CN102679402B - 后架以及用于冷却后架的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种后架以及用于冷却后架的方法。在一项实施例中,本发明公开了一种用于燃烧室中过渡件的后架。所述燃烧室包括所述过渡件和一个冲击套管,所述冲击套管至少部分界定两者之间的流路。所述后架包括一个主体,以及界定于所述主体中并且大体沿径向延伸的一个冷却通道,其中所述冷却通道包括配置用于获取冷却剂的第一端。所述后架进一步包括界定于所述主体中的一个排出通道,所述排出通道包括与所述冷却通道连通的第一端,以及配置成与所述流路连通的第二端,用以供所述冷却剂流过。
Description
技术领域
本发明大体上涉及燃烧室,确切地说,涉及燃烧室中的后架(aftframes)。具体而言,本发明涉及具有新颖的冷却特征的后架,以及用于冷却后架的新方法。
背景技术
涡轮机系统被广泛用于发电等领域中。例如,传统的燃气涡轮机系统包括压缩机、燃烧室,以及涡轮机。在传统的燃气涡轮机系统中,压缩机向燃烧室提供压缩的空气。进入燃烧室的空气与燃料进行混合并燃烧。热的燃烧气体从燃烧室流入涡轮机中,以驱动燃气涡轮机系统并发电。
此外,在典型配置中,环状排列的燃烧室经由多个过渡件来连接到涡轮机的第一级。过渡件均被塑造成特定的形状,以使所述过渡件的一端适合相应的燃烧室衬里,且另一端适合涡轮机的入口。因此,在所述另一端上,过渡件具有用以将所述过渡件固定到涡轮机的后架。环绕过渡管可设有冲击套管,用以引导从压缩机中排出的工作流体与过渡件接触。此类工作流体最终会与燃烧室中的燃料混合。
目前,进入过渡件与其周围的冲击套管之间的流路的部分工作流体将经由后架中的孔排出。在源自燃烧室中的热气体进入涡轮机之间,用于冷却后架的此类工作流体会进入所述热气体中。当前的此类冷却方法中存在以下问题:此类工作流体实际上避开了燃烧室中的混合和燃烧,因此实际上提高了火焰温度,并增加了NOx的排放量。
因此,所属领域中需要对后架和用于冷却后架的方法进行改进。例如,需要以下后架和方法:对后架进行冷却,而不会将用于冷却后架的流体直接导入热气体中。此外,需要以下后架和方法:对后架进行冷却,并随后重新利用所述冷却流体。
发明内容
以下说明将部分阐明本发明的各方面内容和优点,或者,这些方面和优点在说明中可能是显而易见的,或者通过实践本发明能够推导出。
在一项实施例中,本发明揭示用于过渡件的后架。燃烧室包括过渡件和冲击套管,所述冲击套管至少部分界定两者之间的流路。所述后架包括主体,以及形成于所述主体中、且大体沿径向延伸的冷却通道,所述冷却通道包括配置用于获取冷却剂的第一端。所述后架进一步包括形成于所述主体中的排出通道,所述排出通道包括与所述冷却通道连通的第一端,以及配置成与所述流路连通的第二端,用以供冷却剂流过。
所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分,且其中所述冷却通道界定于所述左侧部分或所述右侧部分其中之一。所述后架进一步包括多个冷却通道和多个排出通道。所述后架还包括:界定于所述主体中且大体环绕所述主体的外围的一部分延伸的冷却凹槽,所述冷却凹槽具有配置用于获取冷却剂的开口;以及界定于所述主体中的多个排出通道,所述多个排出通道中的至少一个包括与所述冷却通道连通的第一端以及配置成与所述流路连通的第二端,用以供所述冷却剂流过,且所述多个排出通道中的至少另一个包括与所述冷却凹槽连通的第一端以及配置成与所述流路连通的第二端,用以供所述冷却剂流过。所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分,且其中所述冷却凹槽界定于所述上部或所述下部其中之一。所述后架进一步包括多个冷却凹槽和设置在所述排出通道中的多个湍流器。
在另一项实施例中,本发明揭示用于过渡件的后架。所述燃烧室包括过渡件和冲击套管,所述冲击套管至少部分界定两者之间的流路。所述后架包括具有外围的主体,以及形成于主体中、且大体环绕所述主体的外围的一部分延伸的冷却凹槽,所述冷却凹槽具有配置用于获取冷却剂的开口。所述后架进一步包括形成于所述主体中的排出通道,所述排出通道包括与所述冷却凹槽连通的第一端,以及配置成与所述流路连通的第二端,用以供冷却剂流过。
所述后架进一步包括界定于所述主体中且大体环绕所述主体的所述外围延伸的密封凹槽,所述密封凹槽配置用于接纳设置于其中的密封装置。所述冷却凹槽界定在所述密封凹槽的下游。所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分,且其中所述冷却凹槽界定于所述上部或所述下部其中之一。所述后架还包括多个冷却凹槽和多个排出通道。
所述后架进一步包括:界定于所述主体中且大体沿径向延伸的冷却通道,所述冷却通道包括配置用于获取冷却剂的第一端;以及界定于所述主体中的多个排出通道,所述多个排出通道中的至少一个包括与所述冷却通道连通的第一端,以及配置成与所述流路连通的第二端,且所述多个排出通道中的至少另一个包括与所述冷却凹槽连通的第一端,以及配置成与所述流路连通的第二端,用以供所述冷却剂流过。所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分,且其中所述冷却通道界定于所述左侧部分或所述右侧部分其中之一。所述后架还包括多个冷却通道和设置在所述排出通道中的多个湍流器。
在另一项实施例中,本发明揭示用于冷却过渡件的后架的方法。所述燃烧室包括过渡件和冲击套管,所述冲击套管至少部分界定两者之间的流路。所述方法包括:使冷却剂流过形成于所述后架中、且大体沿径向延伸的冷却通道;使所述冷却剂从所述冷却通道流入与所述冷却通道连通的排出通道中;以及将所述冷却剂从所述排出通道排入所述流路中。
所述后架包括主体,所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分,且其中所述冷却通道界定于所述左侧部分或所述右侧部分的其中之一。
参考以下具体说明和所附权利要求书可以更深入地了解本发明的这些以及其他特征、方面和优点。附图并入本说明书并构成本说明书的一部分,展示了本发明的各实施例,并与具体说明一起解释本发明的原理。
附图说明
本说明书参考附图,针对所属领域一般技术人员,完整且可实现地详细揭示了本发明,包括其最佳模式,其中:
图1是根据本发明的一项实施例的燃气涡轮机系统的若干部分的截面图;
图2为根据本发明的一项实施例的后架的正面透视图;
图3为根据本发明的一项实施例的后架的背面透视图;
图4为根据本发明的一个实施例的后架的沿图3中的线4-4的截面图;
图5为根据本发明的一个实施例的后架的沿图2中的线5-5的截面图;以及
与图5的视角类似,图6是根据本发明的一项实施例的燃烧室的后架和多种其他部件的整体截面图。
元件符号列表:
参考标号 | 部件 | 参考标号 | 部件 |
10 | 燃气涡轮机 | 12 | 压缩机部分 |
14 | 燃烧室部分 | 16 | 燃烧室 |
18 | 涡轮部分 | 20 | 气缸(casing) |
22 | 燃烧室衬里 | 24 | 燃烧区域 |
26 | 过渡件 | 30 | 导流套管 |
32 | 流路 | 34 | 冲击套管 |
36 | 流路 | 38 | 外部环状空间 |
40 | 燃料喷嘴 | 50 | 后架 |
52 | 冷却剂 | 54 | 轴向轴 |
56 | 径向轴 | 60 | 主体 |
61 | 外围 | 62 | 上部 |
64 | 下部 | 66 | 右侧部分 |
68 | 左侧部分 | 70 | 冷却通道 |
72 | 第一端 | 74 | 第二端 |
80 | 排出通道 | 82 | 第一端 |
84 | 第二端 | 90 | 冷却凹槽 |
92 | 开口 | 100 | 湍流器 |
110 | 密封凹槽 | 112 | 密封装置 |
114 | 开口 | 116 | 固定环 |
118 | 开孔 |
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各实施例,附图中将展示本发明实施例的一个或多个实例。各个实例用以解释本发明而非限定本发明。事实上,在不脱离本发明的范围或精神的前提下,所属领域的一般技术人员可轻易对本发明作各种修改和变化。例如,作为一项实施例的一部分进行说明或描述的特征可用于其他实施例中,从而得到另一项实施例。因此,本发明应涵盖所有基于所附权利要求书和其等效物的范围内的修改和变化。
图1所示是燃气涡轮机系统10的若干部分的简图。系统10包括压缩机部分12,如下所述,用以对流过系统10的工作流体加压。从压缩机部分12中排出的加压的工作流体流入燃烧室部分14中,所述燃烧室部分14的特征在于,多个燃烧室16(图1中仅展示了其中的一个)环绕系统10的轴成环状设置。进入燃烧室部分14的工作流体与诸如天然气或其他合适的液体或气体等燃料进行混合并燃烧。热的燃烧气体从每个燃烧室16流入涡轮部分18中,以驱动系统10并发电。
燃气涡轮机10中的每个燃烧室16可包括多种用于混合并燃烧工作流体和燃料的部件。例如,燃烧室16可包括气缸(casing)20,例如压缩机排气缸20。多种套管可至少部分设置在气缸20中,其中所述套管通常可为环状套管。例如,燃烧室衬里22通常可在内部形成有燃烧区域24。工作流体、燃料,以及根据需要提供的氧化剂通常在燃烧区域24中燃烧。所产生的热燃烧气体可向下游流动,经由燃烧室衬里22流入过渡件26中。导流套管30通常可环绕燃烧室衬里22的至少一部分,且界定两者之间的流路32。冲击套管34通常可环绕过渡件26的至少一部分,且界定两者之间的流路36。进入燃烧室部分14的工作流体可经由外部环状空间38流入气缸20中,其中所述外部环状空间38由气缸20界定,且至少部分环绕多种套管。至少一部分工作流体可经由导流套管30和冲击套管34中的孔(未图示)进入流路32和36中。如上所述,工作流体可随后进入燃烧区域24进行燃烧。
燃烧室16可进一步包括一个或多个燃料喷嘴40。燃料可由一个或多个歧管(未图示)提供给燃料喷嘴40。如上所述,一个或多个燃料喷嘴40可向燃烧区域24提供燃料,以及根据需要提供工作流体,以进行燃烧。
应了解,燃烧室16无需采用上述和本说明书所述的配置,且通常可采用具有以下功能的任何配置:能够使得工作流体与燃料混合,燃烧并进入系统10的涡轮部分18。例如,本发明包括环状燃烧室和筒仓式(silo-type)燃烧室,以及其他任何合适的燃烧室。
如上所述,热的燃烧气体从每个燃烧室16流入涡轮部分18中,以驱动系统10并发电。如图1和图6所示,后架50可安装到燃烧室16的过渡件26上,以将燃烧室16连接到涡轮部分18。例如,在示例性实施例中,后架50可焊接到过渡件26上,如图6所示,或者,如所属领域所公知的那样,所述后架50可以其他方式安装到过渡件26上。此外,冲击套管34的一端可具有设置在形成于后架50中的凹槽中的法兰,或者,如所属领域所公知的那样,所述冲击套管34可以其他方式与后架50接触。在系统10的运行过程中,后架50可进行冷却。因此,本发明涉及包括新颖的冷却特征的后架50,以及用于冷却后架50的新颖的方法。
通常情况下,可让冷却剂52流过形成于后架50中的各种新颖的冷却通道和/或凹槽,以冷却后架50。此外,可随后将冷却剂52排入流路36中。在某些实施例中,冷却剂52可为工作流体,例如压缩空气或其他合适的流体。或者,冷却剂52可为不同于工作流体的其他流体,例如含有氮气或蒸汽的流体。在对后架50进行冷却这一方面,这些实施例中的冷却剂52的冷却性能更加良好。在某些实施例中,如果冷却剂52与工作流体不同,则将经由独立的供应源来提供给后架50。但在替代性实施例中,冷却剂52可经由外部环状空间38来提供给后架50。
如图2和图3所示,后架50可具有相对于后架50在燃烧室中的位置的各种轴。例如,如图所示,可具有轴向轴54和径向轴56,即从轴向轴54径向延伸的轴56。轴向轴54通常可在沿着穿过后架50的流路的方向上。
如图2至图6所示,后架50可包括主体60。主体60通常可具有外围61,所述外围61通常可围绕主体60的外围表面。此外,主体60可包括上部62、下部64、右侧部分66,以及左侧部分68。应了解,后架50无需采用与上述相同的设计,且后架50可采用本发明的范围和精神内的任何合适的设计。
在某些实施例中,如图2到图4所示,本发明的后架50,例如后架50的主体60可具有一个或多个冷却通道70。冷却通道70可穿过主体60大体沿径向延伸。例如,在示例性实施例中,冷却通道70可设置在右侧部分66和/或左侧部分68中。冷却通道70可在铸造后架50的过程中形成于后架50中,或者可在铸造完成后,通过机械加工的方式形成于后架50中,或者可使用其他任何合适的工艺或装置形成于后架50中。
冷却通道70可包括第一端72和第二端74。第一端72可配置用于获取冷却剂52。例如,在示例性实施例中,如图2到图4所示,第一端72可不封闭,且与外部环状空间38连通,因此,流过外部环状空间38的冷却剂52的一部分可经由第一端72流入冷却通道70中。或者,第一端72可与独立的供应源连通,冷却剂52可从独立的供应源流入冷却通道70中。
在示例性实施例中,第二端74可以是封闭的,从而防止冷却剂52经由第二端74从冷却通道70中漏出。但或者,第二端74可不封闭,或与其他合适的导管连通。
因此,在系统10的运行过程中,冷却剂52可流过形成于后架50中的冷却通道70。后架50的各个表面与冷却剂52之间的热交换可有效地冷却后架50。
流过冷却通道70的冷却剂52可进一步从冷却通道70流入一个或多个排出通道80中,其中所述排出通道80形成于后架50的主体60中。排出通道80可从冷却通道70穿过主体60大体沿轴向延伸。例如,在示例性实施例中,排出通道80可形成于右侧部分66和/或左侧部分68中。排出通道80可在后架50的铸造过程中形成于后架50中,或者可在铸造完成后,以机械加工的方式形成于后架50中,或者可通过其他任何合适的工艺或装置形成于后架50中。
排出通道80可包括可供冷却剂流过的第一端82和第二端84。第一端82可与冷却通道70连通。例如,第一端82可通到冷却通道70中,冷却通道70中的冷却剂52可从冷却通道70经由第一端82流入排出通道80中。第二端84可配置成与流路36连通。例如,第二端84可通到流路36中,流过排出通道80的冷却剂52可从排出通道80经由第二端84流入流路36中。
因此,在系统10的运行过程中,冷却剂52可从冷却通道70流入一个或多个排出通道80中,然后从排出通道80排入流路36中。这种冷却通道70和排出通道80的优点在于,在冷却后架50的同时,可确保用于冷却后架50的冷却剂52不会进入位于燃烧区域24下游的过渡件26的内部。相反,冷却剂52将在流路36和流路32中用于冷却过渡件26和燃烧室衬里22,并随后流入燃烧区域24中进行混合和燃烧。
应了解,尽管本发明的冷却通道70和排出通道80可分别大体沿径向和轴向延伸,但冷却通道70和排出通道80的延伸方向无需完全与径向轴56或轴向轴54一致。例如,为了有效地进行冷却和排出,冷却通道70和排出通道80的延伸方向可与径向轴56或轴向轴54成一定角度。
在某些实施例中,如图2到图3,以及图5到图6所示,本发明的后架50,例如后架50的主体60可具有一个或多个冷却凹槽90。冷却凹槽90可大体环绕外围61的一部分延伸。例如,在示例性实施例中,冷却凹槽90可形成于上部62和/或下部61中。此外,在示例性实施例中,冷却凹槽90可仅大体环绕外围61的一部分延伸。例如,冷却凹槽90可仅穿过上部62和/或下部64的一部分延伸。冷却凹槽90可在后架50的铸造过程中形成于后架50中,或者可在铸造完成后,以机械加工的方式形成于后架50中,或者可通过其他任何合适的工艺或装置形成于后架50中。
冷却凹槽90可包括开口92。开口92可配置成用于获取冷却剂52。例如,在示例性实施例中,如图2到图3,及图5到图6所示,开口92可不封闭,且与外部环状空间38连通,因此,流过外部环状空间38的冷却剂52的一部分可经由开口92流入冷却凹槽90中。或者,开口92可与独立的供应源连通,冷却剂52可从独立的供应源流入冷却凹槽90中。
因此,在系统10的运行过程中,冷却剂52可流过形成于后架50中的冷却凹槽90。后架50的各个表面与冷却剂52之间的热交换可有效地冷却后架50。
流过冷却凹槽90的冷却剂52可进一步从冷却凹槽90流入一个或多个排出通道80中,其中所述排出通道80形成于后架50的主体60中。如上所述,排出通道80可从冷却凹槽90穿过主体60大体沿轴向延伸。例如,在示例性实施例中,排出通道80可形成于上部62和/或下部64中。
此外,如上所述,排出通道80可包括可供冷却剂流过的第一端82和第二端84。第一端82可与冷却凹槽90连通。例如,第一端82可通到冷却凹槽90中,冷却凹槽90中的冷却剂52可从冷却凹槽90经由第一端82流入排出通道80中。第二端84可配置成与流路36连通。例如,第二端84可通到流路36中,流过排出通道80的冷却剂52可从排出通道80经由第二端84流入流路36中。
因此,在系统10的运行过程中,冷却剂52可从冷却凹槽90流入一个或多个排出通道80中,然后从排出通道80排入流路36中。这种冷却凹槽90和排出通道80的优点在于,在冷却后架50的同时,可确保用于冷却后架50的冷却剂52不会进入位于燃烧区域24下游的过渡件26的内部。相反,冷却剂52将在流路36和流路32中用于冷却过渡件26和燃烧室衬里22,并随后流入燃烧区域24中进行混合和燃烧。
在某些实施例中,如图6所示,一个或多个湍流器100可设置在排出通道80、冷却通道70,或冷却凹槽90中。湍流器100可具有任意合适的形状或大小,以强化流过各种通道和/或凹槽的冷却剂52的湍流。湍流器可在铸造过程中形成于后架50中,或者在形成后架50后,安装到或以机械加工的方式形成于后架50中,或者通过其他任何合适的工艺或装置形成于后架50中。使用湍流器100来强化冷却剂52的湍流可增强后架50的冷却效果。
在某些实施例中,如图5到图6所示,后架50,例如主体60可进一步设有一个或多个密封凹槽110。密封凹槽110可大体环绕主体60的外围61的一部分或整个外围61延伸。此外,密封凹槽110可配置用于在其中接纳密封装置112。例如密封凹槽110可设有开口114,其中所述开口114可在其中接纳密封装置112。可提供密封装置112以防止冷却剂和热气体出现泄漏和混合。此外,如图所示,密封装置112可在后架50与涡轮部分18的固定环116之间形成大体密封的接口。
在某些实施例中,冷却凹槽90可位于密封凹槽110的上游。但在如图5和图6所示的其他实施例中,冷却凹槽90可位于密封凹槽110的下游。请注意,本发明所用的“上游”和“下游”是相对于流过燃烧室16的热气体流而言的。如果冷却凹槽90位于密封凹槽110的下游,则密封装置112可穿过开口92或相应的各个部分延伸。因此,在某些实施例中,开孔118可形成于密封装置112中。此类开孔118可使冷却剂52流过所述开孔,因此冷却剂52可经由开口92进入冷却凹槽90中。此外,通过使冷却剂52在流过冷却凹槽90后流过开孔118并冲击后架50,从而实现对后架50的冲击冷却,从而开孔118可增强后架50的冷却效果。
本发明进一步涉及用于冷却后架50的方法。例如,如上所述,所述方法可包括使冷却剂52流过大体沿径向延伸的冷却通道70,其中所述冷却通道70形成于后架50中。例如,如上所述,所述方法可进一步包括使冷却剂52从冷却通道70流入排出通道80中,其中所述排出通道80与冷却通道70连通。此外,例如如上所述,所述方法可包括将冷却剂52从排出通道80排入流路36中。
作为补充或替代,例如如上所述,所述方法可包括使冷却剂52流过冷却凹槽90,其中所述冷却凹槽90形成于后架50中。例如,如上所述,所述方法可进一步包括使冷却剂52从冷却凹槽90流入排出通道80中,其中所述排出通道80与冷却凹槽90连通。此外,例如如上所述,所述方法可包括将冷却剂52从排出通道80排入流路36中。
本说明书使用了各种实例来揭示本发明,包括最佳模式,同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明,包括制造并使用任何装置或系统、并实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定,并可包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同,或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别,则此类实例也属于权利要求书的范围。
Claims (14)
1.一种用于燃烧室(16)中过渡件(26)的后架(50),所述燃烧室(16)包括所述过渡件(26)和冲击套管(34),所述冲击套管至少部分界定两者之间的流路(36),所述后架(50)包括:
主体(60),所述主体包括上部、下部、左侧部分和右侧部分;
界定于所述主体(60)的所述左侧部分和所述右侧部分中的一个中、且大体沿径向延伸的冷却通道(70),所述冷却通道(70)包括配置用于获取冷却剂(52)的第一端(72);
界定于所述主体中的冷却凹槽,所述冷却凹槽围绕所述主体的外围的一部分延伸,所述冷却凹槽界定构造成接收冷却剂的开口;
界定于所述主体(60)中的多个排出通道(80),所述多个排出通道(80)中的至少一个包括与所述冷却通道(70)连通的第一端(82)、以及配置成与所述流路(36)连通的第二端(84),用以供所述冷却剂(52)流过,并且所述多个排出通道中的至少另一个包括与所述冷却凹槽连通的第一端和与所述流路连通的第二端,以供所述冷却剂从中流过;
密封装置,其横跨所述冷却凹槽的所述开口延伸;以及
设于所述密封装置的开孔,用于允许冷却剂流从中流过、并通过所述冷却凹槽的所述开口进入所述冷却凹槽。
2.根据权利要求1所述的后架(50),其特征在于,进一步包括多个冷却通道。
3.根据权利要求1所述的后架(50),其特征在于,所述冷却凹槽(90)界定于所述上部(62)或所述下部(64)其中之一。
4.根据权利要求3所述的后架(50),其特征在于,所述后架进一步包括多个冷却凹槽(90)。
5.根据权利要求1所述的后架(50),其特征在于,所述后架进一步包括设置在所述排出通道(80)中的多个湍流器(100)。
6.一种用于燃烧室(16)中过渡件(26)的后架(50),所述燃烧室(16)包括所述过渡件(26)和冲击套管(34),所述冲击套管至少部分界定两者之间的流路(36),所述后架(50)包括:
界定外围(61)的主体(60);
界定于所述主体(60)中且大体环绕所述主体(60)的所述外围(61)的一部分延伸的冷却凹槽(90),所述冷却凹槽(90)具有配置用于获取冷却剂(52)的开口(92),所述开口形成于所述主体的外表面中;以及
界定于所述主体(60)中的多个排出通道(80),所述多个排出通道(80)中的每一个包括与所述冷却凹槽(90)连通的第一端(72)、以及配置成与所述流路(36)连通的第二端(74),用以供冷却剂(52)流过;
密封装置,其横跨所述冷却凹槽的所述开口延伸;以及
设于所述密封装置的开孔,用于允许冷却剂流从中流过、并通过所述冷却凹槽的所述开口进入所述冷却凹槽。
7.根据权利要求6所述的后架(50),其特征在于,所述后架进一步包括界定于所述主体(60)中且大体环绕所述主体(60)的所述外围(61)延伸的密封凹槽(110),所述密封凹槽(110)配置用于接纳放置其中的密封装置。
8.根据权利要求7所述的后架(50),其特征在于,所述冷却凹槽(90)界定于所述密封凹槽(110)的下游。
9.根据权利要求7所述的后架(50),其特征在于,所述主体(60)包括上部(62)、下部(64)、左侧部分(68)和右侧部分(66),且其中所述冷却凹槽(90)界定于所述上部(62)或所述下部(64)其中之一。
10.根据权利要求7所述的后架(50),其特征在于,所述后架进一步包括:
界定于所述主体(60)中且大体沿径向延伸的冷却通道(70),所述冷却通道(70)包括配置用于获取冷却剂(52)的第一端(72);以及
界定于所述主体(60)中的多个排出通道(80),所述多个排出通道(80)中的至少一个包括与所述冷却通道(70)连通的第一端(82),以及配置成与所述流路(36)连通的第二端(84),且所述多个排出通道(80)中的至少另一个包括与所述冷却凹槽(90)连通的第一端(82),以及配置成与所述流路(36)连通的第二端(84),用以供所述冷却剂(52)流过。
11.根据权利要求6所述的后架(50),其特征在于,所述主体(60)包括上部(62)、下部(64)、左侧部分(68)和右侧部分(66),且其中所述冷却通道(70)界定于所述左侧部分(68)或所述右侧部分(66)其中之一。
12.根据权利要求11所述的后架(50),其特征在于,所述后架进一步包括多个冷却通道(70)。
13.根据权利要求7所述的后架(50),其特征在于,所述后架进一步包括设置在所述排出通道(80)中的多个湍流器(100)。
14.一种用于冷却燃烧室(16)中过渡件(26)的后架(50)的方法,所述燃烧室(16)包括所述过渡件(26)和冲击套管(34),所述冲击套管至少部分界定两者之间的流路(36),所述方法包括:
使冷却剂(52)流过大体沿径向延伸的冷却通道(70),其中所述冷却通道界定于所述后架(50)中;
使所述冷却剂(52)从所述冷却通道(70)流入排出通道(80)中,其中所述排出通道与所述冷却通道(70)连通;以及
将所述冷却剂(52)从所述排出通道(80)排入所述流路(36)中;以及
使冷却剂流从设于密封装置的开孔中流入,并通过界定于主体(60)中且大体环绕所述主体(60)的外围(61)的一部分延伸的冷却凹槽的开口(92)进入所述冷却凹槽;其中,所述冷却凹槽(90)的所述开口形成于所述主体的外表面中,所述密封装置横跨所述冷却凹槽的所述开口延伸。
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Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9115585B2 (en) * | 2011-06-06 | 2015-08-25 | General Electric Company | Seal assembly for gas turbine |
JP5804872B2 (ja) * | 2011-09-27 | 2015-11-04 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃焼器の尾筒、これを備えているガスタービン、及び尾筒の製造方法 |
US9127552B2 (en) | 2011-11-07 | 2015-09-08 | General Electric Company | Transition piece aft frame with fuel injection apertures |
US20140000267A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-02 | General Electric Company | Transition duct for a gas turbine |
US20150121884A1 (en) * | 2013-02-15 | 2015-05-07 | United Technologies Corporation | Stress relieved rectilinear duct |
US9574498B2 (en) * | 2013-09-25 | 2017-02-21 | General Electric Company | Internally cooled transition duct aft frame with serpentine cooling passage and conduit |
US9909432B2 (en) * | 2013-11-26 | 2018-03-06 | General Electric Company | Gas turbine transition piece aft frame assemblies with cooling channels and methods for manufacturing the same |
EP2907977A1 (de) * | 2014-02-14 | 2015-08-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Heißgasbeaufschlagbares Bauteil für eine Gasturbine sowie Dichtungsanordnung mit einem derartigen Bauteil |
EP3026219B1 (en) | 2014-11-27 | 2017-07-26 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Support segment for a transition piece between combustor and turbine |
US10156157B2 (en) * | 2015-02-13 | 2018-12-18 | United Technologies Corporation | S-shaped trip strips in internally cooled components |
EP3124749B1 (en) * | 2015-07-28 | 2018-12-19 | Ansaldo Energia Switzerland AG | First stage turbine vane arrangement |
JP6691919B2 (ja) * | 2015-09-15 | 2020-05-13 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃焼器用筒、燃焼器及びガスタービン |
EP3287610B1 (en) * | 2016-08-22 | 2019-07-10 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Gas turbine transition duct |
US10830142B2 (en) * | 2016-10-10 | 2020-11-10 | General Electric Company | Combustor aft frame cooling |
EP3421726B1 (en) * | 2017-06-30 | 2020-12-30 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Picture frame for connecting a can combustor to a turbine in a gas turbine and gas turbine comprising a picture frame |
US10577957B2 (en) * | 2017-10-13 | 2020-03-03 | General Electric Company | Aft frame assembly for gas turbine transition piece |
US11215072B2 (en) * | 2017-10-13 | 2022-01-04 | General Electric Company | Aft frame assembly for gas turbine transition piece |
US10718224B2 (en) * | 2017-10-13 | 2020-07-21 | General Electric Company | AFT frame assembly for gas turbine transition piece |
US10684016B2 (en) * | 2017-10-13 | 2020-06-16 | General Electric Company | Aft frame assembly for gas turbine transition piece |
JP7175298B2 (ja) * | 2020-07-27 | 2022-11-18 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
US11187152B1 (en) * | 2020-09-30 | 2021-11-30 | General Electric Company | Turbomachine sealing arrangement having a cooling flow director |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6412268B1 (en) * | 2000-04-06 | 2002-07-02 | General Electric Company | Cooling air recycling for gas turbine transition duct end frame and related method |
US20020112483A1 (en) * | 2001-02-16 | 2002-08-22 | Mitsubishi Heavy Industries Ltd. | Transition piece outlet structure enabling to reduce the temperature, and a transition piece, a combustor and a gas turbine providing the above output structure |
US20050241314A1 (en) * | 2003-07-14 | 2005-11-03 | Hiroya Takaya | Cooling structure of gas turbine tail pipe |
CN101644191A (zh) * | 2008-08-06 | 2010-02-10 | 通用电气公司 | 过渡管路后端构架的冷却及相关方法 |
CN101893255A (zh) * | 2009-02-17 | 2010-11-24 | 通用电气公司 | 具有传热表面增强件的单件式罐式燃烧器 |
Family Cites Families (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4195474A (en) * | 1977-10-17 | 1980-04-01 | General Electric Company | Liquid-cooled transition member to turbine inlet |
JPS5554636A (en) | 1978-10-16 | 1980-04-22 | Hitachi Ltd | Combustor of gas turbine |
US4465284A (en) * | 1983-09-19 | 1984-08-14 | General Electric Company | Scalloped cooling of gas turbine transition piece frame |
US5265412A (en) * | 1992-07-28 | 1993-11-30 | General Electric Company | Self-accommodating brush seal for gas turbine combustor |
US5474306A (en) * | 1992-11-19 | 1995-12-12 | General Electric Co. | Woven seal and hybrid cloth-brush seals for turbine applications |
US5414999A (en) | 1993-11-05 | 1995-05-16 | General Electric Company | Integral aft frame mount for a gas turbine combustor transition piece |
US5749218A (en) * | 1993-12-17 | 1998-05-12 | General Electric Co. | Wear reduction kit for gas turbine combustors |
JP4031590B2 (ja) * | 1999-03-08 | 2008-01-09 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器の尾筒シール構造及びその構造を用いたガスタービン |
EP1146289B1 (en) * | 2000-04-13 | 2008-12-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Cooling structure of combustor tail tube |
JP3600912B2 (ja) * | 2001-09-12 | 2004-12-15 | 川崎重工業株式会社 | 燃焼器ライナのシール構造 |
FR2840974B1 (fr) * | 2002-06-13 | 2005-12-30 | Snecma Propulsion Solide | Anneau d'etancheite pour cahmbre de combustion et chambre de combustion comportant un tel anneau |
DE10233805B4 (de) * | 2002-07-25 | 2013-08-22 | Alstom Technology Ltd. | Ringförmige Brennkammer für eine Gasturbine |
US6834507B2 (en) * | 2002-08-15 | 2004-12-28 | Power Systems Mfg., Llc | Convoluted seal with enhanced wear capability |
US6792763B2 (en) * | 2002-08-15 | 2004-09-21 | Power Systems Mfg., Llc | Coated seal article with multiple coatings |
US6860108B2 (en) * | 2003-01-22 | 2005-03-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine tail tube seal and gas turbine using the same |
US7043921B2 (en) * | 2003-08-26 | 2006-05-16 | Honeywell International, Inc. | Tube cooled combustor |
US8015818B2 (en) * | 2005-02-22 | 2011-09-13 | Siemens Energy, Inc. | Cooled transition duct for a gas turbine engine |
JP4476152B2 (ja) * | 2005-04-01 | 2010-06-09 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
EP1724526A1 (de) * | 2005-05-13 | 2006-11-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennkammerschale, Gasturbinenanlage und Verfahren zum An- oder Abfahren einer Gasturbinenanlage |
US7377117B2 (en) * | 2005-08-09 | 2008-05-27 | Turbine Services, Ltd. | Transition piece for gas turbine |
US7784264B2 (en) * | 2006-08-03 | 2010-08-31 | Siemens Energy, Inc. | Slidable spring-loaded transition-to-turbine seal apparatus and heat-shielding system, comprising the seal, at transition/turbine junction of a gas turbine engine |
US8001787B2 (en) * | 2007-02-27 | 2011-08-23 | Siemens Energy, Inc. | Transition support system for combustion transition ducts for turbine engines |
US7797948B2 (en) * | 2007-03-27 | 2010-09-21 | Siemens Energy, Inc. | Transition-to-turbine seal apparatus and transition-to-turbine seal junction of a gas turbine engine |
FR2921463B1 (fr) * | 2007-09-26 | 2013-12-06 | Snecma | Chambre de combustion d'une turbomachine |
US8322146B2 (en) | 2007-12-10 | 2012-12-04 | Alstom Technology Ltd | Transition duct assembly |
US20090324387A1 (en) | 2008-06-30 | 2009-12-31 | General Electric Company | Aft frame with oval-shaped cooling slots and related method |
US8186167B2 (en) | 2008-07-07 | 2012-05-29 | General Electric Company | Combustor transition piece aft end cooling and related method |
FR2937098B1 (fr) * | 2008-10-15 | 2015-11-20 | Snecma | Etancheite entre une chambre de combustion et un distributeur de turbine dans une turbomachine |
US8092159B2 (en) * | 2009-03-31 | 2012-01-10 | General Electric Company | Feeding film cooling holes from seal slots |
JP5653705B2 (ja) * | 2010-09-30 | 2015-01-14 | 三菱重工業株式会社 | 回収式空気冷却ガスタービン燃焼器冷却構造 |
US8573938B1 (en) * | 2010-11-22 | 2013-11-05 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Turbine vane with endwall film cooling |
US8353165B2 (en) * | 2011-02-18 | 2013-01-15 | General Electric Company | Combustor assembly for use in a turbine engine and methods of fabricating same |
-
2011
- 2011-03-16 US US13/049,237 patent/US9255484B2/en active Active
-
2012
- 2012-03-06 EP EP12158160.7A patent/EP2500523B1/en active Active
- 2012-03-15 CN CN201210078945.6A patent/CN102679402B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6412268B1 (en) * | 2000-04-06 | 2002-07-02 | General Electric Company | Cooling air recycling for gas turbine transition duct end frame and related method |
US20020112483A1 (en) * | 2001-02-16 | 2002-08-22 | Mitsubishi Heavy Industries Ltd. | Transition piece outlet structure enabling to reduce the temperature, and a transition piece, a combustor and a gas turbine providing the above output structure |
US20050241314A1 (en) * | 2003-07-14 | 2005-11-03 | Hiroya Takaya | Cooling structure of gas turbine tail pipe |
CN101644191A (zh) * | 2008-08-06 | 2010-02-10 | 通用电气公司 | 过渡管路后端构架的冷却及相关方法 |
CN101893255A (zh) * | 2009-02-17 | 2010-11-24 | 通用电气公司 | 具有传热表面增强件的单件式罐式燃烧器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US9255484B2 (en) | 2016-02-09 |
US20120234018A1 (en) | 2012-09-20 |
EP2500523B1 (en) | 2019-06-12 |
EP2500523A3 (en) | 2017-06-14 |
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