專利名稱：燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，該燃燒室的燃燒空腔由一個(gè)環(huán)形外壁和一個(gè)設(shè)置在該外壁中的環(huán)形內(nèi)壁限定。所述燃燒室壁的內(nèi)側(cè)裝有一個(gè)由一些熱屏蔽元件構(gòu)成的內(nèi)襯，其中，所述熱屏蔽元件構(gòu)成一個(gè)可供入冷卻介質(zhì)的內(nèi)腔。另外，本發(fā)明還涉及一種具有一個(gè)這種類型燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)。
背景技術(shù)：
燃燒室是燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)組成部分，而燃?xì)廨啓C(jī)在很多領(lǐng)域中被用作發(fā)電機(jī)和作功機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置。其中，利用一種燃料所含的能量來(lái)產(chǎn)生一個(gè)透平機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為此，燃料被一些燃燒器點(diǎn)燃并在連接在其后面的一些燃燒室中燃燒，同時(shí)由一臺(tái)空氣壓縮機(jī)導(dǎo)入壓縮空氣。通過(guò)燃燒燃料產(chǎn)生了一種處于高壓下的高溫的工作介質(zhì)。這種工作介質(zhì)被導(dǎo)入到一個(gè)連接在各燃燒器后面的透平機(jī)單元中，在那兒膨脹作功。
在此，可以為每個(gè)燃燒器對(duì)應(yīng)配設(shè)一個(gè)獨(dú)立的燃燒室，其中，從各燃燒室流出的工作介質(zhì)可以在所述透平機(jī)前或在其中匯合。但是所述燃燒室也可以選擇一種所謂的環(huán)形燃燒室-結(jié)構(gòu)形式，其中，多個(gè)燃燒器、尤其是所有燃燒器都通入到一個(gè)共同的、通常為環(huán)形的燃燒室中。所述在工作介質(zhì)的流動(dòng)方向上與燃燒室鄰接的透平機(jī)單元通常包括一根與一些可旋轉(zhuǎn)的工作葉片結(jié)合的透平機(jī)軸，這些工作葉片構(gòu)成了圈形的工作葉片組。此外，所述透平機(jī)單元還包括一些固定的導(dǎo)向葉片，這些導(dǎo)向葉片同樣是在構(gòu)成導(dǎo)向葉片組的情況下成圈形地固定在透平機(jī)的內(nèi)殼中。其中，所述工作葉片通過(guò)傳遞流過(guò)透平機(jī)單元的工作介質(zhì)的沖量來(lái)驅(qū)動(dòng)所述透平機(jī)軸，而所述導(dǎo)向葉片用于對(duì)每?jī)蓚€(gè)沿工作介質(zhì)的流動(dòng)方向看過(guò)去前后相繼的工作葉片組或工作葉片環(huán)之間的工作介質(zhì)進(jìn)行導(dǎo)流。
因?yàn)樗鐾钙綑C(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通常被用于驅(qū)動(dòng)連接在燃燒室前面的空氣壓縮機(jī)，所以該軸是加長(zhǎng)地超出所述透平機(jī)單元，因此，在連接在透平機(jī)前面的環(huán)形燃燒室的區(qū)域內(nèi)所述透平機(jī)軸環(huán)繞式地被所述環(huán)形燃燒空腔包圍。其中，所述燃燒空腔由一個(gè)環(huán)形外壁和一個(gè)設(shè)置在該外壁中的環(huán)形內(nèi)壁限定。為此，所述燃燒室的內(nèi)壁通常由兩個(gè)或多個(gè)單個(gè)構(gòu)件構(gòu)成，這些單個(gè)構(gòu)件在其朝向透平機(jī)軸的一側(cè)相互通過(guò)螺栓連接。
在設(shè)計(jì)這類燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)除了要達(dá)到一定功率外，還有一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)是要達(dá)到一個(gè)特別高的效率。提高所述效率從熱力學(xué)方面考慮主要是通過(guò)提高出口處的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作介質(zhì)以這個(gè)出口溫度從燃燒室流出并且流入到所述透平機(jī)單元中。因此，對(duì)于這類燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)說(shuō)力求達(dá)到大約1200℃至1500℃的溫度并且也達(dá)到了這樣的溫度。
但是在工作介質(zhì)達(dá)到這么高的溫度時(shí)，遭遇工作介質(zhì)的部件和構(gòu)件要承受高的熱負(fù)荷。為了保證在高度安全可靠的情況下所述遭遇工作介質(zhì)的部件具有一個(gè)相對(duì)更長(zhǎng)的使用壽命，通常必須采用由具有極高耐熱性能的材料制成的結(jié)構(gòu)以及冷卻所述遭遇工作介質(zhì)的部件、尤其冷卻燃燒室。為了防止材料中產(chǎn)生限制所述部件的使用壽命的過(guò)熱應(yīng)力，通常力求實(shí)現(xiàn)均勻地冷卻所述部件。
為此，所述燃燒室壁可以在其內(nèi)側(cè)面上加襯一些可裝有特別耐熱的保護(hù)層和通過(guò)原來(lái)的燃燒室壁被冷卻的熱屏蔽元件。為此，采用了一種也被稱為“折流冷卻”的冷卻方法。在折流冷卻方法中，通過(guò)大量在燃燒室壁中的孔向所屬熱屏蔽元件導(dǎo)送冷卻介質(zhì)、通常為冷卻空氣，因此，冷卻介質(zhì)基本上是垂直地沖擊在所述熱屏蔽元件的面向燃燒室壁的外側(cè)表面上。通過(guò)所述冷卻過(guò)程被加熱的冷卻介質(zhì)隨后從所述燃燒室壁和所述熱屏蔽元件一起構(gòu)成的內(nèi)腔中排出。
然而制造一個(gè)這樣的冷卻系統(tǒng)可能非常費(fèi)事，因?yàn)闉榱诉_(dá)到盡可能均勻地冷卻所述熱屏蔽元件需要非常多的在所述燃燒室壁中的具有一個(gè)相對(duì)較小橫截面的孔，這可能會(huì)增加制造時(shí)間和成本。尤其是對(duì)于用于制造所述孔的工具的要求過(guò)高時(shí)，因?yàn)樗隼鋮s空氣孔的長(zhǎng)度與其橫截面相比相對(duì)較長(zhǎng)，而這也是因?yàn)槌鲇诜€(wěn)定性方面考慮所述燃燒室壁必須具有一個(gè)足夠大的厚度。另外，當(dāng)存在大量的冷卻空氣孔，而這些冷卻空氣孔總體上占據(jù)一個(gè)較大的表面積時(shí)，在導(dǎo)入冷卻介質(zhì)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)摩擦和渦流。這在冷卻介質(zhì)循環(huán)中造成更大的冷卻介質(zhì)壓力損失，而這種壓力損失對(duì)燃燒室的效率產(chǎn)生不利的影響。
此外，所述環(huán)形燃燒室的上述結(jié)構(gòu)在維修保養(yǎng)方面存在一些其他的缺點(diǎn)。在這些通常要定期進(jìn)行的保養(yǎng)和維修中由于過(guò)高的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷必須維修和更換燃燒室的一些構(gòu)件、例如所述熱屏蔽元件或所使用的冷卻系統(tǒng)以及尤其是后續(xù)的透平機(jī)單元的構(gòu)件。所述燃燒室的結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是，在需要進(jìn)行維修保養(yǎng)時(shí)不能從燃燒室中夠到所述透平機(jī)軸。因此，為了維護(hù)保養(yǎng)在所述環(huán)形燃燒室區(qū)域中的透平機(jī)軸或?yàn)榱司S修與所述燃燒室直接相鄰的第一級(jí)導(dǎo)向葉片和工作葉片，通常必須將所述透平機(jī)單元中的所有相連的導(dǎo)向葉片和工作葉片拆除。在拆除透平機(jī)的所有導(dǎo)向葉片和工作葉片后才能夠通過(guò)所述朝向透平機(jī)軸的螺栓連接結(jié)構(gòu)拆卸燃燒室的內(nèi)壁以及因此達(dá)到接觸透平機(jī)軸的目的。所以裝配工作也是非常費(fèi)工和費(fèi)時(shí)的。由于燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間停止工作，因此除了燃?xì)廨啓C(jī)的安裝費(fèi)用外還附帶地產(chǎn)生了運(yùn)行停工費(fèi)用，這些費(fèi)用導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)需要一個(gè)總的相對(duì)更高的保養(yǎng)和維修費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種上述類型的燃燒室，該燃燒室在具有相對(duì)更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)的情況下適合于一個(gè)更高的設(shè)備效率，其中，所述燃燒室的內(nèi)壁可以更快速、簡(jiǎn)便地被拆除。另外，本發(fā)明還要提供一種具有上述燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)。
按照本發(fā)明，上述有關(guān)燃燒室的技術(shù)問(wèn)題是這樣來(lái)解決的，即，在對(duì)應(yīng)于各熱屏蔽元件配設(shè)的所述內(nèi)腔中設(shè)置一些冷卻介質(zhì)分配器，以及所述燃燒室的內(nèi)壁由一些固定在該內(nèi)壁的一個(gè)支承結(jié)構(gòu)上的壁元件構(gòu)成，其中，所述支承結(jié)構(gòu)由一些在一條水平接縫處相互對(duì)接的分構(gòu)件構(gòu)成，這些分構(gòu)件在所述接縫處通過(guò)一些傾斜于內(nèi)壁表面定向的螺栓連接結(jié)構(gòu)相互連接。
在此，本發(fā)明還基于這樣的考慮，即，為了獲得一個(gè)更高的設(shè)備效率，應(yīng)該保證可靠地并且全面積覆蓋地對(duì)所述熱屏蔽元件施加冷卻介質(zhì)。通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)化的系統(tǒng)替代一些目前設(shè)置的冷卻介質(zhì)孔來(lái)達(dá)到在堅(jiān)守上述規(guī)定的同時(shí)實(shí)現(xiàn)減少設(shè)備費(fèi)用以及尤其是制造費(fèi)用。在此，為了一方面真正獲得恒定的高的冷卻效果以及另一方面簡(jiǎn)化導(dǎo)入，按照本發(fā)明，盡可能靠近所述待冷卻的熱屏蔽元件、亦即尤其要遠(yuǎn)離流動(dòng)主路端部地將冷卻介質(zhì)流動(dòng)主路分成多個(gè)單個(gè)的分路。這些功能滿足了所述冷卻介質(zhì)分配器的要求。對(duì)于維護(hù)工作，本發(fā)明是基于這樣的考慮，應(yīng)該能夠從所述燃燒空腔內(nèi)夠到所述燃燒室內(nèi)壁的不同壁元件的固定結(jié)構(gòu)以及因此也能夠從該燃燒空腔拆卸燃燒室內(nèi)壁。同時(shí)，所述在其水平接縫處相互對(duì)接的燃燒室內(nèi)壁的不同的支承結(jié)構(gòu)元件應(yīng)該通過(guò)一個(gè)固定結(jié)構(gòu)相互連接，該固定結(jié)構(gòu)通過(guò)一個(gè)在接縫處的垂直力將這些支承結(jié)構(gòu)元件相互連接起來(lái)。這兩個(gè)功能通過(guò)所述傾斜于內(nèi)壁表面定向的螺栓連接結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該螺栓連接結(jié)構(gòu)不僅從燃燒室能夠被夠到，而且具有一個(gè)足夠大的垂直分力用于固定兩個(gè)在所述水平接縫處相互對(duì)接的支承結(jié)構(gòu)元件。
為了平衡通過(guò)螺栓連接結(jié)構(gòu)相互連接的兩個(gè)支承結(jié)構(gòu)元件的由傾斜于內(nèi)壁表面定向的螺栓連接結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的水平分力，相宜地為每個(gè)螺栓連接結(jié)構(gòu)配設(shè)了一個(gè)棱鍵。該棱鍵避免所述通過(guò)螺栓相互連接的支承結(jié)構(gòu)元件在水平接縫處由于螺栓連接結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的水平分力而相互推移。為此，所述棱鍵有利地沿所述水平接縫延伸并且分別被精確配合地裝配到所述相互對(duì)接的支承結(jié)構(gòu)元件的槽中，因此，這些支承結(jié)構(gòu)元件不會(huì)相互推移并且所述螺栓連接結(jié)構(gòu)優(yōu)選在所述水平接縫處僅僅產(chǎn)生用于固定螺栓連接結(jié)構(gòu)所需要的垂直分力。
通過(guò)一個(gè)冷卻介質(zhì)分配器，一個(gè)冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管道相宜地與多個(gè)冷卻介質(zhì)流出孔連通。因此所述直接位于冷卻介質(zhì)分配器前的熱屏蔽元件通過(guò)折流冷卻的方式被冷卻。
為了在采用所述冷卻介質(zhì)分配器時(shí)提高折流冷卻的效果，所述冷卻介質(zhì)分配器的冷卻介質(zhì)流出孔的尺寸被設(shè)計(jì)成，一個(gè)冷卻介質(zhì)分配器的所有冷卻介質(zhì)流出孔的橫截面面積的總和小于所述對(duì)應(yīng)配設(shè)的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管道的橫截面面積。通過(guò)在冷卻介質(zhì)流動(dòng)方向上的這種橫截面減小有利地造成一種噴嘴效應(yīng)，在此提高了冷卻介質(zhì)在所述冷卻介質(zhì)流出孔處的流出速度以及由此改善了在所述熱屏蔽元件上的折流冷卻的效果。
通過(guò)所述冷卻過(guò)程被加熱的冷卻介質(zhì)相宜地通過(guò)在所述燃燒室壁中的孔從所述由帶有熱屏蔽元件與燃燒室壁之間構(gòu)成的內(nèi)腔中排出到一個(gè)冷卻介質(zhì)排出系統(tǒng)中。通過(guò)所述冷卻介質(zhì)分配器的形狀及其能保證各冷卻介質(zhì)分配器相互之間保持一個(gè)足夠間距的恰當(dāng)布置形式，所述被加熱的冷卻介質(zhì)通過(guò)所述各冷卻介質(zhì)分配器之間的間隙流向所述冷卻介質(zhì)孔位于燃燒室壁上的出口。為了保證均勻地冷卻所述燃燒室，所述回流孔(Rückführbohrungen)以與所述冷卻介質(zhì)分配器的數(shù)量成恒定比例地沿所述燃燒室的整個(gè)長(zhǎng)度、優(yōu)選均勻地分布，使得在所有回流孔中的冷卻介質(zhì)可以均勻地以一個(gè)基本相同的回流溫度被導(dǎo)出。
為了通過(guò)位于所述內(nèi)壁上的冷卻介質(zhì)分配器、回流孔以及所述接縫處的螺栓連接結(jié)構(gòu)將所述熱屏蔽元件全面積覆蓋式地固定在所述內(nèi)壁上，這些熱屏蔽元件相宜地通過(guò)一個(gè)帶有槽和鍵的組合結(jié)構(gòu)固定在燃燒室的內(nèi)壁上。在此，所述熱屏蔽元件在其棱邊處是這樣有利地成形的，使得它們通過(guò)一個(gè)向燃燒室方向的二次的彎曲構(gòu)成一個(gè)錨固在所述燃燒室壁的一個(gè)構(gòu)成所述槽的凹槽中并由此被固定的錨固段。所述燃燒室壁中的凹槽相宜地為相互貼靠的熱屏蔽元件而合并，使得相互貼靠的熱屏蔽元件以其通過(guò)彎曲形成的端面相互對(duì)接并且因此構(gòu)成了一個(gè)用于所述燃燒室和其中流動(dòng)的工作介質(zhì)的密封結(jié)構(gòu)。
上述燃燒室優(yōu)選作為一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的組件。
利用本發(fā)明所達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，通過(guò)采用一些冷卻介質(zhì)分配器也可以達(dá)到在花費(fèi)更少制造費(fèi)用的同時(shí)實(shí)現(xiàn)大面積地并且全面地對(duì)所述熱屏蔽元件施加冷卻介質(zhì)。此外，在冷卻所述燃燒室時(shí)可以保持更小的冷卻介質(zhì)壓力損失，因此，隨之提高了燃燒室的設(shè)備效率。由于所述冷卻介質(zhì)分配器只需要少量的在所述燃燒室壁中的導(dǎo)入孔，所以也可以特別達(dá)到所述減小冷卻介質(zhì)壓力損失的目的。因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)一個(gè)冷卻介質(zhì)分配器導(dǎo)入冷卻介質(zhì)時(shí)所述冷卻介質(zhì)在將要撞擊在所述熱屏蔽元件上前才從一個(gè)較大的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管道分流到多個(gè)更小的冷卻介質(zhì)流出孔中，所以采用一些冷卻介質(zhì)分配器可以保證在保持更小的冷卻介質(zhì)壓力損失的情況下達(dá)到均勻冷卻的目的。由此保證冷卻介質(zhì)只流過(guò)一段更小橫截面的短流程，從而限制冷卻介質(zhì)壓力損失。
通過(guò)所述燃燒室壁的接縫處的螺栓連接可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)便和快速地裝配燃燒室壁。尤其通過(guò)可以拆卸燃燒室的內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)了為了保養(yǎng)和維修工作快速接觸到所述透平機(jī)軸和所述透平機(jī)單元的直接與燃燒室緊鄰的工作葉片和導(dǎo)向葉片。因此，通過(guò)從燃燒室內(nèi)腔內(nèi)部出發(fā)實(shí)現(xiàn)接觸，可以避免費(fèi)時(shí)地拆卸位于所述透平機(jī)單元的后續(xù)流程中的工作葉片和導(dǎo)向葉片，由此可以更簡(jiǎn)便和更省時(shí)地進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)工作。
通過(guò)利用一個(gè)槽/鍵的組合結(jié)構(gòu)固定所述熱屏蔽元件，在達(dá)到充分密封所述燃燒室內(nèi)腔的同時(shí)為所述位于熱屏蔽元件下面的冷卻系統(tǒng)以及接縫處的螺栓連接結(jié)構(gòu)提供了足夠的空間。
上述燃燒室優(yōu)選作為一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的組件。


下面借助于附圖詳細(xì)闡述一種實(shí)施方式。附圖中圖1表示一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的半剖視圖，圖2表示一個(gè)燃燒室的剖面圖，圖3表示所述環(huán)形燃燒室的側(cè)視圖，圖4以剖面圖表示燃燒室內(nèi)壁的壁元件的螺栓連接結(jié)構(gòu)，圖5以剖面圖表示燃燒室壁的一個(gè)局部。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)1具有一臺(tái)用于提供燃燒用空氣的壓縮機(jī)2、一個(gè)燃燒室4以及一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)2和一臺(tái)圖中未表示的發(fā)電機(jī)或作功機(jī)械的透平機(jī)6。在此，透平機(jī)6和壓縮機(jī)2被安置在一個(gè)共同的、也被稱為透平機(jī)轉(zhuǎn)子的透平機(jī)軸8上，所述發(fā)電機(jī)或作功機(jī)械與該透平機(jī)軸相連接并且該透平機(jī)軸可圍繞其軸線9旋轉(zhuǎn)地支承。所述設(shè)計(jì)為環(huán)形燃燒室形式的燃燒室4裝有一些用于燃燒一種液體或氣體形式的燃料的燃燒器10。
所述透平機(jī)6具有一些與透平機(jī)軸8連接的、可旋轉(zhuǎn)的工作葉片12。這些工作葉片12成圓圈形地安裝在透平機(jī)軸8上并且因此構(gòu)成了一些工作葉片組。另外，所述透平機(jī)6還包括一些固定的導(dǎo)向葉片14，這些導(dǎo)向葉片14同樣是在構(gòu)成導(dǎo)向葉片組的情況下成圓圈形地固定在透平機(jī)6的內(nèi)殼16中。其中，所述工作葉片12通過(guò)傳遞流過(guò)透平機(jī)6的工作介質(zhì)M的沖量來(lái)驅(qū)動(dòng)所述透平機(jī)軸8，而所述導(dǎo)向葉片14用于對(duì)每?jī)蓚€(gè)沿工作介質(zhì)M的流動(dòng)方向看過(guò)去前后相繼的工作葉片組或工作葉片環(huán)之間的工作介質(zhì)進(jìn)行導(dǎo)流。在此，一對(duì)前后相繼的由一圈導(dǎo)向葉片14組成的葉片圈或?qū)蛉~片組和由一些工作葉片12組成的葉片圈或工作葉片環(huán)也被稱為透平級(jí)。
每個(gè)導(dǎo)向葉片14具有一個(gè)也被稱為葉根的平臺(tái)18。該平臺(tái)設(shè)置在透平機(jī)6的內(nèi)殼16上作為壁元件用于固定各導(dǎo)向葉片14。在此，所述平臺(tái)18是承受極高熱負(fù)荷的構(gòu)件，它構(gòu)成了用于流過(guò)透平機(jī)6的工作介質(zhì)M的一個(gè)熱燃?xì)馔ǖ赖耐膺吔纭Ｃ總€(gè)工作葉片12以類似的方式通過(guò)一個(gè)也被稱為葉根的平臺(tái)20固定在所述透平機(jī)軸8上。
在相鄰的導(dǎo)向葉片組的導(dǎo)向葉片14的相互間隔一定距離的平臺(tái)18之間分別在透平機(jī)6的內(nèi)殼16上安置一個(gè)導(dǎo)向環(huán)21。在此，每個(gè)導(dǎo)向環(huán)21的外表面同樣遭遇熱的流過(guò)透平機(jī)6的工作介質(zhì)M并且沿徑向以一個(gè)間隙與所述與其相對(duì)置的工作葉片12的外端22間隔一定距離。設(shè)置在相鄰的導(dǎo)向葉片組之間的導(dǎo)向環(huán)21在此尤其用來(lái)作為遮蓋元件保護(hù)所述內(nèi)壁或其他內(nèi)殼構(gòu)件免受由流過(guò)透平機(jī)6的熱工作介質(zhì)M帶來(lái)的過(guò)熱負(fù)荷。
所述燃燒室4在圖示實(shí)施方式中設(shè)計(jì)為所謂的環(huán)形燃燒室，其中，一些在圍繞所述透平機(jī)軸8的圓周方向上設(shè)置的燃燒器10通入到一個(gè)共同燃燒室空腔內(nèi)。因此燃燒室4總體上被設(shè)計(jì)成圍繞所述透平機(jī)軸8定位的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
為了更詳細(xì)地說(shuō)明所述燃燒室4的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，圖2以剖面圖示出了環(huán)面狀地圍繞所述透平機(jī)軸8延續(xù)的燃燒室4。如在示意圖中所看到的那樣，所述燃燒室4具有一個(gè)起始部段或流入部段，各對(duì)應(yīng)配設(shè)的燃燒器10的出口通到該部段的末端。沿工作介質(zhì)M的流動(dòng)方向看過(guò)去所述燃燒室4的橫截面縮小，在此，考慮到了在此空間范圍內(nèi)形成的工作介質(zhì)的流態(tài)(流型)。燃燒室4在出口側(cè)在縱剖面中具有一彎曲部段，通過(guò)該彎曲部段有利于工作介質(zhì)M從燃燒室4流出到一個(gè)用于特別高的沖量和能量傳遞的在流動(dòng)側(cè)看后續(xù)的第一個(gè)工作葉片組中。
如從圖3中所看到的那樣，燃燒室4的燃燒空腔24由燃燒室壁25限定，該燃燒室壁25由一個(gè)環(huán)形的燃燒室外壁26和一個(gè)設(shè)置在該外壁中的環(huán)形燃燒室內(nèi)壁28構(gòu)成。為了接觸被所述燃燒室內(nèi)壁28圍繞的透平機(jī)軸8以及所述透平機(jī)6的直接與燃燒室4鄰接的工作葉片12和導(dǎo)向葉片14，所述燃燒室4被設(shè)計(jì)成，所述燃燒室內(nèi)壁28例如為了進(jìn)行維護(hù)工作可以以極其簡(jiǎn)便的方式被拆下。為此，該燃燒室內(nèi)壁28由兩個(gè)壁元件30構(gòu)成，其中，這兩個(gè)壁元件30拼合形成一個(gè)基本上水平延伸的、屬于燃燒室內(nèi)壁28的接縫31。
對(duì)此，將燃燒室4特別設(shè)計(jì)成，可以從所述燃燒空腔24內(nèi)拆卸所述燃燒室內(nèi)壁28的壁元件30。為此，如在圖4中以剖面圖表示的那樣，所述壁元件30在由其構(gòu)成的水平接縫處通過(guò)一些傾斜于燃燒室內(nèi)壁28延伸的螺栓連接結(jié)構(gòu)32相連接。其中，每個(gè)螺栓連接結(jié)構(gòu)32都包括一個(gè)基本上傾斜于由燃燒室內(nèi)壁28構(gòu)成的表面導(dǎo)引的螺栓33，該螺栓配合在一個(gè)在其中一個(gè)壁元件30中加工出來(lái)的螺紋孔34中。
為了使所述壁元件30不會(huì)由于傾斜于燃燒室內(nèi)壁28延伸的螺栓33所產(chǎn)生的水平分力產(chǎn)生相互錯(cuò)移，為所述螺栓連接結(jié)構(gòu)32對(duì)應(yīng)配設(shè)一個(gè)棱鍵35。所述棱鍵35在各螺栓連接結(jié)構(gòu)32附近的一個(gè)位置中沿所述壁元件30的水平接縫31延伸并且被裝配到所述燃燒室內(nèi)壁28的壁元件30中的槽中。
為了達(dá)到相對(duì)更高的效率，所述燃燒室要按照工作介質(zhì)M大約為1200℃至1300℃的高溫來(lái)設(shè)計(jì)。為了即便在這樣一個(gè)對(duì)于材料不利的運(yùn)行參數(shù)的條件下也能達(dá)到一個(gè)較長(zhǎng)的使用壽命，如圖5所示，所述燃燒室壁25在其面向工作介質(zhì)M的側(cè)面上設(shè)置一個(gè)由一些熱屏蔽元件38構(gòu)成的內(nèi)襯。每個(gè)熱屏蔽元件38在其面向工作介質(zhì)M的側(cè)面都裝有一個(gè)耐高溫的保護(hù)層。此外，基于所述燃燒室4內(nèi)部的高溫，設(shè)置一個(gè)用于所述熱屏蔽元件38的冷卻系統(tǒng)。在此，該冷卻系統(tǒng)以折流冷卻原理為基礎(chǔ)，在該冷卻系統(tǒng)中，處于足夠高壓下的作為冷卻介質(zhì)的冷卻空氣K在許多位置上被吹送到所述待冷卻的構(gòu)件上。
所述冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)為具有一個(gè)簡(jiǎn)單的可實(shí)現(xiàn)可靠地、全面積覆蓋地對(duì)所述熱屏蔽元件38供入冷卻空氣并且此外可顯著地減小冷卻介質(zhì)壓力損失的結(jié)構(gòu)。為此，所述熱屏蔽元件38從其外側(cè)通過(guò)一些設(shè)置在由各熱屏蔽元件38和燃燒室壁25構(gòu)成的內(nèi)腔40中的冷卻介質(zhì)分配器42傳導(dǎo)到各熱屏蔽元件38外側(cè)表面上的冷卻空氣K被冷卻。
為了更詳細(xì)地說(shuō)明用于冷卻所述熱屏蔽元件38的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在圖5中以剖面圖示出了所述燃燒室壁25的一個(gè)局部。如在該視圖中所看到的那樣，沿所述各熱屏蔽元件38的整個(gè)表面分布一些冷卻介質(zhì)分配器42，以便于保證均勻地冷卻。在此，冷卻介質(zhì)K通過(guò)一個(gè)相應(yīng)配設(shè)的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管道44流入到所述各冷卻介質(zhì)分配器42中。通過(guò)冷卻介質(zhì)分配器42，所述冷卻介質(zhì)K通過(guò)一些冷卻介質(zhì)流出孔46被導(dǎo)送到所述熱屏蔽元件38的表面上，在那兒，所述熱屏蔽元件38通過(guò)冷卻介質(zhì)K的折流式冷卻被冷卻。所述用于冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管道44的孔在制造燃燒室4時(shí)可以簡(jiǎn)單并且省時(shí)地加工出來(lái)，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)冷卻介質(zhì)分配器42來(lái)說(shuō)只各需要一個(gè)冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管道44。
此外，從圖5中還可以看到，所述冷卻介質(zhì)分配器42的冷卻介質(zhì)流出孔46的流動(dòng)橫截面總和小于該冷卻介質(zhì)分配器42的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管道44的橫截面。這造成了在冷卻介質(zhì)K流過(guò)所述冷卻介質(zhì)分配器42時(shí)產(chǎn)生一個(gè)噴嘴效應(yīng)并且隨之提高了冷卻介質(zhì)K在所述冷卻介質(zhì)流出孔46處的流出速度，由此提高了在所述熱屏蔽元件38上的折流冷卻的效果。
如在圖5中示范性地對(duì)燃燒室壁25所表示的那樣，所述熱屏蔽元件38為了給所述被安裝的冷卻系統(tǒng)以及所述接縫處的螺栓連接結(jié)構(gòu)提供空間而節(jié)省空間地被固定在燃燒室壁25上。為此，采用了一個(gè)帶有槽和鍵的組合結(jié)構(gòu)。所述熱屏蔽元件38在其棱邊處是這樣成形的，使得它們通過(guò)一個(gè)向燃燒室方向的二次彎曲形成一個(gè)錨部段，該錨固段錨固在所述燃燒室壁25的一個(gè)構(gòu)成所述槽的凹槽中并由此被固定。同樣從圖5中還可看到，相鄰的熱屏蔽元件38這樣固定在一些合并的槽上，使得它們相對(duì)的側(cè)面接觸并且因此密封所述燃燒室4的燃燒空腔24。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)廨啓C(jī)(1)的燃燒室(4)，該燃燒室(4)的燃燒空腔(24)由一個(gè)環(huán)形的燃燒室內(nèi)壁(28)和一個(gè)燃燒室外壁(26)限定，所述燃燒室內(nèi)壁和外壁在內(nèi)側(cè)裝有一個(gè)由一些熱屏蔽元件(38)構(gòu)成的內(nèi)襯，其中，所述熱屏蔽元件(38)和所述燃燒室壁(25)一起構(gòu)成一個(gè)可供入一種冷卻介質(zhì)(K)的內(nèi)腔(40)，其中，在該內(nèi)腔(40)中設(shè)置一個(gè)冷卻介質(zhì)分配器(42)，所述燃燒室內(nèi)壁(28)由一些在一條水平接縫(31)處相互對(duì)接的壁元件(30)構(gòu)成，這些壁元件(30)在所述接縫處通過(guò)一些傾斜于內(nèi)壁表面延伸的螺栓連接結(jié)構(gòu)(32)相互連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室(4)，其中，所述每個(gè)螺栓連接結(jié)構(gòu)(32)分別配設(shè)有一個(gè)棱鍵(35)。
3.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室(4)，其中，一個(gè)冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管道(44)通過(guò)一個(gè)冷卻介質(zhì)分配器(42)與多個(gè)冷卻介質(zhì)流出孔(46)連通。
4.按照權(quán)利要求1至3所述的燃燒室(4)，其中，所述冷卻介質(zhì)流出孔(46)的尺寸被設(shè)計(jì)成，一個(gè)冷卻介質(zhì)分配器(42)的所有冷卻介質(zhì)流出孔(46)的橫截面面積的總和小于所述對(duì)應(yīng)配設(shè)的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入管道(44)的橫截面面積。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的燃燒室(4)，其中，所述每個(gè)內(nèi)腔(40)通過(guò)一些孔與一個(gè)冷卻介質(zhì)排出系統(tǒng)連通。
6.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室(4)，其中，所述熱屏蔽元件(38)通過(guò)一個(gè)槽/鍵組合結(jié)構(gòu)固定在所述燃燒室內(nèi)壁(28)或燃燒室外壁(26)上。
7.一種具有按照權(quán)利要求1至5之一所述的燃燒室(4)的燃?xì)廨啓C(jī)(1)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于燃?xì)廨啓C(jī)(1)的燃燒室(4)，其燃燒空腔(24)由一環(huán)形內(nèi)壁(28)和一外壁(26)限定，它們分別在內(nèi)側(cè)裝有由一些熱屏蔽元件(38)構(gòu)成的內(nèi)襯，所述熱屏蔽元件和燃燒室壁(25)一起構(gòu)成一個(gè)可供入一種冷卻介質(zhì)(K)的內(nèi)腔(40)。為了在具有相對(duì)更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)的同時(shí)有高的設(shè)備效率并且可省時(shí)地拆卸燃燒室內(nèi)壁(28)，本發(fā)明建議，在各內(nèi)腔(40)中設(shè)置一個(gè)冷卻介質(zhì)分配器(42)，所述燃燒室內(nèi)壁由一些在一條水平接縫(31)處相互對(duì)接的壁元件(30)構(gòu)成，這些壁元件(30)在接縫處通過(guò)一些傾斜于內(nèi)壁表面延伸的螺栓連接結(jié)構(gòu)(32)相互連接。本發(fā)明還公開(kāi)了一種帶有上述燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)。
文檔編號(hào)F23R3/00GK1519507SQ20041000208
公開(kāi)日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2004年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月29日
發(fā)明者保羅-海因茨·杰普爾, 威廉·舒爾滕, 保羅-海因茨 杰普爾, 舒爾滕 申請(qǐng)人:西門子公司