RU2731141C2

RU2731141C2 - Сменное поддерживающее устройство для жаровой трубы камер сгорания газовой турбины

Info

Publication number: RU2731141C2
Application number: RU2017132517A
Authority: RU
Inventors: Эджидио ПУЧЧИ; Микеле ПРОВЕНЦАЛЕ
Original assignee: Нуово Пиньоне Текнолоджи Срл
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2020-08-31
Also published as: RU2017132517A3; RU2017132517A; BR112017019320A2; BR112017019320B1; US10753610B2; WO2016156285A1; US20180080650A1; EP3278027B8; KR20170138442A; EP3278027B1; EP3278027A1; JP2018513340A; CN107850304A; CN107850304B

Abstract

Предложена камера (9) сгорания газовой турбины, содержащая жаровую трубу (15), кожух (17), в котором по меньшей мере расположена жаровая труба (15) камеры сгорания, и поддерживающее устройство для жаровой трубы. Поддерживающее устройство для жаровой трубы содержит отдельные поддерживающие элементы (19), расположенные между жаровой трубой (15) и кожухом (17) камеры сгорания. Каждый поддерживающий элемент (19) содержит поддерживающий компонент (31) жаровой трубы, прикрепленный к жаровой трубе (15) камеры сгорания, и поддерживающий компонент (41) кожуха, прикрепленный к кожуху камеры сгорания. Каждый поддерживающий компонент (41) кожуха содержит гнездо (43) для стопора кожуха, закрепленное на кожухе (17) камеры сгорания, и съемный стопор (45) кожуха, присоединенный к указанному гнезду (43) с возможностью отсоединения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Варианты выполнения изобретения, описанного в данном документе, относятся в целом к механизмам для поддержания жаровой трубы в камере сгорания газовой турбины и в частности к подпружиненным поддерживающим механизмам для жаровой трубы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В обычном газотурбинном двигателе воздух всасывается компрессором, сжимается и доставляется к камере сгорания. Сжатый воздух смешивается в камере сгорания с топливом, и воздушно-топливная смесь сгорает с образованием горячих газов сгорания под давлением. Газы сгорания расширяются в турбине, содержащей одно или более рабочих колес. Расширение газов сгорания приводит турбину во вращение, в результате чего вырабатывается полезная механическая энергия. Механическая энергия частично используется для приведения в действие компрессора. С выходного вала турбины может быть снята дополнительная механическая энергия для приведения в действие нагрузки, такой как ротационная турбомашина, электрический генератор и т.п. Процесс сгорания может происходить внутри жаровой трубы камеры сгорания. В некоторых известных камерах сгорания жаровая труба поддерживается и по меньшей мере частично находится в кожухе камеры сгорания. В некоторых вариантах выполнения в одном кожухе кольцевой формы расположено несколько жаровых труб камеры сгорания. В других вариантах выполнения каждая жаровая труба расположена в соответствующем кожухе камеры сгорания. Жаровая труба камеры сгорания и кожух камеры сгорания по существу коаксиальны.

Сжатый воздух и топливо вводятся и смешиваются у заднего конца жаровой трубы камеры сгорания. Газы сгорания выводятся через хвостовой конец жаровой трубы камеры сгорания. Хвостовой конец находится ниже по потоку от заднего конца в направлении газового потока. Газы сгорания доставляются от жаровой трубы камеры сгорания к турбине, где происходит их расширение. Переходной патрубок проточно соединяет жаровую трубу камеры сгорания и турбину. Между хвостовым концом жаровой трубы камеры сгорания и переходным патрубком обычно расположено кольцевое уплотнение, причем указанная конфигурация обеспечивает компенсацию смещений, возникающих вследствие теплового расширения и вибрации элементов камеры сгорания.

Тепло и вибрация, возникающие в результате процесса сгорания, а также другие механические нагрузки и напряжения, создаваемые газовой турбиной, например, вследствие дисбаланса ротора компрессора и/или турбины, тряски, дребезжания и других причин, вызывают вибрации жаровой трубы камеры сгорания и других элементов газовой турбины вблизи жаровой трубы. Соответственно, жаровая труба камеры сгорания должна быть установлена с обеспечением выдерживания тепла, вибраций и нагрузок, создаваемых процессом сгорания и другими силами.

Обычно поддерживающее устройство для жаровой трубы установлено вблизи заднего конца жаровой трубы камеры сгорания, между жаровой трубой и кожухом камеры сгорания. Типичное поддерживающее устройство для жаровой трубы содержит три отдельных поддерживающих элемента, расположенных между жаровой трубой камеры сгорания и кожухом камеры сгорания вокруг секции, по существу перпендикулярной направлению газового потока в камере сгорания. Каждый поддерживающий элемент обычно содержит стопор жаровой трубы, который прикреплен к жаровой трубе камеры сгорания, и стопор кожуха, который прикреплен к кожуху камеры сгорания. Каждый стопор жаровой трубы действует совместно с соответствующим стопором кожуха для подержания жаровой трубы камеры сгорания. Обычно между стопором кожуха и стопором жаровой трубы расположено пружинное устройство.

Как указано выше, вследствие процесса сгорания, а также вращения компрессора и турбины, жаровая труба камеры сгорания подвергается вибрациям, которые вызывают износ поверхностей взаимодействия между кожухом камеры сгорания и жаровой трубой камеры сгорания. В частности, поддерживающие элементы, которые соединяют жаровую трубу с кожухом камеры сгорания, подвергаются износу и требуют частой замены.

Существующие камеры сгорания выполнены таким образом, что жаровая труба камеры сгорания может быть легко отсоединена от кожуха камеры сгорания для проведения ремонта или замены вместе со стопорами жаровой трубы и соответствующими пружинами. Кожухи камер сгорания реже подвергаются ремонтам и заменам. Тем не менее, если стопоры кожуха изнашиваются, кожух камеры сгорания должен быть удален, а стопоры кожуха должны быть сняты и заменены, прежде чем кожух камеры сгорания сможет быть снова смонтирован на газотурбинном двигателе.

Удаление кожуха камеры сгорания является длительной операцией и приводит к тому, что газотурбинный двигатель остается в нерабочем состоянии в течение относительно больших периодов времени.

Соответственно, существует необходимость в создании усовершенствованных поддерживающих устройств для жаровой трубы камеры сгорания, которые устраняют или уменьшают один или более недостатков известных устройств.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно примерному варианту выполнения предложена камера сгорания газовой турбины, содержащая жаровую трубу и кожух. Жаровая труба камеры сгорания расположена по меньшей мере частично внутри кожуха камеры сгорания. Камера сгорания также содержит поддерживающее устройство для жаровой трубы, содержащее отдельные поддерживающие элементы, расположенные между жаровой трубой и кожухом камеры сгорания. Каждый поддерживающий элемент содержит поддерживающий компонент жаровой трубы, прикрепленный к жаровой трубе камеры сгорания, и поддерживающий компонент кожуха, прикрепленный к кожуху камеры сгорания. Каждый поддерживающий компонент кожуха содержит гнездо для стопора кожуха, закрепленное на кожухе камеры сгорания, и сменный, т.е. съемный, стопор кожуха, присоединенный к указанному гнезду с возможностью отсоединения. Съемный стопор кожуха камеры сгорания может подвергаться износу, например, вследствие вибраций. Благодаря выполнению поддерживающего компонента кожуха из двух частей, а именно гнезда для стопора кожуха, прикрепленного к кожуху камеры сгорания, и сменного, т.е. съемного, стопора кожуха, стопор может быть легко удален из указанного гнезда и заменен, например, в случае износа или повреждения. Кожух камеры сгорания не требуется снимать, так что замена изношенных частей поддерживающего компонента кожуха выполняется проще и быстрее.

Гнездо для стопора кожуха и сменный или съемный стопор кожуха могут быть соединены друг с другом любыми подходящими средствами, которые обеспечивают возможность легкого отсоединения сменного, т.е. съемного, стопора кожуха без разбора или повреждения гнезда для стопора кожуха. Например, могут использоваться болты или винтовые крепежные элементы.

Благодаря прикреплению сменного, т.е. съемного, стопора кожуха к гнезду для стопора кожуха таким образом, что указанные два элемента по существу не испытывают взаимных перемещений вследствие вибраций, не происходит износа поверхностей взаимного контакта между стопором кожуха и гнездом для стопора кожуха. Следовательно, указанное гнездо не требует замены.

Таким образом, гнездо для стопора кожуха может быть прикреплено к кожуху камеры сгорания неразъемным образом, например сваркой или пайкой.

Согласно некоторым вариантам выполнения каждый поддерживающий элемент содержит по меньшей мере один пружинный компонент, расположенный между поддерживающим компонентом кожуха и поддерживающим компонентом жаровой трубы. Пружинный компонент может быть предварительно нагружен для обеспечения двусторонней упругой связи. Двусторонняя упругая, т.е. эластичная связь может быть ориентирована тангенциальным образом.

Стопор кожуха и стопор жаровой трубы содержат соответственно охватывающую часть и охватываемую часть, или наоборот. Охватываемая часть и охватывающая часть выполнены и расположены таким образом, что охватывающая часть обеспечивает размещение и удерживание в ней охватываемой части. Указанный пружинный компонент может быть расположен между охватываемой частью и охватывающей частью с обеспечением эластичного нагружения охватываемой части и охватывающей части относительно друг друга.

Изобретение, описанное в данном документе, также относится к газотурбинному двигателю, содержащему компрессорную секцию, топочную секцию и турбинную секцию, причем топочная секция содержит по меньшей мере одну камеру сгорания газовой турбины, описанную выше.

Согласно еще одному аспекту в данном документе описан способ замены изношенных компонентов камеры сгорания газотурбинного двигателя, включающий следующие этапы:

использование по меньшей мере камеры сгорания с жаровой трубой и кожухом, в котором по меньшей мере частично расположена указанная жаровая труба,

использование поддерживающих элементов, которые соединяют жаровую трубу камеры сгорания с кожухом камеры сгорания и каждый из которых содержит поддерживающий компонент жаровой трубы и поддерживающий компонент кожуха, причем поддерживающий компонент кожуха содержит гнездо для стопора кожуха, прикрепленное к кожуху камеры сгорания, и стопор кожуха, установленный в указанном гнезде,

удаление жаровой трубы камеры сгорания из кожуха камеры сгорания,

отсоединение по меньшей мере одного стопора кожуха от соответствующего гнезда для стопора кожуха,

введение нового стопора кожуха в указанное гнездо для стопора кожуха,

запирание нового стопора кожуха в гнезде для стопора кожуха,

установку указанной жаровой трубы камеры сгорания или новой жаровой трубы камеры сгорания в кожухе камеры сгорания.

Ниже описаны характерные особенности и варианты выполнения, которые изложены также в прилагаемой формуле изобретения, составляющей неотъемлемую часть данного описания. В вышеизложенном кратком описании приведены характерные особенности различных вариантов выполнения данного изобретения для лучшего понимания нижеследующего подробного описания и оценки вклада, вносимого в уровень техники. Разумеется, существуют и другие характерные особенности изобретения, которые описаны ниже и изложены в прилагаемой формуле изобретения. В связи с этим, прежде чем перейти к подробному объяснению некоторых вариантов выполнения изобретения, следует отметить, что различные варианты выполнения изобретения не ограничены в их применении элементами конструкции и расположением компонентов, указанными в нижеприведенном описании или изображенными на чертежах. Изобретение может иметь другие варианты выполнения и может быть реализовано на практике и осуществлено различными способами. Кроме того, следует понимать, что фразеология и терминология, используемые в данном документе, служат для описательных целей и не должны считаться ограничивающими.

По существу, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что принцип, на котором основано изобретение, может быть легко применен в качестве базы для разработки других конструкций, способов и/или систем для реализации некоторых целей данного изобретения. Таким образом, важно рассматривать формулу изобретения как охватывающую такие эквивалентные конструкции, если они не выходят за рамки сущности и объема данного изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Более полная оценка и понимание предложенных вариантов выполнения изобретения и многочисленных присущих им преимуществ могут быть получены при рассмотрении нижеприведенного подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 схематически изображает газотурбинный двигатель,

фиг. 2 иллюстрирует расположение камер сгорания в топочной секции газотурбинного двигателя,

фиг. 3 изображает разрез камеры сгорания, содержащей кожух и жаровую трубу, коаксиально поддерживаемую в кожухе камеры сгорания,

фиг. 4 изображает разрез кожуха камеры сгорания,

фиг. 5 изображает вид в аксонометрии жаровой трубы камеры сгорания,

фиг. 6 изображает увеличенный вид части, обозначенной как VI на фиг. 3, на котором показан поддерживающий элемент, изображенный на фиг. 5, при этом поддерживающий компонент жаровой трубы удален для ясности,

фиг. 7 изображает вид по линии VII-VII на фиг. 6,

фиг. 8 изображает вид по линии VIII-VIII на фиг. 7,

фиг. 9 изображает разрез по линии IX-IX на фиг. 8,

фиг. 10 изображает вид в аксонометрии стопора кожуха.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Нижеследующее подробное описание иллюстративных вариантов выполнения приведено со ссылкой на прилагаемые чертежи. Одинаковые номера позиций на разных чертежах обозначают одинаковые или аналогичные элементы. Кроме того, чертежи не обязательно выполнены в масштабе. Более того, нижеприведенное подробное описание не ограничивает изобретение, объем которого определяется прилагаемой формулой изобретения.

Используемое на протяжении всего описания выражение «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что конкретный признак, конструкция или характерная особенность, описанные в связи с вариантом выполнения, присущи по меньшей мере одному варианту выполнения рассматриваемого изобретения. Таким образом, фразы «в одном варианте выполнения», «в варианте выполнения» или «в некоторых вариантах выполнения», встречающиеся в разных местах на протяжении всего описания, не обязательно относятся к одному и тому же варианту выполнения (одним и тем же вариантам выполнения). Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характерные особенности могут сочетаться любым соответствующим образом в одном или более вариантах выполнения.

В частности, нижеприведенное описание относится к так называемой трубчатой камере сгорания, в которой одна жаровая труба по меньшей мере частично расположена внутри кожуха камеры сгорания, при этом жаровая труба камеры сгорания и кожух камеры сгорания по существу коаксиальны. Однако некоторые характерные особенности, описанные в данном документе, также могут использоваться в так называемых трубчато-кольцевых камерах сгорания, в кольцевом кожухе которых размещено несколько жаровых труб, расположенных вокруг оси указанного кольцевого кожуха камеры сгорания.

На фиг. 1 схематически изображен газотурбинный двигатель 1, который содержит компрессорную секцию 3, топочную секцию 5 и турбинную секцию 7. Воздух, всасываемый компрессором 3, сжимается и доставляется к топочной секции 5, где к потоку сжатого воздуха добавляется топливо и происходит сжигание топливно-воздушной смеси с образованием газов сгорания, находящихся при высокой температуре и давлении. Горячие газы сгорания под давлением доставляются к турбинной секции 7 и подвергаются расширению с образованием энергии, которая может быть снята с вала или валов турбины, для приведения в действие компрессорной секции 3 и механического приведения в действие нагрузки, присоединенной к валу турбины и не показанной на чертежах.

Как схематически показано на фиг. 1, топочная секция 5 содержит одну или более камер 9 сгорания, которые могут быть расположены по окружности вокруг оси А-А двигателя 1. Каждая камера 9 сгорания проточно соединена через переходной патрубок 11 с первой ступенью турбинной секции 7 для доставки горячих газов сгорания, находящихся под давлением, к секции 7.

На фиг. 2 схематически изображен вид сзади камер 9 сгорания, расположенных по окружности вокруг оси А-А газотурбинного двигателя 1.

Варианты выполнения, описанные в данном документе, относятся, в частности, к так называемым трубчатым камерам сгорания. Как известно специалистам в данной области техники, каждая трубчатая камера 9 сгорания может содержать жаровую трубу и кожух, которые могут быть расположены по существу коаксиально друг с другом, причем жаровая труба камеры сгорания поддерживается внутри кожуха камеры сгорания. Каждая камера 9 соединена с двумя соседними камерами 9 сгорания при помощи патрубков 13 переброса пламени. Это обеспечивает возможность прохождения горячих газов сгорания из одной камеры 9 через патрубки 13 для обеспечения источника воспламенения в соседних камерах сгорания.

На фиг. 3 изображен разрез одной из трубчатых камер 9 сгорания, образующих топочную секцию 5 газотурбинного двигателя 1. В вариантах выполнения, описанных в данном документе, камера 9 содержит жаровую трубу 15 и кожух 17. В иллюстративном варианте выполнения, изображенном на фиг. 3, жаровая труба 15 камеры сгорания имеет опорный конец, или верхний по потоку конец 15А, и нижний по потоку конец, или хвостовой конец 15В. Определения «верхний по потоку» и «нижний по потоку» относятся к направлению F прохождения газов сгорания через жаровую трубу 15. Кожух 17 и жаровая труба 15 показаны по отдельности соответственно на фиг. 4 и 5.

На опорном или заднем, верхнем по потоку конце 15А жаровая труба 15 присоединена к внешнему кожуху 17 камеры сгорания с помощью поддерживающего устройства для жаровой трубы, которое может содержать отдельные поддерживающие элементы 19. В некоторых вариантах выполнения поддерживающее устройство для жаровой трубы содержит три отдельных поддерживающих элемента, разнесенных в угловом направлении и расположенных, например, под углом 120° друг от друга.

Хвостовой или нижний по потоку конец 15В жаровой трубы 15 может быть снабжен кольцевым уплотнением 21, расположенным между внешней поверхностью жаровой трубы 15 и внутренней поверхностью переходного патрубка 11.

В иллюстративном варианте выполнения, изображенном на фиг. 3, жаровая труба 15 расположена в кожухе 17 по существу коаксиально с ним. Продольная ось камеры 9 сгорания обозначена как В-В. Таким образом, между расположенным снаружи кожухом 17 и расположенной внутри жаровой трубой 15 образовано кольцевое пространство 23 для потока. Сжатый воздух, подаваемый компрессорной секцией 3 двигателя 1, проходит через кольцевое пространство 23 и поступает в жаровую трубу 15 через торцевую пластину 25, имеющую отверстия для потока воздуха. На боковой цилиндрической поверхности жаровой трубы 15 выполнены дополнительные впускные отверстия 26 для воздуха.

На верхнем по потоку конце 15А жаровой трубы 15 расположена горелка 27. Топливо, доставленное через горелку 27, вводится в жаровую трубу 15 и смешивается со сжатым воздухом, проходящим через пластину 25 и отверстия 26 в камеру сгорания, ограниченную жаровой трубой 15, с образованием газов сгорания. Газы сгорания проходят через переходной патрубок 11 к рабочим колесам турбины в турбинной секции 7.

Каждый из отдельных поддерживающих элементов 19, которые соединяют жаровую трубу 15 и кожух 17 камеры сгорания друг с другом, может содержать поддерживающий компонент жаровой трубы и поддерживающий компонент кожуха. На фиг. 5 показаны три поддерживающих компонента 31 жаровой трубы, которые разнесены относительно друг друга на 120°.

Каждый поддерживающий компонент 31 жаровой трубы может содержать стопор 33 жаровой трубы, содержащий пластину 35 и охватываемую часть 37. Охватываемая часть 37 и пластина 35 могут быть выполнены в виде единого неразъемного элемента. Стопор 33 может быть прикреплен к внешней поверхности жаровой трубы 15 вблизи ее верхнего по потоку конца 15А или смежно с ним при помощи сварки, крепления винтами, болтами или любым другим подходящим способом. Охватываемая часть 37 стопора 33 может иметь призматическую форму с двумя противолежащими плоскими поверхностями, по существу параллельными плоскости, в которой проходит ось В-В жаровой трубы 15.

Каждый поддерживающий элемент 19 жаровой трубы может дополнительно содержать поддерживающий компонент 41 кожуха, конструкцию которого можно лучше всего понять при рассмотрении фиг. 4, 6-9 и 10.

Каждый поддерживающий компонент 41 кожуха содержит гнездо 43 для стопора кожуха и стопор 45 кожуха. Гнездо 43 смонтировано на кожухе 17 камеры сгорания. В некоторых вариантах выполнения кожух 17 может иметь отверстия 42, в которых расположены гнезда 43. Гнездо 43 может быть припаяно или приварено к кожуху 17. На фиг. 4 кожух 17 камеры сгорания изображен отдельно, при этом поддерживающие компоненты 41 кожуха, за исключением гнезд 43, не показаны.

Каждое гнездо 43 выполнено и расположено с возможностью размещения и удерживания в нем соответствующего стопора 45 кожуха. В некоторых вариантах выполнения (см., в частности, фиг. 4) каждое гнездо 43 имеет углубление 43А, форма которого соответствует форме стопора 45. В дне углубления 43А каждого стопора 43 могут быть выполнены сквозные отверстия 49. Каждый стопор 45 может быть прикреплен к соответствующему гнезду 43 с помощью болтов и соответствующих гаек 51, как лучше всего показано в разрезе на фиг. 9. Болты проходят через отверстия 49 в гнезде 43. При такой конфигурации каждый стопор 45 может быть снят, то есть заменен. Действительно, стопор 45 кожуха может быть удален из гнезда 43 путем отвинчивания болтов и гаек 51 без необходимости отсоединения кожуха 17 от камеры 9 сгорания и/или гнезд 43 от кожуха 17. Таким образом, если стопор 45 поврежден или изношен, его замена может быть выполнена без снятия кожуха 17 с камеры 9 сгорания.

Как лучше всего показано на фиг. 10, которая изображает отдельно стопор 45 кожуха, в каждом стопоре 45 могут быть выполнены сквозные отверстия 53 для болтов 51. Отверстия 53 расположены на двух противоположных сторонах охватывающей части 55 стопора 45 кожуха. Охватывающая часть 55 имеет U-образное поперечное сечение, проходящее в осевом направлении, т.е. параллельно оси В-В камеры 9 сгорания. Таким образом, в части 55 образован зазор 57. Зазор 57 проходит по существу параллельно продольной оси В-В камеры 9 сгорания и открыт в радиально-внутреннем направлении, а также в осевом направлении напротив переходного патрубка 11, т.е. по направлению к верхнему по потоку концу 15А жаровой трубы 15. Охватываемая часть 37 соответствующего поддерживающего компонента 31 жаровой трубы может быть введена в зазор 57 охватывающей части 55 путем перемещения параллельно продольной оси В-В.

Каждый поддерживающий компонент 41 кожуха может содержать по меньшей мере один пружинный компонент 61, расположенный между компонентом 41 и соответствующим поддерживающим компонентом 31 жаровой трубы. В вариантах выполнения, описанных в данном документе, каждый компонент 41 содержит две симметрично расположенные пружины 61. Пружины 61 могут представлять собой пластинчатые пружины.

Каждая пружина 61 может иметь наружный отогнутый выступ 61А, который прикреплен к соответствующему стопору 45 кожуха, например, с помощью винтов 63 и запирающих пластин 65. Пластинчатые пружины 61 входят в зазор 57 и находятся в поверхностном контакте с его боковыми поверхностями. Пружины 61 могут быть изогнуты так, что их соответствующие выпуклые части, обращенные друг к другу, выступают в направлении внутренней части зазора 57. Когда жаровая труба 15 камеры сгорания установлена в кожухе 17 камеры сгорания, как показано на фиг. 3, охватываемая часть 37 каждого поддерживающего компонента 31 жаровой трубы расположена между двумя противоположными пружинами 61 соответствующего поддерживающего компонента 41 кожуха. Толщина охватываемой части 37, ширина зазора 57 и форма пружин 61 таковы, что пружины 61 частично сжаты и предварительно нагружены между боковыми поверхностями зазора 57 и боковыми поверхностями охватываемой части 37 с созданием, таким образом, противоположно направленных сжимающих усилий между ними. Таким образом, пружины 61 образуют двустороннюю упругую связь между стопором 33 жаровой трубы и стопором 45 кожуха.

В других вариантах выполнения, не показанных на чертежах, каждый поддерживающий компонент жаровой трубы может содержать охватывающую часть, а каждый поддерживающий компонент кожуха может содержать охватываемую часть. В этом случае охватываемая часть поддерживающего компонента кожуха может быть образована сменным, т.е. съемным, стопором кожуха или быть его частью и может быть, таким образом, присоединена к гнезду для стопора кожуха с возможностью разъединения. В этом случае охватывающая часть поддерживающего компонента жаровой трубы может быть прикреплена, например, припаяна или приварена, к жаровой трубе камеры сгорания и при необходимости удалена вместе с жаровой трубой для выполнения обслуживания или замены. Охватываемая часть может быть удалена из гнезда для стопора кожуха и заменена без удаления указанного гнезда с кожуха камеры сгорания. Пружинный компонент (пружинные компоненты) может (могут) быть снова установлен(ы) в охватывающей части и, таким образом, удерживаться на жаровой трубе камеры сгорания.

Во время работы газотурбинного двигателя 1 вибрации, вызванные волнами давления, создаваемыми вследствие сгорания в камерах 9, а также вибрации, вызванные возможным дисбалансом вращающихся частей газотурбинного двигателя 1, могут привести к износу поверхностей взаимодействия между жаровой трубой 15 и наружными компонентами каждой жаровой трубы камеры сгорания, в частности, у кольцевого уплотнения 21 и у поддерживающих компонентов 19. Изношенные поверхности взаимодействия могут быть заменены во время обычного технического обслуживания.

Замена изношенных частей камеры 9 сгорания может быть выполнена путем удаления торцевой крышки 71 (см. фиг. 3) вместе с горелкой 27. Это обеспечивает возможность доступа к жаровой трубе 15 с задней стороны. Патрубки 13 переброса пламени и другие вспомогательные части камеры 9 сгорания могут быть удалены из жаровой трубы 15. После этого жаровая труба 15 камеры 9 может быть удалена в направлении введения-удаления, по существу параллельном оси В-В камеры 9. После проверки жаровая труба 15 с кольцевым уплотнением 21 и поддерживающими компонентами 31 может быть отремонтирована или заменена новой.

Кожух 17 камеры сгорания обычно не заменяют, так как он меньше подвержен износу, или же заменяют не так часто, как жаровую трубу 15. Однако перемещения контактирующих поверхностей поддерживающих компонентов 41 кожуха и поддерживающих компонентов 31 жаровой трубы относительно друг друга также вызывают локальный износ составных частей компонентов 41. В частности, стопор 45 кожуха и пружины 61 могут потребовать замены, так как совместное контактное давление пружин 61 и динамическая нагрузка вызывают износ поверхностей зазора 57 и пружин 61.

Замена этих изношенных частей возможна без удаления кожуха 17. После удаления жаровой трубы 15 оператору необходимо просто отвинтить гайки 51 болтов и удалить стопор 45 из гнезда 43. Последнее остается прочно присоединенным к кожуху 17 и не требует замен, поскольку не подвергается износу.

Затем в соответствующие гнезда 43 могут быть помещены новые стопоры 45, на которых установлены новые пружины 61 и которые затем могут быть прикреплены к кожуху 17 камеры сгорания с помощью болтов и гаек 51.

В некоторых вариантах выполнения для облегчения монтажа стопоров 45 в гнездах 43 дно каждого гнезда 43 может быть выполнено с установочными отверстиями 73 (см., в частности, фиг. 4, 6 и 8). Эти отверстия 73 должны быть совмещены с соответствующими отверстиями, выполненными в соответствующем стопоре 45 кожуха. Через совмещенные отверстия 73 и соответствующие отверстия в стопоре 45 могут быть введены штифты 77 (показанные на фиг. 6) для обеспечения надлежащего позиционирования стопора 45 в гнезде 43. После введения штифтов 77 в соответствующие отверстия стопор 45 может быть вставлен в гнездо 43 и заперт в нем с помощью гаечно-болтового средства 51, и штифты 77 могут быть удалены перед выполнением монтажа жаровой трубы 15 камеры сгорания.

После проверки и возможной замены стопоров 45 кожуха жаровая труба 15 может быть снова вставлена в кожух 17 в направлении введения, параллельном продольной оси В-В камеры 9 сгорания. Таким образом, охватываемые части 37 каждого стопора 33 жаровой трубы вводятся в соответствующие зазоры 57 соответствующих стопоров 45, и торцевая крышка 71 наконец может быть снова установлена.

После повторного введения охватываемой и охватывающей частей стопора жаровой трубы и стопора кожуха друг в друга пружинный компонент, образованный двумя пружинами 61, прикладывает упругое усилие к охватываемой части в тангенциальном направлении, т.е. ортогонально к осевому направлению введения.

Несмотря на то, что раскрытые в данном документе варианты выполнения изобретения изображены на чертежах и полностью обстоятельно и подробно описаны выше в отношении нескольких иллюстративных вариантов выполнения, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможно выполнение множества модификаций, изменений и опущений без существенного отклонения от новых идей, принципов и концепций, изложенных в данном документе, и преимуществ изобретения, перечисленных в прилагаемой формуле изобретения. Соответственно, надлежащий объем раскрытых нововведений должен определяться только самым широким толкованием прилагаемой формулы изобретения с охватом всех таких модификаций, изменений и опущений. Кроме того, порядок или последовательность любых этапов процесса или способа может изменяться или переупорядочиваться в соответствии с альтернативными вариантами выполнения.

Claims

1. Камера (9) сгорания газовой турбины, содержащая

жаровую трубу (15),

кожух (17), в котором по меньшей мере частично расположена указанная жаровая труба (15),

поддерживающее устройство для жаровой трубы, содержащее отдельные поддерживающие элементы (19), которые расположены между указанной жаровой трубой (15) и указанным кожухом (17) и каждый из которых содержит поддерживающий компонент (31) жаровой трубы, прикрепленный к указанной жаровой трубе (15), и поддерживающий компонент (41) кожуха, прикрепленный к указанному кожуху (17),

при этом каждый поддерживающий компонент (41) содержит гнездо (43) для стопора кожуха, закрепленное на указанном кожухе (17), по меньшей мере один съемный стопор (45) кожуха, присоединенный к указанному гнезду (43) с возможностью отсоединения, и по меньшей мере один пружинный компонент, расположенный между поддерживающим компонентом (41) кожуха и поддерживающим компонентом (31) жаровой трубы для обеспечения двусторонней упругой связи между ними и механически прикрепленный к указанному стопору (45) кожуха.

2. Камера сгорания по п.1, в которой указанная жаровая труба (15) расположена по существу концентрическим образом внутри указанного кожуха (17).

3. Камера сгорания по п.2, в которой указанное поддерживающее устройство содержит три поддерживающих элемента (19).

4. Камера сгорания по любому из предыдущих пунктов, в которой каждый стопор (45) кожуха содержит охватывающую часть (55), образующую зазор (57), в который вставлена охватываемая часть (37) соответствующего стопора (33) жаровой трубы.

5. Камера сгорания по любому из пп.1-3, в которой каждый стопор кожуха содержит охватываемую часть, а каждый стопор жаровой трубы содержит охватывающую часть, образующую зазор, в который вставлена соответствующая охватываемая часть.

6. Камера сгорания по п.4 или 5, в которой указанный зазор (57) имеет отверстие, ориентированное в направлении введения охватываемой части (37) в охватывающую часть (55), при этом указанный пружинный компонент прикладывает к соответствующим поверхностям соответственно указанной охватываемой части и указанной охватывающей части упругие усилия в направлении, по существу перпендикулярном указанному направлению введения.

7. Камера сгорания по п.6, в которой каждый пружинный компонент содержит две пружины (61), расположенные в указанном зазоре (57) на противоположных сторонах указанной охватываемой части (37).

8. Камера сгорания по п.7, в которой указанные две пружины (61) предварительно нагружены и создают упругую двустороннюю тангенциальную связь между указанной охватываемой частью (37) и указанной охватывающей частью (55).

9. Камера сгорания по п.7 или 8, в которой указанные пружины (61) представляют собой пластинчатые пружины, каждая из которых механически прикреплена к соответствующей охватывающей части.

10. Камера сгорания по любому из пп.4-9, в которой каждая охватывающая часть (55) имеет U-образное поперечное сечение, образующее соответствующий зазор (57), имеющий радиально ориентированное отверстие и аксиально ориентированное отверстие.

11. Камера сгорания по любому из предыдущих пунктов, в которой каждый стопор (45) кожуха соединен с соответствующим гнездом (43) для стопора кожуха при помощи винтового или болтового средства (51).

12. Камера сгорания по любому из предыдущих пунктов, в которой каждое гнездо (43) для стопора кожуха приварено к указанному кожуху (17).

13. Камера сгорания по любому из предыдущих пунктов, в которой каждый поддерживающий компонент (31) жаровой трубы приварен к указанной жаровой трубе (15).

14. Газотурбинный двигатель (1), содержащий компрессорную секцию (3), топочную секцию (5) и турбинную секцию (7), причем указанная топочная секция (5) содержит по меньшей мере одну камеру (9) сгорания газовой турбины, выполненную по любому из предыдущих пунктов.

15. Способ замены изношенных компонентов камеры сгорания газовой турбины, выполненной по п.1, причем указанный способ включает следующие этапы:

удаление указанной жаровой трубы (15) из указанного кожуха (17),

отсоединение указанного по меньшей мере одного стопора (45) кожуха, оснащенного указанным пружинным компонентом, от соответствующего гнезда (43) для стопора кожуха,

введение нового стопора (45) кожуха, на котором установлен новый пружинный компонент, в указанное гнездо (43),

запирание указанного нового стопора (45) кожуха в указанном гнезде (43), и

установку указанной жаровой трубы (15) или новой жаровой трубы (15) в указанном кожухе (17).