燃烧器衬里中的热声阻尼器的制作方法

文档序号:36192894发布日期:2023-11-30 00:04阅读:31来源:国知局
燃烧器衬里中的热声阻尼器的制作方法

1.本公开大体上涉及燃烧器衬里,并且具体地,涉及燃烧器衬里的中空板中的热声阻尼器



背景技术:

2.燃气涡轮发动机大体上包括布置成彼此流动连通的风扇和核心,其中核心在通过燃气涡轮发动机的流动方向上被设置在风扇的下游

燃气涡轮发动机的核心以串行流动顺序大体上包括压缩机区段

燃烧区段

涡轮区段和排气区段

附图说明
3.前述及其他特征和优点将更具体地从如附图中所示的各种示例性实施例的以下描述中变得显而易见,其中相似参考数字大体上指示相同的

功能类似的和
/
或结构类似的元件

4.图1是根据本公开的实施例的涡轮发动机的示意性横截面图

5.图
2a
是根据本公开的实施例的图1的涡轮发动机的燃烧区段的示意性纵向横截面视图

6.图
2b
是根据本公开的实施例的图1的涡轮发动机的燃烧器的示意性横向横截面视图

7.图3是根据本公开的实施例的燃烧器的外衬里的示意性透视图

8.图4是根据本公开的实施例的燃烧器的内衬里和外衬里的区段的示意图

9.图5是根据本公开的实施例的安装到骨架网状结构的多个板中的一个板的示意图

10.图6是根据本公开的实施例的沿着图5中所示的横截面线
6-6
的多个板中的一个板的示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

11.图7是根据本公开的实施例的多个板中的一个板的顶视图,显示了多个外孔和多个外开口

12.图8是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的替代示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

13.图9是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

14.图
10
是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

15.图
11
是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

16.图
12
是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

17.图
13
是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

18.图
14a
是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的示意性横截面视图

19.图
14b

14c
显示了根据本公开的实施例的多个板中的一个板的顶视图

20.图
15
是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

21.图
16
是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

22.图
17
是根据本公开的另一实施例的多个板中的一个板的示意性横截面视图,显示了第一子腔和第二子腔的布置

具体实施方式
23.本公开的附加特征

优点和实施例出于以下详细描述

附图和权利要求的考虑而被阐述或显而易见

此外,应当理解,本公开的前述概述和以下详细描述两者是示例性的,并且旨在提供进一步的解释,而不限制所要求保护的本公开的范围

24.下面详细讨论了本公开的各种实施例

尽管讨论了特定实施例,但是这仅是为了例释的目的

相关领域的技术人员将认识到,在不背离本公开的精神和范围的情况下,可以使用其他部件和构造

25.在以下说明书和权利要求书中,可能会提及许多“可选的”或“可选地”元件,意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生,并且该描述包括事件发生的实例以及事件不发生的实例

26.本文在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言可以被应用于修饰任何可允许变化而不会导致与其相关的基本功能的变化的定量表示

因此,由诸如“大约”、“近似”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值

在至少一些情况下,近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度

这里以及在整个说明书和权利要求书中,范围限制可以被组合和
/
或互换

除非上下文或语言另有指出,否则这些范围被标识并且包括其中包含的所有子范围

27.如本文可以使用的,术语“轴向”和“轴向地”是指基本上平行于涡轮发动机或燃烧器的中心线延伸的方向和取向

此外,术语“径向”和“径向地”是指基本上垂直于涡轮发动机或燃料-空气混合器组件的中心线延伸的方向和取向

另外,如本文所用,术语“周向”和“周向地”是指关于涡轮发动机或燃料-空气混合器组件的中心线弧形地延伸的方向和取向

28.对于多轴燃气涡轮发动机,压缩机区段可以包括设置在低压压缩机
(lpc)
下游的高压压缩机
(hpc)
,并且涡轮区段可以类似地包括设置在高压涡轮
(hpt)
下游的低压涡轮
(lpt)。
利用这种构造,
hpc
经由高压轴
(hps)

hpt
联接,并且
lpc
经由低压轴
(lps)

lpt
联接

在操作中,风扇上的至少一部分空气被提供到核心的入口

这部分空气被
lpc
逐渐压缩,然后被
hpc
压缩,直到压缩空气到达燃烧区段

燃料与压缩空气混合,并且在燃烧区段内燃烧,以产生燃烧气体

与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧的燃料通过燃料喷嘴被输送到燃烧区段

燃烧气体从燃烧区段被导向通过
hpt
,然后通过
lpt。
通过涡轮区段的燃烧气体流
驱动
hpt

lpt

hpt

lpt
各自又经由
hps

lps
驱动
hpc

lpc
中的相应一个

然后,燃烧气体被导向通过排气区段,例如,到达大气
。lpt
驱动
lps

lps
驱动
lpc。
除了驱动
lpc
以外,
lps
还可以通过动力齿轮箱驱动风扇,这允许风扇以比
lps
的转速更少的每单位时间转数旋转,用于更大效率

29.如将在以下段落中进一步详细描述的,在恶劣的热和应力环境下,燃烧器具有改进的衬里耐用性

燃烧器包括骨架网状结构
(
也称为吊架或桁架
)
,其上安装有内衬里和外衬里

骨架网状结构整体上用作内衬里和外衬里的支撑结构

在实施例中,骨架网状结构可以由金属制成

骨架网状结构与内衬里和外衬里一起限定燃烧室

内衬里和外衬里包括多个板

多个板至少覆盖骨架网状结构的内侧

在实施例中,多个板可以由陶瓷材料

陶瓷基复合
(cmc)
材料

或涂有
cmc
或热障涂层
(tbc)
的金属制成

在实施例中,多个板暴露于热火焰

多个板中的每个板是中空的并且包括内壁和外壁

中空的多个板在由于热气体导致的主要面损伤的情况下,提供了衬里保护

骨架网状结构与多个板一起可以通过减少或基本上消除环向应力来改进耐用性,同时为燃烧器提供轻质的衬里构造

另外,多个板与骨架网状结构一起使用提供了便于各个板的制造和
/
或检查

维修和更换的模块化或分段式构造

另外,每个中空板内部的空间可以被细分成两个或更多个腔,以便形成例如双层腔来阻尼燃烧动态压力振荡

可以使用各种构造来调谐中空板腔,以有效地阻尼大范围的频率

此外,每个中空板内部的空间内的两个或更多个腔中的至少一个腔用作阻尼器

例如,板内的两个腔可以被调谐以同时用作阻尼器,并且被调谐以减少宽范围的燃烧动态频率

多个板中的每个板都可以设置有声学阻尼特征

替代地,多个板中的一个或多个选定板可以设置有声学阻尼特征

任何组合都可以针对一定范围的频率

30.图1是根据本公开的实施例的涡轮发动机
10
的示意性横截面视图

更具体地,对于图1所示的实施例,涡轮发动机
10
是高旁通涡轮发动机

如图1所示,涡轮发动机
10
限定轴向方向
a(
平行于供参考的纵向中心线
12
延伸
)
和径向方向r,径向方向r大体上垂直于轴向方向
a。
涡轮发动机
10
包括风扇区段
14
和设置在风扇区段
14
下游的核心涡轮发动机
16。
术语“下游”在本文中参考空气流动方向
58
使用

31.所描绘的核心涡轮发动机
16
大体上包括外壳
18
,外壳
18
基本上是管状的并且限定环形入口
20。
外壳
18
以串行流动关系包住包括增压器或低压压缩机
(lpc)22
和高压压缩机
(hpc)24
的压缩机区段

燃烧区段
26、
包括高压涡轮
(hpt)28
和低压涡轮
(lpt)30
的涡轮区段

以及喷射排气喷嘴区段
32。
高压轴
(hps)34

hpt 28
驱动地连接到
hpc 24。
低压轴
(lps)36

lpt 30
驱动地连接到
lpc 22。
压缩机区段

燃烧区段
26、
涡轮区段和喷射排气喷嘴区段
32
一起限定核心空气流动路径
37。
32.对于所描绘的实施例,风扇区段
14
包括具有可变螺距的风扇
38
,风扇
38
具有以间隔开的方式联接到盘
42
的多个风扇叶片
40。
如所描绘的,风扇叶片
40
大体上沿着径向方向r从盘
42
向外延伸

由于风扇叶片
40
可操作地联接到合适的致动构件
44
,致动构件
44
被构造成一致地共同改变风扇叶片
40
的螺距,因此每个风扇叶片
40
能够相对于盘
42
围绕螺距轴线
p
旋转

风扇叶片
40、

42
和致动构件
44
能够通过
lps 36
跨动力齿轮箱
46
围绕纵向中心线
12(
纵向轴线
)
一起旋转

动力齿轮箱
46
包括多个齿轮,用于将风扇
38
相对于
lps 36
的旋转速度调节或控制到更有效的旋转风扇速度

33.盘
42
由可旋转的前轮毂
48
覆盖,可旋转的前轮毂
48
具有空气动力学轮廓,以促进
空气流通过多个风扇叶片
40。
另外,风扇区段
14
包括周向包围风扇
38

/
或核心涡轮发动机
16
的至少一部分的环形风扇壳体或机舱
50。
机舱
50
可以被构造成通过多个周向间隔开的出口导向轮叶
52
相对于核心涡轮发动机
16
被支撑

此外,机舱
50
的下游区段
54
可以在核心涡轮发动机
16
的外部分上延伸,以便在其间限定旁通空气流动通道
56。
34.在涡轮发动机
10
的操作期间,一定量的空气流
58
在空气流动方向
58
上通过机舱
50

/
或风扇区段
14
的关联入口
60
进入涡轮发动机
10。
当一定量的空气穿过风扇叶片
40
时,如箭头
62
指示的第一部分空气被引导或导向到旁通空气流动通道
56
中,并且如箭头
64
指示的第二部分空气被引导或导向到核心空气流动路径
37
中,或更具体地,进入
lpc 22。
由箭头
62
指示的第一部分空气和由箭头
64
指示的第二部分空气之间的比率通常被称为旁通比

然后,由箭头
64
指示的第二部分空气的压力在其被导向通过
hpc 24
并进入燃烧区段
26
中时增加,其在燃烧区段
26
处与燃料混合并燃烧,以提供燃烧气体
66。
35.燃烧气体
66
被导向通过
hpt 28
,来自燃烧气体
66
的一部分热能和
/
或动能在
hpt 28
处经由联接到外壳
18

hpt
定子轮叶
68
和联接到
hps 34

hpt
转子叶片
70
的连续级而被提取,因而使得
hps 34
旋转,从而支撑
hpc 24
的操作

然后,燃烧气体
66
被导向通过
lpt 30
,第二部分热能和动能在
lpt 30
处经由联接到外壳
18

lpt
定子轮叶
72
和联接到
lps 36

lpt
转子叶片
74
的连续级而从燃烧气体
66
被提取,因而使得
lps 36
旋转,从而支撑
lpc 22
的操作和
/
或风扇
38
的旋转

36.随后,燃烧气体
66
被导向通过核心涡轮发动机
16
的喷射排气喷嘴区段
32
,以提供推进推力

同时,当第一部分空气
62
在其从涡轮发动机
10
的风扇喷嘴排气区段
76
被排出之前被导向通过旁通空气流动通道
56
时,第一部分空气
62
的压力大幅增加,也提供了推进推力
。hpt 28、lpt 30
和喷射排气喷嘴区段
32
至少部分地限定热气体路径
78
,用于将燃烧气体
66
导向通过核心涡轮发动机
16。
37.然而,图1中描绘的涡轮发动机
10
仅作为示例,并且在其他示例性实施例中,涡轮发动机
10
可以具有任何其他合适的构造

在还有的其他示例性实施例中,本公开的方面可以结合到任何其他合适的燃气涡轮发动机中

例如,在其他示例性实施例中,本公开的方面可以结合到例如涡轮轴发动机

涡轮螺旋桨发动机

涡轮核心发动机

涡轮喷气发动机等中

38.图
2a
是根据本公开的实施例的图1的涡轮发动机
10
的燃烧区段
26
的示意性纵向横截面视图

燃烧区段
26
大体上包括燃烧器
80
,燃烧器
80
生成排放到涡轮区段中的燃烧气体,或更具体地,排放到
hpt 28
中的燃烧气体

燃烧器
80
包括外衬里
82、
内衬里
84
和圆顶
86。
外衬里
82、
内衬里
84
和圆顶
86
一起限定围绕纵向中心线
12
延伸的燃烧室
88。
另外,扩散器
90
被定位在燃烧室
88
的上游

扩散器
90
具有外扩散器壁
90a
和内扩散器壁
90b。
内扩散器壁
90b
更靠近纵向中心线
12。
扩散器
90
接收来自压缩机区段的空气流,并且将压缩空气流提供给燃烧器
80。
在实施例中,扩散器
90
将压缩空气流提供给单个周向排的燃料
/
空气混合器
92。
在实施例中,燃烧器
80
的圆顶
86
被构造成单个环形圆顶,并且周向排的燃料
/
空气混合器
92
被设置在形成于圆顶
86(
空气供给圆顶或燃烧器圆顶
)
中的开口内

然而,在其他实施例中,也可以使用多个环形圆顶

39.在实施例中,扩散器
90
可用于将来自压缩机
(
未示出
)
的高速

高度压缩空气减慢到对于燃烧器
80
而言最佳的速度

此外,扩散器
90
还可以被构造成通过避免像边界层分离
这样的流动效应来尽可能多地限制流动变形

与大多数其他燃气涡轮发动机部件类似,扩散器
90
大体上被设计成尽可能轻,以减少整个发动机的重量

40.燃料喷嘴
(
未示出
)
依据燃烧器
80
在各种发动机操作状态下的期望性能来向燃料
/
空气混合器
92
提供燃料

在图
2a
所示的实施例中,外罩
94(
例如,环形罩
)
和内罩
96(
例如,环形罩
)
位于燃烧室
88
的上游,以便将空气流引导到燃料
/
空气混合器
92


外罩
94
和内罩
96
还可以将来自扩散器
90
的一部分空气流引导到限定在外衬里
82
和外壳
100
之间的外通道
98
以及限定在内衬里
84
和内壳
104
之间的内通道
102。
另外,内支撑锥部
106
进一步显示为使用多个螺栓
110
和螺母
112
连接到喷嘴支撑件
108。
然而,其他燃烧区段可以包括任何其他合适的结构构造

41.燃烧器
80
还包括点火器
114。
点火器
114
被设置成点燃供应到燃烧器
80
的燃烧室
88
的燃料
/
空气混合物

点火器
114
以基本上固定的方式被附接到燃烧器
80
的外壳
100。
另外,点火器
114
大体上沿着轴向方向
a2
延伸,限定被定位成接近燃烧室
88
的燃烧器构件
120
中的开口的远端
116。
远端
116
被定位成接近燃烧器
80
的外衬里
82
内到燃烧室
88
的开口
118。
42.在实施例中,燃烧器
80
的圆顶
86
与外衬里
82、
内衬里
84
和燃料
/
空气混合器
92
一起提供燃烧室
88
中的旋涡流
130。
当空气进入燃烧室
88
时,空气流过燃料
/
空气混合器
92。
圆顶
86
和燃料
/
空气混合器
92
的作用是在空气流中生成湍流,以使空气与燃料快速混合

每个燃料
/
空气混合器
92(
也称为旋流器
)
建立了局部低压区,该局部低压区迫使一些燃烧产物再循环,如图2所示,产生所需的高湍流

43.图
2b
是根据本公开的实施例的图1的涡轮发动机
10
的燃烧器
80
的示意性横向横截面视图

燃烧器
80
包括外衬里
82
和内衬里
84
,外衬里
82
和内衬里
84
围绕涡轮中心线
12
延伸,以限定燃烧室
88。
外衬里
82
包括骨架网状结构
300(
也称为吊架或桁架
)
和多个热侧板
302a
,以及可选地,多个冷侧板
302b。
多个热侧板
302a
和多个冷侧板
302b
被安装到外衬里
82
的骨架网状结构
300(
外网状结构
)。
内衬里
84
包括骨架网状结构
301(
内网状结构
)
和多个热侧板
312a
,以及可选地,多个冷侧板
312b。
多个热侧板
312a
和多个冷侧板
312b
被安装到内衬里
84
的骨架网状结构
301。
骨架网状结构
300
用作外衬里
82
的热侧板
302a
和冷侧板
302b
的支撑结构

骨架网状结构
301
用作内衬里
84
的热侧板
312a
和冷侧板
312b
的支撑结构

在实施例中,骨架网状结构
300

301
由金属制成

外衬里
82
被显示为具有大体圆柱形构造

内衬里
84
在许多方面与外衬里
82
类似

然而,内衬里
84
具有比外衬里
82
的曲率半径小的曲率半径

44.多个热侧板
302a
被安装到并覆盖骨架网状结构
300
的内侧,并且冷侧板
302b
被安装到并覆盖骨架网状结构
300
的外侧

在这方面,多个热侧板
302a
可以被调整大小并成形,以边对边地相匹配
(mesh)
或连接在一起,并且具有邻接边缘,在相邻板
302a
之间没有间隙

类似地,多个冷侧板
302b
可以被调整大小并成形,以边对边地相匹配或连接在一起,并且具有邻接边缘,在相邻板
302b
之间没有间隙

在其他实施例中,可以在相邻板
302a、302b
之间设置间隙

多个热侧板
312a
被安装到并覆盖骨架网状结构
301
的外侧,并且冷侧板
312b
被安装到并覆盖骨架网状结构
301
的内侧

在这方面,多个热侧板
312a
可以被调整大小并成形,以边对边地相匹配或连接在一起,并且具有邻接边缘,在相邻板
312a
之间没有间隙

类似地,多个冷侧板
312b
可以被调整大小并成形,以边对边地相匹配或连接在一起,并且具有邻接边缘,在相邻板
312b
之间没有间隙

在其他实施例中,可以在相邻板
312a、312b
之间设置间隙

外衬里
82
的多个热侧板
302a
和内衬里
84
的多个热侧板
312a
暴露于燃烧室
88
内的热火


在实施例中,多个热侧板
302a、312a
由陶瓷制成或由涂有陶瓷涂层或热障涂层的金属制成,以增强对相对高温的抵抗力

在实施例中,多个热侧板
302a、312a
可以由陶瓷材料

陶瓷基复合
(cmc)
材料,或涂有
cmc
或热障涂层
(tbc)
的金属制成

在实施例中,冷侧板
302b、312b
可以由金属或陶瓷基复合材料
(cmc)
制成

在实施例中,冷侧板
302b、312b
比多个热侧板
302a、312a


在实施例中,如图
2b
所示,内衬里
84
和外衬里
82
两者都被显示为具有多个热侧板
302a、312a
和多个冷侧板
302b、312b。
在另一实施例中,多个冷侧板
302b、312b
对于外衬里
82
而言,对于内衬里
84
而言,或对于两者而言,可以是可选的

45.图3是根据本公开的实施例的燃烧器
80
的外衬里
82
的示意性透视图

在图3中,为了清楚的目的,仅显示了外衬里
82
,并且在该图中省略了内衬里
84(

2)。
如图3所示,外衬里
82
包括骨架网状结构
300(
外网状结构
)
,在骨架网状结构
300
上安装有多个热侧板
302a
和多个冷侧板
302b。
多个热侧板
302a
和多个冷侧板
302b
被安装到外衬里
82
的骨架网状结构
300。
骨架网状结构
300
用作外衬里
82
的热侧板
302a
和冷侧板
302b
的支撑结构

在实施例中,骨架网状结构
300
由金属制成

多个热侧板
302a
被安装到并覆盖骨架网状结构
300
的内侧,并且冷侧板
302b
被安装到并覆盖骨架网状结构
300
的外侧

在这方面,如图3所示,多个热侧板
302a
和多个冷侧板
302b
可以被调整大小并成形,以相匹配在一起,并且具有邻接边缘,在相邻板
302a

302b
之间没有间隙

在其他实施例中,可以在相邻板
302a

302b
之间设置间隙

46.骨架网状结构
300
与多个热侧板
302a
和可选的多个冷侧板
302b
一起可以由于环向应力的减少或消除而改进耐用性,同时为燃烧器
80
提供轻质的衬里构造

类似地,骨架网状结构
301
与多个热侧板
312a
和可选的多个冷侧板
312b(

2)
一起可以由于环向应力的减少或消除而改进耐用性,同时为燃烧器
80
提供轻质的衬里构造

例如,与常规燃烧器相比,本构造提供了至少百分之二十的重量减轻

此外,本构造提供了模块化或分段式的附加益处,因此,相对容易维修

实际上,如果多个热侧板
302a、312a
或多个冷侧板
302b、312b
中的一个或多个板损坏,则仅更换损坏的一个或多个板,而不是整个内衬里
84
或整个外衬里
82。
此外,本构造使其自身相对容易检查和维修

所有这些益处都导致总成本节省

47.图4是根据本公开的实施例的燃烧器
80
的内衬里
84
的区段的示意图

如图4所示,多个热侧板
312a
被安装到骨架网状结构
301。
多个热侧板
312a
包括多个外孔
400。
多个外孔
400
沿着多个热侧板
312a
的表面分布,以允许空气进入到燃烧室
88。
48.图5是根据本公开的实施例的安装到骨架网状结构
301
的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意图

如图5所示,多个热侧板
312a
中的每个热侧板是中空的并且包括限定腔
302c
的内壁
303a、
外壁
303b
和侧壁
303c。
热侧板
312a
可以被称为“中空板”。
侧壁
303c
联接到内壁
303a(
热侧壁
)
和外壁
303b(
冷侧壁
)。
例如,侧壁
303c、
内壁
303a(
热侧壁
)
和外壁
303b(
冷侧壁
)
可以一体形成


302c
内中空的多个热侧板
312a
可以在由于热气体导致的主要面损伤的情况下提供衬里保护

骨架网状结构
301
可以包括多个结构元件
306
,多个结构元件
306
连接或相匹配在一起,以形成图4所示的骨架网状结构
301。
在实施例中,多个热侧板
312a
中的每个热侧板被安装到骨架网状结构
301
的多个结构元件
306。
在另一实施例中,多个热侧板
312a
中的每个热侧板被安装在骨架网状结构
301
的多个结构元件
306
之间

在实施例中,多个热侧板
312a
中的多个外孔
400
贯穿多个热侧板
312a
的外壁
303b。
在实施例中,多个外孔
400
与腔
302c
连通,以便允许来自外壁
303b
的气流通过多个外孔
400
进入腔
302c
,并
且允许冲击在内壁
303a
上以及允许气流在腔
302c
内循环,以冷却面向燃烧室
88(

2a

2b
中所示
)
的内壁
303a。

302c
使用分隔壁
500c
被至少分成第一子腔
500a
和第二子腔
500b。
分隔壁
500c
连接到侧壁
303c。
除了外孔
400
之外,多个热侧板
312a
还设置有多个外开口
600。
在实施例中,多个外开口
600
设置在外壁
303b


多个外开口
600
与第一子腔
500a
连通,以允许气流横穿外壁
303b
,通过多个外开口
600
进入第一子腔
500a。
另外,如将在以下段落中描述的,多个外孔
400
与第二子腔
500b
连通,以允许气流横穿外壁
303b
并通过多个外孔
400
进入第二子腔
500b。
穿过多个外孔
400
的气流冲击在内壁
303a
上,并且在第二子腔
500b
内部提供气流循环,以冷却面向燃烧室
88
的内壁
303a。
在实施例中,第一子腔
500a
用作热声谐振器腔,并且多个外开口
600
用作热声谐振器腔的入口并用于提供内壁
303a
的膜冷却

49.图6是根据本公开的实施例的沿着图5中所示的横截面线
6-6
的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
与第二子腔
500b
的布置

如图6所示,多个热侧板
312a
包括限定腔
302c
的内壁
303a、
外壁
303b
和侧壁
303c。
多个外孔
400
设置在多个热侧板
312a
的外壁
303b


除了多个外孔
400
之外,多个内开口
402
设置在多个板
312a
的内壁
303a


在实施例中,如图6所示,多个热侧板
312a
的外壁
303b
中的多个外孔
400
是相对于外壁
303b
的正交孔

在实施例中,多个热侧板
312a
的内壁
303a
中的多个内开口
402
是相对于多个热侧板
312a
的内壁
303a
的斜孔并且与腔
302c
连通

如图6所示,腔
302c
使用分隔壁
500c
被至少分成第一子腔
500a
和第二子腔
500b。
分隔壁
500c
连接到侧壁
303c。
除了外孔
400
和内开口
402
之外,热侧板
312a
还设置有多个外开口
600。
在实施例中,多个外开口
600
设置在外壁
303b


多个外开口
600
与第一子腔
500a
连通,以允许气流横穿外壁
303b
,通过多个外开口
600
进入第一子腔
500a。
50.多个外孔
400
通过多个管
400a
与第二子腔
500b
连通,以绕过第一子腔
500a
,而多个内开口
402
直接与第二子腔
500b
连通

横穿外壁
303b
的气流穿过多个外孔
400
并且通过多个管
400a
进入第二子腔
500b
,以允许冲击在内壁
303a
上并提供气流在第二子腔
500b
内部的循环,从而冷却面向燃烧室
88
的内壁
303a。
多个内开口
402(
例如,在图6中显示为倾斜的
)
用于在面向燃烧室
88
内部的热气体的内壁
303a
的表面上形成冷却空气膜

除了多个外孔
400、
多个内开口
402
和多个外开口
600
之外,多个热侧板
312a
还可以包括多个侧孔
403
,多个侧孔
403
设置在侧壁
303c
中并且与第二子腔
500b
连通

多个外孔
400、
多个内开口
402
和多个侧孔
403
允许气流穿过其中,进入和离开第二子腔
500b
,以冷却面向燃烧室
88
内部的热气体的多个热侧板
312a
的内壁
303a。
因为内壁
303a
面向燃烧室
88
内部的热气体,所以内壁
303a
可以设置有热障涂层
(tbc)303d。
51.在实施例中,多个热侧板
312a
中的内壁
303a
还可以包括连接到一个或多个旁通管
404a(
谐振器颈部
)
的一个或多个内孔
404。
一个或多个内孔
404
将第一子腔
500a
连接到燃烧室
88。
一个或多个旁通管
404a
还将一个或多个内孔
404
连接到第一子腔
500a
同时绕过第二子腔
500b。
第一子腔
500a
内的气流穿过多个管
404a
进入燃烧室
88
,而不与第二子腔
500b
连通

在实施例中,如图6所示,一个或多个旁通管
404a
相对于面对燃烧室
88
内部的热气体的多个热侧板
312a
的内壁
303a
而倾斜

一个或多个旁通管
404a
可用于调谐第二子腔
500b(
谐振器子腔
)。
52.在实施例中,第一子腔
500a
用作谐振器腔,并且多个外开口
600
用于对热声谐振器腔加压

在实施例中,第一子腔
500a
可以用作热声谐振器腔并且用于阻尼燃烧动态振荡


实施例中,第二子腔
500b
可以用作热声谐振器腔并且用于阻尼燃烧动态振荡

在实施例中,外壁
303b
的厚度大约可以是
0.05
英寸

在实施例中,内壁
303a
的厚度大约是
0.06
英寸

在实施例中,热障涂层的厚度大约是
0.02
英寸

在实施例中,分隔壁
500c
的厚度大约是
0.03
英寸

在实施例中,第一子腔
500a
的宽度大约是
0.04
英寸

在实施例中,第二腔的宽度大约是
0.04
英寸

尺寸可以关于以上规定的平均值变化
+/-20


53.图7是根据本公开的实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的顶视图,显示了多个外孔
400
和多个外开口
600。
在实施例中,多个外孔
400
和多个外开口
600
可以均匀地分布在多个热侧板
312a


在另一实施例中,多个外孔
400
和多个外开口
600
可以不均匀地分布在多个热侧板
312a


54.图8是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
和第二子腔
500b
的布置

图8所示的实施例在许多方面与图7所示的实施例类似

因此,类似特征将不会参考图8被进一步描述

然而,在该实施例中,一个或多个旁通管
404a(
谐振器颈部
)
相对于面向燃烧室
88
内部的热气体的多个热侧板
312a
的内壁
303a
基本垂直

55.图9是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
和第二子腔
500b
的布置

图9所示的实施例在许多方面与图8所示的实施例类似

因此,类似特征将不会关于图9被进一步描述

然而,在该实施例中,除了一个或多个旁通管
404a(
谐振器颈部
)
和一个或多个开口
402
之外,多个热侧板
312a
进一步包括一个或多个第二内开口
802。
一个或多个第二内开口
802
使第二子腔
500b
与燃烧室
88
连通

除了通过多个内开口
402
之外,第二子腔
500b
内的气流还可以通过一个或多个第二内开口
802
离开

在实施例中,一个或多个第二内开口
802
,类似于一个或多个旁通管
404a
,也可用于调谐第二子腔
500b。
在实施例中,一个或多个第二内开口
802
和一个或多个旁通管
404a
可以设置成基本上垂直于面向燃烧室
88
内部的热气体的多个热侧板
312a
的内壁
303a。
56.图
10
是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
和第二子腔
500b
的布置


10
所示的实施例在许多方面与图9所示的实施例类似

因此,类似特征将不会关于图
10
被进一步描述

然而,在该实施例中,一个或多个第二内开口
802
和一个或多个旁通管
404a
可以被设置成相对于面向燃烧室
88
内部的热气体的多个热侧板
312a
的内壁
303a
倾斜

一个或多个第二内开口
802
使第二子腔
500b
与燃烧室
88
连通

除了通过多个内开口
402
之外,第二子腔
500b
内的气流还可以通过一个或多个第二内开口
802
离开

在实施例中,一个或多个第二内开口
802
,类似于一个或多个旁通管
404a
,也可用于调谐第二子腔
500b。
57.图
11
是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
和第二子腔
500b
的布置


11
所示的实施例在许多方面与图9所示的实施例类似

因此,类似特征将不会关于图
11
被进一步描述

在该实施例中,腔
302c
也使用与图9的分隔壁
500c
类似的分隔壁
1100
被至少分成第一子腔
500a
和第二子腔
500b。
然而,分隔壁
1100
是波浪形的或波纹状的,而分隔壁
500c
是直的

类似于分隔壁
500c
,分隔壁
1100
也连接到多个热侧板
312a
的侧壁
303c。
分隔壁
1100
的波度可以进一步用于调谐第一子腔
500a(
谐振器腔
)

/
或第二子腔
500b(
谐振器腔
)。
通过控制从一个或多个内孔
404
发出的通过一个或多个旁通管
404a
的流的冲击距离,分隔壁
1100
的波度也可用于优化冲击
冷却效率,用于冷却内壁
303a(
热侧壁
)。
58.图
12
是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
和第二子腔
500b
的布置


12
所示的实施例在许多方面与图
11
所示的实施例类似

因此,类似特征将不会关于图
11
被进一步描述

在该实施例中,腔
302c
也使用分隔壁
1100
被至少分成第一子腔
500a
和第二子腔
500b。
如图
12
所示,分隔壁
1100
也是波浪形的或波纹状的

另外,代替直的外壁
303b(

11)
,外壁
1200
是波浪形的或波纹状的

外壁
1200
的波度可以进一步用于调谐第一子腔
500a(
谐振器腔
)。
另外,分隔壁
1100
的波度可以进一步用于调谐第一子腔
500a(
谐振器腔
)

/
或第二子腔
500b(
谐振器腔
)。
59.图
13
是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
和第二子腔
500b
的布置


13
所示的实施例在许多方面与图6所示的实施例类似

因此,类似特征将不会关于图
13
被进一步描述

在该实施例中,腔
302c
也使用分隔壁
500c
被至少分成第一子腔
500a
和第二子腔
500b。
如图
13
所示,分隔壁
500c
的一部分
1301
对于第一子腔
500a
和第二子腔
500b
两者是共用的

然而,分隔壁
500c
的另一部分
1302
仅是第二子腔
500b
中的壁,而不是第一子腔
500a
中的壁

第一子腔
500a
的长度小于第二子腔
500b
的长度

类似地,外壁
303b
的长度小于内壁
303a
的长度

在实施例中,多个孔
1304
被设置在分隔壁
500c
的部分
1302


多个孔
1304
被设置成允许来自多个热侧板
312a
外部的气流进入多个热侧板
312a
的第二子腔
500b。
另外,类似于图6所示的实施例,多个外孔
400
设置在外壁
303b
中,并且经由多个管
400a
与第二子腔
500b
连通

另外,类似于图6所示的实施例,多个外开口
600
也被设置在外壁
303b
内,并且与第一子腔
500a
直接连通

通过在第二子腔
500b
的顶部上设置第一子腔
500a
,如图
13
所示,可以选择第一子腔
500a
的体积来调谐第一子腔
500a
的谐振,以阻尼燃烧室
88
内的热声燃烧动态频率

60.图
14a
是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图

如图
14a
所示,多个热侧板
312a
包括第一子腔
1402
和第二子腔
1404。
第一子腔
1402
和第二子腔可以分别与第一子腔
500a
和第二子腔
500b
类似

在实施例中,如图
14a
所示,例如,第一子腔
1402
可以具有梯形横截面形状

然而,也可以使用其他形状

61.图
14b

14c
显示了根据本公开的实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的顶视图


14b
显示了第一子腔
1402
的矩形状
(
例如,具有圆角
)
覆盖区和第二子腔
1404
的矩形覆盖区


14c
显示了第一子腔
1402
的椭圆形或更圆的覆盖区和第二子腔
1404
的矩形覆盖区

虽然显示了第一子腔
1402
和第二子腔
1404
的特定覆盖区,但是也可以使用其他覆盖区形状

62.图
15
是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
和第二子腔
500b
的布置

如图
15
所示,多个热侧板
312a
使用多个紧固件
1500
被联接到骨架网状结构
301。
多个开口
311
被设置在骨架网状结构
301
内,以容纳多个热侧板
312a。
多个热侧板
312a
包括限定腔
302c
的内壁
303a、
外壁
303b
和侧壁
303c。
例如,如图
15
所示,外壁
303b
被插入到骨架网状结构
301
的开口
311


开口
311
可以被调节大小以适配外壁
303b。
在图
15
所示的实施例中,多个热侧板
312a
包括多个结构壁
(
例如,三个结构壁
)1501。
如图
15
所示,结构壁
1501
中的最向外的结构壁
1509
用于将多个热侧板
312a
联接到骨架网状结构
301。
多个侧壁
303c
位于多个结构壁
1501
之间

63.多个外孔
400
被设置在多个热侧板
312a
的外壁
303b


除了多个外孔
400
之外,多
个内开口
402
被设置在多个板
302
的内壁
303a


在实施例中,多个热侧板
312a
的外壁
303b
中的多个外孔
400
是相对于外壁
303b
的正交孔

在实施例中,多个热侧板
312a
的内壁
303a
中的多个内开口
402
是相对于多个热侧板
312a
的内壁
303a
的斜孔,并且与腔
302c
连通


302c
使用分隔壁
500c
被至少分成第一子腔
500a
和第二子腔
500b。
在实施例中,分隔壁
500c
连接到侧壁
303c。
如图
15
所示,多个开口
1505
被设置在骨架网状结构
301
内,以允许气流通到侧腔
1507


侧腔
1507
至少由骨架网状结构
301、
内壁
303a、
侧壁
303c
以及结构壁
1508

1509
限定

结构壁
1508

1509
与骨架网状结构
301
接触

64.多个外孔
400
通过多个管
400a
与第二子腔
500b
连通,以绕过第一子腔
500a
,而多个内开口
402
直接与第二子腔
500b
连通

横穿外壁
303b
的气流穿过多个外孔
400
并通过多个管
400a
进入第二子腔
500b
,以允许冲击在内壁
303a
上以及允许气流在第二子腔
500b
内循环,从而冷却面向燃烧室
88
的内壁
303a。
多个内开口
402(
例如,在图
15
中显示为倾斜的
)
用于在面向燃烧室
88
内部的热气体的内壁
303a
的表面上形成冷却空气膜

65.在实施例中,多个热侧板
312a
还可以包括使第一子腔
500a
连接到燃烧室
88
的一个或多个旁通管
404a(
谐振器颈部
)。
一个或多个旁通管
404a
绕过第二子腔
500b。
第一子腔
500a
内的气流穿过多个管
404a
进入燃烧室
88
,而不与第二子腔
500b
连通

在实施例中,如图
15
所示,一个或多个旁通管
404a
相对于面向燃烧室
88
内部的热气体的多个热侧板
312a
的内壁
303a
而倾斜

一个或多个旁通管
404a
可用于调谐第二子腔
500b(
谐振器子腔
)。
在该实施例中,第一子腔
500a
和第二子腔
500b(
任一可以操作为声阻尼器谐振器
)
被设置在内衬里
84(

2b
中所示
)
的骨架网状结构
301
的切口内

66.图
16
是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
和第二子腔
500b
的布置


16
所示的实施例在许多方面与图
15
所示的实施例类似

因此,在本文中将不会进一步描述共同特征

代替设置在骨架网状结构
301
内以容纳多个热侧板
312a
的开口
311
,在骨架网状结构
301
内设置多个孔
1600
,以与设置在多个热侧板
312a
的外壁
303b
中的连接到多个管
400a
的多个外孔
400
流体连通,多个管
400a
用于绕过第一子腔
500a。
多个热侧板
312a
使用支撑构件
1602
和紧固件
1604
被联接到骨架网状结构
301。
在该实施例中,第一子腔
500a
和第二子腔
500b
由内壁
303a、
外壁
303b、
侧壁
303c
和分隔壁
500c
限定

侧壁
303c
设置在支撑构件
1602
之间

在该实施例中,第一子腔
500a
和第二子腔
500b(
任一或两者可以操作为声阻尼器谐振器
)
被设置在内衬里
84(

2b
中所示
)
的骨架网状结构
301


67.图
17
是根据本公开的另一实施例的多个热侧板
312a
中的一个热侧板的示意性横截面视图,显示了第一子腔
500a
和第二子腔
500b
的布置


17
所示的实施例在许多方面与图
16
所示的实施例类似

在该实施例中,第一子腔
500a
和第二子腔
500b
由内壁
303a、
外壁
303b
和侧壁
303c
限定

侧壁
303c
用作支撑构件,并且使用多个紧固件
1702
连接到内衬里
84
的骨架网状结构
301。
在该实施例中,第一子腔
500a
和第二子腔
500b(
任一或两者可以操作为声阻尼器谐振器
)
被联接到内衬里
84(

2b
中所示
)
的骨架网状结构
301。
68.关于多个热侧板
312a
中的一个或多个热侧板描述了以上各种特征

然而,替代地或附加地,以上关于多个热侧板
312a
中的一个或多个热侧板描述的各种特征中的任何一个或多个特征也可以设置在多个热侧板
302a
中的一个或多个热侧板中

多个热侧板
312a
中的一个或多个热侧板和多个热侧板
302a
中的一个或多个热侧板可以大体上称为中空板

69.从以上段落中可以理解的是,中空板内的腔可以被分成两个或多个子腔

例如,中空板内的腔可以被分成第一子腔
500a
和第二腔
500b。
例如,第一子腔
500a

/
或第二子腔
500b
可以用作热声谐振器腔

设置在中空腔内的孔

开口和
/
或旁通管可用于频率调谐第一子腔
500a

/
或第二子腔
500b
,以减少燃烧动态频率或压力振荡

在实施例中,每个板可以设置有腔,以提供声阻尼布置

在另一个实施例中,选定数量的板可以设置有腔,以提供声阻尼布置

70.进一步的方面由以下条款的主题提供:
71.一种限定燃烧室的燃烧器衬里的中空板,包括:内壁,所述内壁具有多个内开口和一个或多个内孔;外壁,所述外壁具有一个或多个外开口和多个外孔;多个侧壁,所述多个侧壁联接到所述内壁和所述外壁以限定腔;和分隔壁,所述分隔壁连接到所述多个侧壁,并且将所述腔分成第一子腔和第二子腔

所述外壁

所述分隔壁和所述多个侧壁限定所述第一子腔

所述内壁

所述分隔壁和所述多个侧壁限定所述第二子腔

所述外壁中的所述一个或多个外开口与所述第一子腔连通

所述外壁中的所述多个外孔通过多个管与所述第二子腔连通,以绕过所述第一子腔

所述内壁中的所述多个内开口与所述第二子腔连通

所述内壁中的所述一个或多个内孔通过一个或多个旁通管与所述第一子腔连通,以绕过所述第二子腔

所述第一子腔或所述第二子腔或两者被频率调谐,以减少燃烧动态频率

72.根据前述条款所述的中空板,所述一个或多个内孔与所述一个或多个旁通管一起被构造成调谐所述第一子腔,以阻尼所述燃烧动态频率

73.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述内壁包括热障涂层
(tbc)
,以保护所述内壁免受所述燃烧室内部的热气体的影响

74.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述外壁中的所述多个外孔相对于所述外壁正交或倾斜

75.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述外壁中的所述一个或多个外开口相对于所述外壁正交或倾斜

76.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述内壁中的所述多个内开口相对于所述内壁正交或倾斜

77.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述一个或多个旁通管相对于所述内壁垂直或倾斜

78.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述内壁进一步包括一个或多个第二内开口,所述一个或多个第二内开口被设置为频率调谐所述第二子腔

79.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述一个或多个第二内开口相对于所述内壁正交或倾斜

80.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述多个侧壁包括与所述第二子腔连通的多个侧孔

81.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述分隔壁是波浪形的

82.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述外壁是波浪形的

83.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述第一子腔具有梯形横截面形状

84.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述第一子腔具有矩形状覆盖区或椭圆形覆盖区

85.根据前述条款中任一项所述的中空板,所述中空板具有使用多个紧固件联接到骨架网状结构的壁

86.根据前述条款中任一项所述的中空板,进一步包括多个侧腔,并且多个开口设置在所述骨架网状结构中,以允许气流穿到所述多个侧腔中

87.根据前述条款中任一项所述的中空板,其中所述中空板容纳在开口内,所述开口设置在所述骨架网状结构内

88.根据前述条款中任一项所述的中空板,其中所述中空板联接到所述骨架网状结构,使得设置在所述骨架网状结构内的多个孔与设置在所述中空板的所述外壁中的所述多个外孔流体连通

89.根据前述条款中任一项所述的中空板,其中所述侧壁
303c
使用多个紧固件连接到所述骨架网状结构

90.一种燃烧器,包括限定燃烧室的燃烧器衬里

所述燃烧器衬里包括:骨架网状结构;和多个中空板,所述多个中空板联接到所述骨架网状结构

所述多个中空板中的一个或多个中空板包括:内壁,所述内壁具有多个内开口和一个或多个内孔;外壁,所述外壁具有一个或多个外开口和多个外孔;多个侧壁,所述多个侧壁联接到所述内壁和所述外壁以限定腔;和分隔壁,所述分隔壁连接到所述多个侧壁,并且将所述腔分成第一子腔和第二子腔

所述外壁

所述分隔壁和所述多个侧壁限定所述第一子腔

所述内壁

所述分隔壁和所述多个侧壁限定所述第二子腔

所述外壁中的所述一个或多个外开口与所述第一子腔连通

所述外壁中的所述多个外孔通过多个管与所述第二子腔连通,以绕过所述第一子腔

所述内壁中的所述多个内开口与所述第二子腔连通

所述内壁中的所述一个或多个内孔通过一个或多个旁通管与所述第一子腔连通,以绕过所述第二子腔

所述第一子腔或所述第二子腔或两者被频率调谐,以减少由所述燃烧室生成的燃烧动态频率

91.根据前述条款所述的燃烧器,所述一个或多个内孔与所述一个或多个旁通管一起被构造成调谐所述第一子腔,以阻尼所述燃烧动态频率

92.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述内壁包括热障涂层
(tbc)
,以保护所述内壁免受所述燃烧室内部的热气体的影响

93.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述外壁中的所述多个外孔相对于所述外壁正交或倾斜

94.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,其中所述外壁中的所述一个或多个外开口相对于所述外壁正交或倾斜

95.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述内壁中的所述多个内开口相对于所述内壁正交或倾斜

96.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述一个或多个旁通管相对于所述内壁垂直或倾斜

97.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述内壁进一步包括一个或多个第二内开口,所述一个或多个第二内开口被设置为频率调谐所述第二子腔

98.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述一个或多个第二内开口相对于所述内壁正交或倾斜

99.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述多个侧壁包括与所述第二子腔连通的
多个侧孔

100.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述分隔壁是波浪形的

101.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述外壁是波浪形的

102.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述骨架网状结构包括多个开口,以容纳多个热侧板

103.根据前述条款中任一项所述的燃烧器,所述骨架网状结构包括与所述外壁中的所述多个外孔流体连通的多个孔

104.尽管前述描述针对本公开的优选实施例,但是其他变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见的,并且可以在不背离本公开的精神或范围的情况下进行

此外,结合本公开的一个实施例描述的特征可以与其他实施例配合使用,即使上面没有明确说明

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