[发明专利]过渡管路后端构架的冷却及相关方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及燃气涡轮机燃烧器技术，并且涉及一种用于冷 却在燃烧器与涡轮的第一级之间延伸的过渡件或管路的后端构架 (frame)的设备及相关方法。

背景技术

通常，过渡管路具有后构架，其附接到管路的后端上或结合到其 中，有助于将管路附接到涡轮第一级的入口上。后构架通常通过受控 的密封泄漏和/或小的冷却孔来冷却，小的冷却孔容许压缩机排出空气 穿过该构架。例如见美国专利No.6,769,257；5,414,999；5,724,816； 以及4,652,284。然而，在过渡管路后端构架附近可能会经受过高的温 度和热梯度。因此，在这些区域保持着对更为有效的冷却技术的需求。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种用于燃气涡轮机的过渡管路，其包 括：具有前端和后端的管状本体，该后端由构架构件所包绕；覆盖构 架的内顶面、内底面和内侧壁面的位于构架内的内闭合圈(band)；以 及在构架与闭合圈之间的多个冷却通道，各冷却通道均具有分别位于 前端和后端的入口和出口。

在另一个方面，本发明涉及一种向燃气涡轮机过渡管路的后端构 架提供冷却空气的方法，包括：在后构架的内表面与定位在后构架内 的闭合圈的外表面之间形成多个冷却通道，以及将后构架和闭合圈附 接到过渡管路的后缘上。

现在将结合下示附图来对本发明进行更为详细地描述。

附图说明

图1为装有后端构架的常规涡轮过渡件的局部后端透视图；

图2为经过常规过渡件后端构架的局部截面，示出了钻穿该构架 的冷却孔；

图3为类似于图2的局部截面，但示出了根据本发明的示例性而 非限定性的实施例的过渡件后端构架；以及

图4和图5为类似于图3中所示但省略了冷却通道盖圈的过渡件 后端构架的局部透视图；以及

图6为根据本发明另一个示例性实施例的后端构架闭合圈的局部 透视图。

具体实施方式

在燃气涡轮机中的典型的环管形燃烧器构造中，包绕涡轮转子的 燃烧器阵列经由在燃烧器与第一级入口之间延伸的对应的过渡管路 阵列将热燃烧气体供送给涡轮的第一级。参看图1，一个此类过渡件 或管路10在前端处连接到燃烧器衬套(未示出)上。在示例性实施例中 的过渡管路的后端12具有包绕出口16的整体式或附接的后端构架 14，从而便于附接到涡轮的第一级喷嘴(未示出)上。图2示出了另一 种公知的过渡件后端构架18，其形成为具有在构架中钻取或以其它形 式形成的多个冷却孔20。构架18在24处焊接到过渡管路上。密封腔 26，28通常设置在后构架中，用于收容过渡管路-涡轮喷嘴接合处的密 封件。

现参看图3至图5，在本发明的一个示例性而非限制性的实施例 中，(通过铣削、铸造、激光蚀刻等)对构架32的内表面30进行加工， 以产生从构架的前缘36延伸至后部或后缘或后表面38的多个轴向定 向的三面的敞开的冷却通道34。

冷却通道34可设置在后构架的内顶面、内侧面和内底面(通常称 为内表面30)中的一个、所有或任意组合上，并且这些表面每一个中 的通道或凹槽34的数目还可根据需要而变化。通道34可具有任何适 合的截面形状，包括如图4至图5中所示的矩形，但还包括半圆形、 椭圆形、V形等。此外，在任何单个构架中的多个通道的截面积可大 致相同，或可以任意形式变化。

在该第一示例性实施例中，三面通道34大致由形成通道34内壁 的金属外壳(wrapper)或闭合圈40(图3)所封闭，从而形成周边封闭的 通路42。注意，闭合圈40经受穿过过渡件的热气流。闭合圈40具有 向外延伸的后凸缘44(因此闭合圈40也可认作是“L形支架”)，后凸缘 44接合构架的后缘或后表面38且焊接或以其它方式固定于其上。在 凸缘44中钻取或以其它形式形成的孔口或开孔48，与通道34对齐， 从而为通路42提供出口50。圈40的前端52延伸超过构架的前缘 36(即，在上游)，且在56处焊接到过渡件54上。构架的斜边58提供 了通向通路42的扩大的入口60。

在另一个示例性而非限制性的实施例中，冷却通道可由一系列隆 起的肋条形成，肋条或整体地形成在或由任何适合的方式固定到L形 支架的外表面上，使得通道由光滑的构架内表面所封闭，从而形成通 道的外壁。