专利名称：用于对涡轮机燃烧器中的振荡进行阻尼的系统的制作方法
技术领域：
本说明书所公开的主题涉及涡轮机燃烧器，并且更具体地，涉及用于对涡轮机燃烧器中的振荡进行阻尼的系统。
背景技术：
燃气涡轮发动机燃烧燃烧器中的燃料-空气混合物，并且接着通过所得到的热燃烧气体驱动一个或多个涡轮。涡轮机燃烧器可以使用干式低NOx(DLN)燃烧。在DLN燃烧中，燃料和空气在点火之前预混合，从而减少排放物。然而，稀薄(lean)预混合燃烧过程容易受到流扰动和声压波的影响。例如，声压波可能行进穿过由衬套和过渡件形成的涡轮机燃烧器的热分段、相对于衬套位于上游处的涡轮机燃烧器的冷分段和相对于涡轮机燃烧器中的燃料喷嘴位于上游处的集气室。流扰动和声压波能够导致处于各种频率的自持压力振 荡。这些压力振荡可以称作燃烧动力学。燃烧动力学能够造成结构振动、磨损和其它的性能退化。遗憾的是，DLN燃烧器具有某些设计特征，所述某些设计特征能够使这些压力振荡的降低复杂化。
发明内容
以下说明书对与原始要求保护的发明的范围相符的某些实施例进行概述。这些实施例并不旨在对所要求保护的发明的范围构成限制，相反，这些实施例仅仅旨在提供本发明的可能形式的简要概括。事实上，本发明可以包括多种形式，这些形式可以与以下说明书所阐述的实施例相似或不同。在第一实施例中，一种系统包括涡轮机燃烧器，该涡轮机燃烧器具有第一燃料喷嘴、构造成对振荡进行阻尼的共振器(resonator)和通过共振器延伸到第一燃料喷嘴中的
第一空气路径。进一步的，所述涡轮机燃烧器包括燃烧室、头部端室和布置在所述燃烧室与所述头部端室之间的分隔板，其中所述第一燃料喷嘴和所述共振器布置在所述头部端室中。进一步的，所述共振器布置在离开所述分隔板一偏置距离处。进一步的，所述共振器包括共振室，所述共振室布置在围绕所述第一燃料喷嘴延伸的第一板与第二板之间。进一步的，所述系统包括第二燃料喷嘴，其中所述共振室布置在围绕所述第一燃料喷嘴和所述第二燃料喷嘴延伸的所述第一板与所述第二板之间。进一步的，所述第一板包括多个第一开口。进一步的，所述第二板包括多个第二开口。进一步的，气流室限定在所述分隔板与所述第一板之间，其中所述第一空气路径通过所述气流室并且通过所述第一板中的第一开口延伸到所述共振室中。进一步的，所述涡轮机燃烧器包括延伸到所述第一燃料喷嘴中的第二空气路径，其中所述第一空气路径通过所述共振室并且通过一个或多个开口延伸到所述第二空气路径中。进一步的，所述一个或多个开口包括所述第二板中的第二开口、所述第一燃料喷嘴的第一壁中的第三开口、第二燃料喷嘴的第二壁中的第四开口、布置在所述涡轮机燃烧器的壳体壁内侧的第五壁、或者它们的组合。进一步的，所述第一板与所述第二板之间的距离构造成将所述共振室调谐成振荡频率。进一步的，所述系统包括燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机具有涡轮机燃烧器。在第二实施例中，一种系统包括涡轮机燃烧器，该涡轮机燃烧器具有燃烧室、头部端室、布置在燃烧室与头部端室之间的分隔板、布置在头部端室中的第一燃料喷嘴和布置 在头部端室中的共振器。该共振器包括共振室，共振室布置在围绕第一燃料喷嘴的第一板与第二板之间，并且共振室布置在离开分隔板一偏置距离处。进一步的，所述第一燃料喷嘴包括第一壁，所述第一壁具有邻近所述共振室布置的第一开口。进一步的，所述系统包括布置在所述头部端室中的第二燃料喷嘴，其中所述共振室布置在围绕所述第一燃料喷嘴和所述第二燃料喷嘴的所述第一板与所述第二板之间，并且所述第二燃料喷嘴包括第二壁，所述第二壁具有邻近所述共振室布置的第二开口。进一步的，所述头部端室包括布置在壳体壁内侧的内壁，并且所述内壁包括邻近所述共振室布置的第二开口。进一步的，所述第一燃料喷嘴包括具有燃料路径的内体部、围绕所述内体部布置以限定空气路径的外体部和多个燃料喷射端口，所述燃料喷射端口构造成将燃料从所述燃料路径喷射到所述空气路径中，其中所述共振室联接至相对于所述多个燃料喷射端口位于上游处的所述空气路径。在第三实施例中，一种系统包括涡轮机燃烧器，该涡轮机燃烧器具有头部端室和燃烧室，所述头部端室与燃烧室通过分隔板彼此分开；以及布置在头部端室中的共振器，其中该共振器包括布置在第一板与第二板之间的共振室，并且共振室布置在尚开分隔板一偏置距离处。该涡轮机燃烧器还包括进入头部端室的第一空气路径和进入共振器的第二空气路径，其中第二空气路径通过共振室延伸到第一路径中。进一步的，所述涡轮机燃烧器包括燃料喷嘴，所述燃料喷嘴构造成接收来自所述第一空气路径和所述第二空气路径的空气，并且所述第一板和所述第二板布置成围绕所述燃料喷嘴。进一步的，所述系统包括衬套，所述衬套布置成围绕所述燃烧室；流套筒，所述流套筒布置成围绕所述衬套以限定第一空气通路；外壁，所述外壁布置成围绕所述头部端室；内壁，所述内壁布置在所述外壁内以限定第二空气通路，所述第二空气通路联接至所述第一空气通路，其中所述第一空气通路和所述第二空气通路限定进入所述头部端室的第一空气路径；以及第三空气通路，所述第三空气通路通过所述内壁和所述外壁延伸至位于所述第一板与所述分隔板之间的室，其中所述第二空气路径通过所述室并且通过所述第一板中的第一开口从所述第三空气通路延伸到所述共振室中。
当参照附图阅读以下说明书的具体实施方式
时，本发明的这些以及其它的特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相同的附图标记在所有视图中代表相同部件，其中图I是具有多个涡轮机燃烧器的燃气涡轮机系统的实施例示意图，每个涡轮机燃烧器都具有头部端共振器，所述头部端共振器构造成对与燃烧动力学相关的振荡进行阻尼；图2是图I的涡轮机燃烧器中的一个涡轮机燃烧器的实施例的横截面侧视示意图，其示出头部端共振器的实施例；图3是沿线3-3截取的图2的涡轮机燃烧器头部端的实施例的横截面侧视示意图，其进一步示出围绕和穿过头部端共振器的路径；
图4是沿线3-3截取的图2的涡轮机燃烧器的横截面侧视示意图，其进一步示出被头部端共振器阻尼的压力振荡；图5是沿线3-3截取的图2的涡轮机燃烧器的横截面侧视示意图，其示出多个头部端共振器；图6是被共振器包绕的燃料喷嘴的实施例的部分透视图。
具体实施例方式以下说明书将对本发明的一个或多个特定实施例进行描述。为了提供对这些实施例的简明描述，说明书中可能不会对实际实施方式的所有特征进行描述。应当理解，在开发任何这种实际实施方式的过程中，如在任何工程或设计项目中，必须进行多种实现方法特定的决策，以实现开发者的特定目标(例如遵守系统相关和商业相关的约束)，所述特定目标随着实施方式而发生变化。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但是无论如何，对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言，这是设计、加工和制造的常规任务。当引入本发明的各种实施例的元件时，冠词“一个”和“所述”意在表示具有元件中的一个或多个元件。术语“包括”和“具有”意为包含的并且意味着除了列出的元件还可能具有另外的元件。所公开的实施例主要涉及用于涡轮机燃烧器头部端的可调谐的共振器。如上所述，燃气涡轮机系统包括可以使用DLN或其它燃烧过程的涡轮机燃烧器，所述DLN或其它燃烧过程容易受到流扰动和/或声压波的影响。例如，声压波可以行进穿过由涡轮机燃烧器的衬套和过渡件形成的热分段、位于衬套上游的冷分段和位于涡轮机燃烧器的头部端中燃料喷嘴上游的集气室。涡轮机燃烧器的燃烧动力学能够导致自持压力振荡，所述自持压力振荡可能导致结构振动、磨损、机械疲劳、热疲劳和涡轮机燃烧器中的其它性能退化。提供根据所公开实施例的可调谐的共振器以对涡轮机燃烧器中的燃烧动力学进行阻尼，并且所述可调谐的共振器可以与各种头部端部件(例如，燃料喷嘴、空气通路和DLN特定设计)一体形成。共振器包括封闭体积，当适当调节时，所述封闭体积能够减少或降低燃烧过程所产生的声压波的传输。具体而言，共振器操作成衰减和吸收涡轮机燃烧器所产生的压力波。此夕卜，燃烧过程所产生的声压波能够出现在各种频率处。由所公开的可调谐的共振器封闭的体积可以发生变化，以调节其有效频率范围，由此使得共振器能够衰减和吸收涡轮机燃烧器在各种频率处所产生的声压波。共振器的某些实施例可以设计成用于涡轮机燃烧器的头部端，并且可以包括由头部端中的前板和背板限定的体积。前板和背板均具有多个孔以使气流通过。具体而言，气流可以是通过前板、封闭体积和背板从而进入涡轮机燃烧器的头部端室的冷却气流。冷却气流接着与由头部端中的燃料喷嘴供给的燃料混合，以用于在涡轮机燃烧器中燃烧。此外，如上所述，涡轮机燃烧器内的燃烧过程产生声压波，所述声压波可能干扰涡轮机燃烧器的操作。在某些实施例中，涡轮机燃烧器的头部端室中的声压波流入由前板和背板限定的体积中。将前板和背板分开可变的偏置距离，使得封闭体积被调谐成吸收期望范围的声压波频率。通过吸收声压波，由前板和背板限定的体积能够抑制涡轮机燃烧器的头部端中的压力波动。此外，抑制头部端中的压力波动可以有助于减少涡轮机燃烧器的燃烧室中的压力波动、减少燃烧室下游的压力波动，并且还进一步减少头部端上游处的压力波动。现在参照附图，图I示出燃气涡轮机系统10的实施例的方框图。系统10包括压缩机12、涡轮机燃烧器14和涡轮16。涡轮机燃烧器14包括燃料喷嘴18，燃料喷嘴18使液 体燃料和/或气体燃料(例如天然气或合成气)进入涡轮机燃烧器14。如图所示，每个涡轮机燃烧器14都可以具有多个燃料喷嘴18。更具体地，每个涡轮机燃烧器14均可以包括具有初级燃料喷嘴20的初级燃料喷射系统和具有次级燃料喷嘴22的次级燃料喷射系统。如以下说明书详细描述的，每个涡轮机燃烧器14都还可以包括头部端共振器，所述头部端共振器构造成接收气流并且将流导入涡轮机燃烧器14的头部端室中。此外，每个涡轮机燃烧器14的头部端共振器构造成降低声波并且抑制涡轮机燃烧器14中的压力波动。涡轮机燃烧器14点燃并且燃烧空气-燃料混合物，并且接着使热加压燃烧气体24 (例如，排气)流入涡轮16中。涡轮轮叶联接至轴26，轴26在整个涡轮机系统10中还联接至若干其它的部件。随着燃烧气体24流过涡轮16中的涡轮轮叶，涡轮16受到驱动进行旋转，从而使得轴26旋转。最终，燃烧气体24通过排气出口 28离开涡轮机系统10。此夕卜,轴26可以联接至负载30，负载30由轴26的旋转供给动力。例如，负载30可以是任何合适的装置该装置可以通过涡轮机系统10的旋转输出产生电力/动力，例如发电机、飞机的螺旋桨等。压缩机轮叶作为压缩机12的部件被包括。压缩机12内的轮叶联接至轴26，并且将随着轴26被涡轮16驱动旋转而旋转，如上所述。轮叶在压缩机12内的旋转将来自空气进口 32的空气压缩成加压空气34。加压空气34接着被供给到涡轮机燃烧器14的燃料喷嘴18中。燃料喷嘴18将加压空气34与燃料混合，以产生用于燃烧(例如，使得燃料燃烧地更完全的燃烧)的合适的混合率，以便不会浪费燃料或者造成过量排放物。如以下说明书所讨论的，压缩空气可以穿过和/或围绕相对于燃料喷射处于上游的每个燃烧器14中的头部端共振器而流动，同时声压波能够进入共振器并且在共振器中变成受到阻尼。图2是图I的涡轮机燃烧器14中的一个涡轮机燃烧器的实施例示意图，其示出布置在涡轮机燃烧器14的头部端52内的头部端共振器50。如上所述，压缩机12接收来自空气进口 32的空气、对空气进行压缩并且产生压缩空气流34以用于涡轮机燃烧器14内的燃烧过程。如图示实施例中所示，加压空气34被压缩机排出部54接收，压缩机排出部54操作性地联接至涡轮机燃烧器14。如箭头56所表示的，加压空气34从压缩机排出部54朝向涡轮机燃烧器14的头部端52流动。更具体地，加压空气34流经涡轮机燃烧器14的衬套62与流套筒64之间的环形部60，以到达头部端52。在某些实施例中，头部端52包括端板66，端板66可以支承图I所示的初级燃料喷嘴20。在所示实施例中，头部端52具有单个初级燃料喷嘴20和相关联的共振器50。然而，如以下说明书所讨论的，头部端52可以包括多个燃料喷嘴20和相关联的共振器50。初级燃料供给部68向初级燃料喷嘴20提供燃料70。此外，气流路径72通过初级燃料喷嘴20输送来自涡轮机燃烧器14的环形部60的加压空气34。初级燃料喷嘴20使加压空气34与由初级燃料供给部68提供的燃料70相结合，以形成空气/燃料混合物。具体而言，可以通过多个旋流叶片74将燃料70喷射到气流路径72中。空气/燃料混合物从气流路径72流入燃烧室76中，空气/燃料混合物在燃烧室76处被点燃并且燃烧以形成燃烧气体(例如，排气)。燃烧气体沿方向78朝向涡轮机燃烧器14的过渡件80流动。燃烧气体朝向涡轮16流过过渡件80 (如箭头82所表示)，燃烧气体在涡轮16处驱动轮叶在涡轮16内旋转。
涡轮机燃烧器14还包括头部端共振器50。如上所述，燃烧过程产生多种压力波、声波和被称作燃烧动力学的其它振荡。燃烧动力学可能造成涡轮机燃烧器14中的性能退化、结构应力、以及机械疲劳或热疲劳。因此，涡轮机燃烧器14可以包括一个或多个共振器50，以有助于降低燃烧动力学在涡轮机燃烧器14中的影响。在所示实施例中，头部端共振器50布置在涡轮机燃烧器14的头部端室84内。如图所示，头部端室84通过帽、盖板、或分隔板86与燃烧室76分开。头部端共振器50包括部分地由前板90和背板92限定的体积88。如图所示，前板90和背板92都沿上游方向相对于分隔板86偏置。此外，气流路径94通过头部端共振器50的体积88。如以下说明书详细讨论的，冷却空气96流经气流路径94、流经头部端共振器50的体积88、并且流入气流路径72，冷却空气96在气流路径72处与燃料70和加压空气34混合。在某些实施例中，冷却空气96可以是来自压缩机12或另一个源的加压空气34。此外，头部端共振器50的体积88构造成吸收涡轮机燃烧器14中的燃烧过程所产生的声压波。如以下说明书所讨论的，来自燃烧室76的声压波可以朝向涡轮机燃烧器14的头部端52行进，如箭头98所表示的。具体而言，声压波行进穿过气流路径72并且进入头部端共振器50的体积88，声压波在头部端共振器50的体积88处被抑制。此外，可以将前板90和/或背板92调节和定位成使得体积88的尺寸被调谐成能够吸收期望范围的声压波频率。图3是沿图2的线3-3截取的涡轮机燃烧器14的头部端52的实施例示意图，其示出布置在头部端室84内的头部端共振器50和初级燃料喷嘴20。在所示实施例中，头部端共振器50包括前板90和背板92，前板90和背板92部分地限定头部端共振器50的体积88。如上所述，气流路径72接收来自涡轮机燃烧器14的环形部60的加压空气34。如图所示，气流路径72包括第一部120和第二部122，并且第一部120和第二部122操作性地联接。气流路径72的第一部120由涡轮机燃烧器14的外壁124(例如，头部端壳体)和内壁126 (例如，头部端套筒)限定。气流路径72的第二部122由燃料喷嘴20的外壳128和内壳130限定。如箭头132所表示的，来自环形部60的加压空气34首先沿上游方向流经气流路径72的第一部120，并且接着沿下游方向流经气流路径72的第二部122。随后，力口压空气34围绕旋流叶片74流动。如上文所讨论的，燃料70通过旋流叶片74被释放到加压空气34中。具体而言，燃料70沿燃料喷嘴20的内壳130内的燃料路径134向下流动，如箭头136所代表的。燃料70从燃料路径134进入旋流叶片74(如箭头138所代表的)，并且通过旋流叶片74中的燃料端口 140离开旋流叶片74 (如箭头142所代表的)。燃料70与加压空气34混合以产生空气/燃料混合物。空气/燃料混合物朝向燃烧室76向下游流动，如箭头144所表示的。在所示实施例中，分隔板86包括开口 146，开口 146操作性地连接头部端室84和燃烧室76。如上所述，涡轮机燃烧器14的头部端52包括头部端共振器50，头部端共振器50接收来自气流路径94的冷却空气96。具体而言，冷却空气96通过冷却空气入口 148进入涡轮机燃烧器14的头部端室84。例如，冷却空气96可以由压缩机排出部54供给。尽管所示实施例示出两个冷却空气入口 148，但是其它实施例可以包括更少或更多的冷却空气入口 148。例如，涡轮机燃烧器14可以具有I个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、或者更多的冷却空气入口 148。气流路径94接收来自冷却空气入口 148的冷却空气96并且朝向头部端共振器50沿上游方向引导冷却空气96，如箭头150所表示。此外，可以朝向分隔板86 中的开孔151引导冷却空气96，如箭头155所表示的。在某些实施例中，开孔151可以是直孔或具有角度的孔。冷却空气96可以通过开孔151，由此对分隔板86进行冷却并且进入燃烧室76。在所示实施例中，气流路径94由涡轮机燃烧器14的内壁126和燃料喷嘴20的外壳128限定。应当理解，气流路径94是围绕燃料喷嘴20延伸的环形路径。通过流过形成在头部端共振器50的前板90中的开孔152，冷却空气96进入头部端共振器50的体积88，如箭头153所示。开孔152的形状、尺寸和数量可以变化。例如，开孔152可以是圆形、椭圆形、三角形、正方形或其它多边形形状。此外，可以具有任何数量的开孔152。例如，可以具有形成在前板90中的大约I至1000个、I至500个、I至250个、I至100个、I至50个、I至25个或5至10个开孔152。在某些实施例中，前板90中的开孔152可以具有相同尺寸，并且在其它实施例中，开口 152可以具有不同尺寸。一旦冷却空气96通过前板90的开口 152进入头部端共振器50的体积88，则冷却空气96流过体积88并且离开头部端共振器50进入气流72。如图所示，头部端共振器50的体积88由前板90、背板92、燃料喷嘴20的外壳128的部分154和涡轮机燃烧器14的内壁126的部分156限定。如图所示，背板92包括开孔158，开孔158操作性地连接体积88和位于燃料喷嘴20的外壳128与涡轮机燃烧器14的内壁126之间的腔160。体积88内的冷却空气96流过形成在背板92中的开孔158并且进入腔160，如箭头162所示。冷却空气96接着通过开口 163(开口 163可以具有任何尺寸或形状)离开腔160，并且流入气流路径72，冷却空气96通过旋流叶片74在气流路径72处与加压空气34相结合并且与存入气流路径72中的燃料70相结合，如上所述。此外，部分地限定体积88的燃料喷嘴20的外壳128的部分154类似地包括开孔164，开孔164操作性地连接气流路径72和体积88。头部端共振器50的体积88内的冷却空气96流过开孔164并且流入气流路径72 (如箭头166所示)，冷却空气96在气流路径72处与加压空气34和燃料70混合。此外，涡轮机燃烧器14的内壁126的部分156包括开孔168，开孔168操作性地连接气流路径72和体积88。冷却空气96还可以流过开孔168并且流入气流路径72 (如箭头170所示)，冷却空气96在气流路径72处与加压空气34和燃料70混合。像前板90的开孔152 —样，开孔158、164和168的形状、尺寸和数量可以变化。如上所述，冷却空气96从气流路径94流入气流路径72有助于实现涡轮机燃烧器14的头部端室84中的改进的空气/燃料混合，由此改进燃烧过程的性能和效率。例如，除了能够产生空气/燃料混合物的加压空气34的流动，冷却空气96的流动在使用DLN燃烧过程的涡轮机燃烧器14中可能是有用的。此外，冷却空气96还可以对分隔板86进行冷却。应当理解，分隔板86在发生燃烧过程的位置处抵接热燃烧区域76。因此，流过气流路径94并且邻近分隔板86的冷却空气96可以在流向头部端共振器50之前对分隔板86进行冷却。应当理解，从冷却空气入口148流出的冷却空气96可能比其它空气(例如，压缩空气34)更冷，由此为分隔板86提供额外的冷却。如上所述，头部端共振器50与涡轮机燃烧器14的头部端52和燃料喷嘴20 —体形成。即，头部端共振器50的结构部分地同时由头部端52和燃料喷嘴20的部分限定。类 似地，头部端共振器50与头部端52中的气流路径72的第一部120和第二部122 —体形成。因此，头部端共振器50可以在涡轮机燃烧器14的某些现有的设计中实施。此外，头部端共振器50的其它实施例可以与涡轮机燃烧器14的头部端52内的其它气流路径一体形成。此外，尽管图示实施例示出位于燃料喷射上游处(即，相对于旋流叶片74位于上游处)的头部端共振器50，但是其它实施例可以包括位于燃料喷射下游处的一个或多个头部端共振器50。类似地，开孔158、164和168相对于头部端52内的燃料喷射位于上游处。然而，在其它实施例中，开孔158、164和168中的一些或全部开孔可以相对于头部端52内的燃料喷射位于下游处(即，相对于旋流叶片74位于下游处)。因此，全部或部分的冷却气流96可以从头部端共振器50流入位于头部端52中的燃料喷射的下游处的气流72中。图4是沿图2的线3-3截取的涡轮机燃烧器14的头部端52的实施例示意图，其示出布置在头部端室84内的头部端共振器50和初级燃料喷嘴20。图示实施例示出涡轮机燃烧器14的头部端室84内的声压波的流动和振荡。具体而言，声压波和振荡通过头部端共振器50而衰减和受到阻尼。如上所述，涡轮机燃烧器14内的燃烧过程产生声压波和振荡，所述声压波和振荡能够降低涡轮机燃烧器14的性能。具体而言，流扰动和声压波能够导致处于各种频率的自持压力振荡，所述自持压力振荡能够造成涡轮机燃烧器14中的结构振动、磨损和其它的性能退化。在所示实施例中，声压波从燃烧室76朝向涡轮机燃烧器14的头部端52沿上游方向流动，如箭头200所示。在到达分隔板86时，声压波继续在燃料喷嘴20内侧的气流路径72中向上游行进，如箭头202所示。然而，声压波并不通过分隔板86直接进入气流路径94或共振器50的体积88。同样，气流路径94沿分隔板86提供冷却气流96，以对邻近燃烧室76的板86进行冷却。在燃料喷嘴20内侧，声压波继续通过位于旋流叶片74上游处的气流路径72，如箭头203所示。随着声压波通过气流路径72继续向上游传播，声压波被头部端共振器50吸收。更具体地，声压波通过头部端共振器50的开孔158、164和/或168并且进入头部端共振器50的体积88。如上文所讨论的，共振器可以包括封闭体积以及构造成吸收声波和振荡的一个或多个颈部。在所示实施例中，开孔158、164和168用作头部端共振器50的“颈部”。例如，声压波通过形成在燃料喷嘴20的外壳128的部分154中的开孔164进入体积88，如箭头206所示。类似地，声压波通过开口 163进入腔160 (如箭头208所示)，并且通过形成在头部端共振器50的背板92中的开孔158。声压波进一步流经气流路径72并且通过形成在涡轮机燃烧器14的内壁126的部分156中的开孔168进入头部端共振器50的体积88，如箭头210所示。可以将开孔158、164和168 (即，头部端共振器50的“颈部”)的尺寸、形状和长度选择成吸收期望频率范围的声压波。例如，可以基于由开孔158吸收的声压波的频率范围来选择背板92的厚度212 (即，开孔158的“长度”)。可以类似地选择燃料喷嘴20的外壳128和涡轮机燃烧器14的内壁126的厚度，从而分别确定开孔164和168的长度。此外，每组开孔158、164和168都可以调谐成吸收相同的频率范围或不同的频率范围。例如，开口158可以具有确定的直径、长度、数量等以用于吸收第一频率范围，并且开孔164和168可以具有不同的直径、长度、数量等以用于分别吸收第二频率范围和第三频率范围。此外，如上所述，可以改变和调谐头部端共振器50的体积88的尺寸以用于吸收期望频率范围的声压波。具体而言，可以通过增大或减小头部端共振器50的前板90与背板92之间的距离214来调节体积88的尺寸。例如，通过使板90朝向分隔板86移动，使体积88的尺寸增大，由此使分隔板86与前板90之间的偏置距离216减小。例如，距离214与距离 216 的比可以为大约 1/1 至 1/500,1/1 至 1/250,1/1 至 1/100,1/1 至 1/80,1/1 至 1/60、`1/1 至 1/40,1/1 至 1/20,1/1 至 1/10,1/1 至 1/8、1/1 至 1/6、1/1 至 1/4、或 1/1 至 1/2。类似地，通过使背板92朝向涡轮机燃烧器14的端板66移动，使体积88的尺寸增大，由此使背板92与腔160的开口 163之间的偏置距离218减小。例如，距离214与距离218的比可以为大约 1/1 至 1/500,1/1 至 1/250,1/1 至 1/100,1/1 至 1/80,1/1 至 1/60,1/1 至 1/40、1/1 至 1/20、1/1 至 1/10、1/1 至 1/8、1/1 至 1/6、1/1 至 1/4 或 1/1 至 1/2。通过使体积 88的尺寸增大或减小，可以将头部端共振器50调节成吸收燃烧过程所产生的期望频率范围的声压波。此外，涡轮机燃烧器14的某些实施例可以包括多于一个的头部端共振器50(即，多于一个的体积88)。具体而言，涡轮机燃烧器14的头部端52可以包括额外的前板90或背板92，由此限定多于一个的体积88。例如，头部端共振器50可以包括大约I至100个、2至50个、3至40个、4至30个、5至20个、或6至10个体积88。在某些实施例中，多个体积88可以调谐成吸收相同频率范围的声压波，而其它实施例可以具有调谐成吸收不同频率范围的声压波的多个体积88。图5是沿图2的线3-3截取的涡轮机燃烧器14的头部端52的实施例示意图，其示出布置在头部端室84内的头部端共振器50以及多个燃料喷嘴20。例如，燃料喷嘴20可以包括中心燃料喷嘴和多个包绕燃料喷嘴(例如，2至10个)。在所示实施例中，头部端共振器50包括前板90和背板92，前板90和背板92部分地限定头部端共振器50的体积88。如上所讨论的，前板90和背板92布置成围绕燃料喷嘴20。因此，体积88是部分地包绕燃料喷嘴20的连续体积。类似地，形成在燃料喷嘴20之间的气流路径94是连续路径，气流路径94接收来自冷却空气入口 148的冷却空气96并且将冷却空气96导入头部端共振器50的体积88。如上所述，体积88中的冷却空气96的至少一部分可以通过背板92中的开孔158离开头部端共振器50。类似地，背板92中的开孔158构造成吸收燃烧过程所产生的声压波。在所示实施例中，每个燃料喷嘴20都包括开口 164，以使冷却空气96从头部端共振器50的体积88流入气流路径72中。此外，开孔164和体积88吸收流入头部端室84内的由燃烧过程所产生的声压波。此外，包绕燃料喷嘴20的涡轮机燃烧器14的内壁126包括开孔168。如上所讨论的，开孔168使冷却空气96从体积88流出并且吸收燃烧过程所产生的声压波。图6是具有头部端共振器50的燃料喷嘴20的实施例的部分透视图，头部端共振器50具有部分地由前板90和背板92形成的体积88。如上所讨论的，前板90和背板92布置成围绕燃料喷嘴20的外壳128，并且头部端共振器50的体积88形成在前板90与背板92之间。此外，前板90包括开孔152，开孔152接收来自气流路径94的冷却空气96。类似地，背板92具有开孔158，并且燃料喷嘴20的外壳128的部分154具有开孔164，以使冷却空气96流出体积88并且进入气流路径72。开孔158和164还接收并且吸收在涡轮机燃烧器14的头部端室84内行进的声压波。具体而言，声压波通过开孔158和164流入头部端共振器50的体积88中，声压波在体积88处被抑制。如上所讨论的，开孔152、158和164可以具有不同的形状、尺寸、数量等，以使得头部端共振器50调谐成降低期望频率范围的声压波。本书面描述使用示例对本发明进行公开(其中包括最佳模式)，并且还使本领域 内的技术人员能够实施本发明(其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法)。本发明的可专利范围通过权利要求进行限定，并且可以包括本领域内的技术人员能够想到的其它示例。如果这种其它的示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果这种其它的示例包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则这些其它的示例旨在落入权利要求的范围中。
权利要求
1.一种系统，所述系统包括 涡轮机燃烧器，所述涡轮机燃烧器包括 第一燃料喷嘴； 共振器，所述共振器构造成对振荡进行阻尼；以及 第一空气路径，所述第一空气路径通过所述共振器延伸到所述第一燃料喷嘴中。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述涡轮机燃烧器包括燃烧室、头部端室和布置在所述燃烧室与所述头部端室之间的分隔板，其中所述第一燃料喷嘴和所述共振器布置在所述头部端室中。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述共振器布置在离开所述分隔板一偏置距离处。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述共振器包括共振室，所述共振室布置在围绕所述第一燃料喷嘴延伸的第一板与第二板之间。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统包括第二燃料喷嘴，其中所述共振室布置在围绕所述第一燃料喷嘴和所述第二燃料喷嘴延伸的所述第一板与所述第二板之间。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一板包括多个第一开口。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二板包括多个第二开口。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，气流室限定在所述分隔板与所述第一板之间，其中所述第一空气路径通过所述气流室并且通过所述第一板中的第一开口延伸到所述共振室中。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述涡轮机燃烧器包括延伸到所述第一燃料喷嘴中的第二空气路径，其中所述第一空气路径通过所述共振室并且通过一个或多个开口延伸到所述第二空气路径中。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述一个或多个开口包括所述第二板中的第二开口、所述第一燃料喷嘴的第一壁中的第三开口、第二燃料喷嘴的第二壁中的第四开口、布置在所述涡轮机燃烧器的壳体壁内侧的第五壁、或者上述部分的组合。
11.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一板与所述第二板之间的距离构造成将所述共振室调谐成振荡频率。
12.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统包括燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机具有涡轮机燃烧器。
13.—种系统,所述系统包括 涡轮机燃烧器，所述涡轮机燃烧器包括 燃烧室； 头部％5室； 分隔板，所述分隔板布置在所述燃烧室与所述头部端室之间； 第一燃料喷嘴，所述第一燃料喷嘴布置在所述头部端室中；以及 共振器，所述共振器布置在所述头部端室中，其中所述共振器包括布置在围绕所述第一燃料喷嘴的第一板与第二板之间的共振室，并且所述共振室布置在尚开所述分隔板一偏置距离处。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一燃料喷嘴包括第一壁，所述第一壁具有邻近所述共振室布置的第一开口。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述系统包括布置在所述头部端室中的第二燃料喷嘴，其中所述共振室布置在围绕所述第一燃料喷嘴和所述第二燃料喷嘴的所述第一板与所述第二板之间，并且所述第二燃料喷嘴包括第二壁，所述第二壁具有邻近所述共振室布置的第二开口。
16.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述头部端室包括布置在壳体壁内侧的内壁，并且所述内壁包括邻近所述共振室布置的第二开口。
17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第一燃料喷嘴包括具有燃料路径的内体部、围绕所述内体部布置以限定空气路径的外体部和多个燃料喷射端口，所述燃料喷射端口构造成将燃料从所述燃料路径喷射到所述空气路径中，其中所述共振室联接至相对于所述多个燃料喷射端口位于上游处的所述空气路径。
18.—种系统,所述系统包括 涡轮机燃烧器，所述涡轮机燃烧器包括 头部端室和燃烧室，所述头部端室和所述燃烧室通过分隔板彼此分开； 共振器，所述共振器布置在所述头部端室中，其中所述共振器包括布置在第一板与第二板之间的共振室，并且所述共振室布置在离开所述分隔板一偏置位置处； 第一空气路径，所述第一空气路径进入所述头部端室；以及 第二空气路径，所述第二空气路径进入所述共振器，其中所述第二空气路径延伸通过所述共振室并且进入所述第一空气路径。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述涡轮机燃烧器包括燃料喷嘴，所述燃料喷嘴构造成接收来自所述第一空气路径和所述第二空气路径的空气，并且所述第一板和所述第二板布置成围绕所述燃料喷嘴。
20.根据权利要求18所述的系统，所述系统包括 衬套，所述衬套布置成围绕所述燃烧室； 流套筒，所述流套筒布置成围绕所述衬套以限定第一空气通路； 外壁，所述外壁布置成围绕所述头部端室； 内壁，所述内壁布置在所述外壁内以限定第二空气通路，所述第二空气通路联接至所述第一空气通路，其中所述第一空气通路和所述第二空气通路限定进入所述头部端室的第一空气路径；以及 第三空气通路，所述第三空气通路通过所述内壁和所述外壁延伸至位于所述第一板与所述分隔板之间的室，其中所述第二空气路径通过所述室并且通过所述第一板中的第一开口从所述第三空气通路延伸到所述共振室中。
全文摘要
本发明涉及用于对涡轮机燃烧器中的振荡进行阻尼的系统，某些实施例包括用于涡轮机燃烧器的头部端的共振器。该共振器部分地由第一板和第二板限定，所述第一板和第二板布置成围绕涡轮机燃烧器的头部端中的燃料喷嘴。该共振器进一步构造成接收这样的气流该气流延伸通过共振器并且进入燃料喷嘴。
文档编号F23R3/20GK102889613SQ201210254600
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月20日 优先权日2011年7月22日
发明者金冠佑, P.K.B.贾因, V.纳拉, S.G.贝思克 申请人:通用电气公司