專利名稱：燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃氣渦輪燃燒器，而且特別涉及構(gòu)造成降低流動通過其內(nèi)部的氣流的漂移和干擾的燃燒器。
背景技術(shù)：
圖11的剖面圖示出燃氣渦輪的一般構(gòu)造。如圖11所示，燃氣渦輪包括壓縮機1，該壓縮機1壓縮空氣；燃燒器2，這些燃燒器2供應(yīng)有燃料和由壓縮機1壓縮過的空氣從而進行燃燒；以及渦輪3，該渦輪3由來自燃燒器2的燃燒氣體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。壓縮機1、燃燒器2以及渦輪3分別由殼體4覆蓋。此外，例如為16個的多個燃燒器2等間隔地布置在轉(zhuǎn)子5的外周上，該轉(zhuǎn)子5用作共用壓縮機1和渦輪3的一根軸。
在如上文所述的燃氣渦輪中，由壓縮機1壓縮過的空氣通過殼體4的內(nèi)部供應(yīng)到燃燒器2和轉(zhuǎn)子5上。然后，采用供應(yīng)到燃燒器2的壓縮空氣用于供應(yīng)到燃燒器2的燃料的燃燒。此外，利用供應(yīng)到殼體4內(nèi)部和渦輪3的轉(zhuǎn)子5的壓縮空氣來冷卻固定到殼體4上的靜輪葉31以及固定到轉(zhuǎn)子5上的旋轉(zhuǎn)葉片32，靜輪葉31和旋轉(zhuǎn)葉片32都暴露于由于燃燒氣體而產(chǎn)生的高溫。
設(shè)置到如上文所述構(gòu)造的這種燃氣渦輪上的燃燒器2包括燃燒器筒2a，該燃燒器筒2a設(shè)置到燃料供應(yīng)側(cè)；尾筒2b，該尾筒2b連接到燃燒器筒2a上，并將燃燒氣體噴射到渦輪3的第一排中的靜輪葉31上；以及外缸體2c，該外缸體2c插入成沿著殼體4的內(nèi)壁，并覆蓋燃燒器筒2a。而且，圖12示出表示燃燒器2的附近的放大剖面圖，以便描述燃燒器2的附近的詳細構(gòu)造。
如圖12所示，燃燒器2具有燃燒器筒2a；導(dǎo)向噴管21，該導(dǎo)向噴管21設(shè)置到燃燒器筒2a的中心并進行擴散燃燒；多個主噴管22，所述多個主噴管22等間隔地設(shè)置到導(dǎo)向噴管21的外周上，并進行預(yù)混燃燒；導(dǎo)向錐體23，該導(dǎo)向錐體23設(shè)置成覆蓋導(dǎo)向噴管21的下游側(cè)末端；以及主噴燃器24，該主噴燃器24設(shè)置成覆蓋主噴管22的下游側(cè)末端。此外，壓縮機1設(shè)有壓縮機出口11，該壓縮機出口11用于將壓縮空氣供應(yīng)到殼體4的插入有燃燒器2的內(nèi)部，并且從壓縮機出口11排出的壓縮空氣被供應(yīng)到燃燒器筒2a的內(nèi)部。
而且，為了描述燃燒器2的詳細構(gòu)造，圖13示出燃燒器2的燃燒器筒2a的放大剖面圖。如圖13所示，燃燒器2包括導(dǎo)向渦旋體25與主渦旋體26，該導(dǎo)向渦旋體25在導(dǎo)向錐體23內(nèi)部的上游側(cè)安裝成與導(dǎo)向噴管21的外周接觸，這些主渦旋體26在主噴燃器24內(nèi)部的上游側(cè)安裝成與主噴管22的外周接觸。結(jié)果，在導(dǎo)向渦旋體25中使得供應(yīng)到導(dǎo)向錐體23的空氣均勻，同時，在主渦旋體26中使供應(yīng)到主噴燃器24的空氣均勻。
此外，燃燒器2具有在其上游側(cè)的多個支撐件27以及在下游側(cè)的肋29，所述多個支撐件27設(shè)置到燃燒器筒2a的外周，該肋29設(shè)置成支撐由穿孔板構(gòu)成的沖孔金屬板28，該沖孔金屬板28設(shè)置于到在外缸體2c和燃燒器筒2a之間的空間的入口。通過使支撐件27和肋29連接到外缸體2c和燃燒器筒2a上，將燃燒器筒2a支撐并固定到外缸體2c上。而且，在導(dǎo)向噴管21的下游側(cè)，通過將支撐件30設(shè)置成使導(dǎo)向噴管21的外周連接到主噴管22上從而固定主噴管22。
對于如上文所述構(gòu)造的燃燒器2而言，從壓縮機出口11排出到殼體4的內(nèi)部的壓縮空氣通過沖孔金屬板28流入到在外缸體2c和燃燒器筒2a之間形成的空間中。沖孔金屬板28通過由穿孔板制成以便提供阻力，從而起到使流入燃燒器2的壓縮空氣均勻的作用。通過沖孔金屬板28流入到外缸體2c和燃燒器筒2a之間的空間中的壓縮空氣沿著外缸體2c的內(nèi)壁流動。
因此，通過在外缸體2c的底部(導(dǎo)向噴管21和主噴管22的基部)處使壓縮空氣作180度轉(zhuǎn)向，壓縮空氣在支撐燃燒器筒2a的支撐件27之間流動，并被供應(yīng)到燃燒器筒2a的內(nèi)部。然后，最終通過燃燒器2的導(dǎo)向渦旋體25和主渦旋體26供應(yīng)旋渦流，以便用于通過導(dǎo)向噴管21的擴散燃燒和用于通過主噴管22的預(yù)混燃燒。
然而，如圖13所示，從形成在外缸體2c和燃燒器筒2a之間的壓縮空氣入口的每個位置到壓縮機出口11的相對距離不同。因此，在形成于外缸體2c和燃燒器筒2a之間的壓縮空氣入口的每個位置處，供應(yīng)到燃燒器2的壓縮空氣的流量不均勻。因此，燃燒器筒2內(nèi)部的壓縮空氣不穩(wěn)定地流動，這導(dǎo)致其不穩(wěn)定燃燒。最終，不僅NOx產(chǎn)生率增加，而且還出現(xiàn)諸如由于產(chǎn)生了燃燒振動等而耐久性降低的問題。
因此，本申請人提出一種燃燒器，該燃燒器通過使形成為具有半圓形結(jié)構(gòu)和環(huán)形的耐磨環(huán)安裝到使該耐磨環(huán)連接至支撐件27和燃燒器筒2a的位置，從而抑制燃燒器筒2a內(nèi)部的壓縮空氣的流動干擾和漂移(參見日本專利申請?zhí)亻_No.2000-346361)。在日本專利申請?zhí)亻_No.2000-346361中，公開了壓縮機出口11設(shè)有導(dǎo)流器，該導(dǎo)流器對從壓縮機出口11排出的壓縮空氣的流動進行引導(dǎo)，從而以均勻流動的方式將壓縮空氣供應(yīng)到燃燒器2的內(nèi)部。
通過安裝如上文所述的導(dǎo)流器，壓縮空氣流形成為指向安裝在壓縮機出口11外部的燃燒器，從而使供應(yīng)到燃燒器2的壓縮空氣的流量具有均勻性。然而，因為形成在外缸體2c和燃燒器筒2a之間的壓縮空氣入口的每個位置與壓縮機出口11之間的通道彼此不同，從而壓縮空氣流的容易度取決于通道而不同。結(jié)果，使得供應(yīng)到燃燒器筒2a內(nèi)部的壓縮空氣流是不均勻流。此外，因為沿著殼體4的內(nèi)壁在燃燒器2的更外部的流動起主導(dǎo)作用，從而增加了流動的不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種燃燒器，該燃燒器將空氣供應(yīng)到其內(nèi)部，以便使空氣以均勻方式流動。
根據(jù)本發(fā)明的燃燒器包括導(dǎo)向噴管，該導(dǎo)向噴管設(shè)置于燃燒器的軸心，并進行擴散燃燒；主噴管，這些主噴管沿周向等間隔地設(shè)置在導(dǎo)向噴管的外周側(cè)，并進行預(yù)混燃燒；燃燒器筒，該燃燒器筒覆蓋導(dǎo)向噴管和主噴管的外周側(cè)；外缸體，該外缸體設(shè)置到燃燒器筒的外周側(cè)，并用作位于外缸體的內(nèi)壁和燃燒器筒的外壁之間的壓縮空氣通道；以及筒型套筒，該筒型套筒設(shè)有呈錐形形狀的側(cè)表面，該側(cè)表面連接到外缸體的用作壓縮空氣入口側(cè)的端部；其中，套筒的側(cè)表面的長度以如下的方式改變，即，離排出壓縮空氣的壓縮空氣出口的距離越長，則套筒的側(cè)表面的長度越長，而離排出壓縮空氣的壓縮空氣出口的距離越短，則套筒的側(cè)表面的長度越短。
根據(jù)本發(fā)明，通過使套筒的設(shè)置到外缸體的所述端部上的側(cè)表面的長度在離壓縮空氣出口的距離較長的一側(cè)具有較長的長度，能使沿安裝到燃燒器的殼體內(nèi)壁流動的壓縮空氣轉(zhuǎn)到離壓縮空氣出口的距離較短的一側(cè)。具體而言，通過使沿殼體的內(nèi)壁流動的壓縮空氣在殼體內(nèi)壁與套筒外部之間的空間中回轉(zhuǎn)，能夠增加供應(yīng)到離套筒的壓縮空氣出口的距離較近一側(cè)的壓縮空氣的量。因此，能夠使從套筒供應(yīng)到外缸體內(nèi)部的壓縮空氣流均勻，從而使燃燒器中的燃燒穩(wěn)定。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明實施例的燃燒器的周圍區(qū)域的構(gòu)造的剖面圖；圖2為示出圖1的燃燒器的燃燒器筒的內(nèi)部的構(gòu)造的剖面圖；圖3A為示出圖2的燃燒器的套筒的構(gòu)造的示意透視圖；圖3B為示出圖2的燃燒器的套筒的構(gòu)造的示意剖面圖；圖4為示出圖1的壓縮機中的壓縮機出口的構(gòu)造的剖面圖；圖5為示出圖1的燃燒器腔內(nèi)部的壓縮空氣流的簡圖；圖6為示出圖1的燃燒器的缸體的構(gòu)造的剖面圖；圖7為示出圖1的燃燒器的背面壁的構(gòu)造的剖面圖；圖8為示出圖1的燃燒器的轉(zhuǎn)向輪葉和主噴管之間的關(guān)系的剖面圖；圖9A為圖1的燃燒器的外缸體從下游側(cè)觀察的前視圖；圖9B為示出圖1的燃燒器的肋的周圍區(qū)域的剖面圖；圖10為示出在缸體和燃燒器筒結(jié)合在一起時燃燒器的構(gòu)造的剖面圖；圖11為示出一般燃氣渦輪的構(gòu)造的示意剖面圖；圖12為傳統(tǒng)燃氣渦輪的燃燒器的放大剖面圖；圖13為傳統(tǒng)燃氣渦輪的燃燒器的燃燒器筒的放大剖面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖，以下將描述本發(fā)明的實施例。圖1為示意剖面圖，示出插入有燃燒器的燃燒器腔的內(nèi)部的構(gòu)造。圖2為示出圖1的燃燒器的燃燒器筒的內(nèi)部的構(gòu)造的示意剖面圖。在每一部分的構(gòu)造中，將向用于與圖12及圖13所示部分相同目的的部分提供相同的附圖標記，并將省略對它們的詳細說明。此外，燃燒器筒內(nèi)部的尾筒側(cè)將稱為“下游側(cè)”，而在外缸體和燃燒器筒之間的空間中的尾筒側(cè)將稱為“上游側(cè)”。
如圖1所示，在由殼體4構(gòu)成的燃燒器腔內(nèi)部，從外部插入到其中的多個燃燒器20等間隔地布置在轉(zhuǎn)子5的外周上。如圖2所示，與圖12的燃燒器2一樣，燃燒器20包括導(dǎo)向噴管21，該導(dǎo)向噴管21設(shè)置到燃燒器20的中心并進行擴散燃燒；多個主噴管22，所述多個主噴管22沿周向等間隔地設(shè)置到導(dǎo)向噴管21的外周上，并進行預(yù)混燃燒；導(dǎo)向錐體，該導(dǎo)向錐體設(shè)置成覆蓋導(dǎo)向噴管21的末端；主噴燃器24，該主噴燃器24設(shè)置成覆蓋主噴管22的末端；導(dǎo)向渦旋體25，該導(dǎo)向渦旋體25安裝在導(dǎo)向噴管21的外壁與導(dǎo)向錐體23的內(nèi)壁之間；以及主渦旋體26，該主渦旋體26設(shè)置在主噴管22的外壁與主噴燃器24的內(nèi)壁之間。
然后，如圖1和圖2所示，燃燒器20包括燃燒器筒2a，該燃燒器筒2a形成為覆蓋導(dǎo)向噴管21和主噴管22；尾筒2b，該尾筒2b接合到燃燒器筒2a，并將燃燒氣體從導(dǎo)向噴管21和主噴管22引入至燃氣渦輪3；外缸體2c，該外缸體2c覆蓋燃燒器筒2a的外周，并同時與殼體4的內(nèi)壁接觸；背面壁2d，該背面壁2d封閉外缸體2c的下游；以及套筒2e，該套筒2e用作缸體，該缸體具有從外缸體2c向燃燒器腔擴展的錐形結(jié)構(gòu)。
此外，燃燒器20設(shè)有沖孔金屬板51，該沖孔金屬板51為呈環(huán)形的穿孔板，從而覆蓋在燃燒器筒2a和外缸體2c之間的空間中外缸體2c的上游側(cè)；肋52，該肋52支撐沖孔金屬板51，并連接到燃燒器筒2a和外缸體2c上；缸體53，該缸體53連接到燃燒器筒2a的上游側(cè)并具有喇叭口構(gòu)造，該喇叭口構(gòu)造設(shè)有朝向外缸體2c形成的突起；以及轉(zhuǎn)向輪葉54，該轉(zhuǎn)向輪葉54呈環(huán)形，安裝在缸體53的上游側(cè)端部附近，從而覆蓋主噴管22之間的空間。
在如上文所述構(gòu)造的燃燒器20中，多個主噴燃器24在周向上等間隔地連接到燃燒器筒2a的內(nèi)壁的下游側(cè)，并且導(dǎo)向錐體23安裝到燃燒器筒2a的中心，從而與每個主噴燃器24都緊密接觸。結(jié)果，導(dǎo)向錐體23和主噴燃器24固定到燃燒器筒2a的下游側(cè)。相反地，缸體53以如下的方式連接到燃燒器筒2a的上游側(cè)末端從而固定缸體53，即，缸體53的內(nèi)壁形成為與燃燒器筒2a的在燃燒器筒2a的上游側(cè)端部處的內(nèi)壁相同的壁表面。
然后，沖孔金屬板51連接到燃燒器筒2a的外壁和外缸體2c的內(nèi)壁上，以便覆蓋外缸體2c的上游側(cè)，并且沿周向等間隔地設(shè)置多個固定沖孔金屬板51的肋52。通過使肋52連接到燃燒器筒2a的外壁和外缸體2c的內(nèi)壁上，將燃燒器筒2a固定到外缸體2c的內(nèi)側(cè)。此外，導(dǎo)向噴管21插入到背面壁2d的中心，并且主噴管22沿周向等間隔地插入在導(dǎo)向噴管21周圍。然后，通過使轉(zhuǎn)向輪葉54連接到兩個相鄰的主噴管22上，轉(zhuǎn)向輪葉54沿周向安裝到主噴管22之間的空間中。從外缸體2c的上游側(cè)安裝背面壁2d，在背面壁2d處插入導(dǎo)向噴管21和主噴管22。
通過使背面壁2d接合到外缸體2c上并如上文所述地固定，從而由背面壁2d支撐導(dǎo)向噴管21和主噴管22的上游側(cè)，使得導(dǎo)向噴管21和主噴管22分別插入到燃燒器筒2a的內(nèi)部。此外，為了使導(dǎo)向噴管21的下游側(cè)末端處的外壁與導(dǎo)向錐體23的導(dǎo)向渦旋體25的內(nèi)壁緊密接觸，將導(dǎo)向噴管21插入到導(dǎo)向渦旋體25中，導(dǎo)向渦旋體25支撐導(dǎo)向噴管21的下游側(cè)。同樣地，為了使主噴管22的下游側(cè)末端處的外壁與主渦旋體26的內(nèi)壁緊密接觸，將主噴管22插入到主渦旋體26中，主渦旋體26支撐主噴管22的下游側(cè)末端。
因此，分別連接有燃燒器筒2a、外缸體2c以及背面壁2d的部分插入到形成燃燒器腔的殼體4中，從而被固定。在燃燒器腔內(nèi)部，插入的燃燒器筒2a被插入到尾筒2b中，從而形成燃燒器20。其中，在燃燒器腔內(nèi)部，以如下的方式設(shè)置套筒2e，即，套筒2e圍繞殼體4中的插入燃燒器20的孔，而且由燃燒器筒2a、外缸體2c以及背面壁2d構(gòu)造的部分插入到套筒2e中。結(jié)果，在安裝在燃燒器腔內(nèi)部的燃燒器20中，套筒2e連接并固定到外缸體2c的上游側(cè)端部。
此外，如圖1所示，壓縮機1包括安裝到轉(zhuǎn)子5上的轉(zhuǎn)動葉片12以及安裝到殼體4上的靜輪葉13，而通過在渦輪3的旋轉(zhuǎn)的作用下使轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)從而使轉(zhuǎn)動葉片12和靜輪葉13工作，從而壓縮來自外部的空氣。然后，通過壓縮機1獲得的壓縮空氣從壓縮機1的壓縮機出口11排出到燃燒器腔。在壓縮機出口11的下游側(cè)端部處，設(shè)置導(dǎo)流器14，該導(dǎo)流器14引導(dǎo)從壓縮機出口11排出的壓縮空氣向燃燒器腔內(nèi)部的燃燒器20中的套筒2e流動。因此，在從壓縮機出口11排出被壓縮機1壓縮過的壓縮空氣時，壓縮空氣被導(dǎo)流器14引導(dǎo)至殼體4的內(nèi)壁側(cè)，從而向設(shè)置到插有燃燒器20的部分的附近的套筒2e流動。
(套筒和導(dǎo)流器的構(gòu)造)以下將描述設(shè)置到通過殼體4固定在燃燒器腔內(nèi)部的燃燒器20上的套筒2e的構(gòu)造、以及設(shè)置到壓縮機1的壓縮機出口11上的導(dǎo)流器的構(gòu)造。首先，如圖3A的透視圖所示，以如下的方式形成套筒2e的形狀，即，切割由虛線所示的錐體使得其末端“X”側(cè)與底面“Y”平行，以及斜切該錐體使得底面“Y”側(cè)與底面“Y”交叉。具體而言，在套筒2e中，在末端“X”側(cè)的具有較小面積的端面200與底面“Y”平行，而在底面“Y”側(cè)的具有較大面積的端面201成為與底面“Y”形成角度的表面。
此外，如圖3B的剖面圖所示，在套筒2e中，將側(cè)表面202相對于連接底面“Y”的中心與末端“X”的軸線的角度“θ1”、由端面200及端面201形成的角度“θ2”、以及側(cè)表面202上的長度最短的部分的長度“L”指定為最優(yōu)值，以便使流動到套筒2e中的壓縮空氣均勻。例如，通過使角度“θ1”和“θ2”以及長度“L”如下，即“θ1”為20度、“θ2”為15度且“L”為100mm，能使壓縮空氣流均勻。如圖1所示，各部分的值如上文所述那樣指定的套筒2e設(shè)置到如下位置處，在該位置處，具有最短長度的側(cè)表面達到離轉(zhuǎn)子5最近的位置。其中，具有較小面積的端面200連接到外缸體2c的上游側(cè)端部。
具體而言，側(cè)表面202的長度最短的部分與殼體4的內(nèi)壁表面共用相同的表面，而且以如下的方式設(shè)置套筒2e，即側(cè)表面202的除長度最短的部分外的其它部分從殼體4的內(nèi)壁表面突出到燃燒器腔的內(nèi)部。此外，在套筒2e中，通過將側(cè)表面202相對于所述軸線的角度“θ1”指定為最優(yōu)值，從而在從殼體4的內(nèi)壁表面突出的側(cè)表面與殼體4的內(nèi)壁表面之間形成空間。
此外，在壓縮空氣出口的端部處，導(dǎo)流器14形成為雙重筒，并設(shè)置到轉(zhuǎn)子5的外周上，從而構(gòu)造成雙重筒結(jié)構(gòu)。具體而言，如圖4所示，導(dǎo)流器14包括內(nèi)側(cè)環(huán)14a以及外側(cè)環(huán)14b，該內(nèi)側(cè)環(huán)14a使壓縮機出口11處的內(nèi)側(cè)環(huán)11a延伸到燃燒器腔側(cè)，該外側(cè)環(huán)14b使壓縮機出口11處的外側(cè)環(huán)11b延伸到燃燒器腔側(cè)。其中，內(nèi)側(cè)環(huán)14b連接到突出部分41上，燃燒器2的支撐構(gòu)件40在該突出部分41處安裝在殼體4中，而外側(cè)環(huán)14b形成為將壓縮機1連接到渦輪3上的中間軸的一部分，從而共用一根軸。
于是，導(dǎo)流器14的內(nèi)側(cè)環(huán)14b具有曲面，該曲面在從壓縮機出口11到燃燒器腔的方向上從轉(zhuǎn)子5向殼體4的設(shè)置在燃燒器腔側(cè)的內(nèi)壁彎曲。此外，外側(cè)環(huán)14b具有在從壓縮機出口11到燃燒器腔的方向上從轉(zhuǎn)子5向殼體4的內(nèi)壁彎曲的曲面。以如上文所述的這種方式，通過使導(dǎo)流器14的內(nèi)側(cè)環(huán)14a和外側(cè)環(huán)14b分別設(shè)有向殼體4的內(nèi)壁側(cè)彎曲的表面，能夠?qū)嚎s空氣引導(dǎo)至燃燒器20的套筒2e的開口側(cè)。
通過設(shè)置如上文所述的套筒2e和導(dǎo)流器14，被壓縮機1壓縮的壓縮空氣在燃燒器腔內(nèi)部如圖5的示意圖中的箭頭標志所示的那樣流動。具體而言，由于導(dǎo)流器14的彎曲，從而與轉(zhuǎn)子5相比更朝向外周側(cè)引導(dǎo)壓縮空氣，這樣形成向燃燒器20的套筒2e流動的壓縮空氣流(箭頭“A1”)。
此時，如箭頭“A2”所示，與燃燒器20相比更位于外周側(cè)的、沿殼體4的內(nèi)壁流動的壓縮空氣流入套筒2e的外周側(cè)與殼體4的內(nèi)壁之間的空間中。然后，如箭頭“A2”所示，流入到套筒2e的外周側(cè)與殼體4的內(nèi)壁之間的空間中的壓縮空氣沿著套筒2e的外周側(cè)流動，并在套筒2e的轉(zhuǎn)子5側(cè)上回到套筒2e，從而在套筒2e的轉(zhuǎn)子5側(cè)從套筒2e流入到套筒2e內(nèi)部。
因此，能夠使流入到套筒2e和尾筒2b之間的空間中的壓縮空氣流均勻，從而能夠使在外缸體2c和燃燒器筒2a之間流動的壓縮空氣流在燃燒器筒2a的外周上沿周向均勻。結(jié)果，能夠使流入到燃燒器筒2a內(nèi)部的壓縮空氣流均勻，從而分別穩(wěn)定了設(shè)置到燃燒器20的導(dǎo)向噴管21和主噴管22的燃燒。
(背面壁、缸體和轉(zhuǎn)向輪葉的構(gòu)造)現(xiàn)在，下文將描述圖2中的燃燒器20的背面壁2d、缸體53和轉(zhuǎn)向輪葉54的構(gòu)造。如上所述，所述構(gòu)造為缸體53的外壁側(cè)朝著外缸體2c向上彎曲的喇叭口構(gòu)造。如圖6的剖面圖所示，具有喇叭口構(gòu)造的缸體53設(shè)有錐形部分53a，在該錐形部分53a處，從其上游側(cè)末端到其下游側(cè)，離外缸體2c的內(nèi)壁的距離變短；平坦部分53b，在該平坦部分53b處，在錐形部分53a的下游側(cè)上離外缸體2c的內(nèi)壁的距離是均勻的；以及半圓形部分53c，在該半圓形部分53c處，下游側(cè)端部具有呈大致半圓結(jié)構(gòu)的橫截面。此外，錐形部分53a的上游側(cè)上的傾斜開始的部分、以及錐形部分53a與平坦部分53b彼此相連的部分成形為光滑圓角。
通過使缸體53如上文所述那樣構(gòu)造，缸體53的外壁構(gòu)造成向下游側(cè)靠近外缸體2c的內(nèi)壁。因此，在外缸體2c的內(nèi)壁和缸體53的外壁之間形成的壓縮空氣通道的橫截面積緩和地變窄。結(jié)果，壓縮空氣流被節(jié)流，并實現(xiàn)對缸體53的下游側(cè)流動在燃燒器周向方向上的均勻性。此外，通過使缸體53的錐形部分53a形成為如同球管一樣緩和地向上彎曲，能夠防止流動通過沖孔金屬板51的壓縮空氣分離。
此外，如圖7中的剖面圖所示，以如下的方式構(gòu)造背面壁2d缸體53的作為曲面的外周側(cè)用作弧形部分2x，并且缸體53的平坦的內(nèi)周側(cè)用作平坦部分2y，從而使背面壁2d的內(nèi)壁表面為具有研缽形狀的凹面。其中，弧形部分2x的曲率對應(yīng)于缸體53的半圓形部分53c的外周的曲率，并且背面壁2d的弧形部分2x的內(nèi)壁表面與缸體53的半圓形部分53c的外壁表面之間的距離恒定。此外，背面壁2d中弧形部分2x至平坦部分2y的連接部分形成在從缸體53的半圓形部分53c的下游側(cè)端部起的軸向延長線上。
通過如上文所述的那樣構(gòu)造背面壁2d，能夠使背面壁2d的弧形部分2x的內(nèi)壁表面以及缸體53的半圓形部分53c的外壁表面形成的橫截面積等于由外缸體2c的內(nèi)壁與缸體53的平坦部分53b形成的橫截面積，從而橫截面積是恒定的。這樣，在缸體53的外壁和外缸體2c的內(nèi)壁之間流動的壓縮空氣能被均勻地引入缸體53內(nèi)部，且能使壓縮空氣流在背面壁2d上穩(wěn)定地轉(zhuǎn)向180度。此外，以如下的方式指定背面壁2d的弧形部分2x的內(nèi)壁與缸體53的半圓形部分53c的外壁之間的距離“h”(參見圖7)、以及缸體53的半圓形部分53c的半徑“r”(參見圖7)，即，在壓力損失系數(shù)“ζ”對燃燒器筒2a和缸體53的內(nèi)徑“D”(參見圖2)的關(guān)系中，壓力損失系數(shù)“ζ”很小。
此外，轉(zhuǎn)向輪葉54由一塊板制成，在從比缸體53更上游側(cè)向下游側(cè)觀察的情況下，這塊板從主噴管22的外周向主噴管22的軸線的位置彎曲。于是轉(zhuǎn)向輪葉54形成為使其曲率相當(dāng)于缸體53的半圓形部分53c的內(nèi)壁的曲率。而且，如圖8所示，轉(zhuǎn)向輪葉54為連接主噴管22的側(cè)表面的弧形板。通過如上文所述構(gòu)造的這些轉(zhuǎn)向輪葉54，在背面壁2d上轉(zhuǎn)向180度的壓縮空氣被引入至導(dǎo)向錐體23和主噴燃器24。于是，通過使轉(zhuǎn)向輪葉54用作單輪葉，能抑制壓力阻力，且壓縮空氣能以均勻的方式流動。
通過如上文所述的那樣構(gòu)造背面壁2d、缸體53和轉(zhuǎn)向輪葉54中的每一個，從而在缸體53的錐形部分53a處使得流入到外缸體2c和缸體53之間的空間中的壓縮空氣均勻，并且隨后使得壓縮空氣在背面壁2d處轉(zhuǎn)向180度，從而維持均勻的流動。于是，通過轉(zhuǎn)向輪葉54使在背面壁2d處轉(zhuǎn)向的、均勻流動的壓縮空氣均勻，然后將壓縮空氣引入導(dǎo)向錐體23和主噴燃器24。此外，因為能夠?qū)⒁胫翆?dǎo)向錐體23和主噴燃器24的壓縮空氣流維持均勻，從而與傳統(tǒng)的構(gòu)造相比能夠縮短從缸體53的上游側(cè)端部到導(dǎo)向錐體23和主噴燃器24的距離。
(沖孔金屬板和肋的構(gòu)造)以下將描述圖2所示的燃燒器的沖孔金屬板51和肋52的構(gòu)造。如外缸體2c的從圖9A中其下游側(cè)看到的前視圖所示的那樣，沖孔金屬板51構(gòu)造為呈環(huán)形，從而覆蓋在燃燒器筒2a的外壁和外缸體2c的內(nèi)壁之間的壓縮空氣通道的入口，同時沖孔金屬板51還構(gòu)造成為具有多個孔的穿孔板。然后，如圖9A的前視圖所示，肋52設(shè)置成對燃燒器軸線的輻射圖案，其設(shè)置方式為肋52的兩個端部與燃燒器筒2a的外壁及外缸體2c的內(nèi)壁接觸。此外，設(shè)有多個肋52，并且所述多個肋52布置成在燃燒器的周向方向上等間隔并連接到外缸體2c上，從而支撐燃燒器筒2a。
而且，如圖9B的剖面圖所示，肋52設(shè)有連接到?jīng)_孔金屬板51的外周側(cè)的固定構(gòu)件52a、以及形成為從該固定構(gòu)件52a突出到燃燒器筒2a的板構(gòu)件52b，該板構(gòu)件52b與燃燒器筒2a接觸。然后，固定構(gòu)件52a構(gòu)造成以具有半圓形橫截面的柱狀結(jié)構(gòu)形成，并在其內(nèi)部設(shè)有插入螺釘52c的貫通螺紋孔。固定構(gòu)件52a的上游側(cè)設(shè)有凹部52d，在該凹部52d處嵌入螺釘52c的頭部，并且在將螺釘52c插入凹部52d中后，凹部52d填充有金屬部件，從而形成平坦端面。
此外，如圖9B的剖面圖所示，外缸體2c的內(nèi)壁配備有肋連接構(gòu)件52e，該肋連接構(gòu)件52e連接到肋52的固定構(gòu)件52a上，并形成為使軸向方向呈大致柱形。肋連接構(gòu)件52e設(shè)有插入螺釘52c的螺紋孔。結(jié)果，穿過固定構(gòu)件52a的螺紋孔的螺釘52c插入到肋連接構(gòu)件52e的螺紋孔中，這樣將固定構(gòu)件52a固定到肋連接構(gòu)件52e上，從而因此將沖孔金屬板51和肋52固定到外缸體2c上。而且，通過使肋連接構(gòu)件52e的下游側(cè)端面形成為大致半圓形曲面，能盡可能地防止在有干擾的情況下供應(yīng)壓縮空氣。
通過如上文所述將固定到外缸體2c上的肋52安裝成輻射圖案，燃燒器筒2a被肋52壓向燃燒器筒2a的中心，從而被肋52固定。結(jié)果，連接到燃燒器筒2a上的主噴燃器24中的主渦旋體26能支撐主噴管22的下游側(cè)末端。因此，通過由背面壁2d、缸體53和轉(zhuǎn)向輪葉54形成的上述構(gòu)造，能夠使在燃燒器筒2a中流動的壓縮空氣均勻，這能縮短導(dǎo)向噴管21和主噴管22的軸向長度。因此，將不需要連接到導(dǎo)向噴管21上的用于支撐主噴管22的下游側(cè)的支撐件。而且，通過使壓縮空氣均勻，從而與傳統(tǒng)構(gòu)造相比能降低由于沖孔金屬板51引起的阻力，由此抑制沖孔金屬板51處的壓力損失。
此外，在本實施例中，作為燃燒器20的示例，已經(jīng)說明了具有圖2所示構(gòu)造的燃燒器20。然而，具有其它構(gòu)造的燃燒器是可接受的，只要燃燒器構(gòu)造的方式是外缸體2c的上游側(cè)端部設(shè)有如圖3所示那樣成形的套筒2e即可。因此，例如除了與如圖12所示的傳統(tǒng)構(gòu)造或日本特開專利No.2000-34361中公開的構(gòu)造相同的構(gòu)造外，還可設(shè)置套筒2e。此外，在本實施例中，缸體53用作與燃燒器筒2a不同的部件。然而，如圖10所示，可以將燃燒器筒2a的上游側(cè)端部構(gòu)造成具有如同缸體53所具有的喇叭口構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種燃燒器，包括導(dǎo)向噴管，該導(dǎo)向噴管設(shè)置于燃燒器的軸心，并進行擴散燃燒；主噴管，這些主噴管沿周向等間隔地設(shè)置在導(dǎo)向噴管的外周側(cè)，并進行預(yù)混燃燒；燃燒器筒，該燃燒器筒覆蓋導(dǎo)向噴管和主噴管的外周側(cè)；外缸體，該外缸體設(shè)置到燃燒器筒的外周側(cè)，并用作位于外缸體的內(nèi)壁和燃燒器筒的外壁之間的壓縮空氣通道；以及筒型套筒，該筒型套筒設(shè)有呈錐形形狀的側(cè)表面，該側(cè)表面連接到外缸體的用作壓縮空氣入口側(cè)的端部；其中，套筒的側(cè)表面的長度以如下的方式改變，即，離排出壓縮空氣的壓縮空氣出口的距離越長，則套筒的側(cè)表面的長度越長，而離排出壓縮空氣的壓縮空氣出口的距離越短，則套筒的側(cè)表面的長度越短。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其中，當(dāng)燃燒器安裝到燃氣渦輪的殼體上時，所述套筒從所述殼體的內(nèi)壁表面突出到所述殼體的腔室的內(nèi)部，在離所述壓縮空氣出口的距離遠的一側(cè)，所述套筒的突出部分的長度較長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其中以如下的方式成形所述套筒，即，切割錐體使得該錐體的末端側(cè)與該錐體的底面平行，以及斜切該錐體使得底面?zhèn)扰c底面交叉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃燒器，其中，當(dāng)燃燒器安裝到燃氣渦輪的殼體上時，所述套筒從所述殼體的內(nèi)壁表面突出到所述殼體的腔室的內(nèi)部，在離所述壓縮空氣出口的距離遠的一側(cè)，所述套筒的突出部分的長度較長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的燃燒器，其中所述壓縮空氣出口設(shè)有向所述燃燒器彎曲的導(dǎo)流器。
全文摘要
燃燒器包括導(dǎo)向噴管，它設(shè)置于燃燒器的軸心并進行擴散燃燒；主噴管，它們沿周向等間隔設(shè)置在導(dǎo)向噴管的外周側(cè)并進行預(yù)混燃燒；燃燒器筒，它覆蓋導(dǎo)向噴管和主噴管的外周側(cè)；外缸體，它設(shè)置到燃燒器筒的外周側(cè)并用作位于外缸體的內(nèi)壁和燃燒器筒的外壁之間的壓縮空氣通道；和筒型套筒，它設(shè)有連接到外缸體的用作壓縮空氣入口側(cè)的端部的錐形側(cè)表面。該側(cè)表面的長度如下改變離排出壓縮空氣的壓縮空氣出口的距離越長，該側(cè)表面的長度越長；離該壓縮空氣出口的距離越短，該側(cè)表面的長度越短。通過該套筒，沿殼體的內(nèi)壁表面流動的壓縮空氣在套筒與殼體的內(nèi)壁表面之間的空間中轉(zhuǎn)向流動，從而均勻地提供從套筒引入到外缸體的壓縮空氣流。
文檔編號F23R3/04GK101050867SQ20071008430
公開日2007年10月10日 申請日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月27日
發(fā)明者谷村聰, 栗原健太, 齋藤敏彥, 喬斯·羅德里格斯 申請人:三菱重工業(yè)株式會社