用于燃气轮机的罩帽的制作方法

专利检索2022-05-10  3



1.本发明涉及燃气轮机设备技术领域,尤其是涉及一种用于燃气轮机的罩帽。


背景技术:

2.传统的燃气轮机燃烧系统采用多个燃烧室用来实现可靠且高效的燃气轮机运行。各燃烧室包括火焰筒,燃料喷射系统,以及引导燃烧后热燃烧气自火焰筒至透平的过渡件。压气机将空气压缩到设计的压力后,一部分用于燃气轮机冷却,一部分进入燃烧室,进入燃烧室的气体一部分对过渡段、火焰筒、罩帽进行冷却,另一部分进入燃料喷射系统与燃料混合并点燃。相关技术中为实现对罩帽的高效冷却,通常在罩帽面板上设置发散冷却孔,但是相关技术中的罩帽面板存在发散冷却孔布置密度大,冷却效率低的问题。


技术实现要素:

3.本发明旨在至少在一定程度解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的实施例提出一种用于燃气轮机的罩帽,所述用于燃气轮机的罩帽的罩帽面板上设置螺旋通道,以利用螺旋通道增大冷却面积,提高冷却效率。
4.根据本发明实施例的用于燃气轮机的罩帽包括:罩帽外筒,所述罩帽外筒在其长度方向上具有相对的第一端和第二端,所述第一端具有冷却气入口,冷却气通过所述冷却气入口通入所述罩帽外筒内并沿从所述第一端到所述第二端的方向流动;罩帽面板,所述罩帽面板连接在所述罩帽外筒的第二端,且所述冷却气的流动方向垂直于所述罩帽面板所在的平面,所述罩帽面板具有多个沿其厚度方向贯穿所述罩帽面板的螺旋通道。
5.根据本发明实施例的用于燃气轮机的罩帽,通过在罩帽面板上设置贯穿罩帽面板的螺旋通道,可以提高冷却气与通道内壁的接触面积,从而能够在对罩帽进行高效冷却的同时,无需设置过多数量的螺旋通道,减少冷却气的消耗,增加燃机效率,延长罩帽使用寿命,降低污染物排放。
6.在一些实施例中,所述螺旋通道具有冷却气流入口和冷却气出口,所述冷却气通过所述冷却气流入口流入所述螺旋通道内并从所述冷却气出口流出,所述冷却气出口的朝向与所述罩帽面板的垂线之间的夹角为α,则满足20

≤α≤45


7.在一些实施例中,所述罩帽面板的厚度尺寸为s,则满足5mm≤s≤10mm。
8.在一些实施例中,所述螺旋通道的直径为d,则满足0.5mm≤d≤2mm。
9.在一些实施例中,所述螺旋通道包括第一螺旋通道和第二螺旋通道,所述第一螺旋通道的直径尺寸大于所述第二螺旋通道的直径尺寸,所述第一螺旋通道位于所述罩帽面板的高温区域。
10.在一些实施例中,所述第一螺旋通道的直径尺寸为d1,则1<d1≤2mm。
11.在一些实施例中,所述第二螺旋通道的直径尺寸为d2,则0.5≤d1≤1mm。
12.在一些实施例中,所述罩帽面板上设有多个贯穿所述罩帽面板的喷嘴通道,所述喷嘴通道可供燃气轮机的喷嘴通过。
13.在一些实施例中,所述喷嘴通道包括中心喷嘴通道和多个外围喷嘴通道,多个所述外围喷嘴通道环设在所述中心喷嘴通道的外周,且多个所述外围喷嘴通道在所述中心喷嘴通道的周向上间隔布置。
14.在一些实施例中,所述螺旋通道包括多个相连通的直道段,相邻所述直道段之间的夹角小于90


附图说明
15.图1是根据本发明实施例的用于燃气轮机的罩帽的罩帽面板的结构示意图。
16.图2是根据本发明实施例的用于燃气轮机的罩帽的罩帽面板的局部结构剖视图。
17.图3是根据本发明实施例的用于燃气轮机的罩帽的结构示意图。
18.附图标记:
19.用于燃气轮机的罩帽1;
20.罩帽外筒10;
21.罩帽面板20;喷嘴通道201;中心喷嘴通道2011;外围喷嘴通道2012;螺旋通道202;冷却气流入口2021;冷却气出口2022。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
23.如图1

图3所示,根据本发明实施例的用于燃气轮机的罩帽1包括罩帽外筒10和罩帽面板20。
24.具体地,如图1和图3所示,罩帽外筒10在其长度方向上具有相对的第一端和第二端,第一端具有冷却气入口,冷却气通过冷却气入口通入罩帽外筒10内并沿从第一端到所述第二端的方向流动,罩帽面板20连接在罩帽外筒10的第二端,且冷却气的流动方向垂直于罩帽面板20所在的平面,罩帽面板20具有多个沿其厚度方向贯穿罩帽面板20的螺旋通道202。可以理解的是,流入罩帽外筒10内的冷却气通过流经螺旋通道202形成发散冷却的效果,以利用发散冷却对罩帽1进行冷却降温。
25.发明人发现,在罩帽面板上设置发散冷却孔是该领域的常规技术手段,但是相关技术中的发散冷却孔均为直通道,而冷却气流经直通道的实际冷却面积较小,难以高效地对罩帽进行冷却,导致冷却气消耗量大。
26.由此,本技术通过在罩面面板上设置螺旋通道202,可以增大冷却气与通道内壁的接触面积,提高冷却效率,且考虑到螺旋通道202的冷却效果更好,在同等的冷却需求下,相较于传统的罩帽1,本技术的罩帽1可以减少螺旋通道202的数量,降低成本的同时,提高罩帽面板20的结构强度。
27.根据本发明实施例的用于燃气轮机的罩帽,通过在罩帽面板上设置贯穿罩帽面板的螺旋通道,可以提高冷却气与通道内壁的接触面积,从而能够在对罩帽进行高效冷却的同时,无需设置过多数量的螺旋通道,减少冷却气的消耗,增加燃机效率,延长罩帽使用寿命,降低污染物排放。
28.进一步地,如图2所示,螺旋通道202具有冷却气流入口2021和冷却气出口2022,冷
却气通过冷却气流入口2021流入螺旋通道202内并从冷却气出口2022流出,冷却气出口2022的朝向与罩帽面板20的垂线之间的夹角为α,则满足20

≤α≤45

。由此,合理设置α的数值,可以提高螺旋通道202的发散冷却效果。
29.进一步地,罩帽面板20的厚度尺寸为s,则满足5mm≤s≤10mm。例如,s可以为6mm、8mm或9mm,具体地,可根据实际冷却需求和罩帽1整体布局合理设置s的数值,以增大冷却面积的同时,兼顾罩帽1整体布局和结构强度。
30.进一步地,螺旋通道202的直径为d,则满足0.5mm≤d≤2mm。例如,d可以为0.8mm、1mm或1.5mm,具体地,可根据实际冷去需求,选择合理的直径尺寸,以使冷却气的通入流量满足发散冷却的需求。
31.进一步地,螺旋通道202包括第一螺旋通道202和第二螺旋通道202,第一螺旋通道202的直径尺寸大于第二螺旋通道202的直径尺寸,第一螺旋通道202位于罩帽面板20的高温区域。由此,根据罩帽面板20不同区域的冷却需求不同,合理布置第一螺旋通道202和第二螺旋通道202,可以对罩帽1实现高效冷却的同时,避免冷却气浪费。即在高温区域布置第一螺旋通道202,可以增大冷却气的流量,从而增大冷却面积,以对高温区域进行高效降温,在相对低温的区域布置第二螺旋通道202,避免冷却气的过量通入,避免浪费。
32.具体地,第一螺旋冷却通道的直径尺寸为d1,则1<d1≤2mm,第二螺旋通道202的直径尺寸为d2,则0.5≤d1≤1mm。
33.进一步地,如图1和图3所示,罩帽面板20具有喷嘴通道201,喷嘴通道201用于装配燃机的喷嘴。
34.进一步地,如图1所示,喷嘴通道201包括中心喷嘴通道2011和多个外围喷嘴通道2012,多个外围喷嘴通道2012环设在中心喷嘴通道2011的外周并在其周向上间隔布置。中心喷嘴通道2011和外围喷嘴通道2012均可对应装配燃气轮机的喷嘴。
35.在一些实施例中,螺旋通道202包括多个相连通的直道段2023,相邻直道段2023之间的夹角小于90

,从而可以进一步增加冷却气的接触面积。另外,直道段2023的延伸尺寸可根据气动冷却设计需求设置合理的数值,且多个直道段2023的延伸尺寸可相同也可不相同,对此不作限制。
36.在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
37.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
38.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的
普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
41.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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