ES2307834T3 - Camara de combustion. - Google Patents
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Abstract
Cámara de combustión (4) para una turbina de gas (1), cuya cámara de combustión (24) está limitada por una pared interior de cámara de combustión anular (28) y una pared exterior de cámara de combustión (26), que están dotadas interiormente de un revestimiento formado por varios elementos de escudo térmico (38), en donde el o cada elemento de escudo térmico (38) forma con la pared de cámara de combustión un espacio interior (40) al que puede aplicarse un refrigerante (K), en el que está dispuesto un distribuidor de refrigerante (42), y en donde la pare interior de cámara de combustión (28) está formada por varios elementos de pared (30) que chocan entre sí sobre una juntura parcial (31) horizontal, caracterizada porque los elementos de pared están unidos entre sí en la región de la juntura parcial (31) a través de varias uniones roscadas (32), dirigidas oblicuamente respecto a la superficie de pared interior.
Description
Cámara de combustión.
La invención se refiere a una cámara de
combustión para una turbina de gas, cuya cámara de combustión está
limitada por una pared exterior anular, por un lado, y por una pared
interior anular dispuesta dentro de la misma, por otro lado. Las
paredes de cámara de combustión están dotadas interiormente de un
revestimiento formado por varios elementos de escudo térmico, en
donde el o cada elemento de escudo térmico forma un espacio
interior al que se puede aplicar un refrigerante. La invención se
refiere asimismo a una turbina de gas con una cámara de combustión
de este tipo.
Las cámaras de combustión forman parte de
turbinas de gas, que se usan en muchos campos para accionar
generadores o máquinas de trabajo. Con ello se aprovecha el
contenido energético de un combustible para generar un movimiento
de rotación de un árbol de turbina. El combustible se quema para
esto mediante varios quemadores en las cámaras de combustión
postconectadas a los mismos, en donde se alimenta aire comprimido
desde un compresor de aire. Mediante la combustión del combustible
se crea un medio de trabajo con una elevada temperatura. Este medio
de trabajo se guía hasta una unidad de turbina postconectada a las
cámaras de combustión, en donde se expande produciendo trabajo.
Con ello puede estar asociada a cada quemador
una cámara de combustión aparte, en donde el medio de trabajo que
es arrastrado por la corriente desde las cámaras de combustión puede
reunirse delante de o en la unidad de turbina. Sin embargo,
alternativamente la turbina de gas puede estar también ejecutada en
una ejecución llamada de cámara de combustión anular, en la que
muchos de los quemadores, en especial todos, desembocan en una
cámara de combustión común, normalmente anular. La unidad de turbina
que se conecta a la cámara de combustión en la dirección de
circulación del medio de trabajo comprende normalmente un árbol de
turbina, que está unido a varios álabes de paleta rotatorios que
forman filas de álabes de paleta en forma de corona. Asimismo la
unidad de turbina comprende varios álabes guía fijos, que están
también fijados en forma de corona, formando filas de álabes guía,
a la carcasa interior de la turbina. Los álabes de paleta sirven con
ello para impulsar el árbol de turbina mediante transmisión
pulsatoria del medio de trabajo que circula a través de la unidad
de turbina, mientras que los álabes guía sirven para guiar la
corriente del medio de trabajo entre en cada caso dos filas de
álabes de paleta o coronas de álabes de paleta, consecutivas según
se mira en la dirección de circulación del medio de trabajo.
Debido a que el movimiento rotatorio del árbol
de turbina normalmente se aprovecha para accionar el compresor de
aire preconectado a la cámara de combustión, éste está prolongado
más allá de la unidad de turbina, de tal modo que en la región de
las cámaras de combustión anulares preconectadas a la turbina el
árbol de turbina está circundado de forma toroidal por el espacio
de combustión anular. La cámara de combustión está limitada con
ello por una pared exterior anular, por un lado, y por una pared
interior anular dispuesta dentro la misma, por otro lado. La pared
interior de la cámara de combustión se compone para esto normalmente
de dos o varias partes aisladas, que están roscadas entre sí en su
lado vuelto hacia el árbol de turbina.
Para el diseño de este tipo de turbinas de gas,
además de la potencia a alcanzar, uno de los objetivos de diseño es
normalmente un grado de eficacia especialmente elevado. Un aumento
del grado de eficacia puede conseguirse con ello, por motivos
termodinámicos, fundamentalmente mediante un aumento de la
temperatura de salida, con la que el medio de trabajo es arrastrado
por la corriente desde la cámara de combustión y afluye a la unidad
de turbina. Por ello se buscan y también se alcanzan temperaturas de
aproximadamente entre 1.200ºC y 1.500ºC para este tipo de turbinas
de gas.
A unas temperaturas tan elevadas del medio de
trabajo, sin embargo, los componentes y las piezas constructivas
expuestas a este medio están sometidos a elevadas cargas térmicas.
Para garantizar aún así, con una elevada fiabilidad, una vida útil
relativamente larga de los componentes afectados, es necesaria
normalmente una configuración con materiales especialmente
refractarios y una refrigeración de los componentes afectados, en
especial de la cámara de combustión. Para impedir tensiones
térmicas del material, que limitan la vida útil de los componentes,
se busca normalmente conseguir una refrigeración lo más uniforme
posible de los componentes.
La cámara de combustión puede estar revestida
para ello sobre su cara interior con elementos de escudo térmico,
que pueden estar dotados de capas protectoras especialmente
refractarias, y que se refrigeran a través de la verdadera pared de
cámara de combustión. Para esto puede usarse un procedimiento de
refrigeración llamado también "refrigeración por impacto". En
la refrigeración por impacto se alimenta un refrigerante,
normalmente aire de refrigeración, a través de varios taladros en
la pared de cámara de combustión a los elementos de escudo
protector, de tal modo que el refrigerante rebota fundamentalmente
en ángulo recto sobre su superficie situada exteriormente, vuelta
hacia la pared de cámara de combustión. El refrigerante calentado
mediante el proceso de refrigeración se evacua a continuación desde
el espacio interior que forma la pared de cámara de combustión con
el elemento de escudo protector. Una configuración de este tipo se
conoce del documento
DE-A-1980568.
Sin embargo, la producción de un sistema de
refrigeración de este tipo puede ser muy complicada, ya que para
materializar una refrigeración lo más uniforme posible de los
escudos térmicos se necesitan muchos taladros en la pared de cámara
de combustión con una sección transversal relativamente pequeña, lo
que puede consumir mucho tiempo y costes. En especial son los
requisitos sobre las herramientas necesarias para practicar los
taladros muy elevados, ya que los taladros de aire de refrigeración
en comparación con su sección transversal son relativamente largos,
ya que la pared de la pared de cámara de combustión debe presentar
un grosor suficientemente grande por motivos de estabilidad.
Asimismo, en el caso de un gran número de taladros de aire de
refrigeración, que sumados presentan una gran superficie, pueden
producirse fricción y remolinos a la hora de alimentar el
refrigerante. Esto conduce a una mayor pérdida de presión de
refrigerante en el circuito de refrigerante, que influye
negativamente en el grado de eficacia de la cámara de
combustión.
La estructura de la cámara de combustión anular
descrita anteriormente presenta además, con relación a los trabajos
de mantenimiento necesarios, algunos inconvenientes. En el caso de
estos trabajos de mantenimiento y reparación llevados a cabo
normalmente de forma regular es necesario, a causa de las elevadas
cargas térmicas y mecánicas, reparar o sustituir partes de la
cámara de combustión como por ejemplo los elementos de escudo
térmico o el sistema de refrigeración usado, así como en especial
también piezas constructivas de la unidad de turbina postconectada.
En la estructura de la cámara de combustión existe el inconveniente
de que el árbol de turbina no es accesible desde la cámara de
combustión para trabajos de mantenimiento. De este modo es necesario
extraer para trabajos de mantenimiento en los primeros álabes de
paleta y guía que se conectan directamente a la cámara de
combustión, normalmente, todos los álabes guía y de paleta que se
conectan de la unidad de turbina. Sólo después del desmontaje de
todos los álabes guía y de aleta de la turbina es posible extraer
la pared interior de la cámara de combustión, a través del enroscado
vuelto hacia el árbol de turbina, y así obtener el acceso al árbol
de turbina. Los trabajos de montaje consumen por ello mucho trabajo
y tiempo. Mediante el fallo de funcionamiento relativamente largo
de la turbina de gas se producen, adicionalmente a los costes de
montaje de la turbina de gas, costes de fallo de funcionamiento, que
conducen a costes totales relativamente muy elevados de trabajos de
mantenimiento y reparación de la turbina de gas.
Por ello la invención se ha impuesto la tarea de
indicar una cámara de combustión de la clase citada anteriormente,
que sea adecuada para un grado de eficacia de instalación
especialmente elevado, con una ejecución relativamente sencilla, y
en la que la pared interior de la cámara de combustión pueda
desmontarse de forma relativamente rápida y sencilla.
Asimismo se pretende indicar una turbina de gas
con la cámara de combustión citada anteriormente.
Con relación a la cámara de combustión esta
tarea es resuelta conforme a la invención por medio de que en el
espacio interior, asociado al respectivo elemento de escudo térmico,
están dispuestos en cada caso varios distribuidores de
refrigerante, y por medio de que la pared interior de la cámara de
combustión está formada por varios elementos de pared fijados sobre
la estructura soporte de la pared interior, en donde la estructura
soporte está formada por fragmentos que chocan entre sí sobre una
juntura parcial horizontal, los cuales están unidos entre sí en la
región de la juntura parcial a través de varias uniones roscadas,
dirigidas oblicuamente respecto a la superficie de la pared
interior.
interior.
La invención se basa con ello en la idea de que
para un grado de eficacia especialmente elevado debería estar
garantizada una aplicación fiable y en especial que cubra la
superficie de los elementos de escudo térmico con refrigerante.
También con un mantenimiento consecuente de esta prefijación puede
mantenerse reducida la complejidad de equipamiento y en especial la
complejidad de producción, por medio de que la gran cantidad de
taladros de refrigerante previstos hasta ahora se sustituye por un
sistema simplificado. Para con ello mantener invariablemente
elevada la acción refrigerante, por un lado, y simplificar la
alimentación, por otro lado, debe preverse una división de la ruta
de corriente de refrigerante en rutas parciales individuales lo más
cerca posible del elemento de escudo térmico a refrigerar, es decir
especialmente lejos en el extremo de la ruta de corriente. Estas
funciones las cumplen los distribuidores de refrigerante. Con
relación a los trabajos de mantenimiento, la invención se basa con
ello en la idea de que la fijación de los diferentes elementos de
pared de la pared interior de cámara de combustión, unos con otros,
debería ser accesible desde la cámara de combustión y la pared
interior de cámara de combustión también debe desmontarse con ello
desde la misma. Al mismo tiempo los diferentes fragmentos de la
estructura soporte asociada a la pared interior de cámara de
combustión, que chocan unos con otros en su juntura parcial
horizontal, deberían unirse entre sí mediante una fijación que une
entre sí las mismas mediante una fuerza vertical en la juntura
parcial. Estas dos funciones se cumplen mediante las uniones
roscadas dirigidas oblicuamente con respecto a la superficie de
pared interior que, aparte de la accesibilidad desde la cámara de
combustión, presenta una componente de fuerza vertical
suficientemente grande para fijar dos elementos de estructura
soporte que chocan entre sí sobre la juntura parcial horizontal.
Para compensar la componente de fuerza
horizontal que se produce a causa de la unión roscada dirigida
oblicuamente respecto a la superficie interior de pared de dos
elementos de estructura soporte, unidos entre sí mediante la unión
roscada, está asociada una chaveta convenientemente a cada unión
roscada. La chaveta evita que los elementos de pared atornillados
unos a otros se desplacen mutuamente sobre la juntura parcial, a
causa de la componente de fuerza horizontal de la unión roscada. La
chaveta discurre para ello ventajosamente a lo largo de la juntura
parcial horizontal y está encajada con ajuste preciso, en cada caso,
en ranuras de los elementos de pared que chocan entre sí, de tal
modo que estos no pueden desplazarse unos respecto a otros, y de
forma preferida sobre la juntura parcial horizontal sólo incide la
componente de fuerza vertical necesaria para la fijación de la unión
roscada.
De forma conveniente se ha unido a través de un
distribuidor de refrigerante en cada caso un conducto de
alimentación de refrigerante a varias aberturas de salida de
refrigerante. Por medio de esto pueden refrigerarse mediante
refrigeración por rebote los escudos térmicos situados directamente
delante de los distribuidores de refrigerante.
Para aumentar la acción de la refrigeración por
rebote en el caso de utilizarse distribuidores de refrigerante, las
aberturas de salida de los distribuidores de refrigerante se han
dimensionado convenientemente de tal modo, que la suma de sus
superficies de sección transversal de todas las aberturas de salida
es menor que la sección transversal del conducto de alimentación de
refrigerante. Mediante esta reducción de sección transversal en la
dirección de flujo de refrigerante se produce ventajosamente un
efecto de tobera, con el que aumenta la velocidad de salida del
refrigerante en las aberturas de salida y con ello se mejora también
la acción de la refrigeración por rebote sobre los elementos de
escudo térmico.
El refrigerante calentado después del proceso de
refrigeración se desvía convenientemente, a través de taladros en
la pared de cámara de combustión, desde el espacio interior entre
los escudos térmicos y la pared de cámara de combustión hasta un
sistema de evacuación de refrigerante. Mediante la forma y una
disposición adecuada de los distribuidores de refrigerante, que
garantiza una distancia suficiente de los distribuidores de
refrigerante entre sí, puede circular el aire de refrigeración
calentado a través de los espacios intermedios entre los
distribuidores de refrigerante hasta las aberturas de los taladros,
situadas sobre la pared de cámara de combustión. Para garantizar
una refrigeración uniforme de la cámara de combustión, los taladros
de retroalimentación están repartidos con preferencia
uniformemente, en una proporción constante con respecto al número de
distribuidores de refrigerante, por toda la longitud de la cámara
de combustión, de tal modo que el refrigerante puede desviarse en
todos los taladros de retroalimentación uniformemente con una
temperatura de retroalimentación aproximadamente igual.
Para posicionar los escudos térmicos de forma
que cubran la superficie sobre la pared interior a través de sus
distribuidores de refrigerante situados sobre la pared, los taladros
de retroalimentación y los enroscados de juntura parcial, estos
están fijados convenientemente a la pared interior de la cámara de
combustión a través de un sistema con ranura y muelle. Con ello
están conformados elementos de escudo térmico sobre sus bordes con
preferencia de tal modo, que mediante un flexionado doble hacia la
cámara de combustión configuran un anclaje que permite anclarlos y
con ello fijarlos en una escotadura de la pared de cámara de
combustión, que forma la ranura. La escotadura en la pared de
cámara de combustión está centralizada convenientemente en la pared
de cámara de combustión para elementos de escudo térmico adyacentes,
de tal manera que los elementos de escudo térmico adyacentes chocan
unos con otros en su lado frontal, que se produce mediante la
flexión, y de este modo representan una obturación para la cámara
de combustión y el medio de trabajo que circula dentro de la
misma.
La cámara de combustión anteriormente citada
forma parte con preferencia de una turbina de gas.
Las ventajas obtenidas con la invención
consisten en especial en que mediante la utilización de
distribuidores de refrigerante se hace posible, incluso con una
complejidad de producción reducida, una aplicación de refrigerante
en una gran superficie y amplia sobre los elementos de escudo
térmico. Además de esto puede mantenerse reducida la pérdida de
presión de refrigerante durante la refrigeración de la cámara de
combustión, de tal manera que de este modo se aumenta el grado de
eficacia de instalación de la cámara de combustión. La reducida
pérdida de presión de refrigerante puede conseguirse también en
especial si los distribuidores de aire de refrigeración necesitan
sólo unos pocos taladros de alimentación en la pared de cámara de
combustión. La utilización de varios distribuidores de refrigerante
puede garantizar una refrigeración uniforme con una reducida pérdida
de presión de refrigerante, ya que durante la alimentación de
refrigerante a través de un distribuidor de refrigerante el
refrigerante se ramifica poco antes de la refrigeración por rebote
sobre los elementos de escudo térmico, desde un conducto de
alimentación de refrigerante mayor en varias aberturas de salida de
refrigerante más pequeñas. Por medio de esto se garantiza que el
refrigerante sólo circule por un tramo corto con una sección
transversal relativamente reducida, de tal manera que se limita la
pérdida de presión de refrigerante.
Mediante el enroscado de juntura parcial de las
paredes de cámara de combustión es posible un montaje relativamente
sencillo y rápido de las paredes de cámara de combustión. En
especial la posibilidad de extraer la pared interior de la cámara
de combustión hace posible un acceso rápido al árbol de turbina y a
los álabes de paleta y guía que se conectan directamente a la
cámara de combustión de la unidad de turbina, con la finalidad de
trabajos de mantenimiento y reparación. Una extracción que consuma
mucho tiempo de los álabes de paleta y guía, situados en el
recorrido ulterior de la unidad de turbina, puede eliminarse por
tanto mediante el acceso hecho posible del espacio interior de
cámara de combustión, de tal modo que los trabajos de mantenimiento
pueden llevarse a cabo de forma relativamente sencilla y con ahorro
de tiempo.
Mediante la fijación de los elementos de escudo
térmico con un sistema de ranura/muelle se crea al mismo tiempo, en
el caso de una obturación suficiente del espacio interior de cámara
de combustión, espacio suficiente para el sistema de refrigeración
situado debajo de los escudos térmicos así como el enroscado de
juntura parcial.
La cámara de combustión anteriormente citada
forma parte con preferencia de una turbina de gas.
Un ejemplo de ejecución se explica con más
detalle con base en un dibujo. Aquí muestran:
la figura 1 un semi-corte a
través de una turbina de gas,
la fig. 2 un corte a través de una cámara de
combustión anular,
la figura 3 una vista lateral de la cámara de
combustión anular,
la figura 4, en corte, una unión roscada de los
elementos de pared de la pared interior de cámara de combustión,
y
la figura 5, en corte, una vista fragmentaria de
la pared interior de cámara de combustión.
La turbina de gas 1 conforme a la figura 1
presenta un compresor 2 para aire de combustión, una cámara de
combustión 4 así como una turbina 6 para accionar el compresor 2 y
un generador no representado o una máquina de trabajo. Para esto la
turbina 6 y el compresor 2 están dispuestos sobre un árbol de
turbina 8 común, también llamado rotor de turbina, al que está
unido también el generador o la máquina de trabajo, y que está
montado de forma giratoria alrededor de su eje central 9. La cámara
de combustión 4 ejecutada a modo de una cámara de combustión anular
está equipada con varios quemadores 10 para quemar un combustible
líquido o gaseoso.
La turbina 6 presenta varios álabes de paleta 12
rotatorios, unidos al árbol de turbina 8. Los álabes de paleta 12
están dispuestos en forma de corona sobre el árbol de turbina y
forman de este modo varias filas de álabes de paleta. Asimismo la
turbina 6 comprende varios álabes guía 14 fijos, que también están
fijados en forma de corona a una carcasa interior 16 de la turbina
6, formando filas de álabes guía. Los álabes de paleta 12 sirven
con ello para accionar el árbol de turbina 8 mediante la entrega
pulsatoria del medio de trabajo M que circula a través de la
turbina 6. Los álabes guía 14 sirven por el contrario para guiar la
corriente del medio de trabajo M entre en cada caso dos filas de
álabes de paleta o coronas de álabes de paleta, consecutivas según
se mira en la dirección de circulación del medio de trabajo M. Una
pareja consecutiva formada por una corona de álabes guía 14 o una
fila de álabes guía y por una corona de álabes de paleta 12 o una
fila de álabes de paleta se designa con ello también como etapa de
turbina.
Cada álabe guía 14 presenta una plataforma 18
llamada también pata de álabe, que está dispuesta como elemento de
pared sobre la carcasa interior 16 de la turbina 6 para fijar el
álabe guía 14 respectivo. La plataforma 18 es con ello una pieza
constructiva relativamente muy cargada térmicamente, que forma la
delimitación exterior de un canal de gas caliente para el medio de
trabajo M que circula a través de la turbina 6. Cada álabe de
paleta 12 está fijado de forma análoga al árbol de turbina 8, a
través de una plataforma 20 designada también como pata de
álabe.
Entre las plataformas 18 dispuestas distanciadas
entre sí, de los álabes guía 14 de dos filas de álabes guía
adyacentes, está dispuesto en cada caso un anillo de guiado 21 sobre
la carcasa interior 16 de la turbina 6. La superficie exterior de
cada anillo de guiado 21 está sometida con ello igualmente al medio
de trabajo M caliente, que circula a través de la turbina 6, y está
distanciada en dirección radial mediante una rendija del extremo
exterior 22 del álabe de paleta 12 opuesto al mismo. Los anillos de
guiado 21 dispuestos entre filas de álabes guía adyacentes sirven
con ello en especial como elementos de cubierta, que protege la
pared interior 16 u otras piezas de instalación de carcasa contra
una carga térmica excesiva a causa del medio de trabajo caliente que
circula a través de la turbina 6.
La cámara de combustión 4 está configurada en el
ejemplo de ejecución como una llamada cámara de combustión anular,
en la que desembocan en un espacio de cámara de combustión varios
quemadores 10 dispuestos en dirección periférica alrededor del
árbol de turbina 8. Para esto la cámara de combustión 4 está
configurada en tu totalidad como estructura anular, que está
posicionada alrededor del árbol de turbina 8.
Para aclarar todavía más la ejecución de la
cámara de combustión 4 se ha representado en la figura 2 la cámara
de combustión 4 en corte, que se prolonga de forma toroidal
alrededor del árbol de turbina 8. Como puede reconocerse en la
representación, la cámara de combustión 4 presenta un segmento de
corriente inicial o de afluencia, en el que desemboca por los
extremos la salida del quemador 10 asociado en cada caso. Según se
mira en la dirección de circulación del medio de trabajo M, se
estrecha a continuación la sección transversal de la cámara de
combustión 4, en donde se tiene en cuenta el perfil de corriente que
se ajusta del medio de trabajo M en esta región de espacio. Por el
lado de salida la cámara de combustión 4 presenta en corte
longitudinal una curvatura, mediante la cual se favorece el
arrastre por corriente del medio de trabajo M desde la cámara de
combustión 4 para una transmisión de impulsos y energía
especialmente elevada a una primera fila de álabes de paleta
subsiguiente, según se mira hacia el lado de circulación.
Como puede reconocerse en la representación
según la figura 3, el espacio de combustión 24 de la cámara de
combustión 4 está limitado por una pared de cámara de combustión
anular 25, que por un lado, está formada por una pared exterior de
cámara de combustión anular 26 y, por otro lado, por una pared
interior de cámara de combustión anular 28 dispuesta dentro de la
misma. La cámara de combustión 4 está diseñada para poder extraer
de forma especialmente sencilla la pared interior de cámara de
combustión 28, por ejemplo para trabajos de mantenimiento, para
obtener acceso al árbol de turbina 8 que circunda la pared interior
de cámara de combustión 28 y a los álabes de paleta 12 y álabes
guía 14 de la turbina 6 que se conectan directamente a la cámara de
combustión 4. Para esto la pared interior de cámara de combustión 28
se compone de dos elementos de pared 30, que están ensamblados
entre sí formando una juntura parcial 31 que discurre
fundamentalmente en horizontal con respecto a la pared interior de
cámara de combustión 28.
La cámara de combustión 4 está diseñada en
especial para poder desmontar los elementos de pared 30 de la pared
interior de cámara de combustión 28 desde el espacio de combustión
24. Para esto, como se ha representado en la figura 4 en corte, los
elementos de pared 30 están unidos, sobre la juntura parcial 31
horizontal formada por ellos, a uniones roscadas 32 que discurren
oblicuamente respecto a la superficie interior de la pared interior
de cámara de combustión 28. Cada unión roscada 32 comprende con ello
un tornillo 33, guiado fundamentalmente de forma oblicua respecto a
la superficie formada por la pared interior de cámara de combustión
28, el cual coopera con una rosca 34 practicada en uno de los
elementos de pared 30.
Para que los elementos de pared 30 no se
desplacen mutuamente a causa de las componente de fuerza horizontal
que se produce como consecuencia de los tornillos 33 que discurren
oblicuamente respecto a la pared interior de cámara de combustión
28, a la unión roscada 32 está asociada una chaveta 35. Esta
discurre en una posición próxima a la respectiva unión roscada 32,
a lo largo de la juntura parcial horizontal 31 de los elementos de
pared 30 y está encajada en ranuras de los elementos de pared 30 de
la pared interior de cámara de combustión 28.
Para obtener un grado de eficacia relativamente
alto, la cámara de combustión 4 está diseñada para una temperatura
relativamente alta del medio de trabajo M de aproximadamente entre
1.200ºC y 1.500ºC. Para hacer posible una duración de
funcionamiento relativamente larga incluso con estos parámetros de
funcionamiento, desfavorables para los materiales, la pared de
cámara de combustión 25 está dotada, como se ha representado en la
figura 5, en su lado vuelto hacia el medio de trabajo M de un
revestimiento formado por elementos de escudo térmico 38. Cada
elemento de escudo térmico 38 está equipado, en el lado del medio de
trabajo M, con una capa protectora especialmente refractaria. A
causa de las elevadas temperaturas en el interior de la cámara de
combustión 4 está previsto además, para los elementos de escudo
térmico 38, un sistema de refrigeración. El sistema de
refrigeración se basa con ello en el principio de la refrigeración
por rebote, en el que se insufla aire de refrigeración K como medio
de refrigeración, bajo una presión suficientemente elevada, a varios
puntos sobre la pieza constructiva a refrigerar.
El sistema de refrigeración está diseñado en el
caso de una estructura sencilla para una aplicación de aire de
refrigeración fiable que cubra la superficie de los elementos de
escudo térmico 38 y, además de esto, para una pérdida de presión de
refrigerante especialmente reducida. Para esto los elementos de
escudo térmico 38 están refrigerados desde su lado exterior
mediante el aire de refrigeración K, que se conduce hasta la
superficie del respectivo elemento de escudo térmico 38, mediante
varios distribuidores de refrigerante 42 dispuestos en el espacio
interior 40 formado por el respectivo elemento de escudo térmico 38
y la pared de cámara de combustión 25.
Para aclarar ulteriormente la ejecución de la
refrigeración para los elementos de escudo térmico 38 se ha
representado en corte una vista fragmentaria de la pared de cámara
de combustión 25. Como puede reconocerse en esta representación,
varios distribuidores de refrigerante 42 están repartidos por toda
la superficie del respectivo elemento de escudo térmico 38, para
garantizar una refrigeración uniforme. Con ello circula el
refrigerante K a través de un conducto de alimentación de
refrigerante 44 asociado hasta el respectivo distribuidor de
refrigerante 42. Mediante el mismo se conduce el refrigerante K a
través de varias aberturas de salida de refrigerante 46 hasta la
superficie del elemento de escudo térmico 38, en donde éste se
refrigera con el refrigerante K mediante refrigeración por rebote.
Los taladros para los conductos de alimentación de refrigerante 44
pueden practicarse durante la fabricación de la cámara de combustión
4 de forma sencilla y con ahorro de tiempo, ya que para
distribuidor de refrigerante 42 sólo se necesita en cada caso un
conducto de alimentación de refrigerante 44.
Como puede reconocerse asimismo en la
representación según la figura 5, las aberturas de salida de
refrigerante 46 del distribuidor de refrigerante 42 presentan en
suma una sección transversal menor que el conducto de alimentación
de refrigerante 44 del distribuidor de refrigerante 42. Esto
conduce, durante la circulación del refrigerante K a través del
distribuidor de refrigerante 42, a un efecto de tobera y, como
consecuencia de ello, a una mayor velocidad de salida del
refrigerante K por las aberturas de salida de refrigerante 46, con
lo que aumenta la acción de la refrigeración por rebote sobre los
elementos de escudo térmico 38.
Como se ha representado en la figura 5 a modo de
ejemplo para la pared de cámara de combustión 25, los elementos de
escudo protector 38 están fijados, de manera que ahorran espacio
para el sistema de refrigeración aplicado y el enroscado de juntura
parcial, a la pared de cámara de combustión 28. Para esto se utiliza
un sistema con ranura y muelle. Aquí se han conformado los
elementos de escudo protector 38 sobre sus bordes, de tal modo que
configuran mediante una doble flexión hacia la cámara de combustión
un anclaje, que permite anclarlos y con ello fijarlos en una
escotadura de la pared interior de cámara de combustión 28, que
forma la ranura. Como puede verse igualmente en la figura 5, los
elementos de escudo térmico 38 adyacentes están fijados de tal modo
a ranuras centralizadas, que hacen contacto mutuo y de este modo
obturan el espacio de combustión 24 de la cámara de combustión
4.
Claims (7)
1. Cámara de combustión (4) para una turbina de
gas (1), cuya cámara de combustión (24) está limitada por una pared
interior de cámara de combustión anular (28) y una pared exterior de
cámara de combustión (26), que están dotadas interiormente de un
revestimiento formado por varios elementos de escudo térmico (38),
en donde el o cada elemento de escudo térmico (38) forma con la
pared de cámara de combustión un espacio interior (40) al que puede
aplicarse un refrigerante (K), en el que está dispuesto un
distribuidor de refrigerante (42), y en donde la pare interior de
cámara de combustión (28) está formada por varios elementos de pared
(30) que chocan entre sí sobre una juntura parcial (31) horizontal,
caracterizada porque los elementos de pared están unidos
entre sí en la región de la juntura parcial (31) a través de varias
uniones roscadas (32), dirigidas oblicuamente respecto a la
superficie de pared interior.
2. Cámara de combustión (4) según la
reivindicación 1, en la que a la o a cada unión roscada (32) está
asociada en cada caso una chaveta (32).
3. Cámara de combustión (4) según la
reivindicación 1, en la que se ha unido a través de un distribuidor
de refrigerante (42) un conducto de alimentación de refrigerante
(44) a varias aberturas de salida de refrigerante (46).
4. Cámara de combustión (4) según las
reivindicaciones 1 a 3, en la que las aberturas de salida de
refrigerante (46) se han dimensionado de tal modo, que la suma de
sus superficies de sección transversal de todas las aberturas de
salida de refrigerante (46) de un distribuidor de refrigerante (42)
es menor que la superficie de sección transversal del conducto de
alimentación de refrigerante (44) asociado.
5. Cámara de combustión (4) según las
reivindicaciones 1 a 4, en la que el o cada espacio interior (40)
está unidos a un sistema de evacuación de refrigerante, a través de
varios taladros.
6. Cámara de combustión (4) según la
reivindicación 1, en la que los elementos de escudo térmico (38)
están fijados, a través de un sistema de ranura/muelle, a la pared
interior de cámara de combustión (28) o a la pared exterior de
cámara de combustión (26).
7. Turbina de gas (1) con una cámara de
combustión (4) según una de las reivindicaciones 1 a 5.
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