專(zhuān)利名稱(chēng)：用于其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件中的流動(dòng)調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的方面涉及流動(dòng)調(diào)節(jié)，并且更具體而言，涉及用于在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)?輪機(jī)構(gòu)件的稀釋孔或混合孔的流動(dòng)調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件如燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器和過(guò)渡區(qū)內(nèi)，在稀釋孔 或混合孔中或周?chē)鷮?duì)來(lái)流的分離導(dǎo)致緊鄰稀釋孔或混合孔產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)回流氣阱 (recirculation pocket)。在燃燒操作期間以及在燃燒狀態(tài)下，這些回流氣阱趨于吸入高 溫氣體。經(jīng)稀釋孔或混合孔吸入高溫氣體可導(dǎo)致包繞稀釋孔或混合孔的金屬出現(xiàn)比較明 顯的升溫。這可導(dǎo)致?lián)p壞包繞稀釋孔或混合孔的金屬和金屬結(jié)構(gòu)。此外，可燃物的殘余物 可在回流氣阱的區(qū)域中起反應(yīng)。這些反應(yīng)可導(dǎo)致對(duì)金屬晶界的有害沖擊和降低金屬的機(jī)械 性能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，且該構(gòu)件 包括襯套，該襯套包括面向第一空間的第一表面和面向第二空間的第二表面，該襯套置于 在第一空間和第二空間之間且具有從第一表面延伸到第二表面的限定在其中的通孔，來(lái)流 通過(guò)該通孔從第一空間行進(jìn)且行進(jìn)到第二空間，其中，至少第一表面形成為用以對(duì)來(lái)流進(jìn) 行流動(dòng)調(diào)節(jié)以阻止與通孔的側(cè)壁分離。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，且該構(gòu)件 包括襯套，該襯套包括面向第一空間的第一表面和面向第二空間的第二表面，該襯套置于 在第一空間和第二空間之間且具有從第一表面延伸到第二表面的限定在其中的通孔，來(lái)流 通過(guò)該通孔從第一空間行進(jìn)且行進(jìn)到第二空間；以及突出體，該突出體布置在第一表面上 并且充分緊鄰?fù)椎闹芙?，用以?duì)來(lái)流進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)阻止與通孔的側(cè)壁分離。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，且該構(gòu)件 包括襯套，該襯套包括面向第一空間的第一表面和面向第二空間的第二表面，該襯套置于 在第一空間和第二空間之間且具有從第一表面延伸到第二表面的限定在其中的通孔，來(lái)流 通過(guò)該通孔從第一空間行進(jìn)且行進(jìn)到第二空間。第一表面形成有充分緊鄰?fù)椎闹芙绲陌?部(d印ression)，用以對(duì)來(lái)流進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)阻止與通孔的側(cè)壁分離。根據(jù)以下結(jié)合附圖的描述，這些和其它的優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加明顯。


視為本發(fā)明的主題在權(quán)利要求中具體指出并清楚地主張權(quán)利。根據(jù)以下結(jié)合附圖 的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)變得明顯，在附圖中圖1和圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性流動(dòng)調(diào)節(jié)器的視圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示例性流動(dòng)調(diào)節(jié)器的透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示例性流動(dòng)調(diào)節(jié)器的透視圖；圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性流動(dòng)調(diào)節(jié)器的視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示例性流動(dòng)調(diào)節(jié)器的側(cè)截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示例性流動(dòng)調(diào)節(jié)器的側(cè)截面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示例性流動(dòng)調(diào)節(jié)器的側(cè)截面圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的示例性流動(dòng)調(diào)節(jié)器的側(cè)截面圖。詳細(xì)描述參照附圖舉例說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。零件清單10 燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，襯套11 第一表面12 第二表面13 第一空間14 第二空間20 通孔30 突出體35 局部湍流器40 翅片50 突起(pimple)60 凹部65 凹窩(dimple) 70，80，90，100 曲線(xiàn)式、抬升式、斜切式、沉入式特征70
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1至圖4且根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件 10，例如燃燒器或過(guò)渡件。燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件10包括襯套10 (例如，燃燒器襯套或過(guò)渡件的壁)， 以及突出體30。襯套10，作為燃燒器襯套或過(guò)渡件的構(gòu)件，包括面向第一空間13的第一表 面11和面向第二空間14的第二表面12。襯套10因此置于在第一空間13和第二空間14 之間。此外，襯套10具有限定在其中的通孔20。通孔20從第一表面11延伸到第二表面 12并容許來(lái)流從第一空間13行進(jìn)且行進(jìn)到第二空間14。突出體30布置在第一表面11上 并且充分緊鄰?fù)?0的周界，以定位成用以提供對(duì)來(lái)流進(jìn)行流動(dòng)調(diào)節(jié)，該流動(dòng)調(diào)節(jié)繼而引 起減少來(lái)流與通孔20的側(cè)壁分離。在襯套10例如為燃燒器襯套的情況下，第一空間13代表冷側(cè)，例如燃?xì)廨啓C(jī)燃燒 器的導(dǎo)流套筒和燃燒器襯套之間的環(huán)形空間，空氣在其中流動(dòng)，而第二空間14代表空氣和 燃料在其中混合并一起流動(dòng)的熱側(cè)。在此情形中，空氣從第一空間13(冷側(cè))流動(dòng)并進(jìn)入第 二空間14(熱側(cè))。由于突出體30，此流動(dòng)受到例如不對(duì)稱(chēng)地調(diào)節(jié)，且減少了在流動(dòng)與通孔 20的側(cè)壁部分之間的分離。此分離減少防止了在通孔20中和周?chē)慕饘贉囟冗^(guò)度升高?，F(xiàn)參照?qǐng)D1和圖2，突出體包括圍繞通孔20的圓周延伸的局部湍流器35。局部湍 流器35可具有包括但不限于第一表面11的升高部分的各種截面形狀和尺寸，并且可為單 一連續(xù)的特征或多個(gè)相似地定位的特征。在局部湍流器35為圍繞通孔20的圓周延伸的單 一特征的情況下，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，局部湍流器35的直徑Dt為通孔20的直徑D的大約1. 2 倍到大約3倍。參照?qǐng)D3，突出體在數(shù)目上可為多個(gè)且可包括圍繞通孔20的圓周排列的多個(gè)翅片 40。在此情形中，各翅片40均定向成與通孔20的輻射軸線(xiàn)平行。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，布置在 通孔20的相對(duì)側(cè)上的翅片40之間的距離Df為通孔20的直徑D的大約1. 1倍到大約5倍， 各翅片40的高度h為通孔20的直徑D的大約10%到大約20%，且各翅片40的中央部分 的長(zhǎng)度1為通孔40的直徑D的大約20%到大約30%。當(dāng)然，應(yīng)該理解，這些尺寸中的各者 可根據(jù)設(shè)計(jì)分析和成本考慮聯(lián)合地或結(jié)合地進(jìn)行變更。參照?qǐng)D4，突出體在數(shù)目上可為多個(gè)且可包括多個(gè)突起50，例如從第一表面11垂 直地延伸的大致圓柱形突出體，這些突起50圍繞通孔30的圓周排列。在一個(gè)實(shí)施例中，多
4個(gè)突起50的排列可為遠(yuǎn)離中心的至少兩個(gè)突起50。參照?qǐng)D5和圖6且根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨?機(jī)構(gòu)件，且該構(gòu)件包括大體上如上文所述的襯套10，該襯套10具有形成在第一表面11中的 凹部60。在此情形中，第一表面11形成有充分緊鄰?fù)?0周界的凹部60，用以對(duì)來(lái)流進(jìn) 行調(diào)節(jié)并從而以如上所述的類(lèi)似方式減少來(lái)流與通孔20側(cè)壁的分離。如圖5和圖6所示，凹部60在數(shù)目上可為多個(gè)且可包括具有半徑Rd的多個(gè)凹窩 65。在一個(gè)實(shí)施例中，凹窩65可排列成圍繞通孔20的圓周，根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，該排列為 遠(yuǎn)離中心的至少兩個(gè)凹窩65。現(xiàn)參照?qǐng)D7至圖10且根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了 一種在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)?輪機(jī)構(gòu)件，且該構(gòu)件包括大體上如上文所述的襯套10，在該襯套10中，第一表面11和第二 表面12中的至少一者形成為用以對(duì)來(lái)流進(jìn)行流動(dòng)調(diào)節(jié)并從而以如上所述的類(lèi)似方式減少 來(lái)流與通孔20側(cè)壁的分離。具體而言，襯套10可形成為使得通孔20被限定成具有大致圓 柱形區(qū)域，該圓柱形區(qū)域至少部分地由尺寸和形狀足夠地形成為用以對(duì)來(lái)流進(jìn)行調(diào)節(jié)的環(huán) 形區(qū)域所包繞。根據(jù)各種實(shí)施例，通孔20可為輻射式、抬升式、斜切式和/或沉入式。也就是說(shuō)， 在第一表面11和/或第二表面12處的通孔20邊緣可倒圓成具有曲率R，如在圖7的特征 70中所示。作為備選，通孔20的邊緣可相對(duì)于第一表面11或第二表面12中的一者被抬升 高度h，如在圖8的特征80中所示。作為另一個(gè)備選方案，通孔20的邊緣可包括斜角90， 如在圖9的成角部分δ所示。在又一個(gè)備選方案中，通孔20的邊緣可相對(duì)于第一表面11 或第二表面12中的一者沉入，如在圖10的特征100中所示。在上述各布置中，來(lái)流的流動(dòng)調(diào)節(jié)包含幾種基本方式(regime)。這些方式包括使 得包繞通孔20的進(jìn)入冷卻空氣流的邊界層斷裂、增強(qiáng)在通孔20周?chē)膫鳠?，以及在通?0 周?chē)a(chǎn)生較高的湍流。這里，邊界層斷裂是指在通孔20周?chē)倪吔鐚拥闹袛?，這改變了在 通孔20內(nèi)部的流動(dòng)方式，減少了熱氣體回流并使通孔20內(nèi)部的射流穩(wěn)定。而且，增強(qiáng)傳熱 涉及到出現(xiàn)由突出體30所提供的附加的傳熱表面，同時(shí)，產(chǎn)生較高的湍流則增強(qiáng)了在來(lái)流 與傳熱表面之間的傳熱。通過(guò)流動(dòng)調(diào)節(jié)所引起的來(lái)流與通孔20側(cè)壁的分離的減少具有防止或至少顯著地 抑制在通孔20附近產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)回流氣阱的效應(yīng)。因此，由回流氣阱吸入高溫氣體受到 限制并且在通孔20附近的金屬的溫度保持較低。例如，在突出體30包括局部湍流器35的情況下，包繞通孔20的峰值金屬溫度已 表明降低約200華氏度。同樣，在突出體30包括多個(gè)翅片40的情況下，峰值金屬溫度已表 明降低約300華氏度。在另外的實(shí)施例中，對(duì)于如確定為必需的具體襯套10而言，上述構(gòu)造可相互結(jié) 合。例如，局部湍流器35可連同斜切式通孔20 —起在一個(gè)襯套10中采用，以及突起50的 排列可與另一個(gè)襯套10中的凹窩排列相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)用于各襯套10的期望的流動(dòng)調(diào)節(jié)分 布(profile)。盡管本發(fā)明已結(jié)合了僅有限數(shù)量的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述，但應(yīng)當(dāng)容易理解的 是，本發(fā)明并不局限于這些公開(kāi)的實(shí)施例。相反而言，本發(fā)明可進(jìn)行修改以結(jié)合非此前所述 但與本發(fā)明的精神和范圍相稱(chēng)的任一數(shù)量的變型、改型、替換或等同布置。此外，盡管已描
5述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的方面可僅包括所描述實(shí)施例的一 部分。因此，本發(fā)明不應(yīng)視為由前述描述所限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍來(lái)限制。
權(quán)利要求
一種在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，包括襯套(10)，其包括面向第一空間(13)的第一表面(11)和面向第二空間(14)的第二表面(12)，所述襯套(10)置于在所述第一空間(13)和所述第二空間(14)之間，且具有從所述第一表面(11)延伸到所述第二表面(12)的限定在其中的通孔(20)，來(lái)流通過(guò)所述通孔(20)從所述第一空間(13)行進(jìn)且行進(jìn)到所述第二空間(14)，其中至少所述第一表面(11)形成為用以對(duì)所述來(lái)流進(jìn)行流動(dòng)調(diào)節(jié)，以阻止所述來(lái)流與所述通孔(20)的側(cè)壁分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，其特征在于，所述通孔(20)的邊緣為輻射式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，其特征在于，所述通孔(20)的邊緣為斜切式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，其特征在于，所述通孔(20)的邊緣為抬升式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，其特征在于，所述通孔(20)為沉入式。
6.一種在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，包括襯套(10)，其包括面向第一空間(13)的第一表面(11)和面向第二空間(14)的第二表 面(12)，所述襯套(10)置于在所述第一空間(13)和所述第二空間(14)之間，且具有從所 述第一表面(11)延伸到所述第二表面(12)的限定在其中的通孔(20)，來(lái)流通過(guò)所述通孔 (20)從所述第一空間(13)行進(jìn)且行進(jìn)到所述第二空間(14)；以及突出體(30)，其布置在所述第一表面(11)上充分地緊鄰所述通孔(20)的周界，以對(duì)所 述來(lái)流進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)阻止與所述通孔(20)的側(cè)壁分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，其特征在于，所述突出體(30)包括圍繞所述 通孔(20)的圓周延伸的局部湍流器(35)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，其特征在于，所述突出體(30)在數(shù)目上為多 個(gè)且包括圍繞所述通孔(20)的圓周排列的多個(gè)翅片(40)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，其特征在于，所述突出體(20)在數(shù)目上為多 個(gè)且包括圍繞所述通孔(20)的圓周排列的多個(gè)突起(50)。
10.一種在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件，包括襯套(10)，其包括面向第一空間(13)的第一表面(11)和面向第二空間(14)的第二表 面(12)，所述襯套(10)置于在所述第一空間(13)和所述第二空間(14)之間，且具有從所 述第一表面(11)延伸到所述第二表面(12)的限定在其中的通孔(20)，來(lái)流通過(guò)所述通孔 (20)從所述第一空間(13)行進(jìn)且行進(jìn)到所述第二空間(14)，其中所述第一表面(11)形成為具有充分緊鄰所述通孔(20)的周界的凹部(60)，以對(duì)所述 來(lái)流進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)阻止與所述通孔(20)的側(cè)壁分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件中的流動(dòng)調(diào)節(jié)器。具體而言，一種在其中發(fā)生燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件。該燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)件包括襯套(10)，該襯套(10)包括面向第一空間(13)的第一表面(11)和面向第二空間(14)的第二表面(12)，襯套(10)置于在第一空間和第二空間(13，14)之間并具有從第一表面(11)延伸到第二表面(12)的限定在其中的通孔(20)，來(lái)流通過(guò)通孔(20)從第一空間(13)行進(jìn)且行進(jìn)到第二空間(14)。至少第一表面(11)形成為用以對(duì)來(lái)流進(jìn)行流動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)阻止與通孔(20)的側(cè)壁分離。
文檔編號(hào)F23D14/46GK101900338SQ20101011574
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月27日
發(fā)明者E·W·金, R·J·基拉, 陳偉 申請(qǐng)人:通用電氣公司