[发明专利]用于燃气涡轮的排气区段的扩散器及燃气涡轮有效
申请号: | 201310266052.9 | 申请日: | 2013-06-28 |
公开(公告)号: | CN103527266A | 公开(公告)日: | 2014-01-22 |
发明(设计)人: | E.布雷维尔勒 | 申请(专利权)人: | 阿尔斯通技术有限公司 |
主分类号: | F01D25/30 | 分类号: | F01D25/30 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人: | 肖日松;杨楷 |
地址: | 瑞士*** | 国省代码: | 瑞士;CH |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 燃气 涡轮 排气 区段 扩散器 | ||
技术领域
本发明涉及燃气涡轮。其提到根据权利要求1的前序部分的用于燃气涡轮的排气区段的扩散器。其进一步提到具有这种扩散器的燃气涡轮。
背景技术
在燃气涡轮(尤其是用于联合循环应用的这些燃气涡轮)中,排出气体温度如此高以致于不再允许排气管道的支承结构与排出气体接触。因此,必须借助于隔离件保护排气管道的支承结构,接着,该隔离件必须由衬套节段覆盖和保护。例如,在文献US 5,104,286 A、US 5,669,812 A和US 6,807,803 B2中公开这种排气管道和扩散器。
图1示出了这种燃气涡轮的排气区段的原理构造。从燃气涡轮10出现的排出气体在锥形扩散器11中膨胀,并且接着进入排气管道12,排气管道12使排气流18通向未示出的排气管19。扩散器11包括相对于机器轴线34同轴地布置的内锥体13和外锥体14。内锥体13和外锥体14和排气管道12的壁均具有内部结构,其包括衬套15、中间隔离件16和支承结构17。取决于特定构造,内锥体13和外锥体14还可为柱形的。
衬套的固定由于若干问题而为困难的:
由于支承结构为冷的而衬套为热的,故存在不同的热膨胀,其必须由固定件或固定器件安全地吸收;
固定件横跨隔离件,由此形成热桥;
暴露于排气流的衬套的侧部必须尽可能平坦,以避免干扰流动和形成湍流;由于衬套必须以某种方式安装,故这难以实现;
对于具有不太高的流速的一些部分而言,延伸到流动中的纵向肋为可容忍的;然而,它们在扩散器区段中不可被容忍,这是因为在该区段中,仍可存在排出气体涡旋,并且纵向肋可降低扩散器效率;因此,目标应当在于,衬套在其排气流侧具有光滑表面,尤其是在扩散器区段中。
图2示出了示例性现有技术解决方案,其中,壁包括支承结构21、中间隔离件和衬套23,衬套23借助于不利地延伸到排气流中的U形型材24和螺纹接头25固定。
经验已进一步示出,借助于焊接点固定于螺栓的螺母折断,由此使固定处于危险中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扩散器,其避免现有技术解决方案的缺点,并且尤其是在燃气涡轮的瞬变状态期间,使光滑的内表面与不同热膨胀的安全补偿组合。
该目的和其它目的通过根据权利要求1的扩散器获得。
根据本发明的扩散器包括沿机器轴线延伸并界定用于排气流的通道的至少一个锥体,由此所述至少一个锥体具有带有内部结构的壁,该内部结构包括沿轴向方向延伸并建立锥形衬套与排气流的接触的多个纵向衬套节段、相对于所述锥形衬套以预定距离同轴地布置的支承结构,以及填充所述锥形衬套与所述支承结构之间的空间的隔离件。
根据本发明的扩散器的特征在于,所述衬套节段中的每一个沿侧向方向(即,周向和纵向方向)固定在一个固定点处,并且每个衬套节段借助于支承元件支承在所述固定点外侧的多个分布点处,该支承元件局限于所述锥形衬套与所述支承结构之间的空间,并且允许衬套节段的侧向热膨胀。
根据本发明的实施例,扩散器包括内锥体和外锥体,该内锥体和该外锥体同轴地布置,并且均具有沿轴向方向延伸并建立锥形衬套与排气流的接触的多个纵向衬套节段、相对于所述锥形衬套以预定距离同轴地布置的支承结构,以及填充所述锥形衬套与所述支承结构之间的空间的隔离件,由此所述衬套节段中的每一个沿侧向方向固定在一个固定点处,并且每个衬套节段借助于支承元件支承在所述固定点外侧的多个分布点处,该支承元件局限于所述锥形衬套与所述支承结构之间的空间,并且允许衬套节段的侧向热膨胀。
根据本发明的另一个实施例,支承元件均包括一对C形型材,其焊接于衬套节段的后表面,由此限定平行于所述后表面延展的开槽引导通道,以及T形支承件,其利用其基部焊接于相应的支承结构,并且利用其横梁在所述开槽引导通道处接合所述一对C形型材。
具体地,所述C形型材利用周向接缝焊接于相应的衬套节段。例如可为圆角接缝的焊缝引起从衬套至C形型材的良好热流动。
根据本发明的又一个实施例,每个T形支承件的基部具有用以最小化通过T形支承件至支承结构的热传输的椭圆孔。
根据本发明的另一个实施例,每对C形型材布置成使得由它们限定的开槽引导通道沿轴向方向延展。
根据本发明的调整的另一个实施例,为了将所述衬套节段沿侧向方向固定在所述固定点处,连接于支承结构的固定器件设置在每个固定点处。
具体地,所述固定器件包括轴柱(gudgeon),其在装配期间焊接于衬套节段,并且与固定在径向管的一个端部处的环接合,该管在其另一个端部处焊接于支承结构。
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