專利名稱：過渡管路后端構(gòu)架的冷卻及相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器技術(shù)，并且涉及一種用于冷卻在燃燒器與渦輪的第 一 級(jí)之間延伸的過渡件或管路的后端構(gòu)架
(frame)的設(shè)備及相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
通常，過渡管路具有后構(gòu)架，其附接到管路的后端上或結(jié)合到其中，有助于將管路附接到渦輪第一級(jí)的入口上。后構(gòu)架通常通過受控的密封泄漏和/或小的冷卻孔來冷卻，小的冷卻孔容許壓縮機(jī)排出空氣穿過該構(gòu)架。例如見美國專利No.6，769，257; 5，414，999; 5'724，816;以及4，652，284。然而，在過渡管路后端構(gòu)架附近可能會(huì)經(jīng)受過高的溫度和熱梯度。因此，在這些區(qū)域保持著對(duì)更為有效的冷卻技術(shù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的過渡管路，其包括具有前端和后端的管狀本體，該后端由構(gòu)架構(gòu)件所包繞；覆蓋構(gòu)架的內(nèi)頂面、內(nèi)底面和內(nèi)側(cè)壁面的位于構(gòu)架內(nèi)的內(nèi)閉合圈(band);以及在構(gòu)架與閉合圈之間的多個(gè)冷卻通道，各冷卻通道均具有分別位于前端和后端的入口和出口。
在另 一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種向燃?xì)鉁u輪機(jī)過渡管路的后端構(gòu)架提供冷卻空氣的方法，包括在后構(gòu)架的內(nèi)表面與定位在后構(gòu)架內(nèi)的閉合圏的外表面之間形成多個(gè)冷卻通道，以及將后構(gòu)架和閉合圏附接到過渡管路的后緣上。
現(xiàn)在將結(jié)合下示附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)地描述。


圖1為裝有后端構(gòu)架的常規(guī)渦輪過渡件的局部后端透視圖；圖2為經(jīng)過常規(guī)過渡件后端構(gòu)架的局部截面，示出了鉆穿該構(gòu)架的冷卻孔；
圖3為類似于圖2的局部截面，但示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性而非限定性的實(shí)施例的過渡件后端構(gòu)架；以及
圖4和圖5為類似于圖3中所示但省略了冷卻通道蓋圏的過渡件后端構(gòu)架的局部透一見圖；以及
圖6為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)示例性實(shí)施例的后端構(gòu)架閉合圈的局部透視圖。
具體實(shí)施例方式
在燃?xì)鉁u輪機(jī)中的典型的環(huán)管形燃燒器構(gòu)造中，包繞渦輪轉(zhuǎn)子的燃燒器陣列經(jīng)由在燃燒器與第 一級(jí)入口之間延伸的對(duì)應(yīng)的過渡管路陣列將熱燃燒氣體供送給渦輪的第一級(jí)。參看圖i， 一個(gè)此類過渡件
或管路IO在前端處連接到燃燒器襯套(未示出)上。在示例性實(shí)施例中的過渡管路的后端12具有包繞出口 16的整體式或附接的后端構(gòu)架14，從而便于附接到渦輪的第一級(jí)噴嘴(未示出)上。圖2示出了另一種公知的過渡件后端構(gòu)架18，其形成為具有在構(gòu)架中鉆取或以其它形式形成的多個(gè)冷卻孔20。構(gòu)架18在24處焊接到過渡管路上。密封腔26,28通常設(shè)置在后構(gòu)架中，用于收容過渡管路-渦輪噴嘴接合處的密封件。
現(xiàn)參看圖3至圖5，在本發(fā)明的一個(gè)示例性而非限制性的實(shí)施例中，(通過銑削、鑄造、激光蝕刻等)對(duì)構(gòu)架32的內(nèi)表面30進(jìn)行加工，以產(chǎn)生從構(gòu)架的前緣36延伸至后部或后緣或后表面38的多個(gè)軸向定向的三面的敞開的冷卻通道34。
冷卻通道34可設(shè)置在后構(gòu)架的內(nèi)頂面、內(nèi)側(cè)面和內(nèi)底面(通常稱為內(nèi)表面30)中的一個(gè)、所有或任意組合上，并且這些表面每一個(gè)中的通道或凹槽34的數(shù)目還可根據(jù)需要而變化。通道34可具有任何適 合的截面形狀，包括如圖4至圖5中所示的矩形，但還包括半圓形、 橢圓形、V形等。此外，在任何單個(gè)構(gòu)架中的多個(gè)通道的截面積可大 致相同，或可以任意形式變化。
在該第一示例性實(shí)施例中，三面通道34大致由形成通道34內(nèi)壁 的金屬外殼(wrapper)或閉合圈40(圖3)所封閉，從而形成周邊封閉的 通路42。注意，閉合圈40經(jīng)受穿過過渡件的熱氣流。閉合圏40具有 向外延伸的后凸緣44(因此閉合圈40也可認(rèn)作是"L形支架")，后凸緣 44接合構(gòu)架的后緣或后表面38且焊接或以其它方式固定于其上。在 凸緣44中鉆取或以其它形式形成的孔口或開孔48,與通道34對(duì)齊， 從而為通路42 ^是供出口 50。圈40的前端52延伸超過構(gòu)架的前緣 36(即，在上游)，且在56處焊接到過渡件54上。構(gòu)架的斜邊58提供 了通向通路42的擴(kuò)大的入口 60。
在另 一個(gè)示例性而非限制性的實(shí)施例中，冷卻通道可由一系列隆 起的肋條形成，肋條或整體地形成在或由任^T適合的方式固定到L形 支架的外表面上，使得通道由光滑的構(gòu)架內(nèi)表面所封閉，從而形成通 道的外壁。
圖6中示出了這種布置，其中，閉合圈64的外表面62整體地設(shè) 有或通過附接而設(shè)有多個(gè)大致軸向延伸的肋條66,從而形成多個(gè)三面 的敞開的通道68。通道的第四側(cè)或敞開側(cè)由后構(gòu)架的光滑內(nèi)表面所封 閉，從而形成類似于圖3至圖5中的通路42的冷卻通^各。正如先前 所述的實(shí)施例中一樣，需要在閉合圈的垂直承座(stem)或凸緣72中形 成開孔或孔口 70，以形成通^各的出口 。正如先前所述的實(shí)施例中一樣， 任意數(shù)目的肋條66可形成在構(gòu)架的頂面、底面和側(cè)面中的任何一個(gè) 或所有上。
冷卻通路自身的一個(gè)或多個(gè)邊界壁也可形成為或設(shè)有多種公知 的熱傳遞增強(qiáng)機(jī)構(gòu)中的任何一種，例如舉例來說，擾流器、鰭片、凹 部、交叉凹槽、人字紋，或它們的任意組合(見圖5)。這種增強(qiáng)件的布置和數(shù)目可在多個(gè)通道之間根據(jù)需要而變化。
冷卻空氣可以許多種方式輸送到通路42中。例如，通路可在其 上游端(即，在其各自的入口處)暴露在壓縮機(jī)排出流中，或它們可直 接從分離的入口或歧管供送。冷卻流可從閉合圈或L形支架中的任意 多個(gè)出口流出進(jìn)入熱氣流中。
注意，上述后端冷卻布置可結(jié)合或不結(jié)合用于后端上游的管路沖 擊冷卻區(qū)域的常規(guī)沖擊冷卻套筒使用。
盡管已經(jīng)結(jié)合了認(rèn)作是最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例來描述本發(fā)明，但 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例，而相反的是期望本 發(fā)明覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的多種修改和等同布 置。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的過渡管路，包括具有前端和后端的管狀本體，所述后端由構(gòu)架構(gòu)件所包繞；位于所述構(gòu)架內(nèi)的內(nèi)部閉合圈，其覆蓋所述構(gòu)架的內(nèi)頂面、內(nèi)底面和內(nèi)側(cè)壁面；以及位于所述構(gòu)架與所述閉合圈之間的多個(gè)冷卻通道，各所述冷卻通道均具有分別位于所述前端和所述后端的入口和出口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述過渡管路，其特征在于，所述閉合圈大致為L形，具有固定到所述構(gòu)架的后表面上的大致垂直的承座部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的過渡管路，其特征在于，所述閉合圈的前端附接到所述過渡管路的后緣上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的過渡管路，其特征在于，所述多個(gè)冷卻通道形成在所述構(gòu)架的所述內(nèi)頂面、內(nèi)底面和內(nèi)側(cè)壁面中的至少一者中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的過渡件，其特征在于，所述大致垂直的承座部分形成為具有與所述多個(gè)冷卻通道對(duì)齊的開孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過渡管路，其特征在于，所述多個(gè)冷卻通道具有大致為矩形的截面形狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過渡管路，其特征在于，所述多個(gè)冷卻通道設(shè)有選自包括擾流器、鰭片、凹部、交叉凹槽和人字紋的組中的熱傳遞增強(qiáng)裝置，用于增強(qiáng)熱傳遞。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過渡管路，其特征在于，所述多個(gè)冷卻通道中的一個(gè)或多個(gè)冷卻通道設(shè)置在所述構(gòu)架的頂部、底部和側(cè)壁中的每一個(gè)上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的過渡管路，其特征在于，所述多個(gè)冷卻通道由多個(gè)肋條形成，所述肋條設(shè)置在所迷閉合圏的一個(gè)或多個(gè)外頂面、外底面和外側(cè)壁面上，所述多個(gè)冷卻通道中的各個(gè)冷卻通道的一個(gè)壁部由所述構(gòu)架的內(nèi)壁面形成。
10. —種將冷卻空氣提供給燃?xì)鉁u輪機(jī)過渡管路后端的方法，包括在所述后構(gòu)架的內(nèi)表面與定位在所述后構(gòu)架內(nèi)的閉合圈的外表面之間形成多個(gè)冷卻通道，以及將所述后構(gòu)架和所述閉合圈附接到所述過渡管路的后緣上。
全文摘要
本發(fā)明涉及過渡管路后端構(gòu)架的冷卻及相關(guān)方法。具體而言，一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的過渡管路包括具有前端和后端的管狀本體，該后端由構(gòu)架構(gòu)件所包繞；覆蓋構(gòu)架的內(nèi)頂面、內(nèi)底面和內(nèi)側(cè)壁面的位于后端內(nèi)的內(nèi)閉合圈；以及位于構(gòu)架與閉合圈之間的多個(gè)冷卻通道，各冷卻通道均具有分別位于前端和后端的入口和出口。
文檔編號(hào)F02C1/00GK101644191SQ20091016586
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者K·W·麥克馬漢, L·B·小達(dá)維斯, R·J·基拉 申請(qǐng)人:通用電氣公司