CN102589004A - 无焊接或铜焊的燃烧室端盖 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无焊接或铜焊的燃烧室端盖。提供了一种与燃气轮机燃烧器结合的、用于盖住燃烧室的后端的端盖组件。端盖组件包括能够固定到燃烧室(10)的后端上的端盖板(32)，以及固定到端盖板上的整料块(36)。端盖板构造成没有焊接的气体通路板且没有铜焊的流路插件，而是包括通过其中的燃料通道(34)，其中，燃料通道大小设置成和定位成与燃料喷嘴入口端口相互配合。整料块包括相对于端盖板中的燃料通道而定位的内部燃料气体通路(38)，以使燃料气体连通到端盖板的燃料通道。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机，并且更具体而言，涉及用于盖住燃烧室的后端的端盖组件。
背景技术
用于盖住燃烧室的后端的现有端盖由于端盖构造的复杂性的原因而具有耐用性的问题。端盖典型地由使多个燃料气体通路连通到具有内部通路的燃烧器的燃料喷嘴的厚板形成。在典型的构造中，端盖包括为燃料通路建立内部穴的焊接的板，以及/或者用以将燃料气体引导到喷嘴上的多个通路的铜焊的插件，例如燃料流转接器。除了长期耐用性的问题之外，复杂的设计制造起来昂贵。
合乎需要的将是设计消除焊接和/或铜焊的端盖组件，以减小耐用性问题和简化构造。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种端盖组件盖住燃烧室的后端。端盖组件包括能够固定到燃烧室的后端上的端盖板，以及固定到端盖板上的整料(monolith)块。端盖板是具有通过其中的燃料通道的一件式部件，其中，燃料通道大小设置成和定位成与燃料喷嘴入口端口相互配合。整料块包括相对于端盖板中的燃料通道而定位的内部燃料气体通路，以使燃料气体连通到端盖板的燃料通道。
在另一个示例性实施例中，一种燃气轮机燃烧器包括具有燃烧室的壳体、在壳体中设置在燃烧室的附近的多个燃料喷嘴，以及固定到壳体上且盖住燃烧室的后端的所描述的实施例的端盖组件。
在又一个示例性实施例中，提供了一种与燃气轮机燃烧器结合的、用于盖住燃烧室的后端的端盖组件。端盖组件包括能够固定到燃烧室的后端上的端盖板，以及固定到端盖板上的整料块。端盖板构造成没有焊接的气体通路板且没有铜焊的流路插件，而是包括通过其中的燃料通道，其中，燃料通道大小设置成和定位成与燃料喷嘴入口端口相互配合。整料块包括相对于端盖板中的燃料通道而定位内部燃料气体通路，以使燃料气体连通到端盖板的燃料通道。
附图说明
图1是通过燃气轮机燃烧器的截面图；
图2是显示了端盖组件的细节的截面图；
图3是端盖组件的备选截面图；以及
图4是端盖组件的透视图。
部件列表
10圆柱形燃烧室
12壳体
14燃料喷嘴
16燃烧区
18燃烧衬套
20流动套管
22气体过渡管
30端盖组件
32端盖板
34燃料通道
36整料块
38内部流路
40、42、44燃料气体入口
46接口密封件
具体实施方式
燃气轮机的燃烧系统产生热气，以驱动涡轮。涡轮继而驱动压缩机，压缩机提供压缩空气，以在燃烧系统中燃烧。涡轮还产生可用的输出动力。燃气轮机的燃烧系统可构造成燃烧室的圆形阵列，其布置成接收来自压缩机的压缩空气，将燃料喷射到压缩空气中以产生燃烧反应，以及为涡轮产生热的燃烧气体。图1是圆柱形燃烧室10的截面图。该组件容纳在壳体12中，并且包括多个燃料喷嘴14。在典型的构造中，多个外部燃料喷嘴(例如五个外部燃料喷嘴)包围中心燃料喷嘴。在燃烧衬套18内提供了在燃料喷嘴14的下游的燃烧区16，并且提供了包围衬套18且沿径向与衬套18隔开的流动套管20。燃烧产物通过气体过渡管22而被引导到涡轮。
如提到的那样，在典型的构造中，端盖板组件栓接到前部壳体上，并且容纳燃烧器组件的最前部端上的压力和流。所描述的实施例的端盖组件从传统的焊接的和/或铜焊的组件被修改成两个构件栓接成的组件。
参照图1-4，端盖组件30固定到壳体12上，以盖住燃烧室的后端。端盖组件30包括固定到燃烧室的后端上的端盖板32。燃料喷嘴14栓接到端盖板32的热侧(内侧)上。端盖板32是一件式部件，并且在其中包括大小设置成和定位成与多个燃料喷嘴14的燃料喷嘴入口端口相互配合的燃料通道34。
整料块36固定到端盖板32上。整料块36在盖的冷侧(外侧)上栓接到端盖板32的中心上。整料块36使用内部流路38来将多个气体入口连接传递到相应的燃料喷嘴连接。也就是说，燃料气体通路38相对于端盖板32中的燃料通道34而定位，以使燃料气体连通到端盖板32的燃料通道34，燃料通道34继而连接到燃料喷嘴上。
在优选构造中，整料块包括流体地连接到燃料喷嘴入口端口中的相应的一些上的三个燃料气体入口40、42、44。在燃烧室包括包围中心燃料喷嘴的五个外部燃料喷嘴的情况下，该三个燃料气体入口中的第一个40可连接到中心喷嘴上，该三个燃料气体入口中的第二个42可连接到该五个外部喷嘴中的两个上，而该三个燃料气体入口中的第三个44可连接到该五个外部喷嘴中的其余三个上。如所显示的那样，该三个燃料气体入口40、42、44可为交错的，以使得能够在不同的负载状况应用燃料气体。也就是说，该三个预混合燃料入口端口40、42、44允许针对不同的运行模式来计量气体燃料。
在启动时，大体在发动机冷的时候使用第一入口40。第二入口42用于40％-60％的负载状况以及启动期间。第二入口42的燃料喷嘴沿径向对准，并且使用串流管来在不同的罐之间连通第二入口42的燃烧区，以确保所有燃烧罐均被点燃。第三入口44用于大约50％-80％的负载状况。针对大约80％至全负载，第二入口42和第三入口44结合起来运行，可选择增加第一入口40来获得另外的动力。
使用三个入口连接件40、42、44的不同的燃料混合物和燃料速率来调节运行状况，以处理部分负载、冷天或热天入口空气状况等。注意，备选地，可对整料块36增加另外的预混合连接件，以及/或者整料块36可与传统的端盖组件结合起来使用，以增加燃料连接柔性。本发明不应限于仅三个预混合燃料连接件，因为另外的预混合连接件是可行的。
如图3中显示的那样，端盖组件可另外包括在端盖板32和整料块36之间的接口密封件46。接口密封件46提供用以密封整料36和端盖板32之间的预混合燃料接头的方法。可行的可为开发具有足够的金属-金属接口表面接触的整料设计，以消除接口处对专用密封件的需要。备选地，可在整个整料-端盖板接口区的上面使用垫圈型密封件。
通过使用端盖板32和整料块36来限定端盖组件10，端盖板32可构造成没有焊接的气体通路板和/或没有铜焊的流路插件。得到的简化构造降低了制造成本，并且改进了长期耐用性。
虽然结合目前所认为的最实用和优选的实施例来描述本发明，但是将理解，本发明不应当限于公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
Claims (15)
1.一种用于盖住燃烧室的后端的端盖组件，所述端盖组件包括：
能够固定到所述燃烧室(10)的所述后端上的端盖板(32)，所述端盖板是具有通过其中的燃料通道(34)的一件式部件，所述燃料通道大小设置成和定位成与燃料喷嘴入口端口相互配合；以及
固定到所述端盖板上的整料块(36)，所述整料块包括相对于所述端盖板中的所述燃料通道而定位的内部燃料气体通路(38)，以使燃料气体连通到所述端盖板的所述燃料通道。
2.根据权利要求1所述的端盖组件，其特征在于，所述整料块(36)包括能够与所述燃料喷嘴入口端口中的相应的一些流体地连接的三个燃料气体入口(40，42，44)。
3.根据权利要求2所述的端盖组件，其特征在于，所述燃烧室(10)包括包围中心喷嘴的五个外部喷嘴，以及其中，所述三个燃料气体入口中的第一个(40)定位成能够连接到所述中心喷嘴上，所述三个燃料气体入口中的第二个(42)定位成能够连接到所述五个外部喷嘴中的两个上，而所述三个燃料气体入口中的第三个(44)定位成能够连接到所述五个外部喷嘴中的三个上。
4.根据权利要求2所述的端盖组件，其特征在于，所述三个燃料气体入口(40，42，44)交错，以使得能够在不同的负载状况应用燃料气体。
5.根据权利要求1所述的端盖组件，其特征在于，所述端盖组件进一步包括在所述端盖板(32)和所述整料块(36)之间的接口密封件(46)。
6.根据权利要求1所述的端盖组件，其特征在于，所述端盖板(32)构造成没有焊接的气体通路板且没有铜焊的流路插件。
7.一种燃气轮机燃烧器，包括：
包括燃烧室(10)的壳体(12)；
在所述壳体中设置在所述燃烧室的附近的多个燃料喷嘴(14)；以及
固定到所述壳体上且盖住所述燃烧室的后端的端盖组件(30)，其中，所述端盖包括：
固定到所述燃烧室的所述后端上的端盖板(32)，所述端盖板是具有通过其中的燃料通道(34)的一件式部件，所述燃料通道大小设置成和定位成与所述多个燃料喷嘴的燃料喷嘴入口端口相互配合，以及
固定到所述端盖板上的整料块(36)，所述整料块包括相对于所述端盖板中的所述燃料通道而定位的内部燃料气体通路(40，42，44)，以使燃料气体连通到所述端盖板的所述燃料通道。
8.根据权利要求7所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，所述整料块(36)包括流体地连接到所述燃料喷嘴入口端口中的相应的一些的三个燃料气体入口(40，42，44)。
9.根据权利要求8所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，所述燃烧室(10)包括包围中心喷嘴的五个外部喷嘴，以及其中，所述三个燃料气体入口中的第一个(40)连接到所述中心喷嘴上，所述三个燃料气体入口中的第二个(42)连接到所述五个外部喷嘴中的两个上，而所述三个燃料气体入口中的第三个(44)连接到所述五个外部喷嘴中的三个上。
10.根据权利要求8所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，所述三个燃料气体入口(40，42，44)交错，以使得能够在不同的负载状况应用燃料气体。
11.根据权利要求7所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，所述端盖组件(30)进一步包括在所述端盖板(32)和所述整料块(36)之间的接口密封件(46)。
12.根据权利要求7所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，所述端盖板(32)构造成没有焊接的气体通路板且没有铜焊的流路插件。
13.一种与燃气轮机燃烧器结合的、用于盖住燃烧室的后端的端盖组件，所述端盖包括：
能够固定到所述燃烧室(10)的所述后端上的端盖板(32)，所述端盖板构造成没有焊接的气体通路板且没有铜焊的流路插件，而是包括通过其中的燃料通道(34)，所述燃料通道大小设置成和定位成与燃料喷嘴入口端口相互配合；以及
固定到所述端盖板上的整料块(36)，所述整料块包括相对于所述端盖板中的所述燃料通道而定位的内部燃料气体通路(38)，以使燃料气体连通到所述端盖板的所述燃料通道。
14.根据权利要求13所述的端盖组件，其特征在于，所述整料块(36)包括能够与所述燃料喷嘴入口端口中的相应的一些流体地连接的多个燃料气体入口(40，42，44)。
15.根据权利要求14所述的端盖组件，其特征在于，所述多个燃料气体入口(40，42，44)交错，以使得能够在不同的负载状况应用燃料气体。
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