用于燃氣渦輪的、具有冷卻空氣流的亥姆霍茲減振器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及燃氣渦輪技術的領域，并且尤其涉及用于燃氣渦輪的燃燒器或噴燃器的減振器和密封裝置。其涉及一種用于熱聲學減振的裝置，以及一種用于同心裝配的燃氣渦輪燃燒器構件之間的柔性環形密封件。
【背景技術】
[0002]已知燃氣渦輪包括一個或多個包括若干個噴燃器的燃燒室或燃燒器，燃料被注入其中，混合至空氣流中，并燃燒，以便產生在渦輪中膨脹的高壓的煙道氣。在燃氣渦輪的運行期間，可能產生振蕩，并且發生熱聲學振動。這不僅導致聲音干擾，而且還可能對燃氣渦輪的構件造成機械損傷。為了減少在燃氣渦輪的運行期間的熱聲學振動，已經知曉在燃燒系統中安裝所謂減振裝置，尤其亥姆霍茲(Helmholtz)減振器。這種亥姆霍茲減振器包括封殼，封殼限定減振空間，頸部部分從減振空間延伸，并且在減振空間中提供用于冷卻空氣的流動路徑，使得運行期間的溫度，尤其在亥姆霍茲減振器的頸部部分處的溫度仍保持在預定的限制范圍內。因此，用于燃氣渦輪的燃燒器或噴燃器的這種減振裝置需要供給足夠的冷卻空氣，冷卻空氣被引導至減振器的頸部部分。
[0003]另一方面，這種燃氣渦輪在獨立的渦輪部件之間必須設有密封裝置，尤其在噴燃器和燃燒器之間的接口處，或者在例如燃燒室襯套和過渡件之間的其它接口處。出于在燃氣渦輪的構件之間密封的目的，使用周向金屬密封件是已知的。在燃氣渦輪中，這種柔性環形密封件用于在同心裝配的燃氣渦輪的燃燒器構件之間提供足夠的密封作用。為了保證長的壽命和在燃氣渦輪的構件之間高效的密封，燃燒器構件的密封件傳統地裝備了用于在燃氣渦輪的運行期間冷卻密封件的裝置。而且為了避免構件的氧化，需要將冷卻和吹掃空氣的空氣流引導至尤其燃燒器構件的這種密封件的頂端部分。因此已知的密封件，例如呼拉(hula)密封件不僅在其設計上是復雜的，而且在燃氣渦輪中還需要額外地供給冷卻和吹掃空氣，這增加了對于上述減振裝置所必要的冷卻空氣的空氣流需求。
[0004]這些用于冷卻減振裝置和密封件目的的不同的空氣流可能造成NOx排放的增加，并且可能導致有關噴燃器和燃燒器的運行穩定性的問題。除了對NOjP CO排放的可能的負面影響之外，所謂亥姆霍茲減振器的不足的冷卻還降低了在燃氣渦輪的運行期間的減振效率。在已知的用于減振和密封的裝置中，因此需要在燃燒器構件的接口處提供相應的冷卻空氣供給裝置，以用于兩個目的，即熱聲學減振以及密封裝置的冷卻。減振和密封裝置的設計因此是相當復雜的，并且可能導致這種燃氣渦輪的總成本的增加，并且對運行效率具有負面影響，而且有關環境約束方面是不利的。
[0005]考慮到這些缺點，本發明的一個目的是提供一種用于低排放運行的燃氣渦輪的燃燒器或噴燃器的亥姆霍茲減振器，其在燃燒器中的構件熱聲學減振和密封方面具有高效率。此外，憑借根據本發明的減振器，應該減少減振和密封系統對運行穩定性的影響。
【發明內容】
[0006]根據本發明，這個問題通過具有權利要求1的特征的亥姆霍茲減振器來解決。本發明的進一步的發展和優選實施例是從屬權利要求的主題。
[0007]根據本發明用于燃氣渦輪的燃燒器或燃燒器構件的亥姆霍茲減振器包括封殼，封殼限定減振空間，頸部部分從減振空間延伸，并且減振空間具有用于冷卻和/或吹掃空氣的流動路徑，流動路徑具有通向所述封殼的入口孔和出口孔，其中所述出口孔形成于封殼的頸部部分中，并且減振器的特征在于，密封件在所述頸部部分處設置在冷卻和吹掃空氣的所述出口孔附近，使得對所述密封件提供冷卻作用。那意味著，本發明的亥姆霍茲減振器不僅特別適合于熱聲學減振的目的，而且同時為燃燒器接口的相鄰構件提供高效的密封裝置。密封件設置在冷卻空氣流動路徑的出口孔的區域，使得密封件直接被來自亥姆霍茲減振器內部的冷卻和吹掃空氣所冷卻。通過這種方式，避免了對減振器和密封件單獨地供給冷卻空氣。這導致設計復雜性的減少，因為不再需要一方面用于密封且另一方面用于熱聲學減振的單獨的冷卻或吹掃空氣的供給裝置。
[0008]此外，極大地減少了空氣流的總量，例如高達傳統裝置中用于燃氣渦輪運行所需要的冷卻空氣流的一半。燃燒器的運行還由于空氣的質量流量的減少而更加穩定，并從而減少了 NOjP CO的排放。然而，本發明的亥姆霍茲減振器在有關燃氣渦輪的燃燒器的運行期間振動幅度的限制或消除方面具有很高的效率，同時提供所需要的密封作用。由于兩個元件，即減振器封殼和密封件的高效冷卻，裝備了這種亥姆霍茲減振器的燃氣渦輪的運行范圍是很大的。由于尤其在減振器封殼的頸部部分處的恒定的空氣溫度以及設置在冷卻空氣的空氣流中的密封件的原因，所以賦予了構件穩定的運行和長的壽命。
[0009]根據本發明的一個有利的方面，亥姆霍茲減振器的特征在于，對于減振器和密封件，具有冷卻和吹掃空氣的公共供給。在亥姆霍茲減振器的頸部部分提供的減振器和密封件因此共享單個用于冷卻空氣的供給裝置。用于供給冷卻和吹掃空氣的裝置例如連接在亥姆霍茲減振器的封殼的入口孔上。來自入口孔的冷卻空氣流穿過封殼的內部和減振器的頸部部分，從而對用于消除熱聲學振動的減振器提供所需要的冷卻作用，并且之后直接流向出口孔的區域中的密封件，密封件因而被同一個冷卻和吹掃空氣流所冷卻。通過在亥姆霍茲減振器中共享公共的冷卻和吹掃空氣的供給，對于這兩個構件，即密封件和減振元件不再需要單獨的用于產生和提供冷卻空氣的裝置。這導致空氣消耗整體相當大的減少和因此成本的減少以及更穩定的燃氣渦輪的運行，因為同具有單獨的裝置用于將冷卻空氣提供給密封件和減振裝置的燃燒系統相比，減少了在燃燒室中添加的冷卻空氣。
[0010]根據本發明的亥姆霍茲減振器的一個有利的方面，密封件是減振器封殼的所述頸部部分的組成部分。通過這種方式，密封件是亥姆霍茲減振器本身的一部分，或者其牢固地連接在封殼的頸部部分上。這有利于減振和密封系統安裝在燃氣渦輪的燃燒系統中。例如，不需要如同現有技術中的情況那樣為密封件和減振裝置提供單獨的連接裝置。此外，在密封件作為亥姆霍茲減振器的頸部部分處的組成部分的條件下，增強了密封件的冷卻:已經被冷卻空氣流冷卻的頸部部分將更冷的溫度直接傳遞給密封部分，密封部分是減振器的頸部部分的組成部分。
[0011]根據本發明的亥姆霍茲減振器的又一有利的方面，減振器的封殼的頸部部分具有用于容納所述密封件和/或緊固裝置的延長的長度，緊固裝置用于將減振器緊固在燃氣渦輪的燃燒系統中。從現有技術的傳統的亥姆霍茲減振器的觀點來看，頸部部分的長度被延長，在現有技術的傳統的亥姆霍茲減振器中，通常給出了相當短的頸部部分。憑借延長的頸部部分，有利于亥姆霍茲減振器緊固到燃燒室的接口上。此外，憑借延長的長度，頸部部分特別適合于將密封件設置在這個區域中，在該區域中，冷卻空氣流從亥姆霍茲減振器的封殼離開。例如，用于將減振器安裝到過渡壁或燃燒室中的接口上的連接裝置設于頸部部分的一個側面上，而密封件安裝在或設于頸部部分的相反側面上。完整的亥姆霍茲減振器因此不動地連接在燃燒器的接口或壁上，從而確保了減振作用。位于頸部部分的另一側面上的密封件可能在一個彈性范圍內經歷足夠大的位移，而不會損失其密封效率。通過這些措施，通過同一個亥姆霍茲減振器裝置而實現了一種組合的高效的熱聲學減振和密封。
[0012]根據本