燃?xì)鉁u輪燃燒器的制造方法
【專利摘要】一種用于燃?xì)鉁u輪的燃燒器(10)，其包括前面板(14)、具有第一端(22)和第二端(24)的長(zhǎng)形套管(20)，以及安裝在套管(20)中的噴燃器(30)。套管(20)的第二端(24)無(wú)密封件地安裝在前面板(14)上。套管和噴燃器構(gòu)造成使得噴燃器(30)能夠可滑動(dòng)地安裝在套管(20)中。
【專利說(shuō)明】燃?xì)鉁u輪燃燒器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開大體涉及用于在燃?xì)鉁u輪中使用的燃燒器，并且更特別地，涉及適合這些燃燒器的預(yù)混合噴燃器構(gòu)造和布置。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)燃?xì)鉁u輪典型地包括壓縮機(jī)和常規(guī)地布置在公共軸上的渦輪。在壓縮機(jī)和渦輪之間的是燃燒室，典型地多個(gè)噴燃器位于燃燒室中。噴燃器從氣態(tài)燃料和/或液體燃料的燃燒產(chǎn)生熱燃燒氣體?？稍谌紵髦欣玫念愋偷膰娙计靼▏姽苄涂沙槌鍪絿娙计?。此類噴燃器的抽出典型地在外殼體中需要大小與噴燃器的直徑相當(dāng)?shù)拈_口。噴燃器的直徑越大，外殼體中相當(dāng)?shù)拈_口也越大，并且制造成本也越高。
[0003]燃燒燃料所必需的燃燒空氣通過(guò)壓縮機(jī)經(jīng)由空氣進(jìn)料吸入、壓縮，并且隨后經(jīng)由壓縮空氣導(dǎo)管饋送到充氣室中，從那里，燃燒空氣穿過(guò)對(duì)應(yīng)的孔口進(jìn)入噴燃器中。來(lái)自燃燒室的熱燃燒氣體經(jīng)由熱氣導(dǎo)管傳送到渦輪中，其中，在一個(gè)或更多個(gè)級(jí)中執(zhí)行功。由于燃燒氣體的溫度和對(duì)確保燃燒氣體不泄漏出去的需要，故燃燒器內(nèi)的所有密封連結(jié)部需要典型地利用吹掃空氣吹掃。然而，添加吹掃空氣對(duì)燃?xì)鉁u輪效率有不利的影響。因此合乎需要的是提供最小化對(duì)密封件的需要的設(shè)計(jì)。
[0004]可在此類工業(yè)燃?xì)鉁u輪的燃燒器中出現(xiàn)的問(wèn)題是壓力振蕩。壓力振蕩可縮短部件壽命，并且可導(dǎo)致渦輪功率輸出減少。美國(guó)申請(qǐng)US 2004/001020 Al公開了一種控制單元，其控制燃料流率和空氣的空氣流率中的至少一個(gè)，以克服振蕩。然而，存在對(duì)提供克服振蕩的、不影響渦輪能力或性能的備選方法的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開意于提供一種燃燒器噴燃器，其便于噴燃器的更成本有效抽出，并且使得能夠調(diào)節(jié)，以克服壓力振蕩。
[0006]試圖借助于獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)解決這些問(wèn)題。在從屬權(quán)利要求中給出有利實(shí)施例。
[0007]本公開基于提供噴燃器的大體思想，該噴燃器可移動(dòng)地安裝在套管內(nèi)，該套管固定于燃燒器襯套的前面板的一部分，或者以別的方式形成燃燒器襯套的前面板的一部分。
[0008]本公開的一方面提供一種燃燒器，其中，噴燃器能夠在套管內(nèi)部沿軸向方向移動(dòng)，并且在燃燒器的運(yùn)行期間相對(duì)于套管移動(dòng)。
[0009]方面提供一種用于燃?xì)鉁u輪的燃燒器，其包括前面板，長(zhǎng)形套管的第二端無(wú)密封件地安裝于該前面板。燃燒器進(jìn)一步包括安裝在套管中的噴燃器。無(wú)密封件安裝減少對(duì)燃燒器內(nèi)的燃燒后空氣吹掃的需要，將另外需要該燃燒后空氣吹掃來(lái)阻止燃燒氣體泄漏穿過(guò)密封件和保持密封溫度。噴燃器可為燃燒器的混合區(qū)域，其中，燃料被引入并且與燃燒氣體混合。在前面板的下游，燃燒器可具有燃燒區(qū)域。前面板大體定向成垂直于主流方向。在前面板處，流面積增加。典型地，這以逐步的方式增加流面積。
[0010]在另一方面，噴燃器構(gòu)造為可滑動(dòng)地抽出的噴燃器，并且安裝在套管中使得能夠沿軸向插入并且安裝在套管內(nèi)。由于套管不是噴燃器的一部分，故噴燃器直徑最小化。這使得簡(jiǎn)化外殼體的設(shè)計(jì)成為可能。
[0011]在另一方面，噴燃器包括本體和錐形地展開的旋渦殼，該錐形地展開的旋渦殼在第一狹窄端處從本體延伸到較寬的第二遠(yuǎn)側(cè)端。在該方面，套管罩住旋渦殼，以便確保沿著殼的均勻速度分布。這導(dǎo)致橫跨噴燃器的較低壓降?？諝夥峙涞男蔬M(jìn)一步被套管提高，該套管在第一上游端處具有用于沿軸向方向引導(dǎo)燃燒氣體的錐形口部。
[0012]在另一方面，套管的出口在第二下游端處具有用于提供火焰穩(wěn)定性的鐘形出口。
[0013]在另一方面，噴燃器包括噴燃器環(huán)，該噴燃器環(huán)具有第一上游端、第二遠(yuǎn)側(cè)下游端、內(nèi)表面和外表面，其中，噴燃器環(huán)在第一和第二噴燃器環(huán)端之間的點(diǎn)處在噴燃器環(huán)的內(nèi)表面上固定地安裝于旋渦殼的遠(yuǎn)側(cè)第二端，以便至少部分地罩住旋渦殼。噴燃器環(huán)通過(guò)增大套管和噴燃器之間的軸向接觸表面來(lái)改進(jìn)噴燃器安裝在套管內(nèi)的穩(wěn)定性。
[0014]在另一方面，用于密封形成于噴燃器環(huán)和套管之間的腔體的密封件位于噴燃器環(huán)或套管上，其中，密封件限定在噴燃器環(huán)和套管之間的安裝點(diǎn)。密封件最小化噴燃器后面的氣體泄漏的可能性。
[0015]在一方面，密封件是迷宮和活塞環(huán)密封件，并且密封件位于噴燃器環(huán)的外表面上。
[0016]在一方面，套管包括穿過(guò)套管的多個(gè)吹掃孔，通過(guò)該多個(gè)吹掃孔界定套管。吹掃孔使得能夠吹掃噴燃器環(huán)和套管之間的腔體。優(yōu)選地，吹掃孔定位成使得當(dāng)噴燃器環(huán)安裝在套管中時(shí)，吹掃孔能夠?qū)⒋祾邭怏w引導(dǎo)到環(huán)形間隙，該環(huán)形間隙形成于噴燃器環(huán)的外表面和套管之間并且從密封件的下游端延伸。
[0017]在一方面，密封件在噴燃器環(huán)的外表面上定位成朝向噴燃器環(huán)的第一上游端。密封件定位成朝向噴燃器環(huán)的上游端使得擴(kuò)展噴燃器安裝在套管內(nèi)的軸向變化，同時(shí)使吹掃孔保持在密封件的下游端處成為可能。
[0018]在一方面，燃燒器包括本公開的其它方面的多個(gè)沿周向固定的套管和噴燃器，其中，噴燃器中的至少兩個(gè)的軸向?qū)R是交錯(cuò)的。這由噴燃器在套管內(nèi)的可滑動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)。在具有多個(gè)噴燃器的系統(tǒng)中，使噴燃器的相對(duì)位置沿軸向交錯(cuò)的能力提供解調(diào)壓力振蕩的有效手段，但不進(jìn)一步需要調(diào)節(jié)燃料或空氣流或其它運(yùn)行條件。
[0019]本發(fā)明的又一個(gè)目的是克服或至少改善現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和缺陷，或者提供有用的備選方案。
[0020]從經(jīng)由本公開的示出的示例性實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，本公開的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]經(jīng)由示例，在下文參照附圖更全面地描述本公開的實(shí)施例，其中:
圖1是根據(jù)本公開的優(yōu)選實(shí)施例的示例性燃燒器的剖面圖，其中，圖1a顯示安裝在套管中的噴燃器，而圖1b顯示從套管抽出的噴燃器；
圖2是適合圖1的燃燒器的噴燃器和套管的示例性實(shí)施例的剖面圖；
圖3是圖2的噴燃器環(huán)和套管的截面的擴(kuò)大剖面圖；
圖4是適合圖1的燃燒器的噴燃器和套管的示例性實(shí)施例的剖面圖； 圖5是具有部分地剖開的套管的圖1的噴燃器的示意圖；以及圖6是具有如圖2中顯示的多個(gè)示例性噴燃器的示例性實(shí)施例的剖面圖，其中，噴燃器具有交錯(cuò)的軸向?qū)R。
[0022]部件列表 10燃燒器
12襯套 14前面板 20套管 22套管第一端 24套管第二端 30噴燃器 31噴燃器本體 32噴管
33噴燃器旋渦殼 34殼第一端 35殼第二端 36噴燃器環(huán) 37噴燃器環(huán)第一端 38噴燃器環(huán)第二端 39噴燃器環(huán)外表面 40密封件 42腔體 44吹掃孔。

【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)在參照附圖來(lái)描述本公開的示例性實(shí)施例，其中，同樣的附圖標(biāo)記用于遍及附圖表示同樣的元件。在以下描述中，為了說(shuō)明，闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供本公開的徹底理解。但是，本公開可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐，并且不限制于本文公開的示例性實(shí)施例。
[0024]遍及本說(shuō)明書參照軸向方向。軸向方向表示噴燃器30的軸線。另外，當(dāng)噴燃器30在使用中時(shí)，上游和下游參照正常燃料/空氣流方向。
[0025]在圖1中顯示的示例性實(shí)施例中，用于燃?xì)鉁u輪的燃燒器10包括襯套12，襯套12包括前面板14。襯套12的目的是為了經(jīng)受住燃燒器溫度，容納燃燒器10中的燃燒氣體，并且將它們引導(dǎo)到渦輪的第一級(jí)。前面板14的目的是為了提供從噴燃器30的正交地對(duì)齊的端面過(guò)渡到燃燒器10的軸向延伸部，以及對(duì)噴燃器30提供安裝點(diǎn)。在燃燒器10的前面板14的第二下游端24處，長(zhǎng)形套管20固定地安裝于燃燒器10的前面板14。安裝構(gòu)造成使得在前面板14和套管20之間不存在移動(dòng)。這涉及無(wú)間隙的連結(jié)，并且因此不需要密封件。然而，安裝不限制于連結(jié)兩個(gè)單獨(dú)的件，而是還可包括單個(gè)元件，其中，前面板14部分與套管20部分集成地形成。
[0026]在圖2中顯示的示例性實(shí)施例中，相對(duì)于套管20的噴燃器30的安裝和噴燃器30的形狀使得噴燃器30可從套管20內(nèi)可滑動(dòng)地抽出，如圖1b中顯示的。當(dāng)噴燃器30是可抽出型噴燃器30時(shí)，噴燃器30的直徑減小簡(jiǎn)化抽出和外殼體設(shè)計(jì)，
如圖2中顯示的，示例性實(shí)施例的噴燃器30是旋渦流噴燃器30，其包括上游區(qū)段，該上游區(qū)段包括旋渦殼33，其中噴射燃料，并且使燃料與燃燒空氣接觸。旋渦殼33包括從噴燃器本體31延伸的以錐形展開的區(qū)段。燃料可沿著構(gòu)造成促進(jìn)旋渦流的旋渦殼33的軸向長(zhǎng)度噴射。
[0027]如圖2中顯示的，在示例性實(shí)施例中，噴燃器30安裝在套管20內(nèi)，使得套管20圍繞或罩住噴燃器30的至少一部分。噴燃器30安裝在套管20內(nèi)以及套管20沿軸向延伸使得套管20如圖2中顯示的圍繞和/或罩住噴燃器30的旋渦殼33，并且沿下游軸向方向進(jìn)一步延伸超過(guò)旋渦殼33。雖然套管20不是噴燃器30的組成部分，因?yàn)樘坠?0未固定地安裝于噴燃器30，但套管20執(zhí)行旋渦殼33下游的混合區(qū)段的功能，以確保燃料和空氣均勻地混合。
[0028]在如圖2中顯示的示例性實(shí)施例中，套管20在第一上游端處具有用于沿軸向方向引導(dǎo)燃燒氣體的錐形口部。
[0029]噴燃器30可滑動(dòng)地安裝在套管20中，以便使得能夠沿軸向調(diào)節(jié)噴燃器30。該可滑動(dòng)安裝進(jìn)一步使得能夠獨(dú)立于套管20，從燃燒器10抽出噴燃器30。這由套管20和旋渦殼33的第二端的相對(duì)形狀實(shí)現(xiàn)，如圖1b中顯示的。在示例性實(shí)施例中，套管20在形狀上設(shè)置成具有直徑恒定或幾乎恒定的沿軸向延伸的區(qū)域。
[0030]在圖2中顯示的示例性實(shí)施例中，套管20的第二端(其為套管20的出口)具有鐘形出口，以便協(xié)助火焰穩(wěn)定。
[0031]在圖2中顯示的示例性實(shí)施例中，噴燃器環(huán)36附接于噴燃器旋渦殼33的軸向遠(yuǎn)側(cè)端。通過(guò)在形狀上設(shè)置成與套管20在套管20的遠(yuǎn)側(cè)端之間的區(qū)域套管20中的內(nèi)部形狀互補(bǔ)，噴燃器環(huán)36便于將噴燃器30可滑動(dòng)地安裝在套管20內(nèi)，該遠(yuǎn)側(cè)端具有恒定或幾乎恒定的直徑。
[0032]在圖3中顯示的示例性實(shí)施例中，密封件40位于噴燃器環(huán)36和套管20之間的腔體42中。可位于噴燃器環(huán)36或套管20上的密封件40是噴燃器環(huán)36和套管20之間的接觸點(diǎn)，所以在它們之間限定用于套管20上的噴燃器環(huán)36的安裝點(diǎn)。在示例性實(shí)施例中，密封件40位于噴燃器環(huán)36的外表面39上。在圖2中顯不的又一個(gè)不例性實(shí)施例中，安裝點(diǎn)是噴燃器環(huán)36和套管20之間的唯一接觸點(diǎn)。
[0033]在圖3中顯示的示例性實(shí)施例中，噴燃器環(huán)36安裝成使得噴燃器環(huán)的第一端37定位成朝向噴燃器30的上游端，并且噴燃器環(huán)第二端38定位成朝向噴燃器30的遠(yuǎn)側(cè)下游端。在該布置中，密封件40位于噴燃器環(huán)36的外表面39上,朝向噴燃器環(huán)第一端37。
[0034]在圖3中顯示的示例性實(shí)施例中，密封件40是迷宮和活塞環(huán)密封件，然而可使用能夠在燃燒器10的溫度和壓力條件下，在兩個(gè)基本上平的表面之間保持密封的其它密封布置。
[0035]在圖4中顯示的又一個(gè)示例性實(shí)施例中，噴燃器本體31進(jìn)一步包括噴管32，噴管32延伸穿過(guò)噴燃器本體31，并且進(jìn)一步向外延伸到由噴燃器旋渦殼33形成的腔體中。在示例性實(shí)施例中，噴管32的目的是為了對(duì)油預(yù)混合氣體和引燃噴射提供額外的燃料添加手段。
[0036]在圖5中顯示的示例性實(shí)施例中，套管20包括穿過(guò)套管20的多個(gè)吹掃孔,通過(guò)該多個(gè)吹掃孔界定套管20。吹掃孔44位于噴燃器環(huán)36和套管20之間的密封件40下游。吹掃孔的目的是為了提供吹掃形成于噴燃器環(huán)36和燃料/空氣混合物的套管20之間的腔體42的手段，并且因而幫助防止混合物可能通過(guò)密封件40泄漏回去。
[0037]在圖6中顯示的示例性實(shí)施例中，燃燒器10包括多個(gè)固定的套管20和噴燃器30，其中，噴燃器30中的至少兩個(gè)的軸向?qū)R是交錯(cuò)的。
[0038]雖然已經(jīng)在本文顯示和描述了構(gòu)想為最實(shí)際的示例性實(shí)施例的本公開，但本公開可按其它具體形式體現(xiàn)，而不偏離其精神或?qū)嵸|(zhì)特性。因此在各個(gè)方面都認(rèn)為目前公開的實(shí)施例是說(shuō)明性而不是約束性的。本公開的范圍由所附權(quán)利要求而不是前述描述指示，并且落在其含義和范圍以及等同物內(nèi)的所有變化都意于包含在本文中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于燃?xì)鉁u輪的燃燒器(10)，包括: 前面板(14)； 長(zhǎng)形套管(20)，其具有第一端(22)和第二端(24);以及 安裝在所述套管(20)中的噴燃器(30)， 其特征在于，所述套管(20)的第二端(24)無(wú)密封件地安裝在所述前面板(14)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述噴燃器(30)能夠在套管(20)內(nèi)部沿軸向方向移動(dòng)，并且在所述燃燒器(10)的運(yùn)行期間相對(duì)于所述套管(20)移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述噴燃器(30)可滑動(dòng)地安裝在所述套管(20)中，以便使得能夠在所述套管(20)內(nèi)軸向調(diào)節(jié)所述噴燃器(30)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述套管(20)在所述第二端(24)處具有鐘形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述噴燃器(30)包括: 噴燃器本體(31);以及 錐形地展開的旋渦殼(33)，其從所述本體(31)延伸，具有狹窄的第一端(34)和較寬的遠(yuǎn)側(cè)第二端(35)， 其中，所述套管罩住所述旋渦殼(33)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述噴燃器(30)包括: 噴燃器環(huán)(36)，其具有: 朝向所述噴燃器的軸向上游端的第一端(37)； 朝向所述噴燃器(30)的軸向下游端的第二遠(yuǎn)側(cè)端(38);以及 外表面(39)， 其中，所述噴燃器環(huán)(36)在所述噴燃器環(huán)(36)的內(nèi)表面上在所述噴燃器環(huán)第一端(37)和所述噴燃器環(huán)第二端(38)之間的點(diǎn)處，固定地安裝于所述旋渦殼第二端(35)，以便至少部分地罩住所述旋渦殼(33)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃燒器(10)，其特征在于，進(jìn)一步包括密封件(40)，其用于密封形成于所述噴燃器環(huán)(36)和所述套管(20)之間的腔體(42)，其中，所述密封件(40)位于所述噴燃器環(huán)(36)或所述套管(20)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述密封件(40)是迷宮和活塞環(huán)密封件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述密封件(40)位于所述噴燃器環(huán)(36)的外表面(39)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述密封件(40)定位成朝向所述噴燃器環(huán)(36)的第一端(37)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任一項(xiàng)所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述密封件(40)在所述噴燃器環(huán)(36)的外表面(39)上定位成朝向所述噴燃器環(huán)第一端(37)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任一項(xiàng)所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述套管(20)包括穿過(guò)其的多個(gè)吹掃孔(44)，所述多個(gè)吹掃孔(44)構(gòu)造和定位成使得所述吹掃孔(44)能夠在所述密封件(40)和所述噴燃器環(huán)第二端(37)之間將吹掃氣體引導(dǎo)到形成于所述噴燃器環(huán)外表面(39)和所述套管(20)之間的環(huán)形間隙中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述多個(gè)吹掃孔(44)界定所述套管(20)。
14.根據(jù)權(quán)利要求5至13中的任一項(xiàng)所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述噴燃器本體(31)進(jìn)一步包括噴管(32)，所述噴管(32)沿軸向延伸穿過(guò)所述噴燃器本體(31)，并且從所述噴燃器本體(31)延伸出，進(jìn)入形成于所述旋渦殼(33)中的腔體中，用于油預(yù)混合和氣體引燃噴射。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)所述的燃燒器(10)，其特征在于，所述燃燒器(10)進(jìn)一步包括多個(gè)套管(20)和噴燃器(30)，其中，所述套管(20)中的所述噴燃器(30)中的至少兩個(gè)沿軸向交錯(cuò)。
【文檔編號(hào)】F23R3/28GK104185763SQ201380017213
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】E.帕斯夸洛托, J.赫拉特, P.希斯塞 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司