燃燒器罩蓋組件及對(duì)應(yīng)的燃燒器和燃?xì)鉁u輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大致涉及一種燃燒器罩蓋組件(combustor cap assembly) 0更具體地，本發(fā)明涉及對(duì)用來冷卻燃燒器罩蓋組件的蓋板的冷卻空氣進(jìn)行再循環(huán)以用于燃燒應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在吸入空氣的渦輪機(jī)(例如燃?xì)鉁u輪機(jī))中，空氣進(jìn)入壓縮機(jī)并且在其朝向燃燒器輸送時(shí)被逐漸加壓。壓縮空氣與燃料預(yù)混合并且在限定在燃燒器中的燃燒室內(nèi)點(diǎn)燃，由此產(chǎn)生高溫燃燒氣體。燃燒氣體然后從燃燒室經(jīng)由襯墊和/或過渡件輸送至渦輪機(jī)的渦輪段內(nèi)，在渦輪段處，燃燒氣體流經(jīng)交錯(cuò)成排的靜葉片和緊固在轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)子葉片。當(dāng)燃燒氣體流經(jīng)轉(zhuǎn)子葉片時(shí)，動(dòng)能和/或熱能被傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)子葉片，由此使得轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)。
[0003]為了提高渦輪機(jī)效率，現(xiàn)代燃燒器在高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，高溫對(duì)布置在燃燒器內(nèi)的各種機(jī)械部件產(chǎn)生高的熱應(yīng)力。因此，供給到燃燒器的壓縮空氣的至少一部分被用于冷卻這些部件。例如，特定的燃燒器包括大致環(huán)形的罩組件，大致環(huán)形的罩組件至少部分地包圍燃燒器內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)燃料噴嘴。某些罩組件設(shè)計(jì)包括布置在罩組件的下游端處的蓋板。燃料噴嘴至少部分地延伸穿過蓋板，蓋板一般布置成基本上靠近燃燒室。因此，蓋板基本暴露于極端高溫。
[0004]冷卻蓋板的一種方法是將壓縮空氣的一部分輸送到罩組件內(nèi)以及輸送到蓋板的上游側(cè)上。壓縮空氣然后被輸送通過延伸穿過蓋板的多個(gè)冷卻孔。該方法在工業(yè)中已知為瀉流冷卻。但是，流經(jīng)多個(gè)冷卻孔的壓縮空氣進(jìn)入基本未與燃料混合的燃燒室。因此，比如為氮氧化物(NOx)的排放物可能加重，并且渦輪機(jī)效率可能降低。因此，一種用于對(duì)使用于冷卻蓋板的壓縮空氣進(jìn)行再循環(huán)以使其在燃燒之前可以與燃料預(yù)混合的改進(jìn)的系統(tǒng)將是有用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的各個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)以下在隨后的說明書中闡述、或者從說明書中變得明顯或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐來獲得。
[0006]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是燃燒器罩蓋組件，其包括沖擊板、蓋板和流動(dòng)調(diào)節(jié)板。沖擊板聯(lián)接至環(huán)形護(hù)罩。蓋板聯(lián)接至沖擊板，蓋板和沖擊板在其間限定沖擊空氣室。流動(dòng)調(diào)節(jié)板聯(lián)接至護(hù)罩的前端部分。流動(dòng)調(diào)節(jié)板包括內(nèi)帶部分、外帶部分和在兩者之間徑向地延伸的環(huán)形部分。環(huán)形部分限定大致軸向地延伸穿過其的多個(gè)流動(dòng)調(diào)節(jié)通路(flow condit1ningpassages)。內(nèi)帶部分在燃燒器罩蓋組件內(nèi)至少部分地限定冷卻空氣室。內(nèi)帶部分至少部分地限定與沖擊空氣室和排出出口流體連通的排出通道(exhaust channel)。流動(dòng)調(diào)節(jié)板還限定冷卻空氣通路(cooling air passage)。冷卻空氣通路用于提供穿過流動(dòng)調(diào)節(jié)板流入冷卻空氣室內(nèi)的冷卻空氣流。
[0007]其中，所述冷卻空氣通路延伸穿過所述外帶部分、所述環(huán)形部分和所述內(nèi)帶部分。
[0008]其中，所述冷卻空氣通路與所述流動(dòng)調(diào)節(jié)通路中的每一個(gè)流體地隔離。
[0009]其中，所述冷卻空氣通路在所述流動(dòng)調(diào)節(jié)板內(nèi)傾斜，以引起所述冷卻空氣室內(nèi)的冷卻氣流的傾斜旋流。
[0010]其中，所述流動(dòng)調(diào)節(jié)板限定與所述冷卻空氣通路流體連通的排氣通路，其中所述排氣通路形成在所述環(huán)形部分中。
[0011]其中，所述排氣通路提供穿過所述環(huán)形部分的下游側(cè)的流體連通。
[0012]所述的燃燒器罩蓋組件還包括流體管路，所述流體管路在所述護(hù)罩內(nèi)在所述流動(dòng)調(diào)節(jié)板的所述內(nèi)帶部分和所述沖擊板之間延伸，所述流體管路提供所述沖擊空氣室與所述排出通道之間的流體連通。
[0013]其中，所述排出出口延伸穿過所述多個(gè)流動(dòng)調(diào)節(jié)通路上游的所述內(nèi)帶部分的徑向外表面。
[0014]其中，所述排出出口延伸穿過所述多個(gè)流動(dòng)調(diào)節(jié)通路下游的所述內(nèi)帶部分的徑向外表面。
[0015]其中，所述排出出口布置在所述多個(gè)流動(dòng)調(diào)節(jié)通路的一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)調(diào)節(jié)通路內(nèi)。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是燃燒器。燃燒器包括在外殼內(nèi)基本軸向地延伸的燃料噴嘴，夕卜殼在燃燒器內(nèi)限定高壓氣室(high pressure plenum)。燃燒器還包括燃燒器罩蓋組件。燃燒器罩蓋組件包括聯(lián)接至環(huán)形護(hù)罩的尾端部分的沖擊板和聯(lián)接至沖擊板的蓋板。蓋板和沖擊板在兩者之間限定沖擊空氣室。流動(dòng)調(diào)節(jié)板聯(lián)接至環(huán)形護(hù)罩的前端部分。流動(dòng)調(diào)節(jié)板包括內(nèi)帶部分、外帶部分和在兩者之間徑向地延伸的環(huán)形部分。環(huán)形部分限定多個(gè)流動(dòng)調(diào)節(jié)通路，多個(gè)流動(dòng)調(diào)節(jié)通路提供穿過環(huán)形部分的流體流。內(nèi)帶部分和外部護(hù)罩至少部分地限定冷卻空氣室。內(nèi)帶部分至少部分地限定與沖擊空氣室和排出出口流體連通的排出通道。流動(dòng)調(diào)節(jié)板限定冷卻空氣通路，冷卻空氣通路用于提供穿過流動(dòng)調(diào)節(jié)板流入冷卻空氣室內(nèi)的冷卻空氣流。
[0017]其中，所述冷卻空氣通路延伸穿過所述外帶部分、所述環(huán)形部分和所述內(nèi)帶部分。
[0018]其中，所述冷卻空氣通路與所述流動(dòng)調(diào)節(jié)通路中的每一個(gè)流體地隔離。
[0019]其中，所述冷卻空氣通路在所述流動(dòng)調(diào)節(jié)板內(nèi)傾斜，以引起所述冷卻空氣室內(nèi)的冷卻氣流的傾斜旋流。
[0020]其中，所述流動(dòng)調(diào)節(jié)板限定與所述冷卻空氣通路流體連通的排氣通路，其中所述排氣通路形成在環(huán)形部分中。
[0021]其中，所述排氣通路提供穿過所述環(huán)形部分的下游側(cè)的流體連通。
[0022]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是燃?xì)鉁u輪機(jī)。燃?xì)鉁u輪機(jī)包括壓縮機(jī)部分和布置在壓縮機(jī)部分下游的燃燒部分。燃燒部分包括至少部分地包圍燃燒器以及與壓縮機(jī)部分流體連通的外殼，外殼在燃燒器處形成圍繞燃燒器的高壓室。渦輪部分布置在燃燒部分的下游。燃燒器包括在外殼內(nèi)軸向地延伸的燃料噴嘴和周向地包圍燃料噴嘴的至少一部分的燃燒器罩蓋組件。燃燒器罩蓋組件包括聯(lián)接至環(huán)形護(hù)罩的尾端部分的沖擊板、聯(lián)接至沖擊板的蓋板以及聯(lián)接至護(hù)罩的前端部分的流動(dòng)調(diào)節(jié)板。蓋板和沖擊板在兩者之間限定沖擊空氣室。流動(dòng)調(diào)節(jié)板包括內(nèi)帶部分、外帶部分和在兩者之間徑向地延伸的環(huán)形部分。環(huán)形部分限定多個(gè)流動(dòng)調(diào)節(jié)通路，多個(gè)流動(dòng)調(diào)節(jié)通路允許大致軸向地流過環(huán)形部分的流體流。內(nèi)帶部分和外部護(hù)罩在燃燒器罩蓋組件內(nèi)至少部分地限定冷卻空氣室。內(nèi)帶部分至少部分地限定與沖擊空氣室和排出出口流體連通的排出通道。流動(dòng)調(diào)節(jié)板還限定冷卻空氣通路，冷卻空氣通路用于提供從高壓氣室穿過流動(dòng)調(diào)節(jié)板流入冷卻空氣室內(nèi)的冷卻空氣流。
[0023]其中，所述冷卻空氣通路延伸穿過所述外帶部分、所述環(huán)形部分和所述內(nèi)帶部分。
[0024]其中，所述冷卻空氣通路與所述流動(dòng)調(diào)節(jié)通路中的每一個(gè)流體地隔離。
[0025]其中，所述流動(dòng)調(diào)節(jié)板限定與所述冷卻空氣通路流體連通的排氣通路，其中所述排氣通路形成在環(huán)形部分中，以及其中，所述排氣通路提供穿過所述環(huán)形部分的下游側(cè)的流體連通。本領(lǐng)域技術(shù)人員在瀏覽本說明書時(shí)將更好地理解這些實(shí)施例以及其他實(shí)施例的各個(gè)特征和方面。
【附圖說明】
[0026]在說明書的其余部分中，包括參照附圖，更加具體地闡述了本發(fā)明的包括對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說為最佳方式的完整的和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開內(nèi)容，在附圖中:
[0027]圖1示出可以結(jié)合本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪機(jī)的功能圖；
[0028]圖2是可以結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例的包括示例性燃燒器的示例性燃燒部分的一部分的截面?zhèn)纫晥D；
[0029]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的示例性燃燒器罩蓋組件的一部分的截面透視圖；
[0030]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的如圖3所示的燃燒器罩蓋組件的一部分的尾側(cè)或后側(cè)透視視圖；
[0031]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的如圖3所示的燃燒器罩蓋組件的一部分的正面透視圖；
[0032]圖6是根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的燃燒器罩蓋組件的正視圖；
[0033]圖7是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性燃燒器罩蓋組件的一部分的截面?zhèn)纫晥D；
[0034]圖8是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性燃燒器罩蓋組件的一部分的截面?zhèn)纫晥D；
[0035]圖9是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性燃燒器罩蓋組件的一部分的截面?zhèn)纫晥D；
[0036]圖10是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性燃燒器罩蓋組件的一部分的截面?zhèn)纫晥D；
[0037]圖11是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的示例性燃燒器罩蓋組件的一部分的截面下游視圖或正面透視圖；
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