[发明专利]后架以及用于冷却后架的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及燃烧室，确切地说，涉及燃烧室中的后架(aft frames)。具体而言，本发明涉及具有新颖的冷却特征的后架，以及用于冷却后架的新方法。

背景技术

涡轮机系统被广泛用于发电等领域中。例如，传统的燃气涡轮机系统包括压缩机、燃烧室，以及涡轮机。在传统的燃气涡轮机系统中，压缩机向燃烧室提供压缩的空气。进入燃烧室的空气与燃料进行混合并燃烧。热的燃烧气体从燃烧室流入涡轮机中，以驱动燃气涡轮机系统并发电。

此外，在典型配置中，环状排列的燃烧室经由多个过渡件来连接到涡轮机的第一级。过渡件均被塑造成特定的形状，以使所述过渡件的一端适合相应的燃烧室衬里，且另一端适合涡轮机的入口。因此，在所述另一端上，过渡件具有用以将所述过渡件固定到涡轮机的后架。环绕过渡管可设有冲击套管，用以引导从压缩机中排出的工作流体与过渡件接触。此类工作流体最终会与燃烧室中的燃料混合。

目前，进入过渡件与其周围的冲击套管之间的流路的部分工作流体将经由后架中的孔排出。在源自燃烧室中的热气体进入涡轮机之间，用于冷却后架的此类工作流体会进入所述热气体中。当前的此类冷却方法中存在以下问题：此类工作流体实际上避开了燃烧室中的混合和燃烧，因此实际上提高了火焰温度，并增加了NOx的排放量。

因此，所属领域中需要对后架和用于冷却后架的方法进行改进。例如，需要以下后架和方法：对后架进行冷却，而不会将用于冷却后架的流体直接导入热气体中。此外，需要以下后架和方法：对后架进行冷却，并随后重新利用所述冷却流体。

发明内容

以下说明将部分阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。

在一项实施例中，本发明揭示用于过渡件的后架。燃烧室包括过渡件和冲击套管，所述冲击套管至少部分界定两者之间的流路。所述后架包括主体，以及形成于所述主体中、且大体沿径向延伸的冷却通道，所述冷却通道包括配置用于获取冷却剂的第一端。所述后架进一步包括形成于所述主体中的排出通道，所述排出通道包括与所述冷却通道连通的第一端，以及配置成与所述流路连通的第二端，用以供冷却剂流过。

所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分，且其中所述冷却通道界定于所述左侧部分或所述右侧部分其中之一。所述后架进一步包括多个冷却通道和多个排出通道。所述后架还包括：界定于所述主体中且大体环绕所述主体的外围的一部分延伸的冷却凹槽，所述冷却凹槽具有配置用于获取冷却剂的开口；以及界定于所述主体中的多个排出通道，所述多个排出通道中的至少一个包括与所述冷却通道连通的第一端以及配置成与所述流路连通的第二端，用以供所述冷却剂流过，且所述多个排出通道中的至少另一个包括与所述冷却凹槽连通的第一端以及配置成与所述流路连通的第二端，用以供所述冷却剂流过。所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分，且其中所述冷却凹槽界定于所述上部或所述下部其中之一。所述后架进一步包括多个冷却凹槽和设置在所述排出通道中的多个湍流器。

在另一项实施例中，本发明揭示用于过渡件的后架。所述燃烧室包括过渡件和冲击套管，所述冲击套管至少部分界定两者之间的流路。所述后架包括具有外围的主体，以及形成于主体中、且大体环绕所述主体的外围的一部分延伸的冷却凹槽，所述冷却凹槽具有配置用于获取冷却剂的开口。所述后架进一步包括形成于所述主体中的排出通道，所述排出通道包括与所述冷却凹槽连通的第一端，以及配置成与所述流路连通的第二端，用以供冷却剂流过。

所述后架进一步包括界定于所述主体中且大体环绕所述主体的所述外围延伸的密封凹槽，所述密封凹槽配置用于接纳设置于其中的密封装置。所述冷却凹槽界定在所述密封凹槽的下游。所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分，且其中所述冷却凹槽界定于所述上部或所述下部其中之一。所述后架还包括多个冷却凹槽和多个排出通道。

所述后架进一步包括：界定于所述主体中且大体沿径向延伸的冷却通道，所述冷却通道包括配置用于获取冷却剂的第一端；以及界定于所述主体中的多个排出通道，所述多个排出通道中的至少一个包括与所述冷却通道连通的第一端，以及配置成与所述流路连通的第二端，且所述多个排出通道中的至少另一个包括与所述冷却凹槽连通的第一端，以及配置成与所述流路连通的第二端，用以供所述冷却剂流过。所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分，且其中所述冷却通道界定于所述左侧部分或所述右侧部分其中之一。所述后架还包括多个冷却通道和设置在所述排出通道中的多个湍流器。