一种带有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种带有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段。
【背景技术】
[0002]重型燃气轮机，通常使用若干圆柱形燃烧室，产生热燃气，引入发动机的第一级透平静叶。第一级透平静叶接受的最好是环形的热燃气。通过一个过渡段，放置于每个燃烧室和第一级透平静叶之间，把从每个燃烧室喷出的燃气流场，从大致的圆柱形，改变成环形的一部分。从而全部过渡段喷出的气流，产生理想的环形气流。
[0003]热力发动机可能取得的热力效率，取决于其工作流体的最高温度，对于燃气轮机，则取决于从燃烧室排出的热燃气。热燃气的最高容许温度，受到与这种热燃气接触的金属部件的工作温度极限的限制，并取决于把这些部件冷却到热燃气温度以下的能力。先进重型燃气轮机燃烧室过渡段的冷却任务是有困难的，因为现今已知的冷却方法，若不是能力不足，便是伴随有无法负担的代价。
[0004]在一种传统的燃气轮机燃烧室中，过渡段的外表面增加一个套管，在离开过渡段外表面一个短距离处放置，冲击套管有一个孔眼的阵列，压气机排出的空气从里面通过，产生一个喷气阵列，对过渡段外表面冲撞并冷却。这种方法需要在冲击套筒和过渡段外表面之间存在足够的压力差，意味着压气机产生的压缩空气会在流过过渡段外表面之后出现一定的压力损失。如果压力降太高，那么燃气轮机的热力效率下降。
[0005]已经有另一种用于对过渡段的冷却技术，是在过渡段上开设发散冷却孔，可以在过渡段内表面形成一层冷却空气膜，一定程度上隔绝热燃气与过渡段金属。由于过渡段内表面需喷涂热障涂层，所以开发散冷却孔的过程会对热障涂层造成一定程度的损伤。热障涂层受到损伤后容易发生剥离，导致脱落。裸露的过渡段温度将明显升高，严重者甚至造成过渡段被烧穿。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种带有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段，该技术方案能够通过增加过渡段外表面的换热面积，降低过渡段温度，延长过渡段的寿命。
[0007]为了实现上述目的，本发明提供的一种带有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段，所述过渡段包括过渡段入口、过渡段本体和过渡段出口 ；其特征在于:所述过渡段本体上具有多个冷却构件，每个所述的冷却构件包括连接段和散热件，连接段的一端固定在过渡段本体的外表面上，连接段的另一端与散热件连接。
[0008]其中，所述的冷却构件阵列分布，相邻的两列冷却构件错列分布。
[0009]其中，所述连接段的轴线与所在区域的过渡段本体的外表面的法线所成的夹角大于等于O度小于等于5度。
[0010]其中，所述散热件的形状为碗状、螺旋状或树枝状。
[0011]本发明提供的具有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段具有以下优点及突出性的技术效果:①冷却结构可增加过渡段外表面的换热面积，显著降低过渡段本体的金属温度，有助于延长过渡段的使用；②冷却结构不破坏过渡段本体的完整性，不影响热障涂层的可靠性，有利于提高热障涂层的隔热效果；③冷却结构带来的压力损失低，有利于提高燃气轮机的效率。
【附图说明】
[0012]图1为具有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段的三维结构示意图。
[0013]图2为图1的A-A剖视图。
[0014]图3a、图3b和图3c分别为燃气轮机燃烧室过渡段的冷却结构的几个不同实施例的结构示意图。
[0015]图中，1-过渡段；2-过渡段入口 ；3_过渡段本体；4-过渡段出口 ；5_冷却构件；6-连接段；7-散热件。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用于限制本发明的范围。
[0017]如图1和图2所示，所述过渡段I包括过渡段入口 2、过渡段本体3和过渡段出口4，高温燃气通过过渡段入口 2进入过渡段，在过渡段本体3的内部流动，从圆形截面逐渐过渡到扇形截面，过渡段出口 4同样为扇形，多个过渡段I围绕燃机轴线排成一圈，多个过渡段出口 4形成环形，进入透平一级静叶。过渡段本体3上具有多个冷却构件5，每个所述的冷却构件5包括连接段6和散热件7，冷却构件5通过连接段6的一端固定在过渡段本体3的外表面上，散热件7固定在连接段6的另一端。冷却构件5阵列分布，相邻的两列冷却构件5错列分布。连接段6的轴线大致垂直于其所在区域的过渡段本体3的外表面，连接段6的轴线与所在区域的过渡段本体3的外表面的法线所成的夹角应大于等于0，且小于等于5度，以避免降低过渡段表面空气流动速度。
[0018]图3a、图3b和图3c为燃气轮机燃烧室过渡段的冷却结构的几个不同实施例的结构示意图，其中图3a所示的散热件7为碗状，图3b所示的散热件7为螺旋状，图3c所示的散热件7为树枝状。散热件7通过合理的设计增加表面积，以提高换热效率。同时散热件7具有较小的流阻，以减小压力损失。以上几种冷却构件5通过焊接、3D打印或其它方式固定到过渡段外表面上。相对于发散冷却，一个突出的优点是不需要在过渡段本体3上开细长孔，既可以降低加工难度，有可以避免开孔与热障涂层相互之间产生不利影响；相对于冲击冷却，具有较低的压力损失，可以有效提高燃气轮机的效率。
[0019]虽然对本发明的理想实施方案已参照附图作了叙述，但应理解本发明并不以这些具体的实施方案作限制，而是相反，本发明意图涵盖在所附权利要求书的实质和范围内的各种修改和等效布置。
【主权项】
1.一种带有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段，所述过渡段(I)包括过渡段入口(2)、过渡段本体(3)和过渡段出口(4);其特征在于:所述过渡段本体(3)上具有多个冷却构件(5)，每个所述的冷却构件(5)包括连接段(6)和散热件(7)，连接段的一端固定在过渡段本体(3)的外表面上，连接段的另一端与散热件(7)连接。
2.如权利要求1所述的一种带有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段，其特征在于，所述的冷却构件(5)阵列分布，相邻的两列冷却构件(5)错列分布。
3.如权利要求1所述的一种带有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段，其特征在于，所述连接段(6)的轴线与所在区域的过渡段本体(3)的外表面的法线所成的夹角大于等于O度且小于等于5度。
4.如权利要求1、2或3所述的一种带有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段，其特征在于，所述散热件(7)的形状为碗状、螺旋状或树枝状。
【专利摘要】一种带有冷却结构的燃气轮机燃烧室过渡段，属于燃气轮机技术领域。在过渡段本体的外表面上设有多个冷却构件，每个冷却构件包括连接段和散热件；多个冷却构件呈阵列分布，相邻的两列冷却构件错列分布。散热件的形状为碗状、螺旋状、树枝状或其它既能增大表面积又具有较小流阻的形状。本发明能够通过增加过渡段外表面的换热面积，降低过渡段温度，延长过渡段的寿命；同时冷却结构不破坏过渡段本体的完整性，不影响热障涂层的可靠性，有利于提高热障涂层的隔热效果；冷却结构带来的压力损失低，有利于提高燃气轮机的效率。
【IPC分类】F23R3-00
【公开号】CN104566458
【申请号】CN201410829868
【发明人】刘小龙, 吕煊, 张珊珊
【申请人】北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月25日