用于燃气涡轮的燃烧器的阻尼装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于燃气涡轮的燃烧器的阻尼装置。更具体地，本发明涉及具有至少 一个用于抑制燃烧室中的压力波动的谐振器的低排放燃烧器的宽带阻尼装置的设计。
【背景技术】
[0002] 燃气涡轮已知包括至少一个燃烧器，其中燃料和空气燃烧成生成在涡轮中膨胀而 执行功的高压热燃烧气体。大体上，燃烧可在围绕燃气涡轮的纵轴线周向地定位的一定数 量的燃烧器中，或在带有其上游端处的一定数量的焚烧器的环形燃烧室中发生。
[0003] 在燃烧器的操作期间，各种频率下的显著压力振荡可发生。如果这些频率中的一 种对应于构件或系统的本征频率，则对燃气涡轮设备的构件的结构损坏可导致限制其操作 状况。
[0004] 为了燃烧动力的衰减，燃气涡轮燃烧器通常设有阻尼装置，特别是亥姆霍兹谐振 器，以抑制压力振荡。
[0005] 亥姆霍兹谐振器广泛地用于本技术领域中。它们的使用在许多现有技术公布中公 开。通常多个谐振器在燃烧器的上游端处和/或在下游在其衬套处联接于燃烧器，与燃烧 器的内部流动连通。
[0006] 常规的亥姆霍兹谐振器的缺陷是所需的空间。亥姆霍兹阻尼器要求相对高的容 积，但是燃烧器周围的区域中的可用空间通常是有限的。结果是对安装此类阻尼装置的设 计约束。另一个重要的设计约束是构件重量，亥姆霍兹谐振器为相对重的。
[0007]EP2402658公开了一种用于燃气涡轮的具有贫燃烧和低排放的燃烧器，其要求声 阻尼器的小安装空间，该小安装空间可实现尺寸减小。为了实现该目的，根据第一方面，燃 烧器包括声阻尼器，其包括与内燃烧室连通的声阻尼器谐振空间。声阻尼器提供成沿着燃 烧器壳体在与燃烧器的轴向方向相交的方向上延伸。因为阻尼器沿着壳体提供成在与燃烧 器的轴向方向相交的方向上延伸，所以声阻尼装置在周向方向上广泛地设置，而不集中在 燃烧器的在其周向方向上的特别区段中。因此，阻尼装置被防止朝向壳体的外周突出，并且 在燃烧器外侧所需的空间可减小。
[0008]用于抑制由燃烧动力引起的压力振荡的不同途径是应用四分之一波长阻尼器。四 分之一波长阻尼器包括限定长度L的谐振器管。四分之一波长阻尼器调节至声振荡的波长 的四分之一。四分之一波长阻尼器的谐振频率是
[0009]f=c〇/4L,
[0010] 其中Ctl是谐振器管中的声速，并且L是谐振器管的长度。
[0011] 因此，四分之一波长阻尼器可吸收对应于管长度L四倍的波长的频率。
[0012] 图1以概略示意方式显示了连接于燃烧器或至燃烧室的燃料或空气供应管线的 四分之一波长阻尼器2的主要特征。阻尼器2包括外壳3,其通常设计为管，固定于燃烧器 衬套4或者燃料或空气供应管线，管3具有长度5并且限定谐振器容积6。经由其正面处的 开口 7,谐振器容积6与其中待抑制的压力振荡可发生的燃烧室8流动连通。主要限定抑制 的频率的阻尼器参数是管长度5。因此，这些几何特征必须根据燃烧器的燃烧动力来确定。[0013]根据现有技术的四分之一波长阻尼器的基本特征是它们提供高阻尼性能，但是仅 在位于阻尼器的谐振频率周围的窄频率带中。该行为对于燃气涡轮燃烧器中的使用而言是 根本缺点。
[0014]压力振荡的频率可从燃气涡轮到燃气涡轮稍微变化，并且另外，对于相同燃气涡 轮而言，其可根据操作条件（例如部分负载、基本负载、过渡）的变化稍微变化。如果窄带 阻尼器被采用，则这些频率偏移中的各个将导致脉动的出现。
【发明内容】
[0015]因此，本发明的技术目的在于通过提供带有具有宽带特性的四分之一波长阻尼器 的阻尼装置以及通过提供配备有此类阻尼装置的燃烧器来避免以上提到的缺点。
[0016]根据本发明的第一方面，该目的通过根据权利要求1的阻尼装置实现。
[0017]根据本发明的第二方面，该目的通过根据权利要求16的燃烧器实现。
[0018]这些发明方面的优选实施例为相应从属权利要求的主题。
[0019]更具体而言，本发明的基本构思在于提供一种具有修改的新设计的四分之一波长 阻尼器，四分之一波长阻尼器包括限定谐振器容积的外壳，特别是管状外壳、用于允许谐振 器容积与燃烧室之间的流体连通的在该外壳的正面处的孔、具有至少一个用于将吹扫流体 给送到谐振器容积中的给送孔的背面，以及至少一个侧面，由此该侧面在内侧配备有一个 或更多个侧腔。
[0020] 背面处的给送孔和正面处的孔限定了横跨四分之一波长阻尼器内的谐振器容积 的流动路径。
[0021] 根据优选实施例，至少一个侧腔是凹槽形的，并且围绕外壳的侧面周向地延伸。
[0022] 特别地，阻尼器外壳的侧面配备有在外壳的后端和前端之间沿外壳以一定数量的 排布置的两个或更多个周向腔。
[0023]该设计优选适用于具有圆形截面的四分之一波长阻尼器。
[0024] 根据备选实施例（优选地适用于具有多边形尤其是矩形截面的四分之一波长阻 尼器），侧腔的提供限制于一侧。例如矩形阻尼器的第一侧面配备有一定数量的连续布置 的侧腔，而第二侧面例如相对表面是平坦的。优选地，侧腔在所述第一侧面的整个宽度上延 伸。
[0025]在燃烧器的操作期间，吹扫流体优选为吹扫空气的质量流从背面处的给送开口朝 向正面经过谐振器容积，并且通过正面的开口离开谐振器容积进入燃烧室。与吹扫流体的 质量流正交或至少基本上正交地布置的侧面中的侧腔引起流扰动。涡流在每个腔处开始。 形成的剪切层上卷，从而以复杂的相互作用与现有且新的剪切层和涡旋相互作用。这些能 量耗散过程吸收声功率。
[0026]用于控制某一阻尼器构造的阻尼质量的一个参数是吹扫流体质量流穿过谐振器 容积的流速。阻尼器在操作期间的阻尼质量可通过改变流速而变化。
【附图说明】
[0027]从经由非限制性实例在附图中示出的本发明的优选实施例的描述，本发明的另外 的特征和优点将更显而易见，在该附图中：
[0028] 图1是显示阻尼装置的原理特征的概略示意图，该阻尼装置包括联接于燃烧器的 四分之一波长阻尼器；
[0029] 图2以类似视图显示了根据本发明的具有修改的四分之一波长阻尼器的阻尼装 置；
[0030] 图2a显示了图2的细节；
[0031] 图3a和图3b除图2之外显示了根据本发明的四分之一波长阻尼器的备选设计；
[0032] 图4a和图4b显示了围绕燃烧器布置四分之一波长阻尼器的两个备选实施例。
[0033] 部件列表
[0034] 1燃烧器
[0035] 2四分之一波长阻尼器
[0036] 3四分之一波长阻尼器的外壳
[0037] 4燃烧器衬套
[0038] 5四分之一波长阻尼器的长度
[0039] 6谐振器容积
[0040] 7用于流体连通的孔
[0041] 8燃烧室
[0042] 9侧腔
[0043]10后端处的开口
[0044] 11四分之一波长阻尼器的后端
[0045]12空气流
[0046] 13 涡流
[0047] 14,14'，14"四分之一波长阻尼器的侧面
[0048] 15四分之一波长阻尼器的纵轴线
[0049] Weff腔9的有效宽度。
【具体实施方式】
[0050] 图1以概略示意方式显示了根据现有技术的、联接于燃烧器1的衬套4或流体喷 射系统的供应管线的四分之一波长阻尼器2的主要特征。四分之一波长阻尼器2包括外壳 3,其通常设计为管，固定于燃烧器衬套4。具有纵向轴线15、带开口 7的正面、后端面11以 及侧面14的管状外壳3限定了谐振器容积6。经由其正面处的开口 7,谐振器容积6与其中 待抑制的压力振荡发生的