[发明专利]用于燃烧器过渡件的冷却设备

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮机(gas turbine)。更特定而言，本发明涉及燃气涡轮机部件的冷却。

背景技术

典型燃气涡轮机包括绕可旋转轴杆以环形阵列设置的多个燃烧器。燃烧器从燃料源接收可燃燃料并从压缩机接收压缩空气，压缩机由轴杆驱动。对于每个燃烧器，燃料在由燃烧器衬套限定的燃烧室内在压缩空气中燃烧以产生热燃烧气体。燃烧气体通过涡轮机膨胀以做功来驱动轴杆。热燃烧气体由过渡件或过渡管从燃烧器衬套输送到涡轮机。流经过渡管的热燃烧气体使管结构经受很高温度。通常，通过撞击流来向过渡管提供冷却，撞击流由在包围过渡管的套筒中的离散位置处的撞击孔经过的气流引导。在衬套与过渡件之间的柔性接头需要经由压缩机排放空气的额外冷却。

在共同拥有的美国专利第7,082,766号中，公开了一种单件组合式燃烧器衬套/过渡件，其排除了柔性接头和因此对接头进行靶向冷却的需要。但仍需要对单件组合式燃烧器衬套/过渡件进行更有效的冷却。

发明内容

根据本发明的一方面，燃气涡轮机燃烧器包括：单件管，其适于在燃烧室的前端到第一涡轮机级之间延伸；金属包裹件，其绕单件管部分地延伸且基本上延伸单件管的整个轴向长度；以及，多个支承凸台，其在径向安置于该金属包裹件与该管之间，多个支承凸台、至少一个金属包裹件以及单件管限定多个冷却流动路径，用于沿着该管和绕该管引导流动。

根据本发明的另一方面，燃气涡轮机燃烧器包括：至少一个燃烧室，其具有前端和后端；管，其在一端连接到燃烧室前端且在相对端连接到涡轮机第一级；至少一个包裹件，其至少部分地绕单件管安置；多个大体上翼形的叶片，其在径向安置于至少一个包裹件与单件管之间。

根据本发明的又一方面，冷却在燃烧器的前端与涡轮机的第一级之间延伸的单件管的方法包括：在单件管与金属包裹件之间在径向提供多个流动引导装置，金属包裹件至少部分地绕单件管延伸；使冷却空气流入到单件管与金属包裹件之间的空间使得所述多个流动引导装置绕由所述金属包裹件围绕的所述单件管的表面引导冷却空气。

结合下面标识的附图，通过下文的具体实施方式，本发明的前述和其它方面、特征和优点将会显而易见。

附图说明

图1是已知燃气涡轮机燃烧器布置的局部截面图；

图2是示出图1的燃气涡轮机中的过渡件布置的一实施例的局部轴向截面图；以及

图3是图1的燃气涡轮机的过渡件的冷却设备的实施例的平面图。

具体实施方式参考附图以举例说明的方式解释了本发明的实施例，以及优点和特征。

具体实施方式

参看图1，示出单件组合式燃烧器衬套/过渡件(或单件管)10，其从圆形燃烧器头端(或前端)12直接过渡到大体上矩形但弓形的区段14，区段14连接到涡轮机的第一级16。为了易于组装或制造，单件管10可由焊接或联接到一起的两个半件或多个部件形成。但优选地，该管将被铸造为单件。类似地，环绕的单件流动套筒18从圆形燃烧器头端12直接过渡到后框架20。为了易于组装，单件流动套筒18也可由焊接或联接到一起的两个半件形成。流动套筒18与后框架20之间的接头形成基本上端部闭合的冷却环状空间22，冷却环状空间22在流动套筒18与单件管10之间径向设置。

额外的燃气涡轮机燃烧器部件包括圆形帽24和支承多个燃料喷嘴28的端盖26。单件管10还支承前部套筒30，前部套筒30可通过铸造或焊接就位的径向支柱32或者由诸如钎焊或机械连接的其它合适方式而固定地附连到单件管10上。

在其前端，单件管10由常规呼拉密封件(hula seal)34支承，呼拉密封件34在帽与管10之间在径向附连到帽24上。

在使用中，压缩机排放空气通过形成于流动套筒18中的撞击冷却孔、槽或者其它开口而流入到环绕单件管10的流动套筒18形成的冷却环状空间22内，并沿着冷却环状空间22流动，且允许压缩机排放空气中的某部分也在径向穿过孔流动以撞击单件管10因此而冷却单件管10，然后沿着环状空间22流动到燃烧器的前端，在此，空气回流到燃烧室内。

撞击孔可以任何图案设置，例如，以轴向间隔开、对准或偏移的环形行等，或甚至以任意阵列设置。