地变形；为保持接片的密封效果，所述缝应配设密封装置。
优选地，壳体只在热燃气出口的区域内与壁结构挂钩。
按本发明另一项有利的设计，壁结构在热燃气出口区内有至少一个冷却空气进口。
冷却空气可通过这些孔引入由内壁和壁结构构成的冷却空气通道。在冷却空气进入通道内的地方，通过冲击冷却方式冷却壳体在那里的部分。内壁所有其他部分的表面，通过冷却空气进入冷却空气通道后沿内壁外侧流动掠过被对流冷却。
比较有利地是，所述壳体在其表面具有加强肋。
加强肋一方面提高壳体的稳定性，另一方面它们用作散热片。有利地，加强肋沿轴向排列在壳体表面上。肋的高度和宽度尺寸可按这样的方式确定，即，只产生小的应力。
按本发明另一项有利的设计，壳体在燃烧器的区域内有一个用于插入燃烧器的装置。
燃烧器是燃烧室的一个重要组成部分，因而应尽可能方便和灵活地装在燃烧室中。为此，一种用于插入作为按本发明的燃烧室组成部分的燃烧器的装置是特别合适的。为了安装燃烧器也可设一单独的燃烧器插件，它插入用于插入燃烧器的装置中。
按本发明另一项有利的设计，所述壳体借助一个悬挂装置悬挂在所述壁结构上。
所述悬挂装置是将壳体装在燃烧室内的一种特别恰当的装置。若壳体悬挂在燃烧室内，则在壳体表面与壁结构之间形成一个间隙，它构成冷却空气通道。因此悬挂装置的结构也可以影响冷却空气通道的设计。此外，悬挂装置允许壳体在温度变动时膨胀和/或收缩。
有利地，悬挂装置由多个布置在壳体周围的固定件构成，它们在有预紧力的情况下与壁结构连接。
通过预紧固定件，稳定壳体在燃烧室内部的位置。通过在壳体表面周围布置多个固定件，作用在壳体上的力可以特别均匀地分布。
有利地，固定件弹性地支承在壁结构的侧面上。
这种弹性的支承一方面用于实现预紧以及另一方面起减振的作用，例如在涡轮机工作中负荷变换时和/或由于温度变动会使壳体产生这种振动。
特别有利的是将悬挂装置设计为，使被悬挂的壳体能相对于沿燃烧室长度方向延伸的轴线既能轴向运动也能径向运动。
以此方式保证，壳体实际上可以沿所有的方向热膨胀或收缩，而不会损害悬挂装置和/或燃烧室。因为在涡轮机工作期间非常频繁地出现大的温度变动，所以有必要保证涡轮机那些在热燃气发生关联的部分有膨胀或收缩的可能性。在这里应当注意，尽管创造了膨胀或收缩的可能性，但仍应保证涡轮机所涉及的部分例如针对燃气、冷却空气和/或蒸汽损失的密封性，以保证涡轮机均匀地运行以及高的效率。
按本发明另一项有利的设计，固定件包括螺栓，它们分别在第一端有一个基本上半球形的螺栓头，螺栓头可倾斜地支承在一个安装在壳体侧面上的螺栓固定装置的一个横截面基本上为半球形的凹槽内。
安装在壳体侧面上的螺栓固定装置，优选地是一个焊接在壳体上的U形固定装置。
通过将螺栓固定装置的凹槽及螺栓头均设计为半球形，形成了一种尤其允许螺栓倾斜的支承装置。这种倾斜尤其是在例如由于温度变动引起悬挂在燃烧室内的壳体运动时造成的。
有利地，所述螺栓分别以其第二端穿过壁结构中的导孔以及在壁结构外侧分别穿套在一个压力弹簧上，其中，该压力弹簧借助一个装在螺栓第二端上的垫片被预压紧在所述壁结构的外侧面上。
在此设计中，所述压力弹簧保证一个预紧力，以使该壳体在预紧力作用下与壁结构连接。在这里，压力弹簧是特别适用的、经济和可多方面使用的弹性元件，借助它们既可以实现夹紧又可以实现减振。
特别有利的是，导孔在横截面内看有一收缩，通过它阻尼所述壳体的径向和/或轴向运动。
为了使螺栓能方便地穿过导孔导引，导孔优选地比螺栓直径宽大。若现在螺栓与壳体一起由于例如温度变动进行运动，则这种导孔对于有目的地阻尼此运动并因而有利地影响燃烧室的稳定性方面的贡献不大；所以在此有利的设计中规定导孔收缩，使在导孔内运动的螺栓在收缩处摩擦，并以此方式通过摩擦阻尼所述壳体的运动和/或振动。
此外，在按本发明的燃烧室(环形燃烧室)中可设单管燃烧室，它们沿燃烧室周向分布，以及它们各构成一单独的火焰筒用于分别在那里安装一个燃烧器。由此尤其减少燃气轮机工作期间噪音的发生，因为在整个噪音生成方面燃烧器的各部分互相脱耦以及不会增加噪音振荡。此外，单管燃烧室可类似于按本发明的燃烧室结构分别有一内壳。
因此按另一种有利的进一步发展，本发明还导致一种与至少一个单管燃烧室连接的燃烧室。在这里，燃烧室的壳体与一个单管燃烧室的至少一个内壳按这样的方式连接，即在燃烧室工作期间，使内壳沿径向的热膨胀分量基本上等于所述壳体沿径向的热膨胀分量。
以此方式保证，用于冷却燃烧室壳体和/或单管燃烧室内壳的冷却空气，不会不希望地通过一个在壳体与内壳之间连接部位构成的间隙排入燃烧室内腔并因而对燃烧而言造成损失。
按本发明另一项有利的进一步发展，壳体固定在一个燃烧气出口区域内和一个燃烧器装置安装座的区域内。
在燃气轮机工作时，壳体遭受由产生的热膨胀力引起的变形。这意味着壳体不仅沿其纵向而且沿其横向(径向)膨胀或收缩。
为了允许上述热胀运动，壳体悬臂式悬挂，亦即仅在热燃气出口区和燃烧器装置安装座区域内支承。因此壳体可以在上述支承点之间自由摆动，从而补偿壳体的运动。
有利地，燃烧器装置安装座设计为单管燃烧室的内壳，或设计为燃烧器安装座，尤其设计为燃烧器滑动安装座。
上述针对燃烧器安装座的设计，既顾及按本发明的燃烧室作为纯粹环形燃烧室的设计，也考虑到作为环形燃烧室和与之连接的一些单管燃烧室(Cans)的设计。若燃烧室设计为纯环形燃烧室，则燃烧器装置安装座设计为燃烧器安装座，亦即燃烧器直接插入环形燃烧室内。在本发明的燃烧室设计为一个与一些单管燃烧室连接的环形燃烧室的情况下，燃烧器装置安装座分别设计为一个单管燃烧室的一个内壳。因此在两种情况下壳体均悬臂式地悬挂着。
有利地，所述壳体表面是曲拱形的。
采用曲拱形的尤其通过锻压制成的壳体表面提高壳体的自身刚度，所以即使壳体小的厚度也足以保证其稳定性。
按本发明另一项有利的设计，壳体由一定数量的壳体部件，尤其由一定数量的分别包括四个壳体部件的壳体部件组件组合而成。所述壳体部件有一些基本上沿其整个长度延伸的纵向肋，在对于纵向肋的自由棱边的俯视图中可看到，它们实际上直线延伸。
在壳体或壳体表面上采用纵向肋提高了所述构件的稳定性。此外，上述纵向肋可用于保证壳体在燃气轮机燃烧室内部的定位。使用多个壳体部件带来的优点例如是，当壳体修理时不必取出和置换全部壳体，而只涉及要更换的那些壳体部件。
有利地，纵向肋插入壁结构各相应地凹缺成形的纵向槽内。
以此方式，壳体部件可非常简单地保持在其位置上，只要将首先用于增大壳体部件稳定性、同时又用作导肋的纵向肋插入壁结构的纵向槽内即可。
特别有利的是壳体部件有周向肋，在对于各周向肋的自由棱边的俯视图中可看到，所述周向肋弯曲地延伸。
有利地，周向肋插入壁结构各相应地凹缺成形的周向槽内。
通过周向肋补偿例如沿周向的运动，所以壳体部件沿周向不能任意运动。此外，所说明的实施形式还带来这一优点，即可以特别方便地拆卸由多个壳体部件组成的壳体，因为壳体部件可以从燃烧器装置安装座侧面拆卸和取出，无需打开在外面的壁结构。这样做是可能的，因为壳体部件将其弯曲延伸的周向槽插入壁结构相应的斜度不同的周向槽内，所以壳体部件可轻易地从燃烧器装置安装座侧面拉出。
下面详细说明本发明的四种实施方式。其中：
图1表示通过按本发明的燃烧室的纵剖面；
图2表示按本发明的燃烧室壳体表面部分面积的俯视图；
图3表示作为按本发明的燃烧室悬挂装置一部分固定装置；
图4表示与一定数量单管燃烧室连接的按本发明的燃烧室；
图5表示与一个单管燃烧室连接的按本发明的燃烧室详图；
图6表示图5所示单管燃烧室的俯视图；
图7表示按本发明的燃烧室和悬臂支承的壳体；
图8表示与一个单管燃烧室连接的按本发明的燃烧室和悬臂支承的壳体；
图9表示按本发明的燃烧室的一个由多个部分组成的壳体；以及
图10表示与一个单管燃烧室连接的按本发明的燃烧室一个由多个部分组成的壳体。
图1表示一个燃烧室5的纵剖面。一个壁结构10构成燃烧室外壳并围绕一个内腔8。
除此之外，该内腔8还被一壳体15围绕，该壳体外表面与壁结构10相隔一定距离，所以在壁结构10与壳体15之间构成一个冷却空气通道20。
在本实施例中壳体15与壁结构10以两种不同的方式连接：
挂钩30将壳体15处于热燃气出口28区域内的部分固定在其位置上。此外，壳体15借助由多个固定件60组成的悬挂装置与壁结构10连接。固定件60优选地不仅沿轴向A而且沿径向R在壳体15表面上均匀分布，并穿过在壁结构10相应位置上的导孔70。在图3中详细表示作为悬挂装置一部分的固定件。
按本发明的燃烧室5的燃烧腔处于壳体15的内部。燃烧通过燃烧器25维持，它伸入内腔8中。在本实施形式中燃烧器25装在燃烧器插入装置42内。在这里，燃烧器插入装置42可例如设计为滑动安装座，所以燃烧器25可轻易地插入燃烧室以及也可重新拔出。
按本发明的燃烧室5在工作期间主要通过对流冷却。通过壁结构10上的冷却空气进口40进入冷却空气通道20内的冷却空气流L沿壳体15的表面掠过，并因而对流冷却所述壳体15遭遇热燃气的壁背对热燃气的那一侧。冷却空气L通过燃烧器25导引，在那里它作为供氧者积极促进燃烧；也就是说基本上只存在一个规定的将冷却空气从冷却空气通道引出的出口，亦即在燃烧器的所在地，用于将冷却空气供入燃烧器。当冷却空气流L实际上垂直冲击在壳体15表面中处于冷却空气流L通过冷却空气进口40进入冷却空气通道20后直接对准的部分上时，冲击冷却实际上只发生在这个部分上。壳体15绝大部分表面的冷却不是通过冲击冷却，而是通过冷却空气流L对流冷却，冷却空气流平行于壳体表面沿其掠过并由此从壳体表面带走热量。
按本发明的燃烧室突出的优点在于，基于所使用的封闭式冷却，一方面使冷却空气不能直接排入燃烧腔防止了空气的损失，以及另一方面基于在按本发明的燃烧室中采用对流冷却原理在冷却过程中只产生小的压力损失，所以实际上对涡轮机的效率没有不良的影响。
壳体15优选地用壁厚在3mm至10mm范围内的金属薄板制成。在这里涉及一种比较薄的由壳体15表面构成的内壁，它的一侧直接遭遇热燃气。这样一种薄的内壁可通过比较缓慢的对流冷却的冷却空气L有效地冷却，因为薄壁的热含量与厚壁相比较小，因此即使是一般较慢的冷却空气流也已够用。
壳体15有利地只是一次(亦即用一个剖切面)剖分，所以在壳体15的两个部分组合时只形成一个缝隙，它必须密封以防止冷却空气流L进入内腔8或热燃气从内腔8排入冷却空气通道20内。以此方式几乎最佳地减少冷却空气损失和因而压力损失。
壳体15面朝热燃气的内表面有利地加上隔热层。以此方式进一步改善壳体的冷却。
在燃烧室5工作期间出现大的温度变动，所以，尤其是以其内表面与热燃气直接接触的壳体15，不仅沿轴向A而且沿径向R均取决于燃烧室5当前的工作温度进行膨胀或收缩。已提及的包括插入壁结构10槽内的接片32的挂钩30带来的优点是，一方面冷却空气通道20在接片所在地点防止冷却空气损失地密封，以及另一方面壳体15在挂钩30的区域内虽然固定在其位置上，但仍能既沿轴向A又沿径向R膨胀或收缩。因此挂钩30实际上保证了壳体15的原始定位，并不限制在工作期间所述壳体15必要的膨胀可能性。
冷却空气流量并因而冷却空气流L的速度可通过冷却空气进口40的尺寸加以影响。
图2表示按本发明的燃烧室壳体15表面部分面积的俯视图，在此视图中略去了壁结构10。
为了增强壳体15设一些加强肋50，它们优选地沿轴A布置在壳体表面上。加强肋50的高度和宽度设计为使之不产生过量的应力。加强肋50除了提高壳体15的稳定性外还有利于改善壳体的冷却，因为它们在燃烧室工作时起散热片的作用，冷却空气在散热片上掠过并带走热量。
在所表示的壳体15表面的此部分面积上还有一些固定件60。
固定件60包括螺栓62，它们在壳体15表面的一侧装在螺栓固定装置68内。在下面的图3中对此作了更详细的表示。
图3详细表示一个尤其可用于按本发明的悬挂装置中的固定件60。在这里用纵剖面表示固定件60以及壳体15、螺栓固定装置68和壁结构10。
螺栓固定装置68装在尤其是焊在壳体15背对热燃气的表面上，螺栓62装在它里面。
在此图中只表示了按本发明的悬挂装置许多固定件中的一个固定件。
螺栓固定装置68有一个基本上设计为半球形的凹槽66。螺栓62的螺栓头64穿过螺栓固定装置68内的孔。螺栓头64形状闭合地置入凹槽66内，使螺栓可实施倾斜。
壁结构10有导孔70，螺栓62的杆通过它导引。螺栓62的杆通过壁结构10伸出进入外腔82内。在外腔82内螺栓62穿过压力弹簧72，它保证预紧悬挂装置并因而保证其稳定性，与此同时允许壳体15尤其沿径向R运动，这种运动主要在温度变动时产生。
压力弹簧72的预紧度通过垫片74调整，垫片被一个在螺栓62螺纹80上的螺母78固定在期望的位置上。
导孔70优选地有其直径的一个收缩76。通过此收缩76，在壳体15尤其沿径向R运动时产生的振动，可由于螺栓62在收缩66上的摩擦而得到阻尼。以此方式抑制壳体15不希望的振动。压力弹簧72可以置入壁结构10的一个槽内并由此保证其定位。
图3中详细表示的固定件60特别适合使用于按本发明的悬挂装置中。在这里采用多个此类固定件60，它们通过各自弹性地支承实现壳体15相对于壁结构10的预紧。螺栓固定装置68优选地是U形的。由于螺栓固定装置68有半球形的凹槽66，允许壳体15轴向运动A，因为半球形的螺栓头64可以在半球形凹槽66内实施沿轴向A的运动。在这里特别有利的是，孔84有比螺栓62杆的直径大的直径。
导孔70同样优选地设计为使螺栓62的杆能在其中实施沿轴向A的运动。
壳15沿径向R的运动被压力弹簧72阻尼。
螺栓头64可在两个相对侧削平，所以它可以特别容易地穿过孔84置入螺栓固定装置68内。然后将螺栓62转90°，使它不会通过孔84从螺栓固定装置68滑出。为防止螺栓62偶然转动，有利地在壁结构10的侧面设螺栓62的防转装置。由此，螺栓62可例如在维护时方便地装入或拆出，与此同时不需要担心在燃烧室工作期间例如由于螺栓振动引起螺栓无意中脱落。
用于按本发明的燃烧室的按本发明的悬挂装置，通过可借助弹簧调整的固定件的预紧度，实现壳体15的一种稳定的静止位置。在燃烧室工作时，尤其由于温度变动造成的壳体15的运动既可以沿轴向A也可以沿径向R进行，所以壳体不会由于产生过大的应力而破坏。此外这些运动还得到阻尼，从而防止产生过大的可能导致壳体破坏的运动幅度。从而在稳定性与灵活性之间达到良好的协调。
图4表示按本发明的燃烧室的壳体15′，它与一些单管燃烧室93连接。
这些单管燃烧室93分别被一个内壳90和一个围绕内壳的外壳围绕，在图中没有表示外壳。此外，在图4中也没有表示按本发明的燃烧室的支承结构。在图5中详细表示壳体15′与单管燃烧室93之间连接装置95的详情以及按本发明的冷却空气导引装置。
所述单管燃烧室93为分别插入各单管燃烧室中的燃烧器提供了一个单独的燃烧腔，所以由全部燃烧器维持的总的燃烧尽可能地不带有在各燃烧器之间所不希望发生的耦合效应(例如在噪声生成方面)。
图5详细表示按本发明的燃烧室与单管燃烧室93之间的连接装置95。
所述单管燃烧室93被内壳90围绕，内壳又被一外壳96围绕。外壳例如借助法兰连接装置110与燃烧室的壁结构10′连接。内壳90有利地借助舌槽接合装置125与壳体15′连接，并沿方向A′保持间隙，为的是使内壳90由于工作期间造成的内壳温度变动能沿方向A′膨胀。
此外，单管燃烧室93的内壳90还有一个用于安装图中未表示的燃烧器的燃烧器插座42′。
此外，内壳90可沿方向A′移动地借助多个滑动安装座9与外壳96连接。
为了使内壳90稳定地定位设有固定件120，它们优选地从外壳96到内壳90倾斜地延伸，以及它们特别有利地阻尼内壳90沿径向R′的膨胀。固定件120既可以在外壳96侧或也可以在内壳90侧或在上述两侧与相关的壳体焊接。特别有利的是，固定件120可被冷却空气流L′流过，从而保证借助冷却空气流L′不仅冷却按本发明的燃烧室而且也冷却单管燃烧室；为此，固定件可例如设计为叉形，使冷却空气流L′可基本上无阻碍地流过叉形固定件的齿。
单管燃烧室的定向A′有利地这样实现，即，使不仅壳体15′而且内壳90的热膨胀基本上沿方向A′进行，只有一小部分垂直于方向A′沿径向R′进行。在此类设计中内壳90沿径向R′的热膨胀分量100实际上与壳体15′沿径向R′的热膨胀分量105相等(如已提及的那样这两个分量都比较小)。所以在工作时主要产生沿方向A′的热膨胀，这一膨胀借助简单设计的舌槽连接装置125是允许的。舌槽连接除易于实行外其特征还在于，它实际上可以设计为气密的并因而防止部分冷却空气流L′不希望地进入单管燃烧室93和由此对于燃烧而言造成损失。
与舌槽连接装置125一样，法兰连接装置110很容易设计为气密的，所以冷却空气流L′实际上可无损失地输往图中未表示的单管燃烧室93的燃烧器，使冷却空气流L积极参与燃烧。
固定件120可例如设计成叉形并用金属薄板制成。以此方式，冷却空气流L′可没有较大的阻碍地穿过固定件120流动，以及实际上没有压力损失地输往单管燃烧室的燃烧器。
图6表示图5所示单管燃烧室93内壳90的俯视图。
内壳90被外壳96围绕。借助滑动安装座97使内壳90可沿内壳纵轴线方向移动地与外壳连接。为了内壳90的稳定定位设固定件120，它们固定在，例如焊接在外壳侧面和/或内壳侧面。固定件120优选地是弧形薄板，按一种有利的设计它们设计为叉形，所以冷却空气流实际上不受固定件妨碍地，亦即没有压力损失地，通过这种设计为叉的齿流动。固定件和/或滑动安装座97的构件，优选成对布置在内壳90上总是相对的侧面上。
图7表示按本发明的燃烧室一种优选的设计，其中，壳体150悬臂地悬挂着。这意味着，壳体150只是在热燃气出口155的区域内(例如借助一挂钩)以及在燃烧器装置安装座160的区域内(例如借助舌槽连接)是固定的。在这两个固定装置之间壳体可自由运动，所以壳体155例如可以无阻碍地实施热膨胀运动。
冷却空气流L″通过壁结构170上的空气进口进入，沿壳体150面朝壁结构170的表面掠过并对其进行对流冷却。此外，冷却空气流11″可穿过燃烧器装置安装座160内的口(例如孔)供入燃烧器180，以便积极参与燃烧。在本发明的此实施例中，燃烧器直接插入壳体150内部的燃烧腔中。
图8表示本发明的一种实施例，其中，按本发明的燃烧室的壳体150与燃烧器装置安装座160连接，后者设计为单管燃烧室190的内壳。在这里，壳体150同样只在热燃气出口155的区域内和在燃烧器装置安装座160的区域内固定，例如通过挂钩或舌槽连接。在这两个固定点之间，壳体可自由运动，所以壳体55例如可无阻碍地实施热膨胀运动。冷却空气流L″通过壁结构170上的孔进入并沿壳体150表面面朝壁结构170的那一侧掠过并对其进行对流冷却。
在本发明的此实施例中，燃烧器180不直接插入壳体150的内腔中，而是将它装在一个被一内壳围绕的单管燃烧室190内。
图9表示按本发明的燃烧室壳体的组成部分200。在这里，壳体部件200有提高其稳定性的纵向肋210。纵向肋210插入壁结构上相应的凹缺成形槽内。此外，壳体部件200有弯曲延伸的周向槽(未详细表示；对此见图10)，它们可补偿例如壳体沿周向的运动以及它们可插入壁结构上相应的凹缺成形槽内。
图10表示按本发明的燃烧室由多个壳体部件组成的壳体，此燃烧室与一个单管燃烧室260连接。
如图10所示，在每四个按图9设计的壳体部件200上，例如借助舌槽连接装置连接一个单管燃烧室的内壳260。壳体部件200有纵向肋210，它们按舌槽连接的方式插入壁构件300相应的凹缺成形槽内。
此外，壳体部件200有弯曲延伸的周向肋220，在图中没有表示的是，它们在壁结构上相应的凹缺成形周向槽内延伸。
所说明的实施形式允许环形燃烧室的内衬，亦即由一些壳体部件组成的壳体，方便地更换，无需打开外壳、亦即壁结构300。壳体的拆卸这样进行，即，拆卸围绕单管燃烧室的内壳260，接着将壳体部件210从上面已说明的槽拔出。这可以非常容易实施，因为壳体由一些壳体部件200组成，它们优选地在拆卸时成对地从壁结构300相应的凹缺成形槽拔出或在装配时成对地插入这些槽内。在此实施形式中，按本发明的燃烧室由多个壳体部件200组成的壳体悬臂地支承，所以如所说明的那样，拆卸能非常容易实施。

Claims (24)

1.一种燃烧室，尤其是燃气轮机的燃烧室(5)，它有一个围绕内腔(8)的外部壁结构(10)和一个与该壁结构(10)相隔一定距离的内壁，其特征在于：该内壁由一个设在内腔中的壳体(15)的表面构成以及主要可通过在外部壁结构(10)与内壁之间流动的空气流(L)对流冷却，其中，该空气流在一封闭的冷却空气通道(20)内被导引。
2.按照权利要求1所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(15)由板材、尤其是壁厚在3mm与10mm之间的薄板制成。
3.按照权利要求1或2所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(15)从一个伸入内腔(18)中的燃烧器(25)一直延伸到燃烧室(5)的一个热燃气出口(28)。
4.按照权利要求3所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(15)在热燃气出口(28)的区域内与所述外部壁结构(10)钩挂(30)。
5.按照权利要求3或4所述的燃烧室，其特征在于：所述外部壁结构(10)在热燃气出口(28)的区域内具有至少一个冷却空气入口(40)。
6.按照权利要求1至5之一所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(15)在其表面具有加强肋(50)。
7.按照权利要求3至6之一所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(15)在燃烧器(25)的区域内具有一个用于插入燃烧器(25)的装置(42)。
8.按照权利要求1至7之一所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(15)借助一个悬挂装置悬挂在所述壁结构(10)上。
9.按照权利要求8所述的燃烧室，其特征在于：所述悬挂装置由多个布置在壳体(15)周围的固定件(60)构成，它们被预紧地与所述壁结构(10)连接。
10.按照权利要求9所述的燃烧室，其特征在于：所述固定件(60)弹性地支承在所述壁结构(10)的侧面上。
11.按照权利要求8至10之一所述的燃烧室，其特征在于：所述悬挂装置设计为，使被悬挂的壳体(15)相对于一条沿燃烧室长度方向延伸的轴线既能实施轴向(A)运动又能实施径向(R)运动。
12.按照权利要求9至11之一所述的燃烧室，其特征在于：所述固定件(60)包括螺栓(62)，它们分别在其第一端具有一个基本上半球形的螺栓头(64)，该螺栓头可倾斜地支承在一个安装在壳体(15)侧壁上的螺栓固定装置(68)的一个横截面基本上为半球形的凹槽(66)内。
13.按照权利要求12所述的燃烧室，其特征在于：所述螺栓(62)分别以其第二端穿过所述外部壁结构(10)中的一个导孔(70)以及在该壁结构(10)外侧分别穿套在一个压力弹簧(72)上，其中，该压力弹簧(72)借助一个装在螺栓第二端上的垫片(74)被预压紧在所述壁结构(10)的外侧面上。
14.按照权利要求13所述的燃烧室，其特征在于：所述导孔(70)的横截面有一收缩(76)，通过它可阻尼所述壳体(15)的径向(R)和/或轴向(A)运动。
15.按照权利要求1至14之一所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(15)与一单管燃烧室(93)的至少一个内壳(90)按这样的方式连接，即，在燃烧室工作期间，使所述内壳(90)沿径向(R′)的热膨胀分量(100)基本上等于所述壳体(15)沿径向(R′)的热膨胀分量(105)。
16.按照权利要求1至15之一所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(150)固定在一个热燃气出口(155)区域内以及一个燃烧器装置安装座(160)的区域内。
17.按照权利要求16所述的燃烧室，其特征在于：所述燃烧器装置安装座(160)设计为一个单管燃烧室(190)的内壳，或设计为燃烧器安装座，尤其是燃烧器滑动安装座。
18.按照权利要求1至17之一所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(150)的表面是曲拱形的。
19.按照权利要求1至18之一所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体(15)沿最多一个切断面分开。
20.按照权利要求1至18之一所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体由一定数量的壳体部件(200)组成，尤其由一定数量的分别包括四个壳体部件(200)的壳体部件(200)组件组成，其中，所述壳体部件(200)具有基本上沿其整个长度延伸的纵向肋(210)，俯视该纵向肋的自由棱边，可看到该纵向肋实际上是直线延伸。
21.按照权利要求20所述的燃烧室，其特征在于：所述纵向肋(210)插入所述壁结构(270)上各相应地凹缺成形的纵向槽内。
22.按照权利要求20或21所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体部件(210)具有周向肋(220)，沿着对于该周向肋(220)的自由棱边的俯视方向看，该周向肋弯曲地延伸。
23.按照权利要求22所述的燃烧室，其特征在于：所述周向肋(220)插入所述壁结构(270)上各相应地凹缺成形的周向槽内。
24.按照权利要求22或23所述的燃烧室，其特征在于：所述壳体部件(200)可以从燃烧器装置安装座(250)侧面拆卸和取走。
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