專利名稱：燃燒室裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)馔钙降娜紵已b置，其具有多個與一共用的通向透平腔室的環(huán)形縫隙(Ringspalt)相通的單管式燃燒室，其中在這些單管式燃燒室的上游連接著穿過外殼與這些單管式燃燒室相連的燃燒器。本發(fā)明還涉及具有這種燃燒室裝置的燃?xì)馔钙健?br> 這類燃?xì)馔钙降娜紵已b置在現(xiàn)有技術(shù)中已被公開。在燃燒器中被點燃的含氧的氣體燃料和動力燃料的混合物在燃燒室內(nèi)燃燒，膨脹的熱氣體通過單管式燃燒室的過渡段沿透平腔室和位于透平腔室中的導(dǎo)向葉片和動葉片的方向改變方向。在這種情況下，那些在普通圓筒形結(jié)構(gòu)的單管式燃燒室進(jìn)口段產(chǎn)生的圓形橫截面熱氣流通過過渡段被轉(zhuǎn)變成環(huán)狀扇形橫截面的熱氣流，最后匯合成一股圓形熱氣流。該熱氣流通過環(huán)形縫隙進(jìn)入透平腔室并驅(qū)動燃?xì)馔钙降膭尤~片。
由氣體燃料/動力燃料混合物燃燒釋放出的熱量對單管式燃燒室猛烈加熱，因而要求對這些區(qū)域加強(qiáng)冷卻。為此，現(xiàn)有技術(shù)中建議了不同的冷卻原理。在美國專利說明書US 4 719 748號所披露的一種燃燒室裝置中，所有單管式燃燒室具有雙層殼體，其中在兩殼體層之間留有空氣隙。冷卻流體通過外殼體層中的開口流入到兩殼體層之間的間隙(Zwischenraum)中，并沖擊到單管式燃燒室的內(nèi)殼層上。借此獲得第一次冷卻效果，這種冷卻效果被稱之為沖擊冷卻(Prahlkuehlung)。下一步，冷卻流體流過殼體層之間的間隙，實現(xiàn)對流冷卻。由于燃燒室壁是貫通的雙層結(jié)構(gòu)，這種方案也稱之為閉式冷卻。
另一種方案是所謂的開式冷卻，其中單管式燃燒室由一單層壁構(gòu)成。冷卻流體開放地流過單管式燃燒室，從而獲得冷卻效果。由于單管式燃燒室由單層壁構(gòu)成，冷卻流體的流動是無定向和不確定的，因此，總冷卻效果不佳。另一方面，這種單管式燃燒室結(jié)構(gòu)比較簡單而且費用很少。
從現(xiàn)有技術(shù)的近期發(fā)展可以得知，對于單管式燃燒室采用了開式冷卻和閉式冷卻之間的混合形式。其中，單管式燃燒室在較大區(qū)域內(nèi)為開式冷卻，而只在穿過外殼體的區(qū)域內(nèi)通過設(shè)置一個與第一壁保持間隙地圍繞第一壁的第二壁形成一封閉的待冷卻區(qū)域。在這種方案中，盡管所采用的單管式燃燒室結(jié)構(gòu)依然簡單，然而由于準(zhǔn)閉合冷卻區(qū)(quasi geschlossenenKuehlung Bereich)非常小，所以冷卻效果的改善并不象所期望的那樣高。
從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是對本說明書開始部分所提到的那一類燃燒室裝置作進(jìn)一步改進(jìn)，使得在這種結(jié)構(gòu)簡單的單管式燃燒室中能顯著提高冷卻效率。
解決上述問題的技術(shù)方案是在本說明書開始部分提到的那一類燃燒室裝置中，在透平外殼朝向透平腔室一側(cè)上至少設(shè)置一個沿透平腔室方向徑向延伸的套管，該套管以保持間隙的方式至少部分地圍繞至少一單管式燃燒室的一段。
設(shè)置在透平外殼上的至少一個沿透平腔室方向徑向延伸的套管包圍至少一個單管式燃燒室位于透平外殼內(nèi)部的那段，并且在該單管燃燒室的壁和所述套管之間保持一間隙(Spaltraum)。冷卻流體可以在該間隙中流動，由于形成了確定的流動通道在該區(qū)域內(nèi)能實現(xiàn)有效的對流冷卻。借此，可保持單管式燃燒室本身的簡單結(jié)構(gòu)不變，而不會使單管式燃燒室本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。這樣一來，單管式燃燒室在透平外殼內(nèi)部的準(zhǔn)閉合冷卻區(qū)沿透平腔室方向被加長了，這就明顯提高了冷卻效率。
為了進(jìn)一步擴(kuò)大準(zhǔn)封閉冷卻區(qū)域，按照本發(fā)明，還可在所述套管上至少形成一舌形加長部分，該加長部分沿單管式燃燒室的過渡段上與所述環(huán)形縫隙(Ringspalte)成切向的且逐漸變平緩的一側(cè)以保持間隙的方式朝向該環(huán)形縫隙延伸。借助于這種舌形結(jié)構(gòu)，可使用作冷卻的冷卻流體更早地流入一確定的空間(definierten Raum)，可以有利于對單管式燃燒室進(jìn)行有效的對流冷卻。因此，為了在所述縫隙中形成足夠的流入?yún)^(qū)，優(yōu)選在套管上形成的舌形加長部分向著環(huán)形縫隙或透平腔室方向逐漸變窄。
為使本發(fā)明的套管沿透平腔室方向可以盡可能地延長，本發(fā)明的一優(yōu)選實施方式是，所述套管在與用于相鄰單管式燃燒室的套管相碰的的位置具有凹區(qū)(Ausnehmungen)，其與相鄰套管的相應(yīng)凹區(qū)形成一基本密封的過渡。
按照本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式，所述套管可沿單管式燃燒室的周邊方向封閉，從而在本發(fā)明套管伸入到燃?xì)馔钙酵鈿?nèi)部的那一段中在該單管式燃燒室的整個周邊區(qū)域上被準(zhǔn)封閉地冷卻。
按照本發(fā)明又一實施方式，所述單管式燃燒室由一基本上呈圓筒形的緊接于燃燒器之后的進(jìn)口段和在一逐漸過渡到環(huán)狀扇形的過渡段組成，其中，所述套管至少部分地圍繞所述進(jìn)口段。由于進(jìn)口段靠近燃燒器，進(jìn)口段是單管式燃燒室中承受熱負(fù)荷最大的部分，而按本發(fā)明設(shè)置的套管能在這段區(qū)域內(nèi)提供準(zhǔn)封閉冷卻，這就明顯改善了單管式燃燒室的冷卻，而且冷卻流體的費用相對較低。較低的冷卻流體費用從總體上提高了燃?xì)馔钙降慕?jīng)濟(jì)性能，在冷卻流體同時又用作燃?xì)馔钙降臍怏w燃料的情況下，同樣也提高了燃?xì)馔钙降男?。根?jù)本發(fā)明的另一實施方式，在進(jìn)口段為圓筒形時，所述套管有一環(huán)形橫截面，且同軸地環(huán)繞圓筒形進(jìn)口段設(shè)置。因此，進(jìn)口段沿圓周方向的間隙相同，這樣的間隙能均勻分配冷卻液流，因而在該區(qū)域內(nèi)具有相同的冷卻效果。
具有所述實施方式的燃燒室裝置的燃?xì)馔钙酵瑯右彩潜景l(fā)明的主題。
下面結(jié)合附圖所描述的實施方式對本發(fā)明的其他優(yōu)點和特征作進(jìn)一步說明

圖1為具有本發(fā)明燃燒室裝置的燃?xì)馔钙降牟糠纸孛鎴D；圖2為沿透平腔室方向看到的本發(fā)明燃燒室裝置的部分透視圖，其中所示出的本發(fā)明另一實施方式的幾個套管設(shè)有舌形加長部分；圖3為沿燃燒器方向看到的本發(fā)明燃燒室裝置的部分透視圖，其中所示出的本發(fā)明的套管上形成有舌形加長部分。
附圖中相同的部件用同樣的附圖標(biāo)記表示。
圖1以截面圖方式示出了具有本發(fā)明燃燒室裝置1的燃?xì)馔钙降囊徊糠帧Ｈ紵已b置1由多個呈環(huán)狀設(shè)置、且與一共用的環(huán)形縫隙13相通的單管式燃燒室3組裝而成。環(huán)形縫隙13再與透平腔室2相通，示意表示的透平導(dǎo)向葉片和動葉片處于透平腔室中。
各個燃燒器6位于單管式燃燒室3的前方。這些燃燒器用于點燃含氧的氣體燃料和動力燃料的混合物，混合物在單管式燃燒室3中進(jìn)一步燃燒。此外，單管式燃燒室3由一與燃燒器6相連的進(jìn)口段4和一將進(jìn)口段4向著環(huán)形縫隙13方向轉(zhuǎn)接的過渡段5構(gòu)成。燃燒器6穿過透平外殼7與單管式燃燒室3相通。從透平外殼7向著透平腔室2的方向可以清楚地看到套管8，該套管環(huán)繞單管式燃燒室3的圓筒形進(jìn)口段4同軸地延伸。在這種情況下，套管8和單管式燃燒室3的進(jìn)口段4之間保持有一個可供冷卻流體流過的間隙9。此外，在單管式燃燒室3的進(jìn)口段4上成形有沿圓周分布的肋10，通過這些肋使燃燒室支撐在套管8上。在圖示的實施方式中，肋10形成在單管式燃燒室3上，所述肋也可形成在套管8上并沿單管式燃燒室3的方向延伸。
在套管8與相鄰的單管式燃燒室的相鄰套管相連的那一側(cè)上可以清楚地看到一凹區(qū)11。為使單管式燃燒室3轉(zhuǎn)接到一公共環(huán)形縫隙13中，單管式燃燒室彼此成角度地設(shè)置。這樣一來，從燃燒器6出發(fā)向著環(huán)形縫隙13的方向各個單管式燃燒室之間的間隔減小了，從而在向著環(huán)形縫隙13的方向上從某一確定長度開始圓筒形套管8彼此相碰。在該位置處設(shè)置凹區(qū)11，以使套管8能繼續(xù)沿環(huán)形縫隙13的方向朝內(nèi)延長。相鄰的套管8沿凹區(qū)11的周邊彼此緊貼，而且為了密封例如可通過焊接方式使它們彼此連接。
按本發(fā)明設(shè)置的套管8通過它們的間隙9形成冷卻流體的流動通道。在流動通道中準(zhǔn)封閉流動的冷卻流體借助于所形成的流動通道對單管式燃燒室3上被套管8覆蓋的區(qū)域進(jìn)行對流冷卻。
此外，從圖1可以清楚地看到兩個彼此對置的、與環(huán)形縫隙13成切向走向的舌形加長部分12a和12b，所述加長部分沿單管式燃燒室3的過渡段5保持間隙地延伸。這種舌形加長部分12a和12b為本發(fā)明另一優(yōu)選的可供選擇的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。所述舌形加長部分進(jìn)一步加大了單管式燃燒室3的準(zhǔn)封閉冷卻區(qū)域，從而進(jìn)一步提高了冷卻效率。然而，本發(fā)明的燃燒室裝置的基本形式可以不設(shè)置舌形加長部分12a和12b，而僅借助于套管8來實現(xiàn)。
圖2及圖3示出了從不同方向觀察本發(fā)明燃燒室裝置的部分透視圖。這里，為了說明各種設(shè)置和不設(shè)置舌形加長部分12a或12b的不同變化結(jié)構(gòu)，僅僅對其中幾個單管式燃燒室3至少在環(huán)繞進(jìn)口段4的套管8上描繪出舌形加長部分12a或12b。另外，在圖2中用箭頭表示來自敞開的已冷卻區(qū)域的冷卻介質(zhì)流體向著舌形加長部分12a下方以及緊接著的套管8下方的間隙方向的流動走向14。還可清楚地看到，舌形加長部分12a或12b在從單管式燃燒室3的過渡段5沿著過渡到間隙的部分的方向逐漸變窄。由此可確保冷卻流體流動的流入表面足夠大。
還可清楚地看出，采用本發(fā)明的燃燒室裝置1可在單管式燃燒室中獲得能使單管式燃燒室具有更高冷卻效率的準(zhǔn)封閉冷卻區(qū)。此外，這種單管式燃燒室結(jié)構(gòu)更加簡單，不需要昂貴的雙壁式燃燒室。利用本發(fā)明所提供的簡化措施可實現(xiàn)一種簡單的、可高效冷卻的燃燒室裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)馔钙降娜紵已b置，其具有多個與一共用的通向透平腔室(2)的環(huán)形縫隙(13)相通的單管式燃燒室(3)，其中，在所述單管式燃燒室(3)的上游連接著穿過透平外殼(7)與所述單管式燃燒室(3)相連的燃燒器(6)，在該透平外殼(7)朝向透平腔室(2)的一側(cè)上設(shè)置一沿透平腔室(2)方向徑向延伸的套管(8)，該套管以保持間隙(9)的方式至少部分地圍繞至少一單管式燃燒室(3)的一段，其特征在于在所述套管(8)上形成一舌形加長部分(12a，12b)，所述加長部分以保持間隙的方式高出過渡段(5)上與環(huán)形縫隙成切向地逐漸變平緩的一側(cè)。
2.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室裝置，其特征在于至少一套管(8)沿所述單管式燃燒室(3)的周邊方向是封閉的。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的燃燒室裝置，其特征在于所述單管式燃燒室(3)由一基本上呈圓柱形的連接于燃燒器(6)下游的進(jìn)口段(4)和一逐漸過渡到環(huán)狀扇形橫截面的過渡段(5)組成，其中所述套管(8)至少部分地圍繞至少所述輸入進(jìn)口段(4)。
4.按照權(quán)利要求3所述的燃燒室裝置，其特征在于所述進(jìn)口段(4)呈圓筒形；所述套管(8)具有環(huán)形橫截面，并同軸地環(huán)繞該進(jìn)口段(4)設(shè)置。
5.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室裝置，其特征在于所述舌形加長部分(12a，12b)向著所述環(huán)形縫隙(13)的方向逐漸變窄。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項所述的燃燒室裝置，其特征在于所述套管(8)在與圍繞相鄰單管式燃燒室(3)設(shè)置的套管(8)相碰的區(qū)域具有側(cè)凹區(qū)(11)，兩相鄰套管(8)沿著該凹區(qū)基本上密封地彼此緊貼。
7.按照權(quán)利要求6所述的燃燒室裝置，其特征在于所述相鄰套管沿所述凹區(qū)(11)的周邊彼此相連。
8.一種燃?xì)馔钙剑涮卣髟谟诰哂腥鐧?quán)利要求1至7中任一項所述的燃燒室裝置(1)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于燃?xì)馔钙降娜紵已b置，其具有多個與一共用的通向透平腔室(2)的環(huán)形縫隙(13)相通的單管式燃燒室(3)，其中，在這些單管式燃燒室(3)的上游連接著穿過透平外殼(7)與這些單管式燃燒室(3)相連的燃燒器(6)。為了進(jìn)一步改進(jìn)這一類燃燒室裝置，使得結(jié)構(gòu)簡單的單管式燃燒室能明顯提高冷卻效率，本發(fā)明建議，在透平外殼(7)朝向透平腔室(2)的一側(cè)上設(shè)置一沿透平腔室(2)方向徑向延伸的套管(8)，該套管以保持間隙(9)的方式至少部分地圍繞至少一單管式燃燒室(3)的一段。
文檔編號F02C7/18GK1537212SQ02815096
公開日2004年10月13日 申請日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月3日
發(fā)明者彼得·蒂曼, 彼得 蒂曼 申請人:西門子公司