燃烧器衬套冷却系统的制作方法

专利名称：燃烧器衬套冷却系统的制作方法
技术领域：
本文所公开的主题主要涉及燃气轮机系统，并且更具体地涉及用于冷却燃气轮机系统的燃烧器中的燃烧器衬套的设备。
背景技术：
燃气轮机系统广泛地用于诸如发电的领域。常规燃气轮机系统包括压缩机、燃烧器和涡轮。在燃气轮机系统的操作期间，系统中的各种构件经受高温流，这可导致构件损坏。由于较高的温度流通常导致燃气轮机系统的性能、效率和功率输出的提高，故经受高温流的构件必须进行冷却以容许燃气轮机系统在升高的温度下操作。应当冷却的一种燃气轮机系统构件为燃烧器衬套。当由空气燃料混合物在燃烧器内的燃烧所引起的高温流经引导穿过燃烧器时，该高温流加热燃烧器衬套，这会导致燃烧器衬套损坏。具体而言，燃烧器衬套的下游端部分可经由密封件连接到燃烧器的其它构件如过渡件上，且因此可能未暴露于可对燃烧器衬套的其余部分进行冷却的各种空气流。因此，下游端部分可能为燃烧器衬套的寿命限制区段，其可能由于暴露于高温流而损坏。因此，为了延长燃烧器衬套的寿命，必须对下游端部分进行冷却。本领域中用于冷却燃烧器衬套下游端部分的各种策略是公知的。例如，从压缩机经由燃料喷嘴提供到燃烧器中的一部分空气流可经由环形包壳(wrapper)虹吸到限定在燃烧器衬套下游端部分的外表面中的管道中。当空气流经引导穿过这些管道时，该空气流可冷却下游端部分。然而，由这些管道内的空气流对下游端部分的冷却通常受限于下游端部分的厚度，该厚度降低了管道相对于燃烧器衬套内的高温流的接近性，从而降低了管道的冷却有效性。此外，通过限定在燃烧器衬套下游端部分的外表面中的管道对燃烧器衬套进行冷却通常导致相当低的热传递速率和不均勻的燃烧器衬套温度分布。因此，本领域中将期望的是一种用于燃烧器衬套的改进型冷却系统。例如，一种在燃烧器衬套下游端部分中提供相对较高的热传递速率和相对均勻的温度分布的冷却系统将是有利的。此外，将期望的是一种减少冷却燃烧器衬套所需的冷却流总量的燃烧器衬套冷却系统。

发明内容
本发明的方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或可根据该说明而清楚，或可通过实施本发明而懂得。在一个实施例中，公开了一种燃烧器衬套。该燃烧器衬套包括上游部分、从上游部分沿大致纵向轴线延伸的下游端部分，以及与下游端部分的内表面相关联的覆盖层。下游端部分包括内表面和外表面，其中，内表面限定多个微管道(或微槽道，microcharmel)。下游端部分还限定在内表面与外表面之间延伸的多个通道。多个微管道流体地连接到该多个通道上，且构造成用以使冷却介质经由其流过，从而冷却燃烧器衬套。参照以下说明和所附权利要求，本发明的这些及其它特征、方面和优点将会得到更好地理解。并入本说明书中且构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，且结合说明一起用于阐述本发明的原理。


在参照附图的说明书中，针对本领域普通技术人员阐述了本发明包括其最佳模式的完整和能够实施的公开内容，在附图中图1为燃气轮机系统的简图；图2为本公开内容的燃气轮机系统的各种构件的一个实施例的侧剖面视图；图3为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的一个实施例的透视图；图4为本公开内容的燃烧器衬套的下游端部分的另一实施例的分解透视图；图5为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的分解透视图；图6为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的透视图；图7为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的透视图；图8为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的一个实施例的截面视图；图9为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的截面视图；以及图10为本公开内容的燃烧器衬套下游端部分的另一实施例的截面视图。零件清单10燃气轮机系统12压缩机14燃烧器16 涡轮18 轴20燃料喷嘴22供给燃料24氧化介质洸热气流28热气通路30扩散器32 排放仓室(plenum)34 盖板40燃烧器衬套42流动套筒44流动通路46 入口48燃烧室
50冲击套筒
52安装凸缘
54安装部件
56过渡件
58流动通路
60入口
62过渡件腔体
64冷却介质
66涡轮喷嘴
70上游部分
72下游端部分
73纵向轴线
74内表面
76外表面
78覆盖层
80微管道
82深度
84宽度
86长度
90通道
92排出通道
94仓室
102内表面
104外表面
110燃烧器衬套基底
112金属涂层
114连结涂层
116热障涂层
118第二热障涂层
120管道
130密封环
132进给通道
140环形包壳
142进给通道
144密封板
具体实施例方式
现将详细地参照本发明的实施例，其中的一个或多个实例在附图中示出。各实例均是通过对本发明的阐释来提供的，而并非对本发明进行限制。实际上，本领域普通技术人员将清楚的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行各种修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一实施例来使用，以产生又一个实施例。因此，期望的是，本发明涵盖归入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变型。图1为燃气轮机系统10的简图。系统10可包括压缩机12、燃烧器14、涡轮16以及燃料喷嘴20。此外，系统10可包括多个压缩机12、燃烧器14、涡轮16以及燃料喷嘴20。 压缩机12和涡轮16可通过轴18联接。轴18可为单个轴，或联接在一起而形成轴18的多个轴节段。燃气轮机系统10可使用液体或气体燃料如天然气或富氢合成气来使系统10运转。例如，燃料喷嘴20可引入供给燃料22和来自压缩机12的氧化介质24(见图2)，使供给燃料22与氧化介质M相混合以产生冷却剂-燃料混合物，以及将冷却剂-燃料混合物排放到燃烧器14中。在示例性实施例中，氧化介质M可为空气。然而，应当理解的是，本公开内容的氧化介质M不限于空气，而是可为任何适合的流体。由燃烧器14接收的冷却剂-燃料混合物可在燃烧器14内燃烧，从而产生热的加压排出气体或热气流26。燃烧器 14可经由燃烧器14内的热气体通路观将热气流沈引导到涡轮16中。当热气流沈穿过涡轮16时，涡轮16可引起轴18旋转。轴18可联接到涡轮系统10的各种构件上，包括压缩机12。因此，轴18的旋转可引起压缩机12操作，从而压缩氧化介质M。因此，在操作中，氧化介质M可进入轮机系统10中，且在压缩机12中加压。氧化介质M然后可与供给燃料22相混合以便在燃烧器14内燃烧。例如，燃料喷嘴20可将燃料-冷却剂混合物以对于最佳的燃烧、排放、燃料消耗和功率输出的适当比例喷射到燃烧器14中。燃烧可产生热气流沈，该热气流沈可经由燃烧器14提供至涡轮16。如图2中所示，燃烧器14通常流体地联接到压缩机12和涡轮16上。压缩机12可包括彼此流体连通地联接的扩散器30和排放仓室32，以便于将氧化介质M引导至燃烧器 14。例如，在压缩机12中压缩之后，氧化介质M可流经扩散器30并提供至排放仓室32。 氧化介质M然后可从排放仓室32经由燃料喷嘴20流动至燃烧器14。燃烧器14可包括位于燃烧器14上游端处的盖板34。盖板34可至少部分地支承燃料喷嘴20，且提供通路，经由该通路可将氧化介质M和供给燃料22引导至燃料喷嘴20。燃烧器14可包括构造成用以有助于氧化介质M的中空环形壁。例如，燃烧器14 可包括设置在流动套筒42内的燃烧器衬套40。如图2中所示，燃烧器衬套40和流动套筒 42的布置大致为同心的，且可在其间限定环形通道或流动通路44。在一些实施例中，流动套筒42和燃烧器衬套40可限定燃烧器14的第一或上游中空环形壁。流动套筒42可包括多个入口 46，这些入口 46提供用于至少一部分氧化介质M从压缩机12经由排放仓室32 进入流动通路44的流动通路。换言之，流动套筒42可按一定的开孔图案进行穿孔以限定带孔的环形壁。燃烧器衬套40的内部可限定大致圆柱形或环形的燃烧室48，且至少部分地限定热气体通路观，热气流26可引导穿过该热气体通路观。在燃烧器衬套40和流动套筒42的下游，冲击套筒50可联接到流动套筒42上。流动套筒42可包括构造成用以收容冲击套筒50的安装部件M的安装凸缘52。过渡件56可设置在冲击套筒50内，使得冲击套筒50包绕过渡件56。冲击套筒50和过渡件56的同心布置可在其间限定环形通道或流动通路58。冲击套筒50可包括多个入口 60，这些入口 60可提供用于至少一部分氧化介质M从压缩机12经由排放仓室32进入流动通路58的流通通路。换言之，冲击套筒50可按一定的开孔图案进行穿孔以限定带孔的环形壁。过渡件56 的内部腔体62可进一步限定热气体通路观，经由该热气体通路观可将来自于燃烧室48的热气流26引导到涡轮16中。如图所示，流动通路58流体地联接到流动通路44上。因此，流动通路44和58共同限定了一流动通路，该流动通路构造成用以将来自于压缩机12和排放仓室32的氧化介质M提供至燃料喷嘴20，同时还冷却燃烧器14。如上文所述，在操作中，涡轮系统10可引入氧化介质对，且将氧化介质M提供至压缩机12。由轴18驱动的压缩机12可旋转和压缩氧化介质24。压缩的氧化介质M然后可排放到扩散器30中。大部分的压缩氧化介质M然后可从压缩机12经由扩散器30排放穿过排放仓室32并进入燃烧器14中。此外，小部分的压缩氧化介质M(未示出)可向下游引导以便冷却涡轮发动机10的其它构件。排放仓室32内的一部分压缩氧化介质M可经由入口 60进入流动通路58。如下文所述，示为冷却介质64的一部分氧化介质M可从流动通路58引至燃烧器衬套40，且可用于冷却燃烧器衬套40。流动通路58中的剩余氧化介质M然后可向上游引导穿过流动通路44，以便引导氧化介质M经过燃烧器衬套34。因此，流动通路在上游方向由流动通路 58 (由冲击套筒50和过渡件56形成)和流动通路44 (由流动套筒42和燃烧器衬套40形成)限定。因此，流动通路44可从流动通路58和入口 46两者接收氧化介质M。穿过流动通路44的氧化介质24然后可向上游引向燃料喷嘴20，在其中氧化介质M可与供给燃料 22相混合，且在燃烧室48内点燃以产生热气流沈。热气流沈可经由燃烧室48沿热气体通路28引导到过渡件腔体62中，且经由涡轮喷嘴66通向涡轮16。图3至图7示出了本公开内容的燃烧器衬套40的部分的各种实施例的透视图。通常，燃烧器衬套40可包括上游部分70和从上游部分70沿大致纵向轴线73延伸的下游端部分72。下游端部分72可为燃烧器衬套40的与过渡件56相关联的部分。此外，下游端部分72可包括内表面74和外表面76。内表面74可为与热气体通路28大致相关联的表面， 而外表面76可为通常与过渡件56相关联的表面。应当理解的是，上游部分70和下游端部分72可具有任何适合的构造，如任何适合的长度、半径，以及渐缩形或非渐缩形的部分。本公开内容的燃烧器衬套40还可包括覆盖层78。如下文所述，覆盖层78可与下游端部分72的内表面74相关联。下游端部分72的内表面74可限定多个微管道80。微管道80可构造成用以使冷却介质64经由其流过，从而大致冷却下游端部分72和燃烧器衬套40。例如，微管道80通常可为形成且限定在内表面74上的敞开管道。此外，与内表面74相关联的覆盖层78可覆盖微管道80，以及在示例性实施例中还可限定微管道80。如下文所述，流至微管道80的冷却介质64可流经内表面74与覆盖层78之间的微管道80，从而冷却下游端部分72和覆盖层78，且然后可从微管道80排出，如下文所述。微管道80例如可通过激光加工、喷水加工、 电化学加工(“ECM")、放电加工(“EDM")、光刻法或能够向适合的微管道80提供适当的尺寸和公差的任何其它工艺来形成在下游端部分72中。微管道80可具有范围从大约0. 2毫米(〃 mm")至大约3mm的深度82，例如从大约0. 5mm至大约1mm。进一步而言，微管道80可具有范围从大约0. 2mm至大约3mm的宽度84，例如从大约0. 5mm至大约1mm。进一步而言，微管道80可具有长度86。微管道80的长度86可大致等于下游端部分72的长度，或可小于或大于下游端部分72的长度。还应理解的是，微管道80的深度82、宽度84和长度86不需要对于各个微管道80都相同，而是在微管道80之间可有所变化。在示例性实施例中，多个微管道80中各个的深度82可在微管道80的整个长度86 上为大致恒定的。然而，在另一示例性实施例中，多个微管道80中各个的深度82可为逐渐减小的。例如，多个微管道80中各个的深度82可沿着微管道80的长度86在冷却介质64 流经微管道80的方向上减小。然而，作为备选，多个微管道80中各个的深度82可沿着微管道80的长度86在冷却介质64流经微管道80的方向上扩大。应理解的是，多个微管道 80中各个的深度82可以任何方式沿微管道80的整个长度86而变化，如所期望地那样减小和扩大。此外，应理解的是，若干微管道80可具有大致恒定的深度82，而其它微管道80可具有逐渐减小的深度82。在示例性实施例中，多个微管道80中各个的宽度84可在微管道80的整个长度86 上为大致恒定的。然而，在另一示例性实施例中，多个微管道80中各个的宽度84可为逐渐减小的。例如，多个微管道80中各个的宽度84可沿着微管道80的长度86在冷却介质64 流经微管道80的方向上减小。作为备选，多个微管道80中各个的宽度84可沿着微管道 80的长度86在冷却介质64流经微管道80的方向上扩大。应理解的是，多个微管道80中各个的宽度84可以任何方式沿微管道80的整个长度86而变化，如所期望地那样减小和扩大。此外，应理解的是，若干微管道80可具有大致恒定的宽度84，而其它微管道80可具有逐渐减小的宽度84。微管道80可具有带任何几何形状的截面，举例来说，如矩形、椭圆形、三角形，或具有适于促进冷却介质64流过微管道80的任何其它几何形状。应理解的是，若干微管道 80可具有带一定几何形状的截面，而其它微管道80可具有带其它各种几何形状的截面。在一些实施例中，微管道80可相对于纵向轴线73线性地延伸穿过下游端部分72。 作为备选，微管道80可相对于纵向轴线73围绕下游端部分72螺旋地延伸。在其它备选实施例中，微管道80可为大致弯曲、正弦曲线形或蛇形微管道80。在示例性实施例中，多个微管道80中的各个均可具有大致光滑的表面。例如，微管道80的表面可大致或完全没有凸起、凹部或表面结构(或表面纹理)。然而，在备选实施例中，多个微管道80中的各个均可具有包括多个表面特征的表面。表面特征可为从微管道80的表面延伸的分立凸起。例如，表面特征可包括翅片形凸起、圆柱形凸起、环形凸起、 人字形凸起、形成在微管道80内的交叉影线凹槽(或花纹凹槽，cross-hateched groove) 之间的升高部分，或它们的任何组合，以及任何其它适合的几何形状。应理解的是，表面特征的尺寸可选择成大体上优化下游端部分72和燃烧器衬套40的冷却，同时满足微管道80 的几何约束。在一些实施例中，各微管道80可为单个分立的微管道80。然而，在其它实施例中， 各微管道80，或微管道80的任何部分都可从单个微管道80分出，以形成多个微管道分支。下游端部分72还可限定多个通道90。通道90可在下游端部分72的内表面74与外表面76之间延伸。多个微管道80可流体地连接到多个通道90上。例如，通道90可限定在下游端部分72中，如图3、图4和图5中所示那样成大致环形阵列，和/或如图4和图5中所示那样成相对线性的图案，或成任何其它适合的图案或阵列。因此，提供至燃烧器衬套40的冷却介质64可流经通道90并提供至微管道80。此外，多个通道90中的各个均可构造成用以提供对覆盖层78的冲击冷却。例如， 通道90可定向为在下游端部分72内相对于覆盖层78大致垂直。因此，当冷却介质64流经通道90并提供至微管道80时，冷却介质64可从通道90排出，且可冲击覆盖层78，从而提供对覆盖层78的冲击冷却。在冷却介质64流经微管道80从而冷却下游端部分72和燃烧器衬套40以及冷却覆盖层78之后，冷却介质64可从微管道80排出。例如，在如图3、图4和图5中所示的一个实施例中，冷却介质64可从微管道80直接地排出。因此，冷却介质64可从微管道80直接地流入热气体通路观中。作为备选，如图6和图7中所示，冷却介质64可邻近覆盖层78排放到热气体通路观中。例如，覆盖层78可限定多个排气通道92。此外，下游端部分72的内表面74可限定仓室94或多个仓室94。如图7中所示，仓室94或多个仓室94可构造成用以从多个微管道80或从多个微管道80的至少一部分接收冷却介质。通常，举例而言，仓室94或多个仓室94可相对于热气流沈环形地限定为围绕下游端部分72，且可与多个微管道80成流体连通。因此，流经微管道80的冷却介质64可离开微管道80进入仓室94中，以及在示例性实施例中可在从下游端部分72排出之前分布于整个仓室。各排出通道92均可如图6中所示那样流体地连接到多个微管道80中的一个上， 或如图7中所示那样流体地连接到仓室94上。此外，各排出通道92均可构造成用以从多个微管道80或从仓室94接收冷却介质64，以及邻近覆盖层78排出冷却介质64。例如，排出通道92可大致在覆盖层78的内表面102与外表面104(见图8至图10)之间延伸，且可流体地连接到微管道80或仓室94上。热气流沈可在压力大致低于通道90和微管道80 中的压力下流过覆盖层78的内表面102。该压差可导致冷却介质64流经微管道80，以便从微管道80流入且穿过排出通道92，且邻近覆盖层78的内表面102从排出通道92排出并进入热气体通路观中。应理解的是，各微管道80均可连接到一个或多个排出通道92上。 还应理解的是，排出通道92可定向为相对于微管道80和/或仓室94成任何角度。此外， 应理解的是，排出通道92可具有大致圆形或椭圆形的横截面、大致矩形的横截面、大致三角形的横截面，或可具有任何其它适合形状的多边形横截面。下游端部分72和覆盖层78可分别包括单种材料，如基底或涂层，或可分别包括多种材料，如多个基底和涂层。例如，在如图8中所示的一个示例性实施例中，下游端部分72 可包括燃烧器衬套基底110。例如，基底110可为镍基、钴基或铁基超级合金。合金可为铸造或锻造的超级合金。应理解的是，本公开内容的燃烧器衬套基底110不限于上述材料，而是可为用于燃烧器衬套40的任何部分的任何适合的材料。此外，如图8中所示，覆盖层78可包括金属涂层112。在一个示例性方面的实施例中，金属涂层112可为基于任何金属或金属合金的涂层，举例来说，例如镍基、钴基、铁基、 锌基或铜基涂层。作为备选，覆盖层78可包括连结涂层114。连结涂层114可为任何适合的连结材料。例如，连结涂层114可具有化学成分MCrAl (X)，其中，M为选自Fe、Co和Ni以及它们的组合所构成的组中的元素，而(X)为选自由下列各项所构成的组中的元素Y’成形剂、例如由Ta、Re和诸如Y、Zr、Hf、Si的活性元素所构成的固体溶液加强剂，以及由B、C及其组合所构成的晶界加强剂。连结涂层114可例如通过物理汽相沉积工艺而施加到下游端部分 72上，其中，物理汽相沉积工艺例如有电子束蒸发、离子-等离子弧蒸发、或溅射、或热喷涂工艺如空气等离子喷涂、高速含氧燃料或低压等离子喷涂。作为备选，连结涂层114可为扩散的铝化物连结涂层，如具有化学成分NiAl或PtAl的涂层，以及连结涂层114可例如通过汽相铝化或化学汽相沉积而施加到下游端部分72上。作为备选，覆盖层78可包括热障涂层(〃 TBC" )116。TBC 116可为任何适合的热障材料。例如，TBC 116可为氧化钇-稳定二氧化锆，且可通过物理汽相沉积工艺或热喷涂工艺而施加到下游端部分72上。作为备选，TBC 116可为陶瓷，举例来说，例如为由诸如 IV、V和VI族元素形成的氧化物的其它耐热氧化物改性的氧化锆的薄层，或为由诸如La、 Nd、Gd、Yb等镧系元素改性的氧化物。在其它示例性实施例中，如上文所述，下游端部分72和覆盖层78可分别包括多种材料，如多个基底和涂层。例如，在如图9中所示的一个实施例中，下游端部分72可包括燃烧器衬套基底110和连结涂层114。下游端部分72可包括外表面76，而连结涂层114可包括内表面74。因此，多个微管道80可限定在连结涂层114中。此外，如图9中所示，覆盖层 78可包括TBC 116。如图10中所述的另一实施例中，下游端部分72可包括燃烧器衬套基底110、连结涂层114以及第一 TBC 116。燃烧器衬套基底110可包括外表面76，而第一 TBC 116可包括内表面74。因此，多个微管道80可限定在第一 TBC 116中。此外，如图10中所示，覆盖层78可包括第二 TBC 118。此外，如图8中所示，燃烧器衬套40可包括设置成邻近覆盖层78的TBC 116。此外，如图8中所示，燃烧器衬套40可包括设置在TBC 116与覆盖层78之间的连结涂层114。 作为备选，覆盖层78可包括金属涂层112、连结涂层114以及TBC 116。在一些实施例中，如图4中所示，下游端部分72的外表面76可限定多个管道120。 管道120可构造成用以使冷却介质64经由其流过，大体上进一步冷却下游端部分72和燃烧器衬套40。管道120可为具有微管道80的任何特性的微管道，或可大于微管道80，以及例如使用诸如磨削、铸造、模制或激光蚀刻/切割的任何适合的技术来形成。管道120可流体地连接到微管道80上。例如，至少一部分通道90可流体地连接到至少一部分管道120上。如图4中所示，各种的通道90可限定在管道120中。因此，流经管道120的冷却介质64可由通道90接收，且可经由通道90流至微管道80。本公开内容的燃烧器14还可包括密封环130，如图3至图5中所示。密封环130 可提供在燃烧器衬套40例如下游端部分72与过渡件56之间的密封。在示例性实施例中，如图5中所示，密封环130还可限定多个进给通道132。进给通道132可构造成用以使冷却介质64经由其流过。例如，流至下游端部分72的冷却介质 64可至少部分地流过密封环130，而该冷却介质64的至少一部分可由进给通道132接收。此外，限定在下游端部分72中的至少一部分通道90可构造成用以从多个进给通道132接收冷却介质64。例如，各种的通道90可限定在下游端部分72中，以便在密封环 130定位成邻近下游端部分72时，这些通道90大体上由密封环130覆盖。因此，经由进给通道132流经密封环130的冷却介质64可由这些通道90接收，且大体上流至微管道80。
11然而，应理解的是，其它通道90可在密封环130外限定于下游端部分72中，且这些通道90 可接收冷却介质64，该冷却介质64并非流经进给通道132的冷却介质64。在其它示例性实施例中，如图4中所示，燃烧器还可包括环形包壳140。环形包壳 140可设置在燃烧器衬套40如下游端部分72与密封环130之间。环形包壳140可限定多个进给通道142。进给通道142可构造成用以使冷却介质64经由其流过。例如，流至下游端部分72的冷却介质64可至少部分地流过环形包壳140，且该冷却介质64的至少一部分由进给通道142接收。在一些实施例中，密封板144可设置在环形包壳140的下游端上或与其邻近。密封板144可防止冷却介质64流过环形包壳140，且可促进冷却介质64流至进给通道142。此外，限定在下游端部分72中的至少一部分通道90可构造成用以从多个进给通道142接收冷却介质64。例如，各种的通道90可限定在下游端部分72中，以便在环形包壳 140定位成邻近下游端部分72时，这些通道90大体上由环形包壳140覆盖。因此，经由进给通道142流经环形包壳140的冷却介质64然后可由这些通道90接收，且大体上流至微管道80。然而，应理解的是，其它通道90可在环形包壳140外限定于下游端部分72中，且这些通道90可接收冷却介质64，该冷却介质64并非流经进给通道142的冷却介质64。通过使用如本文所述的微管道80和通道90，以相对较高的热传递速率和相对均勻的温度分布而提供对燃烧器衬套40的冷却。因此，可延长燃烧器衬套40的寿命，且燃烧器衬套40还可容许使用更高温度的热气流沈，从而提高系统10的性能和效率。此外，冷却所需的冷却介质64的总量可通过使用微管道80和通道90而减少，从而减少为冷却而转移的氧化介质M的总量。有益的是，这种减少可降低NOx排放物和减小邻近燃烧器衬套40 和过渡件56的冷却条纹(streak)，从而进一步降低下调时的CO水平。本书面说明使用了包括最佳模式的实例来公开本发明，且还使本领域普通技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员所构思出的其它实例。如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无实质差别的同等结构元件，则认为它们落在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种燃烧器衬套(40)，包括上游部分(70)；从所述上游部分(70)沿大致纵向轴线(7 延伸的下游端部分(72)，所述下游端部分 (72)包括内表面(74)和外表面(76)，所述内表面(74)限定多个微管道(80)，所述下游端部分(7 还限定在所述内表面(74)与所述外表面(76)之间延伸的多个通道(90)，其中， 所述多个微管道(80)流体地连接到所述多个通道(90)上；以及与所述下游端部分的内表面(74)相关联的覆盖层(78)，其中，所述多个微管道(80)构造成用以使冷却介质(64)经由其流过，冷却所述燃烧器衬套(40)。
2.根据权利要求1所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述覆盖层(78)为金属涂层 (112)、连结涂层(114)或热障涂层(116)中之一。
3.根据权利要求1至权利要求2中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述燃烧器衬套GO)还包括设置成邻近所述覆盖层(78)的热障涂层(116)。
4.根据权利要求3所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述燃烧器衬套00)还包括设置在所述热障涂层(116)与所述覆盖层(78)之间的连结涂层(114)。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述下游端部分m包括燃烧器衬套基底(no)。
6.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述下游端部分包括燃烧器衬套基底(110)和连结涂层(114)，以及其中，所述多个微管道 (80)限定在所述连结涂层(114)中。
7.根据权利要求6所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述覆盖层(78)包括热障涂层(116)。
8.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述下游端部分(72)包括燃烧器衬套基底(110)、连结涂层(114)以及第一热障涂层(116)，以及其中，所述多个微管道(80)限定在所述第一热障涂层(116)中。
9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述多个微管道(80)相对于所述纵向轴线(73)线性地延伸。
10.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述多个微管道(80)相对于所述纵向轴线(73)螺旋地延伸。
11.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述下游端部分的外表面(76)限定多个管道(120)，所述多个管道(120)中的各个均构造成用以使冷却介质(64)经由其流过，冷却所述燃烧器衬套(40)，以及其中，所述多个通道(90)中的至少一部分还流体地连接到所述管道(120)的至少一部分上。
12.根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，冷却介质(64)从所述多个微管道(80)直接地排出。
13.根据权利要求1至权利要求12中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述覆盖层(7 限定多个排出通道(92)，所述多个排出通道(9 中的各个均流体地连接到所述多个微管道(80)中的一个上，且构造成用以从所述微管道(80)接收冷却介质(64)和邻近所述覆盖层(78)排出冷却介质(64)。
14.根据权利要求1至权利要求13中任一项所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述下游端部分的内表面(74)还限定仓室(94)，所述仓室(94)构造成用以从所述多个微管道(80)接收冷却介质(64)。
15.根据权利要求14所述的燃烧器衬套(40)，其特征在于，所述覆盖层(78)限定多个排出通道(92)，所述多个排出通道(9 中的各个均流体地连接到所述仓室(94)上，且构造成用以从所述仓室(94)接收冷却介质(64)和邻近所述覆盖层(78)排出冷却介质(64)。
全文摘要
本发明涉及燃烧器衬套冷却系统。具体而言，公开了一种燃烧器衬套(40)。该燃烧器衬套(40)包括上游部分(70)、从上游部分(70)沿大致纵向轴线(73)延伸的下游端部分(72)，以及与下游端部分(72)的内表面(74)相关联的覆盖层(78)。下游端部分(72)包括内表面(74)和外表面(76)，其中，内表面(74)限定多个微管道(80)。下游端部分(72)还限定在内表面(74)与外表面(76)之间延伸的多个通道(90)。多个微管道(80)流体地连接到多个通道(90)上，且构造成用以使冷却介质(64)经由其流过，从而冷却燃烧器衬套(40)。
文档编号F23D14/78GK102374537SQ20111017357
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年8月12日
发明者B·P·莱西, M·E·伯克曼 申请人:通用电气公司