专利名称：燃烧器结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡4仑机。更具体而言，本发明涉及用于涡轮机的燃烧器构造。
技术背景
在典型的涡轮机中，例如燃气涡轮机，燃烧器将燃料或燃 料-空气混合物的化学能转化成热能。热能由通常为空气的流体从压缩 机输送到涡轮中，在涡轮处，热能转化成机械能。燃气涡轮机的一些 特性会影响这些能量转换的效率。这些特性包括叶片通过频率、燃料 供送波动、燃烧器迎面容量、燃料喷嘴设计、燃料空气分布、净化气 流、火焰形状以及火焰稳定性。 一个实例为由经过压缩机出口处的一 排静导叶的一排叶片在压缩机出口处产生的振动频率或声频、叶片通过频率(BPF)。这种声学现象在提供给燃烧器的空气中引起压力和温度 的变化和振荡，以及随后燃气涡轮机的运转性能问题，如燃烧器贫燃 熄火、燃烧器动力、增大的排放，以及其它燃气涡轮机运转性能问题。
解决燃烧器动力问题通常是通过应用如下中的一种在燃 烧室处使用共振器、调整IGV角度、重新调整IGV的外形、改变压 缩机末级喷嘴数目、引入空气重新分配系统，或改进燃烧器燃料系统 等。用于处理动力问题的手段取决于问题的推动因素或起因。此外， 这些方式为事后剖析，只在通过测试和/或运行燃气涡轮机而发现问题 之后才予以应用。发明内容
根据本发明的一个方面， 一种燃烧器包括至少一个燃烧器 衬套，其限定能够将燃烧产物引向涡^H々燃烧室。至少一个燃烧器套筒位于燃烧室外，并且能够减小燃烧室中声波的幅度。该至少一个燃 烧器衬套和该至少一个燃烧器套筒将至少一个流道限定于其间。
根据本发明的另 一个方面， 一种燃烧器包括至少一个燃烧 器衬套，其限定能够将燃烧产物引向涡轮的燃烧室。至少一个燃烧器 套筒位于燃烧室外，并且能够控制燃烧器中流体流的分布，以改变通 向燃烧室的流体流的均匀性。该至少一个燃烧器衬套和该至少一个燃 烧器套筒将至少一个流道限定于其间。
通过如下说明并结合附图，这些及其它优点和特征将变得 更为明显。
在本说明书结束部分的权利要求中，特別地指出并清楚地 要求视作为本发明的主题。通过参照以下详细说明并结合附图，本发 明的上述及其它目的、特征和优点将更为明显，在附图中
图1为涡轮机实施例的截面图2为图1中的涡轮机的燃烧器套筒实施例的平面图；
图3为图1中的涡轮机的燃烧器套筒的另一实施例的平面图；以及[OOll]图4为图1中的涡轮;〖几的燃烧器实施例的截面图。
如下详细说明通过参照附图的实例来阐明本发明的实施 例、优点以及特4正。
具体实施方式
图1中示出的为涡轮才几，例如燃气涡轮才几10。燃气涡轮4几 10包括将压缩流体提供给多个燃烧器14的压缩机12。燃料注入燃烧 器14中，与压缩空气相混合，并被点燃。燃烧的高温气体产物流向 涡轮16，其从高温气体中获取功来驱动转子轴18,转子轴18继而又 驱动压缩机12。多个燃烧器14可周向地设置在转子轴18的周围，而在一些实施例中，可共计有10个或14个燃烧器14。过渡件20在上 游端22于燃烧器衬套24处联接到燃烧器14上，而在下游端26联接 到涡轮16的后构架28上。过渡件20将高温气流从燃烧器衬套24传 送到涡轮16中。燃烧器14包括径向向外地与燃烧器衬套24间隔开 的燃烧器套筒30,从而将燃烧器流道32限定于其间。燃烧器罩盖34 联接到燃烧器衬套24的上游端36上，并且包括设置于其中并延伸到 燃烧室40中的至少一个喷嘴38、该燃烧室40由燃烧器罩盖34和燃 烧器衬套24所限定。冲击套筒42联接到燃烧器套筒30上，并且与 过渡件20径向地间隔开，从而将过渡流道44限定于其间。冲击套筒 42包括多个开孔50，流体流经由开孔50引入过渡流道44中。过渡 流道44从涡轮16处的涡轮端46延伸到燃烧器罩盖34处的头端48。
如由箭头52所确定的流体流自压缩机12开始，穿过扩散 器54并进入压缩机排放室56中。离开压缩机12的流体流52包括动 态变化，如在一些情况下由叶片通过频率现象所引起的声波。流体流 52穿过过渡流道44,并且进入燃烧室40中用于燃烧。在压缩机12 工作期间，声波的脉冲可从压缩才几12向下游朝燃烧器14传播。到达 燃烧器14的流体流52中的声波可不利地影响燃烧效率，增大排放， 以及/或者损坏燃气涡轮机10中的机件。在燃烧室40中，诸如湍流、 化学反应不稳定性和涡流发散的热声学效果可归因于燃烧室40中流 体流52内的压力和温度的变化。此外，由于燃烧过程中释力欠了大量 能量，故流体流52中的任何不均匀性均容易地由燃烧过程放大。诸 如贫燃熄火、动力特性和排放的燃烧问题还对燃烧室40中的局部燃 料/空气比高度^:感，局部燃料/空气比的变化至少部分地由燃烧室40 头端48处流体流52的不均匀性所引起。
如图1中所示的冲击套筒42用作阻尼器，以减小进入燃烧 室40的声波的幅度。在一些实施例中，多个开孔50构造和设置成用 以保护燃烧器衬套24和过渡件20免 650时扩张，并且冲击过渡件20和/或燃烧器衬套24。流体流52的收 缩、扩张和沖击会4吏声波衰减。此外， 一部分流体流52在穿过开孔 50之后，周向地围绕燃烧器14行进，以提高围绕燃烧器14周边的流 体流52的均匀性。
在一些实施例中，如图2中所示，冲击套筒42包括多个套 环58、凹口(scoop)60和/或导流条62,用以扰乱穿过冲击套筒42外 表面64的流体流52, 乂人而进一步使声波衰减。
在一些实施例中，多个开孔50在构造方面是变化的，以建 立对声波大致恒定的阻抗来增强对声波的衰减。如图2中所示，多个 开孔50在冲击套筒42处的尺寸和形状可为变化的。在一些实施例中， 在一个或多个局部区域中或大致围绕冲击套筒42的多个开孔50中的 开孔50之间的间距66是变化的。如图2中所示，可单独地或组合地 利用这些变化来提高对期望频率的衰减。在一些实施例中，如图3中 所示，对于冲击套筒42下游端70处的开孔50，开孔50的孔径尺寸 68大于设置在冲击套筒42上游端72处的开孔50的孔径尺寸68。在 图4中所示的实施例中，孔径尺寸66随着开孔46设置成更靠近于下 游端70而增大。这样就^使得在穿过过渡流道44的流体流52中阻抗 恒定的区域能够增大。
在一些实施例中，如图4中所示，过渡流道44的宽度74 从下游端70到上游端72是变化的。这种变化使得在穿过过渡流道44 的流体流52中阻抗恒定的区域能够进一步增大。
参看图4，燃烧器衬套24和/或过渡件20可包括一个或多 个肋条76、翅片78、凹座80、表面粗糙度(未示出)和/或其它类似特 征，这些特征会增强气流的扩散、混合以及重新分布，以提高或降低 在过渡流道44下游端70处进入燃烧室40的流体流52的均匀性。提 供上述的多个开孔50及其它加强装置是一种用于使从压缩机12进入 燃烧器14中的声波衰减并且还提高进入燃烧器14中的流体流52的 均匀性的有效手段。7
尽管仅结合有限数量的实施例来详细描述了本发明，但应 当容易地理解到，本发明不限于这些公开的实施例。相反，可修改本 发明以结合此前并未描述但与本发明的精神和范围相当的许多变型、 改变、替换或等同布置。此外，尽管已经描述了本发明的多种实施例， 但应当理解到，本发明的各方面可4叉包括上述实施例中的一些。因此， 本发明并不视作为限于上述说明，而是仅由所附权利要求的范围来限 制。
权利要求
1.一种燃烧器(14)，包括至少一个燃烧器衬套(24)，其限定能够将燃烧产物引向涡轮机的燃烧室(40)；以及至少一个燃烧器套筒(30)，其设置在所述燃烧室(40)外并且能够减小所述燃烧室(40)中声波的幅度，所述至少一个燃烧器衬套(24)和所述至少一个燃烧器套筒(30)在其之间限定至少一个流道(32)。
2. 根据权利要求1所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述至少一 个燃烧器套筒(30)包括能够将流体流(52)引入所述至少一个流道(32) 中的多个开孔(50)。
3. 根据权利要求2所述的燃烧器(14),其特征在于，穿过所述多 个开孔(50)的流体流(52)冲击所述至少一个燃烧器衬套(24)。
4. 根据权利要求2所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述多个开 孔(50)能够通过收缩经由其穿过的所述流体流(52)来使所述声波衰减。
5. 根据权利要求2所述的燃烧器(14),其特征在于，所述多个开 孔(50)中的开孔(50)之间的间距(66)是变化的。
6. 根据权利要求2所述的燃烧器(14),其特征在于，所述多个开 孔(50)中的开孔(50)的尺寸(68)是变化的。
7. —种燃烧器(14)，包括至少一个燃烧器衬套(24),其限定能够将燃烧产物引向涡轮机的 燃烧室(40);以及至少一个燃烧器套筒(30),其设置在所述燃烧室(40)外并且能够控 制在所述燃烧器(14)中流体流(52)的分布，以改变流向所述燃烧室(40) 的所述流体流(52)的均匀性，所述至少一个燃烧器衬套(24)和所述至少 一个燃烧器套筒(30)在其之间限定至少一个流道(32)。
8. 根据权利要求7所述的燃烧器(14),其特征在于，改变所述流 体流(52)的均勻性是提高或降低所述流体流(52)的均匀性。
9. 根据权利要求7所述的燃烧器(14)，其特征在于，所述至少一 个燃烧器套筒(30)包括能够将所述流体流(52)引入所述至少一个流道 (32)中的多个开孔(50)。
10. 根据权利要求9所述的燃烧器(14),其特征在于，穿过所述多 个开孔(50)的所述流体流(52)沖击所述至少一个燃烧器衬套(24)。
全文摘要
本发明涉及燃烧器结构。具体而言，公开了一种燃烧器(14)，其包括限定能够将燃烧产物引向涡轮(16)中的燃烧室(40)的至少一个燃烧器衬套(24)。至少一个燃烧器套筒(30)位于燃烧室(40)外，并且能够减小燃烧室(40)中声波的幅度。至少一个燃烧器衬套(24)和至少一个燃烧器套筒(30)将至少一个流道(32)限定于其间。还公开了一种燃烧器(14)，其包括限定能够将燃烧产物引向涡轮机中的燃烧室(40)的至少一个燃烧器衬套(24)。至少一个燃烧器套筒(30)设置在燃烧室(40)外，并且能够控制燃烧器(14)中流体流(52)的分布，以改变流向燃烧室(40)的流体流(52)的均匀性。
文档编号F23D14/00GK101625120SQ200910159750
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月10日 优先权日2008年7月11日
发明者D·M·约翰逊, J·奇特诺, R·基拉, 伟 陈 申请人:通用电气公司