热气体传导管壳和燃气轮机设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种热气体传导管壳(7)，包括环形横截面的热气体管道(8)，其中热气体管道(8)向内由管壳内壁(9)并且向外由设置有至少一个热气体入口开口(11)的管壳外壁(10)来界定，热气体管道(8)在其一端由将管壳内壁(9)与管壳外壁(10)相互连接的一个管壳端壁(12)封闭并在其另一端具有一个环形热气体出口开口(13)，其中一个环形附接腹板(14；43)从管壳内壁(9)在径向上向内突出，其中附接腹板(14；43)沿其周围设置有多个狭槽(15；30；34；39；44)，狭槽在轴向方向上穿过附接腹板(14；43)且均具有从附接腹板(14；43)的自由端开始向外延伸至少一个第一狭槽部(16；31；35；40)。本实用新型专利技术进一步涉及一种具有这种热气体传导管壳(7)的燃气轮机设备(1)。

Heat gas conduction shell and gas turbine equipment

The utility model relates to a heat gas conducting pipe shell (7), which comprises a heat gas pipe (8) with an annular cross section, wherein the heat gas pipe (8) is defined from the inner wall (9) of the pipe shell inward and from the outer wall (10) of the pipe shell provided with at least one heat gas inlet opening (11), and one end of the heat gas pipe (8) is sealed by a pipe shell end wall (12) which connects the inner wall (9) of the pipe shell with the outer wall (10) of the pipe shell The other end of the utility model is closed and provided with an annular hot gas outlet opening (13), wherein an annular attachment web (14; 43) protrudes radially inward from the inner wall (9) of the pipe shell, wherein the attachment web (14; 43) is provided with a plurality of slots (15; 30; 34; 39; 44) along its periphery, and the slots pass through the attachment web (14; 43) in the axial direction, and both have the free ends of the attachment web (14; 43) outwards Extending at least one first slot portion (16; 31; 35; 40). The utility model further relates to a gas turbine equipment (1) having the heat gas conducting pipe shell (7).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热气体传导管壳和燃气轮机设备
本技术涉及一种热气体传导管壳，包括环形横截面的热气体管道，其中热气体管道在内部由管壳内壁并且在外部由管壳外壁来界定，热气体管道在其一端被管壳端壁封闭、并且在其另一端具有环形的热气体出口开口，其中管壳外壁设置有至少一个热气体入口开口，管壳端壁将管壳内壁与管壳外壁彼此连接，环形附接腹板从管壳内壁在径向上向内突出。此外，本技术涉及一种燃气轮机设备，其具有：燃气轮机壳体，在燃气轮机壳体中接纳压气机和涡轮；轴，穿过燃气轮机壳体，并且将压气机与涡轮彼此连接；以及至少一个燃烧室，被布置在燃气轮机壳体外部的至少一个燃烧室，该至少一个燃烧室经由布置在燃气轮机壳体内部的如上所述类型的热气体传导管壳而被流动连接至燃气轮机壳体，其中该轴被热气体传导管壳的管壳内壁包围，并且中空筒状的轴保护管壳被布置在管壳内壁与轴之间，该保护管壳包括向外突出的环形肩部，该环形肩部被设置有一个圆周槽，在该圆周槽中接纳热气体传导管壳的附接腹板，该环形肩部与热气体传导管壳的管壳内壁在径向方向上以预定量而间隔开。
技术介绍
根据现有技术，已知具有以上所述类型的热气体传导管壳的燃气轮机设备。这些燃气轮机设备通常包括燃气轮机壳体，在燃气轮机壳体中接纳压气机和涡轮，其中压气机和涡轮通过轴彼此连接。此外，多个燃烧室被设置，这些燃烧室例如以筒仓燃烧室的形式而被布置在燃气轮机壳体的两侧，并且经由热气体传导管壳而与燃气轮机壳体的内部流动连接，热气体传导管壳被插入在燃气轮机壳体中。热气体传导管壳包括环形横截面的热气体管道，热气体管道在内部由管壳内壁并且在外部由管壳外壁来界定，管壳外壁设置有若干热气体入口开口，这些热气体入口开口的数量通常对应于燃烧室的数量。热气体管道在其一端被将管壳内壁和管壳外壁相连接的管壳端壁封闭、并且热气体管道在其另一端包括环形的热气体出口开口，其中热气体传导管壳被布置在燃气轮机壳体内部，使得管壳端壁朝向压气机而指向、并且热气体出口开口朝向涡轮而指向。为了将热气体传导管壳固定在涡轮壳体的内部，环形的附接腹板从涡轮壳体的壳体内壁在径向上向内突出，该附接腹板在中空筒状轴保护管壳的环形肩部的圆周槽中进行接合，该保护管壳被布置在热气体传导管壳的管壳内壁与轴之间，该轴被热气体传导管壳的管壳内壁包围。当燃气轮机设备操作时，燃料-空气混合物在燃烧室中被燃烧，于是，经加压的热燃烧烟气从燃烧室经由热气体传导管壳而被引入燃气轮机设备中，并且被传导至涡轮，在该涡轮中，燃烧烟气引起轴开始转动。在此过程期间，来自燃烧烟气的热能被转换成机械能。压气机供给燃烧所需燃烧空气。此外，离开压气机的压缩空气中的一部分通常被用作冷却流体，用于冷却燃气轮机设备的热应力部件。特别地，一种此类热应力部件是热气体传导管壳的管壳内壁。由于压缩的环境空气被传导通过冷却管道，而该冷却管道被限定在轴保护管壳与热气体传导管壳的管壳内壁之间，所以该管壳内壁得以冷却。在热气体传导管壳的管壳内壁的冷却期间的一个问题在于，在管壳内壁与附接腹板之间的过渡区域中，由于管壳内壁中占主导的热应力作用，所以频繁形成裂纹，这常常导致大量且昂贵的维护和修理工作。由于附接腹板靠近先前描述的冷却而被布置，而管壳内壁的内部暴露于燃烧烟气的极高温度，所以附接腹板与管壳内壁的内部之间的温度差异很大，由此导致了热应力。已知的用于减少裂纹形成的可选方案在于，减少附接腹板的冷却，并且以该方式降低所述温度差异。在该上下文中，已提出引导冷却空气通过如下冷却空气开口，该冷却空气开口在轴保护管壳的环形肩部中的附接腹板在径向上向内设置。然而，这种方式意味着，管壳内壁与附接腹板之间的整个过渡区域由于缺乏充分冷却而变得极热，因此，过渡区域的服务寿命仅有略微改善。另一种提出的方案在于，在附接腹板自身中设置用于冷却空气的流动的通孔，使得冷却空气被直接传导通过附接腹板。以此方式，显著改善了初期裂纹负载交替行为。然而，附接腹板中的这种通孔的一个缺点在于：冷却空气消耗增加且可变。此外，该解决方案与附接腹板的磨损增加有关联，因为它显著减小了附接腹板上的接触表面。
技术实现思路
基于这种现有技术，本技术的目的是提供以可选方式构造开篇所描述类型的热气体传导管壳以及燃气轮机设备。为了实现该目的，本技术提出一种开篇所描述类型的热气体传导管壳，其特征在于，附接腹板沿其周围设置有多个狭槽，这些狭槽在轴向方向上穿过附接腹板，其中每一个狭槽均具有从附接腹板的自由端开始向外延伸至少一个第一狭槽部。根据本技术，这种狭槽优选借助于水射流切割而形成，这种狭槽充当卸荷切口、并且补偿在管壳内壁与附接腹板之间的过渡区域中的热产生的应力。实验表明，初期裂纹负载循环数量可以由于这种狭槽的布置而改善数倍。如果狭槽设置有极窄的狭槽宽度，还可以有效避免附加可变冷却空气消耗，并且减少附接腹板上的磨损表面。根据本技术的一个实施例，狭槽在周向上彼此以固定距离布置，特别是以在4°到10°的范围内(优选为5°)的节距而被布置。使用这种节距实现了极好的卸荷效果。优选地，第一狭槽部至少部分地(优选为全部)在径向上延伸。第一狭槽部的宽度优选在0.05mm与1.5mm的范围内，特别是在0.1mm至0.5mm的范围内。根据本技术的一个实施例，狭槽中的至少一些狭槽(特别是所有狭槽)具有与第一狭槽部相连接(特别是与第一狭槽部交叉)的第二狭槽部。这种附加的第二狭槽部对于初期裂纹负载交替行为也可以具有积极影响。优选地，第二狭槽部至少部分地在周向上延伸。特别优选地，至少一些这种狭槽(特别是所有狭槽)基本上是T形的。根据本技术，第二狭槽部的自由端可以具有与其相邻的弯折的狭槽端部，特别地，该狭槽端部被弯折成钩子的形状，其中有利地，一个狭槽的多个狭槽端部的自由端基本指向彼此。由于这种狭槽端部，切口效应得以减小。优选地，第二狭槽部的自由端具有与其相邻的凹部，特别是圆形凹部。这种凹部也用于减小切口效应。有利地，第二狭槽部和/或狭槽端部具有在0.05mm与1.5mm之间的宽度，该宽度特别是在0.1mm至0.5mm的范围内。根据本技术的一个变体，附接腹板被设置有若干长形通孔，长形通孔的数量特别对应于狭槽的数量，其中通孔优选地与狭槽交叉，其中彼此交叉的通孔和狭槽特别形成T形。这种通孔用于引导冷却流体通过附接腹板。利用这种变体，附接腹板能够被直接冷却。优选地，通孔基本上在周向上延伸。根据本技术的一个实施例，通孔具有在3mm至10mm的范围内的宽度，该宽度特别是在4mm至6mm的范围内。通孔的自由端区域有利地是圆的，以便减小切口效应，其中自由端区域的径向向外布置的部分特别地分别描述为半抛物线的形状。实验表明，相对于切口效应，提供抛物线形状的曲率与例如圆弧形形状的曲率相比导致更好的结果。为了实现开篇所描述的目的，本技术进一步提出一种燃气轮机设备，具有一个燃气轮机壳体、一个轴和被布置在燃气轮机壳体外部的至少一个燃烧室，在该燃气轮机壳体中接纳一个压气机和一个涡轮，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热气体传导管壳(7)，包括环形横截面的一个热气体管道(8)，其中所述热气体管道(8)在内部由一个管壳内壁(9)并且在外部由一个管壳外壁(10)来界定，所述管壳外壁(10)设置有至少一个热气体入口开口(11)，所述热气体管道(8)在其一端由将所述管壳内壁(9)与所述管壳外壁(10)彼此连接的一个管壳端壁(12)封闭、并且在其另一端具有一个环形热气体出口开口(13)，其中一个环形附接腹板(14；43)从所述管壳内壁(9)在径向上向内突出，其特征在于所述附接腹板(14；43)沿其周围设置有在轴向方向上穿过所述附接腹板(14；43)的多个狭槽(15；30；34；39；44)，其中每一个狭槽均具有从所述附接腹板(14；43)的一个自由端开始向外延伸的至少一个第一狭槽部(16；31；35；40)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20150428 DE 102015207760.81.一种热气体传导管壳(7)，包括环形横截面的一个热气体管道(8)，其中所述热气体管道(8)在内部由一个管壳内壁(9)并且在外部由一个管壳外壁(10)来界定，所述管壳外壁(10)设置有至少一个热气体入口开口(11)，所述热气体管道(8)在其一端由将所述管壳内壁(9)与所述管壳外壁(10)彼此连接的一个管壳端壁(12)封闭、并且在其另一端具有一个环形热气体出口开口(13)，其中一个环形附接腹板(14；43)从所述管壳内壁(9)在径向上向内突出，其特征在于所述附接腹板(14；43)沿其周围设置有在轴向方向上穿过所述附接腹板(14；43)的多个狭槽(15；30；34；39；44)，其中每一个狭槽均具有从所述附接腹板(14；43)的一个自由端开始向外延伸的至少一个第一狭槽部(16；31；35；40)。


2.如权利要求1所述的管壳(7)，其特征在于所述狭槽(15；30；34；39；44)彼此以固定距离布置。


3.如权利要求2所述的管壳(7)，其特征在于所述狭槽(15；30；34；39；44)彼此以在4°到10°的范围内的节距(t)布置。


4.如权利要求1所述的管壳(7)，其特征在于所述第一狭槽部(16；31；35；40)至少部分在径向方向上延伸。


5.如权利要求1所述的管壳(7)，其特征在于所述第一狭槽部(16；31；35；40)具有在0.05mm与1.5mm之间的宽度(B)。


6.如权利要求1-5之一所述的管壳(7)，其特征在于所述狭槽中的至少一些狭槽具有与所述第一狭槽部(16；31；35；40)连接的一个第二狭槽部(17；32；36；41)。


7.如权利要求6所述的管壳(7)，其特征在于所述狭槽中的所有狭槽具有所述第二狭槽部(17；32；36；41)。


8.如权利要求6所述的管壳(7)，其特征在于所述第二狭槽部(17；32；36；41)与所述第一狭槽部(16；31；35；40)交叉。


9.如权利要求6所述的管壳(7)，其特征在于所述第二狭槽部(17；32；36；41)至少部分在周向上延伸。


10.如权利要求6所述的管壳(7)，其特征在于所述狭槽中的至少一些狭槽实质上是T形的。


11.如权利要求10所述的管壳(7)，其特征在于所述狭槽中的所有狭槽实质上是T形的。


12.如权利要求7-11之一所述的管壳(7)，其特征在于所述第二狭槽部的多个自由端具有与其相邻的多个狭槽端部(33；42)，所述狭槽端部是弯折的。


13.如权利要求12所述的管壳(7)，其特征在于所述狭槽端部(33；42)是弯折成钩子的形状。


14.如权利要求12所述的管壳(7)，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·施马尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE