專利名稱：用于燃?xì)廨啓C發(fā)動機中的流控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及燃燒室，并且更具體而言，涉及燃?xì)廨啓C發(fā)動機內(nèi)的流控制。
背景技術(shù)：
各種燃燒系統(tǒng)包括燃燒室，在燃燒室中，燃料和空氣燃燒而產(chǎn)生熱的氣體。例如，燃?xì)廨啓C發(fā)動機可包括一個或多個燃燒室，燃燒室構(gòu)造成接收來自壓縮機的壓縮空氣，將燃料噴射到壓縮空氣中，并且產(chǎn)生熱的燃燒氣體，以驅(qū)動渦輪發(fā)動機。各個燃燒室可包括一個或多個燃料噴嘴、在燃燒襯套內(nèi)的燃燒區(qū)、包圍燃燒襯套的流動套管，以及氣體過渡管道。來自壓縮機的壓縮空氣通過燃燒襯套和流動套管之間的間隙流到燃燒區(qū)。在該間隙中可設(shè)置用以容納諸如交叉火管(crossfire tube)、火焰檢測器等各種構(gòu)件的結(jié)構(gòu)?？上У?是，在壓縮空氣經(jīng)過這樣的結(jié)構(gòu)時可產(chǎn)生流擾動，從而降低燃?xì)廨啓C發(fā)動機的性能。

發(fā)明內(nèi)容
下面對在范圍方面與原本聲明的發(fā)明相當(dāng)?shù)哪承嵤├M行概述。這些實施例不意圖限制聲明的發(fā)明的范圍，而是相反，這些實施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡要概述。實際上，本發(fā)明可包括可能類似于或異于下面闡述的實施例的各種形式。在第一個實施例中，一種系統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C燃燒器，燃?xì)廨啓C燃燒器包括設(shè)置在燃燒區(qū)域的周圍的燃燒襯套、設(shè)置在燃燒襯套的周圍的流動套管、在燃燒襯套和流動套管之間的空氣通道、設(shè)置在燃燒襯套和流動套管的下游的燃料噴射器、在燃燒襯套和流動套管之間延伸的襯套安裝件，以及在燃燒襯套和流動套管之間延伸的交叉火管。燃料噴射器、襯套安裝件和交叉火管在流增強布置中沿著公共軸線相對于燃?xì)廨啓C燃燒器的軸線沿軸向方向?qū)?zhǔn)彼此。另外，流增強布置減少燃料噴射器、襯套安裝件和交叉火管導(dǎo)致的空氣流擾動。在第二個實施例中，一種系統(tǒng)包括渦輪燃燒器對準(zhǔn)裝置，渦輪燃燒器對準(zhǔn)裝置包括構(gòu)造成在燃?xì)廨啓C燃燒器的燃燒襯套和流動套管之間延伸的渦輪燃燒器襯套安裝件，以及構(gòu)造成在燃燒襯套和流動套管之間延伸的渦輪燃燒器結(jié)構(gòu)。渦輪燃燒器襯套安裝件和渦輪燃燒器結(jié)構(gòu)構(gòu)造成在流增強布置中沿著公共軸線相對于燃?xì)廨啓C燃燒器的軸線沿軸向方向?qū)?zhǔn)彼此。另外，流增強布置減少渦輪燃燒器襯套安裝件和渦輪燃燒器結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的空氣流擾動。在第三個實施例中，一種方法包括將空氣流引導(dǎo)到在燃?xì)廨啓C燃燒器的燃燒襯套和流動套管之間延伸的交叉火管的周圍，將空氣流引導(dǎo)到在燃燒襯套和流動套管之間延伸的襯套安裝件的周圍，以及通過沿軸向?qū)?zhǔn)交叉火管和襯套安裝件的周圍的空氣流來減少空氣流擾動。


當(dāng)參照附圖來閱讀以下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面與優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，相同符號在所有圖中表示相同部件，其中
圖I是具有燃燒器的渦輪系統(tǒng)的一個實施例的框 圖2是圖I中示出的渦輪系統(tǒng)的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D，其進一步示出了燃燒器的細(xì)節(jié)；
圖3是圖2中示出的燃燒器的一個實施例的在線3-3內(nèi)得到的局部橫截面?zhèn)纫晥D，其示出了流增強布置；
圖4是流增強布置和多個燃料噴射器的一個實施例的沿著圖3的線4-4得到的橫截面俯視 圖5是流增強布置和多個燃料噴射器的一個實施例的沿著圖3的線4-4得到的橫截面俯視圖； 圖6是流增強布置和多個燃料噴射器的一個實施例的沿著圖3的線4-4得到的橫截面俯視 圖I是流增強布置的一個實施例的在圖4的線7-7內(nèi)得到的橫截面俯視 圖8是流增強布置的一個實施例的在圖4的線7-7內(nèi)得到的橫截面俯視 圖9是流增強布置的一個實施例的在圖4的線7-7內(nèi)得到的橫截面俯視 圖10是流增強布置的一個實施例的在圖5的線10-10內(nèi)得到的橫截面俯視 圖11是流增強布置的一個實施例的在圖5的線10-10內(nèi)得到的橫截面俯視 圖12是流增強布置的一個實施例的在圖5的線10-10內(nèi)得到的橫截面俯視圖；以及 圖13是在實現(xiàn)流增強布置的一個實施例之前和之后的燃燒器的正面正視圖。 部件列表
10渦輪系統(tǒng)
11燃?xì)廨啓C發(fā)動機
12燃料噴嘴 14 燃料供應(yīng) 16 燃燒器 18 渦輪
20 排氣出口 22 軸 24 壓縮機 26 空氣進氣口 28 負(fù)載 34 端蓋 36 首端 38 燃燒室 40 燃燒殼體 42 燃燒襯套 44 流動套管
46空心的環(huán)形空間
48過渡件50箭頭
52軸向方向
54徑向方向
56周向方向
58縱向軸線
60上游側(cè)
62下游側(cè)
64壓縮空氣流
66交叉火管
67第一尾流區(qū)域
68火焰
70外部部分
72下游空氣流
74襯套安裝件
76第二尾流區(qū)域
80徑向距離
81流增強布置
82空氣流
84燃料噴射器
85帽
86燃料
88燃料歧管
90燃料開口
92空氣-燃料混合物
110軸線
112交叉火管的上游流
114交叉火管的下游流
116襯套安裝件的上游流
118襯套安裝件的下游流
130第一對準(zhǔn)裝置
132第二對準(zhǔn)裝置
170結(jié)構(gòu)
172上死點。
具體實施例方式下面將對本發(fā)明的一個或多個具體實施例進行描述。為了致力于提供對這些實施例的簡明描述，可能不會在說明書中對實際實現(xiàn)的所有特征進行描述。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)例如在任何工程或設(shè)計項目中開發(fā)任何這種實際實現(xiàn)時，必須作出許多對實現(xiàn)而言專有的決定來實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，例如符合與系統(tǒng)有關(guān)及與商業(yè)有關(guān)的約束，開發(fā)人員的具體目標(biāo)可根據(jù)不同的實現(xiàn)彼此有所改變。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時的，但盡管如此，對具有本公開的益處的普通技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作將是設(shè)計、生產(chǎn)和制造的例行任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的各實施例的元件時，冠詞“一個”、“一種”、“該”和“所述”意圖表示存在一個或多個該元件。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖為包括性的，并且表示除了列出的元件之外，可存在另外的元件。如下面詳細(xì)論述的那樣，公開的實施例提供用于使用流增強布置來減少阻礙氣體流的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的空氣流擾動的系統(tǒng)和方法。例如，結(jié)構(gòu)可阻礙燃?xì)廨啓C發(fā)動機的燃?xì)廨啓C燃燒器的燃燒襯套和流動套管之間的空氣流。流增強布置可包括沿軸向?qū)?zhǔn)來自結(jié)構(gòu)中的一個或多個的尾流。具體而言，流增強布置可包括在流增強布置中沿著公共軸線相對于燃?xì)廨啓C燃燒器的軸線沿軸向方向?qū)?zhǔn)彼此的燃料噴射器、襯套安裝件以及交叉火管。流增強布置的結(jié)構(gòu)中的一個或多個可包括翼型形橫截面。另外，結(jié)構(gòu)的順序在各種實施例中可有所改變。另外，在某些實施例中，結(jié)構(gòu)中的一個或多個可聯(lián)接在一起。在公開的實施例中，對準(zhǔn)來自結(jié)構(gòu)的尾流會幫助減少燃?xì)廨啓C燃燒器中的空氣流擾動。 公開的實施例會減少燃?xì)廨啓C燃燒器中的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的空氣流擾動，以提供若干益處。例如，在沒有公開的實施例的情況下，在流增強布置的下游噴射的燃料可被拉到空氣流擾動中。燃料可在空氣流擾動中積聚，并且導(dǎo)致攏焰，從而降低燃?xì)廨啓C發(fā)動機的性能。另夕卜，空氣流擾動的存在可造成跨過燃燒襯套有較高的壓降。目前公開的實施例采用流增強布置來減少空氣流擾動，并且避免了其它空氣流擾動減少方法的缺點。例如，使用流增強布置可降低攏焰的可能性，提高燃?xì)廨啓C發(fā)動機性能，以及降低跨過燃燒襯套的壓降。另外，流增強布置可能不那么昂貴、不那么復(fù)雜、制造和組裝起來較容易，而且比其它空氣流擾動減少方法更可靠。因而，使用公開的流增強布置特別好地適合于減少燃?xì)廨啓C發(fā)動機和其它燃燒系統(tǒng)中的空氣流擾動。圖I是具有燃?xì)廨啓C發(fā)動機11的渦輪系統(tǒng)10的一個實施例的框圖。如下詳細(xì)地描述的那樣，公開的渦輪系統(tǒng)10采用具有改進的設(shè)計的一個或多個燃燒器16來減少燃燒器16的空氣供應(yīng)通道內(nèi)的空氣流擾動。渦輪系統(tǒng)10可使用液體燃料或氣體燃料(諸如天然氣和/或合成氣體)來驅(qū)動渦輪系統(tǒng)10。如所描繪的那樣，一個或多個燃料噴嘴12吸入燃料供應(yīng)14，部分地混合燃料與空氣，并且將燃料和空氣混合物分配到燃燒器16中，在燃燒器16中，在燃料和空氣之間發(fā)生進一步的混合?？諝?燃料混合物在燃燒器16內(nèi)的室中燃燒，從而產(chǎn)生熱的加壓排氣。燃燒器16通過渦輪18將排氣引導(dǎo)向排氣出口 20。在排氣傳送通過渦輪18時，氣體迫使渦輪葉片沿著渦輪系統(tǒng)10的軸線旋轉(zhuǎn)軸22。如所示出的那樣，軸22連接到渦輪系統(tǒng)10的各種構(gòu)件上，包括壓縮機24。壓縮機24還包括聯(lián)接到軸22上的葉片。在軸22旋轉(zhuǎn)時，壓縮機24內(nèi)的葉片也旋轉(zhuǎn)，從而壓縮從空氣進氣口 26通過壓縮機24且進入到燃料噴嘴12和/或燃燒器16中的空氣。軸22還可連接到負(fù)載28上，負(fù)載28可為運載工具或固定負(fù)載，諸如例如動力裝置中的發(fā)電機或航空器上的推進器。負(fù)載28可包括能夠由渦輪系統(tǒng)10的旋轉(zhuǎn)輸出供應(yīng)動力的任何適當(dāng)?shù)难b置。圖2是圖I中示出的燃?xì)廨啓C發(fā)動機11的燃燒器16的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D。在以下論述中，可相對于燃燒器16的縱向軸線58參照軸向方向或軸線52、徑向方向或軸線54以及周向方向或軸線56。如所示出的那樣，一個或多個燃料噴嘴12位于燃燒器16的內(nèi)部，其中，各個燃料噴嘴12構(gòu)造成在將空氣、燃料或空氣-燃料混合物噴射到燃燒器16中處的上游在燃料噴嘴12的中間壁或內(nèi)壁內(nèi)部分地預(yù)混合空氣和燃料。例如，各個燃料噴嘴12可將燃料轉(zhuǎn)移到空氣通道中，從而部分地預(yù)混合燃料的一部分與空氣，以減少高溫區(qū)和氧化氮(NOx)排放。另外，燃料噴嘴12可按適于最佳燃燒、排放、燃料消耗和動力輸出的比率將燃料-空氣混合物15噴射到燃燒器16中。如圖2中示出的那樣，該多個燃料噴嘴12在燃燒器16的首端36的附近附連到端蓋34上。壓縮空氣和燃料被引導(dǎo)通過端蓋34和首端36到達(dá)各個燃料噴嘴12，燃料噴嘴12將燃料-空氣混合物15分配到燃燒器16的燃燒室38中。燃燒室38或燃燒區(qū)域大體由燃燒殼體40、燃燒襯套42和流動套管44限定。如圖2中顯示的那樣，流動套管44設(shè)置在燃燒襯套42的周圍。在某些實施例中，流動套管44和燃燒襯套42沿著軸線58彼此共軸，以限定空心的環(huán)形空間46或環(huán)形空氣通道，環(huán)形空間46或環(huán)形空氣通道可使得空氣47能夠通過，以冷卻首端36和燃燒室38，以及使空氣47進入到首端36和燃燒室38中。如下面論述的那樣，一個或多個流增強布置可設(shè)置在空心的環(huán)形空間46中，以減少與空心的環(huán)形空間46中的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的空氣流擾動。例如，流增強布置可使結(jié)構(gòu)沿著公共軸線相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)彼此，以減少結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的空氣流擾動。照這樣，流增 強布置幫助改進在流增強布置的下游的流動、空氣-燃料混合和燃燒。例如，在流增強布置的下游，燃料噴嘴12將燃料和空氣噴射到燃燒室38中，以產(chǎn)生熱的燃燒氣體，然后燃燒氣體如箭頭50所示出的那樣通過過渡件48而流到渦輪18。然后燃燒氣體如上面論述的那樣驅(qū)動渦輪18旋轉(zhuǎn)。圖3是圖2的燃燒器16的一個實施例的在線3-3內(nèi)得到的局部橫截面?zhèn)纫晥D。如所示出的那樣，燃燒器16包括接收壓縮空氣流64的上游側(cè)60，以及將壓縮空氣流64輸出到首端36的下游側(cè)62。具體而言，空氣流64進入環(huán)形空間46的上游側(cè)60。移到上游側(cè)60的下游，交叉火管66在燃燒襯套42和流動套管44之間沿徑向54延伸。交叉火管66阻礙流過環(huán)形空間46的空氣流64，從而在位于交叉火管66的下游的第一尾流區(qū)域67中產(chǎn)生尾流。尾流區(qū)域67是在交叉火管66周圍圍繞的流體流導(dǎo)致的、直接在交叉火管66的后面的再循環(huán)流區(qū)域。在其它實施例中，在燃燒器16的環(huán)形空間46中可發(fā)現(xiàn)的且能夠阻礙空氣流64的其它結(jié)構(gòu)，諸如(但不限于)火焰檢測器、火花塞、凸起部、間隔件、壓力探頭、沿軸向分級的空氣噴射器、傳感器、檢測儀表孔等，可位于圖3中顯示的交叉火管66所處的地方。在某些實施例中，結(jié)構(gòu)66的高度可與燃燒襯套42和流動套管44之間的徑向距離80大致相同。在其它實施例中，結(jié)構(gòu)66的高度可小于徑向距離80，以適應(yīng)燃燒器16的各種構(gòu)件在操作期間的熱膨脹和/或移動。在示出的實施例中，交叉火管66在燃燒器16和燃?xì)廨啓C發(fā)動機11的另一個燃燒器之間延伸。來自其它燃燒器的火焰68通過交叉火管66的外部部分70被引導(dǎo)到燃燒器16，以點燃燃燒室38中的空氣-燃料混合物。在流64經(jīng)過交叉火管66且移動到下游62時，流72接觸在燃燒襯套42和流動套管44之間沿徑向54延伸的襯套安裝件74。襯套安裝件74幫助防止燃燒襯套42在燃燒器16的操作期間沿軸向移動和/或旋轉(zhuǎn)。在某些實施例中，襯套安裝件74可包括聯(lián)接到彼此上的第一安裝部分和第二安裝部分。第一安裝部分可聯(lián)接到燃燒襯套42上，而第二安裝部分可聯(lián)接到流動套管44上。襯套安裝件74阻礙從交叉火管66中流出的下游空氣流72，從而在位于襯套安裝件74的下游的第二尾流區(qū)域76中產(chǎn)生尾流。尾流區(qū)域76是在襯套安裝件74周圍圍繞的流體流導(dǎo)致的、直接在襯套安裝件74的后面的再循環(huán)流區(qū)域。在其它實施例中，諸如(但不限于)火焰檢測器、火花塞、凸起部、間隔件、壓力探頭、沿軸向分級的空氣噴射器、傳感器、檢測儀表孔等其它結(jié)構(gòu)可位于圖3中顯示的襯套安裝件74所處的地方。在某些實施例中，襯套安裝件74的高度可與燃燒襯套42和流動套管44之間的徑向距離80大致相同。在其它實施例中，襯套安裝件74或其它結(jié)構(gòu)的高度可小于徑向距離80，以適應(yīng)燃燒器16的各種構(gòu)件在操作期間或由于其它原因而引起的熱膨脹和/或移動。在其它實施例中，可交換交叉火管66和襯套安裝件74的位置。換句話說，襯套安裝件74可在交叉火管66的上游。當(dāng)交叉火管66和襯套安裝件70在流增強布置81中沿著公共軸線相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)彼此時，在襯套安裝件70的下游的空氣流82中的空氣流擾動的量減少。在某些實施例中，下游空氣流82可遇到設(shè)置在交叉火管66、襯套安裝件70、燃燒襯套42和流動套管44的下游的一個或多個燃料噴射器84。具體而言，燃料噴射器84可位于由帽85形成的環(huán)帶中。在某些實施例中，燃料噴射器84可為在燃料噴嘴12的上游將燃料86的一部分噴射到下游空氣流82中的四元(quaternary)噴射器。通過燃料歧管 88，燃料86可被傳輸?shù)饺剂蠂娚淦?4。在某些實施例中，一個或多個燃料開口 90可設(shè)置在燃料噴射器84中，面朝燃燒器16的下游側(cè)62。燃料86可與下游空氣流82混合而形成空氣-燃料混合物92，然后空氣-燃料混合物92流到燃料噴嘴12。當(dāng)交叉火管66、襯套安裝件70和燃料噴射器84在流增強布置81中沿著公共軸線相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)彼此時，在燃料噴射器84的下游的空氣-燃料混合物92中的空氣流擾動量減少。圖4是流增強布置81的一個實施例的沿著圖3中標(biāo)為4-4的線得到的俯視橫截面圖。如圖4中顯示的那樣，交叉火管66、襯套安裝件74和燃料噴射器84沿著軸線110相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)。另外，交叉火管66位于襯套安裝件74的上游。在示出的實施例中，交叉火管66具有圓形橫截面形狀。在其它實施例中，如下面詳細(xì)地論述的那樣，交叉火管66可具有其它橫截面形狀，諸如橢圓形形狀、錐形形狀、空氣動力學(xué)形狀或翼型形狀。示出的襯套安裝件74具有長方形的橫截面形狀。在其它實施例中，如下面詳細(xì)地論述的那樣，襯套安裝件74可具有其它橫截面形狀，諸如圓形形狀、橢圓形形狀、錐形形狀、空氣動力學(xué)形狀或翼型形狀。在各種實施例中，可調(diào)節(jié)交叉火管66和襯套安裝件74的形狀和其它特性(例如寬度、長度、高度、表面紋理、交叉火管66和襯套安裝件74之間的間距等)，以分別減少第一尾流區(qū)域67和第二尾流區(qū)域76中的尾流。如圖4中顯示的那樣，在到達(dá)交叉火管66之后，空氣流64在交叉火管66的周圍分成上游流112。上游流112沿著交叉火管66的相反的彎曲表面流動，而下游流114則組合起來在第一尾流區(qū)域67中形成下游空氣流72。類似地，下游空氣流72在襯套安裝件74的周圍分成上游流116。上游流116沿著襯套安裝件74的相反的表面流動，而下游流118則組合起來而在第二尾流區(qū)域76中形成下游空氣流82。如下詳細(xì)地論述的那樣，交叉火管
66和襯套安裝件74中的一個或兩者可具有可改進流112、114、116和/或118的空氣動力學(xué)橫截面形狀。如圖4中進一步示出的那樣，環(huán)形空間46可包括不止一個燃料噴射器84。各個燃料噴射器84可具有空氣動力學(xué)橫截面形狀或翼型橫截面形狀。因而,燃料噴射器84、襯套安裝件74或交叉火管66中的至少一個包括翼型形橫截面。燃料噴射器84的這種構(gòu)造可減少在燃料噴射器84的下游的空氣-燃料混合物92中的尾流。另外，交叉火管66、襯套安裝件74和燃料噴射器84在流增強布置81中對準(zhǔn)可提供若干益處。例如，在襯套安裝件74的后面，較少燃料86可被拉到尾流區(qū)域76中。這可降低燃?xì)廨啓C發(fā)動機11的攏焰的可能性，以及/或者使得能夠有更高的燃料噴射效率，以提高燃?xì)廨啓C發(fā)動機11的性能。另夕卜，通過使用流增強布置81，可減少通過環(huán)形空間46的總壓降。因而，使用流增強布置81可改進首端36的上游的空氣流和空氣-燃料混合的均勻性，從而改進燃料噴嘴12中的空氣流和空氣-燃料混合。圖5是流增強布置81的另一個實施例的沿著圖3中標(biāo)有4-4的線得到的俯視橫截面圖。如圖5中顯示的那樣，襯套安裝件74位于交叉火管66的上游。在其它方面，示出的實施例類似于圖4中顯示的實施例。例如，在示出的實施例中，交叉火管66具有圓形橫截面形狀，而襯套安裝件74具有長方形橫截面形狀。另外，上游流116和下游流118在襯套安裝件74的周圍流動，而上游流112和下游流114則在交叉火管66的周圍流動。另外，襯套安裝件74、交叉火管66和燃料噴射器84沿著圖5中顯示的軸線110對準(zhǔn)是流增強布 置81的另一個實例。因而，流增強布置81可包括呈不同順序或次序的各種結(jié)構(gòu)。例如，在某些實施例中，燃料噴射器84可在交叉火管66和/或襯套安裝件74的上游。圖6是流增強布置81的一個實施例的沿著圖3中標(biāo)有4-4的線得到的俯視橫截面圖。如圖6中顯示的那樣，交叉火管66位于襯套安裝件74的上游。在其它實施例中，襯套安裝件74可位于交叉火管66的上游。在示出的實施例中，交叉火管66和襯套安裝件74聯(lián)接在一起。流增強布置81的這種構(gòu)造有效地消除了交叉火管66的下游的第一尾流區(qū)域67。在示出的實施例中，交叉火管66和襯套安裝件74的整體式結(jié)構(gòu)具有可減少第二尾流區(qū)域76中的尾流的空氣動力學(xué)橫截面形狀，諸如翼型形狀。換句話說，交叉火管66構(gòu)成空氣動力學(xué)橫截面形狀的第一部分，而襯套安裝件74則構(gòu)成第二部分。如圖6中顯示的那樣，上游流112沿著交叉火管66的空氣動力學(xué)表面流動，而下游流118則沿著襯套安裝件74的空氣動力學(xué)表面流動，并且以空氣動力學(xué)的方式再組合起來而在尾流區(qū)域76中形成從襯套安裝件74延伸的下游空氣流82。因而，交叉火管66和襯套安裝件74的整體式結(jié)構(gòu)可減少下游空氣流82中的尾流。換句話說，交叉火管66和襯套安裝件74的空氣動力學(xué)橫截面形狀基本減少或消除襯套安裝件74的下游的低速再循環(huán)區(qū)。在沒有交叉火管66和襯套安裝件74的空氣動力學(xué)橫截面形狀的情況下，由于在下游流118之間的間隙顯著的原因，尾流區(qū)域76可包括低速區(qū)域。在示出的實施例中，下游流118逐漸彼此會聚，以消除這種間隙，從而降低在襯套止動件74的下游有任何低速區(qū)域的可能性。換句話說，上游流112和下游流118被交叉火管66和襯套安裝件74的整體式結(jié)構(gòu)的空氣動力學(xué)橫截面形狀導(dǎo)引向彼此而在襯套止動器74的直接下游結(jié)合，以填充尾流區(qū)域76。在其它實施例中，交叉火管66和襯套安裝件74的整體式結(jié)構(gòu)可不具有空氣動力學(xué)橫截面形狀。另外，示出的實施例的交叉火管66包括第一對準(zhǔn)裝置130，而襯套安裝件74包括第二對準(zhǔn)裝置132。第一對準(zhǔn)裝置130和第二對準(zhǔn)裝置132彼此匹配，以使交叉火管66、襯套安裝件74和燃料噴射器84沿軸向方向52沿著軸線110保持對準(zhǔn)。如圖6中顯示的那樣，第一對準(zhǔn)裝置130可為外凸式對準(zhǔn)部分(例如凸塊)，而第二對準(zhǔn)裝置132可為內(nèi)凹式對準(zhǔn)部分(例如凹口)。在其它實施例中，第一對準(zhǔn)裝置130可為內(nèi)凹式對準(zhǔn)部分，而第二對準(zhǔn)裝置132可為外凸式對準(zhǔn)部分。在沒有第一對準(zhǔn)裝置130和第二對準(zhǔn)裝置132的情況下，由于交叉火管66的圓形橫截面形狀的原因，襯套安裝件74可繞著交叉火管66旋轉(zhuǎn)。在其中交叉火管66不具有圓形橫截面形狀的其它實施例中，可省略第一對準(zhǔn)裝置130和第二對準(zhǔn)裝置132。在某些實施例中，交叉火管66和襯套安裝件74可通過粘合劑、焊縫、銅焊、螺栓、螺釘、機械接頭或其它適當(dāng)?shù)木o固件而聯(lián)接在一起。另外，交叉火管66和襯套安裝件74中的一個或兩者可聯(lián)接到燃燒襯套42和流動套管44中的一個或兩者上。圖7是流增強布置81的一個實施例的在圖4中標(biāo)有7-7的線內(nèi)得到的俯視橫截面圖。如圖7中顯示的那樣，交叉火管66和襯套安裝件74沿著軸線110相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)。另外，交叉火管66位于襯套安裝件74的上游。另外，交叉火管66具有可減少第一尾流區(qū)域67中的尾流的空氣動力學(xué)橫截面形狀或翼型橫截面形狀。在其它實施例中，交叉火管66可具有其它空氣動力學(xué)橫截面形狀，諸如橢圓形、錐形或大體發(fā)散-會聚的表面。因而，燃料噴射器84可為流增強布置81的第一翼型形橫截面，而交叉火管66則可為第二翼型形橫截面。在其它方面，示出的實施例類似于前面論述的實施例。
圖8是流增強布置81的另一個實施例的在圖4中標(biāo)有7-7的線內(nèi)得到的俯視橫截面圖。如圖8中顯示的那樣，交叉火管66和襯套安裝件74沿著軸線110相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)。另外，交叉火管66位于襯套安裝件74的上游。另外，襯套安裝件74具有可減少第二尾流區(qū)域76中的尾流的空氣動力學(xué)橫截面形狀或翼型橫截面形狀。在其它實施例中，襯套安裝件74可具有其它空氣動力學(xué)橫截面形狀，諸如橢圓形、錐形或大體發(fā)散-會聚的表面。在其它方面，示出的實施例類似于前面論述的實施例。圖9是流增強布置81的另一個實施例的在圖4中標(biāo)有7-7的線內(nèi)得到的俯視橫截面圖。如圖9中顯示的那樣，交叉火管66和襯套安裝件74沿著軸線110相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)。另外，交叉火管66位于襯套安裝件74的上游。另外，交叉火管66和襯套安裝件74兩者均具有可分別減少第一尾流區(qū)域67和第二尾流區(qū)域76中的尾流的空氣動力學(xué)橫截面形狀或翼型橫截面形狀。在其它實施例中，交叉火管66和襯套安裝件74可具有其它空氣動力學(xué)橫截面形狀，諸如橢圓形、錐形或大體發(fā)散-會聚的表面。在某些實施例中，燃料噴射器84可包括翼型形橫截面，并且設(shè)置在交叉火管66和/或襯套安裝件74的或者上游或者下游。例如，燃料噴射器84可為流增強布置81的第一翼型形橫截面，襯套安裝件74可為第二翼型形橫截面，而交叉火管66可為第三翼型形橫截面。在其它方面，示出的實施例類似于前面論述的實施例。圖10是流增強布置81的一個實施例的在圖5中標(biāo)有10-10的線內(nèi)得到的俯視橫截面圖。如圖10中顯示的那樣，交叉火管66和襯套安裝件74沿著軸線110相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)。另外，襯套安裝件74位于交叉火管66的上游。另外，襯套安裝件74具有可減少第一尾流區(qū)域67中的尾流的空氣動力學(xué)橫截面形狀或翼型橫截面形狀。因而，燃料噴射器84可為流增強布置81的第一翼型形橫截面，而襯套安裝件74則可為第二翼型形橫截面。在其它方面，示出的實施例類似于前面論述的實施例。圖11是流增強布置81的另一個實施例的在圖5中標(biāo)有10-10的線內(nèi)得到的俯視橫截面圖。如圖11中顯示的那樣，交叉火管66和襯套安裝件74沿著軸線110相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)。另外，襯套安裝件74位于交叉火管66的上游。另外，交叉火管66具有可減少第二尾流區(qū)域76中的尾流的空氣動力學(xué)橫截面形狀或翼型橫截面形狀。在其它方面，示出的實施例類似于前面論述的實施例。圖12是流增強布置81的另一個實施例的在圖5中標(biāo)有10-10的線內(nèi)得到的俯視橫截面圖。如圖12中顯示的那樣，交叉火管66和襯套安裝件74沿著軸線110相對于燃燒器16的軸線58沿軸向方向52對準(zhǔn)。另外，襯套安裝件74位于交叉火管66的上游。另外，襯套安裝件74和交叉火管66兩者具有可分別減少第一尾流區(qū)域67和第二尾流區(qū)域76中的尾流的空氣動力學(xué)橫截面形狀或翼型橫截面形狀。換句話說，襯套安裝件74可為流增強布置81的第一翼型形橫截面，而交叉火管66則可為第二翼型形橫截面。如同前面的實施例一樣，燃料噴射器84可包括翼型形橫截面，并且設(shè)置在交叉火管66和/或襯套安裝件74的或者上游或者下游。在其它方面，示出的實施例類似于前面論述的實施例。圖13是在實現(xiàn)流增強布置81的一個實施例之前和之后的燃燒器16的正面正視圖。在圖13的左邊，顯示了在實現(xiàn)流增強布置81之前的燃燒器16。具體而言，顯示了流動套管44包圍燃燒襯套42，并且顯示了結(jié)構(gòu)170在流動套管44和燃燒襯套42之間延伸。 結(jié)構(gòu)170的實例包括(但不限于)交叉火管66、襯套安裝件74、燃料噴射器84、火焰檢測器、火花塞、凸起部、間隔件、壓力探頭、沿軸向分級的空氣噴射器、傳感器、檢測儀表孔或在燃燒器16的環(huán)形空間46可發(fā)現(xiàn)的任何類似的物體。例如，相對于燃燒襯套42的上死點(TDC) 172，三個襯套安裝件74可安裝在大約60度、180度和300度處。在其它實施例中，襯套安裝件74可安裝在不同的位置處，并且襯套安裝件74的數(shù)量可大于或少于三個。另外，在某些實施例中，每個燃燒器16可安裝兩個交叉火管66。如圖13的左邊所顯示的那樣，各種結(jié)構(gòu)170不對準(zhǔn)彼此。因而，各個結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)170的下游產(chǎn)生空氣流擾動。在圖13的右邊，顯示了在實現(xiàn)流增強布置81之后的燃燒器16。具體而言，若干結(jié)構(gòu)170已經(jīng)沿軸向方向52對準(zhǔn)彼此。因而，與圖13的左邊相比，空氣流擾動的數(shù)量已經(jīng)下降。另外，結(jié)構(gòu)170中的一個或多個還可包括空氣動力學(xué)橫截面形狀，以減少結(jié)構(gòu)170的下游的尾流。本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例具有不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這樣的其它實例包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則它們意圖處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括 燃?xì)廨啓C燃燒器(16),其包括 設(shè)置在燃燒區(qū)域(38)的周圍的燃燒襯套(42)； 設(shè)置在所述燃燒襯套(42)的周圍的流動套管(44)； 在所述燃燒襯套(42)和所述流動套管(44)之間的空氣通道(46) 設(shè)置在所述燃燒襯套(42)和所述流動套管(44)的下游的燃料噴射器(84)； 在所述燃燒襯套(42)和所述流動套管(44)之間延伸的襯套安裝件(74);以及在所述燃燒襯套(42)和所述流動套管(44)之間延伸的交叉火管(66)，其中，所述燃料噴射器(84)、所述襯套安裝件(74)和所述交叉火管￠6)在流增強布置(81)中沿著公共軸線(110)相對于所述燃?xì)廨啓C燃燒器(16)的軸線(58)沿軸向方向(52)對準(zhǔn)彼此，其中，所述流增強布置(81)減少所述燃料噴射器(84)、所述襯套安裝件(74)和所述交叉火管(66)導(dǎo)致的空氣流擾動(67，76)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料噴射器(84)包括第一翼型形橫截面，所述襯套安裝件包括第二翼型形橫截面，并且所述交叉火管包括第三翼型形橫截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料噴射器(84)、所述襯套安裝件(74)或所述交叉火管(66)中的至少一個包括翼型形橫截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料噴射器(84)包括第一翼型形橫截面，并且所述襯套安裝件(74)或所述交叉火管￠6)包括第二翼型形橫截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述襯套安裝件(74)包括第一翼型形橫截面，并且所述交叉火管出6)包括第二翼型形橫截面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述襯套安裝件(74)和所述交叉火管(66)沿著通過所述空氣通道(46)的空氣流徑設(shè)置在所述燃料噴射器(84)的上游。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述襯套安裝件(74)沿著通過所述空氣通道(46)的空氣流徑設(shè)置在所述交叉火管￠6)的上游。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述交叉火管(66)沿著通過所述空氣通道(46)的空氣流徑設(shè)置在所述襯套安裝件(74)的上游。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述襯套安裝件(74)和所述交叉火管(66)聯(lián)接在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括具有所述襯套安裝件(74)和所述交叉火管(66)兩者的整體式空氣動力學(xué)結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述襯套安裝件(74)包括空氣動力學(xué)形狀的第一部分，所述交叉火管￠6)包括空氣動力學(xué)形狀的第二部分，并且所述襯套安裝件(74)聯(lián)接到所述交叉火管￠6)上，以限定所述空氣動力學(xué)形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述襯套安裝件(74)包括聯(lián)接到第二安裝部分上的第一安裝部分，所述第一安裝部分聯(lián)接到所述燃燒襯套(42)上，并且所述第二安裝部分聯(lián)接到所述流動套管(44)上。
13.—種系統(tǒng),包括 渦輪燃燒器對準(zhǔn)裝置，其包括 構(gòu)造成在燃?xì)廨啓C燃燒器(16)的燃燒襯套(42)和流動套管(44)之間延伸的渦輪燃燒器襯套安裝件(74)；以及 構(gòu)造成在所述燃燒襯套(42)和所述流動套管(44)之間延伸的渦輪燃燒器結(jié)構(gòu)(66)，其中，所述渦輪燃燒器襯套安裝件(74)和所述渦輪燃燒器結(jié)構(gòu)(66)構(gòu)造成在流增強布置(81)中沿著公共軸線(110)相對于所述燃?xì)廨啓C燃燒器(16)的軸線(58)沿軸向方向(52)對準(zhǔn)彼此，其中，所述流增強布置(81)減少所述渦輪燃燒器襯套安裝件(74)和所述渦輪燃燒器結(jié)構(gòu)(66)導(dǎo)致的空氣流擾動(67，76)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述渦輪燃燒器結(jié)構(gòu)(66)包括交叉火管(66)、火焰檢測器、火花塞、凸起部、間隔件、壓力探頭、沿軸向分級的空氣噴射器、傳感器、檢測儀表孔或它們的組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括具有設(shè)置在所述燃燒襯套(42)和所述流動套管(44)之間的空氣通道(46)中的所述渦輪燃燒器對準(zhǔn)裝置的所述燃?xì)廨啓C燃燒器(16)或燃?xì)廨啓C發(fā)動機(11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于燃?xì)廨啓C發(fā)動機中的流控制的系統(tǒng)和方法。一種系統(tǒng)包括燃?xì)廨啓C燃燒器，燃?xì)廨啓C燃燒器包括設(shè)置在燃燒區(qū)域的周圍的燃燒襯套、設(shè)置在燃燒襯套的周圍的流動套管、在燃燒襯套和流動套管之間的空氣通道、設(shè)置在燃燒襯套和流動套管的下游的燃料噴射器、在燃燒襯套和流動套管之間延伸的襯套安裝件，以及在燃燒襯套和流動套管之間延伸的交叉火管。燃料噴射器、襯套安裝件和交叉火管在流增強布置中沿著公共軸線相對于燃?xì)廨啓C燃燒器的軸線沿軸向方向?qū)?zhǔn)彼此。流增強布置減少燃料噴射器、襯套安裝件和交叉火管導(dǎo)致的空氣流擾動。
文檔編號F23R3/28GK102798150SQ20121016352
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者B.D.克勞利, D.W.奇拉, A.R.罕 申請人:通用電氣公司