專利名稱：用于減少一個(gè)燃燒器的聲波振幅的阻尼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和10前序部分類型的一種阻尼裝置。
技術(shù)水平已公知，當(dāng)燃料在燃燒室中燃燒時(shí)，會(huì)出現(xiàn)以聲波形式構(gòu)成的所謂燃燒室波動(dòng)，并且它被試圖通過(guò)合適的結(jié)構(gòu)措施來(lái)有目的地抑制，這種燃燒室例如被用在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中、或者被用在驅(qū)動(dòng)熱電站的燃燒器中、特別是在燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中。例如在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的補(bǔ)燃器系統(tǒng)中，使用所謂的后清除(hinterspuelte)孔板作為壁板，這些孔板既被用來(lái)冷卻壁也被用來(lái)抑制所不希望出現(xiàn)的聲波。
這種后清除孔板也被用在通常的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中，在這里，它基本上完成同樣的任務(wù)，即冷卻燃燒室壁及有目的地抑制在燃燒室中形成的聲學(xué)振動(dòng)。
在著眼于減少有害物質(zhì)排出的燃燒室最佳化設(shè)計(jì)進(jìn)程中，越來(lái)越多地將燃燒室本身設(shè)計(jì)成沒(méi)有冷卻空氣導(dǎo)入到燃燒室中的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楫a(chǎn)生低有害物質(zhì)的燃燒需要全部的空氣，而這種結(jié)構(gòu)通過(guò)反射壁面只能起到很小的聲波阻尼作用，因而對(duì)于這樣的燃燒室經(jīng)常安排附加的阻尼元件。
這些阻尼元件通常按照所謂的亥姆霍茲共振器原理工作。原理上講，亥姆霍茲區(qū)鳴器是容積元件，可以這樣調(diào)節(jié)它們的共鳴特性，使得它們有目的地對(duì)通過(guò)它們的、具有確定頻率的機(jī)械波及聲波進(jìn)行阻尼。
已公知應(yīng)用亥姆霍茲共振器來(lái)抑制在燃燒室內(nèi)聲波的探討。在此，亥姆霍茲共振器被安置在鄰近實(shí)際的燃燒器的所謂燃燒室罩(Brennkammerdom)中，由此，一方面雖然可以減弱聲波的振幅，但是不能以這種方式完全減小燃燒器對(duì)聲波產(chǎn)生的直接影響。
本發(fā)明的描述因此，本發(fā)明的任務(wù)是，這樣進(jìn)一步構(gòu)造一個(gè)用于減少一個(gè)燃燒器的聲波振幅的阻尼裝置，該燃燒器用于運(yùn)行一個(gè)內(nèi)燃機(jī)、主要是驅(qū)動(dòng)一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組，使得幾乎完全將每個(gè)在燃燒器中出現(xiàn)的聲學(xué)振動(dòng)抑制住，該燃燒器通常設(shè)置了一個(gè)在其中一個(gè)空氣流和一個(gè)燃料流被相互混合成一個(gè)燃料—空氣混合物的混合區(qū)，還設(shè)置了一個(gè)在燃料—空氣混合物的流動(dòng)方向被安置在該混合區(qū)后面的燃燒室，在該燃燒室中燃料—空氣混合物可被點(diǎn)燃。本發(fā)明的阻尼裝置應(yīng)該能夠被后來(lái)安裝在現(xiàn)存的內(nèi)燃機(jī)中，并且能夠容易地相對(duì)于相應(yīng)的燃燒器調(diào)準(zhǔn)共振特性。
在權(quán)利要求1中給出了本發(fā)明任務(wù)的解決方案。從屬權(quán)利要求的技術(shù)方案是對(duì)于本發(fā)明構(gòu)想的進(jìn)一步有利構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1前序部分的、用于減少在一個(gè)用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的燃燒器中的聲波振幅的阻尼裝置被這樣進(jìn)一步構(gòu)造，即，將一個(gè)亥姆霍茲共振器這樣直接地與該燃燒器的混合區(qū)連接，使得在燃燒器中形成的聲波在亥姆霍茲共振器中被抑制，并且不被反射回到該燃燒器中。
本發(fā)明所基于的構(gòu)想是將一個(gè)亥姆霍茲共振器直接地集成到燃燒器本體中，從而在燃燒器中形成的聲波能夠由通過(guò)混合區(qū)而直接與燃燒室連接的亥姆霍茲共振器完全吸收。這樣，在燃燒器中形成的聲波就不再被反射，因?yàn)槿紵饔捎诩稍谌紵髦械暮ツ坊羝澒舱衿鞯捏w積而具有一個(gè)聲學(xué)匹配的后壁，在該后壁上聲波不再能被反射回去。如同在下面的還要進(jìn)一步討論的那樣，這種匹配也可借助于一個(gè)λ/4體積來(lái)實(shí)現(xiàn)。
借助于直接設(shè)置在燃燒器中的亥姆霍茲共振器可以有目的地避免聲反饋，從而可以完全避免例如在燃料—空氣混合物被點(diǎn)燃的區(qū)域中形成的聲波的一個(gè)所不希望的聲反饋，上述區(qū)域?qū)τ谀芰哭D(zhuǎn)換具有決定性意義。正是這種聲反饋在通常的燃燒室系統(tǒng)中導(dǎo)致所不希望的燃燒室波動(dòng)，這些燃燒室波動(dòng)導(dǎo)致總?cè)紵实拇蟠髳夯?br> 這樣，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的點(diǎn)火，已經(jīng)構(gòu)成具有一個(gè)錐形的混合區(qū)的燃燒器，該混合區(qū)直接與燃燒室相連，在燃燒室中燃料—空氣混合物被點(diǎn)燃。例如由EP 0 321 809 B1給出一個(gè)這樣的燃燒器，并且被卓有成效地用于燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的點(diǎn)火中，在此，該文獻(xiàn)構(gòu)成本說(shuō)明書一體的組成部分。最好將一個(gè)亥姆霍茲共振器形式的阻尼元件直接安置在錐形燃燒器的尖頂處，亥姆霍茲共振器可以在一側(cè)被封閉，或者被構(gòu)造為供給空氣和/或燃料的通道。
為了防止附加的連接到燃燒器系統(tǒng)的燃料或供應(yīng)一空氣導(dǎo)入管可能引起的對(duì)于整個(gè)燃燒器的聲學(xué)振動(dòng)特性的不利影響，在大多數(shù)場(chǎng)合，將這樣的導(dǎo)入管最好安置在亥姆霍茲共振器與燃燒器或者與混合區(qū)之間。
例如，特別為燃燒器的起動(dòng)階段設(shè)置的、并且通常被稱為引燃?xì)夤?Pilotgasleitung)的燃料導(dǎo)入管被安置在該燃燒器和亥姆霍茲共振器之間，由于直接鄰近亥姆霍茲共振器和向該燃燒器的空氣或燃料流中的引燃?xì)夤┤耄ツ坊羝澒舱衿鞯淖枘崽匦砸仓苯訉?duì)附加的引燃?xì)夤┤肫鹱饔谩?br> 為了能夠單個(gè)地將亥姆霍茲共振器的共鳴特性對(duì)于燃燒器調(diào)準(zhǔn)，將亥姆霍茲共振器設(shè)置成可以相對(duì)于燃燒器縱向移動(dòng)。這可以例如通過(guò)以伸縮套筒式構(gòu)成的到燃燒器的連接管道實(shí)現(xiàn)，或者最簡(jiǎn)單地通過(guò)螺紋實(shí)現(xiàn)，通過(guò)它們就可以單個(gè)地調(diào)節(jié)亥姆霍茲共振器和燃燒器入口之間的距離。
在亥姆霍茲共振器本身上能夠以合適的方式設(shè)置改變亥姆霍茲共振器體積的調(diào)節(jié)元件，通過(guò)這些調(diào)節(jié)元件，同樣可以對(duì)亥姆霍茲共振器的共振特性單個(gè)地匹配。
亥姆霍茲共振器最好被盡可能近地安置在燃燒器旁，或者甚至安置在燃燒器內(nèi)。為了避免由于在燃燒器的混合區(qū)內(nèi)的燃燒供入空氣而可能引起的流動(dòng)擾動(dòng)，將亥姆霍茲共振器安裝在包圍燃燒器的一個(gè)燃燒器殼體的外面，是有利的。也可采用這樣的措施，將亥姆霍茲共振器以一個(gè)集成的結(jié)構(gòu)方式安裝在燃燒器殼體內(nèi)部，而且在過(guò)程中對(duì)燃燒供入空氣流沒(méi)有不利影響。
從原理上說(shuō)，設(shè)置一個(gè)亥姆霍茲共振器來(lái)對(duì)一個(gè)燃燒器內(nèi)的聲學(xué)振動(dòng)進(jìn)行阻尼，不受燃燒器類型的限制，這些燃燒器設(shè)置了上面所述方式構(gòu)造的混合區(qū)。而且，那種在燃燒器內(nèi)部沒(méi)有會(huì)引起渦旋的中央體的燃燒器也可以裝備上根據(jù)本發(fā)明的阻尼元件。
在這個(gè)意義上，根據(jù)如同上述的任務(wù)，還可安裝上一個(gè)四分之一波長(zhǎng)波阻尼器(Lambda/4波阻尼器)，在此，這個(gè)阻尼器基于一個(gè)一維駐波。
本發(fā)明的簡(jiǎn)要說(shuō)明在下面將借助于實(shí)施例并參照附圖對(duì)本發(fā)明舉例說(shuō)明，對(duì)本發(fā)明一般的發(fā)明構(gòu)思沒(méi)有加以限制。附圖示出

圖1一個(gè)燃燒器和錐形構(gòu)造的混合區(qū)以及一個(gè)亥姆霍茲共振器的組合，圖2一個(gè)燃燒器和錐形構(gòu)造的中央體以及一個(gè)亥姆霍茲共振器的組合。
圖3一個(gè)燃燒器和一個(gè)相對(duì)于混合區(qū)縱向可移動(dòng)安置的亥姆霍茲共振器的組合。
本發(fā)明實(shí)施例及行業(yè)應(yīng)用圖1給出一個(gè)燃燒器非常簡(jiǎn)化的剖面示意圖，該燃燒器例如在EP 0 321 809 B1中被詳細(xì)說(shuō)明。
直接在燃燒室1上連接一個(gè)構(gòu)造為錐形的混合區(qū)2，在此不討論該混合區(qū)2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作方式，其進(jìn)一步細(xì)節(jié)可參考在前面提到的歐洲專利文獻(xiàn)。在構(gòu)造為錐形的該混合區(qū)2的頂部上通過(guò)一個(gè)導(dǎo)管3直接設(shè)置了一個(gè)亥姆霍茲共振器4，它通過(guò)一個(gè)開(kāi)放的體積與混合區(qū)2以及燃燒室1連接?？梢越柚谝粋€(gè)合適的相對(duì)于該燃燒器的共振特性調(diào)準(zhǔn)的亥姆霍茲共振器4有目的地對(duì)在燃燒室1和混合區(qū)2內(nèi)部產(chǎn)生的聲波進(jìn)行阻尼。在圖1所示燃燒器中由左向右進(jìn)入亥姆霍茲共振器4內(nèi)部的聲波的一個(gè)反射，在該共振器中被有目的地阻尼，并且不再反射回到燃燒器的內(nèi)部。
在圖1所示的情況中，亥姆霍茲共振器4具有兩個(gè)相對(duì)的開(kāi)口，從而一個(gè)質(zhì)量流、例如空氣或燃料流可以流過(guò)該亥姆霍茲共振器4。
該燃燒器可選擇性地安裝一個(gè)引燃?xì)?pilotgas)導(dǎo)入管5，它最好被安置在亥姆霍茲共振器4和混合區(qū)2之間。
與圖1所示燃燒器結(jié)構(gòu)形式不同，在圖2所示的燃燒器中具有一個(gè)構(gòu)造為V形的中央體6，該中央體6與錐形混合區(qū)2一樣，同樣用于燃燒空氣8和燃料的有目的混合。在圖2所示燃燒器中，也直接在該中央體6的前面通過(guò)一個(gè)導(dǎo)管3設(shè)置一個(gè)亥姆霍茲共振器4，用于有目的地對(duì)聲波進(jìn)行阻尼。其中，也可選擇地設(shè)置一個(gè)補(bǔ)充的引燃?xì)鈱?dǎo)入管5。
為了單個(gè)地相對(duì)于燃燒器調(diào)準(zhǔn)亥姆霍茲共振器4的共振特性，在圖3的實(shí)施例中設(shè)置一個(gè)空腔共振器4，該空腔共振器4可在導(dǎo)管3內(nèi)相對(duì)于混合區(qū)2縱向移動(dòng)。以這種方式，就可以進(jìn)行一個(gè)有目的的共振調(diào)整，而沒(méi)有大的附加費(fèi)用。該縱向可移動(dòng)性可以借助于兩個(gè)相套滑動(dòng)的管子、或者以最簡(jiǎn)單的方式借助于一個(gè)螺紋來(lái)實(shí)現(xiàn)。除縱向可移動(dòng)外，該亥姆霍茲共振器4還具有未進(jìn)一步示出的調(diào)節(jié)元件，通過(guò)這些調(diào)節(jié)元件，可以改變亥姆霍茲共振器4的共振器體積。
在前面所述的圖1和圖2的實(shí)施例中，亥姆霍茲共振器4被安置在一個(gè)包圍整個(gè)燃燒器的殼體內(nèi)部，與此相反，在圖3的實(shí)施例中，設(shè)置了將亥姆霍茲共振器4安置在殼體7外部的結(jié)構(gòu)。這種使亥姆霍茲共振器4處于殼體7外部的配置特別用于使殼體7內(nèi)部的混合區(qū)2內(nèi)形成不受干擾的燃燒供應(yīng)空氣流動(dòng)，盡管聲學(xué)阻尼特性基本上由亥姆霍茲共振器4確定。
參考標(biāo)號(hào)表1. 燃燒室2. 錐形構(gòu)造的混合區(qū)3. 連接管4. 亥姆霍茲共振器5. 引燃?xì)鈱?dǎo)管6. 雙錐形構(gòu)造的中央體7. 燃燒器殼體8. 燃燒空氣流
權(quán)利要求
1.用于減少燃燒器的聲波振幅的阻尼裝置，該燃燒器用于運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)內(nèi)燃機(jī)、主要是驅(qū)動(dòng)一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組，具有一個(gè)混合區(qū)(2)和一個(gè)燃燒室(1)，在該混合區(qū)(2)中，一個(gè)空氣流和一個(gè)燃料流被相互混合成一個(gè)燃料—空氣混合物，而該燃燒室(1)在燃料—空氣混合物的流動(dòng)方向被安置在該混合區(qū)(2)的下游，該燃料—空氣混合物在該燃燒室(1)內(nèi)可被點(diǎn)燃，其特征為，一個(gè)亥姆霍茲共振器(4)這樣直接與燃燒器的混合區(qū)(2)連接，使得在燃燒器中形成的聲波在亥姆霍茲共振器(4)中被抑制，并且不被反射回到該燃燒器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼裝置，其特征為，該亥姆霍茲共振器(4)在燃料—空氣混合物的流動(dòng)方向被安置在混合區(qū)(2)的上游。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的阻尼裝置，其特征為，在燃燒器中設(shè)置了一個(gè)錐形的混合區(qū)(2)，燃燒室(1)連接在該混合區(qū)(2)的最大直徑上，該亥姆霍茲共振器(4)被安置在該混合區(qū)(2)的尖頂上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻尼裝置，其特征為，在亥姆霍茲共振器(4)和混合區(qū)(2)之間設(shè)置了一個(gè)燃料導(dǎo)入管(5)和/或燃油噴嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的阻尼裝置，其特征為，該燃料導(dǎo)入管(5)是為引導(dǎo)燃?xì)?Pilotgas)的供給而設(shè)置的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的阻尼裝置，其特征為，該亥姆霍茲共振器(4)被安置得相對(duì)于混合區(qū)(2)可移動(dòng)，以便在亥姆霍茲共振器(4)封閉的體積狀態(tài)中能夠調(diào)準(zhǔn)頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6之一所述的阻尼裝置，其特征為，一個(gè)殼體(7)包圍該燃燒器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的阻尼裝置，其特征為，該亥姆霍茲共振器(4)被安置在殼體(7)的內(nèi)部或外部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的阻尼裝置，其特征為，該混合區(qū)(2)被構(gòu)造為渦旋發(fā)生器，在其內(nèi)部，形成圍繞一個(gè)軸線渦旋的燃料—空氣混合物。
10.用于減少燃燒器的聲波振幅的阻尼裝置，該燃燒器用于運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)內(nèi)燃機(jī)、主要是驅(qū)動(dòng)一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組，具有一個(gè)混合區(qū)(2)和一個(gè)燃燒室(1)，在該混合區(qū)(2)中，一個(gè)空氣流和一個(gè)燃料流被相互混合成一個(gè)燃料—空氣混合物，而該燃燒室(1)在燃料—空氣混合物的流動(dòng)方向被安置在該混合區(qū)(2)的下游，該燃料—空氣混合物在該燃燒室(1)內(nèi)可被點(diǎn)燃，其特征為，為了減小聲波的振幅，可使用一個(gè)四分之一波長(zhǎng)波管(Lambda/4-Wellenrohr)。
全文摘要
阻尼裝置,用于減少在運(yùn)行一個(gè)內(nèi)燃機(jī)、主要是驅(qū)動(dòng)一個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒器中的聲波振幅的阻尼裝置,具有一個(gè)將空氣流和一個(gè)燃料流混合成一個(gè)燃料—空氣混合物的混合區(qū),以及一個(gè)在燃料—空氣混合物流動(dòng)方向被安置在混合區(qū)下游的燃燒室,燃料—空氣混合物在其中可被點(diǎn)燃。該亥姆霍茲共振器(4)被這樣直接與該混合區(qū)(2)相連接,使得在燃燒器中形成的聲波在亥姆霍茲共振器中被抑制,并且不被反射返回到燃燒器中。
文檔編號(hào)F23R3/28GK1257179SQ9912245
公開(kāi)日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1999年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月10日
發(fā)明者馬塞爾·斯塔爾德, 弗朗茲·約斯 申請(qǐng)人:瑞典通用電氣－布朗－博韋里股份公司