RU2190807C2 - Компонент теплозащитного экрана, через который проходит под давлением охлаждающая среда, и теплозащитный экран для компонента, через который проходит горячий газ - Google Patents

Компонент теплозащитного экрана, через который проходит под давлением охлаждающая среда, и теплозащитный экран для компонента, через который проходит горячий газ Download PDF

Info

Publication number
RU2190807C2
RU2190807C2 RU99108437/06A RU99108437A RU2190807C2 RU 2190807 C2 RU2190807 C2 RU 2190807C2 RU 99108437/06 A RU99108437/06 A RU 99108437/06A RU 99108437 A RU99108437 A RU 99108437A RU 2190807 C2 RU2190807 C2 RU 2190807C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat shield
component
wall
hot gas
cooling medium
Prior art date
Application number
RU99108437/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99108437A (ru
Inventor
Хайнц-Юрген ГРОСС
Вильхельм ШУЛЬТЕН
Original Assignee
Сименсакциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименсакциенгезелльшафт filed Critical Сименсакциенгезелльшафт
Publication of RU99108437A publication Critical patent/RU99108437A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2190807C2 publication Critical patent/RU2190807C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05B2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05B2260/221—Improvement of heat transfer
    • F05B2260/222—Improvement of heat transfer by creating turbulence
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03044—Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/908—Fluid jets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Компонент и экран предназначены для использования в энергомашиностроении. Компонент (1) теплозащитного экрана, через который проходит под давлением охлаждающая среда, содержит подлежащую охлаждению стенку (2) горячего газа, входной канал (3) для охлаждающей среды (4) и выходной канал (5) для охлаждающей среды (4), причем входной канал (3) направлен в сторону стенки (2) горячего газа и расширяется в направлении стенки (2) горячего газа. Теплозащитный экран (20) образует футеровку компонента, через который проходит горячий газ, в частности камеры сгорания газотурбинной установки (10), и имеет множество компонентов (1) теплозащитного экрана, через которые проходит под давлением охлаждающая среда. Изобретение снижает потери охлаждающей среды. 2 с. и 14 з.п.ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к компоненту теплозащитного экрана с подлежащей охлаждению стенкой горячего газа, а также теплозащитному экрану, который покрывает компонент, через который проходит горячий газ, в частности, камеру сгорания газотурбинной установки, и имеет множество компонентов теплозащитного экрана.
В ЕР 0 224 817 В 1 описан теплозащитный экран, в частности, для структурных элементов газотурбинной установки. Теплозащитный экран служит для защиты несущей конструкции от горячей среды, в частности для защиты стенки канала горячего газа в газотурбинной установке. Теплозащитный экран имеет состоящую из жаростойкого материала футеровку, которая состоит из покрывающих поверхность элементов теплозащитного экрана, закрепленных на несущей конструкции. Эти элементы теплозащитного экрана расположены рядом друг с другом с оставлением зазоров для прохождения охлаждающей среды и с возможностью теплового смещения. Каждый такой элемент теплозащитного экрана выполнен наподобие гриба со шляпкой и стержнем. Шляпка является плоским или объемным, многоугольным пластинчатым корпусом с прямыми или закругленными кромками. Стержень соединяет центральную область пластинчатого корпуса с несущей конструкцией. Шляпка имеет предпочтительно треугольную форму, благодаря чему можно с помощью идентичных шляпок выполнять внутреннюю футеровку почти любой геометрической формы. Шляпки, а также при необходимости другие части элементов теплозащитного экрана состоят из высокожаропрочного материала, в частности стали. Несущая конструкция имеет отверстия, через которые охлаждающая среда, в частности воздух, может входить в промежуточное пространство между шляпкой и несущей конструкцией и оттуда через щели для прохождения охлаждающей среды может проходить в окруженную элементами теплозащитного экрана пространственную область, например камеру сгорания газотурбинной установки. Этот поток охлаждающей среды уменьшает проникновение горячего газа в промежуточное пространство.
В US-PS 5 216 886 описана металлическая футеровка для камеры сгорания. Эта футеровка состоит из множества расположенных рядом друг с другом кубических полых деталей (ячеек), которые закреплены на общей металлической плите. Общая металлическая плита имеет приданное каждой кубической ячейке отверстие для входа охлаждающей среды. Кубические ячейки расположены рядом друг с другом с оставлением щелей. Они содержат в каждой боковой стенке вблизи общей металлической плиты отверстие для выхода охлаждающей среды. Тем самым охлаждающая среда попадает в щель между соседними кубическими ячейками, проходит через эту щель и образует на подверженной действию горячего газа, направленной параллельно металлической плите поверхности охлаждающую пленку. При описанной в US-PS 5 216 886 конструкции стенки образуется открытая охлаждающая система, в которой охлаждающая среда через конструкцию стенки, через ячейки попадает внутрь камеры сгорания. Тем самым охлаждающую среду нельзя использовать для других целей охлаждения.
В DE 35 42 532 A1 описана стенка, в частности, для газотурбинной установки, которая имеет каналы для охлаждающей среды. Стенка в газотурбинной установке расположена предпочтительно между горячим пространством и пространством охлаждающей среды. Она составлена из отдельных стенных элементов, причем каждый стенной элемент является изготовленным из высокожаропрочного материала пластинчатым корпусом. Каждый пластинчатый корпус имеет распределенные по поверхности основания, параллельные друг другу охлаждающие каналы, которые на одном конце соединены с пространством охлаждающей среды, а на другом конце - с горячим пространством. Входящая в горячее пространство, проходящая по каналам охлаждающая среда образует на обращенной к горячему пространству поверхности стенного элемента и/или соседних стенных элементов пленку из охлаждающей среды.
Задачей изобретения является создание компонента теплозащитного экрана, выполненного с возможностью охлаждения охлаждающей средой, а также теплозащитный экран с компонентами теплозащитного экрана, так что при охлаждении компонента теплозащитного экрана в крайнем случае возникает незначительная потеря охлаждающей среды и/или незначительная потеря давления.
Задача, относящаяся к компоненту теплозащитного экрана, решается согласно изобретению с помощью компонента, который имеет внутреннее пространство, подлежащую охлаждению, граничащую с внутренним пространством стенку горячего газа, входной канал и выходной канал для охлаждающей среды, причем входной канал направлен в сторону стенки горячего газа и расширяется в направлении стенки горячего газа, и выходной канал для отвода охлаждающей среды выполнен с возможностью соединения с отводящим каналом. Входной канал, выходной канал и сплошная стенка горячего газа обеспечивают прохождение охлаждающей среды полностью под давлением, так что за счет охлаждения компонента теплозащитного экрана не возникает никаких потерь охлаждающей среды.
Входной канал предпочтительно закрыт защитной стенкой, например отражательной перегородкой, которая расположена вблизи стенки горячего газа и имеет отверстия для направления потока охлаждающей среды. Расширение входного канала, которое закрыто имеющей отверстия защитной стенкой, обеспечивает ударно-отражательное охлаждение стенки горячего газа по всей ее внутренней поверхности. Компонент теплозащитного экрана состоит предпочтительно из жаропрочного материала, металла или металлического сплава, который отлит, в частности, с высокой точностью (точное литье).
Улучшения охлаждения можно достичь за счет того, что стенка горячего газа на ее внутренней поверхности имеет ребра охлаждения. Вдоль этих ребер охлаждения проходит попавшая на стенку горячего газа через закрывающую пластину охлаждающая среда. Ребра охлаждения могут быть соединены с закрывающей пластиной, т.е. с отражательной перегородкой.
Входной канал выполнен предпочтительно с возможностью подвода воздуха из компрессора газотурбинной установки. Проводимый через компонент теплозащитного экрана воздух выходит через выходной канал предпочтительно в камеру сгорания, в одну или несколько горелок и/или в компрессор газотурбинной установки.
При полном отводе охлаждающего воздуха из внутреннего пространства компонента теплозащитного экрана не происходит смешивания горячего газа и охлаждающей среды, в частности охлаждающего воздуха, так что в газотурбинной установке может быть при необходимости установлена низкая температура горячего газа. Это связано с уменьшением образования угарного газа. За счет закрытого обратного вывода охлаждающего воздуха не возникает также обтекания кромок компонента теплозащитного экрана, так что в его материале, т.е. в металле, может быть установлено гармоничное распределение температуры с небольшими тепловыми напряжениями.
Снабжение компонента теплозащитного экрана охлаждающим воздухом и отвод нагретого охлаждающего воздуха в горелку газотурбинной установки происходит предпочтительно через подающие каналы с параллельными осями. Каналы можно любым образом расширять в радиальном направлении и согласовывать их поперечные сечения с необходимым количеством охлаждающего воздуха. Таким образом, все компоненты теплозащитного экрана имеют в основном идентичные условия входа охлаждающего воздуха. Путь потока к компонентам теплозащитного экрана, соответственно, нагретого охлаждающего воздуха к горелке вследствие его короткой длины связан лишь с незначительными потерями давления. Снабжение компонентов теплозащитного экрана, расположенных на внешней стороне осесимметричного компонента, через который проходит горячий газ, в частности камеры сгорания газотурбинной установки, происходит предпочтительно через направляющие лопатки первого ряда направляющих лопаток газовой турбины. Если проходящее через направляющие лопатки количество охлаждающего воздуха недостаточно для достаточного охлаждения компонентов теплозащитного экрана, то, естественно, возможно проводить снабжающие каналы на компоненте, через который проходит горячий газ, в частности камере сгорания, минуя ее внешнюю сторону.
Отвод нагретого охлаждающего воздуха происходит предпочтительно через отдельные отводящие каналы, которые ведут непосредственно к горелке газотурбинной установки. Возможно также выводить выходной канал компонента теплозащитного экрана непосредственно в главный канал, по которому сжатый воздух подводят к горелке. За счет этого можно отобранное в компонентах теплозащитного экрана тепло особенно благоприятным образом снова вводить в газотурбинный процесс.
Проходящая от стенки горячего газа в направлении несущей конструкции внешняя стенка компонента теплозащитного экрана может быть выполнена в области стенки горячего газа по меньшей мере частично волнообразной. За счет этого переход внешней стенки от области, на которую воздействует горячий газ, к расположенной вблизи несущей конструкции холодной области может быть выполнен с возможностью уменьшения напряжений. Входной канал внутри компонента теплозащитного экрана окружен выходным каналом. Он может расширяться в направлении закрывающей пластины в виде воронки.
Для крепления на несущей конструкции компонента, через который проходит горячий газ, в частности камеры сгорания газотурбинной установки, компонент теплозащитного экрана имеет предпочтительно крепежную часть, которая окружает входной канал и выходной канал. Эта крепежная часть имеет предпочтительно нижнюю часть, которая проходит параллельно несущей конструкции и крепится там, например, с помощью винтов.
Компонент теплозащитного экрана имеет предпочтительно внешнюю стенку, примыкающую к стенке горячего газа, которая по меньшей мере частично имеет опорный уступ. На этом опорном уступе может быть расположен крепежный компонент, например, своей головкой, причем крепежный компонент выполнен с возможностью соединения с несущей конструкцией камеры сгорания. Таким образом, крепежный компонент обеспечивает удерживание компонента теплозащитного экрана на несущей конструкции и обеспечивает возможность беспрепятственного расширения компонента теплозащитного экрана вследствие тепловой нагрузки. Крепежный компонент может быть винтом, который отлит с высокой точностью.
Стенка горячего газа имеет предпочтительно толщину стенки менее 10 мм. Толщина стенки составляет предпочтительно 3-5 мм, за счет чего на основании небольшого различия температур между внутренней и внешней поверхностями может быть достигнута высокая стойкость к переменным нагрузкам компонентов теплозащитного экрана.
Задача, относящаяся к теплозащитному экрану для футеровки компонента, через который проходит горячий газ, в частности камеры сгорания газотурбинной установки, решается с помощью теплозащитного экрана, который имеет множество компонентов теплозащитного экрана, через которые проходит под давлением охлаждающая среда. Компонент теплозащитного экрана имеет подлежащую охлаждению стенку горячего газа, которая ее внешней поверхностью обращена к горячему газу, который проходит через камеру сгорания. Компонент теплозащитного экрана позволяет осуществлять закрытое прохождение охлаждающего воздуха без потерь охлаждающего воздуха, причем охлаждающий воздух можно подводить через входной канал, который расширяется в сторону стенки горячего газа, и выводить через выходной канал. Во входной канал охлаждающую среду подводят по подводящему каналу, который соединен, например, с компрессором газотурбинной установки. Выходящая из выходного канала подогретая охлаждающая среда подается в отводящий канал и оттуда попадает в горелку газотурбинной установки. По меньшей мере один подводящий канал проходит предпочтительно через направляющую лопатку газотурбинной установки.
Каждый компонент теплозащитного экрана имеет обращенную ее внешней поверхностью к созданной для направления горячего газа области потока стенку горячего газа, на которую может подаваться через входной канал охлаждающая среда по принципу ударно-отражательного охлаждения, и отраженная от стенки горячего газа охлаждающая среда через выходной канал снова выводится из компонента теплозащитного экрана. Таким образом, входящая в компонент теплозащитного экрана охлаждающая среда, в частности воздух, полностью выводится из него и находится в распоряжении для подачи в термодинамический цикл газотурбинной установки.
Компонент теплозащитного экрана имеет предпочтительно на своей внешней стенке опорный уступ, к которому прилегает крепежный компонент своей головкой. Крепежный компонент через соединенную с головкой стержневую часть укреплен на несущей конструкции, за счет чего компонент теплозащитного экрана расположен на несущей конструкции с возможностью перемещения под действием тепла. Стержневая часть закреплена на несущей конструкции предпочтительно эластично, например, с помощью пружинного устройства, так что обеспечивается подвижное под действием тепла, но несмотря на это прочное соединение между крепежным компонентом и компонентом теплозащитного экрана. Крепежный компонент имеет предпочтительно охлаждающий канал, через который может проходить охлаждающая среда, и поэтому достаточно охлаждается. Охлаждающий канал может быть открытым в сторону внутреннего пространства компонента, через который проходит горячий газ, так что охлаждающая среда в небольших количествах входит в это внутреннее пространство. Даже в этом случае потери охлаждающей среды являются крайне незначительными.
Ниже на примере выполнения поясняется подробней элемент теплозащитного экрана, а также теплозащитный экран с помощью чертежей, на которых частично схематично и без соблюдения масштаба изображено:
Фиг. 1 - газотурбинная установка с кольцевой камерой сгорания в частичном разрезе в продольном направлении,
Фиг. 2 - кольцевая камера сгорания в продольном разрезе и в увеличенном масштабе и
Фиг. 3 и 4 - теплозащитные экраны кольцевой камеры сгорания в продольном разрезе.
На фиг. 1 показана газотурбинная установка 10 в частичном продольном разрезе. Газотурбинная установка 10 имеет вал 26 и расположенные в осевом направлении друг за другом компрессор 9, кольцевую камеру сгорания 11, а также лопатки (направляющие лопатки 18, рабочие лопатки 27). В компрессоре 9 сжимают и нагревают необходимый для сгорания воздух, который в качестве охлаждающей среды 4 (фиг. 2, 3, 4) подводят к теплозащитному экрану 20. Сжатый воздух подводят к ряду горелок 25, которые по кольцу расположены вокруг кольцевой камеры сгорания 11. Сжигаемое в горелке 25 вместе со сжатым воздухом не изображенное топливо образует в камере сгорания 11 горячий газ 29, который из камеры сгорания 11 входит в лопатки газотурбинной установки 10 (направляющие лопатки 18, рабочие лопатки 27) и тем самым вызывает вращение вала 26.
Показанная на фиг. 2 в увеличенном масштабе камера сгорания 11 имеет теплозащитный экран 20, который выполнен из множества компонентов 1 теплозащитного экрана. Сжатый в компрессоре 9 воздух по подводящему каналу 12 подводят вдоль камеры сгорания 11 к каждому компоненту 1 теплозащитного экрана. Часть сжатого в компрессоре воздуха входит в качестве охлаждающего воздуха 4 в каждый компонент 1 теплозащитного экрана. Частичный поток сжатого компрессором воздуха пропускают через направляющие лопатки 18 первого ряда направляющих лопаток газотурбинной установки 10. Сжатый компрессором воздух, а также нагретый в компонентах 1 теплозащитного экрана охлаждающий воздух 4 подводят к горелке 25, в которой сжигают неизображенное топливо. За счет сгорания топлива в горелке 25 возникает горячий газ 29, который через камеру сгорания 11 проходит к направляющей лопатке 18. На каждый компонент 1 теплозащитного экрана на стенке 2 горячего газа воздействует горячий газ 29. Внутреннее пространство 6 каждого компонента 1 теплозащитного экрана ограничено стенкой 2 горячего газа и примыкающей к ней внешней стенкой 14, направленной в сторону подводящего канала 12.
На фиг. 3 показана в продольном разрезе часть камеры сгорания 11 в области несущей конструкции 17. На несущей конструкции 17 расположен теплозащитный экран 20 с множеством компонентов 1 теплозащитного экрана. Каждый компонент 1 теплозащитного экрана направлен вдоль главной оси 32, которая расположена по существу перпендикулярно несущей конструкции 17. Компонент 1 теплозащитного экрана имеет проходящую в основном параллельно несущей конструкции 17, подвергаемую воздействию горячего газа 29 стенку 2 горячего газа, которая граничит с внутренним пространством 2А. Направленный вдоль главной оси 32 входной канал 3 для охлаждающей среды 4 расширяется в направлении стенки 2 горячего газа внутрь внутреннего пространства 2А. Он закрыт закрывающей стенкой 7, которая имеет отверстия 8 для прохождения охлаждающей среды 4.
Закрывающая стенка 7 направлена в основном параллельно стенке 2 горячего газа и проходит в основном по всей ее площади. Проходящая через отверстия 8 охлаждающая среда 4 ударяется о внутреннюю поверхность 16 и вызывает там ударно-отражательное охлаждение. Стенка 2 горячего газа имеет на внутренней поверхности 16 ребра 15 охлаждения, которые приводят к увеличению переноса тепла от стенки 2 горячего газа на охлаждающую среду 4. С внутренней поверхности 16 нагретая охлаждающая среда 4 выходит через проходящий в основном параллельно главной оси 32 выходной канал 5 из внутреннего пространства 2А компонента 1 теплозащитного экрана. Таким образом, используемая для охлаждения компонента 1 теплозащитного экрана охлаждающая среда 4 выходит снова полностью из компонента 1 теплозащитного экрана. К выходному каналу 5 примыкает отводящий канал 13, который может быть выполнен, например, в виде трубы и приварен к несущей конструкции 17. Отводящий канал 13 ведет предпочтительно к горелке 25 газотурбинной установки 10. Подводящий канал 12 и отводящий канал 13 направлены параллельно валу 26.
Внешняя стенка 14 выполнена по меньшей мере в отдельных областях вблизи стенки 2 горячего газа волнистой, за счет чего достигается уменьшение напряжений между нагретыми горячим газом 29 областями и охлажденными областями компонента 1 теплозащитного экрана.
Внешняя стенка 14 переходит в крепежную часть 19, которая по меньшей мере частично направлена параллельно несущей конструкции 17 и в этой параллельно направленной области крепится на несущей конструкции 17 с помощью, например, неизображенных винтов.
Подводящий канал 12 сужается при переходе во входной канал 3, соответственно, отводящий канал 13 расширяется при переходе из выходного канала 5.
На фиг. 4 показана в разрезе часть камеры сгорания 11 в области несущей конструкции 17. На несущей конструкции 17 расположен теплозащитный экран 20 с множеством компонентов 1 теплозащитного экрана, а также крепящие компоненты 1 теплозащитного экрана крепежные компоненты 21 в виде охлаждаемых винтов. Компонент 1 теплозащитного экрана направлен вдоль главной оси 32, которая в основном перпендикулярна несущей конструкции 17. Компонент 1 теплозащитного экрана имеет проходящую в основном параллельно несущей конструкции 17, подвергаемую воздействию горячего газа 29 стенку 2 горячего газа, которая по меньшей мере в отдельных областях ограничивает внутреннее пространство 2А. Направленный вдоль главной оси 32 входной канал 3 для охлаждающей среды 4 расширяется во внутреннем пространстве 2А в направлении стенки 2 горячего газа. Он закрыт закрывающей стенкой 7, которая имеет отверстия 8 для прохождения охлаждающей среды 4. Закрывающая стенка 7 направлена в основном параллельно стенке 2 горячего газа и проходит в основном по всей ее площади. Проходящая через отверстия 8 охлаждающая среда 4 ударяется о внутреннюю поверхность 16 и вызывает там ударно-отражательное охлаждение. Стенка 2 горячего газа имеет на внутренней поверхности 16 ребра 15 охлаждения или подобные передающие тепло элементы, которые приводят к увеличению переноса тепла от стенки 2 горячего газа на охлаждающую среду 4. С внутренней поверхности 16 нагретая охлаждающая среда 4 выходит через проходящий в основном параллельно главной оси 32 выходной канал 5 из внутреннего пространства 2А компонента 1 теплозащитного экрана. Таким образом, используемая для охлаждения компонента 1 теплозащитного экрана охлаждающая среда 4 выходит снова полностью из компонента 1 теплозащитного экрана. Выходной канал 15 выполнен предпочтительно концентричным. Стенка 2 горячего газа имеет толщину стенки от 3 до 5 мм, так что вследствие незначительной разницы температур в ней выполненный из компонентов 1 теплозащитный экран 20 имеет высокую устойчивость к изменению нагрузок. Компоненты 1 теплозащитного экрана вследствие простоты крепления можно монтировать и демонтировать также по отдельности. Вследствие их простой геометрической формы на них также просто можно наносить покрытие. К выходному каналу 5 примыкает отводящий канал 13, который может быть выполнен, например, в виде трубы и приварен к несущей конструкции 17. Отводящий канал 13 ведет предпочтительно к горелке 25 газотурбинной установки 10. Отводящий канал 13 может быть также литой составной частью несущей конструкции 17.
Для крепления на несущей конструкции 17 компонент 1 теплозащитного экрана имеет на проходящей в основном параллельно главной оси 32 внешней стенке 14 опорный уступ 19А. К этому опорному уступу 19А прилегает направленный вдоль главной оси 33 крепежный компонент 21 своей головкой 22. К головке 22 примыкает стержневая часть 23, которая проходит через несущую конструкцию 17 и закреплена на ней эластично с помощью тарельчатых пружин 31. Крепежный компонент 21, который выполнен предпочтительно точным литьем, имеет охлаждающий канал 24, который проходит вдоль главной оси 33 и ведет в камеру сгорания 11. В охлаждающий канал 24 подают охлаждающую среду 4 из проходящего вдоль несущей конструкции 17 подводящего канала 12. Проходящая через крепежный компонент 21 охлаждающая среда 4 охлаждает его и тем самым обеспечивает достаточную защиту в отношение горячего газа 29.
Изобретение характеризуется компонентом теплозащитного экрана, который выполнен предпочтительно в виде точной литой детали (изготовлен точным литьем) и который обеспечивает полный отвод охлаждающей среды. Внутри компонента теплозащитного экрана охлаждающая среда ударяется во всю внутреннюю поверхность подвергаемой воздействию горячего газа стенки горячего газа, за счет чего последняя эффективно охлаждается. Нагретую охлаждающую среду, в частности сжатый компрессором воздух, выводят через выходной канал из компонента теплозащитного экрана и подводят предпочтительно к горелке газотурбинной установки. В зависимости от выполнения и крепления элемента теплозащитного экрана происходит полное возвращение ответвленной от сжатого компрессором воздуха охлаждающей среды обратно в главный поток сжатого компрессором воздуха. Это приводит к значительному повышению коэффициента полезного действия газотурбинной установки.

Claims (16)

1. Компонент теплозащитного экрана, содержащий внутреннее пространство, ограниченное подлежащей охлаждению стенкой горячего газа и проходящей от нее в направлении несущей конструкции внешней стенкой, которая переходит в крепежную часть, а также входной канал для ввода охлаждающей среды и выходной канал для отвода из внутреннего пространства охлаждающей среды, причем входной канал (3) направлен в сторону стенки (2) горячего газа и расширяется в сторону стенки (2) горячего газа, выходной канал (5) соединен с отводящим каналом (13) с обеспечением полного отвода охлаждающей среды (4), а крепежная часть (19) по меньшей мере частично параллельна несущей конструкции (17) и крепится к ней на этих параллельных участках с возможностью индивидуального монтажа и демонтажа.
2. Компонент (1) теплозащитного экрана по п.1, во внутреннем пространстве (6) которого выходной канал (5) в значительной степени окружает входной канал (3).
3. Компонент (1) теплозащитного экрана по п.1 или 2, в котором входной канал закрыт закрывающей стенкой (7), которая расположена вблизи стенки (2) горячего газа и имеет отверстия (8) для прохождения потока охлаждающей среды (4).
4. Компонент (1) теплозащитного экрана по одному из предшествующих пунктов, который изготовлен из металла или металлического сплава, в частности отливкой.
5. Компонент (1) теплозащитного экрана по одному из предшествующих пунктов, причем входной канал (3) выполнен с возможностью подвода воздуха (4) из компрессора (9) и выходной канал (5) выполнен с возможностью подвода воздуха в камеру сгорания (11) и/или в компрессор (9) газотурбинной установки (10).
6. Компонент (1) теплозащитного экрана по одному из предшествующих пунктов, содержащий примыкающую к стенке (2) горячего газа внешнюю стенку (14), которая выполнена по меньшей мере в некоторых областях волнистой.
7. Компонент (1) теплозащитного экрана по одному из предшествующих пунктов, который для крепления на несущей конструкции (17) имеет крепежную часть(19), окружающую входной канал (3) и выходной канал (5).
8. Компонент (1) теплозащитного экрана по одному из предшествующих пунктов, в котором стенка (2) горячего газа на ее внутренней поверхности (16) имеет ребра (15) охлаждения.
9. Компонент (1) теплозащитного экрана по одному из предшествующих пунктов, в котором входной канал (3) расширяется в виде воронки.
10. Компонент (1) теплозащитного экрана по одному из предшествующих пунктов, в котором входной канал (3) закрыт закрывающей стенкой (7), которая расположена вблизи стенки (2) горячего газа и имеет отверстия (8) для пропускания потока охлаждающей среды (4).
11. Компонент (1) теплозащитного экрана по одному из предшествующих пунктов, содержащий примыкающую к стенке (2) горячего газа внешнюю стенку (14), которая по меньшей мере в некоторых областях имеет опорный уступ (19А).
12. Компонент (1) теплозащитного экрана по одному из предшествующих пунктов, в котором стенка (2) горячего газа по меньшей мере в некоторых областях имеет толщину стенки менее 10 мм, в частности между 3 и 5 мм.
13. Теплозащитный экран, образующий футеровку компонента, через который проходит горячий газ, в частности футеровку камеры сгорания газотурбинной установки, содержащий множество компонентов теплозащитного экрана по одному из пп. 1-12, через которые проходит под давлением охлаждающая среда, причем каждый компонент теплозащитного экрана имеет внутреннее пространство, ограниченное служащей для футеровки, подлежащей охлаждению стенкой (2) горячего газа и проходящей от нее в направлении несущей конструкции внешней стенкой, которая переходит в крепежную часть, а также входной канал для ввода охлаждающей среды и выходной канал для отвода из внутреннего пространства охлаждающей среды, причем входной канал (3) направлен в сторону стенки (2) горячего газа и расширяется в сторону стенки (2) горячего газа, выходной канал (5) соединен с отводящим каналом (13) с обеспечением полного отвода охлаждающей среды (4), а крепежная часть (19) по меньшей мере частично параллельна несущей конструкции (17) и крепится к ней на этих параллельных участках с возможностью индивидуального монтажа и демонтажа, причем по меньшей мере один подводящий канал (12) проходит через направляющую лопатку (18) газотурбинной установки (10).
14. Теплозащитный экран (20) по п.13, в котором подводящий канал (12) и/или отводящий канал (13) направлены в основном перпендикулярно валу (26) газотурбинной установки (10).
15. Теплозащитный экран (20) по любому из пп.13 и 14, в котором каждый компонент (1) теплозащитного экрана имеет внешнюю стенку (14) с опорным уступом (19А) и для закрепления на несущей конструкции (17) предусмотрены крепежные компоненты (21), содержащие головку (22) и стержневую часть (23), причем стержневая часть (23) каждого крепежного компонента (21) закреплена на несущей конструкции (17), а головка (22) крепежного компонента (21) прилегает к опорному уступу (19А) с удерживанием компонента (1) теплозащитного экрана.
16. Теплозащитный экран (20) по п.15, в котором каждый крепежный компонент (21) выполнен с возможностью охлаждения, в частности имеет охлаждающий канал (24), выполненный с возможностью прохождения через него потока охлаждающей среды (4).
RU99108437/06A 1996-09-26 1997-09-24 Компонент теплозащитного экрана, через который проходит под давлением охлаждающая среда, и теплозащитный экран для компонента, через который проходит горячий газ RU2190807C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19639630.1 1996-09-26
DE19639694.8 1996-09-26
DE19639694 1996-09-26
DE19639630 1996-09-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99108437A RU99108437A (ru) 2001-02-10
RU2190807C2 true RU2190807C2 (ru) 2002-10-10

Family

ID=26029819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99108437/06A RU2190807C2 (ru) 1996-09-26 1997-09-24 Компонент теплозащитного экрана, через который проходит под давлением охлаждающая среда, и теплозащитный экран для компонента, через который проходит горячий газ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6047552A (ru)
EP (1) EP0928396B1 (ru)
JP (1) JP2001504565A (ru)
DE (1) DE59706065D1 (ru)
RU (1) RU2190807C2 (ru)
WO (1) WO1998013645A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480677C2 (ru) * 2007-09-26 2013-04-27 Снекма Камера сгорания турбомашины
RU2508507C2 (ru) * 2008-06-12 2014-02-27 Сименс Акциенгезелльшафт Устройство с теплозащитным экраном, камера сгорания и газовая турбина
RU209161U1 (ru) * 2021-12-01 2022-02-03 Антон Владимирович Новиков Теплозащитный экран для камеры сгорания газовой турбины
RU209216U1 (ru) * 2021-08-30 2022-02-07 Антон Владимирович Новиков Теплозащитный экран для камеры сгорания газовой турбины

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29714742U1 (de) 1997-08-18 1998-12-17 Siemens AG, 80333 München Hitzeschildkomponente mit Kühlfluidrückführung und Hitzeschildanordnung für eine heißgasführende Komponente
SE9801822L (sv) * 1998-05-25 1999-11-26 Abb Ab Förbränningsanordning
US6142734A (en) * 1999-04-06 2000-11-07 General Electric Company Internally grooved turbine wall
DE10003728A1 (de) * 2000-01-28 2001-08-09 Siemens Ag Hitzeschildanordnung für eine Heißgas führende Komponente, insbesondere für Strukturteile von Gasturbinen
EP1245792A1 (de) * 2001-03-30 2002-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Gekühlter Mantelring für eine Turbine und Verfahren zur Herstellung eines Mantelrings
EP1247943A1 (de) 2001-04-04 2002-10-09 Siemens Aktiengesellschaft Formstück zur Bildung eines kühlbaren Turbinen-Mantelrings
EP1271056A1 (de) 2001-06-20 2003-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinen-Brennkammer und für diese vorgesehenes Verfahren zur Luftführung
GB0117110D0 (en) 2001-07-13 2001-09-05 Siemens Ag Coolable segment for a turbomachinery and combustion turbine
DE10233805B4 (de) * 2002-07-25 2013-08-22 Alstom Technology Ltd. Ringförmige Brennkammer für eine Gasturbine
EP1389692A1 (de) * 2002-08-16 2004-02-18 Siemens Aktiengesellschaft Selbstsichernde Befestigungsvorrichtung
ES2278847T3 (es) * 2002-08-16 2007-08-16 Siemens Aktiengesellschaft Tornillo refrigerable interiormente.
EP1420208A1 (de) * 2002-11-13 2004-05-19 Siemens Aktiengesellschaft Brennkammer
EP1431661A1 (de) 2002-12-19 2004-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Ströhmungsführungskörper
EP1443275B1 (de) * 2003-01-29 2008-08-13 Siemens Aktiengesellschaft Brennkammer
EP1507116A1 (de) 2003-08-13 2005-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Hitzeschildanordnung für eine ein Heissgas führende Komponente, insbesondere für eine Brennkammer einer Gasturbine
US7093441B2 (en) * 2003-10-09 2006-08-22 United Technologies Corporation Gas turbine annular combustor having a first converging volume and a second converging volume, converging less gradually than the first converging volume
EP1672281A1 (de) * 2004-12-16 2006-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Hitzeschildelement
JP4453021B2 (ja) * 2005-04-01 2010-04-21 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置
EP1715271A1 (de) * 2005-04-19 2006-10-25 Siemens Aktiengesellschaft Hitzeschildelement zur Auskleidung einer Brennkammerwand, Brennkammer sowie Gasturbine
EP1724526A1 (de) * 2005-05-13 2006-11-22 Siemens Aktiengesellschaft Brennkammerschale, Gasturbinenanlage und Verfahren zum An- oder Abfahren einer Gasturbinenanlage
US20070245710A1 (en) * 2006-04-21 2007-10-25 Honeywell International, Inc. Optimized configuration of a reverse flow combustion system for a gas turbine engine
WO2008017551A2 (de) 2006-08-07 2008-02-14 Alstom Technology Ltd Brennkammer einer verbrennungsanlage
WO2008017550A1 (de) 2006-08-07 2008-02-14 Alstom Technology Ltd Brennkammer einer verbrennungsanlage
JP4407685B2 (ja) 2006-10-11 2010-02-03 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法および電子機器の製造方法
JP4362834B2 (ja) * 2006-10-11 2009-11-11 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法、電子機器の製造方法および半導体製造装置
US8522557B2 (en) 2006-12-21 2013-09-03 Siemens Aktiengesellschaft Cooling channel for cooling a hot gas guiding component
EP1998115A1 (de) * 2007-05-29 2008-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Kühlkanal zum Kühlen einer ein Heißgas führenden Komponente
DE102007062699A1 (de) 2007-12-27 2009-07-02 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Brennkammerauskleidung
US8240988B2 (en) * 2008-03-26 2012-08-14 Siemens Energy, Inc. Fastener assembly with cyclone cooling
EP2591881A1 (de) * 2011-11-09 2013-05-15 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung, Verfahren und Gussschraube zum sicheren Austauschen von Hitzeschildplatten von Gasturbinen
EP2613080A1 (en) * 2012-01-05 2013-07-10 Siemens Aktiengesellschaft Combustion chamber of an annular combustor for a gas turbine
EP2693121B1 (en) * 2012-07-31 2018-04-25 Ansaldo Energia Switzerland AG Near-wall roughness for damping devices reducing pressure oscillations in combustion systems
US9322334B2 (en) * 2012-10-23 2016-04-26 General Electric Company Deformable mounting assembly
EP2728255A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-07 Alstom Technology Ltd Hot gas segment arrangement
US10370981B2 (en) * 2014-02-13 2019-08-06 United Technologies Corporation Gas turbine engine component cooling circuit with respirating pedestal
GB201501971D0 (en) * 2015-02-06 2015-03-25 Rolls Royce Plc A combustion chamber
US10101029B2 (en) 2015-03-30 2018-10-16 United Technologies Corporation Combustor panels and configurations for a gas turbine engine
DE102016211613A1 (de) 2016-06-28 2017-12-28 Siemens Aktiengesellschaft Hitzeschildanordnung einer Brennkammer mit Tellerfederpaket

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB849255A (en) * 1956-11-01 1960-09-21 Josef Cermak Method of and arrangements for cooling the walls of combustion spaces and other spaces subject to high thermal stresses
GB1283953A (en) * 1969-06-19 1972-08-02 Rolls Royce Wall for hot fluid streams
EP0224817B1 (de) * 1985-12-02 1989-07-12 Siemens Aktiengesellschaft Hitzeschildanordnung, insbesondere für Strukturteile von Gasturbinenanlagen
EP0225527A2 (de) * 1985-12-02 1987-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Kühlfluidkanäle aufweisende Wand, insbesondere für Gasturbinenanlagen, und Verfahren zu ihrer Herstellung
US4820097A (en) * 1988-03-18 1989-04-11 United Technologies Corporation Fastener with airflow opening
US5216886A (en) 1991-08-14 1993-06-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Segmented cell wall liner for a combustion chamber
JP2792304B2 (ja) * 1992-01-22 1998-09-03 日本電気株式会社 集積回路用冷却装置
DE59208713D1 (de) * 1992-11-09 1997-08-21 Asea Brown Boveri Gasturbinen-Brennkammer
DE4244302C2 (de) * 1992-12-28 2002-08-29 Alstom Vorrichtung zur Prallkühlung
US5363654A (en) * 1993-05-10 1994-11-15 General Electric Company Recuperative impingement cooling of jet engine components
GB2298267B (en) * 1995-02-23 1999-01-13 Rolls Royce Plc An arrangement of heat resistant tiles for a gas turbine engine combustor
US5782294A (en) * 1995-12-18 1998-07-21 United Technologies Corporation Cooled liner apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480677C2 (ru) * 2007-09-26 2013-04-27 Снекма Камера сгорания турбомашины
RU2508507C2 (ru) * 2008-06-12 2014-02-27 Сименс Акциенгезелльшафт Устройство с теплозащитным экраном, камера сгорания и газовая турбина
RU209216U1 (ru) * 2021-08-30 2022-02-07 Антон Владимирович Новиков Теплозащитный экран для камеры сгорания газовой турбины
RU209161U1 (ru) * 2021-12-01 2022-02-03 Антон Владимирович Новиков Теплозащитный экран для камеры сгорания газовой турбины

Also Published As

Publication number Publication date
EP0928396B1 (de) 2001-11-21
JP2001504565A (ja) 2001-04-03
US6047552A (en) 2000-04-11
EP0928396A1 (de) 1999-07-14
DE59706065D1 (de) 2002-02-21
WO1998013645A1 (de) 1998-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2190807C2 (ru) Компонент теплозащитного экрана, через который проходит под давлением охлаждающая среда, и теплозащитный экран для компонента, через который проходит горячий газ
US7849694B2 (en) Heat shield arrangement for a component guiding a hot gas in particular for a combustion chamber in a gas turbine
US6276142B1 (en) Cooled heat shield for gas turbine combustor
US4280792A (en) Air-cooled turbine rotor shroud with restraints
CA1147565A (en) Fuel nozzle guide and seal for a gas turbine engine
US10941937B2 (en) Combustor liner with gasket for gas turbine engine
US4380906A (en) Combustion liner cooling scheme
US4303371A (en) Shroud support with impingement baffle
US3730640A (en) Seal ring for gas turbine
EP2604926B1 (en) System of integrating baffles for enhanced cooling of CMC liners
US6253540B1 (en) Removable baffle infrared suppressor
EP3077729B1 (en) Gas turbine engine wall assembly interface
EP1001222A2 (en) Multi-hole film cooled combustor liner
RU99108437A (ru) Компонент теплозащитного экрана, через который проходит под давлением охлаждающая среда, и теплозащитный экран для компонента, через который проходит горячий газ
US20080127652A1 (en) Heat Shield Element
GB2135394A (en) Cooling gas turbine engines
GB2060077A (en) Arrangement for controlling the clearance between turbine rotor blades and a stator shroud ring
EP3066390B1 (en) Gas turbine engine wall assembly with offset rail
EP3090208B1 (en) Gas turbine engine wall assembly with enhanced flow architecture
WO2015094430A1 (en) Gas turbine engine wall assembly with circumferential rail stud architecture
WO2014100667A1 (en) Gas turbine engine combustor with tailored temperature profile
US6786048B2 (en) Thermal shield for a component carrying hot gases, especially for structural components of gas turbines
US10935243B2 (en) Regulated combustor liner panel for a gas turbine engine combustor
US6612806B1 (en) Turbo-engine with an array of wall elements that can be cooled and method for cooling an array of wall elements
US10830433B2 (en) Axial non-linear interface for combustor liner panels in a gas turbine combustor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070925