專利名稱：具有用于減少在空氣流中的尾流的文丘里管的燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此公開的本主題涉及燃燒系統(tǒng)，并且更具體地，涉及具有由襯套和流動(dòng)套筒限定的空氣通道以及大體限制并擴(kuò)散在空氣通道中的空氣流的文丘里管(venturi)的燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪包括供應(yīng)壓縮氣體到燃燒器的壓縮器。具體地，壓縮空氣通過燃燒器的襯套和流動(dòng)套筒之間的間隙或間隔而供應(yīng)。典型地存在可配置在襯套和流動(dòng)套筒之間的間隔內(nèi)的不同類型的結(jié)構(gòu)，諸如，例如，交叉火管(crossfire tube)或火焰探測(cè)器。典型地稱為尾流(wake)的流動(dòng)擾動(dòng)可當(dāng)壓縮空氣流動(dòng)經(jīng)過這些結(jié)構(gòu)時(shí)產(chǎn)生。尾流為由諸如交叉火管的構(gòu)件產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)擾動(dòng)區(qū)，并且代表定位在該結(jié)構(gòu)下游的再循環(huán)流的區(qū)域。尾流在襯套和流動(dòng)套筒之間的間隔中的出現(xiàn)可產(chǎn)生數(shù)個(gè)問題。例如，在該結(jié)構(gòu)下游噴射的燃料可被拉入尾流內(nèi)。燃料可在尾流中積聚并且引起火焰保持，這又降低燃?xì)鉁u輪性能。尾流還可在燃?xì)鉁u輪中引起硬件問題，這可潛在地引起燃?xì)鉁u輪關(guān)閉。尾流還可產(chǎn)生越過襯套的更高壓力降。為了改善諸如燃?xì)鉁u輪火焰保持性能的特征，提供了相對(duì)無尾流的流動(dòng)區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供燃燒系統(tǒng)，其具有襯套、流動(dòng)套筒、阻流元件和文丘里管。襯套圍繞燃燒區(qū)域配置。流動(dòng)套筒圍繞襯套配置。襯套和流動(dòng)套筒協(xié)作以產(chǎn)生具有定位在襯套和流動(dòng)套筒之間的空氣流的空氣通道。阻流元件配置在空氣通道內(nèi)，并且大體阻礙在空氣通道中的空氣流，以在空氣流中產(chǎn)生尾流。文丘里管配置在阻流元件下游，并且大體限制并擴(kuò)散在空氣通道中的空氣流，以大體減少在空氣流中的尾流。這些和其它優(yōu)點(diǎn)和特征將通過結(jié)合附圖的以下描述而變得更顯而易見。


被認(rèn)為是本發(fā)明的本主題在說明書的結(jié)尾處的權(quán)利要求中具體地指出并且清楚地主張。本發(fā)明的前述的和其他的特征以及優(yōu)點(diǎn)通過結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述而顯而易見，其中:
圖1為具有根據(jù)本文教導(dǎo)的特征的燃燒系統(tǒng)的截面?zhèn)纫? 圖2為在圖1中示出的燃燒系統(tǒng)的空氣流通道的側(cè)面透視圖，該燃燒系統(tǒng)具有文丘里管和通過其的至少一個(gè)空氣開孔；
圖3為與在圖2中示出的空氣流通道類似的替代空氣流通道的截面視 圖4為在圖2中示出的空氣開孔的可選實(shí)施例的示意性頂視圖；和 圖5為在圖2中示出的空氣開孔的另一實(shí)施例的示意性頂視圖。該詳細(xì)描述經(jīng)由實(shí)例參照附圖解釋本發(fā)明的實(shí)施例、連同優(yōu)點(diǎn)和特征。
具體實(shí)施例方式圖1為燃燒系統(tǒng)10的示范性示圖，該燃燒系統(tǒng)具有燃燒器主體20、四元(quaternary)帽22、端蓋24、和至少一個(gè)燃料噴嘴26。燃料噴嘴26在燃燒系統(tǒng)10的頭端28處附連到端蓋24?？諝庥蓧嚎s器30壓縮成壓縮器排出空氣32的流，其被提供到燃燒系統(tǒng)10。壓縮器排出空氣32然后與由燃燒系統(tǒng)10的燃料噴嘴26供應(yīng)的燃料混合。燃燒器主體20包括由襯套40限定的燃燒區(qū)域38。燃燒系統(tǒng)10還包括圍繞襯套40配置的流動(dòng)套筒42。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，燃燒系統(tǒng)10在燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)(未示出)中采用。在所示的實(shí)施例中，襯套40和流動(dòng)套筒42—起協(xié)作并且產(chǎn)生空氣通道44?？諝馔ǖ?4在襯套40和流動(dòng)套筒42之間的間隙或間隔中產(chǎn)生?？諝馔ǖ?4具有定位在襯套40和流動(dòng)套筒42之間的空氣流。具體地，壓縮器排出空氣32的一部分被提供到空氣通道44。壓縮器排出空氣32在空氣通道44中流動(dòng)到燃料噴嘴26，其將空氣燃料混合物分配到燃燒區(qū)域38內(nèi)。定位在空氣通道44中的燃燒器排出空氣32可用于冷卻頭端28并且用于進(jìn)入到頭端28內(nèi)。燃燒器排出空氣32還被提供到第二空氣通道46，其由燃燒器罩48和流動(dòng)套筒42的外殼壁或外表面50限定?？諝馔ǖ?4和第二空氣通道46兩者將壓縮器排出空氣32輸送到四元帽22。參考圖1-2兩者，阻流元件54配置在空氣通道44內(nèi)。阻流元件54典型地為大體阻礙在空氣通道44中的空氣流的任何裝置。具體地，阻流元件54阻礙空氣流以產(chǎn)生尾流(未示出)。該尾流典型地為阻流元件54下游的再循環(huán)流的區(qū)域。阻流元件54可為通常在燃?xì)鉁u輪的空氣通道44中找到的任何類型的裝置，諸如，例如，交叉火管、火焰探測(cè)器、火花塞、襯套停止器、凸臺(tái)、壓力探頭、或傳感器。文丘里管60配置在阻流元件54的下游并且限定為流動(dòng)套筒42的一部分。現(xiàn)參考圖2，文丘里管60用于大體限制在空氣通道44中的空氣流并且將空氣流擴(kuò)散到成組的四元導(dǎo)葉62而沒有顯著量的空氣流分離。也就是說，文丘里管60用于在空氣流到達(dá)四元導(dǎo)葉62之前顯著減少由阻流元件54產(chǎn)生的尾流。具體地，文丘里管60具有匯聚區(qū)段66和發(fā)散區(qū)段68。匯聚區(qū)段66用于限制在空氣通道44中的空氣流，并且發(fā)散區(qū)段用于將空氣流擴(kuò)散到四元導(dǎo)葉62。文丘里管60還具有喉部70、其使匯聚區(qū)段66與發(fā)散區(qū)段68相連接。在一個(gè)實(shí)施例中，喉部70提供范圍從大約百分之20到大約百分之70的、空氣通道44的截面積的減少。在一個(gè)實(shí)施例中，喉部70安置在距阻流元件54的特定距離處。具體地，在所示的示范性實(shí)施例中，阻流元件54包括大體圓形形狀并且具有直徑D?？蛇x地，在圖4所示的另一實(shí)施例中，阻流元件154在形狀方面為大體矩形并且包括寬度W。繼續(xù)參考圖4，寬度W或直徑D (如圖2所示)相對(duì)于流動(dòng)套筒142的直徑180而測(cè)量。參考回圖2，文丘里管60的喉部70安置在由N*D標(biāo)注的特定距離處，其中D為阻流元件54的直徑D，并且N為范圍從大約I到大約10的數(shù)字。也就是說，特定距離N*D的范圍從大約阻流元件54的直徑D到大約十倍阻流元件54的直徑D。在可選實(shí)施例中，如果大體矩形阻流元件被采用(諸如在圖4中示出的阻流元件154)，則該特定距離可由N*W計(jì)算，其中W為阻流元件54的寬度。應(yīng)理解，盡管圖2和4示出大體圓形或矩形輪廓，但是阻流元件54可包括任何類型的形狀或構(gòu)造。
繼續(xù)參考圖2，在一個(gè)實(shí)施例中至少一個(gè)空氣開孔72還可提供在流動(dòng)套筒42的文丘里管部分60中，以流體地連接到空氣通道46、到空氣通道44。具體地，空氣開孔72在流動(dòng)套筒42內(nèi)定位在文丘里管部分60的發(fā)散區(qū)段68處。應(yīng)當(dāng)注意到，盡管圖2示出定位在發(fā)散區(qū)段68處的空氣開孔72，但是應(yīng)理解也可使用其它位置。例如，空氣開孔72也可定位在匯聚區(qū)段66中。在另一實(shí)施例中，空氣開孔72可在文丘里管60上游和阻流元件54下游定位在流動(dòng)套筒42中?？諝忾_孔72可用來將相對(duì)高壓力空氣引進(jìn)到空氣通道44內(nèi)。具體地，參考圖1-2兩者，空氣開孔72從第二空氣通道46接收壓縮器排出空氣32的一部分。在第二空氣通道46中的空氣流具有比定位在空氣通道44中的空氣流更高的壓力。因而，空氣開孔72局部地將相對(duì)高壓力空氣引進(jìn)到空氣通道44的空氣流內(nèi)?？砂諝忾_孔72，以便增加在空氣通道44中的空氣壓力，這是因?yàn)樵竭^文丘里管60的空氣壓力當(dāng)空氣流的速度增加時(shí)降低?？諝忾_孔72添加空氣到尾流，這因此增加定位在尾流內(nèi)的空氣的速度。應(yīng)當(dāng)注意到，盡管示出為存在空氣開孔72，但是應(yīng)理解空氣開孔72也可在另一實(shí)施例中省略。在圖2所示的實(shí)施例中，空氣開孔72定位在流動(dòng)套筒42的壁74內(nèi)。圖3為定位在流動(dòng)套筒42內(nèi)的多個(gè)空氣開孔72的截面視圖。如圖3所示，空氣開孔72典型地為定位在流動(dòng)套筒42的發(fā)散區(qū)段68內(nèi)的通孔。空氣開孔72還可相對(duì)于豎直軸線A-A成角度，如由角度α所示。在一個(gè)實(shí)施例中，角度α的范圍在大約5度到大約80度之間。壓縮器排出空氣32流動(dòng)通過空氣開孔72并且到空氣通道44內(nèi)。盡管圖2示出具有大體圓形構(gòu)造的空氣開孔72，但是應(yīng)理解空氣開孔72也可包括其它構(gòu)造。例如，在另一實(shí)施例中，空氣開孔72也可包括開槽構(gòu)造或者淚珠構(gòu)造。圖4-5為示出空氣開孔172和272的多個(gè)不同布置的示意性視圖。具體地，在圖4所示的實(shí)施例中，空氣開孔172以交錯(cuò)構(gòu)造周向地沿著發(fā)散區(qū)段168布置。類似于圖2所示的實(shí)施例，空氣開孔172中的各個(gè)安置在阻流元件154下游。在圖5所示的可選實(shí)施例中，空氣開孔272包括大體矩形輪廓?？諝忾_孔272中的某些鄰近并且大體圍繞流動(dòng)襯套停止器254定位?？諝忾_口 272中的剩余部分安置在流動(dòng)襯套停止器254下游。應(yīng)當(dāng)注意到，空氣開孔272中的一部分也還可安置在流動(dòng)襯套停止器254上游(未在圖5中示出)。現(xiàn)參考圖1-5，包括文丘里管60導(dǎo)致在空氣通道44中的相對(duì)無尾流的空氣流，其被輸送到四元帽22和四元導(dǎo)葉62。在空氣通道44內(nèi)的尾流的減少傾向于減少或大致阻止火焰保持的發(fā)生。在空氣通道44中的大體無尾流的空氣流還可改善特征，諸如燃?xì)鉁u輪火焰保持性能。因?yàn)樵竭^文丘里管60的空氣壓力當(dāng)空氣流的速度增加時(shí)降低，所以在一個(gè)實(shí)施例中，還包括空氣開孔72，以便增加在空氣通道44中的空氣壓力。盡管本發(fā)明結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施例而詳細(xì)地描述，但是應(yīng)當(dāng)容易理解本發(fā)明不限于這種公開的實(shí)施例。相反，本發(fā)明可更改以合并任何數(shù)量的變形、更替、替換或迄今未描述的等同布置，但是這些與本發(fā)明的精神和范圍相稱。另外，盡管本發(fā)明的各種實(shí)施例已描述，但是應(yīng)理解，本發(fā)明的方面可包括描述的實(shí)施例中的僅僅某些。因此，本發(fā)明不被視為受限于前述描述，但是僅僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種燃燒系統(tǒng)，其包括: 圍繞燃燒區(qū)域配置的襯套； 圍繞所述襯套配置的流動(dòng)套筒，所述襯套和所述流動(dòng)套筒協(xié)作，以產(chǎn)生具有定位在所述襯套和所述流動(dòng)套筒之間的空氣流的空氣通道； 配置在所述空氣通道內(nèi)的阻流元件，所述阻流元件大體阻礙在所述空氣通道中的空氣流并且在所述空氣流中產(chǎn)生尾流；和 配置在所述阻流元件下游的文丘里管，所述文丘里管大體限制并擴(kuò)散在所述空氣通道中的空氣流，以大體減少在所述空氣流中的尾流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述文丘里管由所述流動(dòng)套筒限定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述文丘里管包括匯聚區(qū)段、發(fā)散區(qū)段和喉部，其中，所述喉部使所述匯聚區(qū)段與所述發(fā)散區(qū)段相連接，并且其中，所述喉部提供范圍從大約百分之20到大約百分之70的、所述空氣通道的截面積的減少。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述阻流元件包括代表所述阻流元件的寬度和直徑中的一個(gè)的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述文丘里管的喉部定位在距所述阻流元件特定距離處，其中，所述特定距離的范圍從大約所述阻流元件的尺寸到大約十倍所述阻流元件的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃 燒系統(tǒng)，其特征在于，包括流體地連接到所述空氣通道的至少一個(gè)空氣開孔，其中，所述至少一個(gè)空氣開孔接收噴射到所述空氣通道內(nèi)的高壓力空氣，所述高壓力空氣具有大于所述空氣通道的空氣通道壓力的壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)空氣開孔定位在以下中的一個(gè)上:所述文丘里管的匯聚區(qū)段、所述文丘里管的發(fā)散區(qū)段、以及所述文丘里管上游與所述阻流元件下游。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)空氣開孔為定位在所述流動(dòng)套筒內(nèi)的通孔，并且其中，所述至少一個(gè)空氣開孔相對(duì)于豎直軸線成角度安置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述角度的范圍在大約5度到大約80度之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)空氣開孔，其中，所述多個(gè)空氣開孔中的一部分鄰近并且大體圍繞所述阻流元件安置，并且所述多個(gè)空氣開孔中的另一部分安置在所述阻流元件下游，并且所述空氣開孔中的剩余部分安置在所述阻流元件上游。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述阻流元件為交叉火管、火焰探測(cè)器、火花塞、襯套停止器、凸臺(tái)、壓力探頭和傳感器中的一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣流被引導(dǎo)到定位在所述燃燒系統(tǒng)中的成組的四元導(dǎo)葉。
13.一種具有燃燒系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪，其包括: 圍繞燃燒區(qū)域配置的襯套； 圍繞所述襯套配置的流動(dòng)套筒，所述襯套和所述流動(dòng)套筒協(xié)作，以產(chǎn)生具有定位在所述襯套和所述流動(dòng)套筒之間的空氣流的空氣通道； 配置在所述空氣通道內(nèi)的阻流元件，所述阻流元件大體阻礙在所述空氣通道中的空氣流并且在所述空氣流中產(chǎn)生尾流； 配置在所述阻流元件下游的文丘里管，所述文丘里管大體限制并擴(kuò)散在所述空氣通道中的空氣流，以大體減少在所述空氣流中的尾流；和 至少一個(gè)空氣開孔，其流體地連接到所述空氣通道，所述至少一個(gè)空氣開孔接收噴射到所述空氣通道內(nèi)的高壓力空氣，所述高壓力空氣具有大于所述空氣通道的空氣通道壓力的壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述文丘里管由所述流動(dòng)套筒限定。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述文丘里管包括匯聚區(qū)段、發(fā)散區(qū)段和喉部，其中，所述喉部使所述匯聚區(qū)段與所述發(fā)散區(qū)段相連接，并且其中，所述喉部提供范圍從大約百分之20到大約百分之70的、所述空氣通道的截面積的減少。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述阻流元件包括代表所述阻流元件的寬度和直徑中的一個(gè)的尺寸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述文丘里管的喉部定位在距所述阻流元件特定距離處，其中，所述特定距離的范圍從大約所述阻流元件的尺寸到大約十倍所述阻流元件的尺寸。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述至少一個(gè)空氣開孔定位在以下中的一個(gè)上:所述文丘里管的匯聚區(qū)段、所述文丘里管的發(fā)散區(qū)段、以及所述文丘里管上游與所述阻流元件下游。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述至少一個(gè)空氣開孔為定位在所述流動(dòng)套筒內(nèi)的通孔，并且其中，所述至少一個(gè)空氣開孔相對(duì)于豎直軸線成角度安置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述角度的范圍在大約5度到大約80度之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有用于減少在空氣流中的尾流的文丘里管的燃燒系統(tǒng)。該燃燒系統(tǒng)具有襯套、流動(dòng)套筒、阻流元件、和文丘里管。襯套圍繞燃燒區(qū)域配置。流動(dòng)套筒圍繞襯套配置。襯套和流動(dòng)套筒協(xié)作，以產(chǎn)生具有定位在襯套和流動(dòng)套筒之間的空氣流的空氣通道。阻流元件配置空氣通道內(nèi)，并且大體阻礙在空氣通道中的空氣流，以在空氣流中產(chǎn)生尾流。文丘里管配置在阻流元件下游，并且大體限制并擴(kuò)散在空氣通道中的空氣流，以減少在空氣流中的尾流。
文檔編號(hào)F23R3/02GK103090411SQ20121043243
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者A.R.罕, D.W.奇拉, A.P.辛赫, B.D.克勞利, J.T.斯圖爾特 申請(qǐng)人:通用電氣公司