具有流体控制阀的涡轮机和具有泄放孔的旋流器的制作方法

专利名称：具有流体控制阀的涡轮机和具有泄放孔的旋流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体控制阀和具有旁路的涡轮机，特别是燃气轮 机，该旁路中具有阀。另外，本发明涉及一种具有泄放孔的旋流器，特 别是燃气轮机旋流器。
背景技术：
例如用于燃气轮机中的旁路将压缩机空气从燃气轮机燃烧器中放 出，或者从压缩机泄放至涡轮部分，具体是用于主动间隙控制。存在于 旁路中的控制阀分别控制离开燃烧器或通向涡轮部分的空气流。例如，
在SE9801821 -1中公开了具有用于主动间隙控制的旁路的燃气轮机。 直到目前，通常都是使用伺服控制阀控制通过旁路的空气流。不过，
这些伺服控制阀包括运动部件，该运动部件需要伺服系统和信号来操
作。这增加了成本，并会降低阀的可靠性。

发明内容
相对于所述现有技术，本发明的第一目的是提供一种有益的阀，该 阀特别能够用于涡轮机的旁路中。本发明的第二目的是提供一种有益的 具有旁路的涡轮机。本发明的第三目的是提供一种有益的具有泄放端口 的燃烧室。
第一目的通过如权利要求1所述的流体控制阀来实现。第二目的通 过如权利要求7所述的、具有至少一个旁路的燃气轮机发动机来实现， 第三目的通过如权利要求17或18所述的燃烧室来实现。从属权利要求 包含本发明的进一步改进。
本发明的流体控制阀包括主流通道，该主流通道具有主流进口、 流出口和处在该主流进口和该流出口之间的收缩通道部分。收缩通道部 分例如可以实施作为喷嘴。本发明的流体控制阀还包括控制流通道，该 控制流通道具有形成射流的控制进口、第一分支通道、第二分支通道、 公共通道部分和凸起通道壁。公共通道部分接着控制进口。第一分支通 道从公共通道部分引出并通向主流进口 ，而笫二分支通道从公共通道部 分引出并通向收缩通道部分。凸起通道壁从公共通道部分延伸到第一分 支通道中。在本发明的阀中，利用所谓的柯恩达(Coanda)效应控制通过主流 通道的主流。Coanda效应是流体射流将保持贴着凸起表面而不是沿着它 的初始方向的直线而4亍的趋势。Coanda效应还可以表示为非粘性现象。 该效应用于本发明的阀中，用于仅通过系统中的压力而不是通过活动阀 部件的位置来控制通过该阀的主流。如果形成射流的流体的速度低于特 定速度值，该流体则沿着凸起表面进入第一分支通道，该笫一分支通道 远离主流通道的收缩通道部分。另一方面，如果形成射流的流体的速度 超过特定值，该射流与凸起表面分离，从而使得射流进入第二分支通道， 并通向收缩通道部分。如果在收缩通道部分处的射流的压力和速度高于 主流的压力和速度时，则主流路节流，且主要是控制射流的流体流过主 流路的出口。不过，控制射流中的流体质量流可以保持远小于通过主流 通道的主流的质量流。因此，在流体控制阀的"关闭"状态下，从阀流出 的质量流量比当阀处于"打开"时小得多。
本发明的阀还能够通过阀中的压力比来控制通过主流部分的流量， 而不使用活动阀部件。这减少了阀部件的数目和维修间隔，因为没有需 要调节或维护的活动部件。
流体控制阀还可以包括第一流动阻力装置，该第一流动阻力装置位 于主流进口的上游。另外，第二流动阻力装置可以位于控制进口的上游。 该第二流动阻力装置的流动阻力值会小于第 一流动阻力装置的流动阻 力值。相对于形成射流的流体，第一流动阻力装置能够在来自流体储存 器的流体流过主流通道之前降低该流体的压力，从而4吏得为阀的合适功 能可以适当地设定主流和射流之间的压力比。如果还存在第二流动阻力 装置，除了压力比，也可以将绝对压力值设置成期望值。有益的是，第 二流动阻力装置具有的流动横截面小于第一流动阻力装置，以便保持流 体控制阀在关闭状态中的泄漏很小。不过，与主流相比的较小控制流也 可以通过其它装置获得，例如通过从压力储存器通向流动阻力装置的、 合适横截面的管道获得。
为了实现收缩通道部分的高阻挡效果，第二分支通道可以相对于主 流通道倾斜，从而使得离开第二分支通道的流体的流动方向与流过主流 通道的流体的流动方向形成角度，该角度大于90度。换句话说，射流 将具有方向与主流的方向相反的速度分量，这导致更高阻挡效率。收缩 部分的详细结构也可以改变，以便提高该效果。在本发明的流体控制阀的特定形式中，第二凸起通道壁形成在第二 分支通道的出口处，在这里控制流排入收缩通道区域。相对于通过主流 通道的主流的流动方向，第二凸起通道壁形成该出口的上游侧。这能够 增加控制流射流进入收缩通道区域的角度。
本发明的燃气轮机发动机包括压缩机部分、涡轮部分和中部机壳， 该中部机壳位于压缩机部分和涡轮部分之间，并包围具有燃烧室出口的 燃烧室。压缩机部分、涡轮部分和中部机壳形成流过燃气轮机的流体的
主流路。燃气轮机发动机还包括至少一个旁路，该至少一个旁路将压 缩机部分连接至中部机壳或涡轮部分，用于将流体从压缩才几部分泄放至 中部机壳(例如燃烧室出口 )，或者泄放至涡轮部分；和/或至少一个旁 路，该至少一个旁路将中部机壳连接至涡轮部分或燃烧室出口，用于将 流体从中部机壳泄放至涡轮部分或燃烧室出口。本发明的流体控制阀存 在于旁路中。阀的主流进口连接至压缩机部分或中部机壳，控制进口连 接至压缩机部分或中部机壳。
具体地，该至少一个旁路可以将压缩机部分连接至涡轮部分，用于 改变从压缩才几部分流过中部机壳的流体的流速。在这种情况下，流体控 制阀的主流进口和控制进口连接至压缩机部分。然后，主流进口连接至 压缩机部分的位置可以位于控制进口连接至压缩机部分的位置的上游。 通过这种措施，流过阀的主流路的流体的压力低于形成射流的流体的压 力。替代地，如果存在具有至少第一流动阻力装置(即在阀的主流进口 上游的流动阻力装置)的流体控制阀，则将主流进口和控制进口连接至 压缩机部分的相同位置是可能的。注意，还可以有位于形成射流的控制 进口上游的第二流动阻力装置。
在本发明燃气轮机发动机的另一实施方式中，该至少一个旁路可以 将压缩机部分或中部机壳连接至涡轮部分，用于将流体从压缩机部分或 中部才几壳泄放至涡轮部分。具体地，主流进口和控制进口可以连接至压 缩机部分。在这种情况下，流体控制阀的主流进口连接至压缩才几部分的 位置可以位于控制进口连接至压缩机部分的位置的上游，从而使得主流 路中的流体压力低于形成射流的流体的流体压力。再一次可选地，如果 至少在主流进口的上游使用流动限制，主流进口和控制进口则可以连接 至压缩机部分的相同位置。不过，在控制进口上游也可以有第二流动限 制。请注意，在主进口上游有了至少一个流动阻力装置，主进口和控制进口两个都可以连接至中部机壳，而不是压缩机部分。
作为另一替代方案，主流进口可以连接至压缩^L部分，控制进口可 以连接至中部机壳u由于中部机壳中的压力高于压缩机部分的大部分部 件中的压力(除了压缩机出口)，因此形成射流的流体的压力高于流过 该结构中的主流路的流体的压力。
根据第一方面，本发明燃烧室包括至少一个旋流器叶片，在该旋流 器叶片中存在泄放孔，管道将流体导向泄放孔或导离泄放孔。本发明的 流体控制阀位于该管道中。在本发明的旋流器中，供应流体的压力可以 用于控制通过泄放孔的流量是较高还是较低。例如，如果在具有该旋流 器的燃气轮机的最大负载工作中压力很高，泄放孔可以通过本发明的流 体控制阀来关闭。另一方面，如果燃气轮机在部分负栽下运行，泄放孔 的管道中的流体压力可能低于临界压力，从而使得流体控制阀打开，流 体离开泄放孔或通过泄放孔被导走。
根椐第二方面，本发明的燃烧室包括燃烧腔室；流通道，该流通
道环绕燃烧腔室的外壁，并与燃烧腔室和燃烧器增压室(plenum)流体 连通。本发明的流体控制阀存在于燃烧器增压室和流通道之间。该结构 允许在燃烧器增压室中减少空气流并以低压力流入火焰中，其进而产生 更热的火焰，从而防止贫油熄火。


通过下面结合附图对实施例的说明，将清楚本发明的其它特征、特 性和优点。
图1显示了本发明的阀和将该阀连接至压力储存器的选择。 图2显示了本发明的阀处于"打开"状态。 图3显示了本发明的阀处于"关闭"状态。 图4显示了本发明阀的特定形式的详图。
图5显示了具有旁路的燃气轮机的第一实施方式，该旁路包括本发 明的阀。
图6显示了具有旁路的燃气轮机的第二实施方式，该旁路包括本发 明的阀》
图7显示了具有旁路的燃气轮机的第二实施方式，该旁路包括本发 明的阀。
图8示意性地显示了包括燃烧室的燃气轮机燃烧器。图9示意性显示了包括可选燃烧室的燃气轮机燃烧器。
图10显示了具有泄放孔和本发明阀的旋流器叶片。
图U示意性地显示了包括另一可选燃烧室的燃气轮机燃烧器。
具体实施例方式
下面将参考图1至3介绍本发明的阀及其功能。图l还显示了本发 明的阀1连接至压力储存器3的选择。阀1包括阀壳体2和主流通道5， 该主流通道5具有主流进口 7、流出口 9和收缩通道区域11。收缩通道 区域U由上游通道部分13和下游流部分15形成，该上游通道部分13 接着主流进口 7,并显示截面逐渐减小，而该下游流部分15接着上游流 部分13，并显示其截面朝着流出口 9渐增，从而使得主流通道5采用文 氏管喷嘴的形式。
阀1还包括控制流通道17，该控制流通道17具有形成流体射流 的控制进口 19;公共通道部分21,该公共通道部分21接着控制进口 19; 第一分支通道23,该第一分支通道23从公共通道部分21引出并通向主 流通道5的主流进口7;以及第二分支通道25,该第二分支通道25从 公共通道部分21引出并通向主流通道5的收缩通道区域11。凸起的通 道壁27从控制进口 19伸入第一通道部分23中。
图1中还显示了关于怎样将主流进口 7和控制进口 19连接至公共 增压室(plenum) 3的选择。主流进口 7经由第一流动阻力装置29与增 压室3连接，而控制进口 19经由第二流动阻力装置31连接至同一增压 室3。与第一流动阻力装置29相比，第二流动阻力装置31具有的流动 阻力值和横截面要小得多。与通过第一流动阻力装置29流向主流进口 7 的流体流相比，这导致流向控制进口 19的流体流的压力高得多，质量 流量则低得多。通过仔细选择第 一和第二流动阻力装置的横截面和流动 阻力值，流过控制流通道的流体部分的质量流量和压力、以及流过主流 通道的流体部分的质量流量和压力可以设置成处于很宽范围内的期望 值。
下面将参考图2和3介绍阀1的操作。图2表示阀1处于完全"打 开"状态，而图3表示阀处于"关闭"状态，即堵塞状态。
致动阀由增压室3中的流体压力完成。如果增压室3中的压力低于 特定压力值，主流进口 7处的压力将会较低，原因是由于流动阻力装置 29，而控制进口 19处的压力适度，但是在任何情况下控制进口 19处的压力都高于主流进口 7处的流体压力，原因是由于第二流动阻力装置31 的流动阻力值较小。不过，只要增压室3中的压力低于临界压力值，第 二流动阻力装置31的下游的压力也将足够低，从而使得由形成射流的 控制进口 19形成的射流将由于Coanda效应而沿着凸起通道壁27而行。 因此，通过控制通道的流体质量流量被引导通过第一分支通道23流向 主流通道5的主流进口 7。这里，通过第一分支通道23的流加入通过主 流通道5的流，并从流出口 9离开。不过，由于第二流动阻力装置31 的橫截面比第一流动阻力装置29的横截面小得多，因此，加到通过主 流进口 7进入阀的质量流量中的质量流量占的比例4艮小。
另一方面，如果增压室3中的压力高于临界压力值，主流进口7处 的压力则将处在中间范围中，同时控制进口 19处的压力将更高，甚至 可能超音速。然后，由形成射流的控制进口 19形成的流体射流与凸起 通道壁27分离，从而使得它流入第二分支通道25,而不是流入第一分 支通道23。然后，控制流由第二分支通道25导向收缩通道区域11，在 该收缩通道区域ll中，控制流进入主流通道5，并通过流出口 9而离开 主流通道5。由于控制流的压力高于通过主流进口 7进入主流通道的流 体的压力，因此主流在收缩区域11中受到控制流的抑制，从而使得只 有"敞开"的主流的小部分能够到达流出口 9。由于控制流的质量流量比 主流的"敞开"质量流量低得多，因此，只有4艮小的总质量流量离开流出 口 9，从而使得阀1可以认为是堵塞的。
此外，被阻塞的主流支持射流与凸起壁部分7的分离，因为被阻塞 的主流的小部分进入第一分支通道23,将射流"吹"离凸起壁部分27。 不过，进入第一分支通道23的质量比例非常低，因此不会明显增加离 开流出口9的控制流。这提高了开关效率，并防止振荡。
增压室3中的临界压力(在该临界压力处，阀从打开状态变化到关 闭状态)可以通过适当地选择第一和第二流动阻力装置29、 31的流动 阻力值和横截面以及通过喷嘴状主流通道的形状来设置。由于主流通道 象文氏管喷嘴一样作用，因此这意味着与第一流体阻力装置29下游的 流体压力相比，收缩区域中的主流的流体压力降得更多。因此，降低的 量由主流进口 7处的横截面和收缩通道部分11的最窄点处的横截面的 比率来确定。
请注意，尽管在本实施例中主流进口 7和控制进口 19与同一压力储存器成流连通，但是也可以将主流进口 7和控制进口 19连接至不同 的压力储存器，具体是连接至压力值也不同的不同压力储存器。至少当 两个储存器中的压力显示出压力变化的相关性时，通过使控制进口 19 与具有更高压力值(与连接主流进口 7的压力储存器相比)的压力储存 器连接，流动阻力装置29、 31可以省略。
图4显示了本发明的阀1的特殊形式的细节。在这种形式中，第二 凸起通道壁(Coanda表面)28形成在第二分支通道25的出口处，在这 里控制流排入收缩通道区域11。相对于主流的流动方向，第二凸起壁 28形成该出口的上游侧。通过这样的第二凸起壁28,就可以增大控制 流射流进入收缩通道区域11的角度。
图5中显示了具有旁路的燃气轮机的第一实施例，该旁路包括参考 图1至3所述的阀。
示例性示出的燃气轮机100包括压缩机部分102、涡轮部分104和 中部机壳106，该中部机壳106位于压缩机部分102和涡轮部分104之 间。
压缩机部分102包括压缩空气的多个压缩机级108。压缩的空气然 后被导向中部机壳106的燃烧器增压室110。压缩空气从该燃烧器增压 室110经由燃气轮机100的燃烧器112进入燃烧室114，在这里，空气 与燃料混合或者被引入冷却通道。空气燃料混合物然后在燃烧室114中 燃烧，从而形成热燃烧气体。热燃烧气体被导向涡轮部分104,在本实 施例中，该涡轮部分104包括三个涡轮级116。每个涡轮级116包括 一排涡轮导向叶片117,该涡轮导向叶片117与机壳连接；以及一排涡 轮叶片118,该涡轮叶片118与可旋转转子轴120连接，该可旋转转子 轴120与发电机或其它从动装置联接。高温增压的燃烧气体将动量传递 给涡轮叶片118，同时膨胀和冷却，从而驱动转子轴120旋转。
在这样的燃气轮机的操作中，可能希望主动控制涡轮级中的间隙。 这意味着在涡轮部分的部件之间的间隙尺寸通过适当地加热或冷却各 部件使得它々]膨胀或收缩而受^ ij控制。
在本实施例中，在涡轮级116中的主动间隙控制通过利用旁路121 从压缩机102的、具有特定压力级别的位置泄放的压缩机空气来完成。 如果压缩机空气例如被从涡轮部分104中的部件吹出进入燃烧流中，例 如用于在各个部件上形成冷却膜，压缩机空气泄放位置处的压力级别则需要高于涡轮部分104的各位置处的燃烧气体的压力级别。这意味着每 个涡轮级116有必要使用单独的旁路，因为燃烧气体在各个位置具有不 同的压力级别。不过，本发明的原理可以通过单个旁路来解释。因此， 为了使图简单，另外的旁路没有显示。
在本实施例中，压缩空气从压缩机102的上游部分中的位置泄放， 并被导向涡轮部分104。此外，另一空气流从压缩4几部分102的第二位 置124泄放，在该第二位置处的压力高于第一位置122处的压力。
流体控制阀l存在于旁路中。阀1的主流进口 7连接至第一泄放位 置122,而阀1的控制进口 19连接至第一泄放位置下游的第二泄放位置 124。通过第二泄放位置124流向阀1的控制进口 19的质量流量比从泄 放位置122流向阀1的主进口 7的质量流量低得多
在压缩机中进行的压缩功随着负载而变化，并因此改变泄放位置 122、 124处的压力。这意味着在第一和第二泄放位置122、 124处的压 力级别越高，燃气轮机的负载则越高u当涡轮部分例如被加热用于在部 分负载下进行间隙控制时，第二泄放位置124处的压力低于阀1的临界 压力，使得阀l打开，来自第一泄放位置122的热压缩机空气能够用于 加热涡轮部分104。另一方面，当燃气轮机达到特定负载级别时，不再 需要加热涡轮部分124。第二泄放位置124选择为使得当负载级别足够 高以至于不再需要加热时，在该泄放位置处的压力超过临界压力。这时， 通过阀的收缩流用作涡轮104中的清洗或冷却空气。
图6中显示了具有旁路的燃气轮机的第二实施例。第二实施例与第 一实施例的区别仅在于旁路。因此，燃气轮机自身不再介绍以避免重复。 图6的对应于图5的元件的元件以与图5中相同的附图标记来标记。
泄放位置222、 224都处于燃烧器增压室110处。这意味着两个泄 放位置222、 224处于相同压力级别。第一泄放位置222与旁路221中 的阀1的主流进口 7连接，而第二泄放位置224与控制进口 19连接。 第一流动阻力装置29连接于第一泄放位置222和主流进口 7之间，第 二流动阻力装置31连接于第二泄放位置224和控制进口 19之间。第二 流动阻力装置31的流动阻力值和横截面小于第 一流动阻力装置29的流 动阻力值和横截面。当燃气轮机负载增加时，燃烧器增压室110中的压 力升高，并最终超过临界压力级别(该临界压力级别由流动阻力装置29 和流动阻力装置31设定)，从而使得一旦达到临界压力级别阀1就收缩。在其它方面，第二实施例与图5中所示的第一实施例没有区别。这样有 两个效果。首先，当加速时，压缩机泄放更高，从而产生附加喘振裕度。 其次，当加速(和加热)时，燃烧室具有更富油的混合物，因此有对抗 贫油熄火的更大裕度。
图7中显示了具有旁路的燃气轮机的第三实施例。第三实施例与第 一和第二实施例的区别仅在于旁路。因此，燃气轮才几自身不再介绍以避 免重复。图7的、与图5或图6的元件相对应的元件分别以与图5和图 6中相同的附图标记来标记。
在本实施例中，阀1的主流进口 7与压缩机部分102中的泄放位置 124连接，与第一实施例中的相同，而阀1的控制进口 19与燃烧器增压 室110中的泄放位置224连接，与第二实施例中的相同。当燃烧器增压 室110中的泄放位置224处的压力高于压缩机部分102中的泄放位置124 处的压力时，图7中所示的第三实施例中不需要第二实施例(图6)中 的第 一和第二流动阻力装置。
图8显示了图5至7中所示的燃气轮机的燃烧室。
在图8中，燃烧室300包括外部燃烧室壁以及燃烧器304,该燃烧 器304包括流动串联的头部板306和旋流器308、预燃室310、以及主 燃烧室312。请注意，预燃室310可以是与燃烧器304和主燃烧室312 连接的单独部件，也可以是与燃烧器304构成整体的朝着主燃烧室312 的延伸部分、或者可以是与主燃烧室312构成整体的朝着燃烧器304的 延伸部分。
旋流器308、预燃室310和主燃烧室由外部燃烧室壁302包围。用 于引导燃烧空气进入旋流器308的流通道314形成在主燃烧室312和位 于一侧上的外部燃烧室壁302之间，以及形成在旋流器308和位于另一 侧上的预燃室310之间。燃烧空气通过该流通道314被引入旋流器308 中，它在该旋流器308中与燃料混合，并在离开旋流器308后燃烧。高 温增压的燃烧气体然后离开燃烧器，通过预燃室310至主燃烧室312, 该主燃烧室312与涡轮进口 (图8中未示出)连接。
图9显示了图8的燃烧室的替代设计。图9中所示的燃烧室的区别 在于流通道314A的结构，该流通道314A与图7所示的燃烧室的流通道 不同。图9中所示燃烧室的流通道并不通向旋流器308,而是通向预燃 室310。燃烧冷却空气通过该流通道314导入预燃室310和/或主燃烧室312,在该处，它与从旋流器308流出的包括空气和燃料的火焰混合。
与燃烧空气混合的主燃料通过位于头部板306中的燃料喷嘴而引入 流过旋流器308的空气流中。此外，泄放孔318存在于旋流器308的旋 流器导向叶片316中，用于将附加空气和/或附加燃料泄放进旋流器中。 通过将附加空气和/或燃料泄放进旋流器中(见图10)，可以优化燃料空 气混合物在旋流器中的分配。
例如，如果空气泄》文至泄;汶孔318,该泄》文孔318则可以经由管道 形式的旁路321与燃烧器增压室IIO成流连通，其如图8中所示。通向 泄放孔318的空气从燃烧器增压室110的第 一泄放位置327处放出，图 中对此进行了示意性地显示。该泄放位置327与存在于旁路中的流体控 制阀1的主流进口 7连接。阀1的流出口 9然后与泄放孔318连接。而 且，第二泄放位置324存在于燃烧器增压室110中，并与阀l的流进口 19连接。
第一流动阻力装置29位于第一泄放位置322和阀1的主流进口 7 之间。第二流动阻力装置31位于第二泄放位置324和阀1的控制进口 19之间。第二流动阻力装置3的流动阻力值和4黄截面比第一流动阻力 装置29的流动阻力值和横截面小得多。通过适当地选择流动阻力值， 可以适当地设定存在于燃烧器增压室110中用于关闭阀的临界压力，从 而使得在燃气轮机部分负载时将附加空气泄放至泄放孔318,而一旦达 到或超过特定负载级别，则几乎没有附加空气泄放至泄放孔318。
如前面参考图5至7所迷，压缩机102的压缩功随着燃气轮机的负 载增加而升高。这意味着燃烧器增压室110中的压力级别也随着燃气轮 机的负载而升高，从而使得在燃气轮机的限定负栽级别处，压力级别可 以达到临界级别。
不过，旋流器中的泄放孔318也可以用于将空气从处于旋流器导向 叶片316之间的空气通道中放出，以便改变燃料空气混合形式，从而提 高燃烧器在低负载时的稳定性能，原因是由于减小了涡流。在这种情况 下，泄放孔318优选是位于旋流器的顶壁中，而不是位于旋流器导向叶 片316中。与图10中所示不同，泄放孔然后可以与阀1的主流进口 7 连接，而不是与流出口9连接。换句话说，与阀1的主流进口7连接的 增压室将成为处于旋流器导向叶片316之间的空气通道，而不是燃烧器 增压室110。与控制进口 19连接的增压室将是燃烧器增压室110，如图IO中所示。另一方面，如果使用合适的节流器作用在处于泄放孔和主流 进口 7之间的流上，控制进口 19则也可以与处在旋流器导向叶片316 之间的空气通道连接，而不是与燃烧器增压室110连接。阀l的流出口 9与燃烧系统下游的较低压力连接。
图11中显示了包括另一可选燃烧室的燃气轮机燃烧器。该燃烧室 包括流通道314A,该流通道314A与对于图9中所示的燃烧器所述的 相同；以及旋流器308u本发明的阀1处于燃烧器增压室110和流通道 314A之间，在这里阀1的主流进口 7经由第一流动阻力装置29而与燃 烧器增压室110连接，而控制进口 19经由第二流动阻力装置31与燃烧 器增压室110连接，与图6中所示相同。阀的流出口与流通道314A连 接。另外，旋流器308与燃烧器增压室IIO成流连通，而没有夹入本发 明的阀u在该结构中，在燃烧器增压室110中处于低压力时，被导向流 通道314A的流比燃烧器增压室110中处于高压力时的要多。至流通道 314A的增加的流将导致引入火焰中的空气增加，进而导致更热的火焰， 从而防止贫油熄火。
请注意，尽管已经在实施例中介绍了具体的泄放位置和路线，但是 这些泄放位置和路线并不是强制的。例如，图5中的泄放位置124也可 以位于压缩机出口处或燃烧器增压室处，在该处，压缩空气的压力最高。 同样，图10中所示的旁路并不是必须从燃烧器增压室通向旋流器导向 叶片中的泄放孔，而是原理上可以从压缩机部分通向旋流器导向叶片或 涡轮，但是这意味着结构相当复杂，因此要进行相当大的工程设计工作。 合适的泄放线路/人压缩才几部分102延伸至燃烧室出口和/或涡轮部分以 及从燃烧器增压室延伸至燃烧室出口和/或涡轮部分。
本发明实施例中所示的流体控制阀减少了旁路中的活动部件的数 目，并因此减少了旁路所需的检查工作。它还避免了磨损和破裂。
权利要求
1.一种流体控制阀(1)，包括主流通道(5)，该主流通道带有主流进口(7)、流出口(9)和处在该主流进口和该流出口(9)之间的收缩通道部分(11)；控制流通道(17)，该控制流通道具有形成射流的控制进口、第一分支通道(23)、第二分支通道(25)、公共通道部分(21)和凸起通道壁(27)，其中，公共通道部分(21)接着控制进口(19)，第一分支通道从公共通道部分(21)引出并通向主流进口(7)，第二分支通道(25)从公共通道部分(21)引出并通向收缩通道部分(11)，凸起通道壁(27)从公共通道部分(21)延伸到第一分支通道(23)中。
2. 根据权利要求1所迷的流体控制阀(1)，其特征在于，还包括 第一流动阻力装置(29),该第一流动阻力装置位于主流进口 (7)的上 游。
3. 根据权利要求1所述的流体控制阀(1)，其特征在于，还包括 第二流动阻力装置(31),该第二流动阻力装置位于控制进口 (19)的 上游，且该第二流动阻力装置的流动阻力值小于第 一流动阻力装置(29 ) 的流动阻力值。
4. 根据权利要求3所述的流体控制阀(1),其特征在于第二流 动阻力装置(31)具有的流横截面小于第一流动阻力装置(29)的流横 截面。
5. 根据权利要求1至4中任意一个所述的流体控制阀(1),其特 征在于第二分支通道(25)相对于主流通道(5)倾斜，从而使得离 开第二分支通道(25)的流体的流动方向包括与流过主流通道(5)的 流体的流动方向形成的角度，该角度大于90度。
6. 根据权利要求1至5中任意一个所述的流体控制阀(1 ),其特 征在于在第二分支通道(25)的出口处形成第二凸起通道壁(28), 控制流排入收缩通道区域(U),第二凸起通道壁(28)相对于通过主 流通道(5)的主流的流动方向形成该出口的上游侧。
7. —种燃气轮机发动机(100),包括压缩机部分(102)、涡轮部分(104)和中部才几壳(106),该中部 机壳(106)位于压缩机部分(102)和涡轮部分(104)之间，并包围 具有燃烧室出口的燃烧室，压缩机部分(102)、涡轮部分(104)和中部机壳(106)形成流过燃气轮机(100)的流体的主流路；至少一个旁路(121、 221 ),该至少一个旁路将压缩机部分(102) 连接至中部机壳(106)或涡轮部分(104)，用于将流体从压缩机部分 (102)泄放至中部机壳(106)或者涡轮部分(104);和/或至少一个旁 路，该至少一个旁路将中部机壳(106)连接至涡轮部分(104)或燃烧 室出口，用于分别将流体从中部机壳(106)泄放至涡轮部分(104)或 燃烧室出口；其特征在于旁路(121、 221 )中存在权利要求1至6中任意一个 所述的流体控制阀(1 ),主流进口 (7)连接至压缩机部分(102)或中 部机壳(106),控制进口 ( 19)连接至压缩才几部分(102)或中部才几壳 (106)连接。
8. 根据权利要求7所述的燃气轮机发动机(100)，其特征在于 所述至少一个旁路将压缩机部分(102)连接至中部机壳(106)，用于将流体从压缩机部分(102)泄放至中部机壳(106),流体控制阀 (1)的主流进口 (7)和控制进口 (19)连接至压缩机部分(102)。
9. 根据权利要求8所述的燃气轮机发动机(100),其特征在于 主流进口 (7)连接至压缩机部分(102)的位置位于控制进口 (19)连接至压缩机部分(102)的位置的上游。
10. 根据权利要求8所迷的燃气轮机发动机(100),其特征在于 流体控制阀(1 )如权利要求2、 3或4所述，且主流进口 (7)和控制进口 (19)连接至压缩机部分(102)的相同位置。
11. 根椐权利要求7所述的燃气轮机发动机(100)，其特征在于 所述至少一个旁路(121、 221 )将压缩机部分(102)或中部机壳(106)连接至涡轮部分(104),用于将流体从压缩机部分(102)或中 部冲几壳(106)泄放至涡轮部分(104)。
12. 根据权利要求U所述的燃气轮机发动机(100)，其特征在于 流体控制阀(19)的主流进口 (7)和控制进口 (19)连接至压缩机部分(102)。
13. 根椐权利要求12所述的燃气轮机发动机(100)，其特征在于 主流进口 (7)连接至压缩机部分(102)的位置位于控制进口 (19)连接至压缩机部分(102)的位置的上游。
14. 根据权利要求12所述的燃气轮机发动机(100)，其特征在于流体控制阀(1 )如权利要求2、 3或4所述，且主流进口 (7)和 控制进口 (19)连接至压缩机部分(102)的相同位置。
15. 根据权利要求11所述的燃气轮机发动机(100)，其特征在于 流体控制阀(1 )如权利要求2、 3或4所述，且流体控制阀(1 )的主流进口 (7)和控制进口 (19)连接至中部机壳(106)。
16. 根据权利要求11所迷的燃气轮机发动机(100),其特征在于 主流进口 (7)连接至压缩机部分(102),控制进口 (19)连接至中部机壳(106)。
17. —种燃烧室(308 ),包括至少一个旋流器导向叶片(316), 存在于旋流器导向叶片(316)中的泄放孔(318);以及使流体通向泄 放孔(318)或离开泄放孔(318)的管道(321);其特征在于管道(321 )中存在根据权利要求1至5中任意一个 所述的流体控制阀(1 )。
18. —种燃烧室(308),包括燃烧腔室(310、 312)，流通道(314A) 环绕燃烧腔室(310、 312)的外壁，并与燃烧腔室(310、 312)和燃烧 器增压室(110)流体连通；其特征在于在燃烧器增压室(110)和流通道(314A)之间存在 根据权利要求1至6中任意一个所述的流体控制阀(I )。
全文摘要
本发明公开了具有流体控制阀的涡轮机和具有泄放孔的旋流器。流体控制阀(1)包括主流通道(5)，该主流通道有主流进口(7)、流出口(9)和处在该主流进口和流出口(9)之间的收缩通道部分(11)；控制流通道(17)，该控制流通道具有形成射流的控制进口、第一分支通道(23)、第二分支通道(25)、公共通道部分(21)和凸起通道壁(27)，其中，公共通道部分(21)接着控制进口(19)，第一分支通道从公共通道部分(21)引出并通向主流进口(7)，第二分支通道(25)从公共通道部分(21)引出并通向收缩通道部分(11)，凸起通道壁(27)从公共通道部分(21)延伸到第一分支通道(23)中。流体控制阀可以用在涡轮机或燃气轮机燃烧室的旋流器中的旁路中。
文档编号F16K11/00GK101629642SQ20091016040
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月16日 优先权日2008年7月16日
发明者P·西尼尔 申请人:西门子公司