专利名称：波状冲击套筒孔的制作方法
波状冲击套筒孔技术领域
本发明一般地涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，本发明涉及用于燃烧器的具有贯穿其中的波状孔的沖击套筒。
技术背景
通常而言，燃气涡轮发动机包括用于压缩进入的空气流的 压缩机，用于将压缩空气与燃料流混合并点燃混合物的燃烧器，以及 用于驱动压缩机和例如发电机等的外部负载的涡轮机。为了冷却燃烧 器，可以使用沖击套筒来将冷却空气引向位于其上的热区域。沖击套 筒通常使用锐缘孔以便将冷却空气引向需要处。
但是，冲击套筒的锐缘孔可对气流呈现出阻塞，并且因此 降低总的机械效率。具体地，该阻塞可能导致跨越冲击套筒的压降。 这种压降通常可以通过改变冲击套筒孔的尺寸来调节。尽管这种解决 方式可以降低压降，但是增大的尺寸也会减少冷却热传递。
此外，燃烧器内的燃烧可能有些不稳定，使得燃烧火焰内 的小范围变化可能导致大范围的压力波动。这些压力波动或者"动态 变化"可能将能量传递给燃烧器，从而在燃烧器中导致结构振动。当 振动循环随着时间流逝而积累时，可能出现疲劳失效。虽然过去已经 通过使用共振器装置来控制这些燃烧器的压力波动。但是，与动态压 力振荡的宽范围相反，这些共振器装置通常针对离散的频率或者窄带 频率。
因此，期望提供相对于燃烧器冷却的改善的压降控制、动 态变化控制以及热分配控制。优选地，改善燃烧器冷却同时减少跨越 冲击套筒的压降和动态变化可以增加燃气涡轮发动机的总效率和耐3久性。 发明内容
因而，本发明描述了用于与燃气涡轮发动机一起使用的燃 烧器。燃烧器可以包括衬里，冲击套筒，且衬里和冲击套筒限定气流 通道。沖击套筒可以包括贯穿其中的多个波状孔。
本发明还描述了运行燃烧器的方法。该方法包括步骤给 燃烧器提供在其中带有多个波状孔的冲击套筒；朝着燃烧器引导空气 流；以及引导至少部分空气流经过波状孔以冷却燃烧器。
本发明还描述了逆流燃烧器。该逆流燃烧器可包括燃烧室、 包围燃烧室的衬里、冲击套筒且由衬里和冲击套筒限定冷却气流通 道。冲击套筒可以包括多个贯穿其中的波状孔。
当结合若干附图和所附的权利要求时，通过查看优选实施 例的以下详细描述，本发明的这些和其它的特征对于本领域的技术人 员将变得显而易见。
[OllO]图1是燃气涡轮发动机的示意性视图。[Olll]图2是具有已知的冲击套筒的燃烧器的侧面剖视图。
图3是已知的锐缘沖击孔的侧面剖视图。
图4是如在本文中所描述的波状冲击孔的侧面剖视图。部件列表100燃气涡轮发动机 110压缩才几 120燃烧器 130涡轮机 140外部负载 150燃烧室
现在参考附图，附图中相似的标记贯穿若千附图指相似的 元件。图1示出了燃气涡轮发动机100的示意性视图。如上面所述， 燃气涡轮发动机100可包括压缩机110，以便压缩进入的空气流。压 缩机110将压缩的空气流传送给燃烧器120。燃烧器120将压缩的空 气流与燃料流混合并点燃该混合物。热的燃烧气体又被传送到涡轮机 130，以便驱动压缩机110以及例如发电机等的外部负载140。在本文 中燃气涡轮发动机100可以使用其它构型(figuration)和部件。
图2示出了燃烧器120的又一个视图。在该示例中，燃烧 器120可以是逆流燃烧器。但是，在本文中可以使用任何数量的不同 燃烧器配置120。例如，燃烧器120可包括前部安装的燃料喷射器、 多管后部供给喷射器、单管后部供给喷射器、壁供给喷射器、阶梯式 壁喷射器以及可以在本文中使用的其它配置。
如上面所述，高压空气可以离开压缩机110，沿着燃烧室 150的外侧逆转方向，并且当空气进入燃料/空气混合物在此点燃的燃 烧室150时再次逆向流动。在本文中可以z使用其它流动配置。在燃气 前进至涡轮机130之前，燃烧后的热燃气沿着燃烧室150提供高辐射 和高对流热负荷。因而，鉴于高温燃气流，需要对燃烧室150进行冷 却。
因而，燃烧室150可以包括衬里160，以便提供冷却流。以便在两者之间产生气流通道 180。来自压缩机110的至少部分空气流可以经过冲击套筒170并进 入气流通道180。空气在进入燃烧室150或者其它之前可被引导越过 衬里160以对衬里160进行冷却。
冲击套筒170将进入流分成若干离散的射流，以便沿着衬 里160提供高度局部化的背面冷却。但是，进入压缩机的流到高速射 流的转换包括静压损失。具体地，穿过冲击套筒170的压降可与冷却 热传递的水平成正比。除了以不断升高的压降为代价之外，还可以通 过更高的射流速度来提供更大的冷却。
图3示出了具有定位在其中的锐缘孔190的已知的冲击套 筒170。如上面所述，穿过冲击套筒170的压降的减少通常导致-使用 较大的锐缘孔。同样，冲击套筒170内的压力波动还可能在其中导致 机械振动，机械振动可能导致疲劳失效。注意进入的空气射流仅附于 锐缘孔190的入口处。
图4示出了具有如在本文中所描述的波状孔210的冲击套 筒200。虽然波状孔210可以具有与上面所描述的锐缘孔190 —样的 直径，但是使用波状轮廓(contour)允许加强和/或加快冷却空气射流， 并且因而提供更全面的冷却。如所图示的，波状孔210可以在其外缘 上波状化，在其上具有弯曲的半径220而不是如上面所描述的直壁孔 190。在本文中可以使用其它类型、形状和尺寸的轮廓。在本文中可 以使用不同尺寸的孔210。通过传统的机械技术或者其它类型的传统 制造技术可以提供波状孔210。
与锐缘孔190相比，进入的空气射流附于波状孔210的整 个弯曲半径220。因而，波状孔210可以提供穿过这些孔210的更少 的空气阻力，从而降低穿过冲击套筒200的压降，增加总的机械效率， 并且增加总的输出。波状孔210还可以减少燃烧室动态压力波动。具 体地，通过提供更大的阻抗比，波状孔210可以控制动态变化。阻抗 比总体上隔离燃气涡轮发动才几100中向前压力波和向后压力波的相互作用。通过这种隔离，粘性阻尼作为阻尼机制占据支配地位，使得可 以衰减任何压力波动。阻尼比还可以是整体运行条件的函数。当压力 振荡数量级增加时，还可以增加阻尼比。与宽范围频率结合的高阻尼 可能导致整个系统潜在的加强。因而，波状孔210的使用降低了整体压降和动态变化，同 时最大程度地减少了对热传递的影响。此外，较低的部件温度应当提 供增加的耐久性。还可以使用锐缘孔190与波状孔210的组合。现有 的锐缘孔190还可以被改型为波状孔210。显而易见的是上述仅涉及本发明的某些实施例，并且在 本文中本领域的普通技术人员可以进行许多变化和改型而不脱离由 所附权利要求和其等同物所限定的本发明的总的精神和范围。
权利要求
1.一种燃烧器(120)，其包括衬里(160)；冲击套筒(200)；所述衬里(160)和所述冲击套筒(200)限定气流通道(180)；以及所述冲击套筒(200)包括多个贯穿其中的波状孔(210)。
2. 如权利要求1所述的燃烧器(120)，其特征在于，所述燃烧器 (120)包括逆流燃烧器(120)。
3. 如权利要求1所述的燃烧器(120)，其特征在于，所述燃烧器 还包括由所述衬里(160)限定的燃烧室(150)。
4. 如权利要求1所述的燃烧器(120),其特征在于，所述多个波 状孔(210)包括位于其上的弯曲半径(220)。
5. 如权利要求1所述的燃烧器(120),其特征在于，所述冲击套 筒(200)包括多个锐缘孔(190)。
6. 如权利要求1所述的燃烧器(120),其特征在于，所述多个波 状孔(210)包括多个不同尺寸。
7. —种运行燃烧器(120)的方法，其包括给燃烧器(120)提供在其中带有多个波状孑L(210)的冲击套筒(200)的；朝着所述燃烧器(120)引导空气流；以及将至少部分所述空气流引导经过所述多个波状孔(210)以便冷却 所述燃烧器(120)。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括用 所述多个波状孑L(210)改型现有的冲击套筒(170)。
9. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，与具有多个锐缘孔 (190)的冲击套筒(170)相比，使用所述多个波状孔(210)降低了穿过所 述冲击套筒(200)的压降。
全文摘要
本发明涉及波状冲击套筒孔，具体而言，涉及一种用于与燃气涡轮发动机(100)一起使用的燃烧器(120)。该燃烧器(120)可以括衬里(160)、冲击套筒(200)，且衬里(160)和冲击套筒(200)限定气流通道(180)。冲击套筒(200)可以包括多个贯穿其中的波状孔(210)。
文档编号F23D14/00GK101655238SQ20091017090
公开日2010年2月24日 申请日期2009年8月18日 优先权日2008年8月18日
发明者J·西莫, 伟 陈 申请人:通用电气公司