燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地涉及第一級(jí)噴嘴或過(guò)渡噴嘴的后緣，其構(gòu)造成在進(jìn)入渦輪的第一級(jí)輪葉中之前促進(jìn)其下游的相應(yīng)燃燒流的混合。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)形燃燒器通常與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用?？傮w而言，環(huán)形燃燒器可具有一定數(shù)量的獨(dú)立的筒形燃燒器，其在壓縮機(jī)與渦輪之間沿周向隔開。各個(gè)筒形燃燒器單獨(dú)地生成燃燒氣體，其向下游朝渦輪的第一級(jí)引導(dǎo)。
[0003]這些單獨(dú)的燃燒流的混合較大地隨發(fā)生混合所處的自由流的馬赫數(shù)以及燃燒流之間的動(dòng)量和能量差變化。事實(shí)上來(lái)說(shuō)，筒形燃燒器的出口與第一級(jí)噴嘴的前緣之間的軸向距離為相對(duì)小的，使得較小混合實(shí)際上可在進(jìn)入渦輪中之前發(fā)生。
[0004]因此，期望最小化混合損失。此類減小的混合損失可減小總體壓力損失，而不增大燃燒器與渦輪之間的軸向距離。此類改進(jìn)的燃燒設(shè)計(jì)因此將改進(jìn)總體系統(tǒng)性能和效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請(qǐng)及因此所得的專利提供了一級(jí)噴嘴或過(guò)渡噴嘴的后緣上的分流表面，以在進(jìn)入渦輪的第一級(jí)輪葉中之前促進(jìn)其下游的相應(yīng)燃燒流的混合。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可包括燃燒器，該燃燒器包括燃燒流。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括一個(gè)或更多個(gè)翼型件，其形成設(shè)置在燃燒器下游的第一級(jí)噴嘴或過(guò)渡噴嘴。此外，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可包括圍繞一個(gè)或更多個(gè)翼型件的后緣定位的分流表面，以促進(jìn)燃燒流的混合。
[0006]本申請(qǐng)及所得的專利還提供了一種限制燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的壓力損失的方法。該方法可包括將分流表面定位在第一級(jí)噴嘴或過(guò)渡噴嘴的一個(gè)或更多個(gè)翼型件的后緣上、在一定數(shù)量的筒形燃燒器中生成一定數(shù)量的燃燒流、使燃燒流與分流表面大致混合，以及使混合流經(jīng)過(guò)至一級(jí)輪葉。
[0007]本申請(qǐng)及所得的專利還提供了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可包括形成一定數(shù)量的燃燒流的一定數(shù)量的筒形燃燒器。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括一個(gè)或更多個(gè)翼型件，其形成設(shè)置在筒形燃燒器下游的第一級(jí)噴嘴或過(guò)渡噴嘴。此外，燃?xì)鉁u輪可包括圍繞一個(gè)或更多個(gè)翼型件的后緣定位的分流表面，以促進(jìn)燃燒流的混合。
[0008]在審閱連同若干附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求時(shí)，本申請(qǐng)的這些及其它特征和改進(jìn)將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]現(xiàn)在將參照附圖，該附圖不必按比例繪制。
[0010]圖1為可在本文中使用的已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0011]圖2為可與圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用的筒形燃燒器的側(cè)視截面圖。
[0012]圖3為可與圖1的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用的過(guò)渡噴嘴燃燒系統(tǒng)的側(cè)視截面圖。
[0013]圖4為如可在本文中所述的噴嘴的示意圖。
[0014]圖5為如可在本文中所述的分流表面的示意圖。
[0015]圖6為如可在本文中所述的分流表面的示意圖。
[0016]圖7為如可在本文中所述的分流表面的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)在參照附圖，其中相似的標(biāo)號(hào)表示所有若干視圖中的相似元件，圖1示出了如可在本文中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括壓縮機(jī)15。壓縮機(jī)15壓縮進(jìn)入空氣流20。壓縮機(jī)將壓縮的空氣流20輸送至燃燒器25。燃燒器25使壓縮的空氣流20與壓縮的燃料流30混合，并且點(diǎn)燃混合物來(lái)產(chǎn)生燃燒氣流35。盡管僅示出了單個(gè)燃燒器25，但燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括任何數(shù)量的燃燒器25。在該實(shí)例中，燃燒器25可呈一定數(shù)量的筒形燃燒器的形式，如將在下面更詳細(xì)描述的。燃燒氣流35繼而輸送至下游渦輪40。燃燒氣流35驅(qū)動(dòng)渦輪40以便產(chǎn)生機(jī)械功。在渦輪40中產(chǎn)生的機(jī)械功經(jīng)由軸45驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)15，并且驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載50，諸如發(fā)電機(jī)等。
[0018]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可使用天然氣、各種類型的合成氣和/或其它類型的燃料。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10可為一定數(shù)量的不同燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的任一個(gè)，諸如由GeneralElectric公司(Schenectady, New York)等提供的那些。燃?xì)獾溳啺l(fā)動(dòng)機(jī)10可具有不同構(gòu)造，并且可使用其它類型的構(gòu)件。也可在本文中使用其它類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。多個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、其它類型的渦輪，以及其它類型的功率生成設(shè)備也可在本文中一起使用。
[0019]圖2示出了可用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10中的燃燒系統(tǒng)25的實(shí)例。典型的燃燒系統(tǒng)25可包括具有一定數(shù)量的燃料噴嘴65的頭端60。襯套68和過(guò)渡件70可在燃料噴嘴65的下游延伸至圍繞渦輪40的一定數(shù)量的第一級(jí)噴嘴導(dǎo)葉80的后端75。沖擊套筒85可包繞襯套68和過(guò)渡件70，并且向其提供冷卻流。其它類型的燃燒器25及其它類型的構(gòu)件和其它構(gòu)造也是已知的。
[0020]來(lái)自壓縮系統(tǒng)15或別處的冷卻流90可穿過(guò)沖擊套筒85。冷卻流90可用于冷卻襯套68和過(guò)渡件70，并且接著可至少部分地用于充入燃燒氣流35。流90的一部分可頭朝后端75，并且可用于冷卻第一級(jí)噴嘴導(dǎo)葉80和相關(guān)的構(gòu)件?？墒褂闷渌愋偷睦鋮s流。因此，冷卻流90的一部分的損失導(dǎo)致寄生損失，因?yàn)榱?0的該部分并未用于充入燃燒流35。也可在本文中使用其它構(gòu)件和其它構(gòu)造。
[0021]圖3示出了如可在本文中所述的過(guò)渡噴嘴燃燒系統(tǒng)100的一部分的實(shí)例。過(guò)渡噴嘴燃燒系統(tǒng)100可包括過(guò)渡噴嘴110。過(guò)渡噴嘴110具有以與上文所述類似的方式的襯套、過(guò)渡件和第一級(jí)噴嘴導(dǎo)葉的集成構(gòu)造。過(guò)渡噴嘴110從頭端120圍繞燃料噴嘴65延伸至流動(dòng)區(qū)130和圍繞第一渦輪級(jí)150中的一定數(shù)量的輪葉葉片的過(guò)渡噴嘴后端140。過(guò)渡噴嘴燃燒系統(tǒng)100因此可認(rèn)作是集成燃燒系統(tǒng)。可在本文中使用其它構(gòu)造的其它類型的燃燒器。
[0022]在如圖4中所繪的某些實(shí)施例中，第一級(jí)噴嘴導(dǎo)葉80和/或過(guò)渡噴嘴110的后緣(即，下游邊緣)可包括分流表面，以促進(jìn)燃燒流的混合。即，第一級(jí)噴嘴導(dǎo)葉80和/或過(guò)渡噴嘴110的后緣可包括人字形混合構(gòu)件、葉形混合構(gòu)件，和/或流體學(xué)混合構(gòu)件。以該方式，第一級(jí)噴嘴導(dǎo)葉80和/或過(guò)渡噴嘴110的后緣形狀可構(gòu)造成促進(jìn)燃燒流的混合，使得減小系統(tǒng)的總體壓力損失。結(jié)果，第一級(jí)噴嘴導(dǎo)葉80和/或過(guò)渡噴嘴110的后緣形狀可減小第一級(jí)輪葉上的高周疲勞負(fù)載和熱負(fù)載。第一級(jí)噴嘴導(dǎo)葉80和/或過(guò)渡噴嘴110可或可不與過(guò)渡件和/或與燃燒器集成。
[0023]圖4示出了第一級(jí)噴嘴80和/或過(guò)渡噴嘴110的翼型件400的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)例中，第一級(jí)噴嘴的翼型件40可包括前緣402和后緣404。后緣404可包括分流表面