专利名称：用于燃气轮机发动机中的流控制的系统和方法
技术领域：
本文公开的主题涉及燃烧室，并且更具体而言，涉及燃气轮机发动机内的流控制。
背景技术：
各种燃烧系统包括燃烧室，在燃烧室中，燃料和空气燃烧而产生热的气体。例如，燃气轮机发动机可包括一个或多个燃烧室，燃烧室构造成接收来自压缩机的压缩空气，将燃料喷射到压缩空气中，并且产生热的燃烧气体，以驱动涡轮发动机。各个燃烧室可包括一个或多个燃料喷嘴、在燃烧衬套内的燃烧区、包围燃烧衬套的流动套管，以及气体过渡管道。来自压缩机的压缩空气通过燃烧衬套和流动套管之间的间隙流到燃烧区。在该间隙中可设置用以容纳诸如交叉火管(crossfire tube)、火焰检测器等各种构件的结构。可惜的 是，在压缩空气经过这样的结构时可产生流扰动，从而降低燃气轮机发动机的性能。
发明内容
下面对在范围方面与原本声明的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意图限制声明的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面阐述的实施例的各种形式。在第一个实施例中，一种系统包括燃气轮机燃烧器，燃气轮机燃烧器包括设置在燃烧区域的周围的燃烧衬套、设置在燃烧衬套的周围的流动套管、在燃烧衬套和流动套管之间的空气通道、设置在燃烧衬套和流动套管的下游的燃料喷射器、在燃烧衬套和流动套管之间延伸的衬套安装件，以及在燃烧衬套和流动套管之间延伸的交叉火管。燃料喷射器、衬套安装件和交叉火管在流增强布置中沿着公共轴线相对于燃气轮机燃烧器的轴线沿轴向方向对准彼此。另外，流增强布置减少燃料喷射器、衬套安装件和交叉火管导致的空气流扰动。在第二个实施例中，一种系统包括涡轮燃烧器对准装置，涡轮燃烧器对准装置包括构造成在燃气轮机燃烧器的燃烧衬套和流动套管之间延伸的涡轮燃烧器衬套安装件，以及构造成在燃烧衬套和流动套管之间延伸的涡轮燃烧器结构。涡轮燃烧器衬套安装件和涡轮燃烧器结构构造成在流增强布置中沿着公共轴线相对于燃气轮机燃烧器的轴线沿轴向方向对准彼此。另外，流增强布置减少涡轮燃烧器衬套安装件和涡轮燃烧器结构导致的空气流扰动。在第三个实施例中，一种方法包括将空气流引导到在燃气轮机燃烧器的燃烧衬套和流动套管之间延伸的交叉火管的周围，将空气流引导到在燃烧衬套和流动套管之间延伸的衬套安装件的周围，以及通过沿轴向对准交叉火管和衬套安装件的周围的空气流来减少空气流扰动。
当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中
图I是具有燃烧器的涡轮系统的一个实施例的框 图2是图I中示出的涡轮系统的一个实施例的剖面侧视图，其进一步示出了燃烧器的细节；
图3是图2中示出的燃烧器的一个实施例的在线3-3内得到的局部横截面侧视图，其示出了流增强布置；
图4是流增强布置和多个燃料喷射器的一个实施例的沿着图3的线4-4得到的横截面俯视 图5是流增强布置和多个燃料喷射器的一个实施例的沿着图3的线4-4得到的横截面俯视图； 图6是流增强布置和多个燃料喷射器的一个实施例的沿着图3的线4-4得到的横截面俯视 图I是流增强布置的一个实施例的在图4的线7-7内得到的横截面俯视 图8是流增强布置的一个实施例的在图4的线7-7内得到的横截面俯视 图9是流增强布置的一个实施例的在图4的线7-7内得到的横截面俯视 图10是流增强布置的一个实施例的在图5的线10-10内得到的横截面俯视 图11是流增强布置的一个实施例的在图5的线10-10内得到的横截面俯视 图12是流增强布置的一个实施例的在图5的线10-10内得到的横截面俯视图；以及 图13是在实现流增强布置的一个实施例之前和之后的燃烧器的正面正视图。 部件列表
10涡轮系统
11燃气轮机发动机
12燃料喷嘴 14 燃料供应 16 燃烧器 18 涡轮
20 排气出口 22 轴 24 压缩机 26 空气进气口 28 负载 34 端盖 36 首端 38 燃烧室 40 燃烧壳体 42 燃烧衬套 44 流动套管
46空心的环形空间
48过渡件50箭头
52轴向方向
54径向方向
56周向方向
58纵向轴线
60上游侧
62下游侧
64压缩空气流
66交叉火管
67第一尾流区域
68火焰
70外部部分
72下游空气流
74衬套安装件
76第二尾流区域
80径向距离
81流增强布置
82空气流
84燃料喷射器
85帽
86燃料
88燃料歧管
90燃料开口
92空气-燃料混合物
110轴线
112交叉火管的上游流
114交叉火管的下游流
116衬套安装件的上游流
118衬套安装件的下游流
130第一对准装置
132第二对准装置
170结构
172上死点。
具体实施例方式下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述，可能不会在说明书中对实际实现的所有特征进行描述。应当理解，当例如在任何工程或设计项目中开发任何这种实际实现时，必须作出许多对实现而言专有的决定来实现开发者的具体目标，例如符合与系统有关及与商业有关的约束，开发人员的具体目标可根据不同的实现彼此有所改变。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但尽管如此，对具有本公开的益处的普通技术人员来说，这种开发工作将是设计、生产和制造的例行任务。当介绍本发明的各实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图表示存在一个或多个该元件。用语“包括”、“包含”和“具有”意图为包括性的，并且表示除了列出的元件之外，可存在另外的元件。如下面详细论述的那样，公开的实施例提供用于使用流增强布置来减少阻碍气体流的结构导致的空气流扰动的系统和方法。例如，结构可阻碍燃气轮机发动机的燃气轮机燃烧器的燃烧衬套和流动套管之间的空气流。流增强布置可包括沿轴向对准来自结构中的一个或多个的尾流。具体而言，流增强布置可包括在流增强布置中沿着公共轴线相对于燃气轮机燃烧器的轴线沿轴向方向对准彼此的燃料喷射器、衬套安装件以及交叉火管。流增强布置的结构中的一个或多个可包括翼型形横截面。另外，结构的顺序在各种实施例中可有所改变。另外，在某些实施例中，结构中的一个或多个可联接在一起。在公开的实施例中，对准来自结构的尾流会帮助减少燃气轮机燃烧器中的空气流扰动。 公开的实施例会减少燃气轮机燃烧器中的结构导致的空气流扰动，以提供若干益处。例如，在没有公开的实施例的情况下，在流增强布置的下游喷射的燃料可被拉到空气流扰动中。燃料可在空气流扰动中积聚，并且导致拢焰，从而降低燃气轮机发动机的性能。另夕卜，空气流扰动的存在可造成跨过燃烧衬套有较高的压降。目前公开的实施例采用流增强布置来减少空气流扰动，并且避免了其它空气流扰动减少方法的缺点。例如，使用流增强布置可降低拢焰的可能性，提高燃气轮机发动机性能，以及降低跨过燃烧衬套的压降。另外，流增强布置可能不那么昂贵、不那么复杂、制造和组装起来较容易，而且比其它空气流扰动减少方法更可靠。因而，使用公开的流增强布置特别好地适合于减少燃气轮机发动机和其它燃烧系统中的空气流扰动。图I是具有燃气轮机发动机11的涡轮系统10的一个实施例的框图。如下详细地描述的那样，公开的涡轮系统10采用具有改进的设计的一个或多个燃烧器16来减少燃烧器16的空气供应通道内的空气流扰动。涡轮系统10可使用液体燃料或气体燃料(诸如天然气和/或合成气体)来驱动涡轮系统10。如所描绘的那样，一个或多个燃料喷嘴12吸入燃料供应14，部分地混合燃料与空气，并且将燃料和空气混合物分配到燃烧器16中，在燃烧器16中，在燃料和空气之间发生进一步的混合。空气-燃料混合物在燃烧器16内的室中燃烧，从而产生热的加压排气。燃烧器16通过涡轮18将排气引导向排气出口 20。在排气传送通过涡轮18时，气体迫使涡轮叶片沿着涡轮系统10的轴线旋转轴22。如所示出的那样，轴22连接到涡轮系统10的各种构件上，包括压缩机24。压缩机24还包括联接到轴22上的叶片。在轴22旋转时，压缩机24内的叶片也旋转，从而压缩从空气进气口 26通过压缩机24且进入到燃料喷嘴12和/或燃烧器16中的空气。轴22还可连接到负载28上，负载28可为运载工具或固定负载，诸如例如动力装置中的发电机或航空器上的推进器。负载28可包括能够由涡轮系统10的旋转输出供应动力的任何适当的装置。图2是图I中示出的燃气轮机发动机11的燃烧器16的一个实施例的剖面侧视图。在以下论述中，可相对于燃烧器16的纵向轴线58参照轴向方向或轴线52、径向方向或轴线54以及周向方向或轴线56。如所示出的那样，一个或多个燃料喷嘴12位于燃烧器16的内部，其中，各个燃料喷嘴12构造成在将空气、燃料或空气-燃料混合物喷射到燃烧器16中处的上游在燃料喷嘴12的中间壁或内壁内部分地预混合空气和燃料。例如，各个燃料喷嘴12可将燃料转移到空气通道中，从而部分地预混合燃料的一部分与空气，以减少高温区和氧化氮(NOx)排放。另外，燃料喷嘴12可按适于最佳燃烧、排放、燃料消耗和动力输出的比率将燃料-空气混合物15喷射到燃烧器16中。如图2中示出的那样，该多个燃料喷嘴12在燃烧器16的首端36的附近附连到端盖34上。压缩空气和燃料被引导通过端盖34和首端36到达各个燃料喷嘴12，燃料喷嘴12将燃料-空气混合物15分配到燃烧器16的燃烧室38中。燃烧室38或燃烧区域大体由燃烧壳体40、燃烧衬套42和流动套管44限定。如图2中显示的那样，流动套管44设置在燃烧衬套42的周围。在某些实施例中，流动套管44和燃烧衬套42沿着轴线58彼此共轴，以限定空心的环形空间46或环形空气通道，环形空间46或环形空气通道可使得空气47能够通过，以冷却首端36和燃烧室38，以及使空气47进入到首端36和燃烧室38中。如下面论述的那样，一个或多个流增强布置可设置在空心的环形空间46中，以减少与空心的环形空间46中的结构相关联的空气流扰动。例如，流增强布置可使结构沿着公共轴线相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准彼此，以减少结构导致的空气流扰动。照这样，流增 强布置帮助改进在流增强布置的下游的流动、空气-燃料混合和燃烧。例如，在流增强布置的下游，燃料喷嘴12将燃料和空气喷射到燃烧室38中，以产生热的燃烧气体，然后燃烧气体如箭头50所示出的那样通过过渡件48而流到涡轮18。然后燃烧气体如上面论述的那样驱动涡轮18旋转。图3是图2的燃烧器16的一个实施例的在线3-3内得到的局部横截面侧视图。如所示出的那样，燃烧器16包括接收压缩空气流64的上游侧60，以及将压缩空气流64输出到首端36的下游侧62。具体而言，空气流64进入环形空间46的上游侧60。移到上游侧60的下游，交叉火管66在燃烧衬套42和流动套管44之间沿径向54延伸。交叉火管66阻碍流过环形空间46的空气流64，从而在位于交叉火管66的下游的第一尾流区域67中产生尾流。尾流区域67是在交叉火管66周围围绕的流体流导致的、直接在交叉火管66的后面的再循环流区域。在其它实施例中，在燃烧器16的环形空间46中可发现的且能够阻碍空气流64的其它结构，诸如(但不限于)火焰检测器、火花塞、凸起部、间隔件、压力探头、沿轴向分级的空气喷射器、传感器、检测仪表孔等，可位于图3中显示的交叉火管66所处的地方。在某些实施例中，结构66的高度可与燃烧衬套42和流动套管44之间的径向距离80大致相同。在其它实施例中，结构66的高度可小于径向距离80，以适应燃烧器16的各种构件在操作期间的热膨胀和/或移动。在示出的实施例中，交叉火管66在燃烧器16和燃气轮机发动机11的另一个燃烧器之间延伸。来自其它燃烧器的火焰68通过交叉火管66的外部部分70被引导到燃烧器16，以点燃燃烧室38中的空气-燃料混合物。在流64经过交叉火管66且移动到下游62时，流72接触在燃烧衬套42和流动套管44之间沿径向54延伸的衬套安装件74。衬套安装件74帮助防止燃烧衬套42在燃烧器16的操作期间沿轴向移动和/或旋转。在某些实施例中，衬套安装件74可包括联接到彼此上的第一安装部分和第二安装部分。第一安装部分可联接到燃烧衬套42上，而第二安装部分可联接到流动套管44上。衬套安装件74阻碍从交叉火管66中流出的下游空气流72，从而在位于衬套安装件74的下游的第二尾流区域76中产生尾流。尾流区域76是在衬套安装件74周围围绕的流体流导致的、直接在衬套安装件74的后面的再循环流区域。在其它实施例中，诸如(但不限于)火焰检测器、火花塞、凸起部、间隔件、压力探头、沿轴向分级的空气喷射器、传感器、检测仪表孔等其它结构可位于图3中显示的衬套安装件74所处的地方。在某些实施例中，衬套安装件74的高度可与燃烧衬套42和流动套管44之间的径向距离80大致相同。在其它实施例中，衬套安装件74或其它结构的高度可小于径向距离80，以适应燃烧器16的各种构件在操作期间或由于其它原因而引起的热膨胀和/或移动。在其它实施例中，可交换交叉火管66和衬套安装件74的位置。换句话说，衬套安装件74可在交叉火管66的上游。当交叉火管66和衬套安装件70在流增强布置81中沿着公共轴线相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准彼此时，在衬套安装件70的下游的空气流82中的空气流扰动的量减少。在某些实施例中，下游空气流82可遇到设置在交叉火管66、衬套安装件70、燃烧衬套42和流动套管44的下游的一个或多个燃料喷射器84。具体而言，燃料喷射器84可位于由帽85形成的环带中。在某些实施例中，燃料喷射器84可为在燃料喷嘴12的上游将燃料86的一部分喷射到下游空气流82中的四元(quaternary)喷射器。通过燃料歧管 88，燃料86可被传输到燃料喷射器84。在某些实施例中，一个或多个燃料开口 90可设置在燃料喷射器84中，面朝燃烧器16的下游侧62。燃料86可与下游空气流82混合而形成空气-燃料混合物92，然后空气-燃料混合物92流到燃料喷嘴12。当交叉火管66、衬套安装件70和燃料喷射器84在流增强布置81中沿着公共轴线相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准彼此时，在燃料喷射器84的下游的空气-燃料混合物92中的空气流扰动量减少。图4是流增强布置81的一个实施例的沿着图3中标为4-4的线得到的俯视横截面图。如图4中显示的那样，交叉火管66、衬套安装件74和燃料喷射器84沿着轴线110相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准。另外，交叉火管66位于衬套安装件74的上游。在示出的实施例中，交叉火管66具有圆形横截面形状。在其它实施例中，如下面详细地论述的那样，交叉火管66可具有其它横截面形状，诸如椭圆形形状、锥形形状、空气动力学形状或翼型形状。示出的衬套安装件74具有长方形的横截面形状。在其它实施例中，如下面详细地论述的那样，衬套安装件74可具有其它横截面形状，诸如圆形形状、椭圆形形状、锥形形状、空气动力学形状或翼型形状。在各种实施例中，可调节交叉火管66和衬套安装件74的形状和其它特性(例如宽度、长度、高度、表面纹理、交叉火管66和衬套安装件74之间的间距等)，以分别减少第一尾流区域67和第二尾流区域76中的尾流。如图4中显示的那样，在到达交叉火管66之后，空气流64在交叉火管66的周围分成上游流112。上游流112沿着交叉火管66的相反的弯曲表面流动，而下游流114则组合起来在第一尾流区域67中形成下游空气流72。类似地，下游空气流72在衬套安装件74的周围分成上游流116。上游流116沿着衬套安装件74的相反的表面流动，而下游流118则组合起来而在第二尾流区域76中形成下游空气流82。如下详细地论述的那样，交叉火管
66和衬套安装件74中的一个或两者可具有可改进流112、114、116和/或118的空气动力学横截面形状。如图4中进一步示出的那样，环形空间46可包括不止一个燃料喷射器84。各个燃料喷射器84可具有空气动力学横截面形状或翼型横截面形状。因而,燃料喷射器84、衬套安装件74或交叉火管66中的至少一个包括翼型形横截面。燃料喷射器84的这种构造可减少在燃料喷射器84的下游的空气-燃料混合物92中的尾流。另外，交叉火管66、衬套安装件74和燃料喷射器84在流增强布置81中对准可提供若干益处。例如，在衬套安装件74的后面，较少燃料86可被拉到尾流区域76中。这可降低燃气轮机发动机11的拢焰的可能性，以及/或者使得能够有更高的燃料喷射效率，以提高燃气轮机发动机11的性能。另夕卜，通过使用流增强布置81，可减少通过环形空间46的总压降。因而，使用流增强布置81可改进首端36的上游的空气流和空气-燃料混合的均匀性，从而改进燃料喷嘴12中的空气流和空气-燃料混合。图5是流增强布置81的另一个实施例的沿着图3中标有4-4的线得到的俯视横截面图。如图5中显示的那样，衬套安装件74位于交叉火管66的上游。在其它方面，示出的实施例类似于图4中显示的实施例。例如，在示出的实施例中，交叉火管66具有圆形横截面形状，而衬套安装件74具有长方形横截面形状。另外，上游流116和下游流118在衬套安装件74的周围流动，而上游流112和下游流114则在交叉火管66的周围流动。另外，衬套安装件74、交叉火管66和燃料喷射器84沿着图5中显示的轴线110对准是流增强布 置81的另一个实例。因而，流增强布置81可包括呈不同顺序或次序的各种结构。例如，在某些实施例中，燃料喷射器84可在交叉火管66和/或衬套安装件74的上游。图6是流增强布置81的一个实施例的沿着图3中标有4-4的线得到的俯视横截面图。如图6中显示的那样，交叉火管66位于衬套安装件74的上游。在其它实施例中，衬套安装件74可位于交叉火管66的上游。在示出的实施例中，交叉火管66和衬套安装件74联接在一起。流增强布置81的这种构造有效地消除了交叉火管66的下游的第一尾流区域67。在示出的实施例中，交叉火管66和衬套安装件74的整体式结构具有可减少第二尾流区域76中的尾流的空气动力学横截面形状，诸如翼型形状。换句话说，交叉火管66构成空气动力学横截面形状的第一部分，而衬套安装件74则构成第二部分。如图6中显示的那样，上游流112沿着交叉火管66的空气动力学表面流动，而下游流118则沿着衬套安装件74的空气动力学表面流动，并且以空气动力学的方式再组合起来而在尾流区域76中形成从衬套安装件74延伸的下游空气流82。因而，交叉火管66和衬套安装件74的整体式结构可减少下游空气流82中的尾流。换句话说，交叉火管66和衬套安装件74的空气动力学横截面形状基本减少或消除衬套安装件74的下游的低速再循环区。在没有交叉火管66和衬套安装件74的空气动力学横截面形状的情况下，由于在下游流118之间的间隙显著的原因，尾流区域76可包括低速区域。在示出的实施例中，下游流118逐渐彼此会聚，以消除这种间隙，从而降低在衬套止动件74的下游有任何低速区域的可能性。换句话说，上游流112和下游流118被交叉火管66和衬套安装件74的整体式结构的空气动力学横截面形状导引向彼此而在衬套止动器74的直接下游结合，以填充尾流区域76。在其它实施例中，交叉火管66和衬套安装件74的整体式结构可不具有空气动力学横截面形状。另外，示出的实施例的交叉火管66包括第一对准装置130，而衬套安装件74包括第二对准装置132。第一对准装置130和第二对准装置132彼此匹配，以使交叉火管66、衬套安装件74和燃料喷射器84沿轴向方向52沿着轴线110保持对准。如图6中显示的那样，第一对准装置130可为外凸式对准部分(例如凸块)，而第二对准装置132可为内凹式对准部分(例如凹口)。在其它实施例中，第一对准装置130可为内凹式对准部分，而第二对准装置132可为外凸式对准部分。在没有第一对准装置130和第二对准装置132的情况下，由于交叉火管66的圆形横截面形状的原因，衬套安装件74可绕着交叉火管66旋转。在其中交叉火管66不具有圆形横截面形状的其它实施例中，可省略第一对准装置130和第二对准装置132。在某些实施例中，交叉火管66和衬套安装件74可通过粘合剂、焊缝、铜焊、螺栓、螺钉、机械接头或其它适当的紧固件而联接在一起。另外，交叉火管66和衬套安装件74中的一个或两者可联接到燃烧衬套42和流动套管44中的一个或两者上。图7是流增强布置81的一个实施例的在图4中标有7-7的线内得到的俯视横截面图。如图7中显示的那样，交叉火管66和衬套安装件74沿着轴线110相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准。另外，交叉火管66位于衬套安装件74的上游。另外，交叉火管66具有可减少第一尾流区域67中的尾流的空气动力学横截面形状或翼型横截面形状。在其它实施例中，交叉火管66可具有其它空气动力学横截面形状，诸如椭圆形、锥形或大体发散-会聚的表面。因而，燃料喷射器84可为流增强布置81的第一翼型形横截面，而交叉火管66则可为第二翼型形横截面。在其它方面，示出的实施例类似于前面论述的实施例。
图8是流增强布置81的另一个实施例的在图4中标有7-7的线内得到的俯视横截面图。如图8中显示的那样，交叉火管66和衬套安装件74沿着轴线110相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准。另外，交叉火管66位于衬套安装件74的上游。另外，衬套安装件74具有可减少第二尾流区域76中的尾流的空气动力学横截面形状或翼型横截面形状。在其它实施例中，衬套安装件74可具有其它空气动力学横截面形状，诸如椭圆形、锥形或大体发散-会聚的表面。在其它方面，示出的实施例类似于前面论述的实施例。图9是流增强布置81的另一个实施例的在图4中标有7-7的线内得到的俯视横截面图。如图9中显示的那样，交叉火管66和衬套安装件74沿着轴线110相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准。另外，交叉火管66位于衬套安装件74的上游。另外，交叉火管66和衬套安装件74两者均具有可分别减少第一尾流区域67和第二尾流区域76中的尾流的空气动力学横截面形状或翼型横截面形状。在其它实施例中，交叉火管66和衬套安装件74可具有其它空气动力学横截面形状，诸如椭圆形、锥形或大体发散-会聚的表面。在某些实施例中，燃料喷射器84可包括翼型形横截面，并且设置在交叉火管66和/或衬套安装件74的或者上游或者下游。例如，燃料喷射器84可为流增强布置81的第一翼型形横截面，衬套安装件74可为第二翼型形横截面，而交叉火管66可为第三翼型形横截面。在其它方面，示出的实施例类似于前面论述的实施例。图10是流增强布置81的一个实施例的在图5中标有10-10的线内得到的俯视横截面图。如图10中显示的那样，交叉火管66和衬套安装件74沿着轴线110相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准。另外，衬套安装件74位于交叉火管66的上游。另外，衬套安装件74具有可减少第一尾流区域67中的尾流的空气动力学横截面形状或翼型横截面形状。因而，燃料喷射器84可为流增强布置81的第一翼型形横截面，而衬套安装件74则可为第二翼型形横截面。在其它方面，示出的实施例类似于前面论述的实施例。图11是流增强布置81的另一个实施例的在图5中标有10-10的线内得到的俯视横截面图。如图11中显示的那样，交叉火管66和衬套安装件74沿着轴线110相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准。另外，衬套安装件74位于交叉火管66的上游。另外，交叉火管66具有可减少第二尾流区域76中的尾流的空气动力学横截面形状或翼型横截面形状。在其它方面，示出的实施例类似于前面论述的实施例。图12是流增强布置81的另一个实施例的在图5中标有10-10的线内得到的俯视横截面图。如图12中显示的那样，交叉火管66和衬套安装件74沿着轴线110相对于燃烧器16的轴线58沿轴向方向52对准。另外，衬套安装件74位于交叉火管66的上游。另外，衬套安装件74和交叉火管66两者具有可分别减少第一尾流区域67和第二尾流区域76中的尾流的空气动力学横截面形状或翼型横截面形状。换句话说，衬套安装件74可为流增强布置81的第一翼型形横截面，而交叉火管66则可为第二翼型形横截面。如同前面的实施例一样，燃料喷射器84可包括翼型形横截面，并且设置在交叉火管66和/或衬套安装件74的或者上游或者下游。在其它方面，示出的实施例类似于前面论述的实施例。图13是在实现流增强布置81的一个实施例之前和之后的燃烧器16的正面正视图。在图13的左边，显示了在实现流增强布置81之前的燃烧器16。具体而言，显示了流动套管44包围燃烧衬套42，并且显示了结构170在流动套管44和燃烧衬套42之间延伸。 结构170的实例包括(但不限于)交叉火管66、衬套安装件74、燃料喷射器84、火焰检测器、火花塞、凸起部、间隔件、压力探头、沿轴向分级的空气喷射器、传感器、检测仪表孔或在燃烧器16的环形空间46可发现的任何类似的物体。例如，相对于燃烧衬套42的上死点(TDC) 172，三个衬套安装件74可安装在大约60度、180度和300度处。在其它实施例中，衬套安装件74可安装在不同的位置处，并且衬套安装件74的数量可大于或少于三个。另外，在某些实施例中，每个燃烧器16可安装两个交叉火管66。如图13的左边所显示的那样，各种结构170不对准彼此。因而，各个结构在结构170的下游产生空气流扰动。在图13的右边，显示了在实现流增强布置81之后的燃烧器16。具体而言，若干结构170已经沿轴向方向52对准彼此。因而，与图13的左边相比，空气流扰动的数量已经下降。另外，结构170中的一个或多个还可包括空气动力学横截面形状，以减少结构170的下游的尾流。本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例具有不异于权利要求的字面语言的结构元素，或者如果这样的其它实例包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则它们意图处于权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种系统，包括 燃气轮机燃烧器(16),其包括 设置在燃烧区域(38)的周围的燃烧衬套(42)； 设置在所述燃烧衬套(42)的周围的流动套管(44)； 在所述燃烧衬套(42)和所述流动套管(44)之间的空气通道(46) 设置在所述燃烧衬套(42)和所述流动套管(44)的下游的燃料喷射器(84)； 在所述燃烧衬套(42)和所述流动套管(44)之间延伸的衬套安装件(74);以及在所述燃烧衬套(42)和所述流动套管(44)之间延伸的交叉火管(66)，其中，所述燃料喷射器(84)、所述衬套安装件(74)和所述交叉火管￠6)在流增强布置(81)中沿着公共轴线(110)相对于所述燃气轮机燃烧器(16)的轴线(58)沿轴向方向(52)对准彼此，其中，所述流增强布置(81)减少所述燃料喷射器(84)、所述衬套安装件(74)和所述交叉火管(66)导致的空气流扰动(67，76)。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述燃料喷射器(84)包括第一翼型形横截面，所述衬套安装件包括第二翼型形横截面，并且所述交叉火管包括第三翼型形横截面。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述燃料喷射器(84)、所述衬套安装件(74)或所述交叉火管(66)中的至少一个包括翼型形横截面。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述燃料喷射器(84)包括第一翼型形横截面，并且所述衬套安装件(74)或所述交叉火管￠6)包括第二翼型形横截面。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述衬套安装件(74)包括第一翼型形横截面，并且所述交叉火管出6)包括第二翼型形横截面。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述衬套安装件(74)和所述交叉火管(66)沿着通过所述空气通道(46)的空气流径设置在所述燃料喷射器(84)的上游。
7.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述衬套安装件(74)沿着通过所述空气通道(46)的空气流径设置在所述交叉火管￠6)的上游。
8.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述交叉火管(66)沿着通过所述空气通道(46)的空气流径设置在所述衬套安装件(74)的上游。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述衬套安装件(74)和所述交叉火管(66)联接在一起。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统包括具有所述衬套安装件(74)和所述交叉火管(66)两者的整体式空气动力学结构。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述衬套安装件(74)包括空气动力学形状的第一部分，所述交叉火管￠6)包括空气动力学形状的第二部分，并且所述衬套安装件(74)联接到所述交叉火管￠6)上，以限定所述空气动力学形状。
12.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述衬套安装件(74)包括联接到第二安装部分上的第一安装部分，所述第一安装部分联接到所述燃烧衬套(42)上，并且所述第二安装部分联接到所述流动套管(44)上。
13.—种系统,包括 涡轮燃烧器对准装置，其包括 构造成在燃气轮机燃烧器(16)的燃烧衬套(42)和流动套管(44)之间延伸的涡轮燃烧器衬套安装件(74)；以及 构造成在所述燃烧衬套(42)和所述流动套管(44)之间延伸的涡轮燃烧器结构(66)，其中，所述涡轮燃烧器衬套安装件(74)和所述涡轮燃烧器结构(66)构造成在流增强布置(81)中沿着公共轴线(110)相对于所述燃气轮机燃烧器(16)的轴线(58)沿轴向方向(52)对准彼此，其中，所述流增强布置(81)减少所述涡轮燃烧器衬套安装件(74)和所述涡轮燃烧器结构(66)导致的空气流扰动(67，76)。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述涡轮燃烧器结构(66)包括交叉火管(66)、火焰检测器、火花塞、凸起部、间隔件、压力探头、沿轴向分级的空气喷射器、传感器、检测仪表孔或它们的组合。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统包括具有设置在所述燃烧衬套(42)和所述流动套管(44)之间的空气通道(46)中的所述涡轮燃烧器对准装置的所述燃气轮机燃烧器(16)或燃气轮机发动机(11)。
全文摘要
本发明涉及用于燃气轮机发动机中的流控制的系统和方法。一种系统包括燃气轮机燃烧器，燃气轮机燃烧器包括设置在燃烧区域的周围的燃烧衬套、设置在燃烧衬套的周围的流动套管、在燃烧衬套和流动套管之间的空气通道、设置在燃烧衬套和流动套管的下游的燃料喷射器、在燃烧衬套和流动套管之间延伸的衬套安装件，以及在燃烧衬套和流动套管之间延伸的交叉火管。燃料喷射器、衬套安装件和交叉火管在流增强布置中沿着公共轴线相对于燃气轮机燃烧器的轴线沿轴向方向对准彼此。流增强布置减少燃料喷射器、衬套安装件和交叉火管导致的空气流扰动。
文档编号F23R3/28GK102798150SQ20121016352
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者B.D.克劳利, D.W.奇拉, A.R.罕 申请人:通用电气公司