專利名稱：燃燒設(shè)備和燃氣渦輪發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃燒設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及一種燃燒設(shè)備的冷卻系統(tǒng)。此夕卜，本發(fā)明涉及一種使用了燃燒設(shè)備的燃氣渦輪發(fā)動機。
背景技術(shù)：
燃氣渦輪機的 發(fā)展將繼續(xù)保持對較高操作溫度的需求。在已知冷卻系統(tǒng)中，目前的并行冷卻方案由于主區(qū)域缺少可利用的空氣而導(dǎo)致較高的火焰溫度。較高的火焰溫度對NOx廢氣有直接的負面影響。已知對燃燒設(shè)備的燃燒室應(yīng)用雙皮(double skin)布置結(jié)構(gòu)。就是說,燃燒室具有彼此分隔開并建立腔的第一壁和第二壁。作為燃燒室外皮的第一壁具有孔，從而使得冷卻劑可以進入燃燒室的第一和第二壁之間的腔。作為內(nèi)層的燃燒室第二壁也具有開口，特別是穿孔或一系列小孔，從而使得冷卻劑可以從腔進入燃燒室中，冷卻燃燒室的內(nèi)層。在內(nèi)層中的穿孔或小孔小于在外皮上的穿孔或小孔并且提供了冷卻和聲阻尼。從EP O 896 193 A2中已知一種具有雙皮布置結(jié)構(gòu)的燃燒設(shè)備。燃燒室和預(yù)燃室具有彼此分隔開并建立腔的第一壁和第二壁。在第一壁中有用于將冷卻劑引入腔的開口。WO 2008/028621 Al也公開了這種燃燒設(shè)備。US 2009/0120094 A公開了一種用于將空氣導(dǎo)引到旋流器的通道。在所述通道中設(shè)置圍繞燃燒室的雙皮布置結(jié)構(gòu)。EP O 725 253 A2公開了一種同樣具有雙皮布置結(jié)構(gòu)的燃燒設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是要改進燃燒設(shè)備的冷卻。本發(fā)明的另一目的是要降低燃燒設(shè)備的NOx廢氣。這些目的通過根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求I所述的燃燒設(shè)備和本發(fā)明權(quán)利要求14所述的燃氣渦輪發(fā)動機來實現(xiàn)。在本發(fā)明的從屬權(quán)利要求中公開了有利的實施例。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種燃燒設(shè)備，其包括燃燒室，在該燃燒室中燃燒燃料/氧化劑混合物；預(yù)燃室，位于所述燃燒室的上游；用于混合燃料和氧化劑的第一裝置，所述第一裝置位于所述預(yù)燃室的上游。所述燃燒室和所述預(yù)燃室包括將彼此分隔開并建立腔的共用第一壁和共用第二壁。此外，所述第一壁在所述燃燒室的區(qū)域中具有至少一個第一開口，用于將冷卻劑引入所述腔。所述燃燒設(shè)備包括用于將所述氧化劑送入所述第一裝置的通道，其中，所述通道由所述燃燒設(shè)備的外殼元件以及所述燃燒室和所述預(yù)燃室的所述共用第一壁形成。所述至少一個第一開口位于燃燒室的區(qū)域中。所述第一壁具有用于將所述冷卻劑引入所述腔中的至少一個第二開口，其中所述至少一個第二開口位于所述預(yù)燃室的區(qū)域中。在本發(fā)明中，用語“上游”表示從燃燒室朝向預(yù)燃室的方向。第一壁是外壁，其面對燃燒設(shè)備的外罩。第二壁是內(nèi)壁，其面對燃燒設(shè)備的中心并因此面對燃燒火焰。可以通過在燃燒室區(qū)域中的第一壁中的孔來實現(xiàn)至少一個第一開口。由此，所述腔是從預(yù)燃室區(qū)域延伸到燃燒室區(qū)域的連續(xù)腔。在本發(fā)明中，用語“共用”還具有以下用語之一的含義，即，結(jié)合、接合或合并。由于預(yù)燃室和燃燒室的共用第一壁和共用第二壁，通過所述至少一個第一開口而被引入的冷卻劑可被供應(yīng)到預(yù)燃室。因此，燃燒設(shè)備的預(yù)燃室也被冷卻。在上述燃燒設(shè)備中，所述至少一個第一開口位于所述燃燒室的區(qū)域中。因此，可將部分冷卻劑(特別是空氣)從第一開口弓I入所述腔中。此外，第一壁具有至少一個第二開口，其同樣適于將冷卻劑(特別是冷卻劑的第二部分)引入所述腔中，其中，所述至少一個第二開口位于預(yù)燃室的區(qū)域中。燃燒設(shè)備包括用于混合燃料和氧化劑的第一裝置，所述第一裝置位于預(yù)燃室上游。以下述方式構(gòu)造第一裝置，即，使得燃料/氧化劑混合物從第一裝置引入預(yù)燃室。
第一壁中的所述至少一個第一開口和所述至少一個第二開口可由軟壁、或由至少一個稀釋孔、或由第一壁的貫穿孔來實現(xiàn)。由于在預(yù)燃室區(qū)域的第一壁中設(shè)置有至少一個第二開口，因而可提供對預(yù)燃室的額外冷卻。燃燒設(shè)備的通道用于將氧化劑送入第一裝置。所述通道由燃燒設(shè)備的外殼元件以及燃燒室和預(yù)燃室的共用第一壁形成。這意味著通道被布置為與腔分離。這種額外通道的優(yōu)點在于，氧化劑可通過通道連續(xù)且無擾動地流到第一裝置。因此，確保了氧化劑被很好地供應(yīng)到第一裝置。僅一部分氧化劑通過至少一個第一開口和至少一個第二開口被引入腔，用于冷卻預(yù)燃室和燃燒室的共用第二壁。這種燃燒設(shè)備的一個優(yōu)點在于，既可以確保氧化劑連續(xù)且無擾動地供應(yīng)到第一裝置，還可確保有效地冷卻預(yù)燃室和燃燒室的共用第二壁。冷卻劑(特別是氧化劑)通過至少一個第二開口被引入腔中，使得冷卻劑可從腔的上游端流到下游端，因此可通過腔有效地轉(zhuǎn)移熱量。腔40的具體布置使得可額外地冷卻燃燒室區(qū)域中的共用第二壁和預(yù)燃室區(qū)域中的共用第二壁。通過較好地冷卻共用第二壁可增加燃燒設(shè)備的壽命。在預(yù)燃室和燃燒室周圍布置通道和腔保證將氧化劑理想地饋送燃燒設(shè)備的第一裝置，并且良好地冷卻覆蓋預(yù)燃室和燃燒室的共用第二壁。在腔的下游端可引出被加熱的冷卻劑。兩個共用壁的優(yōu)點在于，通過通道被導(dǎo)引入第一裝置的氧化劑沿朝向第一裝置的方向未被很強地加熱。因此，進入腔的那部分冷卻劑/氧化劑足夠冷，可為共用第二壁提供有效的冷卻。在上述燃燒設(shè)備中，共用第一壁和共用第二壁具有相同的形狀。由此，共用第一壁具有比共用第二壁大的直徑。共用第一壁和共用第二壁之間的距離在由兩個壁限定的腔的整個長度上可相同。在上述燃燒設(shè)備中，可互相平行地布置共用第一壁和共用第二壁。這使得冷卻劑可均勻地流過腔并節(jié)省安裝空間?？蓪⒄麄€燃燒設(shè)備保持為最小。在上述燃燒設(shè)備中，冷卻劑是流過通道并通過至少一個第一開口和至少一個第二開口引入腔中的氧化劑?；蛘撸灰肭恢械睦鋮s劑可以不是通過通道導(dǎo)引到燃燒設(shè)備的第一裝置中的氧化劑。在上述燃燒設(shè)備中，第二壁可具有適于將冷卻劑從腔輸出到燃燒室和/或預(yù)燃室的至少一個第三開口。通過在第二壁中相應(yīng)地布置至少一個第三開口，可通過緊挨著第二壁實現(xiàn)一個冷卻膜來實現(xiàn)對第二壁的優(yōu)化冷卻。如果在第二壁中設(shè)置多于一個的第三開口，則這些開口可以位于預(yù)燃室的區(qū)域和/或燃燒室的區(qū)域中。在上述燃燒設(shè)備中，可以下述方式布置第一裝置，S卩，使得冷卻劑可從腔中被引入到第一裝置中，其中，所述第一裝置適于從腔接收冷卻劑。通過將冷卻劑引入第一裝置中，冷卻劑經(jīng)由第一裝置被供應(yīng)到預(yù)燃室和燃燒室。因此，可實現(xiàn)對預(yù)燃室和燃燒室的有效冷卻。更具體地，實現(xiàn)了對沿預(yù)燃室和燃燒室的第二壁的內(nèi)表面的有效冷卻。在所描述的上兩個燃燒設(shè)備中，第二裝置被設(shè)置在第一裝置和腔之間，其中第二裝置適于將冷卻劑輸出到第一裝置和/或預(yù)燃室。此外，第二裝置還可以位于腔中，第二裝置適于將冷卻劑輸出到第一裝置和/或預(yù)燃室。通過經(jīng)由第二裝置將冷卻劑引入第一裝置，可實現(xiàn)將冷卻劑優(yōu)化地提供到第一裝 置。然后，通過第一裝置將此冷卻劑供應(yīng)到預(yù)燃室和燃燒室，以冷卻預(yù)燃室和燃燒室。第二裝置還可直接將冷卻劑輸出到預(yù)燃室中。由此，可實現(xiàn)對預(yù)燃室的優(yōu)化冷卻。更具體地，實現(xiàn)了對沿預(yù)燃室和燃燒室的第二壁的內(nèi)表面的有效冷卻。冷卻劑通過第二裝置的輸出還可以被選擇成，使得冷卻劑的輸出與第一裝置引起的流動相匹配。這避免了任何可能導(dǎo)致逆燃的潛在剪切層。在上述燃燒設(shè)備中，第二裝置可將冷卻劑徑向地或軸向地輸出到預(yù)燃室中或者可將冷卻劑軸向地輸出到第一裝置中。其中，用語“徑向”表示朝向燃燒設(shè)備中心軸線的方向，用語“軸向”表示平行于燃燒設(shè)備中心軸線的方向。因此，第二裝置可適于產(chǎn)生沿預(yù)燃室壁引導(dǎo)所述流的膜。該冷卻劑膜也由第二壁中的第三開口所輸出的冷卻劑來實現(xiàn)。在所描述的上兩個燃燒設(shè)備中，第二裝置可包括旋流器，特別是徑向旋流器或軸向旋流器。在所描述的上三個燃燒設(shè)備中，第一裝置和第二裝置可一體形成，即形成為一體。通過一體形成第一裝置和第二裝置，所結(jié)合的裝置可以被實現(xiàn)為緊湊形式。此外，生產(chǎn)一體形成的第一和第二裝置，使得容易產(chǎn)生和匹配來自第一裝置和第二裝置的流。在所描述的燃燒設(shè)備中，第一裝置可包括旋流器。如果冷卻劑(特別是空氣)被排放到該主旋流器中，則可使用軸向式旋流器，如果冷卻劑(特別是空氣)被排放到預(yù)燃室中，則可使用徑向式旋流器。旋流器產(chǎn)生燃料和氧化劑的渦旋混合物，該混合物沿預(yù)燃室前進到燃燒室。旋流器可以是徑向旋流器，即，沿徑向方向?qū)⒀趸瘎┖?或燃料/氧化劑混合物輸出到預(yù)燃室中。但是，本發(fā)明并不局限于包括徑向旋流器的第一裝置。第一裝置還可包括沿軸向方向?qū)⒀趸瘎┖?或燃料/氧化劑混合物輸出到預(yù)燃室的軸向旋流器。在上述燃燒設(shè)備中，冷卻劑可以是氧化劑，特別是空氣。在上述燃燒設(shè)備中，分隔元件位于所述腔中，將所述腔劃分為第一腔和第二腔，所述第一腔由所述第一共用壁和所述分隔元件形成，并且所述第二腔由所述分隔元件和所述第二共用壁形成，其中，在所述第一腔和所述第二腔的上游側(cè)，所述腔通過冷卻劑連通路徑互相連接，其中，所述至少一個第一開口被布置在所述第一腔的下游端，并且其中，第四開口被布置在所述第二腔的下游端，反之亦然。燃燒設(shè)備的這種結(jié)構(gòu)可以很有效地冷卻預(yù)燃室和燃燒室的共用第二壁。第一腔和第二腔的上游側(cè)是被布置在預(yù)燃室周圍的那側(cè)。在腔的下游端將冷卻劑引入第二腔。因此冷卻劑可以通過第一腔、通過冷卻劑連通路徑流到第二腔，并且從第二腔排出被加熱的冷卻劑。通過第二開口將氧化劑引入腔中，使得被加熱的冷卻劑可以更快地流過第二腔。這種燃燒設(shè)備確保很有效地冷卻預(yù)燃室和燃燒室的共用第
二壁。 此外，本發(fā)明公開了一種燃氣渦輪發(fā)動機，其包括至少一個上述燃燒設(shè)備。


現(xiàn)在將通過舉例方式參照附圖來描述本發(fā)明，附圖中
圖I是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的燃燒設(shè)備的示意性側(cè)剖視圖，
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個燃燒設(shè)備的示意性側(cè)剖視圖，以及 圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一燃燒設(shè)備的示意性側(cè)剖視圖。
具體實施例方式本發(fā)明的圖I示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的燃燒設(shè)備的示意性側(cè)剖視圖。圖I所示燃燒設(shè)備包括燃燒室12、位于燃燒室12上游的預(yù)燃室14、用于混合燃料和氧化劑的第一裝置10，其中第一裝置10位于預(yù)燃室14上游。此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的燃燒設(shè)備還包括后板50和外罩。燃燒室12具有第一壁20和第二壁30，其中第一壁20與第二壁30隔開。因此，第一壁20和第二壁30建立腔40。第一壁20具有用于使冷卻劑進入腔40的第一開口。此夕卜，第二壁30具有用于將冷卻劑從腔40輸出到燃燒室12的至少一個開口 21。由此，實現(xiàn)了對燃燒室12的冷卻。通過一個未示出的壓縮機將諸如空氣的氧化劑供應(yīng)到第一裝置10。圖I上部示出的虛線箭頭表示氧化劑的流動方向。第一裝置10適于將穿過后板50經(jīng)由燃料通道供應(yīng)的燃料和由未示出的壓縮機供應(yīng)的氧化劑混合。第一裝置10將氧化劑或燃料/氧化劑混合物輸出到預(yù)燃室14中。在圖I所示的情形中，燃燒設(shè)備呈現(xiàn)圓柱形幾何形狀，從而使得第一裝置10分別朝向燃燒設(shè)備和第一裝置10的中心軸線輸出氧化劑或燃料/氧化劑混合物。根據(jù)氧化劑或燃料/氧化劑混合物從第一裝置10的徑向輸出，在預(yù)燃室14中產(chǎn)生一種中心再循環(huán)。具有中心再循環(huán)的流動結(jié)構(gòu)從預(yù)燃室14延伸到燃燒室12中。從預(yù)燃室14延伸到燃燒室12的虛線箭頭表示具有中心再循環(huán)的流動結(jié)構(gòu)。所述再循環(huán)是強渦旋流的空氣動力學(xué)特征。再循環(huán)流大體上是熱燃燒產(chǎn)物，并且它會加熱預(yù)燃室和進入的流體。未燃燒的氧化物和/或燃料/氧化劑混合物與預(yù)燃室14的壁相互作用，并因此加熱了預(yù)燃室14。本發(fā)明的圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個燃燒設(shè)備100的示意性側(cè)剖視圖。圖2所示的燃燒設(shè)備100包括燃料/氧化劑混合物在其中進行燃燒的燃燒室12和位于燃燒室12上游的預(yù)燃室14。燃燒室12和預(yù)燃室14包括共用第一壁20和共用第二壁30，其中第一壁20和第二壁30彼此隔開，從而使得它們建立了腔40。因此，腔40從燃燒室12延伸到預(yù)燃室14。此外，燃燒設(shè)備100的第一壁20具有適于將冷卻劑引入腔40中的至少一個第一開口 21。燃燒室12和預(yù)燃室14的共用第一壁20是燃燒室12和預(yù)燃室14的外皮或外壁。燃燒室12和預(yù)燃室14的共用第二壁30是燃燒室12和預(yù)燃室14的內(nèi)皮，其面對著燃燒設(shè)備100的中心，因而面對著燃燒室12和預(yù)燃室14的中心。第一壁20中的所述至少一個第一開口 21例如可由軟壁、稀釋孔或簡單地由第一壁的貫穿孔來實現(xiàn)。完全可改變第一壁20中第一開口 21的位置。例如，第一壁20中的第一開口 21可位于燃燒室12的區(qū)域中，如圖2所示。然而，本發(fā)明不限于此布置。第一壁20的第一開口 21還可位于預(yù)燃室14的區(qū)域中。通過第一壁20中的第一開口 21被引入腔40中的冷卻劑在腔40中傳播，如腔40內(nèi)的虛線箭頭所示。因此，除了實現(xiàn)對燃燒室12的冷卻之外，還實現(xiàn)了對預(yù)燃室14的冷卻。在圖2中示出了，第一壁20中的至少一個第一開口 21位于燃燒室12的區(qū)域中。 但是本發(fā)明不限于此。所述至少一個第一開口 21當(dāng)然還可以是多個第一開口 21，其可被布置在第一壁20中。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要調(diào)整第一壁20中的多個第一開口 21的布置方式。在圖2所示的燃燒設(shè)備100中，第一壁20額外具有至少一個第二開口 22。至少一個第二開口 22也適于將冷卻劑引入腔40中。在本發(fā)明的圖2中示出了，至少一個第二開口 22位于預(yù)燃室40的區(qū)域中。然而，本發(fā)明不限于此布置。第一壁20中的至少一個第二開口 22還可位于燃燒室12和預(yù)燃室14的雙皮布置結(jié)構(gòu)的另一區(qū)域中。在圖2中示出了，通過第二開口 22引入的冷卻劑被直接通到預(yù)燃室14區(qū)域中的腔40中。因此，實現(xiàn)了對預(yù)燃室14的更高效的冷卻。在本發(fā)明的圖2中，在預(yù)燃室14區(qū)域中指向燃燒設(shè)備100中心軸線方向的虛線箭頭表示至少一個第二開口 22被實現(xiàn)為第一壁22中的三個第二開口 22。然而，本發(fā)明不限于此布置。可以在第一壁20中形成有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員實現(xiàn)預(yù)燃室14和燃燒室12最佳冷卻的任意數(shù)量的第二開口 22。第一壁20中的所述至少一個第二開口 22例如可由軟壁、或由至少一個稀釋孔、或簡單地由燃燒室12和預(yù)燃室14的共用第一壁20的貫穿孔來實現(xiàn)。氧化劑(其可以是所述冷卻劑)通過通道60被導(dǎo)引到第一裝置10 (其有利地是旋流器)。燃燒設(shè)備100的通道60將氧化劑送入第一裝置10。通道60由燃燒設(shè)備100的外殼元件70以及燃燒室12和預(yù)燃室14的共用第一壁20形成。通道60被布置為與腔40分離。額外通道60的優(yōu)點在于，氧化劑可通過通道60連續(xù)且無擾動地流到第一裝置10。通道60確保了氧化劑被有效地供應(yīng)到第一裝置10。僅一部分氧化劑通過至少一個第一開口21和至少一個第二開口 22被引入腔40，用于冷卻預(yù)燃室14和燃燒室12的共用第二壁30。這種燃燒設(shè)備100既可確保氧化劑連續(xù)且無擾動地供應(yīng)到第一裝置10，也可確保有效地冷卻預(yù)燃室14和燃燒室12的共用第二壁30。冷卻劑(特別是氧化劑)通過至少一個第二開口 22被引入腔40中，使得冷卻劑可從腔40的上游端流到下游端，因此可通過腔40有效地轉(zhuǎn)移熱量。腔40的具體布置使得可額外地冷卻燃燒室12區(qū)域中的共用第二壁30和預(yù)燃室14區(qū)域中的共用第二壁30。通過較好地冷卻共用第二壁30，可增加燃燒設(shè)備100的壽命。在預(yù)燃室14和燃燒室12周圍布置通道60和腔40，保證了將氧化劑理想地饋送燃燒設(shè)備100的第一裝置10以及對覆蓋著預(yù)燃室14和燃燒室12的共用第二壁30的良好冷卻。在腔40的下游端可引出被加熱的冷卻劑。兩個共用壁20、30的優(yōu)點在于，通過通道60被引入第一裝置10的氧化劑沿朝向第一裝置10的方向未被很強地加熱。因此，進入(尤其是通過第二開口 22進入)腔40的那部分冷卻劑/氧化劑足夠冷，從而可為共用第二壁30提供有效的冷卻。在圖2中，共用第一壁20和共用第二壁30的形狀相同。共用第一壁20相比共用第二壁30具有較大的直徑?；蛘?，沿腔40的長度，共用第一壁20和共用第二壁30之間的距離可不同。在圖2中，示出了燃燒室12和預(yù)燃室14的共用第二壁30具有至少一個第三開口31。此至少一個第三開口 31適于將冷卻劑從腔40輸出到燃燒室12和/或預(yù)燃室14。在燃燒室12和預(yù)燃室14的共用第二壁30中的所述至少一個第三開口 31還可以是多個第三開口 31。在本發(fā)明的圖2中示出了，第二壁30中的至少一個第三開口 31位于燃燒室12的區(qū)域中。然而，本發(fā)明不限于此布置。至少一個第三開口 31還可位于第二壁30的有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員實現(xiàn)對燃燒室12和/或預(yù)燃室14的優(yōu)化冷卻的其它區(qū)域中。通過至少一個第三開口 31輸出到燃燒室12和/或預(yù)燃室14中的冷卻劑可在緊·挨著燃燒室12和預(yù)燃室14的共用第二壁30處建立冷卻膜。因此，可以實現(xiàn)對燃燒室12和預(yù)燃室14的優(yōu)化冷卻。所述至少一個第三開口 31例如可由軟壁、或由至少一個稀釋孔、或簡單地由第二壁30的貫穿孔來實現(xiàn)。在本發(fā)明的圖2中示出了，燃燒設(shè)備100包括適于將燃料和氧化劑混合的第一裝置10。第一裝置10位于預(yù)燃室14上游。由未示出的壓縮機供應(yīng)的氧化劑被供應(yīng)到第一裝置10。圖2左上部的虛線箭頭表示氧化劑的流動方向。在圖2中示出了，由第一裝置將氧化劑輸出到分別朝向第一裝置10和燃燒設(shè)備100的中心軸線的徑向方向?？赏ㄟ^注入孔將燃料注入預(yù)燃室14中，其中，所注入的燃料與第一裝置10供應(yīng)的氧化劑混合。然而，本發(fā)明不限于此布置。還可通過例如燃料通道或燃料注入孔將燃料加入第一裝置10，從而使得在第一裝置10就已進行了氧化劑和所加入燃料的混合。然后，通過第一裝置將燃料/氧化劑混合物輸出到預(yù)燃室14中。盡管在本發(fā)明的圖2中示出了第二裝置16位于第一裝置10和腔40之間，但是本發(fā)明不限于此布置。還可省略第二裝置16。如果省略第二裝置16，則引入腔40中的冷卻劑被朝第一裝置10導(dǎo)引。第一裝置10適于從腔40接收冷卻劑。然后，此冷卻劑被輸出到預(yù)燃室14，在其中仍向燃燒室12的方向傳播。因此，可實現(xiàn)對預(yù)燃室14和燃燒室12以及對燃燒火焰本身的優(yōu)化冷卻。在本發(fā)明的圖2中示出了，在燃燒設(shè)備100中，第二裝置16位于第一裝置10和腔40之間。第二裝置16適于將引入腔40中的冷卻劑輸出到第一裝置10和/或預(yù)燃室14。如果該冷卻劑從第二裝置16輸出到第一裝置10，則實現(xiàn)了冷卻劑到第一裝置10的優(yōu)化供應(yīng)，并因此實現(xiàn)了到預(yù)燃室14和燃燒室12的優(yōu)化供應(yīng)。如果由第二裝置16將冷卻劑輸出到預(yù)燃室14，則也可實現(xiàn)對預(yù)燃室14的優(yōu)化冷卻，因此也實現(xiàn)了對燃燒室12的優(yōu)化冷卻。通過經(jīng)由第二裝置16將冷卻劑適當(dāng)?shù)剌敵龅筋A(yù)燃室14中，則可實現(xiàn)與第一裝置10引起的流動結(jié)構(gòu)相匹配。因此，可避免任何可能導(dǎo)致燃燒火焰的逆燃的潛在剪切層。在第二裝置16將冷卻劑輸出到預(yù)燃室14中的情形中，第二裝置16可徑向地或軸向地輸出冷卻劑。就是說，第二裝置16可與燃燒設(shè)備100的中心軸線平行地或朝向燃燒設(shè)備100的中心軸線徑向地輸出冷卻劑。第二裝置16可包括旋流器。此旋流器可以是徑向旋流器或軸向旋流器。此外，第一裝置10也可包括旋流器，該旋流器也可以是徑向旋流器或軸向旋流器。如果第一裝置10包括的是軸向旋流器，則必須將軸向旋流器10引入預(yù)燃室14中。此外，第一裝置10和第二裝置16可一體形成。利用根據(jù)本發(fā)明的燃燒設(shè)備100，實現(xiàn)了對預(yù)燃室14和燃燒室12以及對燃燒火焰本身冷卻的改善。由此減少了廢氣(N0X)。由預(yù)燃室14和燃燒室12的共用第一壁20和共用第二壁30實現(xiàn)的腔40的提供優(yōu)化了對預(yù)燃室14和燃燒室12以及對燃燒火焰本身的冷卻。必須注意，對于預(yù)燃室和主燃燒室的“共用”壁，壁是指沿兩個室(預(yù)燃室和主燃燒·室)延續(xù)的部分。例如，共用壁可以是被壓制為所需形式從而建立預(yù)燃室和主燃燒室的單片金屬。第一共用壁和第二共用壁彼此之間可具有隔板，但另一方面不應(yīng)該被接合以致兩個壁之間的腔被阻塞。在壁的整個長度上，腔應(yīng)該具有可使冷卻流體沒有主要中斷地穿過的寬度。特別地，兩個壁不存在大面積的彼此接觸或結(jié)合以致形成冷卻流體阻塞的區(qū)域。因此，其間具有腔的兩個共用壁形成了通往雙皮燃燒室的雙皮預(yù)燃室。圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一燃燒設(shè)備100的側(cè)剖視圖。在此燃燒設(shè)備100中，分隔元件44位于腔40中，將腔40劃分為第一腔41和第二腔42。第一腔41由共用第一壁20和分隔元件44形成，并且第二腔42由分隔元件44和第二共用壁30形成。在第一腔41和第二腔42的上游側(cè)(其意味著靠近第一裝置10)，腔41、42通過冷卻劑連通路徑45互相連接。在第一腔41的下游端布置至少一個第一開口 21，在第二腔42的下游端布置有第四開口 23。燃燒設(shè)備100的這種構(gòu)造可以很有效地冷卻預(yù)燃室14和燃燒室12的共用第二壁30。第一腔41和第二腔42的上游側(cè)是布置在預(yù)燃室14周圍的那些側(cè)?？梢酝ㄟ^在第一腔41下游端處的第一開口 21引入冷卻劑。因此，冷卻劑可以通過第一腔41、冷卻劑連通路徑45流入第二腔42并且可以從第二腔42排出被加熱的冷卻劑。通過第二開口 22將冷卻劑引入腔40中，可使得被加熱的冷卻劑更快地流過第二腔42。這種燃燒設(shè)備100確保了很有效地冷卻預(yù)燃室14和燃燒室12的共用第二壁30。通過第一開口 21被引入第一腔41中的冷卻劑可以與被引入通道60中的氧化劑來自同一氧化劑源。或者，該冷卻劑可與被引入通道60的氧化劑不同。在此情形中，可將相對冷的冷卻劑分別引入燃燒室12和預(yù)燃室的冷卻壁。還可通過第四開口 23將冷卻劑引入第二腔42中。冷卻劑通過第二腔42、冷卻劑連通路徑45流入第一腔41并且可從第一腔41引出被加熱的冷卻劑。
權(quán)利要求
1.一種燃燒設(shè)備(100)，包括 燃燒室(12)，在該燃燒室(12)燃燒燃料/氧化劑混合物； 預(yù)燃室(14)，位于所述燃燒室(12)的上游； 用于混合燃料和氧化劑的第一裝置(10)，所述第一裝置(10)位于所述預(yù)燃室(14)的上游；其中 所述燃燒室(12)和所述預(yù)燃室(14)包括將彼此分隔開并建立腔(40)的共用第一壁(20)和共用第二壁(30)； 所述第一壁(20)在所述燃燒室(12)的區(qū)域中具有至少一個第一開口(21)，用于將冷卻劑引入所述腔(40); 通道(60)，用于將所述氧化劑送入所述第一裝置(10)，其中，所述通道(60)由所述燃燒設(shè)備(100)的外殼元件(70)以及所述燃燒室(12)和所述預(yù)燃室(14)的所述共用第一壁(20)形成；并且 其中，所述至少一個第一開口(21)位于所述燃燒室(12)的區(qū)域中，并且其中，所述第一壁(20)具有用于將所述冷卻劑引入所述腔(40)中的至少一個第二開口(22)，其中，所述至少一個第二開口(22)位于所述預(yù)燃室(14)的區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，所述共用第一壁(20)和所述共用第二壁(30)具有相同的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，所述冷卻劑是流過所述通道(60)并且通過所述至少一個第一開口(21)和所述至少一個第二開口(22)引入所述腔(40)中的氧化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，所述第二壁(30)具有至少一個第三開口(31)，用于將所述冷卻劑從所述腔(40)輸出到所述燃燒室(12)和/或所述預(yù)燃室(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，所述第一裝置(10)以下述方式被布置，即使得所述冷卻劑能夠從所述腔(40)被引入所述第一裝置(10)中，其中所述第一裝置(10)適于從所述腔(40)接收所述冷卻劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的燃燒設(shè)備(100)，進一步包括位于所述第一裝置(10)和所述腔(40)之間的第二裝置(16)，所述第二裝置(16)適于將所述冷卻劑輸出到所述第一裝置(10)和/或所述預(yù)燃室(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之一所述的燃燒設(shè)備(100)，進一步包括位于所述腔(40)中的第二裝置(16)，所述第二裝置(16)適于將所述冷卻劑輸出到所述第一裝置(10)和/或所述預(yù)燃室(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，所述第二裝置(16)將所述冷卻劑徑向地或軸向地輸出到所述預(yù)燃室(14)中，或?qū)⑺隼鋮s劑軸向地輸出到所述第一裝置(10)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8之一所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，所述第二裝置(16)包括旋流器，特別是徑向旋流器或軸向旋流器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9之一所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，所述第一裝置(10)和所述第二裝置(16)—體形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10之一所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，所述第一裝置(10)包括旋流器。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11之一所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，在所述腔(40)中設(shè)置有分隔元件(44)，以將所述腔劃分為第一腔(41)和第二腔(42)，所述第一腔(41)由所述第一共用壁(20)和所述分隔元件(44)形成，并且所述第二腔(42)由所述分隔元件(44)和所述第二共用壁(30)形成，其中，在所述第一腔(41)和所述第二腔(42)的上游側(cè)，這些腔(41、42)由冷卻劑連通路徑(45)互相連接，其中，所述至少一個第一開口(21)被布置在所述第一腔(41)的下游端，并且其中，在所述第二腔(42)的下游端設(shè)置有第四開口(23)，反之亦然。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12之一所述的燃燒設(shè)備(100)，其中，所述冷卻劑是氧化劑，特別是空氣。
14.一種燃氣渦輪發(fā)動機，包括根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的燃燒設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃燒設(shè)備(100)，包括燃燒燃料/氧化劑混合物的燃燒室(12)；位于燃燒室(12)上游的預(yù)燃室(14)；混合燃料和氧化劑的第一裝置(10)，所述第一裝置(10)位于預(yù)燃室(14)上游；其中燃燒室(12)和預(yù)燃室(14)包括將彼此分隔開并建立腔(40)的共用第一壁(20)和共用第二壁(30)；第一壁(20)在燃燒室(12)區(qū)域中具有至少一個第一開口(21)，用于將冷卻劑引入腔(40)；通道(60)，用于將氧化劑送入第一裝置(10)，其中通過燃燒設(shè)備(100)的外殼元件(70)及燃燒室(12)和預(yù)燃室(14)的共用第一壁(20)形成通道(60)；并且其中所述至少一個第一開口(21)位于燃燒室(12)區(qū)域中，并且其中第一壁(20)具有用于將冷卻劑引入腔(40)中的至少一個第二開口(22)，其中所述至少一個第二開口(22)位于預(yù)燃室(14)區(qū)域中。
文檔編號F23R3/00GK102959333SQ201180033349
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者V.桑德森 申請人:西門子公司