[发明专利]燃气涡轮机燃烧器部件及其制造的方法和操作的方法

说明书

本发明涉及燃气涡轮机燃烧室部件，包括：本体，本体具有第一部段、第二部段和第三部段，第一部段、第二部段和第三部段彼此一体地形成并由相同材料制成；本体的第一部段的端面在运行期间暴露于高于冷却流体的第二温度的第一温度。第二部段位于第一部段与第三部段之间并且部分地形成为格子结构。格子结构包括多个杆状支柱以及空隙，其中，第一组多个支柱中的每个支柱具有第一端部，第一端部被连接至第一部段，并且多个支柱穿过空隙，空隙提供至少一个流体通道，冷却流体在运行期间能够经由该至少一个流体通道被引导穿过第二部段的内部。本发明还涉及操作该涡轮机部件的方法。此外，本发明涉及用于制造这种涡轮机部件的方法。

技术领域

本发明涉及涡轮机部件，具体地涉及燃气涡轮机部件，甚至更具体地涉及燃气涡轮机燃烧室或燃烧器部件，其中，热表面可以经由涡轮机部件的特定内部中空结构被冷却。此外，本发明涉及用于制造这种部件的方法和操作这种部件的方法。

背景技术

如同其它旋转机械或涡轮机一样，燃气涡轮发动机包括在运行期间经历高温的部段。

在燃气涡轮发动机中，环境空气作为相当冷的流体而通常可以被压缩机部段压缩并且被提供给燃烧室，在燃烧室中，大体冷的流体(温度可能是几百摄氏度但是至少比燃气涡轮发动机的燃烧室内的工作环境冷)将与燃料一起燃烧以为随后的涡轮部段提供驱动力，在该随后的涡轮部段中，来自燃烧室的热流体将对涡轮机的转子叶片进行驱动以进而对轴进行驱动。

在燃烧室中或者在经过燃烧室的下游部段中，在将热流体引导穿过燃气涡轮发动机的部件上可以出现热的温度。温度可以高达1500℃或甚至更高。然而，通常用在燃气涡轮发动机中的材料件不能承受800℃以上的温度。因此，这些部件可能需要被冷却或需要特定的涂层来保护部件。冷却可以以下述方式实现：将一部分空气或流体从压缩机抽出，即从主流体路径分支出来，并且被引导至需要被冷却的部件。然后，可以在待冷却的部分处通过不同的措施例如冲击冷却、薄膜冷却、溢出冷却(effusion cooling)、发散冷却和/或对流冷却来执行冷却。

另一方面，冷却功能的提供降低了燃气涡轮发动机的效率。因此，本发明的目的是尽可能地限制冷却，使得效率不降级并被最大化。但是必须认识到，部件的寿命很大程度上取决于部件将不会经历高于预期温度水平的温度。

部件所经历的温度水平在发动机内的不同位置处可能不同。例如，燃烧室衬套壁的上游区域经受的温度可能比同一燃烧室衬套的下游区域经受的温度更高。燃气涡轮机中最热的区域位于燃烧室中。

通常地，在燃气涡轮发动机中待被冷却的部件基本上是燃烧室中的部件、涡轮机部段和过渡件，过渡件即为位于燃烧室与涡轮机部段之间的过渡管道。其它类型的机器可能会在不同位置处经受热，因此也可能存在对于冷却的类似需求。

专利公开WO 2015/058043 A1示出了一种中空的涡轮机叶片，其中，作为铸造元件的支承件被插入到叶片的吸力侧与压力侧之间。单独制造的部件被接合在一起。目的主要是通过实心支承件产生足够的负载阻力。支承件还用作用于冷空气的阻挡件。

专利公开EP 1 533 113 A1示出了一种层系统，该层系统包括用蜂窝状的多孔层覆盖的基底，其中，与基底表面相邻的孔壁的横截面面积比不与基底表面相邻的孔壁的横截面面积大。多孔结构可以应用于基底并且此外可以从另一端部进行涂覆。

在专利公开US 2005/0076644 A1中，多孔材料件被示出为使用在燃烧器中，例如，使用在燃烧器部件之间的空间中或者用于支承板。这允许减少噪音排放。

目的是提供一种冷却机构，该冷却机构提供了改进的冷却。

发明内容

本发明寻求提供一种能够特别地用于燃烧室的改进的冷却方案。

这个目标是通过根据本发明的燃气涡轮机燃烧器部件及其制造和操作的方法实现的。本发明还描述了本发明的有利发展和修改。