[发明专利]燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及带有冷却布置的燃烧室，特别地，涉及带有冷却布置的 燃气涡轮机燃烧装置的预燃室(pre-chamber)。

背景技术

燃气涡轮机通常包括压缩机、燃烧装置和涡轮机。压缩机压缩要送 到燃烧装置的空气，在燃烧装置中空气和燃料混合。所产生的燃料-空气 混合物在燃烧室内燃烧。在燃料和空气燃烧期间，生成热的燃烧气体。 该燃烧气体被用来驱动涡轮机。典型的燃烧装置包括燃烧器、定位接近 燃烧器的预燃室、以及主燃烧室。特别地，由于预燃室的位置接近燃烧 器，所以预燃室暴露于非常高的温度。如果预燃室达到一定温度，则该 预燃室易于发生碳堆积，然后对预燃室壳体的金属可能会带来负面影 响。

为了保护预燃室部件，将冷却孔添加到预燃室壳体。采用例如压缩 空气进行冷却限制了预燃室的最大温度。然而，由于用于冷却的空气也 可能另外在涡轮机内做功，因而会影响涡轮机的效率，尽管仅仅是较小 的影响。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种具有改善冷却的燃烧室。本发 明进一步的目的是提供一种有益的燃气涡轮机。

第一个目的通过如权利要求1所述的燃烧室得以解决。第二个目的 通过如权利要求7所述的燃气涡轮机得以解决。从属权利要求限定了本 发明进一步的发展。

该创造性的燃烧室包括带有滑动表面的内部壳体和带有滑动壁部 的外部壳体。滑动表面和滑动壁部在至少一个附接区中彼此可滑动地附 接在一起。该创造性的燃烧室还包括至少一个冷却孔，该冷却孔位于滑 动壁部中。该冷却孔至少部分地这样置于滑动壁部中，使得当内部壳体 热膨胀时该冷却孔由于滑动表面相对于滑动壁部的滑动而打开，和/或当 内部壳体热收缩时该冷却孔由于滑动表面相对于滑动壁部的滑动而关 闭。这意味着冷却孔是由于内部壳体的热膨胀和热收缩的缘故而打开和 关闭，而被压缩机空气冷却的外部壳体具有基本上恒定的温度，因此不 会膨胀或收缩。优选地，该创造性的燃烧室可以包括许多这样的冷却孔。

本发明利用了燃烧室内部壳体和外部壳体之间的温度差。外部壳体 的温度由来自压缩机的压缩空气的温度控制。通常，包括有压缩空气的 流动通道围绕燃烧室的外部壳体。因此，外部壳体的温度相当恒定。相 反，内部壳体的温度由火焰温度控制，所以内部壳体的温度取决于火焰 的存在和特性而变化。这意味着燃烧室内的高温导致内部壳体的膨胀， 而外部壳体几乎保持其形状不变。在内部壳体膨胀期间，冷却孔打开。 打开的冷却孔为热的内部壳体提供了足够的冷却空气。如果内部壳体再 次冷却下来，则其收缩，并且冷却孔由于该收缩而自动关闭。因此，本 发明提供了用于内部壳体的可变冷却的简单方式，使得在处于高负载且 火焰温度很高的情况下，冷却流量在需要时能够增大。

冷却孔可以是圆形的、三角形的、矩形的、或者梯形的开口截面。 通过孔的开口截面的形状，能够确定与滑动表面相对于滑动壁部的滑动 相关的冷却流体流量的增加量。因而，冷却孔及其截面的形状可以适应 特定温度要达到的所需冷却流量。

燃烧室还能够包括预燃室区域，滑动表面和滑动壁部可以置于这预 燃室区域中。此外，燃烧室可以包括将内部壳体和外部壳体连结在一起 的下游端。在这种情形中，当内部壳体的热膨胀所致的相对运动在该区 域内最大时，内部壳体的滑动表面和外部壳体的滑动壁部将在燃烧室的 上游端处有益地且可滑动地彼此附接在一起。

优选地，内部壳体可以包括至少一个间隔件，其被置于外部壳体和 内部壳体之间。然后，滑动表面是该间隔件的一个面，该面显示朝向外 部壳体。特别地，间隔件可以是定位环。间隔件或定位环在内部壳体和 外部壳体之间提供了足够的距离。内部壳体和外部壳体之间存在的空间 可以被用作冷却流动通道。

一般来说，燃烧室可以是例如干式低排放(DLE)燃烧室。

该创造性的燃气涡轮机包括如上所述的燃烧室。该创造性的燃气涡 轮机还具有该创造性燃烧室的优点。

附图说明

通过下面结合附图的实施例描述，本发明更多的特征、特性和优点 将变得清楚。

图1示意性示出了贯穿燃烧装置的纵向剖面。

图2以透视图示意性示出了燃烧室的一部分。

图3以透视图示意性示出了内部壳体的滑动表面和带有冷却孔的外 部壳体的滑动壁部。

图4以透视图示意性示出了外部壳体中的部分打开的冷却孔。