用于燃烧稳定性的辅助激光点火的制作方法_3

文档序号:9354855阅读:来源:国知局
更贫乏或甚至被完全移除。通过使用发光装置,引燃燃料注入也可以被减少并且处于燃气涡轮机的更稳定的工作状况,引燃燃料注入可以被减少到最小。在某工作状况下,仅当发光装置提供聚焦在内体积以内的电磁辐射时燃烧系统可以工作而不通过引燃器设备注入引燃燃料。
[0054]必须要指出的是,本发明的实施例已经参考不同的主题进行了描述。特别地,一些实施例已经参考装置类型的权利要求进行了描述而其它实施例已经参考方法类型的权利要求进行了描述。然而,除非另外指出,本领域技术人员将从以上和以下说明书中收集到,除了属于一种类型的主题的特征的任意组合,还有在涉及不同的主题的特征之间的、特别是在装置类型的权利要求的特征和方法类型的权利要求的特征之间的任意组合被认为由本申请公开。
【附图说明】
[0055]以上限定的方面和本发明进一步的方面从下文要描述的实施例的示例中是明显的,并参照实施例的示例进行解释。本发明将在下面参考实施例的示例进行更详细的描述,但本发明并不限于这些示例。
[0056]图1示出了根据本发明的示例性实施例的燃烧系统的示例性实施例,其中电磁辐射贯通预燃烧部分的侧壁;
[0057]图2示出了根据本发明的示例性实施例的燃烧系统的图解示图,其中电磁辐射通过端部分被注入;
[0058]图3示出了燃烧系统的图解示图,其中发光装置包括根据本发明的示例性实施例的光纤;以及
[0059]图4示出了燃烧室的图解示图,其中发光装置包括根据本发明的示例性实施例的光学成像设备。
【具体实施方式】
[0060]附图中的图示是示意性,虽然描绘了平行的配置,它们也可以被认为代表其中燃烧室是倾斜于涡轮机的中心线轴线的特定的产品设计和定义。要注意的是,在不同附图中,相似或相同的元件被提供有相同的附图标记。
[0061]所有的以下示例将展示各实施例,其中光将聚焦在引燃火焰区。尽管如此,各配置可被适配为聚焦在主火焰区。
[0062]图1示出了用于燃气涡轮发动机的燃烧系统。燃烧系统包括燃烧室100。燃烧室100具有端部分101、从端部分101沿着燃烧室100的中心轴线103延伸的预燃烧部分102、以及从预燃烧部分102沿着中心轴线103延伸的主燃烧部分107。端部分101形成管状燃烧室100的上游端。
[0063]此外,旋流器设备110被安装到预燃烧部分102,使得主燃料111由旋流器设备110可注入到预燃烧部分102的内体积104中。主火焰108由内体积104以内的主燃料燃
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[0064]此外,在该配置中,引燃器设备120被安装到燃烧室100的端部分101,使得引燃燃料由或通过引燃器设备120可注入到预燃烧部分102的内体积104中。引燃火焰122在内体积104以内是可燃的,以用于稳定主火焰108。
[0065]此外,用于发射电磁辐射131到内体积104中的发光装置130被布置到燃烧室100。发光装置130被布置到燃烧室100,使得向引燃火焰122的能量输入能够由电磁辐射131生成,以用于稳定引燃火焰122。
[0066]图1示出了燃烧室100,其例如可以是罐式燃烧室。燃烧室可以包括管形状,其包括中心轴线103。预燃烧部分102可以包括比主燃烧部分107更小的直径。
[0067]旋流器设备110可以被安装到预燃烧部分102,使得旋流器设备110围绕中心轴线103包围预燃烧部分102。主燃料111通常可以沿着相对于中心轴线103的径向方向被注入。主燃料111可以在内体积104以内沿着下游方向流到主燃烧部分107中。
[0068]此外,引燃器设备120被概略地示出。引燃器设备120可以包括引燃燃料入口,以用于注入引燃燃料121或者包括燃料和诸如空气之类的氧化剂的引燃燃料混合物。此外,引燃器120可以包括单独的氧入口以用于注入氧123。在内体积104中,注入的引燃燃料是可燃的并且形成引燃火焰122。引燃火焰122燃烧主燃料,其形成主火焰108。
[0069]引燃燃料混合物是富燃的燃料/氧化剂混合物,因而非常稳定。主燃料是贫燃的燃料/氧化剂混合物,使得主火焰108不稳定但提供较少的排放。
[0070]为了稳定引燃火焰122,发光装置130发射电磁辐射131到预燃烧部分102的内体积104以内的能量输入部分132中。电磁辐射131例如激发能量输入区132以内的空气中的氮和/或氧,使得氧的反应性增大。因此,更高的反应性导致引燃燃料121更好地燃烧并且因此主燃料111更好地燃烧。
[0071]请留意能量输入区132仅被概略地指示为圆柱区域。可能有利的是将辐射直接聚焦到引燃火焰122中。随后,能量输入区132可以具有环形的形式。
[0072]在图1中,发光装置130相对于预燃烧部分102以下述方式被布置:电磁辐射131可沿着相对于中心轴线103的径向方向进入能量输入区132中。预燃烧部分102的侧壁可以包括窗,即透明部分105,电磁辐射131通过该窗可以透过而不被滤光或阻挡。可替代地,发光装置130还可以被布置在内体积104以内。
[0073]发光装置130可以被控制单元140控制以用于控制电磁辐射131 (即激光束)的至少一个参数。特别地,多个电磁辐射131的强度、聚焦、图样以及例如为脉冲电磁辐射131的时变可以有控制设备140所控制。
[0074]此外,如可以从图1中所见,诸如镜之类的反射元件106可以被布置在内体积104以内,使得电磁辐射131可以被反射,从而由电磁辐射131的能量输入可以被增大。
[0075]可替代地,可以存在没有引燃器设备120的配置(未示出)。或者可以存在具有引燃器设备120但关断引燃燃料的配置。用于发射电磁辐射131的发光装置130可以随后发射其辐射进入主火焰108或者接近主火焰108。该配置是有利的,因为其允许直接稳定主火焰108而不具有引燃火焰122。
[0076]图2示出了根据本发明的示例性实施例的燃烧系统。在图2中示出的燃烧系统包括与在图1中示出的燃烧系统相似的特征。
[0077]可替代图1的是,发光装置130可以被布置并且安装至端部分101和/或安装至引燃器设备120,使得电磁辐射131可以从端部分101进入内体积104的能量输入区132。
[0078]因此,引燃器设备120可以包括透明部分105,使得电磁辐射103通常可以沿着中心轴线103进入能量输入区132。
[0079]当电磁辐射131并不恰好在中心轴线103发射而是具有偏离或以一定角度倾斜时可能是有利的。这可能对图示的引燃火焰122以及具有覆盖引燃火焰122的实际区域的其对应的能量输入区132’尤其是有利的。
[0080]因而必须理解的是,精确的配置必须与给定的燃烧器的给定火焰特性对准。但通常可以有一个实施例在燃烧器的前面(见图2)具有发光装置130或者在另一个实施例中在燃烧器的侧面(见图1)具有发光装置130。
[0081]图3示出了根据本发明的示例性实施例的燃烧系统,其中以更多细节示出发光装置130。发光装置130包括发光源301,其与燃烧室100间隔开,尤其是与预燃烧部分102和主燃烧部分107间隔开。
[0082]光纤出口组件303可以被附接至引燃器设备120以用于注入电磁辐射131 (例如激光束)到内体积104中。光纤出口组件303由光纤304被连接到光纤输入组件302。发光源301 (例如激光源)可以发射电磁辐射131 (例如激光束)到光纤输入组件302,其将电磁辐射(例如激光束)提供到光纤304中。光纤输入组件302可以包括透镜系统并且被适配用于准备从光源301发射的电磁辐射用于通过光纤304传输。光纤出口组件303可以进一步包括透镜系统以用于生成期望的电磁辐射束,其从由光纤304提供的电磁辐射被发射到内体积104中。因此,通过如图3中所示的示例性实施例,发光源301可以被布置为与燃烧室100间隔开。
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