本發(fā)明涉及燃氣渦輪。本發(fā)明特別涉及在燃燒器和導(dǎo)葉平臺之間的接口處實施的燃氣渦輪的新設(shè)計。

背景技術(shù)：

公知地，燃氣渦輪具有燃燒室，其中使燃料燃燒以產(chǎn)生待在渦輪的一個或多個膨脹級中膨脹的熱氣流。各個膨脹級由多個布置在圍繞轉(zhuǎn)軸定位的環(huán)形導(dǎo)葉平臺上的定子導(dǎo)葉和與軸布置成整體的轉(zhuǎn)子導(dǎo)葉排組成。在操作期間，燃燒室中產(chǎn)生的熱氣體經(jīng)過定子導(dǎo)葉而被加速和轉(zhuǎn)向，且之后其經(jīng)過轉(zhuǎn)子導(dǎo)葉排以遞送機械功率到轉(zhuǎn)子。

為了組裝，基本上在燃燒室的內(nèi)壁和第一導(dǎo)葉平臺之間的過渡處提供間隙；通過該間隙將用于冷卻燃燒室和定子導(dǎo)葉平臺的冷卻空氣噴射到熱氣體路徑。而且，通過同一間隙，噴射另外的空氣(吹掃空氣)以避免熱氣體進入到間隙中，熱氣體進入到間隙中將導(dǎo)致鄰近于間隙的結(jié)構(gòu)部件過熱。實際上，定子導(dǎo)葉產(chǎn)生高靜壓區(qū)域，不均勻的周向靜壓分布在導(dǎo)葉平臺的上游產(chǎn)生不均勻的周向靜壓分布，這實際上會導(dǎo)致熱氣體進入間隙。

通過接口間隙噴射的空氣流動到熱氣體路徑中并在導(dǎo)葉平臺上提供冷卻膜。

現(xiàn)有解決方案提供改進冷卻膜的效率的方式，由此減少目標所需要的空氣量。

具體而言，EP2248996教導(dǎo)對間隙的下游的導(dǎo)葉平臺的區(qū)域提供隆起，其沿周向位于其中熱氣體的靜壓最低的區(qū)域。隆起布置成局部提高接近它們而經(jīng)過的熱氣流的靜壓，這種方式減少重新進入間隙的熱空氣的量。然而，這種解決方案將需要復(fù)雜的平臺形狀，這對于制造過程和內(nèi)部冷卻來說具有挑戰(zhàn)性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)目的在于因此提供根據(jù)獨立權(quán)利要求1基本上限定的燃氣渦輪，通過其消除所述技術(shù)問題。

在該技術(shù)目的的范圍內(nèi)，本發(fā)明的目標在于提供燃氣渦輪，其中與導(dǎo)葉平臺相關(guān)聯(lián)的冷卻膜的效率提高，由此減少需要的空氣的量。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，該目標通過一種燃氣渦輪獲得，所述燃氣渦輪包括通過內(nèi)壁和外壁限定的燃燒器，隨后是通過內(nèi)定子壁和外定子壁限定的導(dǎo)葉平臺，其中所述燃氣渦輪還包括布置在所述燃燒器內(nèi)壁和所述內(nèi)定子壁之間和在所述外燃燒器壁和所述外定子壁之間的間隙，所述燃氣渦輪還包括一個或多個布置在所述間隙的上游和在所述內(nèi)燃燒器壁和/或外燃燒器壁內(nèi)的冷卻管。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，所述冷卻管布置在內(nèi)燃燒器壁和/或外燃燒器壁內(nèi)，使得所述燃燒器與限定在所述燃燒器壁和燃燒器襯里之間的部分在流體方面連接。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，所述間隙被密封。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，所述冷卻管布置成在所述燃氣渦輪的側(cè)截面中相對于轉(zhuǎn)子軸線A成傾斜角α，其中所述傾斜角α可以包括在5o-40o的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，傾斜角α可以包括在7o-15o的子范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，所述傾斜角α可以基本上等于9o或10o。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，所述冷卻管布置成在燃氣渦輪的頂截面中相對于轉(zhuǎn)子軸線A成傾斜角β，所述傾斜角β包括在0o-45o的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，傾斜角β可以包括在5o-40o的子范圍中。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，傾斜角β可以包括在10o-35o的子范圍中。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，傾斜角β可以包括在15o-30o的子范圍中。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，傾斜角β可以包括在20o-25o的子范圍中。

優(yōu)選地，傾斜角β具有可以基本上等于34o或0o的值。

附圖說明

在參考附圖閱讀僅以例示的目的給出的本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的以下非限制性描述之后，本發(fā)明的目標、優(yōu)點和其他特點將變得更顯而易見，在附圖中，類似的附圖標記可以用于指示類似的元件，且其中：

圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的燃氣渦輪的側(cè)截面；

圖2在頂截面中顯示圖1的具體視圖；

圖3顯示圖1的細節(jié)。

現(xiàn)在將參考上文提及的附圖來詳細描述優(yōu)選和非限制性實施方案。

具體實施方式

來看圖1，顯示燃氣渦輪（通常以附圖標記1提及）的示意性側(cè)截面視圖。所述燃氣渦輪1包括通過內(nèi)壁21和外壁22限定且布置在壓縮機(未示出)的下游的燃燒器2。

在燃燒器2中，熱氣流F被賦能且隨后被引導(dǎo)到安裝在導(dǎo)葉平臺3上的定子。導(dǎo)葉平臺3繼而限定內(nèi)定子壁31和外定子壁32，在其上安裝第一排定子導(dǎo)葉33以引導(dǎo)氣流至隨后的轉(zhuǎn)子級，在此進行能量轉(zhuǎn)化過程。

燃氣渦輪1還包括內(nèi)間隙4和外間隙8，其分別布置在燃燒器的內(nèi)壁21和內(nèi)定子壁31之間和在燃燒器的外壁22和外定子壁32之間。間隙4、8通常密封以限制由于負壓梯度從壓縮機端(未示出)移動且觸及對應(yīng)于間隙4和8被引導(dǎo)到定子的熱氣流F的空氣的量。實際上，密封件4和8無法完全緊密，由于燃氣渦輪部件(例如渦輪和燃燒器)例如在燃氣渦輪的啟動操作和/或不同操作方案期間的相對移動。由于這個原因，常常來自壓縮機端的吹掃空氣P通過間隙4和8漏入且與熱空氣流F混合。這還避免熱氣體由于上文解釋的原因而進入間隙。另外，漏入/吹掃空氣還具有與導(dǎo)葉平臺3相關(guān)聯(lián)的冷卻功能。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，燃氣渦輪1還包括多個冷卻管5，其位于內(nèi)間隙4的上游(相對于用箭頭F指示的熱氣流)和在燃燒器2的內(nèi)壁21內(nèi)。

或者或另外地，燃氣渦輪1還可以包括多個冷卻管9，其位于外間隙9的上游和在燃燒器2的外壁22內(nèi)。

根據(jù)一個優(yōu)選的和非限制性實施例，冷卻管5和9具有環(huán)形橫截面。

優(yōu)選地，冷卻管布置在所述內(nèi)燃燒器壁和/或外燃燒器壁（21，22）內(nèi)，使得燃燒器2與限定在燃燒器壁（21和22）和燃燒器襯里(未示出)之間的部分12在流體方面連接。

有利地，離開冷卻管5和/或冷卻管9的冷卻空氣形成在導(dǎo)葉內(nèi)壁31和/或外壁32上起作用的冷卻膜，其同與間隙4和/或8相關(guān)聯(lián)的吹掃空氣合作。業(yè)已證明這產(chǎn)生協(xié)同作用，其針對已知配置顯著改進整體冷卻效果且使得需要較少的待噴射的空氣的量。

為了使上述有利作用最大化，參考下圖2和3描述優(yōu)選的幾何形狀。

來看圖2，在頂截面視圖中顯示根據(jù)本發(fā)明的燃氣渦輪1。在該視圖中，冷卻管5相對于轉(zhuǎn)子軸線A布置成傾斜角β，其可以在包括0o-45o的角度的范圍中選擇。根據(jù)優(yōu)選的實施方案，傾斜角β可以包括在隨后的子范圍中：5o-40o、10o-35o、15o-30o、20o-25o。優(yōu)選地，傾斜角β可以基本上等于0o或34o。

相同的幾何形狀在細節(jié)作出必要修改的情況下應(yīng)用于冷卻管9。

離開冷卻管5和/或冷卻管9的冷卻空氣C的所得的傾斜度確定冷卻空氣C與來自間隙4和8的吹掃空氣P的最佳合并，這改進整體冷卻效果。

業(yè)已證明提供有利技術(shù)效果的另一個幾何參數(shù)為沿著轉(zhuǎn)子軸線A測量的從間隙4到所述管與內(nèi)燃燒器壁21相交所處的冷卻管5的末端51的距離l和管的直徑d的比率z。這個比率z可以在數(shù)字范圍5-40內(nèi)變化，且具有基本上等于24的優(yōu)選的值。

應(yīng)當(dāng)了解，參考與內(nèi)燃燒器壁21相關(guān)聯(lián)的冷卻管5描述這種優(yōu)選的幾何形狀，但相同的幾何形狀還可以有利地適用于與外燃燒器壁22相關(guān)聯(lián)的冷卻管9。

來看下圖3，現(xiàn)在在關(guān)于內(nèi)燃燒器壁21的側(cè)截面視圖中顯示根據(jù)本發(fā)明的燃氣渦輪1，但應(yīng)當(dāng)了解相同的幾何形狀適用于與冷卻管9相關(guān)聯(lián)的外燃燒器壁22。

具體而言，冷卻管5(在該視圖中只能見到一個)相對于轉(zhuǎn)子軸線A以角α傾斜。優(yōu)選地，角α包括在5o-40o范圍內(nèi)且優(yōu)選在子范圍7o-15o內(nèi)。根據(jù)優(yōu)選的實施方案，傾斜角α可以等于約9o或10o。

應(yīng)當(dāng)可以了解雖然作為非限制性例示實施方案在文中公開的燃氣渦輪1包括多個冷卻管，還可以通過提供具有僅一個冷卻管的燃氣渦輪1達到一些有利效果。

雖然只詳細描述本發(fā)明的有限量的實施方案，但是應(yīng)當(dāng)易于理解本發(fā)明并不限于這些公開的實施方案。相反，本發(fā)明可以修改以結(jié)合許多之前未描述但與本發(fā)明的精神和范圍匹配的改變、變化、取代或等價配置。另外，雖然業(yè)已描述了本發(fā)明的各種實施方案，但是應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的方面可以包括所描述的實施方案中的僅一些。因此，本發(fā)明并不視為受上述描述限制，但只受隨附權(quán)利要求的范圍限制。