燃气涡轮发动机中的燃烧器筒中的热气体路径冷却系统内的多流入板翅技术方案

本发明专利技术公开一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器的热气体路径冷却系统，在此该冷却系统位于燃烧器筒（18）的内部。该冷却系统可包括板翅式冷却系统，该板翅式冷却系统是由位于形成燃烧器筒（18）的外壁（28）的径向内部的板翅构件（26）所形成。至少第一和第二冷却回路（34、36）可形成于板翅构件（26）与燃烧器筒（18）之间，并且彼此可被第一肋部（38）隔开。因此，第二冷却回路（36）可位于第一冷却回路（34）的下游，并且可经由一个或多个入口接收新鲜的冷却流体，而不是接收来自第一冷却回路（34）的冷却流体。因此，可以以类似于第一冷却回路（34）的方式使下游的第二冷却回路（36）冷却。

Multi inlet plate fin in a hot gas path cooling system in a combustor of a gas turbine engine

The invention discloses a hot gas path cooling system for a burner of a gas turbine engine. The cooling system may include a plate fin type cooling system, which is formed by a plate fin member (26) in the radial direction of the outer wall (28) forming a burner barrel (a). At least the first and second cooling loops (34, 36) may be formed between the plate fin member (26) and the combustor cartridge (18), and may be separated from each other by the first rib portion. Therefore, the second cooling circuit (36) can be located in the first cooling circuit (34) downstream, and via one or more entrance to receive fresh cooling fluid, rather than receiving from the first cooling circuit (34) of the cooling fluid. Therefore, the downstream second cooling circuit (36) can be cooled in a manner similar to the first cooling circuit (34).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及冷却系统，更具体地涉及一种用于在燃气涡轮发动机中的燃烧器筒下游的燃烧器的冷却系统。
技术介绍
传统地，板翅被使用于燃烧器筒的内部，以便通过将部件温度保持在低温而提供用于形成燃烧器筒的壁的冷却机构，由此防止在定期维护之前燃烧器筒的早期失效。传统的板翅在板翅上游端处供给壳体空气。当空气流动经过翅片时，其温度升高，冷却效率越来越低。另外，板翅的前缘经历来自从上游的板翅所排出空气的部分膜冷却，但这个获益仅延续有限的距离，因为该空气暴露于热气体，这导致该空气变热。这种冷却空气的温度升高导致在板翅下游部中的较高部件温度，这限制了板翅的物理长度和使用寿命。
技术实现思路
下面所陈述的是本专利技术的简要概述，本专利技术解决了前述问题并且提供如本文中具体化且概括地描述的根据本专利技术目的的益处和优点。公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器的热气体路径冷却系统，在此该冷却系统位于燃烧器筒（combustorbasket）中。该冷却系统可包括由板翅构件所形成的板翅式冷却系统，该板翅构件位于形成燃烧器筒的外壁的径向内部。至少第一和第二冷却回路可形成于板翅构件与燃烧器筒之间，并且彼此可被第一肋部隔开。因此，第二冷却回路可位于第一冷却回路的下游，并且可经过一个或多个入口接收新鲜的冷却流体，而不是接收来自第一冷却回路的冷却流体。因此，可以以类似于第一冷却回路的方式使下游的第二冷却回路冷却。在至少一个实施例中，用于燃气涡轮发动机的燃烧器的热气体路径冷却系统可包括由限定燃烧器室（combustorchamber）的至少一个外壁所形成的燃烧器筒。该热气体路径冷却系统可包括由位于形成燃烧器筒的外壁的内表面的径向内部的板翅构件所形成的一个或多个板翅式冷却系统。一个或多个第一肋部可在板翅构件与燃烧器筒之间延伸，由此将第一冷却回路与第二冷却回路隔开，在此第一冷却回路在第二冷却回路的上游。冷却回路可包括位于在第一肋部上游的板翅构件中的一个或多个第一排气出口。第二冷却回路可包括位于第一肋部下游的一个或多个第二排气出口。该板翅式冷却系统可包括位于第一排气出口上游的一个或多个第一冷却回路入口。第一冷却回路入口可径向地向外延伸经过限定至少一部分的第一冷却回路的外壁的内表面。第一冷却回路入口可由周向地位于燃烧器筒的外壁周围的多个孔口所形成。在至少一个实施例中，第一冷却回路入口可由周向地位于燃烧器筒的外壁周围的多个孔口所形成。该板翅式冷却系统也可包括位于在第二冷却回路中在第二排气出口上游的第二冷却回路入口。第二冷却回路入口可径向地向外延伸经过限定至少一部分的第二冷却回路的外壁的内表面。第二冷却回路入口可由周向地位于燃烧器筒外壁周围的多个孔口所形成。在至少一个实施例中，板翅构件可大体上呈柱形。在至少一个实施例中，第一冷却回路的径向延伸开口可等同于第二冷却回路的径向延伸开口。第一冷却回路的第一排气出口可位于紧靠第一肋部的上游，并且位于小于第一排气出口直径的第一肋部的一定距离内。燃烧器冷却系统可具有构造成将冷却流体排放进入燃烧器室中的一个或多个燃烧器冷却系统出口。燃烧器冷却系统出口可位于板翅构件的径向内部。在至少一个实施例中，热气体路径冷却系统可包括多个冷却回路，并且具体地可包括三个或更多的冷却回路。在该实施例中，第二肋部可在板翅构件与燃烧器筒之间延伸，由此将第二冷却回路与第三冷却回路隔开。第二冷却回路可位于第三冷却回路的上游。第二冷却回路可包括位于在第二肋部上游的板翅构件中的至少一个第二排气出口。第三冷却回路可包括位于第二肋部下游的一个或多个第三排气出口。第三冷却回路入口可位于在第三冷却回路中的第三排气出口的上游。第三冷却回路入口可径向地向外延伸经过限定至少一部分的第三冷却回路的外壁的内表面。在使用期间，燃烧器容纳在燃烧器筒内部的燃烧火焰并且产生热气体排气，该热气体排气从燃烧器筒向下游流入过渡段。冷却空气流入热气体路径冷却系统以使燃烧器筒和过渡段的各方面冷却，从而延长形成燃烧器筒和过渡段的部件的使用寿命。冷却空气可由一个或多个空气源提供，该空气源包括但不限于：例如来自压缩机的压缩空气、压缩机放气、或者其它适当的空气源。可将冷却空气提供至板翅式冷却系统，其中冷却流体经由一个或多个第一冷却回路入口而进入第一冷却回路。冷却空气从板翅构件中汲取热量并且温度升高。在流动经过一部分的板翅式冷却系统之后，冷却空气从板翅式冷却系统中经由一个或多个第一排气出口被排放出。同时，冷却空气可经由一个或多个第二冷却回路入口而流入第二冷却回路。冷却空气从板翅构件中汲取热量并且温度升高。在流动经过在第一冷却回路下游的一部分的板翅式冷却系统之后，冷却空气从板翅式冷却系统中经由一个或多个第二排气出口被排放出。通过将板翅式冷却系统划分成多个冷却回路，能够将新鲜的冷却空气提供至板翅式冷却系统的下游方面，从而为这些区域提供与单室冷却系统相比增强的冷却。冷却空气也可流入燃烧器冷却系统并且从一个或多个燃烧器冷却系统出口中被排放出。从燃烧器冷却系统出口中流出的冷却空气可使暴露于热气体路径的板翅构件和过渡段壳体的表面冷却。该板翅式冷却系统的一个优点是：与常规单一入口点系统相比，该板翅式冷却系统跨过其向下游延伸的长度维持更加一致的温度梯度。该板翅式冷却系统的另一个优点是该板翅式冷却系统构造成一旦冷却空气已被加热到设计温度，则将冷却空气从该系统中排出并且利用新鲜的冷却空气使在其下游的板翅式冷却系统的各方面冷却。被排出的冷却空气即使经过了加热，仍然比燃烧气体温度低并且为下游部提供部分的膜冷却，这不同于在常规单一流入系统中所看到的情况，其中下游部不接收尚未被加热到超过有效温度的任何膜冷却空气。当阅读下面所陈述的本专利技术的详细描述时，这些和其它优点和目的将变得清楚。附图说明并入本说明书中且形成本说明书的一部分的附图说明了现在所公开专利技术的实施例，并且连同描述揭示了本专利技术的原理。图1是包括热气体路径冷却系统的涡轮发动机的剖面侧视图。图2是在图1的涡轮发动机内部的燃烧器的详细剖面侧视图、以及在图1中在详图线2-2处所截取的热气体路径冷却系统。图3是包括在图2中在详图线3-3处所截取的板翅式冷却系统和燃烧器冷却系统的热气体路径冷却系统的局部详细剖面侧视图。图4是与仅具有单一冷却回路的板翅构件相比较的具有板翅式冷却系统的板翅构件温度的图。图5是在图2中在截面线5-5所截取的板翅式冷却系统的局部剖面透视图。图6是在图2中在截面线6-6处的面向板翅式冷却系统上游的端视图。图7是在图2中在详图线7-7处所截取的、包括板翅式冷却系统和燃烧器冷却系统的热气体路径冷却系统的一个替代实施例的局部详细剖面侧视图。具体实施方式如图1-图7中所示，公开了用于燃气涡轮发动机14的燃烧器12的热气体路径冷却系统10，在此冷却系统10位于燃烧器筒18的内部。冷却系统10可包括由板翅构件26所形成的板翅式冷却系统24，如图3、图5和图6中所示，该板翅构件26位于形成燃烧器筒18的外壁28的径向内部。至少第一和第二冷却回路34、36可形成于板翅构件26与燃烧器筒18之间，并且可彼此被第一肋部38隔开。因此，第二冷却回路36可位于第一冷却回路34的下游，并且可经过一个或多个入口40接收新鲜的冷却流体，而不是接收来自第一冷却回路34的冷却流体。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器（12）的热气体路径冷却系统（10），其特征在于：燃烧器筒（18），其由限定燃烧器室（62）的至少一个外壁（28）所形成；由板翅构件（26）所形成的至少一个板翅式冷却系统（24），所述板翅构件（26）位于形成所述燃烧器筒（18）的所述至少一个外壁（28）的内表面（42）的径向内部；至少一个第一肋部（38）在所述板翅构件（26）与所述燃烧器筒（18）之间延伸，由此将第一冷却回路（34）与第二冷却回路（36）隔开，其中所述第一冷却回路（34）在所述第二冷却回路（36）的上游；其中所述第一冷却回路（34）包括至少一个第一排气出口（44），所述第一排气出口（44）位于在所述至少一个第一肋部（38）上游的所述板翅构件（26）中；并且其中所述第二冷却回路（36）包括至少一个第二排气出口（46），所述第二排气出口（46）位于所述至少一个第一肋部（38）的下游。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器（12）的热气体路径冷却系统（10），其特征在于：燃烧器筒（18），其由限定燃烧器室（62）的至少一个外壁（28）所形成；由板翅构件（26）所形成的至少一个板翅式冷却系统（24），所述板翅构件（26）位于形成所述燃烧器筒（18）的所述至少一个外壁（28）的内表面（42）的径向内部；至少一个第一肋部（38）在所述板翅构件（26）与所述燃烧器筒（18）之间延伸，由此将第一冷却回路（34）与第二冷却回路（36）隔开，其中所述第一冷却回路（34）在所述第二冷却回路（36）的上游；其中所述第一冷却回路（34）包括至少一个第一排气出口（44），所述第一排气出口（44）位于在所述至少一个第一肋部（38）上游的所述板翅构件（26）中；并且其中所述第二冷却回路（36）包括至少一个第二排气出口（46），所述第二排气出口（46）位于所述至少一个第一肋部（38）的下游。2.如权利要求1所述的热气体路径冷却系统（10），其特征还在于：位于所述第一排气出口（44）上游的第一冷却回路入口（34）。3.如权利要求2所述的热气体路径冷却系统（10），其特征在于：所述第一冷却回路入口（34）径向地向外延伸经过限定至少一部分的所述第一冷却回路（34）的所述外壁（28）的所述内表面（42）。4.如权利要求2所述的热气体路径冷却系统（10），其特征在于：所述第一冷却回路入口（34）由周向地位于所述燃烧器筒（18）的所述外壁（28）周围的多个孔口（50）所形成。5.如权利要求1所述的热气体路径冷却系统（10），其特征还在于：位于在所述第二冷却回路（36）中的所述至少一个第二排气出口（46）的上游的第二冷却回路入口（52）。6.如权利要求5所述的热气体路径冷却系统（10），其特征在于：所述第二冷却回路入口（52）径向地向外延伸经过限定至少一部分的所述第二冷却回路（36）的所述外壁（28）的所述内表面（42）。7.如权利要求5所述的热气体路径冷却系统（10），其特征在于：所述第二冷却回路入口（52）由周向地位于所述燃烧器筒（18）的所述外壁（28）周围的多个孔口（50）所形成。8.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：RL萨克维，C波利佐波洛斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE