燃氣渦輪發動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及在燃燒或燃氣渦輪發動機(以下簡稱“燃氣渦輪機”)中的燃燒系統。更確切地，但非限制性地，本發明描述了用于許多類型燃氣渦輪機燃燒器的常見流動環帶的結構化的冷卻和氣流調節裝置和系統。
【背景技術】
[0002]過去數十年中，由于新的技術使發動機大小增加并使工作溫度更高，燃氣渦輪機的效率也已大幅提高。允許這些更高溫度的一個技術基礎是引進新的且創新的傳熱技術，用以冷卻熱氣路徑內的部件。此外，新的材料使得燃燒器內實現更高耐溫性能。
[0003]然而，在同一時段內，頒布了限制在運行過程中某些污染物可排放的水平的新標準。確切地說，對發動機的工作溫度敏感的N0X、CO和UHC的排放水平都被更嚴格地管控。其中，N0X的排放水平尤其是對在較高燃燒溫度下增加的排放水平敏感的，并因此成為對進一步溫度增加的重要限制。由于更高工作溫度與更高效的發動機是一致的，因此這阻礙了發動機效率的提高。總之，燃燒器運行在某些方面已成為對燃氣渦輪機效率的限制。
[0004]應當了解，排放水平受到將壓縮空氣和燃料聚集以燃燒的方式的影響。更確切地，排放水平可通過調節壓縮空氣流量來降低，使得所述壓縮空氣在引入至燃料以燃燒時具有均勻特性。不均勻的壓縮空氣流量導致不均勻的燃燒，這通常增加了不想要的排放物的水平。另外，在燃燒器內的部件、尤其是帽蓋組件(如下論述)在運行過程中經受極端機械負載和熱負載。因此，一種重要設計考慮是找出還提供必要的耐用性的成本有效的結構。由于帽蓋組件以懸臂的方式從燃燒器頭端的端蓋延伸的方式，這對朝向帽蓋組件后端的區域尤其如此。另外，由于逼近燃燒區的極端的熱負載，在這個區域內，需要將壓縮空氣流作為冷卻劑遞送至某些部件。因此，仍然需要高效、低成本的燃燒器設備和系統，所述燃燒器設備和系統使得能夠在將壓縮空氣與燃料混合以燃燒之前調節壓縮空氣流量，同時還提供了堅固且加強的結構。就此類設計還提供向位于燃燒區附近的燃燒器部件遞送冷卻劑的高效方式來說，此類設計價值可進一步增強。
【發明內容】
[0005]因此，本發明描述了一種具有燃燒器的燃氣渦輪發動機，所述燃燒器包括:徑向內壁，所述徑向內壁限定軸向堆疊的第一內部腔室和第二內部腔室，其中所述第一內部腔室從端蓋向燃料噴嘴軸向延伸，并且所述第二內部腔室從所述燃料噴嘴向所述渦輪機的入口軸向延伸；以及徑向外壁，所述徑向外壁圍繞所述徑向內壁形成，以便在所述徑向外壁與所述徑向內壁之間形成流動環帶。所述流動環帶包括流調節段，所述流調節段具有:調節通道，所述調節通道限定穿過所述流調節段，以將流從所述流調節段的上游端處形成的入口引向所述流調節段的下游端處形成的出口 ；以及剛性地將所述徑向內壁附接至所述徑向外壁的結構。
[0006]其中，所述流調節段的所述結構包括相對于所述徑向內壁和所述徑向外壁的一體成型部件；所述調節通道中的每一個包括圓柱形狀以及平行于所述第一內部腔室的中心軸的取向；以及其中所述流調節段的所述上游端包括近似垂直于所述流動環帶的平坦表面，并且所述流調節段的所述下游端包括近似垂直于所述流動環帶的平坦表面；所述流調節段的所述結構包括將所述調節通道中的每一個與其他調節通道中的每一個隔開的分隔結構；以及其中所述流調節段包括數量在100與200個之間的調節通道；所述調節通道被定位成包括周向布置的行，其中在所述周向布置的行中，內徑向行居于外徑向行的內側；所述內徑向行的所述調節通道包括相對于所述外徑向行的所述調節通道的角偏移；所述角偏移包括交替布置，在所述交替布置中，所述內徑向行和所述外徑向行的所述調節通道的角方位交替出現；所述氣流調節通道的所述內徑向行和所述外徑向行的所述角偏移和所述交替布置被配置成形成穿過所述流調節段的所述結構的橫截面的網狀圖案；以及其中所述內徑向行和所述外徑向行的每一個包括數量在50與100個之間的調節通道；所述流調節段包括寬軸向厚度，以使所述調節通道包括細長管道；所述流調節段包括配置成形成多孔板的窄軸向厚度，其中所述調節通道包括穿過所述多孔板形成的所述穿孔；所述燃氣渦輪發動機進一步包括圍繞所述流動環帶周向間隔開的多個輪葉，所述輪葉中的每一個在所述徑向內壁和所述徑向外壁處形成的連接之間延伸；以及其中所述多孔板緊挨著所述多個輪葉上游軸向設置；所述燃氣渦輪發動機進一步包括圍繞所述流動環帶周向間隔開的多個輪葉，所述輪葉中的每一個在所述徑向內壁和所述徑向外壁處形成的連接之間延伸；以及其中所述多孔板緊挨著所述多個輪葉下游軸向設置；所述燃氣渦輪發動機進一步包括圍繞所述流動環帶周向間隔開的多個輪葉，所述輪葉中的每一個在所述徑向內壁和所述徑向外壁處形成的連接之間延伸，其中所述多孔板被軸向設置，以便將所述多個輪葉的軸向范圍截斷，以及其中所述多個輪葉和所述多孔板包括一體成型部件；其中圍繞所述第一內部腔室所形成的所述徑向內壁包括帽蓋組件，并且圍繞所述第二內部腔室所形成的所述徑向內壁包括內襯，以及其中圍繞所述帽蓋組件所形成的所述徑向外壁包括外殼，并且圍繞所述內襯所形成的所述徑向外壁包括導流套筒，并且其中所述導流套筒包括多個沖擊端口，所述徑向外壁外部的區域通過所述沖擊端口與所述流動環帶流體連通；所述燃燒器包括筒形燃燒器，所述徑向內壁和所述徑向外壁均包括近似同心的圓柱形構造，以及其中所述外殼、所述帽蓋組件和所述流調節段包括一體成型部件；所述流調節段軸向定位在所述流動環帶中，以便與所述帽蓋組件的后部的軸向位置相對應，以及其中所述帽蓋組件和所述流調節段均包括一體成型部件；所述流調節段包括在形成于所述徑向外壁處的入口與形成于所述徑向內壁處的出口之間延伸的冷卻劑通道；所述流調節段包括數量在10與20個之間的、圍繞所述流調節段周向間隔開的所述冷卻劑通道，以及其中所述流調節段的所述結構被配置成使得所述冷卻劑通道中的每一個與所述調節通道中的每一個隔開；所述冷卻劑通道的所述入口中的每一個連接至進給口，所述進給口與所述燃燒器外部的區域流體連通，在操作過程中來自所述壓縮機的排氣被供應到所述區域，以及其中所述冷卻劑通道的所述出口中的每一個連接至穿過所述徑向內壁形成的配置用于冷卻燃燒器部件的通道；所述調節通道被定位成包括周向布置的行，在所述周向布置的行中，內徑向行居于外徑向行內側，并且其中所述內徑向行的所述調節通道包括相對于所述外徑向行的所述調節通道的角偏移，以及其中所述冷卻劑通道的所述入口和所述出口中的每一個均包括傾斜構造，所述傾斜構造與在所述調節通道的所述內徑向行和所述外徑向行之間的周向偏移相對應。
[0007]結合附圖或隨附權利要求書閱讀以下對優選的實施例的詳細說明，將會更清楚地了解本發明的這些和其他特征。
【附圖說明】
[0008]參考附圖閱讀以下對本發明的示例性實施例的詳細說明可以更全面地理解和認識本發明的這些和其他特征，在附圖中:
[0009]圖1是可使用本發明的某些實施例的示例性燃氣渦輪機的示意性截面圖；
[0010]圖2是可使用本發明的某些實施例的燃燒器的軸向橫截面圖；
[0011]圖3是可使用本申請的某些實施例的燃燒器的前半部分的軸向橫截面圖；
[0012]圖4是根據本發明的實施例的燃燒器的帽蓋組件的透視圖；
[0013]圖5是圖4的帽蓋組件的橫截面透