燃气涡轮发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及在燃烧或燃气涡轮发动机(以下简称“燃气涡轮机”)中的燃烧系统。更确切地，但非限制性地，本发明描述了用于许多类型燃气涡轮机燃烧器的常见流动环带的结构化的冷却和气流调节装置和系统。
【背景技术】
[0002]过去数十年中，由于新的技术使发动机大小增加并使工作温度更高，燃气涡轮机的效率也已大幅提高。允许这些更高温度的一个技术基础是引进新的且创新的传热技术，用以冷却热气路径内的部件。此外，新的材料使得燃烧器内实现更高耐温性能。
[0003]然而，在同一时段内，颁布了限制在运行过程中某些污染物可排放的水平的新标准。确切地说，对发动机的工作温度敏感的N0X、CO和UHC的排放水平都被更严格地管控。其中，N0X的排放水平尤其是对在较高燃烧温度下增加的排放水平敏感的，并因此成为对进一步温度增加的重要限制。由于更高工作温度与更高效的发动机是一致的，因此这阻碍了发动机效率的提高。总之，燃烧器运行在某些方面已成为对燃气涡轮机效率的限制。
[0004]应当了解，排放水平受到将压缩空气和燃料聚集以燃烧的方式的影响。更确切地，排放水平可通过调节压缩空气流量来降低，使得所述压缩空气在引入至燃料以燃烧时具有均匀特性。不均匀的压缩空气流量导致不均匀的燃烧，这通常增加了不想要的排放物的水平。另外，在燃烧器内的部件、尤其是帽盖组件(如下论述)在运行过程中经受极端机械负载和热负载。因此，一种重要设计考虑是找出还提供必要的耐用性的成本有效的结构。由于帽盖组件以悬臂的方式从燃烧器头端的端盖延伸的方式，这对朝向帽盖组件后端的区域尤其如此。另外，由于逼近燃烧区的极端的热负载，在这个区域内，需要将压缩空气流作为冷却剂递送至某些部件。因此，仍然需要高效、低成本的燃烧器设备和系统，所述燃烧器设备和系统使得能够在将压缩空气与燃料混合以燃烧之前调节压缩空气流量，同时还提供了坚固且加强的结构。就此类设计还提供向位于燃烧区附近的燃烧器部件递送冷却剂的高效方式来说，此类设计价值可进一步增强。
【发明内容】
[0005]因此，本发明描述了一种具有燃烧器的燃气涡轮发动机，所述燃烧器包括:径向内壁，所述径向内壁限定轴向堆叠的第一内部腔室和第二内部腔室，其中所述第一内部腔室从端盖向燃料喷嘴轴向延伸，并且所述第二内部腔室从所述燃料喷嘴向所述涡轮机的入口轴向延伸；以及径向外壁，所述径向外壁围绕所述径向内壁形成，以便在所述径向外壁与所述径向内壁之间形成流动环带。所述流动环带包括流调节段，所述流调节段具有:调节通道，所述调节通道限定穿过所述流调节段，以将流从所述流调节段的上游端处形成的入口引向所述流调节段的下游端处形成的出口 ；以及刚性地将所述径向内壁附接至所述径向外壁的结构。
[0006]其中，所述流调节段的所述结构包括相对于所述径向内壁和所述径向外壁的一体成型部件；所述调节通道中的每一个包括圆柱形状以及平行于所述第一内部腔室的中心轴的取向；以及其中所述流调节段的所述上游端包括近似垂直于所述流动环带的平坦表面，并且所述流调节段的所述下游端包括近似垂直于所述流动环带的平坦表面；所述流调节段的所述结构包括将所述调节通道中的每一个与其他调节通道中的每一个隔开的分隔结构；以及其中所述流调节段包括数量在100与200个之间的调节通道；所述调节通道被定位成包括周向布置的行，其中在所述周向布置的行中，内径向行居于外径向行的内侧；所述内径向行的所述调节通道包括相对于所述外径向行的所述调节通道的角偏移；所述角偏移包括交替布置，在所述交替布置中，所述内径向行和所述外径向行的所述调节通道的角方位交替出现；所述气流调节通道的所述内径向行和所述外径向行的所述角偏移和所述交替布置被配置成形成穿过所述流调节段的所述结构的横截面的网状图案；以及其中所述内径向行和所述外径向行的每一个包括数量在50与100个之间的调节通道；所述流调节段包括宽轴向厚度，以使所述调节通道包括细长管道；所述流调节段包括配置成形成多孔板的窄轴向厚度，其中所述调节通道包括穿过所述多孔板形成的所述穿孔；所述燃气涡轮发动机进一步包括围绕所述流动环带周向间隔开的多个轮叶，所述轮叶中的每一个在所述径向内壁和所述径向外壁处形成的连接之间延伸；以及其中所述多孔板紧挨着所述多个轮叶上游轴向设置；所述燃气涡轮发动机进一步包括围绕所述流动环带周向间隔开的多个轮叶，所述轮叶中的每一个在所述径向内壁和所述径向外壁处形成的连接之间延伸；以及其中所述多孔板紧挨着所述多个轮叶下游轴向设置；所述燃气涡轮发动机进一步包括围绕所述流动环带周向间隔开的多个轮叶，所述轮叶中的每一个在所述径向内壁和所述径向外壁处形成的连接之间延伸，其中所述多孔板被轴向设置，以便将所述多个轮叶的轴向范围截断，以及其中所述多个轮叶和所述多孔板包括一体成型部件；其中围绕所述第一内部腔室所形成的所述径向内壁包括帽盖组件，并且围绕所述第二内部腔室所形成的所述径向内壁包括内衬，以及其中围绕所述帽盖组件所形成的所述径向外壁包括外壳，并且围绕所述内衬所形成的所述径向外壁包括导流套筒，并且其中所述导流套筒包括多个冲击端口，所述径向外壁外部的区域通过所述冲击端口与所述流动环带流体连通；所述燃烧器包括筒形燃烧器，所述径向内壁和所述径向外壁均包括近似同心的圆柱形构造，以及其中所述外壳、所述帽盖组件和所述流调节段包括一体成型部件；所述流调节段轴向定位在所述流动环带中，以便与所述帽盖组件的后部的轴向位置相对应，以及其中所述帽盖组件和所述流调节段均包括一体成型部件；所述流调节段包括在形成于所述径向外壁处的入口与形成于所述径向内壁处的出口之间延伸的冷却剂通道；所述流调节段包括数量在10与20个之间的、围绕所述流调节段周向间隔开的所述冷却剂通道，以及其中所述流调节段的所述结构被配置成使得所述冷却剂通道中的每一个与所述调节通道中的每一个隔开；所述冷却剂通道的所述入口中的每一个连接至进给口，所述进给口与所述燃烧器外部的区域流体连通，在操作过程中来自所述压缩机的排气被供应到所述区域，以及其中所述冷却剂通道的所述出口中的每一个连接至穿过所述径向内壁形成的配置用于冷却燃烧器部件的通道；所述调节通道被定位成包括周向布置的行，在所述周向布置的行中，内径向行居于外径向行内侧，并且其中所述内径向行的所述调节通道包括相对于所述外径向行的所述调节通道的角偏移，以及其中所述冷却剂通道的所述入口和所述出口中的每一个均包括倾斜构造，所述倾斜构造与在所述调节通道的所述内径向行和所述外径向行之间的周向偏移相对应。
[0007]结合附图或随附权利要求书阅读以下对优选的实施例的详细说明，将会更清楚地了解本发明的这些和其他特征。
【附图说明】
[0008]参考附图阅读以下对本发明的示例性实施例的详细说明可以更全面地理解和认识本发明的这些和其他特征，在附图中:
[0009]图1是可使用本发明的某些实施例的示例性燃气涡轮机的示意性截面图；
[0010]图2是可使用本发明的某些实施例的燃烧器的轴向横截面图；
[0011]图3是可使用本申请的某些实施例的燃烧器的前半部分的轴向横截面图；
[0012]图4是根据本发明的实施例的燃烧器的帽盖组件的透视图；
[0013]图5是图4的帽盖组件的横截面透