【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有壁冷却的燃烧室
[0001]本专利技术与具有室壁的燃气涡轮的环形燃烧室有关，该燃烧室包括在燃烧室出口处的冷却特征。
[0002]众所周知，在燃气涡轮的环形燃烧室中，会出现超过制成室壁的材料的允许温度的高温。因此，通常使用冷却特征。这里，已知引导从燃气涡轮的压缩机沿着燃烧室的室壁输送的压缩空气。燃烧室的下游布置有膨胀涡轮。特别是在室壁的端部连接至膨胀涡轮，很难保证足够的冷却。如已知的解决方案，在室壁的下游边缘布置有若干冷却孔。因此，在燃烧室与膨胀涡轮的连接处，冷却流可以直接穿过室壁进入热气流路径。
[0003]为了进一步提高效率，有必要尽可能地防止任何冷却空气的损失。本专利技术的任务是减少进入燃烧室和/或膨胀涡轮的冷却空气流。
[0004]该解决方案通过根据权利要求1和权利要求2的本专利技术得以解决。权利要求11中规定了一种具有专利技术的燃烧室的燃气涡轮。优选解决方案是从属权利要求的主题。
[0005]燃气涡轮的通用燃烧室包括围绕转子轴线的环形燃烧集气室。该燃气涡轮还包括布置在燃烧室的上游侧的多个燃烧器和布置在燃烧室的下游侧的具有涡轮入口的膨胀涡轮。
[0006]燃烧室由室壁实现，该室壁包括位于燃烧集气室的径向内侧的内室壁和位于燃烧集气室的径向外侧的外室壁。室壁还包括在燃烧集气室的上游侧的头端壁，这与本专利技术无关。为了确保室壁的刚性并能够对膨胀涡轮进行密封，室壁还包括在室集气室的下游端的从内室壁的下游端径向向内延伸的内端壁和从外室壁的下游端径向向外延伸的外端壁，内端壁和外端壁两者都靠近涡轮入口布置。>[0007]为了能够对室壁进行冷却，燃烧室还包括布置在与室壁一定距离处的空气导引件。这导致在室壁与空气导引件之间形成冷却通道。冷却通道具有从室壁到空气导引件的宽度，该宽度可以是恒定的，但在从燃烧室的下游端到上游侧的空气导引件的长度上也是不同的。
[0008]从室壁开始的端壁处的区域是关于过热的最关键区域。为了保证该区域的充分冷却，对于该解决方案有必要将空气导引件布置在与端壁一定距离处。在这种情况下，相关的是，从空气导引件到相应的端壁的距离需要至少是相应冷却通道宽度的最小宽度的0.5倍。但是，冷却通道的最小宽度的2倍的最大值不得超过从相应的空气导引件到相应端壁的最小距离的位置(该位置应靠近室壁)。在这种情况下，从通道壁到相应的空气导引件的最小距离是冷却通道的最小宽度。
[0009]为了防止端壁过热，通常的解决方案包括随着室壁的延伸而继续延伸的突出部。此外，冷却孔通常布置在靠近室壁的端壁中，或在端壁处直接布置在室壁中。
[0010]为了避免过热并节省冷却空气，专利技术的解决方案在与端壁连接的室壁处包括没有任何突出部的拐角。此外，在拐角处必须流体密封，没有任何冷却孔。
[0011]为了能够对拐角进行必要的冷却，应考虑相应室壁的厚度与拐角的厚度之间的某种关系。此处，设置成拐角的厚度不大于相邻空气导引件的长度内的相应室壁的最低厚度的2倍。
[0012]显然，与具有内室壁、内端壁和内拐角的内侧部一样，同样适用于具有外室壁、外端壁和外拐角的外侧部。
[0013]原则上所有部件，即内室壁、外室壁、内部空气导引件和外部空气导引件都采用环形设计，并且进一步内拐角和外拐角应具有旋转形状。这通常导致冷却通道沿周向方向的宽度恒定，并且从空气导引件到端壁沿周向方向的距离也恒定。
[0014]如果存在关于冷却通道的宽度的任何局部差异，例如，由于零件被分成上部部分和下部部分，则需要采用由最小自由横截面/流动面积(垂直于冷却通道内的冷却空气的流动)计算的中间距离，而不是冷却通道的最低宽度。类似地，如果从空气导引件到端壁的距离存在任何局部差异，则需要采用由最小自由横截面/流动面积计算的中间距离，而不是从空气导引件到端壁的最小距离。
[0015]具有环形燃烧集气室并且因此具有环形内室壁和环形外室壁的环形燃烧室的构思，专利技术的解决方案的两个实现方式是可能的。在第一实施方式中，燃烧室包括内部空气导引件，该内部空气导引件如之前所述布置在流体密封内拐角处。在第二实施方式中，燃烧室包括外部空气导引件，该外部空气导引件如之前所述布置在流体密封外拐角处。在第三实施方式中，在内侧部以及在外侧部，在相应流体密封拐角处布置有空气导引件(第一实施方式和第二实施方式的组合)。
[0016]专利技术的解决方案防止了冷却空气的损失。为了确保室壁的冷却，在拐角处提供了空气导引件特殊布置结构。这使得边缘能够利用冷却空气的流动进行冷却，冷却空气然后可以进一步用作燃烧空气。
[0017]如果冷却流具有相反的方向，则措辞“下游”和“上游”总是关于流动通过燃烧集气室的热气体的方向独立地使用。
[0018]为防止室壁局部过热，应避免拐角处的尖锐边缘。相反，尤其有利的是，内拐角和外拐角分别具有弯曲形状。这关于引导热气从集气室流入膨胀涡轮是不利的，但避免拐角处的冷却孔更有益于调整弯曲拐角。
[0019]为了能够对拐角进行有益的冷却，应考虑室壁的厚度与拐角的厚度之间更精确的关系。此处，如果内拐角的厚度不大于室壁的在相邻的内部空气导引件的长度内的最低厚度的1.5倍，则是有利的。显然，同样的情况也适用于外拐角，因为其厚度有利地不大于外室壁的在外部空气导引件的区域中的最低厚度的1.5倍。如果拐角的厚度不大于相应室壁的在相邻空气导引件的长度内的最低厚度，则尤其有利。
[0020]为了在拐角处实现有利的冷却流动，以及在室壁与空气导引件之间沿着冷却通道进一步流动，有利的是沿从拐角到燃烧集气室的上游侧的方向增加冷却通道的宽度或保持至少恒定的宽度，该宽度意味着从通道壁到空气导引件的距离。
[0021]为了在拐角处实现有利的冷却流动，如果内部空气导引件在其端部靠近内拐角处具有从内拐角偏移的弯曲形状，和/或如果外部空气导引件在其端部靠近外拐角处具有从外拐角偏移的弯曲形状，则进一步有利。
[0022]利用径向肋的布置结构，可以实现空气导引件的有效固定。因此，在内部空气导引件与内室壁之间和/或在内部空气导引件与内端壁之间布置内部径向肋是有利的。类似地，在外部空气导引件与外室壁之间和/或在外部空气导引件与外端壁之间布置外部径向肋是有利的。
[0023]为了能够在燃烧室与膨胀涡轮之间有利地安装密封件，有利的是在径向内侧的内端壁处布置内座部。此处，使用径向向内敞开的凹槽来安装内密封件是特别有利的。类似地，有利的是，在径向外侧的外端壁处布置外座部是有利的。此处，使用径向向外敞开的凹槽来安装外密封件是特别有利的。
[0024]为了能够在燃烧室的长度上充分冷却室壁，并进一步沿着室壁引导附加冷却空气，进一步有利的是布置与室壁间隔开的空气导引板，以使得压缩空气能够在室壁与空气导引板之间附加流动。
[0025]因此，有利的是，内部空气导引板布置在内室壁的径向内侧。还设置成内部空气导引板以下游端的短部段在径向内侧与内部空气导引件的上游端重叠。这导致在内部空气导引件与内部空气导引板之间产生作为敞开空间的内部空气入口。
[0026]同样有利的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃气涡轮的燃烧室(01)，所述燃烧室(01)具有围绕转子轴线(09)的环形燃烧集气室(02)，其中，在所述燃烧室(01)的上游侧有意布置有多个燃烧器，并且在所述燃烧室(01)的下游侧有意布置有具有涡轮入口(08)的膨胀涡轮，所述燃烧室(01)包括内部部件(04)和内部空气导引件(14)，所述内部部件(04)在所述燃烧集气室(02)的径向内侧围绕所述转子轴线(09)，并且所述内部部件(04)包括与所述燃烧集气室(02)相邻的内室壁(11)和沿径向方向延伸与所述涡轮入口(08)相邻布置的内端壁(13)，所述内部空气导引件(14)布置在距所述内室壁(11)一定距离处，在所述内部空气导引件(14)与所述内室壁(11)之间具有内部冷却通道(16)，其中，所述内部空气导引件(14)至所述内端壁(13)的距离为所述内部冷却通道(16)的最小宽度的至少0.5倍且至多2倍，其特征在于所述内室壁(11)利用没有任何突出部的内拐角(12)连接至所述内端壁(13)，其中，所述内拐角(12)为流体密封，并且其中，所述内拐角(12)的厚度为所述内室壁(11)的在所述内部空气导引件(14)的区域中的最小厚度的至多2倍。2.一种燃气涡轮的燃烧室(01)，所述燃烧室(01)具有围绕转子轴线(09)的环形燃烧集气室(02)，其中，在所述燃烧室(01)的上游侧有意布置有多个燃烧器，并且在所述燃烧室(01)的下游侧有意布置有具有涡轮入口(08)的膨胀涡轮，所述燃烧室(01)包括外部部件(05)和外部空气导引件(24)，所述外部部件(05)在所述燃烧集气室(02)的径向外侧围绕所述转子轴线(09)，并且所述外部部件(05)包括与所述燃烧集气室(02)相邻的外室壁(21)和沿径向方向延伸与所述涡轮入口(08)相邻布置的外端壁(23)，所述外部空气导引件(24)布置在距所述外室壁(21)一定距离处，在所述外部空气导引件(24)与所述外室壁(21)之间具有外部冷却通道(26)，并且其中，所述外部空气导引件(24)至所述外端壁(23)的距离为所述外部冷却通道(26)的最小宽度的至少0.5倍且至多2倍，其特征在于所述外室壁(21)利用没有任何突出部的外拐角(22)连接至所述外端壁(23)，其中，所述外拐角(22)为流体密封，其中，所述外拐角(22)的厚度为所述外室壁(21)的在所述外部空气导引件(24)的区域中的最小厚度的至多2倍。3.一种根据权利要求1和根据权利要求2所述的燃烧室(01)。4.根据权利要求1至3中的一项所述的燃烧室(01)，其中所述内拐角(12)具有弯曲形状；和/或所述外拐角(13)具有弯曲形状。5.根据权利要求4所述的燃烧室(01)，其中所述内拐角(12)的厚度不大于所述内室壁(11)的在所述内部空气导引件(14)的区域中的最低厚度的1.2倍、特别是不大于所述内室壁(11)的在所述内部空气导引件(14)的区域中的最低厚度；和/或所述外拐角(22)的厚度不大于所述外室壁(21)的在所述外部空气导引件(24)的区域中的最低厚度的1.2倍、特别是不大于所述外室壁(21)的在所述外部空气导引件(24)的区域中的最低厚度。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的燃烧室(01)，其中所述内部冷却通道(16)的宽度从所述内拐角(12)到所述燃烧室(01)的上游侧保持恒定和/或增加；和/或所述外部冷却通道(26)的宽度从所述外拐角(22)到所述燃烧室(01...
【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：
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