專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其帶有可用人孔蓋封閉的、作為進(jìn)入燃燒室內(nèi)腔的入口的人孔。
在許多領(lǐng)域用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或工作機(jī)械。此時(shí)利用燃料中的內(nèi)能使渦輪機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為此在燃燒室中燃燒燃料，同時(shí)將由空氣壓縮機(jī)所壓縮的空氣輸入該燃燒室中。在燃燒室中通過燃燒燃料所產(chǎn)生的高溫高壓工作介質(zhì)流經(jīng)連接在所述燃燒室下游的透平單元，并在那兒膨脹做功。
在設(shè)計(jì)這種燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，除了要達(dá)到一定的功率外，其設(shè)計(jì)目標(biāo)通常還包括要實(shí)現(xiàn)特別高的效率。出于熱動(dòng)力學(xué)方面的原因，通過提高出口溫度，即提高從燃燒室中出來并進(jìn)入透平單元的工作介質(zhì)的溫度基本上可實(shí)現(xiàn)效率的提高。因此對于這類燃?xì)廨啓C(jī)，人們一直致力于實(shí)現(xiàn)并且也可實(shí)現(xiàn)大約1200℃至1300℃的溫度。
在燃?xì)廨啓C(jī)工作時(shí)承受如此高溫的燃燒室例如出于檢查目的應(yīng)當(dāng)可供人員進(jìn)入。德國專利文獻(xiàn)199 24 607 A1中公開了一種帶有燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)，該燃燒室具有通過人孔入口可檢查其的至少一部分區(qū)域。在德國專利文獻(xiàn)198 09 568 A1中公開了一種帶有環(huán)形燃燒室的燃?xì)廨啓C(jī)，其中，火焰腔室內(nèi)設(shè)有入口(人孔)，人員可通過該人孔進(jìn)入火焰腔室。但通常尤其在燃燒溫度高達(dá)1200℃至1300℃的燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)不采用進(jìn)入燃燒腔室的人孔，因?yàn)檫@樣的人孔可能不能承受燃燒室中的熱負(fù)荷或至少不能保證燃燒室的密封性。這一點(diǎn)尤其適于配備有燃燒室內(nèi)襯、即所謂的襯里的燃燒室。因此，為了讓人員能進(jìn)入燃燒室，需要特別麻煩的拆卸工作。
本發(fā)明的目的在于提供一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，它能適用于燃燒溫度特別高的燃?xì)廨啓C(jī)，并且可使人員很方便地進(jìn)入其中。
按照本發(fā)明，上述目的可通過具有權(quán)利要求1所述特征的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室來實(shí)現(xiàn)。該燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室具有用人孔蓋封閉、作為進(jìn)入燃燒室內(nèi)腔的入口的人孔，其中，所述人孔蓋具有內(nèi)冷卻腔室。該內(nèi)冷卻腔室、即人孔蓋內(nèi)的冷卻腔室可實(shí)現(xiàn)對于封閉燃燒室內(nèi)腔的人孔蓋的有針對性的冷卻。因此，這種人孔蓋也可用在燃燒室內(nèi)腔的高熱負(fù)荷狀況下，而不會出現(xiàn)不允許的過度變形，從而可確保在所有的運(yùn)行狀態(tài)下都能用這種人孔蓋密封地封閉燃燒室內(nèi)腔。
除了人孔蓋之外，優(yōu)選還對至少在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的承受特別高的熱負(fù)荷的區(qū)域內(nèi)的燃燒室壁進(jìn)行內(nèi)部冷卻。在此，所述燃燒室壁具有所謂的壁冷卻腔室。優(yōu)選所述人孔蓋的內(nèi)冷卻腔室例如可借助連接通道與所述燃燒室壁的壁冷卻腔室連通。由此可簡便地在包圍所述燃燒室內(nèi)腔的各構(gòu)件處，尤其在人孔蓋以及包繞該人孔蓋的燃燒室壁處形成至少相似的熱條件。
按照一種優(yōu)選的改進(jìn)設(shè)計(jì)，可特別簡單地直接通過將人孔蓋置入所述人孔中來使所述人孔蓋的內(nèi)冷卻腔室與所述燃燒室壁的壁冷卻腔室連通。由此尤其可使所述燃燒室壁的壁冷卻腔室沒有橫截面縮小地過渡到所述人孔蓋的內(nèi)冷卻腔室中。優(yōu)選使所述燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的整個(gè)室壁連同所述人孔蓋形成均勻的冷卻腔室。
按照一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)，所述人孔蓋或人孔蓋的至少一個(gè)單個(gè)蓋部件(例如面向所述燃燒室內(nèi)腔的封閉該人孔蓋的內(nèi)冷卻腔室的蓋內(nèi)襯)面向所述燃燒室內(nèi)腔地被固定元件所支撐，在此，所述固定元件同時(shí)將一個(gè)與所述人孔蓋相鄰的內(nèi)襯元件固定在所述燃燒室壁上。通過該固定元件的多重功能，可最大程度地減少燃燒室內(nèi)的固定元件的數(shù)量。
優(yōu)選使所述固定元件的橫截面至少基本上呈U形，其中，該U形固定元件的第一邊腿支撐所述人孔蓋的單個(gè)蓋部件，U形固定元件的另一邊腿則將所述內(nèi)襯元件固定在燃燒室壁上。所述固定元件整體上優(yōu)選呈軌道形狀。通過將固定元件設(shè)計(jì)成U形軌既具有足夠的穩(wěn)定性也具有足夠的彈性。
優(yōu)選將所述固定元件這樣固定在燃燒室壁上，即，使固定元件的部段、尤其是U形邊腿伸入所述人孔中并將面向燃燒室內(nèi)腔的人孔蓋的蓋內(nèi)襯支撐在該處，而且無需松開固定元件就可將人孔蓋從人孔處卸下。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，只需一次性地固定所有將所述內(nèi)襯元件與蓋內(nèi)襯固定在所述燃燒室壁或人孔蓋上的固定元件，并且不用卸下一個(gè)固定元件人員就可經(jīng)人孔進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒腔室。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要在于，由于設(shè)置內(nèi)冷卻腔室，人孔蓋可承受高熱負(fù)荷，并且可特別方便地將人孔蓋連同其內(nèi)冷卻腔室從人孔上取下。
下面借助附圖對本發(fā)明的一實(shí)施方式予以詳細(xì)說明，附圖中

圖1是燃?xì)廨啓C(jī)的半剖視圖；圖2是圖1所示燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室的局部橫斷面視圖。
在這兩幅附圖中，相同的構(gòu)件用相同的附圖標(biāo)記表示。
圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)1具有提供燃燒用空氣的壓縮機(jī)2、燃燒室或燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室4以及用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)2和圖中未示出的發(fā)電機(jī)或工作機(jī)械的透平6。為此，透平6和壓縮機(jī)2安設(shè)在共同的也被稱為透平轉(zhuǎn)子的透平機(jī)軸8上。發(fā)電機(jī)或工作機(jī)械也與所述透平機(jī)軸相連，該透平機(jī)軸被支承成可繞其中心軸線9旋轉(zhuǎn)。
燃燒室4配備有一些用于點(diǎn)燃液體或氣體燃料的燃燒器10。另外還在所述燃燒室的內(nèi)壁或燃燒室壁23上配備有一些內(nèi)襯元件25。
透平機(jī)6具有一些與透平軸8相連的可旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉片12。動(dòng)葉片12成環(huán)狀地設(shè)置在透平軸8上并因此構(gòu)成一些動(dòng)葉片組。另外，透平6還包括一些固定的導(dǎo)向葉片14，它們同樣呈環(huán)狀地圍成導(dǎo)向葉片組地被固定在透平6的內(nèi)殼體16上。動(dòng)葉片12在此通過傳遞流過透平6的工作介質(zhì)M的動(dòng)量來驅(qū)動(dòng)透平機(jī)軸8。導(dǎo)向葉片14則用于在每兩個(gè)沿工作介質(zhì)M的流向前后相連的動(dòng)葉片組或動(dòng)葉片圈之間導(dǎo)引工作介質(zhì)M的流動(dòng)方向。由前后相連的一圈導(dǎo)向葉片14或一組導(dǎo)向葉片和一圈動(dòng)葉片12或一組動(dòng)葉片組成的一對葉片組在此也被稱為透平級。
每個(gè)導(dǎo)向葉片14具有也被稱為葉根19的平臺18，所述平臺為固定各導(dǎo)向葉片14而作為壁元件設(shè)置在透平機(jī)6的內(nèi)殼體16上。相對而言，平臺18是受到強(qiáng)熱流的構(gòu)件，因?yàn)樗鼧?gòu)成供流過透平機(jī)6的工作介質(zhì)M用的熱燃?xì)馔ǖ赖耐膺吔?。每個(gè)動(dòng)葉片12以類似的方式通過也被稱為平臺18的葉根19固定在透平軸8上，其中，葉根19上分別支撐著沿葉片軸線延伸的成型葉身20。
在兩個(gè)相鄰導(dǎo)向葉片組的導(dǎo)向葉片14相互間隔設(shè)置的平臺18之間，分別有一個(gè)導(dǎo)向環(huán)21被設(shè)置在透平機(jī)6的內(nèi)殼體16上。在此每個(gè)導(dǎo)向環(huán)21的外表面同樣經(jīng)受流過透平機(jī)6的工作介質(zhì)M的熱作用，而且這些導(dǎo)向環(huán)沿徑向和與之相對的動(dòng)葉片12的外端22相隔一間隙。設(shè)置在相鄰導(dǎo)向葉片組之間的導(dǎo)向環(huán)21在此尤其用作罩殼元件，其可避免內(nèi)壁16或其它殼體裝配件受到流過透平機(jī)6的熱工作介質(zhì)M的過熱負(fù)荷。
為了實(shí)現(xiàn)較高的效率，燃?xì)廨啓C(jī)1被設(shè)計(jì)成可用于較高的大約為1200℃至1300℃的出口溫度(亦即從燃燒室4流出的工作介質(zhì)M的溫度)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需對燃燒室壁23進(jìn)行內(nèi)部冷卻。在此，燃燒用空氣與工作介質(zhì)M(亦即熱燃?xì)饬?方向相反地流過在燃燒室壁23和固定在其上的圍繞燃燒室內(nèi)腔24的內(nèi)襯元件25之間形成的壁冷卻腔室26而流向燃燒器10。通過這種燃燒腔室冷卻方式同時(shí)也如愿地加熱了燃燒用空氣。
圖2以局部斷面視圖的方式示出了帶有人孔27的燃燒室壁23，人孔蓋28置入該人孔中。人孔蓋28具有蓋上部件29以及蓋內(nèi)襯30，所述蓋上部件被設(shè)計(jì)成類似于燃燒室壁23。在蓋上部件29和也被稱為單個(gè)蓋部件的蓋內(nèi)襯30之間圍出人孔蓋28的內(nèi)冷卻腔室31。相應(yīng)地在燃燒室壁23和固定在其上的內(nèi)襯元件25之間也圍出壁冷卻腔室26。人孔蓋28的內(nèi)冷卻腔室31與所述燃燒室壁23的壁冷卻腔室26相互連通，使得所述燃燒用空氣能不受阻礙地垂直于圖中所示的平面流動(dòng)。
蓋上部件29在其邊緣具有突出部33，利用該突出部可將蓋上部件插入燃燒室壁23的對應(yīng)的固定用凹缺部34中。人孔蓋28的基本形狀總體上呈矩形。為提高穩(wěn)定性，蓋上部件29以及燃燒室壁23在它們的連接區(qū)域內(nèi)(亦即在突出部33和固定用凹缺部34的區(qū)域內(nèi))朝向燃燒室內(nèi)腔24逐漸增厚。在蓋上部件28的增厚或增強(qiáng)區(qū)域35內(nèi)有貼靠面36，蓋內(nèi)襯30以內(nèi)襯邊緣37抵靠在該貼靠面上。內(nèi)襯邊緣37與內(nèi)襯主面38相連并與之成一體地折曲而成。類似地在燃燒室壁23的增強(qiáng)或增厚區(qū)40的貼靠面39上貼靠著內(nèi)襯元件25的內(nèi)襯邊緣41。
人孔蓋28朝向燃燒室外側(cè)42地被未示出的一固定裝置支撐。蓋內(nèi)襯30與內(nèi)襯元件25朝向燃燒室內(nèi)腔24地被設(shè)計(jì)成U型軌的固定元件43支撐。在此，U型軌的第一邊腿44抵靠在人孔蓋28的內(nèi)襯邊緣37上，U型軌的第二邊腿45抵靠在內(nèi)襯元件31的內(nèi)襯邊緣41上。U型軌的這兩個(gè)邊腿44、45也被稱為所述固定元件43的部段。為了面向燃燒室內(nèi)腔24支撐人孔蓋28，總體上僅需要兩個(gè)固定元件43。這些固定元件43借助穿入所述燃燒室壁23的增厚區(qū)域40的螺栓46被固定在燃燒室壁上。
螺栓46從燃燒室內(nèi)腔24中螺旋擰入燃燒室壁23中。不需要對所述內(nèi)襯元件31在增厚的區(qū)域40上實(shí)施附加固定。因?yàn)椋寐菟?6固定在燃燒室壁23上的U型固定元件43不僅足以將內(nèi)襯元件25固定在燃燒室壁23上，而且能面向所述燃燒室內(nèi)腔24地支撐所述蓋內(nèi)襯30。也稱為襯里的內(nèi)襯25、30通過固定元件43合縫密封。在固定元件43的區(qū)域內(nèi)杜絕了冷卻空氣的逸出。如果在內(nèi)襯邊緣37或襯邊緣41上有冷卻空氣從壁冷卻腔室26或內(nèi)冷卻腔室31中選出，則逸出的冷卻空氣會受到U型固定元件43的阻礙，從而不會流入燃燒室內(nèi)腔24中。被U型固定元件43擋住的冷卻空氣可不受阻礙地沿設(shè)計(jì)成軌道的固定元件43流向燃燒器10。
對于將人孔蓋28從人孔27上取下而言，并不需要卸下固定元件43或松開螺栓46。這一點(diǎn)通過嚙合構(gòu)型(Verhakungskonfiguration)就能實(shí)現(xiàn)，借助該嚙合構(gòu)型，固定元件43將內(nèi)襯元件25以及蓋內(nèi)襯30支撐成面向燃燒室內(nèi)腔24。固定元件43跨接在用人孔蓋28封閉燃燒室4時(shí)在人孔蓋28的內(nèi)襯邊緣37和內(nèi)襯元件25的內(nèi)襯邊緣41之間的間隙上，使熱工作介質(zhì)M不能從燃燒室內(nèi)腔24流出而流到燃燒室壁23或蓋上部件29上。因此，燃燒室4連同人孔蓋28都被全面地加有內(nèi)襯。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(4)，其帶有一可用人孔蓋(28)封閉的、作為進(jìn)入燃燒室內(nèi)腔(24)的入口的人孔(27)，其特征在于，所述人孔蓋(28)具有內(nèi)冷卻腔室(31)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(4)，其特征在于，燃燒室室壁(23)具有壁冷卻腔室(26)。
3.如權(quán)利要求2所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(4)，其特征在于，所述人孔蓋(28)的內(nèi)冷卻腔室(31)可與所述燃燒室壁(23)的壁冷卻腔室(26)連通。
4.如權(quán)利要求3所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(4)，其特征在于，所述人孔蓋(28)的內(nèi)冷卻腔室(31)通過所述人孔蓋(28)置入所述人孔(27)中直接與所述燃燒室壁(23)的壁冷卻腔室(26)連通。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(4)，其特征在于，設(shè)有一固定元件(43)，該固定元件支撐所述人孔蓋(28)的至少一個(gè)單個(gè)蓋部件(29、30)使之面向所述燃燒室內(nèi)腔(24)，同時(shí)將一個(gè)與所述人孔蓋(28)相鄰的內(nèi)襯元件(25)固定在所述燃燒室壁(23)上。
6.如權(quán)利要求5所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(4)，其特征在于，所述固定元件(43)的橫截面至少基本上呈U形，其中，該U形固定元件的第一邊腿(44)支撐所述單個(gè)蓋部件(29、30)，該U形固定元件的另一邊腿(45)固定所述內(nèi)襯元件(25)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(4)，其特征在于，所述固定元件(43)的一部段(44、45)這樣伸入所述人孔(27)中，使得所述人孔蓋(28)的蓋內(nèi)襯(30)面向所述燃燒室內(nèi)腔(24)地被支撐，并且可從所述人孔(27)上取下所述人孔蓋(28)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室(4)，其帶有可用人孔蓋(28)封閉的、作為進(jìn)入燃燒室內(nèi)腔(24)的入口的人孔(27)。該人孔(27)具有內(nèi)冷卻腔室(31)，因而特別耐高溫。
文檔編號F23R3/42GK1675502SQ03818892
公開日2005年9月28日 申請日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月16日
發(fā)明者彼得·蒂曼 申請人:西門子公司