专利名称：用于透平机的封闭式冷却的燃烧室的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于透平机的封闭式冷却的燃烧室。
背景技术：
这种燃烧室被一种具有一层内壁和一层外壁的双层壁围绕，其中在内壁和外壁之间保留一个可供冷却流体、通常为冷却空气流通的间隙。为了冷却燃烧室通过一个通入到所述间隙中的冷却流体输入管道向所述间隙中导入一种冷却流体、通常为冷却空气，以及所述冷却空气在吸收了由燃烧室排出的热量后通过一根冷却流体排出管道从所述间隙中流出。在已知的封闭式冷却的燃烧室中所述外壁常常设计为双层的空心瓷砖，其中，在所述空心瓷砖中通过一些通入到所述外壁与内壁之间的间隙中的冷却流体输入管形成一些空腔，这些被所述输入管中断的构成在空心瓷砖中的空腔用于导出被加热的冷却流体。在此，在空心瓷砖内部的冷却流体通常沿燃烧室的轴向被导出。在这类结构中存在的主要问题是，所述具有圆形横截面结构的、通过空心瓷砖导引的管具有与空心瓷砖交叉的管壁，阻挡了冷却流体的流出路径，并且进而对于所述流出的冷却流体来说增大了流动阻力。基于这种原因，这类空心瓷砖沿燃烧器的径向、亦即沿穿过空心瓷砖的管的方向的尺寸通常会增大。所述燃烧室壳体的径向尺寸也被迫受到所述径向尺寸增大的影响，这种燃烧室壳体的径向尺寸的增大一方面造成在制造壳体时增加材料的用量、另一方面造成增大了燃烧室所需占据的空间。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明所要解决的技术问题是，这样来改进一种用于透平机的封闭式冷却的燃烧室该燃烧室能够实现在具有更小径向尺寸的同时使所述冷却流体可靠且阻力很小地流出。
上述技术问题按照本发明通过一种用于透平机的封闭式冷却的燃烧室来解决，该燃烧室具有一层限定所述燃烧空间的内壁和一层外壁，其中，在所述内壁和外壁之间保留有一个可供一种冷却流体流通的间隙，以及具有一个通入到所述间隙中的冷却流体输入通道和一个用于从所述间隙中导出冷却流体的冷却流体排出通道，其中，所述冷却流体排出通道具有一些基本上沿所述燃烧室的轴向定向延伸的、通道式的导出结构，这些导出结构被设置在它们之间的所述冷却流体输入通道的一些导入结构隔断。。
由于所述冷却流体排出通道具有一些基本上沿所述燃烧室的轴向定向延伸的、通道式的导出结构并且在这些导出结构中没有流动障碍，所以在这些导出结构中的冷却流体可以无大的流动阻力地被导出。与已知的按照通常结构由多个单独的管实现的空心瓷砖相比，在按照本发明的设计结构中所述待排出的冷却流体通过所述通道式的导出结构被导引出并且在所述燃烧室保持径向尺寸不变的情况下以更小的流动阻力被排出。这最终实现了使燃烧室的径向尺寸减小。
按照本发明燃烧室的第一种实施方式，所述外壁设计为双壳层的空心瓷砖以及所述导出结构在所述空心瓷砖的内部在内、外壳层之间由一些沿燃烧室的轴向连续排列的贯穿所述空心瓷砖的用于导入冷却流体的导流管列构成，其中，所述导流管至少在所述空心瓷砖的外壳层中具有一个沿燃烧室的轴向纵向延伸的孔形横截面。由于与现有的设计为双壳层的空心瓷砖的外壁相比不同点在于所述贯穿空心瓷砖的导流管不是具有一个贯通的圆形横截面，而是至少在所述空心瓷砖的外壳层中具有一个沿燃烧室的轴向纵向延伸的孔形横截面并且沿燃烧室的轴向连续地排列，由此，在两相邻列的导流管的管壁之间构成了一个沿燃烧室的轴向延伸的用于冷却流体的导出通道。与现有的设计结构相比，冷却流体明显地可以以更小的流动阻力流过该导出通道。
按照这种实施方式的一项扩展设计，在沿燃烧室的轴向排列布置而成的各列导流管中的各个导流管至少在所述空心瓷砖的外壳层中的窄侧之间的间距小于相邻列导流管的导流孔之间的间距。通过这项扩展设计达到进一步改善疏浚所述在各列导流管之间形成的导出通道中流动的冷却流体的流出性能。
另外，按照第一种实施方式的一项扩展设计，所述导流管在所述空心瓷砖的外壳层中具有一个带有纵向延伸形状的孔形横截面以及在所述空心瓷砖的内壳层中具有一个圆形的孔形横截面。通过这种结构一方面实现所述用于冷却流体的通道式的导出结构的优点，另一方面保留了所述用于导入冷却流体的导流管的通入到所述间隙中的孔的有利的圆形形状。其中，所述导流管沿其轴向延伸的方向是这样构造的，即，在避免增大流动阻力的情况下，所述空心瓷砖的外壳层中的纵向延伸的“槽缝形状”的孔渐进地过渡成为所述空心瓷砖的内壳层中的圆形孔。
按照第一种实施方式的另一项扩展设计，所述空心瓷砖的外壳层具有一个可拆卸式地固定的、优选通过螺钉旋紧的密封片，该密封片封闭一个孔，通过该孔可接触够到所述内壳层的一个可拆卸式固定的、优选通过螺钉连接的部段。通过这个设计结构可以以简单的方式达到例如为了保养和维修的目的而需要接触到所述包围燃烧室的内壁。如果也在空心瓷砖中的接触孔的位置处在该内壁上设置一个可封闭的孔，那么也可以接触够到所述燃烧室的内部。此外，所述密封片的解决方案还具有可以不增加结构费用地在所述双层的空心瓷砖中设置一个孔的优点。这种结构的特点是只需要很少的构件，而且这些构件可以和包围所述孔的空心瓷砖的其余部位设计成完全一样。
按照本发明的第二种实施方式，所述导出结构由一些构成在所述外壁上的沿燃烧室的轴向延伸的导出通道构成，在这些导出通道之间分别设置了一些导入结构。在这个设计方案中，所述燃烧室的外壁不是采用一种双壁式的空心瓷砖、而是采用一种普通的单层的壁，在该单层壁的外侧面上安置一些单个的、沿燃烧室的轴向延伸的导出通道。制造这样一种原则上是单层结构的外壁显然要比空心瓷砖的外壁简单，因为这其中的构件通常情况下只涉及到铸件。
按照该第二种实施方式的一项扩展设计，构成在所述外壁中的圆形的导出孔通入到所述导出通道中。为了排出从所述外壁与内壁之间的间隙流出的冷却流体沿所述外壁设置一些分布成圆形的导出孔。所述导出孔成圆形分布从流体技术方面来看是有利的。多组成圆形分布的导出孔通入到一个导出通道中，在该导出通道中所述被导出的冷却流体分别汇合地并且定向地被排出。
按照第二种实施方式的另一项扩展设计，所述在外壁上的导出通道由一些安置在设计于所述外壁上的、沿燃烧室的轴向延伸的筋肋上的盖板构成。所述导出通道的这样一种分成两部分设计的方案实现了进一步简化所述外壁的制造方法。该外壁可以由简单的单层的铸件制成。只是在铸造时必须设计所述筋肋，而不需要构造空腔以形成导出通道。而这些导出通道最终是通过安装上所述盖板来构成的。
按照另一项扩展设计，其中，所述筋肋在其基底部具有一些用于逐渐过渡到在一个线形导出通道上的一些成圆形分布的导出孔的结构。通过这样一个扩展结构实现了，在导出通道具有相对较小的宽度时，尽可能高效地将冷却流体从一些成圆形地分布在所述外壳层的一个较宽区域内的导出孔导出。为了在所述各导出通道之间保留足够的供冷却流体导入孔形成用的空间，需要所述相对小的通道宽度。
最后，按照本发明的第二种实施方式的另一个有利的扩展设计，所述外壁由单壳层的铸件构成，以及所述盖板被焊接在所述筋肋上。
本发明的其他优点和特征可以从下面借助于附图对具体实施方式
的阐述中获知。附图中图1以立体图表示从一个封闭式冷却的燃烧室的设计为空心瓷砖的外壁截取的一个局部，图2a表示一个类似于图1所示的局部，其具有一个用于构成一个人孔的集成组装在其中的可取下的部段，图2b表示所述可取下的部段和所述外壁的相邻区域的剖示图，图3以立体图表示从一个按照第二种实施方式的封闭式冷却的燃烧室的外壁截取的一个局部，图4表示图3所示的实施方式的一个放大细节图。
在附图中相同的构件以相同的附图标记标注。
具体实施例方式
图1以截取局部的方式以立体图表示按照本发明的燃烧室的外壁1的第一种实施方式。所述外壁1设计为双层的空心瓷砖，其具有一个外壳层2和一个沿所述燃烧室的方向指向的内壳层3。一些导流管4连接所述外壳层2和所述内壳层3以用于导入一种冷却流体。所述导流管4在外壳层2中具有一些纵向延伸的椭圆形的孔5以及在内壳层3中具有一些圆形的孔6。其中，所述导流管4沿燃烧室的轴向连续地排列成所述纵向延伸的椭圆形孔的窄的端面几乎彼此相接以及相邻列的导流管4的椭圆形孔5之间的间距大于各列中的孔5之间的间距。因此，在所述设计为空心瓷砖的外壁1的外壳层2与内壳层3之间构成的空腔9中在所述导流管4的各列之间设有沿燃烧室的轴向延伸的、通道式的导出结构，以用于导出冷却流体。所述待导出的冷却流体从双壁式的燃烧室的(未示出的)内壁与所述外壁之间的一个(未示出的)间隙流出通过所述孔7流入到所述空腔9中。在那儿，冷却流体达到所述通道式的导出结构8中并且集中地沿燃烧器的轴向在所述设计为空心瓷砖的外壁1的内部导出。
通过所述其侧壁从所述椭圆形孔5过渡到一个圆形孔6的导流管4，新鲜的冷却流体被导入到所述外壁1与(未示出的)内壁之间的间隙中。通过导流管4的所示扩展结构和配置在所述空心瓷砖的内部构成了所述通道式的导出结构8，这些结构可以实现流通阻力更小地、定向地导出冷却流体。这允许所述外壁1具有一个与现有的空心瓷砖方案相比更小的沿径向的、亦即沿所述导流管4的轴向定向的方向的尺寸。
在图2a和2b中表示图1所示的外壁1的一种可行的扩展结构。为了形成一个用于维修和保养目的孔、一个所谓的人孔，在所述设计为空心瓷砖的外壁1的外壳层2中构造了一个环绕的凹槽，穿过该凹槽可够到一些螺栓14。利用这些螺栓14一个可取下的部段15被固定在所述设计为空心瓷砖的外壁1的外壳层2的其余部位上。在运行过程中所述凹槽10被一个通过螺栓夹紧的密封片11封闭。为此，该密封片11具有一些供一些螺栓12穿过以用于与所述外壳层2螺栓连接的孔13。所述可取下的部段15在其结构上与所述外壳层2的其余部位的结构相同。这实现了以类似于制造所述其他的设计为空心瓷砖的外壁1的方式简化地制造所述可取下的部段15。为了取下所述可取下的部段15，所述密封片11被简便地从所述外壳层2上松开并被取下。然后，通过所述凹槽10够到所述螺栓14，在将这些螺栓旋松后就可以取下所述可取下的部段15。
图3和4表示本发明的第二种实施方式。在此所示的外壁1不是设计为空心瓷砖的形式，而是由单层的、带有一些沿燃烧室的轴向延伸的筋肋21的壁20构成。在所述筋肋21上安装一些用于构成一些导出通道的盖板22并且使这些盖板与所述筋肋焊接连接。这样构成的导出通道通入到一些供已导出的冷却流体流出用的导出孔23中。在所述盖板22位于其上的筋肋21之间的区域中通有一些用于导出冷却流体的孔7。在所述筋肋21之间的未被所述用于构成一些导出通道的盖板22覆盖的区域包含一些用于导入冷却流体的圆形孔6。为了尽可能地实现全面积覆盖以及均匀分布地导入冷却流体，而且此时所述导出通道要保持足够大，所述筋肋21在其基底部为了过渡到所述圆形孔6上呈波浪式形状。以这种方式进入到所述导出通道之间的冷却流体在一个宽的面积区域中喷淋式地涌入到所述外壁1与一内壁之间的未示出的间隙内。
这种所示的实施方式也实现了使所述外壁沿燃烧室的径向的尺寸更小。因为所述外壁1被制成带有一些筋肋的单层的铸件并且将所述盖板焊接在所述筋肋上，因此该实施方式具有可简便地制造所述外壁的优点。
所示出的实施方式只为了用于阐述本发明，而本发明并不局限于这些
权利要求
1.一种用于透平机的封闭式冷却的燃烧室，其具有一层限定所述燃烧空间的内壁和一层外壁(1)，其中，在所述内壁和外壁(1)之间保留有一个可供一种冷却流体流通的间隙，以及具有一个通入到所述间隙中的冷却流体输入通道和一个用于从所述间隙中导出冷却流体的冷却流体排出通道，其中，所述冷却流体排出通道具有一些基本上沿所述燃烧室的轴向定向延伸的、通道式的导出结构(8；21、22)，这些导出结构被设置在它们之间的所述冷却流体输入通道的一些导入结构(4；6)隔断。
2.按照权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述外壁(1)设计为双壳层的空心瓷砖以及所述导出结构(8)在所述空心瓷砖的内部在内、外壳层之间由一些沿燃烧室的轴向连续排列的贯穿所述空心瓷砖的用于导入冷却流体的导流管(4)构成，其中，所述导流管(4)至少在所述空心瓷砖的外壳层(2)中具有一个沿燃烧室的轴向纵向延伸的孔形横截面(5)。
3.按照权利要求2所述的燃烧室，其特征在于，在沿燃烧室的轴向排列布置而成的各列导流管(4)中的各个导流管至少在所述空心瓷砖的外壳层(2)中的窄侧之间的间距小于相邻列导流管(4)的导流孔之间的间距。。
4.按照权利要求2或3所述的燃烧室，其特征在于，所述各导流管(4)在所述空心瓷砖的外壳层(2)中具有一个带有纵向延伸形状的孔形横截面(5)以及在所述空心瓷砖的内壳层(3)中具有一个圆形的孔形横截面(6)。
5.按照权利要求2至4之一所述的燃烧室，其特征在于，所述空心瓷砖的外壳层(2)具有一个可拆卸式地固定的、优选通过螺钉旋紧的密封片(11)，该密封片(11)封闭一个孔(10)，通过该孔可够到所述内壳层的一个可拆卸式固定的、优选通过螺钉连接的部段。
6.按照权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述导出结构由一些构成在所述外壁(1)上的沿燃烧室的轴向延伸的导出通道(21、22)构成，在这些导出通道之间分别设置了一些导入结构(6)。
7.按照权利要求6所述的燃烧室，其特征在于，构成在所述外壁(1)中的圆形的导出孔(7)通入到所述导出通道(21、22)中。
8.按照权利要求6或7所述的燃烧室，其特征在于，所述在外壁(1)上的导出通道(21、22)由一些安置在设计在所述外壁(1)上的、沿燃烧室的轴向延伸的筋肋(21)上的盖板(22)构成。
9.按照权利要求8所述的燃烧室，其特征在于，所述筋肋(21)在其基底部(24)具有逐渐过渡到在一个线形通道上的一些圆形的孔(6)的结构。
10.按照权利要求8或9所述的燃烧室，其特征在于，所述外壁(1)由单壳层的铸件构成以及所述盖板(22)被焊接在所述筋肋(21)。
全文摘要
本发明涉及一种用于一台透平机的封闭式冷却的燃烧室，其具有一层限定所述燃烧空间的内壁和一层外壁(1)，其中，在所述内壁和外壁之间保留一个可供一种冷却流体流通的间隙，并且所述燃烧室具有一个通入到所述间隙中的冷却流体输入通道和一个用于从所述间隙中导出冷却流体的冷却流体排出通道，将所述燃烧室扩展设计为使其沿径向的尺寸更小，按照本发明，所述冷却流体排出通道具有一些基本上沿所述燃烧室的轴向定向延伸的、通道式的导出结构(8)，这些导出结构被设置在它们之间的冷却流体输入通道的一些导入结构(4)隔断。
文档编号F23R3/42GK1510251SQ200310118859
公开日2004年7月7日 申请日期2003年11月28日 优先权日2002年12月19日
发明者彼得·蒂曼, 彼得 蒂曼 申请人:西门子公司