專利名稱：用于透平機的封閉式冷卻的燃燒室的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于透平機的封閉式冷卻的燃燒室。
背景技術：
這種燃燒室被一種具有一層內壁和一層外壁的雙層壁圍繞，其中在內壁和外壁之間保留一個可供冷卻流體、通常為冷卻空氣流通的間隙。為了冷卻燃燒室通過一個通入到所述間隙中的冷卻流體輸入管道向所述間隙中導入一種冷卻流體、通常為冷卻空氣，以及所述冷卻空氣在吸收了由燃燒室排出的熱量后通過一根冷卻流體排出管道從所述間隙中流出。在已知的封閉式冷卻的燃燒室中所述外壁常常設計為雙層的空心瓷磚，其中，在所述空心瓷磚中通過一些通入到所述外壁與內壁之間的間隙中的冷卻流體輸入管形成一些空腔，這些被所述輸入管中斷的構成在空心瓷磚中的空腔用于導出被加熱的冷卻流體。在此，在空心瓷磚內部的冷卻流體通常沿燃燒室的軸向被導出。在這類結構中存在的主要問題是，所述具有圓形橫截面結構的、通過空心瓷磚導引的管具有與空心瓷磚交叉的管壁，阻擋了冷卻流體的流出路徑，并且進而對于所述流出的冷卻流體來說增大了流動阻力?；谶@種原因，這類空心瓷磚沿燃燒器的徑向、亦即沿穿過空心瓷磚的管的方向的尺寸通常會增大。所述燃燒室殼體的徑向尺寸也被迫受到所述徑向尺寸增大的影響，這種燃燒室殼體的徑向尺寸的增大一方面造成在制造殼體時增加材料的用量、另一方面造成增大了燃燒室所需占據(jù)的空間。

發(fā)明內容
從上述現(xiàn)有技術出發(fā)，本發(fā)明所要解決的技術問題是，這樣來改進一種用于透平機的封閉式冷卻的燃燒室該燃燒室能夠實現(xiàn)在具有更小徑向尺寸的同時使所述冷卻流體可靠且阻力很小地流出。
上述技術問題按照本發(fā)明通過一種用于透平機的封閉式冷卻的燃燒室來解決，該燃燒室具有一層限定所述燃燒空間的內壁和一層外壁，其中，在所述內壁和外壁之間保留有一個可供一種冷卻流體流通的間隙，以及具有一個通入到所述間隙中的冷卻流體輸入通道和一個用于從所述間隙中導出冷卻流體的冷卻流體排出通道，其中，所述冷卻流體排出通道具有一些基本上沿所述燃燒室的軸向定向延伸的、通道式的導出結構，這些導出結構被設置在它們之間的所述冷卻流體輸入通道的一些導入結構隔斷。。
由于所述冷卻流體排出通道具有一些基本上沿所述燃燒室的軸向定向延伸的、通道式的導出結構并且在這些導出結構中沒有流動障礙，所以在這些導出結構中的冷卻流體可以無大的流動阻力地被導出。與已知的按照通常結構由多個單獨的管實現(xiàn)的空心瓷磚相比，在按照本發(fā)明的設計結構中所述待排出的冷卻流體通過所述通道式的導出結構被導引出并且在所述燃燒室保持徑向尺寸不變的情況下以更小的流動阻力被排出。這最終實現(xiàn)了使燃燒室的徑向尺寸減小。
按照本發(fā)明燃燒室的第一種實施方式，所述外壁設計為雙殼層的空心瓷磚以及所述導出結構在所述空心瓷磚的內部在內、外殼層之間由一些沿燃燒室的軸向連續(xù)排列的貫穿所述空心瓷磚的用于導入冷卻流體的導流管列構成，其中，所述導流管至少在所述空心瓷磚的外殼層中具有一個沿燃燒室的軸向縱向延伸的孔形橫截面。由于與現(xiàn)有的設計為雙殼層的空心瓷磚的外壁相比不同點在于所述貫穿空心瓷磚的導流管不是具有一個貫通的圓形橫截面，而是至少在所述空心瓷磚的外殼層中具有一個沿燃燒室的軸向縱向延伸的孔形橫截面并且沿燃燒室的軸向連續(xù)地排列，由此，在兩相鄰列的導流管的管壁之間構成了一個沿燃燒室的軸向延伸的用于冷卻流體的導出通道。與現(xiàn)有的設計結構相比，冷卻流體明顯地可以以更小的流動阻力流過該導出通道。
按照這種實施方式的一項擴展設計，在沿燃燒室的軸向排列布置而成的各列導流管中的各個導流管至少在所述空心瓷磚的外殼層中的窄側之間的間距小于相鄰列導流管的導流孔之間的間距。通過這項擴展設計達到進一步改善疏浚所述在各列導流管之間形成的導出通道中流動的冷卻流體的流出性能。
另外，按照第一種實施方式的一項擴展設計，所述導流管在所述空心瓷磚的外殼層中具有一個帶有縱向延伸形狀的孔形橫截面以及在所述空心瓷磚的內殼層中具有一個圓形的孔形橫截面。通過這種結構一方面實現(xiàn)所述用于冷卻流體的通道式的導出結構的優(yōu)點，另一方面保留了所述用于導入冷卻流體的導流管的通入到所述間隙中的孔的有利的圓形形狀。其中，所述導流管沿其軸向延伸的方向是這樣構造的，即，在避免增大流動阻力的情況下，所述空心瓷磚的外殼層中的縱向延伸的“槽縫形狀”的孔漸進地過渡成為所述空心瓷磚的內殼層中的圓形孔。
按照第一種實施方式的另一項擴展設計，所述空心瓷磚的外殼層具有一個可拆卸式地固定的、優(yōu)選通過螺釘旋緊的密封片，該密封片封閉一個孔，通過該孔可接觸夠到所述內殼層的一個可拆卸式固定的、優(yōu)選通過螺釘連接的部段。通過這個設計結構可以以簡單的方式達到例如為了保養(yǎng)和維修的目的而需要接觸到所述包圍燃燒室的內壁。如果也在空心瓷磚中的接觸孔的位置處在該內壁上設置一個可封閉的孔，那么也可以接觸夠到所述燃燒室的內部。此外，所述密封片的解決方案還具有可以不增加結構費用地在所述雙層的空心瓷磚中設置一個孔的優(yōu)點。這種結構的特點是只需要很少的構件，而且這些構件可以和包圍所述孔的空心瓷磚的其余部位設計成完全一樣。
按照本發(fā)明的第二種實施方式，所述導出結構由一些構成在所述外壁上的沿燃燒室的軸向延伸的導出通道構成，在這些導出通道之間分別設置了一些導入結構。在這個設計方案中，所述燃燒室的外壁不是采用一種雙壁式的空心瓷磚、而是采用一種普通的單層的壁，在該單層壁的外側面上安置一些單個的、沿燃燒室的軸向延伸的導出通道。制造這樣一種原則上是單層結構的外壁顯然要比空心瓷磚的外壁簡單，因為這其中的構件通常情況下只涉及到鑄件。
按照該第二種實施方式的一項擴展設計，構成在所述外壁中的圓形的導出孔通入到所述導出通道中。為了排出從所述外壁與內壁之間的間隙流出的冷卻流體沿所述外壁設置一些分布成圓形的導出孔。所述導出孔成圓形分布從流體技術方面來看是有利的。多組成圓形分布的導出孔通入到一個導出通道中，在該導出通道中所述被導出的冷卻流體分別匯合地并且定向地被排出。
按照第二種實施方式的另一項擴展設計，所述在外壁上的導出通道由一些安置在設計于所述外壁上的、沿燃燒室的軸向延伸的筋肋上的蓋板構成。所述導出通道的這樣一種分成兩部分設計的方案實現(xiàn)了進一步簡化所述外壁的制造方法。該外壁可以由簡單的單層的鑄件制成。只是在鑄造時必須設計所述筋肋，而不需要構造空腔以形成導出通道。而這些導出通道最終是通過安裝上所述蓋板來構成的。
按照另一項擴展設計，其中，所述筋肋在其基底部具有一些用于逐漸過渡到在一個線形導出通道上的一些成圓形分布的導出孔的結構。通過這樣一個擴展結構實現(xiàn)了，在導出通道具有相對較小的寬度時，盡可能高效地將冷卻流體從一些成圓形地分布在所述外殼層的一個較寬區(qū)域內的導出孔導出。為了在所述各導出通道之間保留足夠的供冷卻流體導入孔形成用的空間，需要所述相對小的通道寬度。
最后，按照本發(fā)明的第二種實施方式的另一個有利的擴展設計，所述外壁由單殼層的鑄件構成，以及所述蓋板被焊接在所述筋肋上。


本發(fā)明的其他優(yōu)點和特征可以從下面借助于附圖對具體實施方式
的闡述中獲知。附圖中圖1以立體圖表示從一個封閉式冷卻的燃燒室的設計為空心瓷磚的外壁截取的一個局部，圖2a表示一個類似于圖1所示的局部，其具有一個用于構成一個人孔的集成組裝在其中的可取下的部段，圖2b表示所述可取下的部段和所述外壁的相鄰區(qū)域的剖示圖，圖3以立體圖表示從一個按照第二種實施方式的封閉式冷卻的燃燒室的外壁截取的一個局部，圖4表示圖3所示的實施方式的一個放大細節(jié)圖。
在附圖中相同的構件以相同的附圖標記標注。
具體實施例方式
圖1以截取局部的方式以立體圖表示按照本發(fā)明的燃燒室的外壁1的第一種實施方式。所述外壁1設計為雙層的空心瓷磚，其具有一個外殼層2和一個沿所述燃燒室的方向指向的內殼層3。一些導流管4連接所述外殼層2和所述內殼層3以用于導入一種冷卻流體。所述導流管4在外殼層2中具有一些縱向延伸的橢圓形的孔5以及在內殼層3中具有一些圓形的孔6。其中，所述導流管4沿燃燒室的軸向連續(xù)地排列成所述縱向延伸的橢圓形孔的窄的端面幾乎彼此相接以及相鄰列的導流管4的橢圓形孔5之間的間距大于各列中的孔5之間的間距。因此，在所述設計為空心瓷磚的外壁1的外殼層2與內殼層3之間構成的空腔9中在所述導流管4的各列之間設有沿燃燒室的軸向延伸的、通道式的導出結構，以用于導出冷卻流體。所述待導出的冷卻流體從雙壁式的燃燒室的(未示出的)內壁與所述外壁之間的一個(未示出的)間隙流出通過所述孔7流入到所述空腔9中。在那兒，冷卻流體達到所述通道式的導出結構8中并且集中地沿燃燒器的軸向在所述設計為空心瓷磚的外壁1的內部導出。
通過所述其側壁從所述橢圓形孔5過渡到一個圓形孔6的導流管4，新鮮的冷卻流體被導入到所述外壁1與(未示出的)內壁之間的間隙中。通過導流管4的所示擴展結構和配置在所述空心瓷磚的內部構成了所述通道式的導出結構8，這些結構可以實現(xiàn)流通阻力更小地、定向地導出冷卻流體。這允許所述外壁1具有一個與現(xiàn)有的空心瓷磚方案相比更小的沿徑向的、亦即沿所述導流管4的軸向定向的方向的尺寸。
在圖2a和2b中表示圖1所示的外壁1的一種可行的擴展結構。為了形成一個用于維修和保養(yǎng)目的孔、一個所謂的人孔，在所述設計為空心瓷磚的外壁1的外殼層2中構造了一個環(huán)繞的凹槽，穿過該凹槽可夠到一些螺栓14。利用這些螺栓14一個可取下的部段15被固定在所述設計為空心瓷磚的外壁1的外殼層2的其余部位上。在運行過程中所述凹槽10被一個通過螺栓夾緊的密封片11封閉。為此，該密封片11具有一些供一些螺栓12穿過以用于與所述外殼層2螺栓連接的孔13。所述可取下的部段15在其結構上與所述外殼層2的其余部位的結構相同。這實現(xiàn)了以類似于制造所述其他的設計為空心瓷磚的外壁1的方式簡化地制造所述可取下的部段15。為了取下所述可取下的部段15，所述密封片11被簡便地從所述外殼層2上松開并被取下。然后，通過所述凹槽10夠到所述螺栓14，在將這些螺栓旋松后就可以取下所述可取下的部段15。
圖3和4表示本發(fā)明的第二種實施方式。在此所示的外壁1不是設計為空心瓷磚的形式，而是由單層的、帶有一些沿燃燒室的軸向延伸的筋肋21的壁20構成。在所述筋肋21上安裝一些用于構成一些導出通道的蓋板22并且使這些蓋板與所述筋肋焊接連接。這樣構成的導出通道通入到一些供已導出的冷卻流體流出用的導出孔23中。在所述蓋板22位于其上的筋肋21之間的區(qū)域中通有一些用于導出冷卻流體的孔7。在所述筋肋21之間的未被所述用于構成一些導出通道的蓋板22覆蓋的區(qū)域包含一些用于導入冷卻流體的圓形孔6。為了盡可能地實現(xiàn)全面積覆蓋以及均勻分布地導入冷卻流體，而且此時所述導出通道要保持足夠大，所述筋肋21在其基底部為了過渡到所述圓形孔6上呈波浪式形狀。以這種方式進入到所述導出通道之間的冷卻流體在一個寬的面積區(qū)域中噴淋式地涌入到所述外壁1與一內壁之間的未示出的間隙內。
這種所示的實施方式也實現(xiàn)了使所述外壁沿燃燒室的徑向的尺寸更小。因為所述外壁1被制成帶有一些筋肋的單層的鑄件并且將所述蓋板焊接在所述筋肋上，因此該實施方式具有可簡便地制造所述外壁的優(yōu)點。
所示出的實施方式只為了用于闡述本發(fā)明，而本發(fā)明并不局限于這些
權利要求
1.一種用于透平機的封閉式冷卻的燃燒室，其具有一層限定所述燃燒空間的內壁和一層外壁(1)，其中，在所述內壁和外壁(1)之間保留有一個可供一種冷卻流體流通的間隙，以及具有一個通入到所述間隙中的冷卻流體輸入通道和一個用于從所述間隙中導出冷卻流體的冷卻流體排出通道，其中，所述冷卻流體排出通道具有一些基本上沿所述燃燒室的軸向定向延伸的、通道式的導出結構(8；21、22)，這些導出結構被設置在它們之間的所述冷卻流體輸入通道的一些導入結構(4；6)隔斷。
2.按照權利要求1所述的燃燒室，其特征在于，所述外壁(1)設計為雙殼層的空心瓷磚以及所述導出結構(8)在所述空心瓷磚的內部在內、外殼層之間由一些沿燃燒室的軸向連續(xù)排列的貫穿所述空心瓷磚的用于導入冷卻流體的導流管(4)構成，其中，所述導流管(4)至少在所述空心瓷磚的外殼層(2)中具有一個沿燃燒室的軸向縱向延伸的孔形橫截面(5)。
3.按照權利要求2所述的燃燒室，其特征在于，在沿燃燒室的軸向排列布置而成的各列導流管(4)中的各個導流管至少在所述空心瓷磚的外殼層(2)中的窄側之間的間距小于相鄰列導流管(4)的導流孔之間的間距。。
4.按照權利要求2或3所述的燃燒室，其特征在于，所述各導流管(4)在所述空心瓷磚的外殼層(2)中具有一個帶有縱向延伸形狀的孔形橫截面(5)以及在所述空心瓷磚的內殼層(3)中具有一個圓形的孔形橫截面(6)。
5.按照權利要求2至4之一所述的燃燒室，其特征在于，所述空心瓷磚的外殼層(2)具有一個可拆卸式地固定的、優(yōu)選通過螺釘旋緊的密封片(11)，該密封片(11)封閉一個孔(10)，通過該孔可夠到所述內殼層的一個可拆卸式固定的、優(yōu)選通過螺釘連接的部段。
6.按照權利要求1所述的燃燒室，其特征在于，所述導出結構由一些構成在所述外壁(1)上的沿燃燒室的軸向延伸的導出通道(21、22)構成，在這些導出通道之間分別設置了一些導入結構(6)。
7.按照權利要求6所述的燃燒室，其特征在于，構成在所述外壁(1)中的圓形的導出孔(7)通入到所述導出通道(21、22)中。
8.按照權利要求6或7所述的燃燒室，其特征在于，所述在外壁(1)上的導出通道(21、22)由一些安置在設計在所述外壁(1)上的、沿燃燒室的軸向延伸的筋肋(21)上的蓋板(22)構成。
9.按照權利要求8所述的燃燒室，其特征在于，所述筋肋(21)在其基底部(24)具有逐漸過渡到在一個線形通道上的一些圓形的孔(6)的結構。
10.按照權利要求8或9所述的燃燒室，其特征在于，所述外壁(1)由單殼層的鑄件構成以及所述蓋板(22)被焊接在所述筋肋(21)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于一臺透平機的封閉式冷卻的燃燒室，其具有一層限定所述燃燒空間的內壁和一層外壁(1)，其中，在所述內壁和外壁之間保留一個可供一種冷卻流體流通的間隙，并且所述燃燒室具有一個通入到所述間隙中的冷卻流體輸入通道和一個用于從所述間隙中導出冷卻流體的冷卻流體排出通道，將所述燃燒室擴展設計為使其沿徑向的尺寸更小，按照本發(fā)明，所述冷卻流體排出通道具有一些基本上沿所述燃燒室的軸向定向延伸的、通道式的導出結構(8)，這些導出結構被設置在它們之間的冷卻流體輸入通道的一些導入結構(4)隔斷。
文檔編號F23R3/42GK1510251SQ200310118859
公開日2004年7月7日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權日2002年12月19日
發(fā)明者彼得·蒂曼, 彼得 蒂曼 申請人:西門子公司