专利名称：燃气轮机燃烧器及配有此的燃气轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气轮机燃烧器(下文中经常称作“燃烧器”)及配备有燃气轮机燃烧器的燃气轮机，特别涉及一种减少燃烧振动以便实现减少氮氧化物(NOx)的燃气轮机燃烧器及燃气轮机。
背景技术：
常规上，燃气轮机具有作为主要部件的空气压缩机(下文经常称作“压缩机”)，燃烧器和涡轮，其中燃烧器安装在通过主轴彼此直接连接的压缩机和涡轮之间；空气作为工作流体通过主轴的旋转被吸入压缩机中并在那里被压缩；压缩空气被引入燃烧器中，与燃料进行燃烧；高温高压燃气被排入轮机中从而旋转驱动轮机的主轴。通过具有连接到主轴前端的发生器等，以这种方式构造的燃气轮机被用作驱动源，并且通过在轮机前安装喷射燃气的排气口，也可以用作喷气发动机。
现在，特别是最近几年，作为一项重要的法律规则的环境问题，强烈希望将减少燃气轮机排放废气中的NOx。因此产生NOx的燃烧器需要一项抑制NOx的产生的技术。为此，作为采用燃烧器的燃烧方法，预混合的燃烧方法成为主流，其中在进行初步混合后，燃料和压缩空气进行燃烧。在该预混合燃烧方法中，由于燃料在压缩空气中均匀和稀薄分散，防止局部燃烧火焰温度增加，从而可减小根据燃烧火焰温度增加而增加的NOx的生成量。
这里，参考图47，将描述一种比常规上应用预混合燃烧方法的燃烧器的燃气轮机更普遍的燃气轮机。这种燃气轮机1主要包括压缩机2，燃气轮机燃烧器3和涡轮4。燃烧器3被安装在压缩机2和涡轮4之间形成有空腔的壳体5中，包括具有燃烧区域的燃烧器焰筒6；连接到燃烧器焰筒6前端的过渡件7；设置成与燃烧器焰筒6同心的外筒8；后端安装在燃烧器焰筒6的轴上的引导喷嘴9；在绕着引导喷嘴9的周边方向以相同间隔设置的多个主喷嘴10；开口通向壳体5、与过渡件7的侧壁连接的旁路管11；安装在旁路管11中的旁路阀12；调节旁路阀12打开和关闭程度的旁路阀可调机构13。(例如，参见日本专利申请公开No.2001-254634)。
按上述构造，在压缩机2中被压缩的压缩空气流入壳体5中(图中的轮廓箭头)，穿过由燃烧器焰筒6的外周表面和外筒8的内圆周表面形成的管状空间后，反转大约180度(图中的实线箭头)，从后端侧面被引入燃烧器焰筒6中。接着，燃料在引导喷嘴9前端被喷入引导燃烧室(未示出)，进行扩散燃烧，并且与在每个主喷嘴10前端注入到主燃烧室(未示出)中的燃料进行混合进行预混合燃烧，从而成为高温高压燃烧气体。燃烧气体穿过过渡件7的内部，从它的前端被排放，从而驱动涡轮4。另外，壳体5内的部分压缩空气(下文中经常称作“旁路空气”)通过旁路管11被提供到过渡件7的内部，这对调节燃气的密度起作用。
然而，尽管上述预混合燃烧方法在减少NOx方面具有优势，由于火焰稀疏并且在短时间内在狭窄区域进行燃烧，导致产生每单位空间过量燃烧能量，具有容易产生燃烧振动(combustion vibration)的问题。由于一部分燃烧能转变成振动能产生燃烧振动，当它作为压力波传播并与由燃烧器的壳组成的声学系统进行共振时，不仅产生巨大的振动和噪音，并且燃气轮机等也诱导燃烧器内的压力波动和发热波动，从而使燃烧状态不稳定，这最终将妨碍NOx的减少。
为了解决上述的燃烧振动问题，常规上通过实际操作燃气轮机时，进行适当的调节从而在正常状态下进行操作，同时根据需要设定稳定的操作条件。因此烦琐的调节活动是不可避免的。
另外，常规上试图减少燃烧振动的燃烧器具有共振器，该共振器具有绕着柱体的其中具有燃烧区域的燃烧器焰筒和过渡件的外周设置的空腔，并且具有其中形成的具有开口通向该空腔的吸声孔。(例如，参见日本专利申请公开号2002-174427第3页至第5页，图1至图3)。该燃烧器中，流体微粒作为燃烧区域中的燃烧振动的振动要素，与共振器内部空腔中的空气共振，并通过吸声孔振动，减小它的振幅。通过这种方法，可减小燃烧振动，从而多少降低NOx。
然而，上述常规的试图减少燃烧振动的燃烧器中，设想燃烧振动发生在高频范围。因此对高频范围的燃烧振动是有效的，但是，不能同时彻底解决低频范围的燃烧振动。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能减少燃烧振动从而实现以稳定的方式减少NOx的燃气轮机燃烧器和燃气轮机。进一步，另一目的是提供一种能减少燃烧振动而无论频率范围的燃气轮机燃烧器和燃气轮机。
为了达到上述目的，根据本发明的燃气轮机燃烧器，包括其中有燃烧区的柱体，提供具有安装在柱体外面的第一箱体，形成具有预定容积的第一内部空间；具有预定长度的第一狭道，其一端开口通向燃烧区或它的下游区，其另一端开口通向第一内部空间；具有多个通孔的第一阻抗元件，插入并与第一狭道的一端接合。这样，流体微粒作为在燃烧区发生的燃烧振动的振动要素、能有效地被第一阻抗元件所捕获；并与通过第一狭道连接的第一内部空间中的空气共振；在第一元件附近振动，抑制其振动幅度。这样，可减小燃烧振动，稳定减少NOx。这里，第一狭道的一端开口通向的物体是燃烧器焰筒或构成柱体的过渡件或连接到柱体侧壁的旁路管。
另外，为了达到上述目的，根据本发明，燃气轮机燃烧器包括其中具有燃烧区的柱体，提供有安装在柱体外部的壳体，形成具有预定容积的内部空间；具有预定长度的狭道，其一端开口通向燃烧区的下游区，另一端开口通向内部空间；具有多个通孔的阻抗元件，插入并与狭道的一端接合。这样，流体微粒作为在燃烧区发生的燃烧振动的振动要素能有效地被阻抗元件所捕获；与通过狭道连接的壳体内部空间中的空气共振；在阻抗元件附近振动，抑制其振动幅度。这样，可减小燃烧振动，稳定减少NOx。这里，狭道的一端开口通向的物体是构成柱体的燃烧器焰筒或设置成与燃烧器焰筒同心的外壳。
另外，为了达到上述目的，根据本发明，燃气轮机安装有通过主轴彼此直接连接的空气压缩机和涡轮、以及安装在空气压缩机和涡轮之间的主轴的同一圆周上的燃气轮机燃烧器，包括柱体，其中每个都有燃烧器；其中，提供有安装在每个柱体的后端外、与主轴同轴的第一环状管体，以及具有预定长度的第一狭道，其每一端开口通向每个燃烧区的下游区，每个另一端开口通向第一环状管体的内部；其中，具有多个通孔的第一阻抗元件插入并与每个第一狭道的每一端接合。这样，流体微粒能有效地被每个第一阻抗元件所捕获；与通过每个第一狭道连接的第一环状管体内的空气共振；在每个第一阻抗元件附件振动，抑制其振动幅度。这样可减小燃烧振动，最终稳定减少整个燃气轮机中的NOx，从而减少废气中的NOx。这里，每个第一狭道的每一端开口通向的物体是构成每个柱体的每个燃烧器焰筒或设置成与每个燃烧器焰筒同心的每个外壳。
此外，为了达到上述目的，根据本发明，燃气轮机包括其中具有燃烧区的柱体，和一端开口通向柱体的燃烧区或其下游区，另一端开口通向形成柱体表面的壳的内部的旁路管；其中，安装具有多个通孔并横穿旁路管的板型元件。这样，流体微粒作为在燃烧区发生的燃烧振动的振动要素从旁路管的一端被引入，在板型元件的每个通孔内被有效地捕获；与通过旁路管连接的壳内的空气共振；通过每个通孔振动，抑制其振动幅度。这样，可减小燃烧振动，实现NOx的稳定减少。
此外，为了达到上述目的，根据本发明，燃气轮机燃烧器，包括其中具有燃烧区的柱体，和其一端通过柱体内的燃烧区或其下游区、另一端开口通向形成柱体表面的壳体的内部的旁路管；其中，提供有在旁路管一端附近横穿的分隔壁，穿过该分隔壁、从至少一个分隔壁的表面突出的突出管，插入并与该突出管接合、并具有多个通孔的阻抗元件。这样，流体微粒能有效地被阻抗元件捕获；与从通过突出管连接的旁路管内的分隔壁到另一端的空间中的空气共振；在阻抗元件附近振动，抑制其振动幅度。这样，可减小燃烧振动，实现NOx的稳定减少。
此外，为了达到上述目的，根据本发明，燃气轮机配备有空气压缩机，上述任意一种燃气轮机和涡轮。因此，可减小燃气轮机燃烧器内的燃烧振动，实现NOx的稳定减少，从而减少废气中的NOx。
并且，为了进一步达到上述目的，根据本发明，燃气轮机燃烧器，包括其中具有燃烧区的柱体；其中柱体具有共振器，其具有绕其外周安装的空腔；具有开口通向空腔的吸声孔；设置有邻接共振器安装的第一箱体，形成具有预定容积的第一内部空间，以及一端开口通向空腔、另一端开口通向第一内部空间的第一狭道。这样，流体微粒作为在燃烧区发生的高频范围的燃烧振动的振动要素，与共振器中空腔内的空气共振，通过吸声孔振动，抑制其振动幅度。另一方面，流体微粒作为低频范围的振动要素，与通过共振器内的空腔通过第一狭道连接的第一内部空间中的空气共振，并且通过吸声孔振动，抑制其振动幅度，这样，不考虑频率范围可减小燃烧振动，实现NOx的稳定减少。
因此，为了进一步实现上述目的，根据本发明，燃气轮机提供有空气压缩机，上述燃气轮机燃烧器以及一涡轮。因此可减小燃气轮机燃烧器内的燃烧振动，而不考虑频率范围，实现NOx的稳定减少，从而减少废气中的NOx。
图1是显示根据本发明第一实施例的燃烧器的构型的横截面图。
图2是显示根据本发明第二实施例的燃烧器的构型的横截面图。
图3是显示根据本发明第三实施例的燃烧器的构型的横截面图。
图4是显示根据本发明第四实施例的燃烧器的构型的横截面图。
图5是显示根据本发明第五实施例的燃烧器的构型的横截面图。
图6是显示根据本发明第六实施例的燃烧器的构型的横截面图。
图7是显示根据本发明第七实施例的燃烧器的构型的横截面图。
图8是显示根据本发明第八实施例的燃烧器的构型的横截面图。
图9是显示具体应用根据本发明第一至第八实施例的燃烧器的燃气轮机的例子的必要部分的纵向截面图。
图10是与图9的横截面A-A相应的横向截面图。
图11是与图9的横截面A-A相应的横截面图，显示了具体应用根据上述第一至第八实施例的燃烧器的燃气轮机的另一个例子。
图12是显示根据本发明第九实施例的燃气轮机附近的必要部分的纵向示意截面图。
图13是显示根据本发明第十实施例的燃气轮机附近的必要部分的纵向示意截面图。
图14是显示根据本发明第十一实施例的燃气轮机附近的必要部分的纵向示意截面图。
图15是显示根据本发明第十二实施例的燃气轮机附近的必要部分的纵向示意截面图。
图16是显示根据本发明第十二实施例的燃气轮机附近的必要部分的横向示意截面图。
图17是显示根据本发明第十三实施例的燃气轮机附近的必要部分的横向示意截面图。
图18是显示根据本发明第十四实施例的燃气轮机附近的必要部分的纵向示意截面图。
图19是根据本发明第十五实施例的燃烧器的必要部分的纵向示意截面图。
图20是根据本发明第十五实施例的燃烧器的必要部分的横向示意截面图。
图21是根据本发明第十六实施例的燃烧器的必要部分的纵向示意截面图。
图22是根据第十六实施例的燃烧器的板型元件的平面图。
图23是根据第十六实施例的燃烧器的旁路阀的平面图。
图24A和图24B是显示调节根据第十六实施例的燃烧器中旁路空气量的动作的必要部分的纵向截面图。
图25A和图25B是显示减少根据第十六实施例的燃烧器中减小减振的动作的必要部分的纵向截面图。
图26是根据本发明第十七实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图27是根据本发明第十七实施例的燃烧器中板型元件的平面图。
图28是根据本发明第十八实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图29是根据本发明第十九实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图30是根据本发明第二十实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图31是显示根据本发明第二十一实施例的燃烧器的例子的必要部分的纵向截面图。
图32是根据本发明第二十二实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图33是根据第二十二实施例的燃烧器中、被周向剖面及展开的共振器和第一箱体的截面投影图。
图34是根据本发明第二十三实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图35是根据第二十三实施例的燃烧器中、被周向剖面及展开的共振器和第一箱体的截面投影图。
图36是根据本发明第二十四实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图37是根据第二十四实施例的燃烧器中、被周向剖面及展开的共振器和第一箱体的截面投影图。
图38是根据本发明第二十五实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图39是根据第二十五实施例的燃烧器中、被周向剖面及展开的共振器和第一箱体的截面投影图。
图40是根据本发明第二十六实施例的燃烧器中、被周向剖面及展开的共振器和第一箱体的截面投影图。
图41是根据本发明第二十七实施例的燃烧器中、被周向剖面及展开的共振器和第一箱体的截面投影图。
图42是根据本发明第二十八实施例的燃烧器中、被周向剖面及展开的共振器和第一箱体的截面投影图。
图43是根据本发明第二十九实施例的燃烧器中、被周向剖面及展开的共振器和第一箱体的截面投影图。
图44是根据本发明第三十实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图45是是根据本发明第三十一实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图。
图46是根据本发明第三十一实施例的燃烧器中、被周向剖面及展开的共振器和第一箱体的截面投影图。
图47是普通燃气轮机的附近的必要部分的纵向截面图。
具体实施例方式
现在，参照图下文中将描述本发明的实施例。首先将页次描述本发明的第一至第八实施例。图1是显示根据本发明第一实施例的燃烧器构型的横截面图。在图中，相同的标记表示具有与图47中相同名称和相同功能的部分，将省略相同的解释。这同样适用于下文中将要描述的本发明的第二至第八实施例。
根据本发明第一实施例的燃烧器3应用于图47中显示的燃气轮机1。如图1中所示，在对象体20的侧壁20a外面安装第一箱体30，通过第一箱体30内部的空腔形成具有预定容积的第一内部空间31。另外，通过具有预定长度的第一管状狭道32，第一箱体30连接到侧壁20a，第一狭道32具有从侧壁20a开口通向对象体20内部的一端32a，另一端32b开口通向第一内部空间31。
进一步，具有多个通孔的第一阻抗元件33插入并与第一狭道32的一端32a接合。第一阻抗元件33为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。另外，这里提到的对象体20是一种柱体，例如为具有燃烧区的燃烧器焰筒6或其下游区的过渡件7，或是连接到侧壁上的旁路管11，并且是一种内部传播燃烧振动的对象。
按上述构造，第一箱体30用作空气容器体，容纳与作为在燃烧器焰筒6的燃烧区产生的燃烧振动的振动要素的流体微粒共振的空气。另外，第一狭道32用作连接体，连接对象体20和第一箱体30。此外，第一阻抗元件作为横向体穿过第一狭道32的内部，其通孔用作与第一箱体30内部的空气共振而振动的流体微粒的出口。这样，对于在燃烧器焰筒6内部的燃烧区发生的燃烧振动，通过在对象体20内的传播，作为振动要素的流体微粒能有效地被第一阻抗元件33所捕获；因此与通过第一狭道32相连的第一内部空间31中空气共振，并且在第一阻抗元件33附近振动。通过这种振动，抑制流体微粒的振动幅度，减少了燃烧振动。因此，实现NOx的稳定减少。
另外，图1中，一个第一狭道32安装于第一箱体30。然而，不用说，也可以进行安装多于两个的第一狭道32。
因此，参照图2将描述本发明的第二实施例。第二实施例的特征在于特别考虑了第一实施例中低频范围的燃烧振动。当在低频范围产生燃烧振动时，需要使根据第一实施例的第一狭道32内的横截面积变小。然而，如果这样做，不可避免地要减少第一阻抗元件33所在的面积，这就减少流体微粒的捕获率，导致整体上不能充分地减少燃烧振动。
因此，根据该实施例，这种阶梯状管状物体用作第一狭道32，其内部圆周在中心附近迅速地从一端32b伸展到另一端32a，其中一端32a的开口面积比另一端32b大。第一阻抗元件33插入并与一端32a接合。
由于这样，可使第一狭道32的内部，也就是另一端32b的横截面变小，同时，使第一阻抗元件33所在的区域扩大，增加低频范围的流体微粒的捕获率。因此，可整体上完全减少低频范围的燃烧振动。
另外，当内部圆周逐渐扩大的喇叭状物体用作第一狭道32时，可以取得相同的效果。
其次，参照图3将描述本发明的第三实施例。第三实施例的特征在于考虑第二实施例中产生的反作用。作为第二实施例，第一狭道32的一端32a的开口面积比另一端32b大，也就是当第一狭道32内部的容积变大，对于在被第一阻抗元件33隔离的第一狭道32内的空间和对象体20的空间之间的每一压力波动，有时不产生相差(图中的“+”和“+”)。在这种情况下，由于流体微粒在阻抗元件33附近不振动，如果什么也不做，由于不能完全减少低频范围内的燃烧振动，会产生反作用。
因此，在该实施例中，第一狭道32具有多个通孔的阻抗元件34，其插入并与另一端32b接合。与第一阻抗元件33相同，阻抗元件34为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
如上述进行构造，在第一内部空间31和第一狭道32内部空间之间的每次压力波动(图中的“-”和“+”)产生相差。因此，由此，流体微粒在阻抗元件34附近有效地进行振动。因此，尽管流体微粒在第一阻抗元件33附近的振动不充分，也可充分减少低频范围的燃烧振动。
另外，当阻抗元件34被放置在第一狭道32中的横截面积小的一端32b的任一位置时，而不是在另一端32a时，能取得相同的效果。
其次，参考图4将描述本发明的第四实施例。第四实施例的特征在于和第三实施例相同，考虑第二实施例中产生的反作用。
也就是，根据相关的实施例，第一狭道32的一端32b突入第一内部空间31中，在该突出部分上形成多个通孔35。以这种方式进行构造，由于通过与第三实施例中的阻抗元件34相同的作用，流体微粒在每个通孔35中有效地振动，以和第三实施例中相同的方式完全减少低频范围的燃烧振动。
其次，参考图5将描述本发明的第五实施例。第五实施例的特征在于总体上能更完全地减少低频范围的燃烧振动，平行设置了多个作为第一至第四实施例的主要元件的第一箱体30等。
这时，第一阻抗元件33所在的面积总体上被扩大。因此，增加低频范围流体微粒的捕获率，从而可总体上更充分地减少低频范围的燃烧振动。
此时，图5中，平行设置多个与第四实施例中相同的第一箱体30等(参见图4)，至少一个每个第一狭道32的一端32b的开口面积或长度以及由每个第一箱体30形成的每个第一内部空间31的容积彼此不同。这样，与响应每个第一箱体30等的振动特征不同，从而可必定能响应不同频率范围的各种燃烧振动。
其次，参考图6将描述本发明的第六实施例。第六实施例的特征在于进一步考虑第五实施例中高频范围的燃烧振动。在高频范围的燃烧振动的情况下，波长很短。因此在第一内部空间31本身产生压力波动的相差，因此流体微粒不能在第一阻抗元件33或阻抗元件34附近充分振动，如果什么也不做，不能充分减少高频范围的燃烧振动。
因此，根据相关的实施例，在每个第一内部空间31中的至少一个中设置具有多个通孔的阻抗元件36。与第一阻抗元件33和阻抗元件34相同，阻抗元件36为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
如上所述进行构造，由于第一内部空间31自身引起的压力波动的相差，流体微粒在阻抗元件36附近振动，能减少高频范围的燃烧振动。
其次，参照图7将描述本发明的第七实施例。第七实施例的特征在于和第六实施例相同，考虑第五实施例中高频范围的燃烧振动。
换句话说，根据相关实施例，安装具有多个通孔的突出板37，穿过各个第一内部空间31，从而从第一狭道32的一端32b形成连接通道。这样进行构造，由于与根据第六实施例的阻抗元件36相同的作用，流体微粒在突出板37的每个通孔有效地进行振动，能完全减少高频范围的燃烧振动。
其次，参考图8将描述本发明的第八实施例。第八实施例的特征在于能有效地减少燃烧振动。因此第八实施例中将作为第一至第七实施例的主要元件的多个第一箱体30等彼此成列设置。
简单地说，根据相关的实施例，在第一箱体30的外面成列设置与第一箱体30相似的第二箱体40，通过第二箱体40的内部空腔形成具有预定容积的第二内部空间41。另外，第二箱体40通过具有预定长度的管状第二狭道42以和第一狭道32相同的方式连接到第一箱体30上，第二狭道42具有位于第一箱体30侧面、开口通向第一内部空间31的一端42a，以及具有位于第二箱体40侧面、开口通向第二内部空间41的另一端42b。
然而，具有多个通孔的第二阻抗元件43插入并与第二狭道42的一端42a接合。和第一阻抗元件33相同，第二阻抗元件43为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
这样，流体微粒不但在第一阻抗元件33附近振动，并且与通过每个第二狭道42连接的每个第二内部空间41中的空气共振，在每个第二阻抗元件42附近振动，从而抑制它的振动幅度。因此，可使流体微粒在多个地方振动，因此有效地减少燃烧振动。
另外，图8中，成列设置第二箱体40，从而与每个第一箱体30相连接。然而，不必说，可以成列设置多于两个第二箱体40。在这种情况下，只需要分别通过上述第二狭道42就能连接彼此邻接的第二箱体。
另外，与本发明第二至第五实施例的构型相同，考虑更充分地响应低频范围的燃烧振动，下面的变形是可能的。按照根据第二实施例的第一狭道32，第二狭道42的一端42a比另一端42b具有更大的开口面积。按照根据第三实施例的第一狭道32的阻抗元件34，具有多个通孔的阻抗元件插入并与第二狭道42的另一端42b接合。按照根据第四实施例的第一狭道32，第二狭道42的另一端42b通过第二内部空间41突出，在该突出部分上形成多个通孔。按照根据第五实施例的第一箱体30等，平行设置多个第二箱体40等，对于每个第二箱体40，至少一个每个第二狭道42的一端42b的开口面积或长度以及每个第二内部空间41的容积彼此不同。
进一步，与第六和第七实施例相同，考虑更充分地响应高频范围的燃烧振动，下面的变形是可能的。按照根据第六实施例的阻抗元件36，每个第二内部空间41中的至少一个具有设置有多个通孔的阻抗元件。按照根据第七实施例的突出板37，至少一个第二箱体40具有设置有多个通孔的突出板，通过每个第二内部空间41突出，从第二狭道42的一端42b形成连续的通道。
目前，基于第一至第八实施例，如上述解释本发明的基本构型，参照图，将描述具体应用这些构型的燃气轮机的例子。图9是具体应用根据上述第一至第八实施例的燃烧器的燃气轮机的必要部分的纵向截面图。图10是与图9的横截面A-A相应的横向截面图。另外，图11显示了具体应用根据上述第一至第八实施例的燃烧器的燃气轮机的另一例子，是与图9的截面A-A相应的横向截面图。在图中，相同的标记表示和图1至图8中相同名称和功能的部分，将省略相同的部分。
如图9所示，沿着旁路管11的弯曲部分、在其外面安装具有扇形侧视图的第一箱体30。第一箱体30，如图10所示，其横切面包括圆弧部分30a以及从圆弧部分30a的两端朝向旁路管11的侧壁11a的弯曲部分30b，通过这些圆弧部分30a、弯曲部分30b以及侧壁11a形成第一内部空间31。
另外，在第一内部空间31内、以相同间隔、相同角度安装三个从侧壁11a突出的第一狭道32。这些第一狭道32的每一端32a从侧壁11a开口通向旁路管11的内部，每个另一端32b开口通向第一内部空间31。进一步，每个第一狭道32的每一端32b具有被插入并且接合的设有多个通孔的第一阻抗元件33。
换句话说，图9和图10显示的结构采用旁路管11作为对象体20，按照上述第一实施例。另外，图11显示的结构采用旁路管11作为对象体20，按照上述第五实施例。
这里采用旁路管11作为对象体20的原因在于为了有效地减少燃烧振动，第一内部空间31需要一定尺寸，第一狭道32需要一定长度，旁路管11的附近具有相当充足空间是适当的。因此，益处是容易安装第一箱体30，从而形成第一内部空间31，以及第一狭道32，充分确保有效降低燃烧振动所需的具有一定尺寸的第一内部空间31，以及具有一定长度的第一狭道32。
另外，根据上述第一至第八实施例，第一狭道32和第二狭道42横向截面的形状不但可以是圆形，而且可以是多边形。
接着，参照图将页次描述本发明第九至第十四实施例。图12是显示根据本发明第九实施例的燃气轮机附近的必要部分的纵向示意截面图。在图中，相同的标记表示和图47相同名称和作用的部分，将省略相同的部分。这同样适用于下文中将要描述的本发明的第十至第十四实施例。
根据本发明第九实施例的燃烧器3的结构大致与图47中显示的燃气轮机中使用的结构相同，但在以下方面不同。简单来讲，如图12所示，壳体150被安装在外筒8的后端壁的外面，由壳体150的内部空间形成具有预定容积的内部空间。另外，壳体150通过具有预定长度的管状狭道151连接到外筒8的后端壁上，狭道150具有开口通向外筒8的一端151a，也就是开口通向燃烧区的上游区域，另一端151b开口通向壳体150的内部空间。
进一步，狭道151的一端151a具有被插入并接合的具有多个通孔的阻抗152。阻抗元件152为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
如上述进行构造，壳体150用作空气容器体，容纳与流体微粒共振的空气，流体微粒作为在燃烧器焰筒6内部的燃烧区发生的燃烧振动的振动要素。另外，狭道151用作连接体，连接外筒8和壳体150。然而，阻抗元件152用作横向体，穿过狭道151的内部，其通孔用作与第一箱体150内部的空气共振而振动的流体微粒的出口。通过这种方式，对于在燃烧器焰筒6内部的燃烧区发生的燃烧振动，流体微粒作为振动要素通过燃烧器焰筒6扩散到外筒8的内部；能有效地被阻抗元件152所捕获；然后与壳体150内部空间中的空气共振；在阻抗元件152附近振动。通过这种振动，抑制流体微粒的振动幅度，减少了燃烧振动。因此，稳定减少NOx。
图中的轮廓箭头显示了通过压缩机2压缩的压缩空气的流动。压缩空气首先流入壳体5的内部；接着，当穿过由燃烧器焰筒6的外周和外筒8的内圆周表面形成的管状空间后，反转大约180度，使得从后部侧被引入燃烧器焰筒6的内部，接着和燃烧器焰筒6内的燃料进行扩散燃烧和预混合燃烧。因此，产生的燃烧气体从其前端通过过渡件7被排入涡轮4中。
其次，参考图13描述本发明的第十实施例。第十实施例的特征在于简化了根据第九实施例的壳体150的结构。这将使得壳体150的内部空间处于远高于常压的压力条件。然而，如图12所示，当壳体150自身被安装在燃烧器3外面时，也就是低于常压，在壳体150的内部和外部将产生显著的压力差，从而耐压力差的耐压结构对于壳体150来说是绝对必要的。因此，可使壳体150比必需的更大。
因此，根据该实施例，壳体150安装在壳体5的内部。另外，在安装中，只需要弯曲狭道150使之插入壳体5中。这样，壳体150自身被放置在壳体5内，所处压力与内部空间压力大致相同，不会产生内部和外部之间的压差。因此，壳体150就不需要特别的耐压结构，不需要使壳体150比必需的大。
其次，参考图14将描述本发明的第十一实施例。第十一实施例的特征在于改变了根据第九和第十实施例狭道151的一端151a开口通向的物体。
简单来讲，如图14所示，狭道151的一端151a从燃烧器焰筒6侧壁的燃烧区的上游区域部分开口通向燃烧器焰筒6的内部。另外，图14中，按照第十实施例(参见图13)，对安装在壳体5内的壳体150进行改变。然而，不必说，可以按照第九实施例进行改变(参见图12)。在这种情况下，只需将狭道151通过外筒8的后端壁或侧壁插入并连接到燃烧器焰筒6的内壁上。
如上述进行构造，和上述第九和第十实施例相同，流体微粒与壳体150内部空间中的空气共振，在阻抗元件152附近振动，抑制其振动幅度。
另外，狭道151的一端151a开口通向的物体可以是外筒8的侧壁。
其次，参照图15和16将描述本发明的第十二实施例。第十二实施例的特征在于整体考虑燃气轮机的实用性，减少燃烧振动。
在描述相关实施例之前，将描述燃气轮机的燃烧器的总体布置。如图15和16所示，燃气轮机1具有安装的多个燃烧器3，主要目的是有效地向涡轮4提供旋转动力。具体来说，在相对主轴J的同一圆周上以相同角度相同间隔安装各个燃烧器3，该主轴J直接连接空气压缩机2和涡轮4(图16中以60度间隔安装6个燃烧器)。
下文将描述相关实施例的特征。与主轴J同心安装具有环状内部空间的第一环状管体130，使其位于每个外筒8的后端壁的外面。另外，第一环状管体130通过具有预定长度的管状的第一狭道131分别连接到每个外筒8的后端壁上，每个第一狭道131具有开口通向每个外筒8内部的一端131a，也就是开口通向燃烧区的上游区域，每个另一端131b开口通向第一环状管体130的内部。
进一步，第一狭道131的一端131a具有被插入并接合的具有多个通孔的第一阻抗元件132。与根据第九至第十一实施例的阻抗元件152相同，第一阻抗元件132为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
如上述构造，第一环状管体130用作空气容器体，容纳与用作在每个燃烧器焰筒6内部的燃烧区发生的燃烧振动的振动要素的流体微粒共振的空气。另外，每个第一狭道131用作连接体，连接每个外筒8和第一环状管体130。然而，每个第一阻抗元件132用作横向体，穿过第一狭道131的内部，其通孔用作与第一环状管体30内部的空气共振而振动的流体微粒的出口。通过这种方式，流体微粒作为在每个燃烧器焰筒6内部的燃烧区发生的燃烧振动的振动要素能有效地被每个第一阻抗元件132所捕获，与通过每个第一狭道131连接的第一环状管体130内部的空气进行共振，在每个第一阻抗元件132附近振动。通过这种振动，抑制了每个燃烧器3内的流体微粒的振动幅度，减少了燃烧振动。因此，稳定减少整个燃气轮机中的NOx，从而减少了废气中的NOx。
其次，参照图17将描述本发明的第十三实施例。第十三实施例的特征在于使流体微粒在根据第十二实施例的每个第一阻抗元件132附近有效地进行振动。由于根据第十二实施例的第一环状管体130的内部空间是一连续的空间，会产生在内部空间本身产生压力波动的相差的情况。在这种情况下，流体微粒不能充分地在每个第一阻抗元件132附近进行振动，因此，如果什么也不做，不能充分地减少燃烧振动。
因此，如图17所示，根据相关的实施例，在第一环状管体130中每个第一狭道131的每一端131b之间分别安装第一分隔壁135。
如上述构造，对于每个第一狭道131，也就是对于每个燃烧器3，第一环状管体130的内部空间作为一连续空间被第一分隔壁135分开，从而抑制在单独隔开的空间内产生压力波动的相差。因此，由于流体微粒能充分有效地在每个第一阻抗元件132附近振动，能完全减少燃烧振动。
其次，参考图18将描述本发明的第十四实施例。第十四实施例的特征在于能有效地减少根据第十二和第十三实施例的燃烧振动。
简单来讲，如图18所示，根据相关的实施例，在第一环状管体130的外面、以与第一环状管体130相同的方式成列安装与主轴J同心、具有环形的内部空间的第二环状管体140。另外，第二环状管体140分别通过具有预定长度、与每个第一狭道131相应的管状的第二狭道141连接到第一环状管体130上，第二狭道141具有位于第一环状管体130侧面、开口通向第一环状管体130内部的每一端141a，具有位于第二环状管体140侧面、开口通向第二环状管体140内部的每个另一端141b。
进一步，每个第二狭道141的每一端141a具有被插入并接合的具有多个通孔的第二阻抗元件142。与第一阻抗元件132相同，第二阻抗元件为，例如，冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
如上述构造，流体微粒不但在每个第一阻抗元件132附近振动，而且与通过每个第二狭道141连接的第二环状管体140内的空气进行共振，并且在每个第二阻抗元件142附近振动，抑制其振动幅度。因此，可使流体微粒在多个位置进行振动，从而有效减少燃烧振动。
图18中，第二环状管体140成列设置于第一环状管体130，而不必说，多于两个可以成列安装。在这种情况下，各自通过上述的第二狭道140，只能够连接邻接的第二环状管体141。
另外，出于与第十三实施例相同的目的，在第二环状管体140中每个第二狭道141的每一端141b之间分别安装第二分隔壁(未示出)。这样做，对于每个第二狭道141，也就是对于通过第一狭道131的每个燃烧器3，第二环状管体140的内部空间作为一个连续的空间被第二分隔壁分开，从而抑制在各个空间部分发生压力波动的相差。因此，由于流体微粒能充分有效地在每个第二阻抗元件142附近振动，与每个第一阻抗元件132附近的流体微粒的振动相结合(couple)，更彻底地降低燃烧振动。
然而，每个第一狭道131的一端131a开口通向的物体可以是燃烧器焰筒6的侧壁或外筒8的侧壁，只要它是燃烧区的上游区域的一部分。
另外，根据上述第九至第十四实施例，狭道151或第一狭道131或第二狭道141的横截面的形状不限于圆形，可以是多边形。
其次，根据图将依次描述本发明的第十五至第二十一实施例。图19是根据本发明第十五实施例的燃烧器的纵向截面图，图20是燃烧器必要部分的横向截面图。另外，图中，相同的标记表示与图47中具有相同名称和相同作用的部分，将省略相同的解释。这同样适用于下文中将要描述的本发明的第十六至第二十一实施例。
根据第十五实施例的燃烧器3应用于图47中显示的燃气轮机。如图19和图20所示，过渡件7被连接到具有燃烧区的燃烧器焰筒6(未示出)的前端，由下游区域的燃烧器焰筒6和过渡件7构造一柱体。旁路管11连接到过渡件7的侧壁上，一端11a开口通向过渡件7的内部，另一端11b开口通向形成柱体周边的壳体5的内部。
进一步，旁路管11具有在其中横向设置的板型元件250，板型元件250上形成多个通孔251。象这样的板型元件250不限于具有穿通的通孔251的金属板，冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结烧结金属网也适用。
如上述构造，壳体5用作空气容器体，容纳与用作在每个燃烧器焰筒6内部的燃烧区发生的燃烧振动的振动要素的流体微粒共振的空气。另外，旁路管11用作连接体，连接过渡件7和壳体5。然而，板型元件250用作横向体，穿过旁路管11的内部，通孔251用作与壳体5内部的空气共振而振动的流体微粒的出口。通过这种方式，流体微粒作为在燃烧器焰筒6内部的燃烧区发生的燃烧振动的振动要素能通过过渡件7进行传播；接着从旁路管11的一端11a被引入，被板型元件250的每个通孔251有效地捕获；与通过旁路管11相连接的壳体5中的空气进行共振，通过每个通孔251振动。通过这种振动，抑制了流体微粒的振动幅度，减少了燃烧振动。因此，实现稳定减少NOx。
另外，图19中，在旁路管11中安装一个板型元件250，并且不必说，多于两个可以成列进行安装。
其次，参照图21至图25A和25B将描述本发明的第十六实施例。第十六实施例的特征在于首先，不损害旁路管11原有的功能而减少燃烧振动；其次，在不同频率范围内可对各种燃烧振动容易响应。
第一个特征要求旁路管11具有原来的功能，将旁路空气从壳体5引入柱体(过渡件7)的内部，调节燃烧气体的浓度，也就是调节旁路空气流动的功能。这是因为，当保持与第十五实施例相同的构造时，板型元件250作为一障碍物，使旁路空气流动不充分，导致旁路管11原有的功能不能实现的这样一种情况。
第二特征是对于由于在板型元件250的与旁路管11的横向截面相应的区域内，对燃烧振动的各种频率范围的抑制响应性是由通孔251占开口面积的比率(下文中经常称作“开口比”)所决定的，因此根据燃烧振动的频率范围抑制响应性被显著恶化的情况。
因此，根据相关的实施例，如图21所示，板型元件250相对旁路管11横向滑动移动(图中箭头X)。如图22所示，板型元件250，与旁路管11的横向截面11c的尺寸大致相同，具有形成占开口面积的比率彼此不同的通孔区A1，A2......，进一步，具有穿透形成的穿透区B，该穿透区B与横向截面11c的尺寸大致相同。另外，图21中，通孔区A2比通孔区A1的开口比大。
然而，旁路管11具有邻近板型元件250安装的旁路阀12。与板型元件250相同，旁路阀12在旁路管11内横向(图21中箭头Y)滑动移动。具体来讲，由于在相对燃气轮机1主轴的同一圆周、以相同间隔、角度安装多个燃烧器3，旁路阀12，如图23所示，具有与燃气轮机1的主轴同心的环型板作为支承板部分12a，安装支承板部分12a使得穿过每个燃烧器3的旁路管11。支承板部分12a具有分别形成其中的与每个旁路管11相应的通孔12b，在支承板部分12a的周边固定有径向突出并连接到旁路阀可调机构13(参见图47)的杆12c。
因此，通过操作旁路阀可变结构12，杆12c在周向移动，这样，支承板元件12a在周向滑动及转动，也就是在相对每个旁路管11的横向(图21中的箭头Y)滑动移动。
参照图24A和24B以及图25A和25B，下文将描述上述构造的燃烧器3的运转状态。首先，为了调节旁路空气的流动，这是旁路管11原有的功能，如图24A和24B所示，滑动移动板型元件250，并选择使使得穿透区B与旁路管11的横截面相应的区域重合。在这种情况下滑动旁路管12，调节旁路管12打开和关闭的程度，从而调节旁路空气的流动，这是旁路管11原有的功能。
例如，当关闭旁路管11，旁路空气停止流入时，滑动和选择板型元件250使得穿透区B与旁路管11的横截面相应的区域重合，同时，滑动旁路阀12使之不覆盖通孔12b。(参见图24A)。同样，当完全打开旁路管11，旁路空气完全流入时，滑动旁路阀12使通孔12b与旁路管11的横截面相应的区域重合。(参见图24B)。另外，当调节旁路空气中等流入时，只调节开口率，使通孔12b部分覆盖与旁路管的横截面相应的区域。
当减少燃烧振动时，如图25A和25B所示，滑动移动旁路阀12，并选择使通孔12b与旁路管11的横截面相应的区域重合。简单来讲，旁路管11处于完全打开的位置。在这种情况下滑动板型元件250，选择使与各种燃烧振动的频率范围相当的通孔区A1，A2......与旁路管11的横截面相应的区域重合。例如，图25A显示选择通孔区A1的情况，图25B显示选择通孔区A2的情况。这样，确保抑制频率范围的燃烧振动的响应性，从而减少燃烧振动。
因此，可不损害旁路管原有的功能，确实减少不同频率范围的燃烧振动。
其次，参照图26和图27将描述本发明的第十七实施例。第十七实施例的特征在于和第十六实施例相同，不损害旁路管原有的功能，减少燃烧振动，同时，容易响应不同频率范围的各种燃烧振动，进一步简化结构。
简单来讲，如图26和图27所示，根据相关实施例，去除根据第十六实施例的旁路阀12，作为替代，除了通孔区A1，A2......以及穿透区B以外，板型元件250具有形成与旁路管11的横截面11c的尺寸大致相同的并且没有通孔251的无通孔区C。
如上述构造，当调节旁路空气流动时，适当滑动板型元件250，并选择使通孔区A1，A1......，穿透区B及无通孔区C与旁路管11横截面相应的区域重合。这样，调节旁路阀12打开和关闭的程度，从而调节旁路空气的流动，这是旁路管11原有的功能。
另一方面，当减少燃烧振动时，滑动板型元件250，并选择使与燃烧振动的各种频率范围相当的通孔区A1，A2，与旁路管11的横截面相应的区域重合。这样，确保抑制频率范围的燃烧振动的响应性，从而减少燃烧振动。
因此，和第六实施例相同，不损害旁路管原有的功能，确定减少不同频率范围的燃烧振动，另外，不需单独安装象第十六实施例这样的旁路管12。换句话说，由于旁路管11的功能由板型元件分享，益处是结构简单。
其次，参照图28将描述本发明的第十八实施例。第十八实施例的特征在于在根据第十五至第十七实施例的燃烧器3中，可以调节减少燃烧振动的程度。这是由于减少燃烧振动的程度在从到旁路管11的壳体5的开口端(图19，图20及图26的一端11b)到板型元件250之间的距离L内进行变动。
因此，根据相关的实施例，轴向突出并具有预定长度的圆柱形元件255插入并与接合旁路管11的一端11b。这样使圆柱形元件255突出，使距离L大致从板型元件250延伸到圆柱形元件255的顶端。因此，由于通过调节圆柱形元件255的突出量能自由调节距离L，可调节根据距离L而波动的燃烧振动的减少程度。因此，这种设定可完全减少燃烧振动。
其次，参照图29将描述本发明的第十九实施例。第十九实施例的特征在于，在根据第十五至第十八实施例的燃烧器3中，用于引起流体微粒振动的共振的空气是壳体5内的空气，根据相关的实施例，旁路11内的空气也用于这样。
简单来讲，根据相关实施例，如图29所示，旁路管11的一端11a具有在其附近安装并横穿其中的分隔壁260，分隔壁260具有穿透分隔壁260并穿透其至少一个表面的突出管261。进一步，在突出管261内，具有多个通孔的阻抗元件262被插入并接合。对于阻抗元件262，例如，可以使用冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
如上述构造，旁路管11用作空气容器体，容纳与作为在每个燃烧器焰筒6内部的燃烧区发生的燃烧振动的振动要素的流体微粒共振的空气。另外，分隔壁260和突出管261用作连接体，连接过渡件7和旁路管11。然而，阻抗元件262用作横向体，穿过突出管261的内部，其通孔用作与旁路管11内部的空气共振而振动的流体微粒的出口。通过这种方式，对于在燃烧器焰筒6内的燃烧区发生的燃烧振动，流体微粒通过过渡件7进行传播，接着从旁路管11的一端11a被引入，被突出管261内的阻抗元件262有效地捕获，接着与通过突出管261连接的从分隔壁260到旁路管11的另一端11b之间的空间内的空气进行共振，在阻抗元件262附近振动。通过这种振动，抑制了流体微粒的振动幅度，减少了燃烧振动。因此，稳定减少NOx。
另外，在图29中，一个分隔壁260安装一个突出管261和一个阻抗元件262，然而不必说，多于两个可以成列安装。
其次，参照图30将描述本发明的第二十实施例。第二十实施例的特征在于可以有效地减少根据第十九实施例的燃烧器3中的燃烧振动。
简单来讲，根据相关实施例，如图30所示，多个分隔壁260被设置成列，这些分隔壁260中的每一个提供有突出管261和阻抗元件262。这样，流体微粒与通过每个突出管261连接的分隔壁260之间的每个空间内的空气共振，在每个阻抗元件262附近振动，抑制其振动幅度。因此，可在多个位置振动流体微粒，从而有效地减少燃烧振动。
其次，将描述本发明的第二十一实施例。第二十一实施例的特征在于，有效地减少根据第十五至第二十实施例的燃烧器3内的燃烧振动。图31显示这种结构的例子。
在图31中，除了依照第十五至第十八实施例的板型元件250外，旁路管11具有安装在它的侧壁外面的箱体230，箱体230内的空腔形成具有预定容积的内部空间231。另外，箱体230通过具有预定长度的管状狭道232连接到旁路管11的侧壁上，狭道232开口通向旁路管道11的内部以及内部空间231。
此外，狭道232具有被插入并接合的具有多个通孔的阻抗元件233。和根据第十九和第二实施例的阻抗元件262相同，阻抗元件233为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
如上述构造，对于在燃烧器焰筒6内的燃烧区发生的燃烧振动，流体微粒不但在板型元件250的通孔252内振动，而且与通过狭道232连接的内部空间231的空气进行共振，并在狭道232的阻抗元件233附近进行振动，从而抑制其振动幅度。因此，更充分地减少燃烧振动。
另外，图31中，依照第十五至第十八实施例的结构作为基础，加入作为相关实施例的特征元件的箱体230等。然而不用说，可以在依照第十九至第二十实施例的结构上进行加入。同样，通过狭道232连接的物体不限于旁路管11的壁表面，也可以是燃烧器焰筒6的壁表面或过渡件7。
其次，参照图将描述本发明的第二十二至第三十一实施例。图32是根据本发明的第二十二实施例的燃烧器的必要部分的纵向截面图，图33是周向剖面及展开的燃烧器的共振器和第一箱体的截面投影图。另外，在图中，相同的标记表示具有与图47相同名称和相同功能的部分，将省略相同的部分。这同样适用于下文中将要描述的本发明的第二十三至第三十一实施例。
根据第二十二实施例的燃烧器3应用于图47中显示的燃气轮机。如图32所显示，通过具有连接到燃烧器焰筒6前端的过渡件7构造柱体，并且该柱体具有与柱体内的燃烧气体产生燃烧振动的燃烧区F。旁路管11接连界过渡件7的侧壁上，一端开口通向过渡件7的内部，另一端开口通向形成柱体的外表面的壳体5(未示出)。
绕着过渡件7中的燃烧区F附近的侧壁的外周安装共振器320(下文经常称作“声学共振器(acoustic liner)”)，通过声学共振器320的侧壁，前端壁及后端壁以及过渡件7的侧壁形成空腔321。然而，在过渡件7的侧壁上形成多个从其内部穿透空腔321的吸声孔322，呈均匀分布。
另外，如图32和图33所示，在声学共振器320前端壁的外面安装第一箱体330，使得位置相邻并沿着过渡件7的侧壁。通过第一箱体330的前端壁、侧壁，声学共振器320的前端壁以及过渡件7的侧壁形成具有预定容积的第一内部空间331。另外，声学共振器320的前端壁设置朝第一内部空间331突出、具有预定长度的第一狭道332，第一狭道332具有开口通向声学共振器320的空腔321的一端332a，另一端332b开口通向第一内部空间331。
如上述构造，第一箱体330用作空气容器体，容纳与作为在燃烧器焰筒6内部的燃烧区发生的低频范围的燃烧振动的振动要素的流体微粒共振的空气。另外，声学共振器320和第一狭道332用作连接壳，连接过渡件7和第一箱体330。然而，过渡件7的侧壁用作横向体，穿过声学共振器320的内部，进一步，通孔332用作与第一箱体330内部的空气共振而振动的低频范围的流体微粒的出口。通过这种方式，对于在燃烧区F发生的燃烧振动，流体微粒作为高频范围的燃烧振动的振动要素与声学共振器320内的空腔321中的空气共振，并通过吸声孔322振动，从而抑制其振动幅度。
另一方面，流体微粒作为低频范围的振动要素通过空腔321和第一狭道332与第一内部空间331内的空气共振，并通过吸声孔322振动，从而抑制其振动幅度。通过这种方式，可以不考虑频率范围而降低振动幅度，因此，稳定减少NOx。
另外，在图32和图33中，对第一箱体330安装一个第一狭道332，然而不用说，可以安装多于两个。
其次，参考图34和图35将描述本发明的第二十三实施例。第二十三实施例的特征在于避免了第二十二实施例中对燃烧振动，特别是高频范围的燃烧振动的反作用。这是因为除了预期的与声学共振器320内的空腔321中的空气共振，流体微粒还有时通过第一狭道332与第一内部空间331中的空气共振，在这种情况下，吸声孔322内流体微粒振动变得不充分，降低了减少高频范围的燃烧振动的作用。
因此，根据相关实施例，如图34和35中显示，第一狭道332具有被插入并与一端332a接合的具有多个通孔的第一阻抗元件333。第一阻抗333为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
如上述构造，第一阻抗元件333起到了屏障的作用，从而抑制与第一内部空间331内的空气进行共振。这样，确保了与声学共振器320的空腔321中的空气进行共振，因此，流体微粒能通过吸声孔322有效地进行振动，从而抑制其振动幅度。另外，对于低频范围的燃烧振动，确保了与第一内部空间331中的空气进行共振，流体微粒被作为阻抗的第一阻抗元件333有效地捕获，在其附近振动，从而抑制其振动幅度。
其次，参照图36和图37将描述本发明的第二十四实施例。第二十四实施例的特征在于，特别考虑了第二十三实施例中低频范围的燃烧振动。当在低频范围发生燃烧振动时，需要使根据第二十二实施例的第一狭道332的截面面积变小。然而，如果这样做，第一阻抗元件333所在的区域不可避免也要变小，这会减少捕获流体微粒的比率，整体上导致不能充分地减少燃烧振动。
因此，根据相关实施例，如图36和图37所示，第一狭道332采用这种阶梯形管状物体，它的内圆周在中心附近迅速地由一端332b伸展到另一端332a，一端332a开口面积比另一端332b大。一端332a具有被插入并接合的第一阻抗元件333。
由于采用这种方式，可使第一狭道332内的截面积，也就是另一端332b变小，同时可扩大第一阻抗元件333所在的面积，增加捕获低频范围的流体微粒的比率，从而整体上有助于减少燃烧振动。因此，可整体上完全减少低频范围的燃烧振动。
另外，内圆周逐渐扩大的喇叭状物体可以用作第一狭道332，能取得同样的效果。
其次，参照图38和图39将描述本发明的第二十五实施例。第二十五实施例的特征在于考虑根据第二十四实施例产生的反作用。根据第二十四实施例，由于第一狭道332的一端332a的开口面积比另一端332b大，换句话说，由于第一狭道332的容积变大，被第一阻抗元件333隔离的第一狭道332内部空间和声学共振器320内的空腔321之间通常不会产生各个压力波动的相差。在这种情况下，由于流体微粒在第一阻抗333附近不振动，如果什么也不做，会产生不能充分地减少低频范围的燃烧振动这样的反作用。
因此，根据相关实施例，如图38和图39所示，第一狭道332的一端332b具有被插入并接合的具有多个通孔的第一阻抗元件334。和第一阻抗元件333相同，阻抗元件334为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。
如上述构造，由于在第一内部空间331和第一狭道332内的空间之间产生每个压力波动的相差，为了使流体微粒在阻抗元件334附近有效地进行振动，通过这样做，尽管流体微粒不能充分地在第一阻抗元件333附近进行振动，但是能充分地减少低频范围的燃烧振动。
然而，在比第一狭道332的另一端332a的横截面积小的一端332b的任意一侧安装阻抗元件334，也能取得同样的效果。
其次，参照图40将描述本发明的第二十六实施例。第二十六实施例的特征在于能更有效地减少低频范围的燃烧振动，与声学共振器320平行安装作为第二十二至第二十五实施例的主要部件的多个第一箱体330等。
简单来讲，如图40所示，在声学共振器320的前端壁的外面安装沿着过渡件7的侧壁、周边方向平行使得彼此邻接的两个壳体330。由每个第一箱体330形成的每个第一空间331通过各自设置的第一狭道332开口通向声学共振器320的空腔321。
这样，可大致整体扩大第一内部空间331的容积，从而增强用于低频范围的燃烧振动的、与第一内部空间331内的空气的共振的效率。因此，增强由该共振引起的流体微粒的振动效率，从而可整体上更充分地减少低频范围的燃烧振动。
这里，图40中，与声学共振器320平行安装两组根据第二十二实施例的第一箱体330等。不用说，也可以被平行安装多于两组，可以平行安装多个根据第二十三至第二十五实施例的第一箱体330等。另外，每个第一箱体330各自具有第一壁表面330a，其被共用于形成第一内部空间331，并且穿过第一壁表面330a彼此直接邻接，但也可以独立地相邻设置。
另外，由于第一狭道332的每一端332b的开口面积或长度，或者由每个第一箱体330形成的每个第一内部空间331的容积被预先适当地决定使其彼此不同，响应每个第一箱体330的振动特征等也将不同，从而可确定地响应不同频率范围的各种燃烧振动。
其次，参考图41将描述本发明的第二十七实施例，第二十七实施例的特征在于抑制根据第二十六实施例的声学共振器320内的空腔321中产生压力波动的相差。根据第二十六实施例，在空腔321自身中产生压力波动的相差，在这种情况，通过吸声孔322流体微粒的振动在高频范围的燃烧振动不够充分，通过吸声孔332的流体微粒的振动、在第一阻抗元件333或阻抗元件334附近流体微粒的振动在低频范围的燃烧振动不够充分，如果什么也不做，这就不能充分地减少燃烧振动。
因此，根据相关的实施例，如图41所示，在声学共振器320的空腔321中，在每个第一狭道332的每一端332a之间分别安装分隔壁323。
如上述构造，空腔321被分隔壁323隔开，用于每个第一狭道332，从而可抑制每个隔开的空间内产生压力波动的相差。因此，对于高频范围的燃烧振动，流体微粒通过吸声孔322能有效地进行振动，对于低频范围的燃烧振动，流体微粒通过吸声孔322振动，以及在第一阻抗元件等附近有效地进行振动，从而可完全地减少燃烧振动。
其次，参照图42将描述本发明的第二十八实施例。第二十八实施例的特征在于有效地利用第二十七实施例中产生的并在上述第二十七实施例中被抑制的声学共振器320的空腔321中的压力波动的相差。
简单来讲，如图42所示，根据第二十六实施例在声学共振器320内的空腔321中安装的分隔壁323，具有形成其中的多个通孔，这些分隔壁323起到阻抗元件的作用。这样，比较彼此的压力波动，相差大致发生在声学共振器320内被分隔壁323隔开的邻接分隔空间之间。因此，流体微粒开始有效地通过分隔壁323的通孔振动，从而可更有效地减少燃烧振动。
其次，参考图43将描述本发明的第二十九实施例。第二十九实施例的特征在于，通过有效地利用第二十六至第二十八实施例中在彼此邻接的第一箱体330之间产生的压力波动的相差，更充分地减少低频范围的燃烧振动。
简单来讲，如图48所示，在每个第一箱体330的壁表面之间，共用形成第一内部空间331的第一壁表面330a，形成多个通孔，第一壁表面330a作为阻抗元件。这样，被第一壁表面330a分隔的彼此邻接的第一内部空间331当其压力波动彼此相比时产生相差。因此，流体微粒能通过第一壁表面330a的通孔有效地进行振动，从而可更充分地减少低频范围的燃烧振动。
其次，参照图44将描述本发明的第三十实施例。第三十实施例的特征在于除了燃烧振动的问题，解决了下述燃烧器3特有的问题。
第一个问题是由于内部有燃烧区F，作为柱体绕其外周安装有共振器3的燃烧器焰筒6和过渡件7需经受持续加热的环境，这最终导致声学共振器320和第一箱体330变热。因此，需要防止这些柱体、声学共振器320等温度过度增加。
第二个问题是在柱体中的燃烧区F中产生的部分燃烧气体有时经由吸声孔322并进一步通过第一狭道332流入声学共振器320的内部或第一箱体330的内部。在这种情况下，部分燃烧气体内含有的燃料和水汽无意地被液化并积聚。因此，需要排除声学共振器320和第一箱体330外面这些无意残留的液体。
因此，如图44中显示，根据相关实施例，声学共振器320和第一箱体330形成多个冷却声学共振器的流体导引孔324以及用于冷却第一箱体的流体导引孔335，分别将冷却流体从外部引入内部，也就是压缩空气从压缩机2流入壳体5的内部。这样，声学共振器320和第一箱体330直接被冷却，同时，柱体的燃烧器焰筒6和过渡件7被间接冷却。因此，可防止燃烧引起温度过度增加，从而解决上述第一个问题。
另外，吸声元件320和第一箱体330的垂直最下部具有用于声学共振器的排出孔325和用于第一箱体的排出孔336，各自将残留的流体从内部排到外面。这样，可将声学共振器320和第一箱体330内部无意地积聚的残留的流体排到外面，从而解决上述第二个问题。
其次，参照图45和图46将描述本发明的第三十一实施例。第三十一实施例的特征在于更有效地减少燃烧振动。因此，第一箱体330等作为上述第二十二至第三十实施例的主要部件以这样的方式进行安装，即如多个被成列安装。
简单来讲，根据相关实施例，如图45和46显示，在第一箱体330前端壁的外面、沿着过渡件7的侧壁成列安装与第一箱体330相似的第二箱体340；第二箱体340的侧壁和前端壁，第一箱体330的前端壁以及过渡件7的侧壁形成具有预定容积的第二内部空间341。此外，第一箱体330的前端壁安装具有预定长度的第二狭道342，其朝第二内部空间341突出。第二狭道342具有位于第一箱体330侧面、开口通向第一内部空间331的一端342a，具有位于第二箱体340侧面、开口通向第二内部空间341的另一端342b。
另外，第二狭道342具有被插入并与一端342a接合的具有多个通孔的第二阻抗元件343。和第一阻抗元件333相同，第二阻抗元件343为，例如冲压金属，陶瓷烧结金属或烧结金属网。此外，在图45和图46中，第二箱体340等被加入到根据第二十二实施例的结构中(参见图32和图33)，然而不用说，也可以加入到根据第二十三至第三十实施例的结构中(图34至图44)。
这样，低频范围的流体微粒不但通过吸声孔322进行振动或在第一阻抗元件333等附近进行振动，而且与第二内部空间341中的空气共振，使得在第二阻抗元件附近振动，从而抑制其振动幅度。因此，流体微粒可以在多个位置振动，这就可有效地减少低频范围的燃烧振动。
另外，图45和图46中，成列安装用于第一箱体330的第二箱体340，然而不用说，可以成列进行安装多于两个。在这种情况下，只能各自通过上述第二狭道342直接连接邻接的第二箱体340内的第二内部空间341。
此外，与第二十四至第二十六实施例的构型相同，考虑充分地与低频范围的燃烧振动响应，下面的改进是可能的。按照根据第二十四实施例的第一狭道332，第二狭道342的一端342a的开口面积比另一端342b的大。按照根据第二十五实施例的第一狭道332的阻抗元件334，第二狭道342的一端342b具有被插入并接合的具有多个通孔的阻抗元件。按照根据第二十六实施例的第一箱体330，将多个第二箱体340等平行安装。
此外，与第二十九实施例的构型相同，为了利用平行邻接安装的第二箱体340之间的压力波动的相差，平行安装的每个邻接的第二箱体具有共用形成第二内部空间341的第二壁表面340a，第二壁表面340a具有多个通孔作为阻抗元件。
另外，与第三十实施例的构型相同，为了解决燃烧器3特有的问题，第二箱体340形成用于冷却第二箱体的流体导引孔，将冷却流体从外部引入内部，此外，形成用于第二箱体的排出孔，将残留的流体从内部排到外部。
此外，根据第二十二至第三十一实施例，第一狭道331或第二狭道341的横截面的形状不限于圆形，也可以是多边形。另外，第一箱体330或第二箱体340分别具有由一内部空腔形成的第一内部空间331或第二内部空间341。在这种情况下，只需分别通过第一狭道332或第二狭道342直接连接声学共振器320或第一箱体330。
与被认为是目前最实用及最优选的实施例相结合，描述本发明，可以理解本发明不限于公开的实施例或具体应用这些实施例的例子，正相反，打算覆盖附加的权利和精神和范围内包括的各种改进及等价装置。
工业实用性如上所述，本发明用于燃气轮机燃烧器及燃气轮机，实现所需的减少NOx。
权利要求
1.一种燃气轮机燃烧器，包括其中具有燃烧区的柱体，包括空气容器体，容纳与用作在所述的燃烧区内产生的燃烧振动的振动要素的流体微粒共振的空气；具有预定长度的连接体，其一端开口通向所述的柱体，另一端开口通向所述的空气容器体；以及具有出口的横向体，在该出口处所述流体微粒穿过连接体的内部，并且通过与所述的空气容器体内的空气共振而振动。
2.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的空气容器体包括安装在所述的柱体外从而形成具有预定容积的第一内部空间的第一箱体；所述的连接体包括其一端开口通向所述的燃烧区或其下游区、其另一端开口通向所述的第一内部空间的第一狭道，；以及所述的横向体包括具有多个作为所述出口的通孔并且插入所述第一狭道的所述一端并与该端接合的第一阻抗元件。
3.如权利要求2所述的燃气轮机燃烧器其中，提供用于调节燃烧气体密度的旁路管，它不但开口通向所述柱体中的所述燃烧区或其下游区，而且开口通向形成所述柱体外围的壳体的内部，以及从所述的壳体向所述柱体的内部提供旁路空气；其中，所述第一狭道的所述一端开口通向旁路管的内部。
4.如权利要求2所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第一狭道的所述一端的开口面积比所述另一端的开口面积大。
5.如权利要求4所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第一狭道的所述另一端具有被插入并接合的具有多个通孔的阻抗元件。
6.如权利要求4所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第一狭道的所述另一端通过所述第一内部空间突出，在其突出部分上形成多个通孔。
7.如权利要求2所述的燃气轮机燃烧器其中，平行设置多个所述的壳体。
8.如权利要求7所述的燃气轮机燃烧器其中，对于每个所述第一箱体，所述第一狭道的每个所述另一端的开口面积或长度或每个所述第一内部空间的容积中的至少一个彼此不同。
9.如权利要求7所述的燃气轮机燃烧器其中，每个所述第一内部空间中的至少一个安装有具有多个通孔的阻抗元件。
10.如权利要求7所述的燃气轮机燃烧器其中，每个所述第一箱体中的至少一个安装有穿过每个所述第一内部空间突出从而从所述第一狭道的所述另一端形成连续的通道并具有多个通孔的突出板。
11.如权利要求2所述的燃气轮机燃烧器，包括安装至少一个连接到所述第一箱体外面从而分别形成具有预定容积的第二内部空间的第二箱体；以及具有预定长度并且分别开口通向所述邻接的第一和第二内部空间的第二狭道；其中，每个所述的第二狭道具有插入位于所述第一箱体侧面的一端并与该端接合的具有多个通孔的第二阻抗元件。
12.如权利要求11所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第二狭道的所述一端的开口面积比另一端的开口面积大。
13.如权利要求12所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第二狭道的所述另一端具有插入并接合的具有多个通孔的阻抗元件。
14.如权利要求12所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第二狭道的所述另一端通过所述的第二内部空间突出，在其突出部分上形成多个通孔。
15.如权利要求11所述的燃气轮机燃烧器其中，平行安装多个所述的第二箱体。
16.如权利要求15所述的燃气轮机燃烧器其中，对于每个所述的第二箱体，所述第二狭道的每个所述另一端的开口面积或长度或每个所述第二内部空间的容积中的至少一个彼此不同。
17.如权利要求15所述的燃气轮机燃烧器其中，每个所述第二内部空间中的至少一个安装有具有多个通孔的阻抗元件。
18.如权利要求15所述的燃气轮机燃烧器其中，每个所述第二箱体中的至少一个安装有通过每个所述第二内部空间突出从而形成从所述第二狭道的所述另一端开始的连续通道，并具有多个通孔的突出板。
19.一种燃气轮机，包括空气压缩机，权利要求2中所述的燃气轮机燃烧器，以及一涡轮。
20.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器；其中，所述的空气容器体包括安装在所述柱体外面从而形成具有预定容积的内部空间的箱体；所述的连接体包括其一端开口通向所述燃烧区的上游区、其另一端开口通向所述的内部空间的狭道；以及所述的横向体包括具有多个作为所述出口的通孔并且被插入所述狭道的所述一端并与该端接合的阻抗元件。
21.如权利要求20所述的燃气轮机燃烧器其中，在形成所述柱体外围的壳体内安装所述的箱体。
22.一种燃气轮机，包括通过主轴彼此直接连接的空气压缩机和涡轮；以及安装在所述空气压缩机和所述涡轮之间、如权利要求20所述的燃气轮机燃烧器。
23.一种燃气轮机，包括通过主轴彼此直接连接的空气压缩机和涡轮；以及安装在空气压缩机和所述涡轮之间的所述主轴的同一圆周上的多个如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器；其中，所述的空气容器体包括安装在每个所述柱体后端外面、与所述主轴同轴的第一环状管体；所述连接体包括其每个一端开口通向每个所述燃烧区的上游区、其每个另一端开口通向所述第一环状管体内部的第一狭道；以及所述横向体包括多个作为所述出口的通孔并且插入每个所述第一狭道的每个所述一端并与该端接合的第一阻抗元件。
24.如权利要求23所述的燃气轮机燃烧器其中，在所述第一环状管体内的每个所述第一狭道的每个所述另一端之间分别安装一第一分隔壁。
25.如权利要求23所述的燃气轮机燃烧器，包括安装连接到所述第一环状管体外、与所述主轴同轴的至少一个第二环状管体；以及分别具有与每个所述第一狭道对应的预定长度、并且开口通向所述邻接的第一和第二环状管体内部的第二狭道；其中，每个所述第二狭道具有多个通孔并且插入位于所述第一管体侧面的每一端并与该端接合的第二阻抗元件。
26.如权利要求25所述的燃气轮机燃烧器其中，在所述第二环状管体内的每个所述第二狭道的每个所述另一端之间分别安装一第二分隔壁。
27.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的连接体包括旁路管，其一端开口通向所述柱体内的所述的燃烧区或其下游区，另一端开口通向形成所述柱体外围的壳体的内部；所述的空气容器体包括所述壳体；以及所述的横向体包括一板型元件，其具有多个作为所述出口的通孔。
28.如权利要求27所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的板型元件通过相对所述旁路管的横向的滑动而可移动，其与所述旁路管的横截面的尺寸大致相同，具有多个通孔，其中所述通孔的开口面积的比率彼此不同。
29.如权利要求28所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的旁路管提供有旁路阀，其通过打开和关闭的程度调节通过所述旁路管从所述壳引入所述柱体内的旁路空气流；以及所述的板型元件具有穿透与所述旁路管的横向截面的尺寸大致相同的穿透区。
30.如权利要求28所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的板型元件具有穿透与所述旁路管的横向截面的尺寸大致相同的穿透区。无通孔区没有与所述旁路管的横截面的尺寸大致相同的所述的通孔。
31.如权利要求27所述的燃气轮机燃烧器其中，所述旁路管的所述另一端具有预定长度的被插入并接合的圆柱元件，从轴向向外突出。
32.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的空气容器体包括其一端开口通向所述柱体内的所述燃烧区或其下游区、其另一端开口通向形成所述柱体外围的壳体的内部的旁路管；所述的连接体包括横穿所述旁路管的所述一端附近的分隔壁，以及穿通所述分隔壁并且穿通所述分隔壁的至少一个表面的突出管；并且所述横向体包括多个作为所述出口的通孔并且插入并与所述突出管接合的阻抗元件。
33.如权利要求32所述的燃气轮机燃烧器其中，将多个所述分隔壁成列安装，每个分隔壁设置有所述突出管和所述阻抗元件。
34.如权利要求27或权利要求32所述的燃气轮机燃烧器，包括安装在所述柱体外的箱体，从而形成具有预定空间的内部空间；以及具有预定长度，并且开口通向所述的燃烧区或其下游区以及开口通向所述的内部空间的狭道；其中，所述的狭道具有被插入并接合的具有多个通孔的阻抗元件。
35.一种燃气轮机，包括空气压缩机，权利要求27或权利要求32所述的燃气轮机燃烧器，以及一涡轮。
36.如权利要求1所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的柱体具有共振器，围绕该共振器周围安装有空腔，以及具有开口通向所述空腔形成的吸声孔；其中，所述的空气容器体包括邻近所述共振器设置从而形成具有预定容积的第一内部空间的第一箱体；所述连接体包括所述的共振器和其一端开口通向所述的空腔、其另一端开口通向所述的第一内部空间的第一狭道；以及所述的横向体包括具有吸声孔作为所述出口的所述的柱体的侧壁。
37.如权利要求36所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的第一狭道具有插入并与所述的一端接合的具有多个通孔的阻抗元件。
38.如权利要求37所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第一狭道的所述一端的开口面积比所述另一端的大。
39.如权利要求38所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第一狭道具有插入并与所述另一端接合的具有多个通孔的阻抗元件。
40.如权利要求36所述的燃气轮机燃烧器其中，与所述共振器平行设置多个所述的第一箱体。
41.如权利要求40所述的燃气轮机燃烧器其中，在所述共振器的所述空腔内的每个所述第一狭道的每个所述一端之间分别安装分隔壁。
42.如权利要求40所述的燃气轮机燃烧器其中，所述分隔壁作为具有多个通孔的阻抗元件。
43.如权利要求40所述的燃气轮机燃烧器其中，平行安装并彼此邻接的每个所述第一箱体具有共用的第一壁表面，从而各自形成所述的内部空间；以及所述的第一壁表面作为具有多个通孔的阻抗元件。
44.如权利要求36所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的共振器和所述第一箱体分别具有形成其中的多个流体导引孔，将冷却流体从外部引入内部。
45.如权利要求36所述的燃气轮机燃烧器其中，所述的共振器和所述的第一箱体分别具有形成其中的排出孔，将残留的液体从内部排到外部。
46.如权利要求36所述的燃气轮机燃烧器其中，安装至少一个连接到所述第一箱体外部，从而分别形成具有预定容积的第二内部空间的第二箱体；以及具有预定长度、分别开口通向所述邻接的第一和第二内部空间的第二狭道；其中，每个所述的第二狭道具有多个插入位于所述第一箱体侧面的一端并与该端接合的通孔的第二阻抗元件。
47.如权利要求46所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第二狭道的所述一端的开口面积比另一端的开口面积大。
48.如权利要求47所述的燃气轮机燃烧器其中，所述第二狭道具有多个插入所述另一端并与该端接合的通孔的阻抗元件。
49.如权利要求46所述的燃气轮机燃烧器其中，与所述第一箱体平行安装多个所述第二箱体。
50.如权利要求49所述的燃气轮机燃烧器其中，平行并邻接安装的每个第二箱体具有共用的第二壁表面，从而各自形成所述的第二内部空间，并作为在所述第二壁表面上具有多个通孔的阻抗元件。
51.如权利要求46的燃气轮机燃烧器其中，所述的第二箱体其中形成多个流体导引孔，将冷却流体从外部引入内部。
52.如权利要求46的燃气轮机燃烧器其中，所述第二箱体其中形成排出孔，将残留的流体从内部排到外部。
53.燃气轮机，包括空气压缩机，权利要求36所述的燃气轮机燃烧器，以及一涡轮。
全文摘要
提供一种能减少燃烧振动而稳定减少NOx的燃气轮机燃烧器(3)，包括安装在具有内部管(6)、过渡件(7)或旁路管(11)的对象体(20)外面从而形成具有预定容积的第一内部空间(31)的第一箱体(30)；具有预定长度的一端(32a)开口通向对象体(20)的侧壁(20a)，另一端(32b)开口通向第一内部空间(31)的第一狭道(32)；其中具有多个通孔的第一阻抗元件(33)插入并与一端(32a)配合。流体微粒作为在燃烧区产生的燃烧振动的振动要素，被第一阻抗元件(33)有效地捕获，同时与通过第一狭道(32)连接的第一内部空间(31)的空气共振，以在第一阻抗元件(33)附近振动，从而抑制其振动幅度。
文档编号F23R3/02GK1705815SQ200380101739
公开日2005年12月7日 申请日期2003年11月28日 优先权日2002年12月2日
发明者池田和史, 万代重实, 川田裕, 青山邦明, 小野正树, 田中克则 申请人:三菱重工业株式会社