專利名稱：用于噪聲減少的噴射器/混合器噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)中的噪聲減少，更特別地，涉及在燃?xì)鉁u輪機(jī)入口排熱應(yīng)用中使用多級(jí)噴射器/混合器噴嘴來(lái)減少噪聲。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生熱的氣體以驅(qū)動(dòng)渦輪。渦輪又驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)提供用于在燃燒系統(tǒng)中進(jìn)行燃燒的壓縮空氣。渦輪產(chǎn)生可用的輸出功率。在一些燃?xì)鉁u輪機(jī)應(yīng)用中，存在燃?xì)鉁u輪機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的一些情況，在這些情況下燃?xì)鉁u輪機(jī)壓力比達(dá)到壓縮機(jī)的運(yùn)行壓力比極限，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)喘振。這些情況可能出現(xiàn)在使用低BTU燃料或任何其它注入大量稀釋劑的燃料和/或在寒冷的環(huán)境溫度條件下的應(yīng)用中。壓縮機(jī)壓力比典型地大于渦輪壓力比，因?yàn)楹笳呤艿綔u輪機(jī)燃燒器中的壓力損失的影響。一種用于提供壓縮機(jī)壓力比保護(hù)的通常方法是放出燃?xì)鉁u輪機(jī)壓縮機(jī)排氣，并使放氣再循環(huán)回到壓縮機(jī)入口。稱為入口放氣加熱(IBH)控制的此燃?xì)鉁u輪機(jī)運(yùn)行的方法通過(guò)將較冷的周圍空氣與熱的壓縮機(jī)排氣的放出部分相混合而提高壓縮機(jī)進(jìn)氣的入口溫度， 從而降低流向燃?xì)鉁u輪機(jī)的空氣密度和質(zhì)量流量。當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)將壓縮機(jī)空氣放出到入口管道中時(shí)，其產(chǎn)生了可能超過(guò)噪聲限度的噪聲?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)將放氣歧管放置在入口消聲板的下游。此布置可解決壓縮機(jī)IGV的結(jié)冰問(wèn)題，但不會(huì)有效解決入口過(guò)濾器外殼結(jié)冰的問(wèn)題。如果放氣歧管放置在入口管道中的消聲器之前來(lái)解決結(jié)冰問(wèn)題，則會(huì)產(chǎn)生噪聲問(wèn)題。對(duì)于IBH系統(tǒng)提出了一種消聲噴嘴。然而消聲噴嘴是昂貴的。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)中已經(jīng)利用噴射器/混合器噴嘴來(lái)減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲而解決了相關(guān)問(wèn)題。噪聲由周圍大氣和來(lái)自孔的噴氣之間的剪切作用而產(chǎn)生。在多級(jí)噴射器/混合器之后，噴射速度顯著地減慢，從而減少了噪聲。目前在燃?xì)鉁u輪機(jī)中還沒(méi)有相似的技術(shù)來(lái)減少噪聲。因而將需要一種IBH系統(tǒng)，其包括噴射器/混合器噪聲減少噴嘴，以便在不使用昂貴構(gòu)件的條件下增強(qiáng)渦輪機(jī)中的熱空氣的混合。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪機(jī)中的入口放氣加熱系統(tǒng)包括抽取壓縮機(jī)排氣的壓縮機(jī)排氣抽取歧管、接收壓縮機(jī)排氣的入口放氣加熱歧管、設(shè)置在入口放氣加熱歧管上游的入口過(guò)濾器外殼、以及設(shè)置在入口放氣加熱歧管下游的入口消聲器。在入口放氣加熱歧管的輸出端以及在入口過(guò)濾器外殼和入口消聲器之間設(shè)置了多個(gè)聲頻彌散噴嘴 (acoustic dispersion nozzle)。聲頻彌散噴嘴通過(guò)將壓縮機(jī)排氣與入口過(guò)濾器外殼之外的空氣相混合而用于降低入口放氣加熱歧管中的壓縮機(jī)排氣的速度。在另一示例性實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪機(jī)中的入口放氣加熱系統(tǒng)包括抽取壓縮機(jī)排氣的壓縮機(jī)排氣抽取歧管、接收壓縮機(jī)排氣的入口放氣加熱歧管、以及設(shè)置在入口放氣加熱歧管的輸出端處的多個(gè)聲頻彌散噴嘴，其降低入口放氣加熱歧管中的壓縮機(jī)排氣的速度。在又另一示例性實(shí)施例中，一種用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)的入口放氣加熱系統(tǒng)中減少噪聲的方法包括如下步驟抽取壓縮機(jī)排氣；將壓縮機(jī)排氣引導(dǎo)至入口放氣加熱歧管中；以及通過(guò)將壓縮機(jī)排氣與通過(guò)入口過(guò)濾器外殼的外部空氣相混合而降低入口放氣加熱歧管中的壓縮機(jī)排氣的速度。


圖1是包括入口放氣加熱系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)的示意圖；圖2是顯示了在入口過(guò)濾器和入口消聲器之間的噴射器/混合器噴嘴的位置的透視圖；圖3是圖2中所示的入口放氣加熱歧管的特寫(xiě)圖；且圖4是包括示例性噴嘴的入口放氣加熱歧管的一個(gè)分支的詳圖。 部件列表10 入口放氣加熱系統(tǒng)12壓縮機(jī)排氣抽取歧管14 手動(dòng)隔離閥16 控制閥18入口放氣加熱歧管20進(jìn)氣過(guò)濾器外殼22入口消聲器24 排泄閥26聲頻彌散噴嘴28 主歧管30 分支歧管
具體實(shí)施例方式參看圖1，示意性地圖示了入口放氣加熱系統(tǒng)10。入口放氣加熱(IBH)典型地用于保護(hù)燃?xì)鉁u輪機(jī)壓縮機(jī)在以降低的IGV角度運(yùn)行時(shí)免于結(jié)冰。此外，IBH系統(tǒng)用于在需要額外的壓縮機(jī)運(yùn)行安全裕量的某些運(yùn)行條件下降低壓縮機(jī)壓力比。如圖所示，提供了壓縮機(jī)排氣抽取歧管12用于抽取壓縮機(jī)排氣，其通過(guò)手動(dòng)隔離閥14和控制閥16而流向入口放氣加熱歧管18，該入口放氣加熱歧管18設(shè)置在進(jìn)氣過(guò)濾器外殼20和入口消聲器22的下游。在所示的系統(tǒng)中，提供了排泄閥24用于使冷凝物轉(zhuǎn)向。入口放氣加熱歧管18的輸出端包括多個(gè)聲頻彌散噴嘴26。噴嘴26通過(guò)將壓縮機(jī)排氣與入口過(guò)濾器外殼20之外的空氣相混合而用于降低入口放氣加熱歧管18中的壓縮機(jī)排氣的速度。圖2顯示了入口放氣加熱歧管18的輸出端，該入口放氣加熱歧管18定位在入口過(guò)濾器外殼20和入口消聲器22之間。參看圖2和圖3，入口放氣加熱歧管18包括主歧管28和連接在主歧管28上的多個(gè)分支歧管30。聲頻彌散噴嘴26設(shè)置在分支岐管30 上。圖4是分支岐管30和示例性噴嘴26的特寫(xiě)圖。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將會(huì)領(lǐng)會(huì)用于噴嘴26的備選的合適設(shè)計(jì)，并且本發(fā)明并不意味著局限于圖4中圖示的示例性噴嘴。
所述系統(tǒng)結(jié)合了一種噴射器/混合器噪聲減少噴嘴，從而在不使用昂 貴構(gòu)件的條件下增強(qiáng)渦輪中的熱空氣的混合。通過(guò)在噴射器/混合器噴嘴中使壓縮機(jī)排氣與入口過(guò)濾器外殼之外的空氣相混合可降低入口放氣加熱歧管中的壓縮機(jī)排氣的速度，從而減少噪聲。雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是最可行且最優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該懂得本發(fā)明并不局限于所公開(kāi)的實(shí)施例，相反，其意圖覆蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種變體和等效裝置。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)中的入口放氣加熱系統(tǒng)包括壓縮機(jī)排氣抽取歧管(12)，其抽取壓縮機(jī)排氣；接收壓縮機(jī)排氣的入口放氣加熱歧管(18)；設(shè)置在所述入口放氣加熱歧管上游的入口過(guò)濾器外殼(20)；設(shè)置在所述入口放氣加熱歧管下游的入口消聲器(22)；和多個(gè)聲頻彌散噴嘴(26)，其設(shè)置在所述入口放氣加熱歧管的輸出端處以及所述入口過(guò)濾器外殼和所述入口消聲器之間，所述聲頻彌散噴嘴通過(guò)將壓縮機(jī)排氣與來(lái)自所述入口過(guò)濾器外殼的外部空氣混合而降低所述入口放氣加熱歧管中的壓縮機(jī)排氣的速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入口放氣加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)聲頻彌散噴嘴 (26)包括噴射器/混合器噪聲減少噴嘴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的入口放氣加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述入口放氣加熱歧管 (18)包括主歧管(28)和連接在所述主歧管上的多個(gè)分支歧管(30)，并且其中所述多個(gè)聲頻彌散噴嘴(26)設(shè)置在所述分支歧管上。
4.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)中的入口放氣加熱系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)排氣抽取歧管(12)，其抽取壓縮機(jī)排氣；接收壓縮機(jī)排氣的入口放氣加熱歧管(18)；和多個(gè)聲頻彌散噴嘴(26)，其設(shè)置在所述入口放氣加熱歧管的輸出端處，所述多個(gè)聲頻彌散噴嘴降低了所述入口放氣加熱歧管中的壓縮機(jī)排氣的速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的入口放氣加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)聲頻彌散噴嘴 (26)包括噴射器/混合器噪聲減少噴嘴。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的入口放氣加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述入口放氣加熱歧管 (18)包括主歧管(28)和連接在所述主歧管上的多個(gè)分支歧管(30)，并且其中所述多個(gè)聲頻彌散噴嘴(26)設(shè)置在所述分支歧管上。
7.一種用于在燃?xì)鉁u輪機(jī)的入口放氣加熱系統(tǒng)中減少噪聲的方法，所述方法包括抽取壓縮機(jī)排氣；將壓縮機(jī)排氣引導(dǎo)至入口放氣加熱歧管(18)中；并通過(guò)將壓縮機(jī)排氣與經(jīng)由入口過(guò)濾器外殼(20)的外部空氣混合，降低所述入口放氣加熱歧管中的壓縮機(jī)排氣的速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述降低步驟包括通過(guò)設(shè)置在所述入口放氣加熱歧管的輸出端處以及所述入口過(guò)濾器外殼(20)和入口消聲器(22)之間的多個(gè)聲頻彌散噴嘴(26)而使所述入口放氣加熱歧管(18)排氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述入口放氣加熱歧管(18)包括主歧管 (28)和連接在所述主歧管上的多個(gè)分支歧管(30)，并且其中所述方法包括將所述聲頻彌散噴嘴(26)設(shè)置在所述分支歧管上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于噪聲減少的噴射器/混合器噴嘴，具體而言，提供了一種燃?xì)鉁u輪機(jī)中的入口放氣加熱系統(tǒng)，其包括抽取壓縮機(jī)排氣的壓縮機(jī)排氣抽取歧管(12)、接收壓縮機(jī)排氣的入口放氣加熱歧管(18)、以及設(shè)置在入口放氣加熱歧管的輸出端處的多個(gè)聲頻彌散噴嘴(26)，其降低了入口放氣加熱歧管中的壓縮機(jī)排氣的速度。噪聲是由于在周圍大氣和來(lái)自孔的噴氣之間的剪切作用而產(chǎn)生的。當(dāng)利用例如多級(jí)噴射器/混合器減慢空氣噴射速度時(shí)可減少噪聲。
文檔編號(hào)F02C3/34GK102155298SQ201110005640
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者D·W·鮑爾, 張華 申請(qǐng)人:通用電氣公司