燃烧器罩盖组件及对应的燃烧器和燃气涡轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大致涉及一种用于燃气涡轮机的燃烧器。更具体地，本发明涉及一种用于冷却布置在燃烧器内的燃烧器罩盖组件(combustor cap assembly)的盖板的系统。
【背景技术】
[0002]在空气吸入式涡轮机(例如燃气涡轮机)中，空气进入压缩机并且在其朝向燃烧器输送时被逐渐加压。压缩空气与燃料预混合并且在限定在燃烧器中的燃烧室内点燃，由此产生高温燃烧气体。燃烧气体然后从燃烧室经由衬套和/或过渡件引导到涡轮机的涡轮部分内，燃烧气体在涡轮部分处流经交错成排排列的静止叶片和紧固至转子轴的转子叶片。当燃烧气体流经转子叶片时，动能和/或热能被传导至转子叶片，由此使得转子轴旋转。
[0003]为了提高涡轮机效率，现代燃烧器在高温下运转，高温对布置在燃烧器内的各种机械部件产生高的热应力。因此，供给到燃烧器的压缩空气的至少一部分被用于冷却这些部件。例如，特定的燃烧器包括大致环形的罩盖组件，大致环形的罩盖组件至少部分地包围燃烧器内的一个或更多个燃料喷嘴。某些罩盖组件设计包括布置在罩盖组件的下游端处的盖板。燃料喷嘴至少部分地延伸穿过盖板，盖板一般布置成基本上靠近燃烧室。因此，盖板基本暴露于极端高温。
[0004]冷却盖板的一种方法是将压缩空气的一部分引导到罩盖组件内以及引导到盖板的上游侧上。压缩空气然后被引导通过延伸穿过盖板的多个冷却孔。该方法在工业中已知为泻流冷却。但是，流经多个冷却孔的压缩空气基本未与燃料混合地进入燃烧室。因此，NOx和/或0)2的生成可能加剧，总的涡轮效率可能降低。因此，用于冷却盖板的改进的系统是有用的。
【发明内容】
[0005]本发明的各个方面和优点以下在随后的说明书中阐述、或者从说明书中变得明显或者可以通过本发明的实践来获得。
[0006]本发明的一个实施例涉及一种燃烧器罩盖组件。燃烧器罩盖组件包括环形护罩、冲击板和盖板。环形护罩具有第一端部和第二端部。冲击板邻近第二端部联接至环形护罩。冲击板包括第一侧部、第二侧部和外带部分。冲击板至少部分地限定多个冲击冷却孔(impingement cooling holes)和冷去流动回'流通路(cooling flow return passage)。:^:板联接至冲击板以及包括面向冲击板的第二侧部的冲击侧。冲击侧与第二侧部轴向地间隔开以在两者之间限定冲击空气室。冷却流动回流通路与冲击空气室流体连通。燃烧器罩盖组件还包括与冷却流动回流通路流体连通的流体管路。流体管路从冲击板的第一侧部朝向护罩的第一端部延伸。
[0007]其中，所述流体管路的出口端与冷却空气排出口流体连通。
[0008]其中，通向所述冷却流动回流通路的入口沿着所述冲击板的所述第二侧部限定，其中，所述第二侧部的包围所述入口的部分朝向所述盖板的所述冲击侧凸起。
[0009]所述的燃烧器罩盖组件还包括多个冷却通路，所述多个冷却通路邻近通向所述冷却流动回流通路的入口径向地延伸穿过所述冲击板的所述外带部分，所述冷却通路提供流出所述冲击空气室的流体连通。
[0010]其中，所述冲击板和所述盖板至少部分地限定燃料喷嘴通路，所述燃料喷嘴通路轴向地延伸穿过所述冲击板和所述盖板。所述的燃烧器罩盖组件还包括从所述环形护罩径向向内延伸的凸缘，所述流体管路至少部分地延伸穿过所述凸缘。
[0011]其中，所述环形护罩和所述冲击板的所述第一侧部至少部分地限定冷却空气室，其中，所述多个冲击冷却孔提供所述冷却空气室与所述冲击空气室之间的流体连通。
[0012]其中，所述流体管路在所述冷却空气室内限定冷却流动排出通路，所述冷却流动排出通路与所述冷却空气室流体地隔离。
[0013]本发明的另一个实施例是燃烧器。燃烧器包括在外壳内轴向地延伸的燃料喷嘴和具有环形护罩的燃烧器罩盖组件，环形护罩周向地包围燃料喷嘴的至少一部分。环形护罩在外壳内至少部分地限定环形流动通路。燃烧器罩盖组件还包括联接至环形护罩的第二端部的冲击板。冲击板包括第一侧部、第二侧部和外带部分。冲击板至少部分地限定多个冲击冷却孔和冷却流动回流通路。环形护罩和冲击板的第一侧部至少部分地限定与环形流动通路流体连通的冷却空气室。盖板联接至冲击板以及包括面向冲击板的第二侧部的冲击侧。冲击侧与第二侧部轴向地间隔开以在两者之间限定冲击空气室。多个冲击冷却孔提供冷却空气室与冲击空气室之间的流体连通。冷却流动回流通路提供到冲击空气室之外的流体流动。流体管路与冷却流动回流通路流体连通。流体管路在冷却空气室内延伸并且与环形流动通路流体连通。
[0014]其中，所述流体管路在所述冷却空气室内从所述冲击板的所述第一侧部朝向环形护罩的第一端部延伸。其中，所述流体管路在所述冷却空气室内限定冷却流动排出通路，所述冷却流动排出通路与所述冷却空气室流体地隔离。
[0015]其中，通向所述冷却流动回流通路的入口沿着所述冲击板的所述第二侧部限定，其中，所述第二侧部的包围所述入口的部分朝向所述盖板的所述冲击侧凸起。
[0016]所述的燃烧器还包括多个冷却通路，所述多个冷却通路邻近通向所述冷却流动回流通路的入口径向地延伸穿过所述冲击板的所述外带部分，所述冷却通路提供流出所述冲击空气室并流入所述环形流动通路的流体连通。
[0017]其中，所述燃料喷嘴延伸穿过至少部分地由所述冲击板和所述盖板限定的燃料喷嘴通路。
[0018]其中，所述的燃烧器还包括从所述护罩径向向内延伸的凸缘，所述流体管路至少部分地延伸穿过所述凸缘。
[0019]本发明的另一个实施例是燃气涡轮机。燃气涡轮机包括压缩机部分、位于压缩机部分的下游的燃烧部分以及布置在燃烧部分的下游的涡轮。燃烧部分包括至少部分地由外壳包围的燃烧器。燃烧器包括在外壳内轴向地延伸的燃料喷嘴和周向地包围燃料喷嘴的至少一部分的燃烧器罩盖组件。燃烧器罩盖组件包括具有第一端部和第二端部的环形护罩。环形护罩在外壳内至少部分地限定环形流动通路。冲击板邻近第二端部联接至护罩。冲击板具有与第二侧部轴向地间隔开的第一侧部。冲击板限定多个冲击冷却孔和冷却流动回流通路。冷却空气室至少部分地由护罩和冲击板的第一侧部限定。盖板联接至冲击板，冲击室限定在冲击板的第二侧部与盖板的冲击侧之间。多个冲击冷却孔提供通向冲击室内的流体流，冷却流动回流通路提供到冲击室之外的流体流。燃烧器罩盖组件还包括与冷却流动回流通路流体连通的流体管路。流体管路在冷却空气室内限定冷却流动排出通路，冷却流动排出通路与冷却空气室流体地隔离。
[0020]其中，所述流体管路的出口端与冷却空气排出口流体连通，所述冷却空气排出口限定通向所述环形流动通路内的流动路径。
[0021]其中，通向所述冷却流动回流通路的入口沿着所述冲击板的所述第二侧部限定，其中，所述第二侧部的包围所述入口的部分朝向所述盖板的所述冲击侧凸起。
[0022]所述的燃气涡轮机还包括多个冷却通路，所述多个冷却通路邻近通向所述冷却流动回流通路的入口径向地延伸穿过所述冲击板的所述外带部分，所述冷却通路提供到所述冲击空气室之外的流体连通。
[0023]所述的燃气涡轮机还包括从所述护罩径向向内延伸的凸缘，所述流体管路至少部分地延伸穿过所述凸缘。
[0024]本领域技术人员根据对本说明书的审阅将更好地理解这些实施例以及其他实施例的各个特征和方面。
【附图说明】
[0025]在说明书的其余部分中，包括参照附图，更加具体地阐述了本发明的包括对本领域技术人员来说为最佳方式的完整的和能够实现的公开内容，在附图中:
[0026]图1示出可以结合本发明的至少一个实施例的示例性燃气涡轮机的功能图；
[0027]图2是根据本发明的一个或更多个实施例的包括示例性燃烧器的燃气涡轮机的示例性燃烧室部分的一部分的截面侧视图；
[0028]图3是根据本发明的一个或更多个实施例的燃烧器罩盖组件的一部分的截面透视图；
[0029]图4是根据本发明的一个或更多个实施例的如图3所示的燃烧器罩盖组件的一部分的尾部或后部透视图；
[0030]图5是根据本发明的一个实施例的如图3所示的燃烧器罩盖组件的一部分的正面透视图；
[0031]图6是根据本发明的一个实施例的如图4所示的燃烧器罩盖组件的一部分的放大的透视图；以及
[0032]图7是根据本发明的一个或更多个实施例的如图3所示的处于操作中的罩盖组件的一部分的透视图。
【具体实施方式】