专利名称：具有集成谐振器的喷射器的制作方法
技术领域：
本文所公开的主题内容涉及可阻尼燃料喷嘴中的声振荡的装置。
背景技术：
燃气涡轮发动机燃烧燃料和空气的混合物以产生热燃烧气体，该热燃烧气体进而 驱动一个或更多个涡轮。特别地，热燃烧气体迫使涡轮叶片旋转，从而驱动轴以旋转一个或 更多个负载，例如发电机。某些参数可在燃烧过程中引起或增加压力振荡，从而降低燃气涡 轮发动机的性能和效率或导致发动机部件的损坏。例如，压力振荡可至少部分地归因于引 入到燃烧器中的燃料压力或空气压力的波动。这些波动可以以多种频率驱动燃烧器压力振 荡。如果该频带中的一个对应于燃气涡轮发动机内的一部分或子系统的自然频率，那么导 致的燃烧器压力振荡可特别有害于燃气涡轮发动机的性能和寿命。高频压力振荡的发生通 常被称为燃烧器中的尖叫(screech)，并且此状况可特别有害于燃烧系统部件的寿命。
发明内容
在范围方面与初始要求保护的发明相一致的某些实施例总结如下。这些实施例不 意图限制要求保护的发明的范围，而是这些实施例意图仅仅提供本发明的可能形式的简短 总结。实际上，本发明可包括可类似于或不同于下文所述的实施例的各种形式。在第一实施例中，系统包括涡轮发动机，该涡轮发动机包括具有空气通道和燃料 通道的燃料喷嘴和谐振器，其中燃料喷嘴与涡轮发动机的燃烧区相连通，该谐振器直接靠 近燃烧区布置在燃料喷嘴中。在第二实施例中，系统包括燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括构造成用于供应燃料的燃 料通道、构造成用于供应空气的空气通道和沿着空气通道布置的谐振器，其中谐振器包括 具有空气进口和空气出口的谐振器腔室，空气出口延伸通过燃料喷嘴的面对燃烧室的外壁。在第三实施例中，燃料喷嘴包括燃料通道、混合管、空气隔室、第二空气通道和谐 振器，其中燃料喷嘴位于燃料通道中，混合管围绕燃料通道同心地布置并构造成用于将来 自第一空气通道的空气与来自燃料通道的燃料混合，空气隔室在燃料喷嘴的下游部分中， 其中空气隔室由混合管周向地环绕，第二空气通道构造成用于将空气供应到空气隔室，谐 振器布置在空气隔室中。
当参考附图阅读下列详细说明时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变 得更易理解，在整个附图中相同的符号代表相同的部件，其中图1是根据本技术实施例的具有联接到燃烧器的燃料喷嘴的涡轮系统的框图；图2是根据本技术实施例的如图1所示的涡轮系统的实施例的剖面侧视图；图3是根据本技术实施例的如图2所示的具有一个或更多个燃料喷嘴的燃烧器的实施例的截面侧视图；图4是根据本技术实施例的如图3所示的燃烧器帽状组件的前视图；图5是根据本技术实施例的具有谐振器的如图3所示的燃料喷嘴的截面侧视图；图6是根据本技术实施例的如图5的弧形线6-6内所示的谐振器的截面侧视图；图7是根据本技术另一个实施例的如图5的弧形线6-6内所示的谐振器的截面侧 视图；以及图8是根据本技术另一个实施例的如图5的弧形线6-6内所示的谐振器的截面侧 视图。部件列表10涡轮系统12燃料喷嘴14燃料流16燃烧器18 涡轮20排气出口22 轴24压缩机26 进气 口28 负载30涡轮叶片32 叶片34 端盖36燃烧器帽状组件38燃烧器腔室40流动套筒42 内衬44中空环形空间46过渡件48方向线49 直径50外表面51周向方向52轴向方向53径向方向54外圆周55 内部56 直径58 内径60夕卜径
142 空腔144 空腔146方向线148方向线150方向线152方向线154方向线156方向线
具体实施例方式本发明的一个或更多个具体实施例将在下文说明。为了提供这些实施例的简明描 述，不是实际实施的所有特征都可在本说明中得以描述。应认识的是，在诸如任何工程或设 计项目中的任何实际实施的开发中，必须制定许多具体实施的决定以完成开发者的具体目 标，诸如与系统相关和商业相关的约束相符合，该约束可能从一个实施到另一个实施变化。 此外，应认识的是，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于具有本公开的益处的普通 技术人员是设计、加工和制造的例行任务。当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个” “该”和“所述”意图表明 存在一个或更多个元件。名词“包含”、“包括”和“具有”意图是包括性的并表明除了所列 元件外还可存在额外元件。本公开的发明的实施例使谐振器装置直接包含在燃料喷嘴中。例如，燃料喷嘴可 位于涡轮发动机中。燃料喷嘴可利用多个混合管以完成最佳混合，这可导致激发称为尖叫 的高频燃烧动态的倾向。谐振器可操作以阻尼燃烧产生的声振荡。在某些实施例中，谐振器 可紧靠振荡定位以最大化阻尼效应。例如，谐振器可直接布置在燃料喷嘴的主体内，例如， 在燃料喷嘴的中间和/或尖端。此外，谐振器可调谐以阻尼某一频率的振荡。这种调谐可通过改变谐振器的空气 进入口和空气流出口的尺寸、改变谐振器中的空气进入口和空气流出口的数量和/或改变 谐振器中的空腔容积而实现。空腔容积可通过改变谐振器的上游板和/或谐振器的侧板的 长度而进行调整。此外，多于一个的空腔可与谐振器结合使用，以便可阻尼多于一个的频率。现在转向附图并首先参考图1，涡轮系统10的实施例可包括一个或更多个燃料喷 嘴12。尽管声振荡可在来自燃料喷嘴的燃料的燃烧期间产生，但是公开的燃料喷嘴12的实 施例包括集成谐振器以阻尼这些振荡。涡轮系统(例如，燃气涡轮发动机)10可使用诸如 天然气和/或富氢合成气的液体或气体燃料，以运行涡轮系统10。如图所示，多个燃料喷 嘴12吸入燃料流14，将燃料与空气混合，并将空气-燃料混合物分配到燃烧器16中。空 气-燃料混合物在燃烧器16内的腔室中燃烧，从而产生热的增压的排气。燃烧器16引导 该排气通过涡轮18朝向排气出口 20。当排气通过涡轮18时，气体迫使一个或更多个涡轮 叶片沿着系统10的轴线旋转轴22。如图所示，轴22可连接到涡轮系统10的多种部件，包 括压缩机24。压缩机24也包括可联接到轴22的叶片。当轴22旋转时，压缩机24内的叶
6片也旋转，从而压缩来自进气口 26的空气通过压缩机24并进入到燃料喷嘴12和/或燃烧 器16中。轴22也可连接到负载28，例如，该负载28可以是车辆或静负载，诸如电厂中的发 电机或飞行器上的推进器。如将理解的是，负载28可包括能够由涡轮系统10的旋转输出 提供能量的任何合适的装置。图2示出在图1中示意性描述的涡轮系统10的实施例的剖面侧视图。涡轮系统 10包括位于一个或更多个燃烧器16内部的一个或更多个燃料喷嘴12。再次，如下文更详 细地说明，各个示出的燃料喷嘴12可包括成组地集成在一起的多个燃料喷嘴和/或独立的 燃料喷嘴，其中各个示出的燃料喷嘴12可包括诸如谐振器的声阻尼器，以减少燃烧器16中 的动态振荡。在操作时，空气通过进气口 26进入涡轮系统10并在压缩机24中增压。然后 压缩空气可与燃气混合用于在燃烧器16内燃烧。例如，燃料喷嘴12可以以适合于最佳的 燃烧、排放、燃料消耗和功率输出的比率将燃料_空气混合物喷射到燃烧器16中。燃烧产 生热的增压的排气，然后该排气驱动涡轮18内的一个或更多个叶片30，以使轴22旋转并因 此使压缩机24和负载28旋转。涡轮叶片30的旋转致使轴22旋转，从而致使压缩机22内 的叶片32引入并加压由进口 26接收的空气。图3是具有多个燃料喷嘴12的燃烧器16的实施例的截面侧视图。在某些实施例 中，燃烧器16的头端32包括端盖34。此外，燃烧器16的头端32可包括燃烧器帽状组件 36，其封闭燃烧室38并容纳燃料喷嘴12。燃料喷嘴12将燃料、空气以及其它流体导引到 燃烧器16。在该图表中，多个燃料喷嘴12在燃烧器16的基部附近附连到端盖34，并通过 燃烧器帽状组件36。例如，燃烧器帽状组件36接收一个或更多个燃料喷嘴12并可为各燃 料喷嘴12提供支承。各燃料喷嘴12便于增压空气和燃料的混合并引导该混合物通过燃烧 器帽状组件36进入燃烧器16的燃烧室38中。然后，空气燃料混合物可在燃烧器16中燃 烧，从而产生热的增压的排气。这些增压的排气驱动涡轮20内的叶片的旋转。燃烧器16 包括形成燃烧室38的流动套筒40和燃烧器内衬42。在某些实施例中，流动套筒40和内衬 42彼此共轴或者同心，以限定中空的环状空间44，其可成为用于冷却的空气的通道和进入 燃烧区38的入口(例如，经由内衬42和/或燃料喷嘴12和/或帽状组件36中的穿孔)。 流动套筒40和内衬42的设计提供空气燃料混合物沿着朝向涡轮20的方向线48进到过渡 件46 (例如，会聚段)的最佳流动。例如，燃料喷嘴12可将增压的空气燃料混合物分配到 燃烧室38中，其中发生混合物的燃烧。生成的排气沿着方向线48通过过渡件46流到涡轮 18，从而致使涡轮18的叶片与轴22 —起旋转。在此过程期间，燃烧可发生在燃烧器帽状组件36的下游。这种燃烧可导致产生压 力波动或者燃烧动态。这些燃烧动态可以是可由空气和燃料在燃料喷嘴12的例如多个预 混合管中的混合而触发的声振荡。这可起因于随时间周期地改变以导致空气和燃料压力 波动的各燃料喷嘴12内的空气和燃料压力。空气和燃料压力波动可驱动或导致燃烧气体 在一个或更多个特定频率下的压力振荡，如果一个或更多个频率对应于涡轮系统10内的 一部分或子系统的自然频率，则这种压力振荡可导致增加涡轮系统10的磨损或损坏。由于 空气/燃料的混合而导致的高频声振荡或尖叫可以是例如大约在500到4000HZ之间的频 率上。在另一个实施例中，压力振荡可发生例如大约在1000到4000HZ、1000到3000HZ或 1000到2500HZ之间的频率上。如下文详细地说明，在燃料喷嘴12中添加谐振器可操作以 阻尼上述的压力振荡。
图4示出燃烧器帽状组件36的实施例的前视图。燃烧器帽状组件36可包括前板 或表面50，多个喷嘴12可通过其在轴向方向52上延伸。例如，燃烧器帽状组件36的外表 面50可以是具有大约在10和25英寸之间的直径49的圆形形状。可存在沿着燃烧器帽状 组件36的表面50布置的多个喷嘴12。在一个实施例中，五个燃料喷嘴12可围绕表面50 的外圆周54布置，其中单个燃料喷嘴52位于表面50的内部55上。燃料喷嘴12可以以多 种其它的构造替代性地布置。围绕表面50的外圆周54布置的燃料喷嘴12可各具有大约5 英寸的直径56。在另一个实施例中，直径56可以是大约2，3，4，5，6，7，8，9或10英寸。此 外，围绕表面50的外圆周54布置的燃料喷嘴12可各具有大约1英寸的内径58。在另一个 实施例中，该内径58可以是大约0. 5,0. 75，1，1. 25，1. 5，1. 75或2英寸。位于表面50的内 部55上的燃料喷嘴12可具有大约3英寸的外径60。在另一个实施例中，直径60可以是 大约1，2，3，4，5，6，7，8，9或10英寸。此外，位于表面50的内部55上的燃料喷嘴12可各 具有大约0. 75英寸的内径62。在另一个实施例中，内径62可以是大约0. 3，0. 4，0. 5，0. 6， 0. 7,0. 8,0. 9，1，1. 1 或 1. 2 英寸。在燃料喷嘴12的外径56和内径58之间以及直径60和内径62之间可以是多个 混合管64。这些混合管64可操作以提供空气和燃料的混合，用于燃烧器16中的空气/燃 料混合物的有效燃烧。各混合管64可具有大约0.4英寸的直径66。在另一个实施例中，直 径66可以是大约0. 1,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5,0. 6,0. 7,0. 8，0. 9或1英寸。此外，可存在布置在 各燃料喷嘴12中的大约在10个和1000个之间的混合管64。在另一个实施例中，可存在布 置在各燃料喷嘴12中的大约在10个和100个之间、100个和500个之间或100个和1000 个之间的混合管64。燃料喷嘴12的内径58和62可各容纳声谐振器68，(例如，一种装置，在其内部大 量气体以被称为其谐振频率的特定频率自然地振荡)。谐振器68可例如是诸如圆柱形封罩 的中空封罩。此声谐振器68可布置在燃料喷嘴12中并可直接靠近燃烧区38。谐振器68 可操作以阻尼由燃烧室38中的燃烧过程产生的声振荡。燃烧振荡可部分地由当燃烧时可 在燃烧室38中导致波动的进入燃烧室38的燃料流或空气流中的振荡所引起，然后该燃烧 振荡可放大进到燃烧室38的燃料流和/或空气流中的波动。通过这种方式，燃烧室38中的 压力振荡的振幅可迅速增加。这些燃烧系统的压力振荡转而可导致可包括声振荡的整个涡 轮系统10的压力振荡。因此，通过阻尼压力振荡(例如，尖叫)其可被衰减或甚至被消除， 否则其通过在涡轮系统10内的一部分或子系统的一个或更多个自然频率下振荡而降低涡 轮系统10的性能或寿命。如下所述，基于例如待用于燃料喷嘴12中的燃料，针对所使用的 特定环境对谐振器68进行调谐。图5示出燃料喷嘴12的截面侧视图。应注意的是，燃料喷嘴12的许多方面可参 考周向方向或轴线51、轴向方向或轴线52以及径向方向或轴线53而描述。例如，轴线51 相当于围绕纵向中心线的周向方向，轴线52相当于纵向中心线或纵向方向，以及轴线53相 当于相对于纵向中心线的交叉方向或径向方向。燃料喷嘴12包括如上所述的混合管64和谐振器68。如图所示，燃料喷嘴12与涡 轮发动机10的燃烧区38相连通。燃料喷嘴12也可包括打开到燃料室72的燃料通道70。 燃料可沿着方向箭头74轴向52地流过燃料通道70进入燃料室72。一旦在燃料隔室72 中，燃料可通过在燃料喷嘴12中将燃料隔室72与空气隔室78分离开的分隔板76保持在燃料隔室72中。燃料与分隔板76的接触可致使燃料沿着方向线80和82径向53地传送， 以及致使燃料在燃料隔室72中围绕混合管64周向51地流动。当燃料围绕混合管64流动时，燃料可经由混合管64中的燃料口 84进入混合管 64。这些燃料口 84可沿着混合管64的表面布置，并且在直径上可以大约在0. 01和0. 1英 寸之间。因此，燃料可流入到混合管64并可与通过作为第一空气通道的部分的混合管64 在轴向方向52上移动的空气混合，如方向箭头86所示。在一个实施例中，燃料隔室72中 的燃料和流过混合管64的空气之间的压差阻止空气逃脱混合管64和进入燃料隔室72。燃料和空气可在混合管64中结合成燃料/空气混合物。然后，燃料/空气混合物 可如由方向箭头90所示经过下游板88轴向51地进入燃烧区38，用于燃烧。此外，为了有 助于产生用于有效燃烧的合适的燃料/空气混合物，额外空气可从空气隔室78传送到燃烧 区38中。该空气隔室78可在燃料喷嘴12的下游部分(即，最靠近燃烧区38的燃料喷嘴 12的部分)中。例如，空气隔室78可在包括燃料喷嘴12的总长度的大约百分之10，20， 30，40，50，60，70或80的燃料喷嘴12的下游部分中。在一个实施例中，仅仅空气可流入到 空气隔室78，即燃料不流入到空气隔室78。在另一个实施例中，燃料和空气都可流入到空 气隔室78，从而致使空气隔室变成燃料/空气隔室。空气可经由一个或更多个空气进口 92进入空气隔室78，该空气进口 92可围绕燃 料喷嘴12的外部周向51地布置。空气进口 92在直径上可以为例如大约0. 05,0. 10,0. 15， 0. 20，0. 25，0. 30，0. 35，0. 40，0. 45或0. 50英寸。空气进口 92可允许空气沿着线路94和 96并围绕作为第二空气通道的部分的混合管64径向53地传送到空气隔室78。一旦在空 气隔室78中，空气可沿着方向线100经由空气进入口 98轴向52地传送通过谐振器68。空 气进入口 98是到谐振器68的进口。空气口 98在直径上可以为例如大约0. 01，0. 03，0. 05， 0. 1,0. 15或0.20英寸。空气还可通过空气流出口 102轴向52地进入到燃烧区38，如方向 线104所示。也就是说，空气流出口 102将空气直接排出到燃烧室16的燃烧区38中，(例 如，空气流出口 102喷射空气远离作为整体的燃料喷嘴12)。空气流出口 102在直径上可以 为例如大约 0. 05，0. 1,0. 15，0. 2,0. 25 或 0. 3 英寸。因此，燃料喷嘴12可限定除进口 70、进口 92、管64和包围流出口 102的谐振器68 之外的可完全密封的封罩。此外，分隔器76在整体封罩内限定两个独立的封罩(例如，燃 料隔室72和空气隔室78)，而谐振器在下游封罩(例如，空气隔室78)内限定子封罩(例如 空腔110)。如前所示，容纳在燃料喷嘴12中的谐振器68可操作以阻尼由燃烧过程引起的声 振荡，该声振荡可受混合管64中的空气和燃料压力波动所影响。通过这种方式，特定频率 下的波动可被衰减或甚至被消除，否则其将通过在涡轮系统10内的一部分或子系统的一 个或更多个自然频率下振荡而降低涡轮系统10的性能和寿命。该声振荡在燃料喷嘴12的 下游板88附近可能是最大的。因此，可能有利的是，将声谐振器68布置在燃料喷嘴12的 空气隔室78中，以便使其紧靠燃烧室38中的压力振荡的位置。因而，谐振器68邻近燃料 喷嘴12的下游端布置在空气隔室78中。此外，通过将谐振器68布置在空气隔室中，谐振 器68不损害燃料空气混合物流入到燃烧器16。谐振器68可包括上游板106和可与下游板88结合以形成谐振器空腔110的至少 一个侧板108。上游板106可平行于下游板88径向53地延伸，并且可以为例如大约0. 2，0. 4,0. 6,0. 8，1. 0，1. 2，1. 4，1. 6，1. 8 或 2. 0 英寸宽。侧板 108 可以以例如大约 0. 5，1，1. 5，
2，2. 5或3英寸的距离从下游板88轴向52地延伸到上游板106。因此，下游板88和上游 板106可以是平行的，而侧板108围绕空腔110的周边侧向地延伸。此外，在某些实施例中， 板106可以是盘形的，侧板可以是环形的，和/或空腔110可以是圆柱形的。谐振器68包括谐振器空腔110，用于阻尼压力振荡(例如，空气、燃料、燃烧等 等)，同时还使空气沿着燃料喷嘴12的下游端经由空气流出口 102直接流入到燃烧区38。 也就是说，由于混合管64中的空气和燃料的压力波动(例如，振荡)，不均勻的燃料/空气 混合物可被传送到燃烧器空腔38中。当燃料/空气混合物燃烧时，可迫使空气经由流出口 102进入到空腔110，因此增加空腔110内部的压力，而同时降低燃烧室38中的振荡。通过 这种方式，压力振荡可不形成声压力波。当压力振荡不再产生时，(例如，燃料/空气混合 物的变化减弱)，空腔110中的升高的压力将迫使空气通过空气流出口 102返回，以使空腔 110中的压力与燃烧区38的压力相均衡。这个过程可重复以便阻尼可致使压力振荡减弱， 因此导致更少或没有声振荡产生。通过这种方式，谐振器68耗散由波动的燃料/空气混合 物的燃烧导致的压力振荡的能量。此外，该过程可通过调谐谐振器68，也就是说，通过使谐振器68的谐振频率与燃 烧区38中产生的振荡相匹配而被优化。这可通过改变空气进入口 98和空气流出口 102的 尺寸、空气进入口 98和空气流出口 102的数量、空腔110的几何(例如，形状)和/或空腔 110的容积而实现。空腔110的容积可通过改变上游板106和/或侧板108的长度而进行 调整。调谐可基于在燃烧区38中产生的压力振荡。这些压力振荡可根据许多因素而变化， 诸如待燃烧的燃料(例如，合成天然气，代用天然气，天然气，氢，等等)、混合管64的数量、 混合管的直径66、混合管的长度、离开混合管的流体的燃料/空气比率、燃料/空气混合物 进入燃烧区38的速度等等。基于这些因素，谐振器68可实施以抵消在给定燃烧区38中产 生的振荡。可利用谐振器68的其它构造，如下关于图6-8所述。图6示出如图5的弧形线6-6内所示的谐振器68的截面侧视图。谐振器68可包 括空气进入口 98、空气流出口 102、上游板106和侧板108，如上关于图5所述。空气进入 口 98可在谐振器68上径向53地对齐，以允许空气沿着方向线100轴向52地进入到空腔 110，而空气流出口 102可允许空气经由方向线104从空腔110传送到燃烧区38，如图所示。 此外，谐振器68可包括侧板108中的额外的空气进入口 112。这些额外的空气进入口 112 可具有与空气进入口 98相同的尺寸。图7示出如图5的弧形线6-6内所示的谐振器68的截面侧视图。谐振器68可包 括空气进入口 98、空气流出口 102、上游板106、侧板108、额外的空气进入口 112，类似于如 上关于图5和6所述。此外，谐振器68可包括一个或更多个分隔器板114。分隔器板114 可操作以从空腔118流体式地密封空腔116，并从空腔120流体式地密封空腔118。因此， 空气进入口 98和额外的空气进入口 112可允许空气分别沿着方向线122，124和126轴向 52地独立地传送到空腔116，118和120。同样地，空气流出口 102可允许空气分别经由方 向线128，130和132从空腔116，118和120独立地传送到燃烧区38，如图所示。如上所述，分隔器板114可将谐振器68分成多个空腔116，118和120。应注意的 是，谐振器68可通过使用一个或更多个分隔器板114而分成任何数量的空腔。在一个实施 例中，空腔116，118和120可具有不同的容积。例如，空腔116的容积可以是空腔118的容
10积的大约20%，30%，40%，50%，60%，70%或80%，而空腔118的容积可以是空腔120的 容积的大约20%，30%，40%，50%，60%，70%或80%。通过进一步的实例，空腔116，118和 120可具有作为谐振器68的总容积比率的逐渐增大的容积，例如，12. 5%,37. 5%和50%。 通过这种方式，谐振器68可调谐以消除在燃烧区38中产生的燃烧压力振荡的多个频带， 也就是说，各空腔116，118和120可消除不同频率的声波。除了图7中的矩形形状的空腔 116，118和120之外，各空腔116，118和120可以是半圆柱形状或者由板88，106和108限 定的圆柱形容积的一部分。图8示出如图5的弧形线6-6内所示的谐振器68的截面侧视图。谐振器68可包 括多个谐振器分段134，136和138。各个谐振器分段134，136和138可作为单独的空腔谐 振器。因此，各谐振器分段134，136和138分别包括谐振器空腔140，142和144。此外，谐 振器分段134，136和138可包括空气进入口 98、空气流出口 102、上游板106和侧板108，如 上关于图5所述。空气进入口 98可允许空气沿着方向线146，148和150轴向52地传送到 空腔140，142和144中，而空气流出口 102可允许空气经由方向线152，154和156从空腔 140，142和144传送到燃烧区38中，如图所示。此外，一个或更多个谐振器分段134，136和 138可包括类似于上文关于图5，6和7所述的额外的空气进入口 112。此外，空腔140，142和144可具有不同的容积。例如，空腔140的容积可以是空腔 142的容积的大约20 %，30 %，40 %，50 %，60 %，70 %或80 %，而空腔142的容积可以是空腔 144的容积的大约20 %，30 %，40 %，50 %，60 %，70 %或80 %。通过进一步的实例，空腔140， 142和144可具有作为谐振器68的总容积比率的逐渐增大的容积，例如，12. 5%,37. 5%和 50%。通过这种方式，谐振器68可调谐以消除在燃烧区38中产生的多种频率，也就是说， 各空腔140，142和144和各谐振器分段134，136和138可消除不同频率的声波。除了图8 中的矩形形状的空腔140，142和144之外，各空腔140，142和144可以是半圆柱形状或者 由板88，106和108限定的圆柱形容积的一部分。例如，圆柱形状的空腔140，142和144可 以是彼此相邻的不同长度的圆柱。可选地，例如，圆柱形状的空腔140，142和144可以同心 对齐以限定环形腔室。本书面说明使用实例公开包括最佳方式的本发明，并使得本领域技术人员能够实 践本发明，包括制造和利用任何装置或系统并执行任何已结合的方法。本发明的专利范围 由权利要求书限定，并可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果其它实例具有与本权 利要求书的字面文字没有区别的结构元件或者如果其它实例包括与本权利要求书的字面 文字无实质差异的等价结构元件，那么这些实例被视为属于本权利要求书的范围内。
权利要求
一种系统，其包括涡轮发动机(10)，其包括燃料喷嘴(12)，其具有空气通道(94)和燃料通道(74)，其中，所述燃料喷嘴(12)与所述涡轮发动机(10)的燃烧区(38)相连通；和谐振器(68)，其直接靠近所述燃烧区(38)布置在所述燃料喷嘴(12)中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述谐振器(68)布置在所述空气通道 (94)中。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述谐振器(68)布置在靠近所述燃料喷 嘴(12)的下游端(88)的燃料喷嘴空腔(78)中。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述谐振器(68)包括限定谐振器腔室 (110)的中空封罩，所述中空封罩包括在所述燃料喷嘴空腔(78)内的谐振器进口(98)，以 及所述中空封罩包括沿着所述燃料喷嘴(12)的下游端(88)的谐振器出口(102)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述谐振器进口(98)包括通过所述中空 封罩的径向(53)进口(112)、轴向(52)进口或者两者，并且所述谐振器出口(102)包括轴 向(52)出口。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述谐振器(68)包括中空封罩和限定 第一谐振器腔室(116)和第二谐振器腔室(118)的分隔器板(114)，所述第一谐振器腔室 (116)和第二谐振器腔室(118)调谐到不同频率。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述谐振器(68)包括各限定独立的谐振 器腔室(116，118)的多个谐振器分段，其中，所述谐振器分段调谐到不同频率。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料喷嘴(12)包括具有轴向(52)地 位于第一腔室(72)和第二腔室(78)之间的分隔器(76)的封罩，所述第一腔室(72)包括 燃料供应进口(70)和中央燃料空腔(72)，所述第二腔室(78)包括空气供应进口(92)和中 央空气空腔(78)，所述封罩包括围绕所述中央燃料空腔(72)和所述中央空气空腔(78)同 心地布置的多个混合管(64)，各混合管(64)包括从所述中央燃料空腔(72)接收燃料(14) 的燃料进口(84)和空气进口(86)，所述谐振器(68)包括在所述中央空气空腔(78)内限 定谐振器腔室(110)的中空封罩，所述中空封罩包括在所述中央空腔(78)内的谐振器进口 (98)和谐振器出口 (102)。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述谐振器(68)包括上游板(106)和 多个侧板(108)，其中，所述上游板(106)联接到所述侧板(108)以限定所述谐振器腔室 (110)。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述谐振器(68)包括调谐的谐振器，其 中，所述谐振器(68)基于所述上游板(106)的长度和所述侧板(108)的长度调谐，以阻尼 由靠近所述燃料喷嘴(12)的外壁(50)的燃烧过程产生的声振荡。
全文摘要
本发明涉及具有集成谐振器的喷射器。另外，本发明涉及一种系统，其可包括涡轮发动机(10)。涡轮发动机(10)可包括燃料喷嘴(12)。燃料喷嘴(12)可包括空气通道(94)。燃料喷嘴(12)也可包括燃料通道(74)以便燃料喷嘴(12)与涡轮发动机(10)的燃烧区(38)相连通。此外，燃料喷嘴(12)可包括谐振器(68)。谐振器(68)可直接靠近燃烧区(38)布置在燃料喷嘴(12)中。
文档编号F23D14/48GK101949541SQ20101017683
公开日2011年1月19日 申请日期2010年5月7日 优先权日2009年7月8日
发明者C·X·史蒂芬森, T·E·约翰逊, W·D·约克, W·S·齐明斯基 申请人:通用电气公司