专利名称：用于燃烧一种可燃烧的液态混合燃料的燃烧室的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于燃烧一种可燃烧的流体混合燃料的燃烧室，该燃烧室具有一个设置在燃烧室上的燃烧器。本发明还涉及一种用于冷却按照本发明的燃烧室的方法。
背景技术：
所述燃烧室、尤其是用于燃气轮机的燃烧室通常在其内部设有一个被称为内衬的流动导向体。在原理上已知一些不同的对于燃烧室结构的设计方案。例如采用由多个单独的燃烧室组合而成的燃烧室结构，这些单独的燃烧室通向一个公共的开孔。在一个燃气轮机的燃烧室中该开孔最好由环孔构成，它同时构成通向透平室的过渡区。将一种可燃烧的液态混合燃料输送到设置在燃烧室内的各个燃烧器那儿，该混合燃料在燃烧室里被点燃并沿排出口的方向被导引地流过内衬。另一种燃烧室结构的设计方案是，代替多个单独的燃烧室设置一个唯一的环形燃烧室。在燃烧器中点燃的可燃烧的液态混合燃料进入一个这样的环形燃烧室中，在其中燃烧并沿着排出口的方向膨胀排出。
由于在燃烧室内部发生的燃烧使燃烧室的室壁承受强烈的热负荷，因此燃烧室的这些构件必须要被冷却。这一点通常通过一些使一种冷却介质流过的缝隙空间来实现，该冷却介质对流地冷却该燃烧室。
尤其是设置在燃烧室内部的内衬承受高的物理负荷，因此该内衬处于一种磨损状况下。因此提出一种布置结构，使得能够更换内衬、尤其是其中的构件。为此在现有技术中设置一些导轨形的杆条，通过它们使各个内衬元件与燃烧室壁连接。虽然布设在内衬与壳体之间的轨条设置在燃烧室内一个相对来说较冷的部位，但是却不能以简便的方法从内部实现拆卸。而且总的来说由于向内固定，制造内衬也是非常复杂的。此外，由于非常高的侧壁而产生热应力。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提出一种用于一个燃烧室的内衬元件的固定结构，通过这种固定结构可以简便地从所述内衬的内侧进行装配。
上述技术问题按照本发明通过一种上述类型的燃烧室得以解决，即，所述燃烧室具有一个设置在其上的燃烧器、一个设置在其内的内衬和一个排出孔，其中所述内衬具有一些通过一些导轨形元件可以弹性地固定在一个燃烧室壳体上的内衬元件，其中所述导轨形元件安置在燃烧室侧壁上并在两个相邻设置的内衬元件之间向外突出。
所述导轨形元件首次安置在热燃气侧并构成所述燃烧室内壁的一部分。由此可以使内衬连接向外指向，因此可以将内衬在结构上设计得更简单并且也可以更平坦。此外还可以减小内应力。可以实现向里拆卸所述内衬元件以及从内部装配所述内衬元件。
此外，按照本发明，所述内衬元件可以通过一个在外侧设置在所述导轨形元件上的固定件固定。为了将所述内衬元件固定在所述导轨形元件上，可以有利地使用一些标准固定元件。这样可以减少成本和装配费用。
此外，按照本发明，所述固定件由一个螺栓构成。由此可以达到一种可拆卸式的可借助于一些常规的、公知的工具就可实现的连接。因此可以避免为了进行所述固定而使用特殊工具。
此外，按照本发明，所述固定件由一个夹紧元件、尤其是一个夹紧弹簧构成。通过使用夹紧弹簧可以特别简单而快速地装配或拆卸所述内衬元件。当一台设备、例如一个燃气轮机的停机时间是一个重要的成本因素时，这一点是特别有利的。可以达到较短的停机时间。
在本发明的另一扩展结构中，所述内衬元件至少在燃烧室一侧具有一个涂覆层。该涂覆层一方面不仅可以减小在按规定的运行期间的物理负荷、而且另一方面可以减小损耗。因此，可以延长保养周期。但是也可以敷设一种涂覆层，以便例如构成一种相对于燃烧室中流体为惰性的表面。所述导轨形元件也可以在其整个表面上敷设一层涂覆层，以便例如简化涂覆过程。
为了达到冷却所述导轨形元件的目的，按照本发明所述导轨形元件具有一些用于建立该导轨形元件的一个供冷却介质通过用的通道与所述内衬元件的一个供冷却介质通过用的通道之间的一个流体技术上的连接的衬套形部段。这可以有利地实现一个在冷却所述内衬元件的同时也冷却所述导轨形元件的冷却系统。
此外，按照本发明，所述燃烧室具有一个封闭的冷却系统。这样可以有利地将冷却介质输送到燃烧室，同时也可以将冷却介质在冷却作用期间所吸收的热量再输送给燃烧过程。这样一方面可以减少由于冷却作用造成的热量损失，另一方面也可以将冷却介质用于燃烧室中的燃烧。由此可以实现高效率。
在本发明的另一扩展结构中，所述燃烧室设置在一个流体机械、尤其是一个燃气轮机内。因此，可以进一步减少维护费用和停机时间。
此外，通过本发明提出一种用于冷却按照本发明的燃烧室的方法，其中，流过所述内衬导轨形元件的冷却介质至少部分地在所述燃烧室的圆周方向上向所述内衬元件的方向流动，并且在该内衬元件的一个通道内偏转到沿着该燃烧室的热流方向或与该燃烧室的热流方向相反地流动。一个设置在一个内衬元件内(例如用于冷却所述内衬元件)的通道可以有利地用于排出流过所述内衬导轨形元件的冷却介质。因此在一个用于燃烧室的封闭冷却系统中正好可以减少用于对冷却介质的流动导引方面的结构费用。例如当可以节省一个单独的冷却液体排出通道时，也可以减少一些构件和装配费用。
在本发明的一个有利的扩展设计中，采用空气作为冷却介质。这样可以有利地例如在一个燃气轮机中从吸入空气中分留出一部分用于冷却。特别有利的是，用于冷却的那部分空气再被输送到燃烧室，因此可以将通过冷却作用吸收的热量和用于提供给冷却空气的热量至少部分地再输送到燃烧过程。由此可以进一步提高效率。
本发明的其它细节、特征和优点可以在下面对一种实施方式的描述中得出。基本相同的构件以相同的附图标记表示。此外，有关的相同特征和功能请参阅对图1所示实施方式的说明。附图中图1表示一个未详细示出的燃气轮机的一个环形燃烧室的横剖视图，图2表示图1中的环形燃烧室的上半部分的一个放大示意图，图3表示一个用于连接两个相邻设置的内衬元件的导轨形元件的简化立体图，图4为用于冷却按照本发明的装置的冷却介质走向的示意图。
具体实施例方式
图1示出一个具有一个按照本发明的燃烧室1的燃气轮机的截取局部的剖视图，在图1所示的情况下该燃烧室设计为环形燃烧室。所述燃烧室1具有一个壳体7，在壳体中设置一个内衬4。在该内衬4的一个端部处插入一个燃烧器2，通过该燃烧器输送可燃烧的流体。在该内衬的另一相对的端部处具有一个排出口3，该排出口3与一个通向一个(未详细示出的)后接燃气轮机的一个通流通道的入口相连接。一个旋转轴14设置在中间。在图2中以截面图放大地示出了所述燃烧室1的上半部分。通过所述燃烧器2输送的可燃烧的流体在一个内衬4内的一个燃烧室15里面被点燃并向着排出孔3的方向流向所述后接的透平机。
所述内衬4扇段形地由一些通过所述导轨形元件6分别相邻地相互连接(见图3)的内衬元件5组合而成。通过所述导轨形元件6使内衬元件5同时弹性地与所述燃烧室1的燃烧室壳体7固定连接。按照本发明所述导轨形元件6设置在燃烧室一侧并在两个相邻设置的内衬元件5之间向外突出。为了固定，所述内衬元件6具有一些可供一个固定装置8插入用的开孔17，通过该固定装置使所述导轨形元件6弹性地与所述燃烧室1的壳体7固定。为了补偿所出现的膨胀所述固定装置8沿其纵向的长度方向是弹性结构。为了在所述导轨形元件6与内衬元件5之间实现密封分别配设一个密封件16。
所述导轨形元件6在热燃气一例在两个相邻的内衬元件5之间顶靠在一个未示出的位于外侧的内衬钩挂部段上并压紧所述内衬元件5。此外，所述导轨形元件6交替地沿其纵向的长度方向具有交替分段的固定区段和冷却区段。此外，在所述导轨形元件中设有一些开孔11，通过这些开孔11冷却介质从所述导轨形元件6流经一个位于所述内衬元件5的边缘部位上的通道20流到该内衬元件5的通道13中。由于在这个扩展结构中在所述通道13中的冷却介质沿与燃烧室的通流方向相反的方向流动，通过所述通道20导入的冷却介质同样转向到通流方向21上(见图4)。所述导轨形元件6在燃烧室一侧配设有一个相对于燃烧室内部的热燃气流起到热隔离作用的涂覆层9。同时所述涂覆层9构成一个用于减轻所述导轨形元件6老化的保护层。为了在所述导轨形元件6的冷却介质通道12与内衬元件5的冷却介质通道13之间建立流通连接，所述导轨形元件6还具有一些衬套形的凸趾(linerartige Zehen)，其中，所述内衬元件5被固定在燃烧室1的壳体7上。从这些凸趾所述冷却介质流沿圆周方向被排出到所述内衬元件5中。由此有利地将待冷却的表面划分成沿圆周方向被冷却介质通流的固定区域19和沿轴向被冷却介质通流的冷却区域18。
在这个实施方式中采用空气作为冷却介质，空气是从一个未示出的燃气轮机的一个吸气压缩机中获取的并输送到该燃气轮机的冷却系统。所述燃气轮机具有一个带有一个封闭的冷却系统的燃烧室，使得从上述过程中获取的用于冷却的空气可以再在燃烧室中输送。这样将通过冷却作用吸收的热量再输送到燃烧过程。
在附图中所示的实施方式仅用于阐述本发明但不局限于此实施方式。尤其是所述内衬元件和所述导轨形元件的形状和结构是可以改变的。
权利要求
1.一种用于燃烧一种可燃烧的流体混合燃料的燃烧室，其具有一个设置在该燃烧室(1)上的燃烧器(2)、一个设置在该燃烧室(1)中的内衬(4)和一个排出孔(3)，其中，所述内衬(4)具有一些可以通过一些导轨形元件(6)弹性地固定在一个燃烧室壳体(7)上的内衬元件(5)，其特征在于，所述导轨形元件(6)设置在燃烧室侧壁上并且在所述两个相邻设置的内衬元件(5)之间向外突出。
2.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述内衬元件(5)可以通过一个从外侧配设在所述导轨形元件(6)上的固定件(8)来固定。
3.如权利要求2所述的燃烧室，其特征在于，所述固定件(8)由一个螺栓构成。
4.如权利要求2所述的燃烧室，其特征在于，所述固定件(8)由一个夹紧元件、尤其是一个夹紧弹簧构成。
5.如权利要求1至4之一所述的燃烧室，其特征在于，所述导轨形元件(6)至少在燃烧室一侧具有一个涂覆层(9)。
6.如权利要求1至5之一所述的燃烧室，其特征在于，所述导轨形元件(6)可以被冷却。
7.如权利要求1至6之一所述的燃烧室，其特征在于，所述导轨形元件(6)具有一些用于固定所述内衬元件(5)的衬套形部段(10)，这些部段带有一些用于在所述导轨形元件(6)的一个冷却介质通道(12)与所述内衬元件(5)的一个冷却介质通道(13)之间建立流动连通的开孔(11)。
8.如权利要求1至7之一所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室具有一个封闭的冷却系统。
9.如权利要求1至8之一所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室设置在一个流体机械内、尤其是一个燃气轮机内。
10.一种用于冷却如权利要求1至9之一所述的燃烧室(1)的方法，其中，一种流过所述导轨形元件(6)的冷却介质至少部分地在所述燃烧室(1)的圆周方向上向所述内衬元件(5)的方向流动，并在该内衬元件(5)的一个通道(13)内偏转到沿着该燃烧室(1)内的热流方向流动或沿着与该燃烧室(1)内的热流方向相反的方向流动。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，采用空气作为所述冷却介质。
全文摘要
本发明公开了一种尤其用于燃气轮机的燃烧室，其具有一个设置在该燃烧室(1)中的内衬(4)，该内衬具有一些可以通过一些导轨形元件(6)弹性地固定在燃烧室壳体(7)上的内衬元件(5)，为了提出一种用于固定内衬元件(5)的固定结构，以便于从内衬的内侧来装配所述内衬元件。按照本发明，所述导轨形元件(6)设置在燃烧室侧壁上并分别在两个相邻设置的内衬元件之间向外突出。本发明为此还提供了一种用于冷却上述燃烧室(1)的方法，其中，一种流过导轨形元件(6)的冷却介质至少部分地在燃烧室的圆周方向上向内衬元件(5)的方向流动，并在该内衬元件的一个通道(13)内偏转到沿着燃烧室内的热流方向或与之相反的方向流动。
文档编号F02C7/18GK1506617SQ20031011563
公开日2004年6月23日 申请日期2003年11月10日 优先权日2002年11月22日
发明者彼得·蒂曼, 彼得 蒂曼 申请人:西门子公司