[发明专利]被冷却的壁部件

说明书

本发明涉及一种被冷却的壁部件，例如一种诸如燃烧室壁的环流式热涡轮机组成件的壁部件。

采用对流式冷却方法来冷却燃烧室壁以避免太高的材料温度是公知技术，在这种冷却方法中，冷却介质以跟燃烧室流成顺流或逆流的原理在一条位于燃烧室内壁与燃烧室外壁之间的冷却通道内流动，同时吸收热量，该冷却通道可以是一个环形槽道或者是相互分隔开的分立的冷却通道。这种对流式冷却方法可以跟冲击式冷却(Prallkülung)结合来产生高的传热系数(DE 28 36 539 C2)。

此外，将空气有控制地导入燃烧区内来冷却燃烧室壁的冷却技术是公知的。这适用于例如薄膜冷却，在这种冷却方式中冷却介质穿过在燃烧室内壁上的开孔进入燃烧室内部，沿着燃烧室壁的内侧流动并在那里形成一层构成一层绝热层并降低壁的热负荷的薄膜。

这些公知的冷却技术几乎不再能够满足在燃气轮机设备的效率方面、在与此相连的极高的温度方面以及尽可能低的冷却空气消耗方面的日益提高的要求。

本发明力图避免这些缺点。因此本发明的目的在于提供一种冷却介质在其内被多次利用来进行冷却从而提高了冷却效率的被冷却壁部件。

本发明的目的可通过下述的技术方案得以实现。一种被冷却的壁部件，它带有多个靠近内壁并与其平行地伸展的分隔开的对流冷却的纵向冷却通道，其中相邻的纵向冷却通道分别通过中间肋相连，在纵向冷却通道的下游端设有转向装置，该转向装置与至少一个靠近壁部件的外壁设置的回流冷却通道相连，从该回流冷却通道分支出多个朝向被冷却的壁部件的内壁伸展并设置在中间肋中的细管。

本发明的优点在于，冷却介质、例如冷却空气，被多次利用，一次是用于在纵向冷却通道内进行对流冷却，接着是用于在横向伸展的细管内进行对流冷却，后一个冷却呈现成喷射冷却(气体通过小开孔)，最后用于对被冷却的壁部件进行薄膜冷却。

如果细管跟回流冷却通道内的流向成直角来设置，将是特别有利的。

此外，如果细管跟回流冷却通道内的流向成一个偏离于直角的角度、例如一个锐角来设置在中间肋内，也可能是有利的。

再者，如果壁部件是一个燃烧室冷却衬瓦(Brennkammerkühl-ziegel)并且燃烧室流围绕着被冷却的壁部件的内壁流动，那也将是有利的。

在附图中示出本发明的实施例。在附图中，

图1是本发明的被冷却壁部件的透视图；

图2是沿图1的II-II平面截取的部份纵向截面图；

图3是沿图1的III-III平面截取的部份纵向截面图；

图4是另一实施例的部份横向截面图；

图5a是包括燃烧室壁的燃烧室的在对流冷却的平面内的部份纵向截面图；    

图5b是包括燃烧室壁的燃烧室的在喷射冷却的平面内的部份纵向截面图。

图中只示出对理解本发明是重要的要素。介质的流向以箭头表示。

本发明将在下面借助于实施例和图1至图5进行详细描述。

图1以透视图示出一个被冷却壁部件，在靠近内壁1处设有多个平行于内壁1伸展的纵向冷却通道2。这些纵向冷却通道2通过中间肋3相互连接。在每个冷却通道2的下游端设有一个转向装置4、例如一块弯曲的板，通过这个转向装置纵向冷却通道2分别跟回流冷却通道6相连。这些回流冷却通道6靠近被冷却壁部件的外壁5来设置并在其下侧由中间肋3限定。在每个回流冷却通道6中，在中间肋3的中间部位设有多个成直角朝向内壁1的细管7，这些细管提供一种回流通道6跟内壁1的横向连接。

图2与图3示出图1的部份纵向截面。图2是沿中间壁3与细管7的平面的部份纵向截面，而图3是沿纵向冷却通道2的平面的部份纵向截面。

借助于这些附图就可以看清楚冷却的方式。根据图3，冷却介质11、例如空气或蒸汽、首先流入纵向冷却通道2并在那里对壁部件的内壁1进行对流式冷却。在冷却通道2的下游端冷却介质流11通过转向装置4转向180℃，并按逆流原理流入回流冷却通道6。根据图2，从回流冷却通道6分支出多个成直角朝向被冷却壁部件的内壁1的细管7，这些细管伸展穿过在纵向冷却通道2的中间壁3。冷却介质11现在就从回流通道6穿过这些相互紧密排列的细管7流出并对中间壁3进行对流式冷却。在这里可以称之为喷射冷却，这是因为气态的介质穿过多个小的开孔。在被冷却壁部件的内壁1上，冷却介质形成了一层薄的绝热层，这层绝热层降低了壁的热负荷。

由于用各种不同的冷却技术(对流式冷却、喷射式冷却、薄膜式冷却)的结合来冷却一个经受热负荷的壁部件，通过冷却介质的多次的内部运用，显著地提高了冷却效率。