專利名稱：熱氣管道和管道分隔器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱氣管道中改進的管道分隔器裝置，所述熱氣管道例如為用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室殼體。本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)或改造所述管道分隔器裝置的方法。
背景技術(shù)：
在燃燒器的主軸從發(fā)動機的主體向外延伸、例如相對發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)軸成直角地延伸的類型的軸流燃氣渦輪發(fā)動機中，必須提供管道裝置以使燃燒氣體從它們離開燃燒器的方向轉(zhuǎn)到進入渦輪的軸向方向。這樣的熱氣管道設(shè)置以所謂的“燃燒室殼體”的形式圍繞發(fā)動機延伸，以使得燃燒氣體圍繞進入渦輪的環(huán)形入口均勻分布。為了形成這樣的分布，燃燒室殼體被布置為將來自燃燒器的燃燒氣流劃分為沿發(fā)動機周向延伸的兩個流束。一個流束圍繞燃燒室殼體逆時針流動，而另一個順時針流動。為了防止兩個燃燒氣體流束在燃燒室殼體的底部處迎面相撞，設(shè)置了被稱為管道分隔器的屏障，否則過多的擾流抖振和湍流會進入渦輪。然而，如在后面更詳細地描述的那樣，相對的流束使得分隔器經(jīng)受撓曲力和擺動力，由此導(dǎo)致安裝件中的微振磨損(fretting)和磨耗問題。本發(fā)明被設(shè)計出以改善這些問題。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明包括一種管道分隔器，所述管道分隔器在圍繞所述管道分隔器的周邊邊緣分開的三個或更多個位置處被保持在熱氣管道內(nèi)，至少一個所述位置包括伸出穿過所述熱氣管道的壁以與所述管道分隔器接合的安裝件，所述安裝件在其中具有槽，所述管道分隔器的邊緣部分被保持在所述槽中，其中所述槽和所述管道分隔器的相互接觸的表面包括表面硬化涂層，所述安裝件設(shè)有穿透所述安裝件的冷卻孔，以使得在使用中冷卻劑可以流動通過所述安裝件并且進入所述熱氣管道的內(nèi)部以冷卻所述安裝件和所述表面硬化涂層。
優(yōu)選地，至少兩個安裝件伸出穿過所述熱氣管道的壁以與所述管道分隔器的相應(yīng)邊緣部分接合。這為所述管道分隔器提供了更好的穩(wěn)定性。所述管道分隔器的邊緣所保持處的其它位置可以包括所述管道分隔器的所述邊緣與邊緣保持構(gòu)件在所述管道壁上的接合。這樣的接合可以包括由所述分隔器的至少一個伸出的邊緣部分對所述管道壁的穿透， 以在所述管道壁的外部與保持特征接合。
為了允許所述熱氣管道的焊接制造以及隨后的在裝設(shè)所述安裝件之前對焊縫的固溶化處理，各個所述安裝件并不直接被固定到所述熱氣管道的壁上，而是在所述固溶化處理發(fā)生之前被緊固到焊接在所述管道壁中的套筒內(nèi)部。所述設(shè)置使得通過在所述熱氣管道壁外部的位置處將所述安裝件的外周邊焊接到所述套筒的內(nèi)周邊上，從而所述安裝件被緊固到所述套筒內(nèi)部。這保護焊縫不承受管道內(nèi)的高溫，并且便于通過機械加工去除焊縫和將新的安裝件重新焊接到已有套筒中，從而實現(xiàn)所述安裝件未來的移除和更換。
在優(yōu)選實施方式中，所述熱氣管道包括燃氣渦輪發(fā)動機中的燃燒室殼體。
此外，在優(yōu)選實施方式中，部分熱氣管道壁包括保持所述安裝件的板，所述板在所述熱氣管道壁中被相應(yīng)地成形的孔口內(nèi)被焊接就位。這是有利的，因為其便于在舊的燃氣渦輪發(fā)動機中改造新的管道分隔器裝置，并且因為所述板的尺寸可以被選擇為使得在制造的管道壁中焊縫相對于已有焊縫的布置最優(yōu)化。
在其它方面，本發(fā)明提供了生產(chǎn)設(shè)有管道分隔器的燃氣渦輪發(fā)動機燃燒室殼體的方法，以及構(gòu)造燃氣渦輪發(fā)動機以更換位于所述燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室殼體中的管道分隔器的方法。
通過仔細閱讀以下說明書和權(quán)利要求書，將清楚本發(fā)明的其它方面。


現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施方式，其中
圖IA是現(xiàn)有技術(shù)裝置的簡化、概略、局部剖面?zhèn)纫晥D，所述裝置包括結(jié)合了裝配有管道分隔器的燃燒室殼體的燃氣渦輪發(fā)動機；
圖IB是圖IA中剖面線B-B上的局部視圖IC是圖IB中剖面C-C上的放大視圖2A是現(xiàn)有技術(shù)裝置的局部截斷透視略圖，所述裝置包括保持在燃燒室殼體內(nèi)的安裝件中的管道分隔器；
圖2B是現(xiàn)有技術(shù)裝置的剖面圖細節(jié)，所述裝置包括燃燒室殼體壁的一部分、安裝件、以及保持在安裝件中的現(xiàn)有技術(shù)管道分隔器的邊緣部分，該剖面橫過安裝件的直徑并穿過分隔器的厚度而取得；
圖2C是圖IC中箭頭2C上看去的略圖，其包括燃燒室殼體壁的面對壓縮機側(cè)的部分以及用于分隔器的配件；
圖3是類似于圖2B的視圖，但是示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置；
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的燃燒室殼體的一部分的局部截斷透視略圖，所述殼體被示出為處于將管道分隔器安裝在其中的準(zhǔn)備過程中；以及
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的在管道分隔器安裝件裝設(shè)之后的圖4的燃燒室殼體的一部分的局部截斷透視略圖。
附圖詳細說明
參考圖1A，示出了通常用于發(fā)電的類型的燃氣渦輪發(fā)動機10的簡化概略側(cè)視圖。 發(fā)動機的部分外部殼體已經(jīng)被截斷以顯示發(fā)動機的內(nèi)部裝置的選定部分。
從圖IA的右側(cè)開始，發(fā)動機10具有僅示出一部分的進氣口 12。進氣口 12引導(dǎo)空氣14進入多級壓縮機16，其各級包括固定到靜止壓縮機殼體20上的定子葉片18的環(huán)形排，后面是固定到繞發(fā)動機中心線25旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子筒M上的轉(zhuǎn)子葉片22的環(huán)形排。壓縮機 16壓縮空氣14并將其作為高壓流沈輸送到包圍發(fā)動機內(nèi)部的中間部分的增壓(plenum) 室28。
在發(fā)動機10的中間部分處還設(shè)置了包含在燃燒器殼體32內(nèi)的燃燒器30。燃燒器 30是大的，以使得發(fā)動機10能夠產(chǎn)生大量的動力。因此，為了減小發(fā)動機的總長度并且便于維護，燃燒器30被布置為相對發(fā)動機中心線25成直角地從發(fā)動機的其余部分向外延伸。 來自增壓室觀的壓縮空氣沈因此向上流動到燃燒器的外部殼體32的內(nèi)部，并且進入燃燒器30的外端34，在該處所述壓縮空氣沈與噴射器36中的燃料混合?？諝?燃料混合物然后在燃燒器30內(nèi)燃燒以產(chǎn)生驅(qū)動多級渦輪40的高溫燃氣39。該渦輪的各級包括固定到靜止渦輪殼體44上的定子葉片42的環(huán)形排，后面是固定到繞發(fā)動機中心線25旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子筒48上的轉(zhuǎn)子葉片46的環(huán)形排。在渦輪的入口環(huán)形部49處，定子葉片42包括入口引導(dǎo)翼片。由渦輪40發(fā)展出的動力可以通過渦輪轉(zhuǎn)子48驅(qū)動的軸(未示出)被輸出到發(fā)電機 (未示出)。渦輪轉(zhuǎn)子48還通過在靜止筒50內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的聯(lián)接件(未示出)驅(qū)動壓縮機轉(zhuǎn)子對，所述固定筒50位于壓縮機16和渦輪40之間。
為了將來自逐漸縮小的燃燒器出口 52的燃燒氣體39送到渦輪入口 49，環(huán)形熱氣管道或燃燒室殼體M圍繞筒50和渦輪40的鄰近部分延伸。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將可認識到的那樣，由燃燒器30發(fā)展出的燃燒氣體39必須在它們從燃燒器出口 52排出之后圍繞渦輪入口環(huán)形部49均勻分布。這通過將燃燒器出口 52經(jīng)由管道部分55與環(huán)形燃燒室殼體M 連接而實現(xiàn)，所述管道部分55沿燃燒室殼體的徑向方向會聚，而沿其周向發(fā)散。所述構(gòu)造有效地使得燃燒氣體39沿周向擴散到燃燒室殼體M中。如從圖IA中可見的那樣，當(dāng)在徑向/軸向剖面中觀察時，燃燒室殼體討具有朝向渦輪入口環(huán)形部49會聚的輪廓。由此通過將燃燒氣體39的流動方向從渦輪入口環(huán)形部49中的徑向向內(nèi)方向逐漸轉(zhuǎn)到軸向方向， 燃燒室殼體M使燃燒氣體39經(jīng)過漏斗狀部分進入渦輪入口環(huán)形部49中。燃燒氣流還在圖IB中示出，圖IB是圖IA中剖面B-B上的視圖。在此將可看出的是，當(dāng)燃燒氣體39從周向擴散的管道部分55進入燃燒室殼體M時，它們劃分為兩個流束58、60，并且圍繞燃燒室殼體M的環(huán)形區(qū)域分布，同時進入渦輪入口 49，如徑向向內(nèi)指向的短流動箭頭所示。
燃燒室殼體M的底部、即在直徑上與燃燒器出口 52相反的部分具有焊接到其上的插頭(spigot) 56，所述插頭被接收在基板57中的孔中，所述基板57通過螺栓(未示出) 被緊固到發(fā)動機的外殼體上。所述插頭和孔的裝置約束燃燒室殼體M的左右運動，但允許其由于熱脹冷縮以及發(fā)動機瞬變而發(fā)生的徑向運動。此外，管道分隔器62設(shè)置在燃燒室殼體M的底部處，以防止兩個燃燒氣體流束58、60迎面相撞，否則這會導(dǎo)致過多的擾流抖振和湍流進入渦輪。然而，相對的流束58、60使得分隔器62經(jīng)受撓曲力和擺動力，由此導(dǎo)致如以下詳細描述的微振磨損和磨耗問題。
圖IC更詳細地示出了管道分隔器62并且包括位于燃燒室殼體M內(nèi)的分隔器的放大剖面?zhèn)纫晥D，所述剖面沿圖IB中線C-C截取。所述分隔器62具有金屬板結(jié)構(gòu)，在其中迎面表層64、65圍繞它們的邊緣焊接到一起，并且還借助于焊接板條66、67由此支撐表層抵抗分別撞擊到表層64和表層65上的來自相對的燃燒氣體流束58、60的過度的撓曲和振動。
在圍繞管道分隔器周邊分開的四個位置處，分隔器62在燃燒室殼體M內(nèi)被保持就位?？赡芸梢栽O(shè)想到三點位置是可行的，但多于三點是優(yōu)選的以獲得分隔器抵抗氣流作用力的提高的穩(wěn)定性。在本示例中，分隔器借助于燃燒室殼體M的面對渦輪側(cè)的兩個所謂的“鍵”或安裝件70、71被定位，還借助于燃燒室殼體的面對壓縮機側(cè)的伸出穿過相應(yīng)孔口 74,75的兩個突出部或伸出部72、73而與呈框架78、79、82、83的形式的保持特征接合。
如圖2A的截斷透視略圖和圖2B的剖面略圖中所最佳地示出的那樣，安裝件70、71 包括焊接到燃燒室殼體壁中的孔內(nèi)的短圓柱。將安裝件70、71緊固到燃燒室殼體M的壁上的焊縫76在圖2B中示出。安裝件70、71具有穿過它們直徑的深槽或深縫77以按照緊7密配合、而不是過盈配合的方式接收分隔器62的匹配邊緣部分。
關(guān)于分隔器62的邊緣上的伸出部72、73，應(yīng)該參照圖IC和2C，圖2C為圖IC中箭頭2C上看去的視圖。在此將可看出的是，燃燒室殼體M的面對壓縮機側(cè)的孔口 74、75被設(shè)置為過大的尺寸以接收被焊接在框架78、79中的對應(yīng)槽80、81中?？蚣?8、79被允許在由局部外框架82、83設(shè)定的邊界內(nèi)的燃燒室殼體的外表面上輕微運動，所述外部框架82、 83焊接到燃燒室殼體上。如果需要的話，在框架78、79和燃燒室殼體壁之間可以施加抗磨涂層(未示出)。在局部外框架82、83提供的極限范圍內(nèi)(小于由孔口 74、75可提供的極限范圍)，所述結(jié)構(gòu)允許管道分隔器62相對于燃燒室殼體M的熱脹冷縮的多個自由度。
盡管分隔器62的以上設(shè)計及其在燃燒室殼體M中的配件足以實現(xiàn)其功能，但在分隔器62的邊緣部分被接收在安裝件70、71的槽77中的位置處，在長期工作中還是傾向于發(fā)生微振磨損。并不理想的是，將分隔器在燃燒室殼體M內(nèi)焊接就位以克服該問題，因為必須作出容隙以用于燃燒室殼體和分隔器的相對熱脹冷縮。這樣，對匹配的構(gòu)件表面上施加例如為司太立合金(注冊商標(biāo))的焊縫表面硬化(或堆焊)作為抵抗由于匹配表面的微振磨損引起的磨損的低成本手段可能是理想的。到目前為止，這被認為是并不切實可行的，因為
·焊縫表面硬化會由于暴露在燃燒室殼體M內(nèi)部經(jīng)受的高氣體溫度下而受到損害；
·在生產(chǎn)過程中燃燒室殼體M的部件焊接到一起之后，必須對暴露在熱的燃燒氣體下的燃燒室殼體中的焊縫進行固溶熱處理，而這也會損害表面硬化。
具體實施方式
所示出的本發(fā)明實施方式的特征
本發(fā)明被設(shè)計出以克服或減少以上問題。本發(fā)明的一個實施方式參考圖3至5被示出。
本實施方式包括以下特征的結(jié)合
·如已經(jīng)描述的那樣，現(xiàn)有技術(shù)的圓柱形安裝件70、71被直接焊接到燃燒室殼體 M側(cè)的孔中。然而，在本發(fā)明中，改進的、大致圓柱形的安裝件701、711通過圓形焊縫93被固定到對應(yīng)的套筒90、92中。焊縫93位于燃燒室殼體M外部，并因此暴露于增壓室觀(同樣見圖1A)中相對冷的壓縮空氣下。此外，孔94、96被設(shè)置在大致矩形的板98中，套筒90、 92通過圓形焊縫97被固定到孔94、96中。板98通過矩形焊縫101被焊接到燃燒室殼體M 中的相配孔口 100中。從以上可以看出，盡管安裝件701、711伸出穿過板98中的孔94、96 以使得它們的直徑的槽771與分隔器62的邊緣接合，然而安裝件701、711并不直接焊接到燃燒室殼體上。
·為了抵抗微振磨損問題，司太立合金(優(yōu)選的)或其它適當(dāng)?shù)谋砻嬗不牧媳皇┘?例如使用焊接沉積過程，其本身是已知的)以在安裝件701、711中的分隔器62和槽 771的接觸邊緣表面上分別產(chǎn)生涂層102、103。
為了降低在使用中暴露于燃燒室殼體M的內(nèi)部溫度下的表面硬化涂層102、103 的工作溫度，安裝件701、711設(shè)有沿縱向穿透所述安裝件的冷卻孔104，以使得壓縮機空氣可以從增壓室觀經(jīng)過安裝件流動進入燃燒室殼體M內(nèi)部，由此冷卻安裝件的本體。如果需要的話，借助于冷卻孔106，槽771的內(nèi)部也可以被冷卻，所述冷卻孔106穿過安裝件701、 711延伸以允許冷卻空氣從增壓室28直接流入槽771的底部。
所示出的實施方式的生產(chǎn)過程
在燃燒室殼體M的制造過程中，孔口 74、75(同樣參見圖IC和2C)被切出通到燃燒室殼體的面對壓縮機側(cè)，局部外框架82、83圍繞孔口 74、75被焊接就位。在燃燒室殼體 M的面對渦輪側(cè)，適當(dāng)?shù)目卓?100也被切出以接收支承套筒90、92的板98。板98被預(yù)成型以匹配燃燒室殼體M的輪廓并且在孔口 100中沿焊接線101被焊接就位。在板被裝設(shè)到燃燒室殼體討中之前或之后，用于安裝件701、711的孔94、96可以在板98中被切出。在前一種情況下，可選的是，套筒90、92在板98被裝設(shè)到燃燒室殼體M中之前還是之后被焊接到它們對應(yīng)的孔94、96中。如已知的那樣，在這一階段，在燃燒室殼體M的制造過程中所必需的焊縫97、101以及例如為焊接縫110的其它焊縫被固溶熱處理，以恢復(fù)制成燃燒室殼體的材料(例如耐熱的高質(zhì)合金鋼板)的特性。
在燃燒室殼體M的壁中切出孔口 100并且然后將板98焊接到所述孔口中具有雙重的優(yōu)點。
第一，燃燒室殼體的復(fù)雜形狀的制造使得焊縫97易于與例如為焊接縫110的焊縫交疊，套筒90、92的外周邊借助于所述焊縫97被固定到燃燒室殼體壁上，所述例如為焊接縫110的焊縫沿燃燒室殼體的周向延伸以將燃燒室殼體壁的不同的周向延伸部分連接到一起。這是不理想的，因為這樣的橫向交疊的焊縫產(chǎn)生大量已經(jīng)被熔融了兩次的焊接材料。 然而，板98的尺寸可以被選擇為使得圍繞板的周邊的焊接線101與焊接縫成直角相交而不是與它們交疊。這樣相交的焊縫具有比兩次熔融的材料更小的面積并且因此在固溶化處理之后具有更好的特性。
第二，在維修、更新、或改造現(xiàn)有燃氣渦輪的管道分隔器裝置時，舊的安裝件70、71 可以與燃燒室殼體壁的所需部分一起切除，以制成用于接收新的板98的孔口 100。
同時，構(gòu)成分隔器62的兩個金屬板已經(jīng)被組裝并且沿焊接線108以及沿焊接板條 66、67(見圖1C)圍繞它們的邊緣被焊接。為了使分隔器62和燃燒室殼體M之間的微振磨損最小化，分隔器被精心設(shè)定形狀以使得當(dāng)被裝設(shè)到燃燒室殼體中時，其邊緣將離開燃燒室殼體的內(nèi)部表面。在分隔器62的制造之后，表面硬化涂層102被施加到將與安裝件701、 711中的槽771接合的接觸表面上。類似地，在安裝件701、711、包括它們的直徑上的槽771 和它們的冷卻孔104、106已經(jīng)被加工成其最終形狀之后，表面硬化涂層103被施加到其分隔器接觸表面上。
表面硬化涂層施加到分隔器邊緣部分上要求的是，在稍微大于將與安裝件701、 711實際接觸的邊緣部分的分隔器表面的整個面積上，所述分隔器表面被磨下到低于原始表面(例如)0. 5mm的深度。然后使用已知的表面硬化涂覆過程使其增厚(例如)2mm，然后磨下例如一毫米，以使得完成的表面硬化涂層高出原始分隔器表面例如0. 5mm。類似地， 槽771的接觸表面被磨下低于原始槽表面、使用表面硬化沉積過程被增厚超出高度，然后表面硬化沉積層被磨下以獲得稍微高出原始槽表面的表面硬化涂層。然而，需要注意的是， 槽771中的表面磨削和表面硬化涂覆沉積過程并不延伸到槽的底部，因為重要的是保持表面硬化涂層103遠離角隅應(yīng)力。
接著燃燒室殼體M (包括將套筒701、711緊固到板98上的焊縫97和使板和燃燒室殼體壁連接的焊縫101)的固溶熱處理之后，分隔器62被裝設(shè)到燃燒室殼體中，以使得分隔器上的突出部72、73(圖IC和2C)伸出穿過槽孔口 74、75并且被焊接到燃燒室殼體的面對壓縮機(“冷”)側(cè)的框架78、79中。如圖3所示，當(dāng)分隔器62已經(jīng)被正確定位時，安裝件701、711被插入燃燒室殼體的面對渦輪側(cè)的套筒90、92中，以使得它們與分隔器的邊緣接合。最后，安裝件701、711通過圓形焊縫93被固定到它們的對應(yīng)的套筒90、92中。
如之前所提到的那樣，應(yīng)該看到的是，本發(fā)明涉及當(dāng)需要更換舊的、磨損的、或損壞的管道分隔器62時利用新的管道分隔器對燃氣渦輪進行的改造。這樣的過程首先需要現(xiàn)有管道分隔器的邊緣部分與燃燒室殼體M的位置特征脫離，不僅包括例如通過研磨或鉸孔操作使管道分隔器的突出部72、73從它們的框架78、79脫開，還包括將燃燒室殼體的壁、包括現(xiàn)有的安裝件70、71切除一部分。移除壁部分的目的是留出燃燒室殼體的壁中具有與待裝配的新的預(yù)成型的板98相同形狀和尺寸的孔口 100。新的板98然后可以被焊接就位，在板98被焊接到孔口 100中之前或之后，孔94、96在板98中被切出以及套筒90、92 被焊接到孔94、96中。
管道分隔器維修或更新過程中的最后幾個步驟接著之前所概述的新的生產(chǎn)的步驟之后、即在包括新的焊縫、包含焊縫97和焊縫101在內(nèi)的部分的固溶化處理之后，之前生產(chǎn)的分隔器62及其安裝件701、711，以及已經(jīng)被施加的它們的表面硬化涂層102、103被裝設(shè)到燃燒室殼體中，并且所述安裝件被焊接到套筒90、92中。
盡管以上描述集中在使用焊接以將套筒90、92和框架82、83固定到管道壁上、以及將安裝件701、711固定到所述套筒上，但也可以使用例如為高溫銅焊或甚至螺紋固定的機械固定方法。然而，這樣的機械固定方法會需要廣泛的測試以確保燃氣渦輪環(huán)境下的無危害運行。
本發(fā)明已經(jīng)在以上僅通過示例進行了描述，在如權(quán)利要求所要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)可以作出變化形式。本發(fā)明還在于在此所描述或暗示的、或者在附圖中所示出或暗示的任何單獨的特征，或者在于任何這樣的特征的任意組合，或者在于任何這樣的特征的任意概括，它們均延展至其等同特征。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不應(yīng)局限于任何上述的示例性實施方式。包括權(quán)利要求書和附圖的本文件中所公開的每一個特征可以由實現(xiàn)相同的、等同的、或類似的目的的備選特征替換，除非明確指出了不能作出這樣的替換。
在本文件中各處現(xiàn)有技術(shù)的討論并不認可這樣的現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)廣泛公知或構(gòu)成本領(lǐng)域公知常識的一部分。
除非上下文清楚地作出要求，否則在說明書和權(quán)利要求書中各處的用詞“包括”、 “包含”等應(yīng)被理解為非排它意義或非窮舉意義的包括，換句話說，應(yīng)被理解為“包括，但不限于”的意思。
附圖標(biāo)記列表
10燃氣渦輪發(fā)動機
12進氣口
14空氣
16多級壓縮機
18定子葉片的環(huán)形排
20靜止壓縮機殼體22轉(zhuǎn)子葉片的環(huán)形排24轉(zhuǎn)子筒25發(fā)動機中心線26高壓流 28增壓室 30燃燒器32燃燒器殼體34燃燒器的外端36燃料噴射器38燃燒室腔39燃燒氣體40多級渦輪42定子葉片的環(huán)形排44靜止渦輪殼體46轉(zhuǎn)子葉片的環(huán)形排48轉(zhuǎn)子筒49渦輪入口環(huán)形部50靜止筒52燃燒器出口54燃燒室殼體55管道部分58,60燃燒氣體的相對流束56插頭57基板62管道分隔器64,65管道分隔器的表層66、67焊接板條70,71管道分隔器安裝件72,73管道分隔器上的突出部74,75燃燒室殼體的面對壓縮機側(cè)的孔口78、79、82、83 保持框架76焊縫77安裝件中的縫 80,81保持框架中的槽 701,711改進的安裝件 90,92套筒93圓形焊縫94、96孔98板(燃燒室殼體的壁部分)
97
100
101
771
102,103
104、106
108
110_說明書圓形焊縫燃燒室殼體中的孔口矩形焊縫改進的安裝件中的槽表面硬化涂層安裝件中的冷卻孔圍繞分隔器的焊接線焊接縫
權(quán)利要求
1.一種包括管道分隔器的熱氣管道，所述管道分隔器在圍繞所述管道分隔器的周邊邊緣分開的至少三個位置處被保持在所述熱氣管道內(nèi)，至少一個所述位置包括伸出穿過所述熱氣管道的壁以與所述管道分隔器接合的安裝件，所述安裝件中具有槽，所述管道分隔器的邊緣部分被保持在所述槽中，其中所述槽和所述管道分隔器的相互接觸的表面包括表面硬化涂層，所述安裝件具有穿透所述安裝件的冷卻孔，由此在使用中冷卻劑可以從冷卻劑源流動通過所述安裝件并且進入所述熱氣管道的內(nèi)部以冷卻所述安裝件和所述表面硬化涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的熱氣管道，其特征在于，至少兩個安裝件伸出穿過所述熱氣管道的壁以與所述管道分隔器的相應(yīng)邊緣部分接合。
3.如權(quán)利要求1所述的熱氣管道，其特征在于，所述管道分隔器所保持處的至少一個位置包括所述管道分隔器的所述邊緣與邊緣保持構(gòu)件在管道壁的表面上的接合。
4.如權(quán)利要求3所述的熱氣管道，其特征在于，所述接合包括由所述分隔器的至少一個伸出的邊緣部分對所述管道壁的穿透、以及在所述管道壁的外部表面上與邊緣保持特征的接合。
5.如權(quán)利要求1所述的熱氣管道，其特征在于，各安裝件被固定在套筒內(nèi)部，所述套筒被固定在所述管道壁中。
6.如權(quán)利要求5所述的熱氣管道，其特征在于，在所述熱氣管道壁外部的位置處，所述安裝件的外周邊被焊接到所述套筒的內(nèi)周邊上。
7.如權(quán)利要求5所述的熱氣管道，其特征在于，所述套筒的外周邊被焊接到所述熱氣管道壁中。
8.如權(quán)利要求1所述的熱氣管道，其特征在于，部分所述熱氣管道壁包括保持所述至少一個安裝件的板，所述板在所述熱氣管道壁中相應(yīng)地成形的孔內(nèi)被焊接就位。
9.如權(quán)利要求1所述的熱氣管道，其特征在于，所述熱氣管道包括燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室殼體。
10.一種用于生產(chǎn)燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室殼體的方法，所述燃燒室殼體具有安裝在所述燃燒室殼體的至少三個位置特征中的管道分隔器，所述位置特征包括伸出穿過所述燃燒室殼體的壁以與所述管道分隔器的邊緣部分接合的至少一個安裝件，所述方法包括以下步驟(a)利用焊接將部分板材連接到一起，以由部分耐熱板材制造所述燃燒室殼體；(b)為所述燃燒室殼體提供位置特征，包括以下步驟(i)在所述燃燒室殼體的預(yù)定壁部分中加工出對應(yīng)于各安裝件的孔，以及( )將套筒焊接到各孔中；(c)固溶化處理所述燃燒室殼體以使被焊接影響的材料特性恢復(fù)；(d)將所述管道分隔器正確定位在所述燃燒室殼體內(nèi)，將所述管道分隔器與除了所述至少一個安裝件之外的所述位置特征接合；(e)將安裝件插入各套筒中以使得所述安裝件伸出穿過所述燃燒室殼體的壁以與所述管道分隔器的邊緣部分接合；(f)通過在燃燒室殼體壁部分外部的位置將安裝件的外周邊焊接到套筒的內(nèi)周邊上， 將各安裝件緊固在其對應(yīng)的套筒內(nèi)部。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述燃燒室殼體的預(yù)定壁部分是最初與所述燃燒室殼體的其余部分分開的預(yù)成型的板，步驟(b)包括將燃燒室殼體中的孔口加工為這樣的尺寸和形狀以使得所述板可焊接到所述孔口中的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在將所述板焊接到所述孔口中之前，在所述板中加工出對應(yīng)于各安裝件的孔。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在將所述板焊接到所述孔口中之前，將一套筒焊接到各孔中。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在將所述板焊接到所述孔口中之后，將一套筒焊接到各孔中。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在將所述板焊接到所述孔口中之后，在所述板中加工出對應(yīng)于各安裝件的孔。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在步驟(d)之前的一步驟中，將耐磨涂層沉積到將被安裝件接合的所述管道分隔器的各邊緣部分上。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在步驟(e)之前的一步驟中，將耐磨涂層沉積到將接合所述管道分隔器的所述至少一個安裝件的各部分上。
18.—種改造燃氣渦輪發(fā)動機以替換位于所述燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室殼體中的管道分隔器的方法，所述方法包括以下步驟(a)將一已有管道分隔器的邊緣部分與所述燃燒室殼體的位置特征脫離，包括切除含有一位置特征的所述燃燒室殼體的壁部分，所述一位置特征包括伸出穿過所述壁部分以與所述已有管道分隔器的邊緣部分接合的至少一個安裝件；(b)移除所述壁部分以留出所述燃燒室殼體中具有與待裝配到其中的預(yù)成型的板相同形狀和尺寸的孔口；(c)將所述預(yù)成型的板焊接到所述孔口中；(d)在所述板中切出至少一個孔，并且在將所述板焊接到所述孔口中之前或之后將套筒焊接到所述孔中；(e)固溶化處理在步驟(c)和(d)中形成的焊縫以使被焊接影響的材料特性恢復(fù)；(f)將替換件管道分隔器正確定位在所述燃燒室殼體內(nèi)，將所述管道分隔器與所述位置特征而不是至少一個替換件安裝件接合；(g)將替換件安裝件插入所述套筒中以使得所述安裝件伸出穿過所述燃燒室殼體的壁以與所述管道分隔器的邊緣部分接合；(h)通過在所述板的外部的位置將安裝件的外周邊焊接到套筒的內(nèi)周邊上，將所述安裝件緊固在其對應(yīng)的套筒內(nèi)部。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括在所述板中切出兩個孔以及將套筒焊接到各孔中。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括在將所述板焊接到所述孔口中之前在所述板中切出至少一個孔。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在將所述板焊接到所述孔口中之前，將一套筒焊接到所述孔中。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在將所述板焊接到所述孔口中之后，將一套筒焊接到所述孔中。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在步驟(f)之前的一步驟中，將耐磨涂層沉積到將被所述至少一個安裝件接合的所述管道分隔器的邊緣部分上。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在步驟(g)之前的一步驟中，將耐磨涂層沉積到將接合所述管道分隔器的所述至少一個安裝件的各部分上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種例如為燃氣渦輪發(fā)動機中的燃燒室外殼的熱氣管道(54)，所述管道包括在所述熱氣管道內(nèi)部被固定到至少三個、優(yōu)選為四個的安裝點上的管道分隔器(62)，所述安裝點圍繞所述管道分隔器的外邊緣布置。至少一個、優(yōu)選為兩個的固定點各包括一大致圓柱形的保持元件(701、711)，所述保持元件(701、711)突出穿過熱氣管道的壁，以便于借助形成在保持元件的圓形表面中的槽(771)接收管道分隔器(62)的局部邊緣區(qū)域。槽和管道分隔器的相互接觸表面包括用于控制由振動以及各種熱脹冷縮過程導(dǎo)致的磨損的表面硬化焊接涂層(102、103)。保持元件(701、711)包括冷卻鉆孔(104、106)，所述冷卻鉆孔(104、106)穿透保持元件以使得冷卻劑可以流動經(jīng)過保持元件和熱氣管道內(nèi)部，以便于冷卻保持元件和表面硬化焊接涂層。
文檔編號F02C3/14GK102482946SQ200880132861
公開日2012年5月30日 申請日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者M·O·杜甘斯, O·J·毛雷爾, R·B·瓊斯, S·科列夫 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司