专利名称：过渡管路后端构架的冷却及相关方法
技术领域：
本发明大体上涉及燃气涡轮机燃烧器技术，并且涉及一种用于冷却在燃烧器与涡轮的第 一 级之间延伸的过渡件或管路的后端构架
(frame)的设备及相关方法。
背景技术：
通常，过渡管路具有后构架，其附接到管路的后端上或结合到其中，有助于将管路附接到涡轮第一级的入口上。后构架通常通过受控的密封泄漏和/或小的冷却孔来冷却，小的冷却孔容许压縮机排出空气穿过该构架。例如见美国专利No.6，769，257; 5，414，999; 5'724，816;以及4，652，284。然而，在过渡管路后端构架附近可能会经受过高的温度和热梯度。因此，在这些区域保持着对更为有效的冷却技术的需求。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种用于燃气涡轮机的过渡管路，其包括具有前端和后端的管状本体，该后端由构架构件所包绕；覆盖构架的内顶面、内底面和内侧壁面的位于构架内的内闭合圈(band);以及在构架与闭合圈之间的多个冷却通道，各冷却通道均具有分别位于前端和后端的入口和出口。
在另 一个方面，本发明涉及一种向燃气涡轮机过渡管路的后端构架提供冷却空气的方法，包括在后构架的内表面与定位在后构架内的闭合圏的外表面之间形成多个冷却通道，以及将后构架和闭合圏附接到过渡管路的后缘上。
现在将结合下示附图来对本发明进行更为详细地描述。
图1为装有后端构架的常规涡轮过渡件的局部后端透视图；图2为经过常规过渡件后端构架的局部截面，示出了钻穿该构架的冷却孔；
图3为类似于图2的局部截面，但示出了根据本发明的示例性而非限定性的实施例的过渡件后端构架；以及
图4和图5为类似于图3中所示但省略了冷却通道盖圏的过渡件后端构架的局部透一见图；以及
图6为根据本发明另一个示例性实施例的后端构架闭合圈的局部透视图。
具体实施例方式
在燃气涡轮机中的典型的环管形燃烧器构造中，包绕涡轮转子的燃烧器阵列经由在燃烧器与第 一级入口之间延伸的对应的过渡管路阵列将热燃烧气体供送给涡轮的第一级。参看图i， 一个此类过渡件
或管路IO在前端处连接到燃烧器衬套(未示出)上。在示例性实施例中的过渡管路的后端12具有包绕出口 16的整体式或附接的后端构架14，从而便于附接到涡轮的第一级喷嘴(未示出)上。图2示出了另一种公知的过渡件后端构架18，其形成为具有在构架中钻取或以其它形式形成的多个冷却孔20。构架18在24处焊接到过渡管路上。密封腔26,28通常设置在后构架中，用于收容过渡管路-涡轮喷嘴接合处的密封件。
现参看图3至图5，在本发明的一个示例性而非限制性的实施例中，(通过铣削、铸造、激光蚀刻等)对构架32的内表面30进行加工，以产生从构架的前缘36延伸至后部或后缘或后表面38的多个轴向定向的三面的敞开的冷却通道34。
冷却通道34可设置在后构架的内顶面、内侧面和内底面(通常称为内表面30)中的一个、所有或任意组合上，并且这些表面每一个中的通道或凹槽34的数目还可根据需要而变化。通道34可具有任何适 合的截面形状，包括如图4至图5中所示的矩形，但还包括半圆形、 椭圓形、V形等。此外，在任何单个构架中的多个通道的截面积可大 致相同，或可以任意形式变化。
在该第一示例性实施例中，三面通道34大致由形成通道34内壁 的金属外壳(wrapper)或闭合圈40(图3)所封闭，从而形成周边封闭的 通路42。注意，闭合圈40经受穿过过渡件的热气流。闭合圏40具有 向外延伸的后凸缘44(因此闭合圈40也可认作是"L形支架")，后凸缘 44接合构架的后缘或后表面38且焊接或以其它方式固定于其上。在 凸缘44中钻取或以其它形式形成的孔口或开孔48,与通道34对齐， 从而为通路42 ^是供出口 50。圈40的前端52延伸超过构架的前缘 36(即，在上游)，且在56处焊接到过渡件54上。构架的斜边58提供 了通向通路42的扩大的入口 60。
在另 一个示例性而非限制性的实施例中，冷却通道可由一系列隆 起的肋条形成，肋条或整体地形成在或由任^T适合的方式固定到L形 支架的外表面上，使得通道由光滑的构架内表面所封闭，从而形成通 道的外壁。
图6中示出了这种布置，其中，闭合圈64的外表面62整体地设 有或通过附接而设有多个大致轴向延伸的肋条66,从而形成多个三面 的敞开的通道68。通道的第四侧或敞开侧由后构架的光滑内表面所封 闭，从而形成类似于图3至图5中的通路42的冷却通^各。正如先前 所述的实施例中一样，需要在闭合圈的垂直承座(stem)或凸缘72中形 成开孔或孔口 70，以形成通^各的出口 。正如先前所述的实施例中一样， 任意数目的肋条66可形成在构架的顶面、底面和侧面中的任何一个 或所有上。
冷却通路自身的一个或多个边界壁也可形成为或设有多种公知 的热传递增强机构中的任何一种，例如举例来说，扰流器、鳍片、凹 部、交叉凹槽、人字紋，或它们的任意组合(见图5)。这种增强件的布置和数目可在多个通道之间根据需要而变化。
冷却空气可以许多种方式输送到通路42中。例如，通路可在其 上游端(即，在其各自的入口处)暴露在压缩机排出流中，或它们可直 接从分离的入口或歧管供送。冷却流可从闭合圈或L形支架中的任意 多个出口流出进入热气流中。
注意，上述后端冷却布置可结合或不结合用于后端上游的管路沖 击冷却区域的常规沖击冷却套筒使用。
尽管已经结合了认作是最实用和优选的实施例来描述本发明，但 应当理解的是，本发明并不限于所公开的实施例，而相反的是期望本 发明覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的多种修改和等同布 置。
权利要求
1.一种用于燃气涡轮机的过渡管路，包括具有前端和后端的管状本体，所述后端由构架构件所包绕；位于所述构架内的内部闭合圈，其覆盖所述构架的内顶面、内底面和内侧壁面；以及位于所述构架与所述闭合圈之间的多个冷却通道，各所述冷却通道均具有分别位于所述前端和所述后端的入口和出口。
2. 根据权利要求1所述过渡管路，其特征在于，所述闭合圈大致为L形，具有固定到所述构架的后表面上的大致垂直的承座部分。
3. 根据权利要求2所述的过渡管路，其特征在于，所述闭合圈的前端附接到所述过渡管路的后缘上。
4. 根据权利要求2所述的过渡管路，其特征在于，所述多个冷却通道形成在所述构架的所述内顶面、内底面和内侧壁面中的至少一者中。
5. 根据权利要求2所述的过渡件，其特征在于，所述大致垂直的承座部分形成为具有与所述多个冷却通道对齐的开孔。
6. 根据权利要求1所述的过渡管路，其特征在于，所述多个冷却通道具有大致为矩形的截面形状。
7. 根据权利要求1所述的过渡管路，其特征在于，所述多个冷却通道设有选自包括扰流器、鳍片、凹部、交叉凹槽和人字紋的组中的热传递增强装置，用于增强热传递。
8. 根据权利要求1所述的过渡管路，其特征在于，所述多个冷却通道中的一个或多个冷却通道设置在所述构架的顶部、底部和侧壁中的每一个上。
9. 根据权利要求2所述的过渡管路，其特征在于，所述多个冷却通道由多个肋条形成，所述肋条设置在所迷闭合圏的一个或多个外顶面、外底面和外侧壁面上，所述多个冷却通道中的各个冷却通道的一个壁部由所述构架的内壁面形成。
10. —种将冷却空气提供给燃气涡轮机过渡管路后端的方法，包括在所述后构架的内表面与定位在所述后构架内的闭合圈的外表面之间形成多个冷却通道，以及将所述后构架和所述闭合圈附接到所述过渡管路的后缘上。
全文摘要
本发明涉及过渡管路后端构架的冷却及相关方法。具体而言，一种用于燃气涡轮机的过渡管路包括具有前端和后端的管状本体，该后端由构架构件所包绕；覆盖构架的内顶面、内底面和内侧壁面的位于后端内的内闭合圈；以及位于构架与闭合圈之间的多个冷却通道，各冷却通道均具有分别位于前端和后端的入口和出口。
文档编号F02C1/00GK101644191SQ20091016586
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月6日 优先权日2008年8月6日
发明者K·W·麦克马汉, L·B·小达维斯, R·J·基拉 申请人:通用电气公司