專利名稱：對(duì)燃燒器的一部分溫度控制和阻尼的渦輪機(jī)燃燒器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書公開的主題涉及渦輪機(jī)。更具體地，該主題涉及渦輪機(jī)的燃燒動(dòng)力學(xué)(combustion dynamics)控制和溫度控制。
背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒器將燃料或空氣-燃料混合物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。熱能通過流體(通常是來自壓縮機(jī)的空氣)被輸送至渦輪機(jī)，熱能在渦輪機(jī)處轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。若干因素對(duì)熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的效率產(chǎn)生影響。所述因素可以包括輪葉通過頻率、燃料供給波動(dòng)、燃料類型和反應(yīng)性、燃燒器迎面體積、燃料噴嘴設(shè)計(jì)、空氣-燃料分布、火焰形狀、空氣-燃料混合、火焰保持、燃燒溫度、渦輪機(jī)部件設(shè)計(jì)、熱氣體路徑溫度稀釋、以及排氣溫度。例如，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的選定位置(例如燃燒器)中的高燃燒溫度可以使得能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的燃燒效率和發(fā)電。在一些情況下，高溫可能縮短某些部件的壽命并且增加某些部件的磨損。此外，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的有效操作還可能涉及對(duì)燃燒動(dòng)力學(xué)(即操作中的動(dòng)力失穩(wěn))進(jìn)行管理。動(dòng)力學(xué)(dynamics)通常是由渦輪機(jī)的區(qū)域內(nèi)(例如燃燒器內(nèi))的例如排放氣體的溫度以及振蕩壓力水平的狀況下的波動(dòng)造成的。由于例如機(jī)械疲勞和熱疲勞的因素，高動(dòng)力學(xué)能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)的硬件壽命和可操作性產(chǎn)生限制。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種渦輪機(jī)燃燒器包括聯(lián)接至燃燒器的壁的外部構(gòu)件，其中至少一個(gè)阻尼孔形成在外部構(gòu)件中。該渦輪機(jī)燃燒器進(jìn)一步包括形成在壁中的至少一個(gè)溫度控制孔，其中該至少一個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與燃燒器中的熱氣體路徑垂直的線成一定角度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于對(duì)燃燒器的一部分進(jìn)行溫度控制和阻尼的方法包括使處理流體(treatment fluid)流過外部構(gòu)件中的至少一個(gè)阻尼孔,該外部構(gòu)件聯(lián)接至燃燒器的壁，其中該外部構(gòu)件形成接收處理流體的諧振腔。該方法進(jìn)一步包括使處理流體從諧振腔流過形成在壁中的至少一個(gè)溫度控制孔，其中該至少一個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與燃燒器中的熱氣體路徑垂直的線成一定角度。通過以下結(jié)合附圖的描述，這些以及其它的優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加顯而易見。


說明書結(jié)論處的權(quán)利要求中特別指出并且明確要求保護(hù)被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它的特征以及優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，在附圖中圖1是燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖2是示例性燃燒器的一部分的剖視詳細(xì)視圖；以及圖3是另一個(gè)示例性燃燒器的一部分的剖視詳細(xì)視圖。通過參照附圖的示例，具體實(shí)施方式
解釋本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。附圖標(biāo)記列表:
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)燃燒器，所述渦輪機(jī)燃燒器包括:外部構(gòu)件，所述外部構(gòu)件聯(lián)接至所述燃燒器的壁，其中至少一個(gè)阻尼孔形成在所述外部構(gòu)件中；以及至少一個(gè)溫度控制孔，所述至少一個(gè)溫度控制孔形成在所述壁中，其中所述至少一個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與所述燃燒器中的熱氣體路徑垂直的線成一定角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)燃燒器，其特征在于，多個(gè)阻尼孔形成在所述外部構(gòu)件中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)燃燒器，其特征在于，多個(gè)溫度控制孔形成在所述壁中，其中所述多個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與所述熱氣體路徑垂直的線成一定角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪機(jī)燃燒器，其特征在于，所述多個(gè)溫度控制孔均形成為相對(duì)于與所述熱氣體路徑垂直的線成大約10度至大約80度的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪機(jī)燃燒器，其特征在于，所述渦輪機(jī)燃燒器包括形成在所述壁的內(nèi)側(cè)上的多個(gè)構(gòu)件，其中每個(gè)構(gòu)件都接近每個(gè)溫度控制孔，所述多個(gè)構(gòu)件構(gòu)造成沿所述壁的內(nèi)側(cè)引導(dǎo)處理流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)燃燒器，其特征在于，所述至少一個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與所述熱氣體路徑垂直的線成大約10度至大約80度的角度，所述至少一個(gè)溫度控制孔為所述壁提供擴(kuò)散溫度控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)燃燒器，其特征在于，所述渦輪機(jī)燃燒器包括至少一個(gè)構(gòu)件，所述至少一個(gè)構(gòu)件形成在所述壁的內(nèi)側(cè)上并且接近所述至少一個(gè)溫度控制孔，所述至少一個(gè)構(gòu)件構(gòu)造成沿所述壁的內(nèi)側(cè)引導(dǎo)處理流體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)燃燒器，其特征在于，聯(lián)接至所述燃燒器的所述壁的所述外部構(gòu)件形成被調(diào)諧至燃燒動(dòng)力學(xué)頻率的Hemholtz諧振器。
9.一種用于阻尼和溫度控制燃燒器的一部分的設(shè)備，所述設(shè)備包括:外部構(gòu)件，所述外部構(gòu)件聯(lián)接至燃燒器部件的壁，至少一個(gè)阻尼孔形成在所述外部構(gòu)件中，以用于對(duì)處理流體進(jìn)行阻尼并且接收處理流體，由此形成諧振腔；至少一個(gè)溫度控制孔，所述至少一個(gè)溫度控制孔形成在所述壁中，其中所述溫度控制孔構(gòu)造成朝向所述燃燒器部件的所述壁內(nèi)側(cè)的熱氣體路徑從所述諧振腔引導(dǎo)處理流體；以及至少一個(gè)構(gòu)件，所述至少一個(gè)構(gòu)件形成在所述壁的內(nèi)側(cè)上并且接近所述至少一個(gè)溫度控制孔，所述至少一個(gè)構(gòu)件構(gòu)造成沿所述壁的內(nèi)側(cè)引導(dǎo)處理流體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與所述燃燒器中的熱氣體路徑垂直的線成一定角度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，多個(gè)阻尼孔形成在所述外部構(gòu)件中。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，多個(gè)溫度控制孔形成在所述壁中，其中所述多個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與所述燃燒器中的熱氣體路徑垂直的線成一定角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)溫度控制孔均形成為相對(duì)于與所述燃燒器中的熱氣體路徑垂直的線成大約10度至大約80度之間的角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括形成在所述壁的內(nèi)側(cè)上的多個(gè)構(gòu)件，其中每個(gè)構(gòu)件都接近每個(gè)溫度控制孔，所述多個(gè)構(gòu)件構(gòu)造成沿所述壁的內(nèi)側(cè)引導(dǎo)處理流體。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與所述燃燒器中的熱氣體路徑垂直的線成大約10度至大約80度的角度，所述至少一個(gè)溫度控制孔為所述壁提供擴(kuò)散溫度控制。
16.一種用于對(duì)燃燒器的一部分進(jìn)行溫度控制和阻尼的方法，所述方法包括以下步驟:使處理流體流過外部構(gòu)件中的至少一個(gè)阻尼孔，所述外部構(gòu)件聯(lián)接至所述燃燒器的壁，其中所述外部構(gòu)件形成接收處理流體的諧振腔；以及使處理流體從所述諧振腔流過形成在所述壁中的至少一個(gè)溫度控制孔，其中所述至少一個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與所述燃燒器中的熱氣體路徑垂直的線成一定角度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，使處理流體流過至少一個(gè)阻尼孔包括使處理流體流過所述外部構(gòu)件中的多個(gè)阻尼孔。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，使處理流體流過至少一個(gè)溫度控制孔包括使處理流體流過多個(gè)溫度控制孔，其中所述多個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與熱氣體路徑垂直的線成一定角度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，使處理流體流過所述多個(gè)阻尼孔包括使處理流體流過所述多個(gè)阻尼孔并且接近形成在所述壁的內(nèi)側(cè)上的多個(gè)構(gòu)件，所述多個(gè)構(gòu)件構(gòu)造成沿所述壁的內(nèi)側(cè)引導(dǎo)所述處理流體。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，使處理流體流過至少一個(gè)溫度控制孔包括使處理流體流過至少一個(gè)溫度控制孔，所述至少一個(gè)溫度控制孔接近形成在所述壁的內(nèi)側(cè)上的至少一個(gè)構(gòu)件， 所述至少一個(gè)構(gòu)件構(gòu)造成沿所述壁的內(nèi)側(cè)引導(dǎo)所述處理流體。
全文摘要
本發(fā)明公開對(duì)燃燒器的一部分溫度控制和阻尼的渦輪機(jī)燃燒器及方法，該渦輪機(jī)燃燒器包括聯(lián)接至燃燒器的壁的外部構(gòu)件，其中至少一個(gè)阻尼孔形成在外部構(gòu)件中。該渦輪機(jī)燃燒器進(jìn)一步包括形成在壁中的至少一個(gè)溫度控制孔，其中該至少一個(gè)溫度控制孔形成為相對(duì)于與燃燒器中的熱氣體路徑垂直的線成一定角度。
文檔編號(hào)F23R3/02GK103075744SQ20121035699
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者A.R.罕, D.W.奇拉 申請(qǐng)人:通用電氣公司