MX2011003619A - Sistema de enfriamiento con sello en angulo. - Google Patents

Abstract

Un sello de revestimiento posterior para una cámara de combustión para una turbina de gas incluye una cubierta interior que tiene una superficie interior y exterior y un eje central. El sello de revestimiento posterior tiene una cubierta exterior posicionada sobre la cubierta interior que tiene una superficie interior y exterior y un eje central coaxial con la cubierta interior. Una de la superficie exterior de la cubierta interior o la superficie interior de la cubierta exterior tiene acanaladuras en ángulo con relación al eje central. Las acanaladuras en ángulo y las porciones adyacentes de la superficie interior de la cubierta exterior o la superficie exterior de la cubierta interior forman pasajes de enfriamiento. El aire de enfriamiento sale de los pasajes de enfriamiento en un ángulo de salida que se acopla a un ángulo de remolino del flujo de la cámara de combustión. El acoplamiento del ángulo de salida y el ángulo de remolino minimiza el esfuerzo cortante del aire de enfriamiento con respecto al flujo que sale del revestimiento de la cámara de combustión.

Description

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO CON SELLO EN ÁNGULO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a cámaras de combustión de turbina de gas. Más particularmente, las presentes invenciones se dirigen al enfriamiento mejorado de sellos de revestimiento posterior para cámaras de combustión ' con turbina de gas.

Son requeridos sellos en las cámaras de combustión para minimizar la fuga en las uniones entre los componentes. Las cámaras de combustión se hacen en general en varias piezas para facilidad de manufactura y mantenimiento. Además, los sellos están frecuentemente sobre las superficies donde se permite el deslizamiento a fin de minimizar los desacoplamientos térmicos.

La filosofía primordial en el diseño de sellos y en las cámaras de combustión con bajo NOx (DLN) seco modernas ha sido para crear un buen sello y luego proporcionar un flujo de fuga/enfriamiento controlable para mantenerlo en un régimen de operación trabajable. Muchas de las aleaciones de resorte, tal como X-750 tienen un límite de temperatura arriba del cual los sellos pierden su temple y de esta manera no logran sellar. Este procedimiento se toma para minimizar la cantidad de fuga de aire a través de la región de sello y para hacer esa fuga consistente entre las cámaras de combustión. Si el sello se filtra, típicamente lo hace a lo largo de un espacio anular reducido largo, lo cual es difícil de controlar con cualquier precisión. Los diseños de enfriamiento tienen típicamente agujeros o ranuras maquinadas los cuales se pueden colocar y controlar con precisión.

La fuga en exceso es mala por varias razones.

Sucede típicamente corriente abajo de la zona de combustión y de esta manera sube la temperatura de la zona de combustión, la cual incrementa el rendimiento de NOx. Además, dependiendo donde es la fuga es relativa con la flama y la zona de quema, la fuga puede congelar el CO y limitar de esta manera las capacidades de cobertura de la cámara de combustión.

Un método común para enfriar un sello es un esquema basado en canales. En este diseño se corta una acanaladura de canal axial dentro de un panel de metal interior, el otro lado del cual está en contacto con el gas caliente en la cámara de combustión. A fin de guiar o llevar el flujo a lo largo del canal, se coloca un manguito exterior sobre el lado radial exterior del canal. El flujo entra de esta manera del pasaje que alimenta el extremo de cabeza de la cámara de combustión y escapa al interior del revestimiento, diluyendo el gas caliente. Esta metodología se ha usado por, por ejemplo, MHI/Siemens para enfriar el revestimiento y el sello de revestimiento de extremo posterior.

De manera similar, como se muestra en las FIGS. 2 y 3, la patente norteamericana No. 5,274,816 (Ritter y colaboradores) se dirige a un diseño que protege un sello de revestimiento de extremo posterior. Aquí, se proporciona una pieza de cámara de combustión/transición para una turbina de gas que incluye una estructura de pared doble que tiene una pluralidad de canales de enfriamiento axiales. De manera adicional, se posicionan pasajes de flujo cruzados circunferenciales entre el miembro interior de la estructura y el miembro exterior para proporcionar aire de enfriamiento. Los canales de enfriamiento se forman en el área entre un miembro interior y un miembro exterior de la cámara de combustión. Los pasajes se extienden de manera preferible tanto axial como circunferencialmente con respecto a la dirección del flujo a través de la pieza de cámara de combustión/transición. Los pasajes axiales se extienden completamente desde un extremo hasta el otro y los pasajes circunferenciales se extienden alrededor de la circunferencia de la pieza de cámara de combustión/transición. Los pasajes de flujo cruzado circunferenciales son para evitar que la parte de pieza de cámara de combustión/transición falle debido a un bloqueo de la entrada de pasaje axial sin afectar el enfriamiento no bloqueado, normal. Se construyen estructuras de enfriamiento de pared doble usando dos miembros no unidos. El miembro interior se maquina para formar pasajes de enfriamiento. Las estructuras de enfriamiento de pared doble también se construyen usando dos miembros ajustados por encogimiento y luego unidos conjuntamente tal como por soldadura. El miembro interior se maquina para formar los pasajes de enfriamiento.

En estos tipos de sistemas de la técnica anterior, se cortan axialmente ranuras. Estas ranuras axiales son relativamente fáciles de manufacturar. Por ejemplo, un molino de extremo corta la acanaladura y luego la parte se indexa a la siguiente ubicación y el proceso se repite hasta que la parte se termine.

Se han sugerido mejoras adicionales. Por ejemplo, la patente norteamericana No. 7,010,921 (Intile y colaboradores) se dirige a un método y aparato para enfriar una pieza de revestimiento y transición de cámara de combustión de una turbina de gas. El revestimiento tiene turbuladores de anillos circulares arreglados en un arreglo axialmente a 1 largo de una longitud del revestimiento de la cámara de combustión y está localizado sobre una superficie exterior. Un primer manguito de flujo circunda el revestimiento de la cámara de combustión con un primer anillo de flujo entre los mismos que incluye una pluralidad de canales axiales que se extienden sobre una porción de una porción de extremo posterior del revestimiento paralelos entre si (ver figura 3 de la patente de Intile) . El área de sección transversal de cada canal es ya sea constante o varia a lo largo de la longitud del canal. Aquí, la altura del canal varía a lo largo de su longitud para tratar de contar la acumulación de calor al acelerar el flujo para aumentar el coeficiente de transferencia de calor.

Otras patentes relacionadas incluyen la patente norteamericana No. 7,269957 (Marling y colaboradores) la cual se dirige a un revestimiento de combustión de turbina de gas que tiene una región de interface entre ella y un ducto de transición donde la región del revestimiento de combustión se aproximó a su segundo extremo comprende una pluralidad de sellos de resorte que sellan contra un ducto de transición mientras que admiten que pase un fluido de enfriamiento en un pasaje. El pasaje está formado entre el revestimiento de combustión y los sellos de resorte y alimenta una pluralidad de agujeros de enfriamiento localizados en el revestimiento de combustión próximo al segundo extremo del revestimiento. Dependiendo de los requerimientos de enfriamiento, los agujeros de enfriamiento se pueden angular tanto axial como circunferencialmente para maximizar la efectividad de enfriamiento. Este sistema realiza el enfriamiento de sello al reemplazar el enfriamiento de canal descrito anteriormente con el enfriamiento de fusión con los agujeros de enfriamiento en dos dimensiones, axial y circunferencial. Esto se hace para maximizar la longitud del agujero a través de la lámina de metal delgada que se usa en la construcción del revestimiento. Por lo que el objetivo es beneficiarse de un efecto puramente geométrico para alargar el canal de enfriamiento .

La patente norteamericana No. 4,078,604 (Christl y colaboradores) se dirige a una construcción de pared intercambiadora de calor, tal como la usada para las cámaras de combustión para motores de cuete accionados con combustible liquido. La construcción de pared consiste de una pared interior con canales de enfriamiento que se extienden longitudinalmente separados por cintas. Los canales de enfriamiento están abiertos sobre una superficie de la pared interior. Una pared exterior hace contacto con las cintas de la pared interior para formar un cierre sobre los orificios que forman los canales de enfriamiento.

La patente norteamericana No. 4,719,748 (Davis, Jr. Y colaboradores) se dirige a un ducto de transición en un motor de turbina de gas que se enfria al impactar chorros formados por las aberturas en un manguito separado una distancia de la superficie que se enfria. El manguito está configurado para conducir el aire de impacto agotado hacia la cámara de combustión, donde se puede usar subsecuentemente para mezclarlo con, y para la combustión de, el combustible, o para el enfriamiento de la cámara de la cámara de combustión. La combinación de variaciones en distancia, tamaño de abertura, y espaciamiento entre la abertura se usan para variar la intensidad de enfriamiento de impacto para compensar la carga de calor variable y también para producir la distribución de temperatura deseada sobre la superficie de conducto de transición de acuerdo con los requerimientos de diseño. La FIG. 3A de la patente de Davis Jr . se reproduce en la presente, en parte, como en la FIG. 1 y muestra una cámara de combustión y un conducto de transición que emplean enfriamiento de impacto.

La patente norteamericana NO. 4,781,019 ( agner) se dirige a una cámara de combustión de cuete que tiene canales de refrigeración que se extienden a través de las paredes de la cámara de combustión. Una quilla costilla se extiende dentro de cada canal de refrigeración dése el techo del canal para proporcionar una transición superficial suave y continua entre la quilla costilla y superficies interiores contiguas del canal de refrigeración.

La patente norteamericana No. 5,410,884 (Fukue y colaboradores) y la patente europea No. EP 594 127 Bl se dirigen a una cámara de combustión para una turbina de gas. La invención se dirige a un sistema que suprime la generación de NOx. Como se puede observar en las figuras 9(a) y 9(b) de la patente de Fukue, cada boquilla de combustible 34 está construida de tres tubos: el más profundo proporciona una pasaje de combustible liquido 34a para el combustible liquido, el más exterior proporciona un pasaje de aire 34b para el aire, y el intermediario proporciona un pasaje de combustible gaseoso 34c para el combustible gaseoso 34c para el combustible gaseoso. Se aumenta un efecto de enfriamiento de combustible por el pasaje de aire dispuesto en el lado más exterior .

La patente norteamericana No. 5,865,030 (Matsuhama) se dirige a una cámara de combustión de turbina de gas que evita temperaturas en la salida de la cámara de combustión lo cual de otra manera podría ser causada al enfriar el aire introducido en la cámara de combustión. Un revestimiento que tiene un revestimiento exterior y un revestimiento interior está dispuesto dentro de un alojamiento de la cámara de combustión. El revestimiento está compuesto de un cilindro interior de revestimiento que tiene rutas de enfriamiento de revestimiento y un cilindro exterior de revestimiento como se muestra en la figura 2. El combustible suministrado por la vía de múltiples laterales corriente arriba fluye a través de las rutas de enfriamiento de revestimiento y se descarga de un múltiple lateral corriente arriba después de enfriar el revestimiento .

La publicación de patente japonesa No. 63-243631 por Mitsubishi Heavy Ind., Ltd. se dirige a una estructura de enfriamiento de cámara de combustión de turbina de gas que se dirige a un sistema que reduce o elimina los problemas relacionados con el calor por canales interiores axialmente paralelos sobre la pared interior del cilindro exterior.

Existe siempre un deseo de maximizar la eficiencia de uso de aire de enfriamiento en cámaras de combustión de turbina de gas. Si el aire de enfriamiento puede realizar dos tareas en lugar de una, se puede ahorrar típicamente algo del aire para el extremo de cabeza para reducir la temperatura de flama y de esta manera las emisiones o es requerida menos energía aerodinámica para enfriar las partes, lo cual incrementa la eficiencia termodinámica de la turbina.

El aire que se fuga del extremo trasero de la cámara de combustión fluye sobre la superficie del la corriente arriba de la pieza de transición. Este flujo, aunque calentado en el proceso para proteger el sello posterior del flujo de combustión, es significativamente más frío que el flujo de reacción. En la salida, su temperatura estará en el intervalo de 538-760 grados Centígrados (1000-1400 grados Fahrenheit) . Si es más caliente que este intervalo, el metal del sello y el revestimiento interior serán muy altos con consecuencias de reducción de vida. En este punto, la corriente de gas de combustión de núcleo será del orden de 1427-1482 grados Centígrados (2600-2700 grados Fahrenheit) . Mientras más tiempo se pueden mantener los gases fríos junto a la pared de pieza de transición, será más baja la transferencia de calor y, de esta manera, será necesaria más baja la cantidad de enfriamiento que se aplique a la transición.

Los diseños actuales, como se describe anteriormente, escapan axialmente. Con estos diseños, los gases de combustión en este punto tiene un ángulo de remolino relativo de aproximadamente 45 grados. Esto es un residuo de la gran cantidad de remolino impartido en el extremo de cabeza y el remolino descompone los mecanismos en la corriente arriba del revestimiento de este punto. Los vectores de los dos flujos por lo taño son significativamente diferentes. Por consiguiente, esta diferencia en la dirección fomentará a que los flujos se separen contra el otro. Esta mejora en los niveles locales de turbulencia tenderá . a mezclas las dos corrientes. Dada la cantidad mucho más grande del flujo de combustión (la fuga es equivalente a aproximadamente 1% del flujo de aire) , la capa limitante se calentará rápidamente al entrar al flujo de combustión y las paredes de transición en esta área no se beneficiarán demasiado del flujo de fuga entrante.

También se observa que el remolino causará naturalmente que el flujo "salga como abanico", es decir se expanda a fin de girar alrededor de un eje. El flujo necesita algo para reaccionar contra él. Esta tendencia también ayudará a unir y adherirse a la superficie interior de la pieza de transición.

Históricamente los cambios en los niveles de enfriamiento en esta zona han probado que tienen un efecto significativo sobre la vida de los paneles de transición corriente abajo. La capacidad de usar este aire de enfriamiento más efectivamente es por lo tanto atractiva, asumiendo que se podría hacer económicamente.

Todas las referencias citadas en la presente se incorporan en la presente a manera de referencia en sus totalidades .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una modalidad preferida de la presente invención, se proporciona un sello de revestimiento posterior para una cámara de combustión para una turbina de gas que incluye una cubierta interior que tiene una superficie interior, una superficie exterior y un eje central. El sello de revestimiento posterior incluye además una cubierta exterior posicionada sobre la cubierta interior que tiene una superficie interior, una superficie exterior y un eje central coaxial con el eje central de la cubierta interior. La superficie interior de la cubierta exterior colinda con la superficie exterior de' la cubierta interior. Una de la superficie exterior de la cubierta interior o la superficie interior de la cubierta exterior tiene una pluralidad de acanaladuras helicoidales formadas sobre la misma. Las acanaladuras helicoidales y las porciones adyacentes de la superficie interior de la cubierta exterior de la superficie exterior de la cubierta interior forman pasajes de enfriamiento helicoidales para proporcionar aire enfriamiento para enfriar la cubierta interior.

Las acanaladuras helicoidales se forman de manera preferible en un ángulo de veinte a sesenta grados, y, más de preferencia, en un ángulo de cuarenta y cinco grados relativo con el eje central de la cubierta interior. Sin embargo, las acanaladuras helicoidales se pueden formar en un ángulo aproximadamente igual a un ángulo de flujo de cámara de combustión superficial casi promedio. De manera preferible, la cubierta interior es integral a la cubierta exterior, tal como la cubierta exterior se ajusta por encogimiento a la cubierta interior.

En otra modalidad de la presente invención, se proporciona un sello de revestimiento posterior para un revestimiento de cámara de combustión para una turbina de gas que incluye una cubierta interior que tiene una superficie interior una superficie exterior y un eje central. El sello de revestimiento posterior tiene además una cubierta exterior posicionada sobre la cubierta interior. La cubierta exterior tiene una superficie interior, una superficie exterior, y un eje central coaxial con el eje central de la cubierta interior. La superficie interior de la cubierta exterior colinda con la superficie exterior de la cubierta interior. Una de la superficie exterior de la cubierta interior o la superficie interior de la cubierta exterior tiene una pluralidad de acanaladuras formadas en la misma, las acanaladuras que están en ángulo relativas con el eje central. La pluralidad de acanaladuras en ángulo y las porciones adyacentes de la superficie interior de la cubierta exterior o la superficie exterior de la cubierta interior forman una pluralidad de pasajes de enfriamiento. Los pasajes de enfriamiento proporcionan aire de enfriamiento para enfriar la cubierta interior. El aire de enfriamiento sale de los pasajes de enfriamiento en un ángulo de salida. El ángulo de salida se acopla a un ángulo de remolino del flujo que sale del revestimiento de la cámara de combustión. El acoplamiento del ángulo de salida y el ángulo de remolino minimiza el esfuerzo cortante del aire de enfriamiento con respecto al flujo que sale del revestimiento de la cámara de combustión.

Nuevamente, las acanaladuras helicoidales se forman de manera preferible en un ángulo de veinte a sesenta grados, y, más de preferencia, en un ángulo de cuarenta y cinco grados relativos con el eje central de la cubierta interior. Sin embargo, las acanaladuras helicoidales se pueden formar en un ángulo aproximadamente igual a un ángulo de flujo de la cámara de combustión superficial casi promedio. De manera preferible, la cubierta interior es integral con la cubierta exterior, tal como la cubierta exterior se ajusta , por encogimiento a la cubierta interior.

También se proporciona una turbina de gas que incluye un compresor para suministrar aire comprimido, una pluralidad de cámaras de combustión para recibir el aire comprimido del compresor y combustible a través de una boquilla de combustible asociada con cada cámara de combustión para proporcionar productos calientes de combustión, una turbina para recibir los productos calientes de combustión de las cámaras de combustión, y una pluralidad de sellos de revestimiento posteriores de combustión. Cada sello de revestimiento posterior incluye una cubierta interior que tiene una superficie interior y una superficie exterior. Una cubierta exterior se posiciona sobre la cubierta interior que tiene una superficie interior y una superficie y una superficie exterior. Una de la superficie exterior de la cubierta interior o la superficie interior de la cubierta exterior tiene una pluralidad de acanaladuras helicoidales formadas sobre la misma. La pluralidad de acanaladuras helicoidales y las porciones adyacentes de la superficie interior de la cubierta exterior o la superficie exterior de la cubierta interior forman una pluralidad de pasajes de enfriamiento helicoidales. Los pasajes de enfriamiento proporcionan aire de enfriamiento para enfriar la cubierta interior.

Nuevamente, las canaladuras helicoidales se forman de manera preferible en un ángulo de veinte a sesenta grados, y, más de preferencia en un ángulo de cuarenta y cinco grados relativo con el eje central de la cubierta interior. Sin embargo, las acanaladuras helicoidales se pueden formar en un ángulo aproximadamente igual a un ángulo de flujo de cámara de combustión superficial casi promedio. De manera preferible, la cubierta interior es integral con la cubierta exterior, tal como la cubierta exterior se ajusta por encogimiento a la cubierta interior.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS DIVERSAS VISTAS DE LOS DIBUJOS La invención se describirá en conjunción con los siguientes dibujos en los cuales números de referencia similares designan elementos similares y en donde: la FIG. 1 es una vista simplificada, parcialmente en sección transversal, de una cámara de combustión que tiene un sello de revestimiento posterior de acuerdo con la presente invención y la técnica anterior; la FIG. 2 es una vista en perspectiva de un sello de revestimiento posterior de la técnica anterior que tiene acanaladuras axiales; la FIG. 3 es una vista lateral con las partes separadas del sello de revestimiento posterior de la técnica anterior que tiene acanaladuras axiales de la FIG. 2; la FIG. 4 es una vista isométrica de un sello de revestimiento posterior para una cámara de combustión para una turbina de gas de acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención; La FIG. 5 es una vista lateral izquierda del sello de revestimiento posterior de la FIG. 4; La FIG. 6 es una vista lateral derecha con las partes separadas del sello de revestimiento posterior de la FIG. 4 que muestra una cubierta interior y una cubierta exterior, antes del ajuste por encogimiento de la cubierta exterior a la cubierta interior; La FIG. 7 es una vista de sección transversal isométrica del sello de revestimiento posterior de la FIG. 4, tomada sustancialmente a lo largo de las lineas 7-7 de la FIG. 4; La FIG. 8 es una vista de sección transversal del sello de revestimiento posterior de la FIG. 4, tomada sustancialmente a lo largo de las lineas 8- .8 de la FIG. 5; La FIG. 9 es una vista isométrica de una cubierta interior del sello de revestimiento posterior de la FIG. 4 ; La FIG. 10 es una vista lateral izquierda de la cubierta interior de la FIG. 9; La FIG. 11 es una vista de extremo parcial de la cubierta interior de la FIG. 9; La FIG. 12 es una vista isométrica de la cubierta exterior del sello de revestimiento posterior de la FIG. 4; y La FIG. 13 es una vista lateral derecha con las partes separadas de otra modalidad de un sello de revestimiento posterior que muestra una cubierta interior y una cubierta exterior, antes del ajuste por encogimiento de la cubierta exterior a la cubierta interior, donde la cubierta exterior tiene acanaladuras helicoidales sobre su superficie interior.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se muestra en la FIG. 1 una porción de una turbina típica 10 que tiene una cámara de combustión 12 a la cual la presente invención se aplica. Ver la patente norteamericana No. 4,71,748 (Davis, Jr. y colaboradores), la especificación completa de la cual se incorpora completamente a manera de referencia. Sin embargo, la presente invención es adecuada para numerosos otros tipos de turbinas no mostradas y descritas específicamente en la presente. Esta cámara de combustión 12 tiene varias zonas de sellado, una de las cuales se resalta como la zona de sellado A, ya que es de relevancia particular para la presente invención. Sin embargo, se observa que la presente invención puede ser aplicable a cualquier sello apropiado.

Como se sabe, la eficiencia de una turbina de gas depende de las temperaturas de los gases producidos en varios puntos en el motor. Las temperaturas máximas de los gases calientes en la turbina de gas se limitan por los límites de operación térmicos de las partes de metal en contacto con los gases calientes y la capacidad del sistema para enfriar estas partes. En una turbina de gas convencional, sustancialmente la superficie externa completa del sello de la presente invención se expone a un aire de descarga relativamente caliente del compresor de la turbina. La presente invención se dirige en general a turbinas de gas y, más específicamente, al enfriamiento de un sello de revestimiento posterior que se usa como un conducto para mover los gases calientes de las cámaras de combustión de una turbina de gas a su turbina. El diseño de la presente invención se dirige a maximizar la efectividad de enfriamiento del aire de enfriamiento de sello una vez que el escape de sello y los flujos de la cámara de combustión principal entren en contacto. A fin de lograr esto, los dos flujos necesitan estar moviéndose con la mínima diferencia posible en el ángulo de remolino relativo. Los ángulos de remolino relativos bajos dan por resultado bajas velocidades de esfuerzo cortante y el nivel posible más bajo de mezclado entre las dos corrientes. Si las condiciones de suministro a los circuitos calientes y fríos que permiten el acoplamiento de las velocidades así como también los ángulos de remolino, entonces el sistema funcionarán más eficientemente.

La mejor manera de lograr el acoplamiento de los ángulos de remolino es angular los canales de enfriamiento que pasan abajo de los sellos. Para propósitos de acoplamiento, el flujo lineal de interés es aquel cercano a las paredes de revestimiento en el extremo de salida del revestimiento. Es este flujo que entrará en contacto con el flujo de enfriamiento que sale de los canales corriente abajo del revestimiento. Puesto que hay una variación en el ángulo de flujo de salida del revestimiento de la pared cercana en este punto, se necesitará tomar un valor promedio para el uso en el diseño. Para propósitos de la presente invención, el ángulo de flujo se identifica aquí como el "ángulo de flujo de la cámara de combustión superficial casi promedio". Al acoplar el ángulo de remolino del flujo de salida de revestimiento de la pared cercana, el flujo de enfriamiento que sale de los canales tendrá la efectividad de película más grande posible corriente abajo.

La invención se ilustrará con más detalle con referencia a las siguientes modalidades, pero se debe entender que la presente invención no se considera que se limite a la misma.

Con referencia ahora a los dibujos, en donde números de partes similares se refieren a elementos similares por todas las diversa vistas, se muestran en la FIG: 1, una turbina de gas 10 de acuerdo con la presente invención y la técnica anterior. La turbina de gas 10 incluye una pluralidad de cámaras de combustión 12 (solo una se muestra para claridad) . Se proporciona aire de combustión por un compresor 14 (parcialmente mostrado) que proporciona aire comprimido a través de la salida del compresor 16. El combustible y el aire de combustión se inyectan en cada cámara de combustión 12 a través de una boquilla de combustible 18 para quemarse dentro de una cámara de combustión asociada 12. Los productos calientes de la combustión pasan a través de un sello de revestimiento posterior 20 al extremo de entrada de una turbina 22.

La cámara de combustión 12 y el sello de revestimiento posterior 20 están contenidos dentro de un pleno 24 formado por un alojamiento exterior 26. El pleno 24 se proporciona con aire comprimido del compresor 14 por la vía de la salida del compresor 16. Se puede proporcionar un manguito de flujo 28 para ayudar a proporcionar el flujo a lo largo de las paredes de la cámara de combustión 12. El exterior del sello de revestimiento posterior 20 se enfria de manera convectiva por el aire comprimido que fluye de la salida del compresor 16 hacia la cámara de combustión 12.

La presente invención se dirige al sello de revestimiento posterior novedoso 20 con los pasajes de enfriamiento helicoidales, como se describirá posteriormente. Como se puede observar en las FIGS. 4-8, el sello de revestimiento posterior 20 incluye una cubierta interior 30 que tiene una superficie interior 32, una superficie exterior 34 y un eje central X. La cubierta interior se representa en las FIGS. 9-11.

La superficie exterior 34 de la cubierta interior 30 del sello de revestimiento posterior 20 tiene una pluralidad de acanaladuras helicoidales separadas 36 formadas en la misma. Como se puede observar en la Figura 12 (y se observa mejor en la FIG. 6 ) , el sello de revestimiento posterior 20 incluye además una cubierta exterior 38 posicionada al ras sobre la cubierta interior 30 . La cubierta exterior 38 tiene una superficie interior en general lisa 40 , una superficie exterior 42 , y un eje central Y que está coaxial con el eje central X de la cubierta interior.

Las acanaladuras helicoidales 36 sobre la cubierta interior 32 y las porciones adyacentes 44 de la superficie interior 40 de la cubierta exterior 38 forman una pluralidad de pasajes de enfriamiento helicoidales 46 . Los pasajes de enfriamiento 46 proporcionan aire de enfriamiento para emplear la cubierta interior 30 .

Las acanaladuras helicoidales 36 se forman preferiblemente en un ángulo de aproximadamente cuarenta y cinco grados. Sin embargo, cualquier ángulo entre aproximadamente veinte grados y sesenta grados relativo con el eje central de la cubierta interior operará probablemente teniendo las características deseables de la presente invención, dependiendo de la configuración de extremo de cabeza de la cámara de combustión. Preferiblemente, la cubierta interior 30 es integral con la cubierta exterior 38 .

Esto se puede lograr al fijar por encogimiento, soldar, u otros procesos, como son bien conocidos que hacen en la cubierta interior 30 y la cubierta exterior 38 rígidas con respecto una a la otra.

Mientras que se cree en general que las acanaladuras helicoidales 36 son la configuración más deseable, la meta de la presente invención, como se establece anteriormente, es tener pasajes en ángulo 46 que tienen un ángulo de salida, relativo con el eje central X que acopla el ángulo y la velocidad de un ángulo de remolino Y del flujo de la cámara de combustión 12. Este acoplamiento de velocidades minimiza el esfuerzo cortante del aire de enfriamiento con respecto al flujo de la cámara de combustión 12. Adicionalmente, para propósitos de la presente invención, el término "acanaladuras helicoidales" se propone para dar entender cualquier configuración en ángulo o curveada, que no tiene necesariamente una inclinación constante.

Se observa que mientras las FIGS. 1-12 en la presente muestran las acanaladuras helicoidales 36 formadas en la superficie exterior 34 de la cubierta interior 30, la presente invención funcionaría igual de bien para un sello de revestimiento posterior 120 (ver la FIG. 13) si se formaron acanaladuras helicoidales 136 en la superficie interior 134 de la cubierta exterior 130, antes que la superficie exterior 142 de la cubierta interior 138 como en la modalidad de las FIGS. 1-12.

Mientras que la invención se ha descrito en detalle y con referencia a los ejemplos específicos de la misma, será evidente para una persona experta en la técnica que se pueden hacer varios cambios y modificaciones en la presente sin apartarse del espíritu y alcance de la misma.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un sello de revestimiento posterior para una cámara de combustión para una turbina de gas, caracterizado porque comprende: (a) una cubierta interior que tiene una superficie interior, una superficie exterior y un eje central; (b) una cubierta exterior posicionada sobre la cubierta interior, la cubierta exterior que tiene una superficie interior, una superficie exterior y un eje central coaxial con el eje central de la cubierta interior; (c) la superficie interior de la cubierta exterior que colinda con la superficie exterior de la cubierta interior; (d) una de la superficie exterior de la cubierta interior y la superficie interior de la cubierta exterior que tiene una pluralidad de acanaladuras helicoidales formadas sobre la misma; y (e) la pluralidad de acanaladuras helicoidales y porciones adyacentes de la superficie interior de la cubierta exterior o la superficie exterior de la cubierta interior que forma una pluralidad de pasajes de enfriamiento helicoidales, los pasajes de enfriamiento para proporcionar el aire de enfriamiento para enfriar la cubierta interior.

2. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las acanaladuras helicoidales están formadas en un ángulo de veinte a sesenta grados relativas con el eje central de la cubierta interior.

3. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las acanaladuras helicoidales se forman en un ángulo de aproximadamente cuarenta y cinco grados relativo con el eje central de la cubierta inferior.

. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las acanaladuras helicoidales se forman en un ángulo aproximadamente igual a un ángulo de flujo de cámara de combustión superficial cercano promedio.

5. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cubierta interior es integral con la cubierta exterior.

6. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cubierta exterior se ajusta por encogimiento a la cubierta interior.

7. Un sello de revestimiento posterior para un revestimiento de cámara de combustión para una turbina de gas, caracterizado porque comprende: (a) una cubierta interior que tiene una superficie interior, una superficie exterior y un eje central; (b) una cubierta exterior posicionada sobre la cubierta interior, la cubierta exterior que tiene una superficie interior, una superficie exterior y un eje central coaxial con el eje central de la cubierta interior; (c) la superficie interior de la cubierta exterior que colinda con la superficie exterior de la cubierta interior; (d) una de la superficie exterior de la cubierta interior y la superficie interior de la cubierta exterior que tiene una pluralidad de acanaladuras formadas sobre la misma, las acanaladuras que están en ángulo relativas al eje central de la cubierta interior; (e) la pluralidad de acanaladuras en ángulo y porciones adyacentes de la superficie interior de la cubierta exterior o la superficie exterior de la cubierta interior que forma una pluralidad de pasajes de enfriamiento helicoidales, los pasajes de enfriamiento para proporcionar el aire de enfriamiento para enfriar la cubierta interior, el aire de enfriamiento que sale de los pasajes en un ángulo de salida; y (f) el ángulo de salida que acopla un ángulo de remolino de flujo que sale del revestimiento de la cámara de combustión, mediante el cual el acoplamiento del ángulo de salida y el ángulo de remolino minimiza el esfuerzo cortante del aire de enfriamiento con respecto al flujo que sale del revestimiento de la cámara de combustión .

8. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el ángulo de salida es de veinte a sesenta grados.

9. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el ángulo de salida es de aproximadamente 45 grados.

10. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque las acanaladura helicoidales se forman en un ángulo de salida aproximadamente igual a un ángulo de flujo de la cámara de combustión superficial cercano promedio.

11. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la cubierta interior es integral con la cubierta exterior .

12. El sello de revestimiento posterior de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la cubierta exterior se ajusta por encogimiento a la cubierta interior .

13. Una turbina de gas, caracterizada porque comprende : (a) un compresor para suministrar aire comprimido; (b) una pluralidad de cámaras de combustión, para recibir aire comprimido del compresor y combustible a través de una pluralidad de boquillas de combustible asociadas con cada cámara de combustión, para proporcionar productos calientes de combustión; (c) una turbina para recibir los productos calientes de combustión de las cámaras de combustión; y (d) una pluralidad de sellos de revestimiento posteriores de combustión, cada sello de revestimiento posterior que comprende; (i) una cubierta interior que tiene una superficie interior y una superficie exterior; (ii) una cubierta exterior posicionada sobre la cubierta interior, la cubierta exterior que tiene una superficie interior y una superficie exterior; y (iii) la superficie interior de la cubierta exterior que colinda con la superficie exterior de la cubierta interior; (iv) una de la superficie exterior de la cubierta interior y la superficie interior de la cubierta exterior que tiene una pluralidad de acanaladura helicoidales formadas sobre la misma; (v) la pluralidad de acanaladura helicoidales y porciones adyacentes de la superficie interior de la cubierta exterior o la superficie exterior de la cubierta interior que forma una pluralidad de pasajes de enfriamiento helicoidales, los pasajes de enfriamiento para proporcionar aire de enfriamiento para enfriar la cubierta interior.

14. La turbina de gas de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el ángulo de salida es de veinte a sesenta grados.

15. La turbina de gas de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el ángulo de salida es de aproximadamente 45 grados.

16. La turbina de gas de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque las acanaladuras helicoidales se forman en un ángulo aproximadamente igual a un ángulo de flujo de la cámara de combustión superficial cercano promedio.

17. La turbina de gas de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la cubierta interior es integral con la cubierta exterior.

18. La turbina de gas de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la cubierta exterior se ajusta por encogimiento a la cubierta interior .