燃烧器前面板制造技术

本发明专利技术提供了一种用于燃烧器的前面板(1)，前面板(1)限定了热侧(12)和冷侧(13)，并包括至少一个适合于接收燃烧器部件的接收部(7;8;9;10)。前面板(1)的特征在于，其具有双壁设计，具有热侧壁(2)和冷侧壁(3)，热侧壁(2)限定了前面板(1)的热侧下游表面(22)，并且冷侧壁(3)限定了前面板(1)的冷侧上游表面(31)，其中热侧壁(2)和冷侧壁(3)彼此沿轴向间隔开，彼此平行延伸，并通过外侧壁(4)而彼此连接在一起。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃气涡轮技术。更具体地说，其涉及根据权利要求1的序言所述的用于燃烧器、尤其用于筒仓燃烧器(silocombustor)、筒形燃烧器或环形燃烧室的前面板或端壁。
技术介绍
用于燃气涡轮的燃烧器典型地设于包围燃烧器的壳体中。燃烧器包括燃烧区域或燃烧室。可燃的空气-燃料混合物在所述室中燃烧，以产生热的燃烧气体，其沿着流体路径流向涡轮，在此处它们在生产动能的条件下发生膨胀。在相对于流体路径的上游方向上，所述室的末端典型地由前面板来限定，前面板承载了喷燃器单元、混合器等等。前面板因此是个分隔元件，其将燃烧器的冷侧与热侧分隔开。大体上，前面板是薄板，其从冷侧受到托架结构的支撑，托架结构接收前面板并进一步支撑喷燃器单元、混合器或点火器单元。因此刚性的托架结构在冷侧是相当大块的结构。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供用于燃烧器，尤其用于筒仓燃烧器、筒形燃烧器或环形燃烧器的前面板，其在操作期间具有增强的机械稳定性。这个目的通过具有根据权利要求1所述特征的前面板来实现。因此，本专利技术提供了一种用于燃烧器，尤其用于筒仓燃烧器、筒形燃烧器或和环形燃烧器的前面板，前面板限定了热侧和冷侧，并包括至少一个适合于接收燃烧器部件的接收部(容器)。前面板具有双壁设计，其具有热侧壁和冷侧壁，热侧壁限定了前面板的热侧下游表面，并且冷侧壁限定了前面板的冷侧上游表面，其中热侧壁和冷侧壁彼此沿轴向间隔开，彼此平行延伸，并且彼此通过外侧壁而连接在一起。前面板典型地限定了燃气涡轮的燃烧室的上游端。前面板典型地包括至少一个开口，其中喷燃器可通过该开口供给燃料气体和氧化剂气体，例如空气。词语“上游”和“下游”指路径或工作流体中的构件的相对位置。词语“轴向”指沿着工作流体的大体流动方向的方向；词语“侧向”和“径向”指与轴向方向垂直的方向。词语“燃烧器部件”指例如混合器、预混合器、点火器、喷燃器单元，尤其引燃喷燃器。词语“双壁设计”指一种具有彼此连接在一起的基本平行的沿轴向间隔开的壁的装置。在壁之间的轴向间距可在2.5毫米至850毫米的范围内。词语“筒仓燃烧器”指主要具有圆柱形状的燃烧室，该室通过过渡导管连接在涡轮上。筒仓燃烧器包括至少一个，优选多个，尤其42个筒仓燃烧器，其设置在涡轮的转子轴线的周围，相对转子轴线具有7°至90°之间的角度定向。前面板包括位于前面板的下游端的热侧壁。与热侧壁沿轴向间隔开的是冷侧壁，冷侧壁提供了前面板的上游端。在某些实施例中，热侧壁和冷侧壁优选是彼此平行延伸的基本平直的板。在某些实施例中，热侧壁和冷侧壁通过径向外侧壁和环形套筒而彼此连接在一起。环形套筒限定了穿过前面板的通道，并可提供用于接收燃烧器部件的轮缘器件，即它们形成了接收部。因此，这种接收部考虑了燃烧器部件的安装和去除，并且前面板为燃烧器部件提供了刚性的结构支撑。因此，在某些实施例中，这种接收部通过环形套筒来限定，环形套筒从热侧壁延伸至冷侧壁，并且将它们连接起来，从而提供用于燃烧器部件，尤其用于燃烧器部件的底座。此外，这种接收部提供了穿过前面板的流体通道，使得流体可通过前面板传送并注入到前面板下游的燃烧区域中。在一个特别优选的实施例中，包括至少热侧壁和外侧壁，优选还包括冷侧壁的双壁结构由单个零件制成，即双壁结构由单个零件铸成和/或机械加工而成。环形套筒可固定在热侧壁和冷侧壁上。在某些实施例中可提供一个单个接收部，在其它实施例中可提供多个这种接收部，优选四个沿周向均匀分布的接收部。这个通道大体可为例如圆形的，从而容许喷燃器端管至少部分地穿过它或位于其里面。然而，通道大体可具有备选的形状，例如至少部分多边形或弧形的形状，从而与有待接收的元件的形状互补。在特别的实施例中，接收部可配置为用于接收喷燃器或混合器，其用于注入预混合的燃料(空气燃料混合器或预混合的喷嘴)。喷燃器可为AlstomEV或AEV喷燃器。热侧壁具有第一材料厚度，并且冷侧壁具有第二材料厚度。在某些实施例中，第二材料厚度小于第一材料厚度。冷侧壁上的机械应力和热应力较小；因此通过制作比热侧壁更薄的冷侧壁可节省材料。第一材料厚度优选在1.5毫米至28毫米，优选4毫米至15毫米的范围内，且更优选为6毫米。第二材料厚度可优选在第一材料厚度的20%至第一材料厚度的80%的范围内。在热侧壁和冷侧壁与外侧壁之间限定了空腔。在某些实施例中，空腔的轴向高度可在第一材料厚度的150%至前面板的总高度减去热侧壁和冷侧壁的材料厚度之和的差值之间的范围内。因此，依赖于具体的几何形状，轴向高度可在2.5毫米至850毫米的范围内。在热侧壁和冷侧壁之间的间距(即其之间的空腔的轴向高度)、第一材料厚度和第二材料厚度、以及外侧壁在冷侧壁的下游表面之上的突出(如果存在的话)经过选择，从而使前面板的总的轴向高度为8毫米至840毫米。冷却通道基本上沿轴向穿过前面板的冷侧壁，从冷侧壁的上游表面延伸至其下游表面，从而通过冷侧壁提供了从冷侧进入到冷侧壁和热侧壁之间的空腔中的流体连通性。关于冷却和频率控制方面，冷却通道容许更好地控制穿过前面板的工作流体的流量，这最终增强了燃烧器的效率。在某些实施例中，热侧壁可包括多个喷出通道，所述通道基本上穿过热侧壁，从而通过热侧壁提供了从空腔进入到燃烧室中的流体连通性。喷出通道是通孔，并容许对燃烧室中的热侧表面进行薄膜冷却。在某些实施例中，冷侧壁可能被穿透多个通孔和切口，以控制对热侧壁的冷却空气通路，并控制前面板的固有频率的调频，固有频率需要调制到某一限制之上。因此，冷侧壁可用作更刚性的板，并有助于优化前面板的机械特性、流体动力学特性和热特性。在某些实施例中，外侧壁可沿周向包围热侧壁和冷侧壁，并可为基本沿轴向延伸的壁。在某些实施例中，外侧壁的上游周边边缘，即在前面板的冷侧可提供夹紧环。夹紧环沿侧向向内或向外定向。夹紧环优选具有侧向环形半径和轴向高度，其中侧向环形半径在2毫米至25毫米的范围内，并且轴向高度在2毫米至25毫米的范围内。通过这个夹紧环，前面板可固定到燃烧器装置的其它部件上。在某些实施例中，下游周边边缘，即在前面板的热侧或上游周边边缘的反面，外侧壁可为圆形的。外侧壁优选与热侧下游表面是齐平的。另外或在备选例中，外侧壁伸出或突出到冷侧壁的下游表面之上。因此，在某些实施例中，前面板的径向外侧部分在横截面图中具有鹅颈形剖面，其具有基本在侧向(相对于流动方向)或径向(相对于前面板)方向上延伸，从而形成夹紧环的自由端。此外，在某些优选的实施例中，外侧壁可具有至少一个结构化的中间段。因此，外侧壁可具有至少一个第一中间部分，其具有比外侧壁的第二部分的材料厚度更小的材料厚度。另外或在备选例中，前面板可具有至少一个外侧壁的第一中间部分，其相对于外侧壁的第二部分沿侧向移动，从而为外侧壁提供了一种结构。因此在横截面图中，外侧壁可能具有纽结和/或波动和/或阶梯等形状，这使其是不平坦的。非平坦的结构可额外地或备选地通过增加凹部，即通过改变结构化的外侧壁的中间部分的材料厚度来实现。另外，中间段可额外地或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃烧器，尤其用于筒仓燃烧器、筒形燃烧器或环形燃烧器的前面板(1)，所述前面板(1)限定了热侧(12)和冷侧(13)，并包括至少一个适合于接收燃烧器部件的接收部(7;8;9;10)，其特征在于，所述前面板(1)具有双壁设计，其具有热侧壁(2)和冷侧壁(3)，所述热侧壁(2)限定了所述前面板(1)的热侧下游表面(22)，并且所述冷侧壁(3)限定了所述前面板(1)的冷侧上游表面(31)，其中所述热侧壁(2)和所述冷侧壁(3)彼此沿轴向间隔开，彼此平行延伸，并通过外侧壁(4)而彼此连接在一起。

【技术特征摘要】
2014.09.30 EP 14187141.81.一种用于燃烧器，尤其用于筒仓燃烧器、筒形燃烧器或环形燃烧器的前面板(1)，所述前面板(1)限定了热侧(12)和冷侧(13)，并包括至少一个适合于接收燃烧器部件的接收部(7;8;9;10)，其特征在于，
所述前面板(1)具有双壁设计，其具有热侧壁(2)和冷侧壁(3)，所述热侧壁(2)限定了所述前面板(1)的热侧下游表面(22)，并且所述冷侧壁(3)限定了所述前面板(1)的冷侧上游表面(31)，其中所述热侧壁(2)和所述冷侧壁(3)彼此沿轴向间隔开，彼此平行延伸，并通过外侧壁(4)而彼此连接在一起。
2.根据权利要求1所述的前面板(1)，其特征在于，包括至少所述热侧壁(2)和所述外侧壁(4)，优选还包括冷侧壁(3)的组合由一个零件制成。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的前面板(1)，其特征在于，所述热侧壁(2)设有多个喷出通道(23)，所述喷出通道(23)是通孔，其基本上沿轴向穿过所述热侧壁(2)而延伸。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的前面板(1)，其特征在于，所述冷却通道(14;15;16)设于所述冷侧壁(3)中，所述冷却通道(14;15;16)是通孔，其穿过所述冷侧壁(3)，用于控制通过所述冷侧壁(3)流向所述热侧壁(2)的流体流，从而达到冷却和调频的目的。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的前面板(1)，其特征在于，所述外侧壁(4)沿周向包围所述前面板(1)，并将所述热侧壁(2)和所述冷侧壁(3)彼此连接在一起。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的前面板(1)，其特征在于，所述外侧壁(4)的下游端与所述热侧下游表面(22)是齐平的，并且/或者沿轴向突出于所述冷侧壁(3)的下游表面(31)之上。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的前面板(1)，其特征在于，所述外侧壁(4)优选在其下游端包括沿径向突出的夹紧环(5)，其中所述外侧壁(4)具有的横截面优选具有鹅颈形剖面。
8.根据前述权利要求所述的前面板(1)，其特征在于，所述夹紧环(5)具有侧向环形半径(r1)和轴向高度(b1)，其中所述侧向环形半径(r1)在2毫米至25毫米的范围内，并且所述轴向高度(b1)在2毫米至25毫米的范围内。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的前面板(1)，其特征在于，所述热侧壁(2)具...

【专利技术属性】
技术研发人员：U拉蒂曼恩，N阿鲁里，K洛伊菲，M胡伯，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH