谐振器、用于制造这种谐振器的方法和设有这种谐振器的燃烧器装置

文档序号:1894845 发布日期:2021-11-26 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 谐振器、用于制造这种谐振器的方法和设有这种谐振器的燃烧器装置 (Resonator, method for manufacturing such a resonator and burner arrangement provided with such a resonator ) 是由 克劳斯·克鲁施 于 2020-03-16 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于安装在固定式燃气轮机设备(1)的燃烧器装置中的具有多个穿孔(13)的环形的谐振器(8),其特征在于,谐振器(8)由耐火陶瓷制成。本发明还涉及一种用于制造这种谐振器(8)的方法以及一种用于燃气轮机设备(1)的燃烧器装置,所述燃烧器装置具有:燃烧器单元(2),所述燃烧器单元具有燃烧器(6);过渡管路(9),所述过渡管路设置在燃烧器单元(2)的下游并且设计用于将通过燃烧器(6)产生的热气引导至涡轮;以及至少一个根据本发明的谐振器(8)。(The invention relates to an annular resonator (8) with a plurality of perforations (13) for installation in a burner device of a stationary gas turbine plant (1), characterized in that the resonator (8) is made of a refractory ceramic. The invention also relates to a method for producing such a resonator (8) and to a burner arrangement for a gas turbine plant (1), having: a burner unit (2) having a burner (6); a transition duct (9) disposed downstream of the combustor unit (2) and designed for guiding the hot gases generated by the combustor (6) to the turbine; and at least one resonator (8) according to the invention.)

谐振器、用于制造这种谐振器的方法和设有这种谐振器的燃 烧器装置

技术领域

本发明涉及一种用于安装在固定式燃气轮机设备的燃烧器装置中的具有多个穿孔的环形的谐振器。本发明还涉及一种用于制造根据本发明的谐振器的方法和一种用于燃气轮机设备的燃烧器装置,所述燃烧器装置具有:燃烧器单元,所述燃烧器单元具有燃烧器;过渡管路,所述过渡管路设置在燃烧器单元的下游并且设计用于将通过燃烧器产生的热气引导至涡轮;以及至少一个这种谐振器。

背景技术

燃烧器装置在燃气轮机设备中用于产生热气并且将其引导至涡轮入口。为此,除了燃烧器单元外,所述燃烧器装置包括构成为管道的过渡管路,所述过渡管路在专业领域内也称为“过渡段(英文:Transition)”。过渡管路在燃气轮机设备的运行期间承受高的热负荷。所述过渡管路相应地由耐高温材料制成,通常由具有处于内部的冷却通道的薄壁镍基材料制成,并且具有用于隔热的内部层系统(TBC+MCrAlY)。为了减少声学燃烧振动,已知的是,在燃烧器单元的所谓的“筐(英文:Basket)”中,在火焰区域后方设置有至少一个由金属制成的环形的谐振器。谐振器在技术上是燃烧器装置的薄弱部位,因为所述谐振器定期具有裂纹出现并且限制“筐”的使用寿命。重新制造和更换谐振器是非常耗费的并且是成本密集的。在考虑如下事实的情况下,即由于对燃气轮机的变得越来越高的要求而期望报告情况的进一步加强,本发明的目的在于,使燃烧器装置的维护变得更简单且性价比更高。

发明内容

为了实现所述目的,本发明提供开始提及的类型的谐振器,其特征在于,所述谐振器由耐火陶瓷制成。这引起,谐振器在燃烧器装置的运行期间占优势的温度下趋向于明显更少的裂纹形成,由此明显减少了维护耗费和成本。

谐振器有利地具有在轴向方向上锥形变细的外环周面,使得所述谐振器可以插入到具有同样锥形变细的罩壳面的环形的金属罩壳结构中并且紧固在所述金属罩壳结构处。

在谐振器的外环周面处优选设置有在径向方向上作用的多个弹簧元件。当谐振器插入到金属罩壳结构中时,这种弹簧元件可以在保持谐振器与罩壳结构之间的环形间隙的情况下实现所述谐振器的径向的和轴向的张紧,使得可以补偿热膨胀差异并且可以在所有运行条件下以力限制的方式固定谐振器。

根据本发明的一个设计方案,弹簧元件是在轴向方向上延伸的径向向外弯曲的板簧。以所述方式实现了简单且性价比高的结构。

有利地,弹簧元件在环周方向上彼此具有均匀的间距,这可以实现谐振器在罩壳结构内以定心的方式定位。

谐振器可以一件式地构成或由多个环段组成。

本发明还提供一种用于制造根据本发明的谐振器的方法,在所述方法中,在环形的谐振器的原型工艺期间,优选地将增材制造的模具插入件用于构成穿孔。在制造谐振器时,穿孔可以在几何结构上与期望的衰减频率相匹配。为了所述目的,可以改变参数,如例如孔面积比即所有孔面积与总面积的比、谐振器厚度、孔的半径等。在安装谐振器时选择的谐振器与金属罩壳结构之间的间隙尺寸也对衰减频率产生影响。

此外,本发明提出一种用于燃气轮机设备的燃烧器装置,所述燃烧器装置具有:燃烧器单元,所述燃烧器单元具有燃烧器;过渡管路,所述过渡管路设置在燃烧器单元的下游并且设计用于将通过燃烧器产生的热气引导至涡轮;以及至少一个根据本发明的谐振器。

优选地,至少一个谐振器借助于径向的和轴向的预紧力容纳在环形的金属罩壳结构中,所述金属罩壳结构具有朝向下游方向锥形变细的横截面,其中弹簧元件设置在谐振器与罩壳结构之间。

有利地经由尤其环形构成的压力元件施加径向的和轴向的预紧力,所述压力元件在端侧可拆卸地紧固在罩壳结构上,尤其与所述罩壳结构旋紧。因此,所述压力元件轴向压靠插入到罩壳结构中的一个或多个谐振器并且以期望的预紧力张紧弹簧元件。

罩壳结构可以通过燃烧器单元或通过过渡管路本身形成或者可以设置为单独的部件,所述单独的部件设置在燃烧器单元与过渡管路之间。

附图说明

本发明的其他特征和优点根据以下参照附图的描述变得显而易见。附图中示出:

图1示出已知的燃气轮机设备的区域的剖视图;

图2示出根据本发明的第一实施方式的谐振器的立体视图;

图3示出根据本发明的燃烧器装置的部分区域的立体分解视图,所述燃烧器装置具有根据本发明的第二实施方式的谐振器;以及

图4示出图2中所示出的装置在安装状态下的剖视图。

在下文中,相同的附图标记涉及相同类型的构件或构件部段。

具体实施方式

图1示出已知的燃气轮机设备1的区域,在所述区域中,燃烧器单元2插入到燃气轮机设备1的壳体3中。燃烧器单元2经由法兰4与连接壳体5连接,所述连接壳体又与壳体3旋紧。但是,法兰4原则上也可以直接紧固在壳体3上,并且可以相应地省去连接壳体5。燃烧器单元2包括燃烧器6和在下游连接到所述燃烧器上的管状的燃烧室7,所述管状的燃烧室通常也称为“筐”。在燃烧室7的区域中,在燃烧器6的火焰区域的后方设有金属谐振器8,所述金属谐振器设置用于减少声学燃烧振动。燃烧室7的出口端部与也称为“过渡段”的过渡管路9的入口端部连接,所述过渡管路经由调节和固定装置10保持在壳体3上,并且设计用于将通过燃烧器6产生的热气引导至燃气轮机装置1的定位在下游的当前未示出的涡轮。燃烧器单元2和过渡管路9共同形成燃烧器装置。燃气轮机设备1包括多个所述燃烧器装置,所述多个燃烧器装置将热气供给涡轮。

燃烧器装置在燃气轮机设备1的运行期间承受高的热负荷。高温在谐振器8中导致裂纹形成,因此必须定期维修或更换燃烧室7。这是非常时间密集和成本密集的。

图2示出根据本发明第一实施方式的环形的谐振器8,所述环形的谐振器由耐火陶瓷制成。谐振器8具有在轴向方向A上从外直径Da1至外直径Da2锥形变细的外环周面11和如下内环周面12:所述内环周面当前平行于外环周面11延伸从而同样在轴向方向上从内直径Di1至内直径Di2锥形变细。在外环周面11处构成有多个穿孔13。各个穿孔13的尺寸、数量、分布和形状可以在制造谐振器8时自由选择以用于实现期望的衰减频率。穿孔13优选地在谐振器8的原型工艺期间利用增材制造的模具插入件制造,其中原则上当然也可以使用另外的或补充的制造技术。

图3和图4中示出根据本发明第二实施方式的谐振器8,所述谐振器类似于图2中所示出的谐振器8由耐火陶瓷制成并且设有穿孔13。不同之处在于,图3中所示出的谐振器8不是一件式的,而是由多个环段14组成。在外环周面11处定位有在径向方向上作用的多个弹簧元件15,所述多个弹簧元件当前构成为在轴向方向上延伸的径向向外弯曲的板簧,并且以均匀地分布在外环周面11上的方式设置。为了容纳弹簧元件15,可以在谐振器8的外环周面11中构成有凹部,其中这不是强制需要的。图3中所示出的两个谐振器8在其安装时以分别更小的外直径Da2向前依次轴向地插入到金属的罩壳结构16中,使得弹簧元件15与罩壳结构16的内壁接合。然后,将谐振器8经由当前环形构成的压力元件17抵抗弹簧元件15的弹簧力进一步推入到罩壳结构16中,随后利用紧固螺栓18将压力元件17在端侧紧固在罩壳结构16上。以所述方式,在保持罩壳结构16的谐振器8之间的环形间隙19的情况下,在施加径向的和轴向的预紧力的情况下固定谐振器8。在此,环形间隙19的尺寸可以在一定界限内设定,并且同样对谐振器8的一个衰减频率或多个衰减频率产生影响。罩壳结构16基本上可以形成燃烧器单元2的燃烧室7的一部分或过渡管路9的一部分,或者如图3和图4中所示那样设置为单独的部件,所述单独的部件插入在燃烧器单元2与过渡管路9之间并且紧固在其处。

应清楚,图2中所示的谐振器8与图3和图4中所示的谐振器8一样可以利用罩壳结构16、弹簧元件15和压力元件17安装。

尽管已经通过优选的实施例详细说明和描述了本发明的细节,但是本发明不通过所公开的实例限制,并且能够由本领域技术人员从中推导出其他变型方案,而不脱离本发明的保护范围。

10页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:滑动式排气罩

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!