一種帶有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及燃氣輪機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段。
【背景技術(shù)】
[0002]重型燃氣輪機，通常使用若干圓柱形燃燒室，產(chǎn)生熱燃氣，引入發(fā)動機的第一級透平靜葉。第一級透平靜葉接受的最好是環(huán)形的熱燃氣。通過一個過渡段，放置于每個燃燒室和第一級透平靜葉之間，把從每個燃燒室噴出的燃氣流場，從大致的圓柱形，改變成環(huán)形的一部分。從而全部過渡段噴出的氣流，產(chǎn)生理想的環(huán)形氣流。
[0003]熱力發(fā)動機可能取得的熱力效率，取決于其工作流體的最高溫度，對于燃氣輪機，則取決于從燃燒室排出的熱燃氣。熱燃氣的最高容許溫度，受到與這種熱燃氣接觸的金屬部件的工作溫度極限的限制，并取決于把這些部件冷卻到熱燃氣溫度以下的能力。先進重型燃氣輪機燃燒室過渡段的冷卻任務是有困難的，因為現(xiàn)今已知的冷卻方法，若不是能力不足，便是伴隨有無法負擔的代價。
[0004]在一種傳統(tǒng)的燃氣輪機燃燒室中，過渡段的外表面增加一個套管，在離開過渡段外表面一個短距離處放置，沖擊套管有一個孔眼的陣列，壓氣機排出的空氣從里面通過，產(chǎn)生一個噴氣陣列，對過渡段外表面沖撞并冷卻。這種方法需要在沖擊套筒和過渡段外表面之間存在足夠的壓力差，意味著壓氣機產(chǎn)生的壓縮空氣會在流過過渡段外表面之后出現(xiàn)一定的壓力損失。如果壓力降太高，那么燃氣輪機的熱力效率下降。
[0005]已經(jīng)有另一種用于對過渡段的冷卻技術(shù)，是在過渡段上開設發(fā)散冷卻孔，可以在過渡段內(nèi)表面形成一層冷卻空氣膜，一定程度上隔絕熱燃氣與過渡段金屬。由于過渡段內(nèi)表面需噴涂熱障涂層，所以開發(fā)散冷卻孔的過程會對熱障涂層造成一定程度的損傷。熱障涂層受到損傷后容易發(fā)生剝離，導致脫落。裸露的過渡段溫度將明顯升高，嚴重者甚至造成過渡段被燒穿。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種帶有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段，該技術(shù)方案能夠通過增加過渡段外表面的換熱面積，降低過渡段溫度，延長過渡段的壽命。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的一種帶有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段，所述過渡段包括過渡段入口、過渡段本體和過渡段出口 ；其特征在于:所述過渡段本體上具有多個冷卻構(gòu)件，每個所述的冷卻構(gòu)件包括連接段和散熱件，連接段的一端固定在過渡段本體的外表面上，連接段的另一端與散熱件連接。
[0008]其中，所述的冷卻構(gòu)件陣列分布，相鄰的兩列冷卻構(gòu)件錯列分布。
[0009]其中，所述連接段的軸線與所在區(qū)域的過渡段本體的外表面的法線所成的夾角大于等于O度小于等于5度。
[0010]其中，所述散熱件的形狀為碗狀、螺旋狀或樹枝狀。
[0011]本實用新型提供的具有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段具有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果:①冷卻結(jié)構(gòu)可增加過渡段外表面的換熱面積，顯著降低過渡段本體的金屬溫度，有助于延長過渡段的使用；②冷卻結(jié)構(gòu)不破壞過渡段本體的完整性，不影響熱障涂層的可靠性，有利于提高熱障涂層的隔熱效果；③冷卻結(jié)構(gòu)帶來的壓力損失低，有利于提高燃氣輪機的效率。
【附圖說明】
[0012]圖1為具有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為圖1的A-A剖視圖。
[0014]圖3a、圖3b和圖3c分別為燃氣輪機燃燒室過渡段的冷卻結(jié)構(gòu)的幾個不同實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中，1-過渡段；2-過渡段入口 ；3_過渡段本體；4-過渡段出口 ；5_冷卻構(gòu)件；6-連接段；7-散熱件。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實例用于說明本實用新型，但不用于限制本實用新型的范圍。
[0017]如圖1和圖2所示，所述過渡段I包括過渡段入口 2、過渡段本體3和過渡段出口4，高溫燃氣通過過渡段入口 2進入過渡段，在過渡段本體3的內(nèi)部流動，從圓形截面逐漸過渡到扇形截面，過渡段出口 4同樣為扇形，多個過渡段I圍繞燃機軸線排成一圈，多個過渡段出口 4形成環(huán)形，進入透平一級靜葉。過渡段本體3上具有多個冷卻構(gòu)件5，每個所述的冷卻構(gòu)件5包括連接段6和散熱件7，冷卻構(gòu)件5通過連接段6的一端固定在過渡段本體3的外表面上，散熱件7固定在連接段6的另一端。冷卻構(gòu)件5陣列分布，相鄰的兩列冷卻構(gòu)件5錯列分布。連接段6的軸線大致垂直于其所在區(qū)域的過渡段本體3的外表面，連接段6的軸線與所在區(qū)域的過渡段本體3的外表面的法線所成的夾角應大于等于0，且小于等于5度，以避免降低過渡段表面空氣流動速度。
[0018]圖3a、圖3b和圖3c為燃氣輪機燃燒室過渡段的冷卻結(jié)構(gòu)的幾個不同實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖3a所示的散熱件7為碗狀，圖3b所示的散熱件7為螺旋狀，圖3c所示的散熱件7為樹枝狀。散熱件7通過合理的設計增加表面積，以提高換熱效率。同時散熱件7具有較小的流阻，以減小壓力損失。以上幾種冷卻構(gòu)件5通過焊接、3D打印或其它方式固定到過渡段外表面上。相對于發(fā)散冷卻，一個突出的優(yōu)點是不需要在過渡段本體3上開細長孔，既可以降低加工難度，有可以避免開孔與熱障涂層相互之間產(chǎn)生不利影響；相對于沖擊冷卻，具有較低的壓力損失，可以有效提高燃氣輪機的效率。
【主權(quán)項】
1.一種帶有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段，所述過渡段(I)包括過渡段入口(2)、過渡段本體(3)和過渡段出口(4);其特征在于:所述過渡段本體(3)上具有多個冷卻構(gòu)件(5)，每個所述的冷卻構(gòu)件(5)包括連接段(6)和散熱件(7)，連接段的一端固定在過渡段本體(3)的外表面上，連接段的另一端與散熱件(7)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段，其特征在于，所述的冷卻構(gòu)件(5)陣列分布，相鄰的兩列冷卻構(gòu)件(5)錯列分布。
3.如權(quán)利要求1所述的一種帶有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段，其特征在于，所述連接段(6)的軸線與所在區(qū)域的過渡段本體(3)的外表面的法線所成的夾角大于等于O度且小于等于5度。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的一種帶有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段，其特征在于，所述散熱件(7)的形狀為碗狀、螺旋狀或樹枝狀。
【專利摘要】一種帶有冷卻結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒室過渡段，屬于燃氣輪機技術(shù)領(lǐng)域。在過渡段本體的外表面上設有多個冷卻構(gòu)件，每個冷卻構(gòu)件包括連接段和散熱件；多個冷卻構(gòu)件呈陣列分布，相鄰的兩列冷卻構(gòu)件錯列分布。散熱件的形狀為碗狀、螺旋狀、樹枝狀或其它既能增大表面積又具有較小流阻的形狀。本實用新型能夠通過增加過渡段外表面的換熱面積，降低過渡段溫度，延長過渡段的壽命；同時冷卻結(jié)構(gòu)不破壞過渡段本體的完整性，不影響熱障涂層的可靠性，有利于提高熱障涂層的隔熱效果；冷卻結(jié)構(gòu)帶來的壓力損失低，有利于提高燃氣輪機的效率。
【IPC分類】F23R3-00
【公開號】CN204404235
【申請?zhí)枴緾N201420843500
【發(fā)明人】劉小龍, 呂煊, 張珊珊
【申請人】北京華清燃氣輪機與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月25日