燃燒器罩蓋組件及對(duì)應(yīng)的燃燒器和燃?xì)鉁u輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大致涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒器。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于冷卻布置在燃燒器內(nèi)的燃燒器罩蓋組件(combustor cap assembly)的蓋板的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在空氣吸入式渦輪機(jī)(例如燃?xì)鉁u輪機(jī))中，空氣進(jìn)入壓縮機(jī)并且在其朝向燃燒器輸送時(shí)被逐漸加壓。壓縮空氣與燃料預(yù)混合并且在限定在燃燒器中的燃燒室內(nèi)點(diǎn)燃，由此產(chǎn)生高溫燃燒氣體。燃燒氣體然后從燃燒室經(jīng)由襯套和/或過(guò)渡件引導(dǎo)到渦輪機(jī)的渦輪部分內(nèi)，燃燒氣體在渦輪部分處流經(jīng)交錯(cuò)成排排列的靜止葉片和緊固至轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)子葉片。當(dāng)燃燒氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)子葉片時(shí)，動(dòng)能和/或熱能被傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)子葉片，由此使得轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。
[0003]為了提高渦輪機(jī)效率，現(xiàn)代燃燒器在高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，高溫對(duì)布置在燃燒器內(nèi)的各種機(jī)械部件產(chǎn)生高的熱應(yīng)力。因此，供給到燃燒器的壓縮空氣的至少一部分被用于冷卻這些部件。例如，特定的燃燒器包括大致環(huán)形的罩蓋組件，大致環(huán)形的罩蓋組件至少部分地包圍燃燒器內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)燃料噴嘴。某些罩蓋組件設(shè)計(jì)包括布置在罩蓋組件的下游端處的蓋板。燃料噴嘴至少部分地延伸穿過(guò)蓋板，蓋板一般布置成基本上靠近燃燒室。因此，蓋板基本暴露于極端高溫。
[0004]冷卻蓋板的一種方法是將壓縮空氣的一部分引導(dǎo)到罩蓋組件內(nèi)以及引導(dǎo)到蓋板的上游側(cè)上。壓縮空氣然后被引導(dǎo)通過(guò)延伸穿過(guò)蓋板的多個(gè)冷卻孔。該方法在工業(yè)中已知為瀉流冷卻。但是，流經(jīng)多個(gè)冷卻孔的壓縮空氣基本未與燃料混合地進(jìn)入燃燒室。因此，NOx和/或0)2的生成可能加劇，總的渦輪效率可能降低。因此，用于冷卻蓋板的改進(jìn)的系統(tǒng)是有用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的各個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)以下在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述、或者從說(shuō)明書(shū)中變得明顯或者可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐來(lái)獲得。
[0006]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種燃燒器罩蓋組件。燃燒器罩蓋組件包括環(huán)形護(hù)罩、沖擊板和蓋板。環(huán)形護(hù)罩具有第一端部和第二端部。沖擊板鄰近第二端部聯(lián)接至環(huán)形護(hù)罩。沖擊板包括第一側(cè)部、第二側(cè)部和外帶部分。沖擊板至少部分地限定多個(gè)沖擊冷卻孔(impingement cooling holes)和冷去流動(dòng)回'流通路(cooling flow return passage)。:^:板聯(lián)接至沖擊板以及包括面向沖擊板的第二側(cè)部的沖擊側(cè)。沖擊側(cè)與第二側(cè)部軸向地間隔開(kāi)以在兩者之間限定沖擊空氣室。冷卻流動(dòng)回流通路與沖擊空氣室流體連通。燃燒器罩蓋組件還包括與冷卻流動(dòng)回流通路流體連通的流體管路。流體管路從沖擊板的第一側(cè)部朝向護(hù)罩的第一端部延伸。
[0007]其中，所述流體管路的出口端與冷卻空氣排出口流體連通。
[0008]其中，通向所述冷卻流動(dòng)回流通路的入口沿著所述沖擊板的所述第二側(cè)部限定，其中，所述第二側(cè)部的包圍所述入口的部分朝向所述蓋板的所述沖擊側(cè)凸起。
[0009]所述的燃燒器罩蓋組件還包括多個(gè)冷卻通路，所述多個(gè)冷卻通路鄰近通向所述冷卻流動(dòng)回流通路的入口徑向地延伸穿過(guò)所述沖擊板的所述外帶部分，所述冷卻通路提供流出所述沖擊空氣室的流體連通。
[0010]其中，所述沖擊板和所述蓋板至少部分地限定燃料噴嘴通路，所述燃料噴嘴通路軸向地延伸穿過(guò)所述沖擊板和所述蓋板。所述的燃燒器罩蓋組件還包括從所述環(huán)形護(hù)罩徑向向內(nèi)延伸的凸緣，所述流體管路至少部分地延伸穿過(guò)所述凸緣。
[0011]其中，所述環(huán)形護(hù)罩和所述沖擊板的所述第一側(cè)部至少部分地限定冷卻空氣室，其中，所述多個(gè)沖擊冷卻孔提供所述冷卻空氣室與所述沖擊空氣室之間的流體連通。
[0012]其中，所述流體管路在所述冷卻空氣室內(nèi)限定冷卻流動(dòng)排出通路，所述冷卻流動(dòng)排出通路與所述冷卻空氣室流體地隔離。
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是燃燒器。燃燒器包括在外殼內(nèi)軸向地延伸的燃料噴嘴和具有環(huán)形護(hù)罩的燃燒器罩蓋組件，環(huán)形護(hù)罩周向地包圍燃料噴嘴的至少一部分。環(huán)形護(hù)罩在外殼內(nèi)至少部分地限定環(huán)形流動(dòng)通路。燃燒器罩蓋組件還包括聯(lián)接至環(huán)形護(hù)罩的第二端部的沖擊板。沖擊板包括第一側(cè)部、第二側(cè)部和外帶部分。沖擊板至少部分地限定多個(gè)沖擊冷卻孔和冷卻流動(dòng)回流通路。環(huán)形護(hù)罩和沖擊板的第一側(cè)部至少部分地限定與環(huán)形流動(dòng)通路流體連通的冷卻空氣室。蓋板聯(lián)接至沖擊板以及包括面向沖擊板的第二側(cè)部的沖擊側(cè)。沖擊側(cè)與第二側(cè)部軸向地間隔開(kāi)以在兩者之間限定沖擊空氣室。多個(gè)沖擊冷卻孔提供冷卻空氣室與沖擊空氣室之間的流體連通。冷卻流動(dòng)回流通路提供到?jīng)_擊空氣室之外的流體流動(dòng)。流體管路與冷卻流動(dòng)回流通路流體連通。流體管路在冷卻空氣室內(nèi)延伸并且與環(huán)形流動(dòng)通路流體連通。
[0014]其中，所述流體管路在所述冷卻空氣室內(nèi)從所述沖擊板的所述第一側(cè)部朝向環(huán)形護(hù)罩的第一端部延伸。其中，所述流體管路在所述冷卻空氣室內(nèi)限定冷卻流動(dòng)排出通路，所述冷卻流動(dòng)排出通路與所述冷卻空氣室流體地隔離。
[0015]其中，通向所述冷卻流動(dòng)回流通路的入口沿著所述沖擊板的所述第二側(cè)部限定，其中，所述第二側(cè)部的包圍所述入口的部分朝向所述蓋板的所述沖擊側(cè)凸起。
[0016]所述的燃燒器還包括多個(gè)冷卻通路，所述多個(gè)冷卻通路鄰近通向所述冷卻流動(dòng)回流通路的入口徑向地延伸穿過(guò)所述沖擊板的所述外帶部分，所述冷卻通路提供流出所述沖擊空氣室并流入所述環(huán)形流動(dòng)通路的流體連通。
[0017]其中，所述燃料噴嘴延伸穿過(guò)至少部分地由所述沖擊板和所述蓋板限定的燃料噴嘴通路。
[0018]其中，所述的燃燒器還包括從所述護(hù)罩徑向向內(nèi)延伸的凸緣，所述流體管路至少部分地延伸穿過(guò)所述凸緣。
[0019]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是燃?xì)鉁u輪機(jī)。燃?xì)鉁u輪機(jī)包括壓縮機(jī)部分、位于壓縮機(jī)部分的下游的燃燒部分以及布置在燃燒部分的下游的渦輪。燃燒部分包括至少部分地由外殼包圍的燃燒器。燃燒器包括在外殼內(nèi)軸向地延伸的燃料噴嘴和周向地包圍燃料噴嘴的至少一部分的燃燒器罩蓋組件。燃燒器罩蓋組件包括具有第一端部和第二端部的環(huán)形護(hù)罩。環(huán)形護(hù)罩在外殼內(nèi)至少部分地限定環(huán)形流動(dòng)通路。沖擊板鄰近第二端部聯(lián)接至護(hù)罩。沖擊板具有與第二側(cè)部軸向地間隔開(kāi)的第一側(cè)部。沖擊板限定多個(gè)沖擊冷卻孔和冷卻流動(dòng)回流通路。冷卻空氣室至少部分地由護(hù)罩和沖擊板的第一側(cè)部限定。蓋板聯(lián)接至沖擊板，沖擊室限定在沖擊板的第二側(cè)部與蓋板的沖擊側(cè)之間。多個(gè)沖擊冷卻孔提供通向沖擊室內(nèi)的流體流，冷卻流動(dòng)回流通路提供到?jīng)_擊室之外的流體流。燃燒器罩蓋組件還包括與冷卻流動(dòng)回流通路流體連通的流體管路。流體管路在冷卻空氣室內(nèi)限定冷卻流動(dòng)排出通路，冷卻流動(dòng)排出通路與冷卻空氣室流體地隔離。
[0020]其中，所述流體管路的出口端與冷卻空氣排出口流體連通，所述冷卻空氣排出口限定通向所述環(huán)形流動(dòng)通路內(nèi)的流動(dòng)路徑。
[0021]其中，通向所述冷卻流動(dòng)回流通路的入口沿著所述沖擊板的所述第二側(cè)部限定，其中，所述第二側(cè)部的包圍所述入口的部分朝向所述蓋板的所述沖擊側(cè)凸起。
[0022]所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)還包括多個(gè)冷卻通路，所述多個(gè)冷卻通路鄰近通向所述冷卻流動(dòng)回流通路的入口徑向地延伸穿過(guò)所述沖擊板的所述外帶部分，所述冷卻通路提供到所述沖擊空氣室之外的流體連通。
[0023]所述的燃?xì)鉁u輪機(jī)還包括從所述護(hù)罩徑向向內(nèi)延伸的凸緣，所述流體管路至少部分地延伸穿過(guò)所述凸緣。
[0024]本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)對(duì)本說(shuō)明書(shū)的審閱將更好地理解這些實(shí)施例以及其他實(shí)施例的各個(gè)特征和方面。
【附圖說(shuō)明】
[0025]在說(shuō)明書(shū)的其余部分中，包括參照附圖，更加具體地闡述了本發(fā)明的包括對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)為最佳方式的完整的和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開(kāi)內(nèi)容，在附圖中:
[0026]圖1示出可以結(jié)合本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪機(jī)的功能圖；
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的包括示例性燃燒器的燃?xì)鉁u輪機(jī)的示例性燃燒室部分的一部分的截面?zhèn)纫晥D；
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的燃燒器罩蓋組件的一部分的截面透視圖；
[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的如圖3所示的燃燒器罩蓋組件的一部分的尾部或后部透視圖；
[0030]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的如圖3所示的燃燒器罩蓋組件的一部分的正面透視圖；
[0031]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的如圖4所示的燃燒器罩蓋組件的一部分的放大的透視圖；以及
[0032]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的如圖3所示的處于操作中的罩蓋組件的一部分的透視圖。
【具體實(shí)施方式】