用于燃燒器的燃料噴射器的空氣罩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于燃燒器噴射器的空氣罩，所述空氣罩包括從第一末端軸向延伸到第二末端的第一區(qū)段，和由所述空氣罩限定的通道。所述通道包括鄰近所述第二末端的至少一個入口。所述至少一個入口配置用于接收通道氣流，所述通道氣流是周圍氣流的一部分。所述通道配置用于控制所述通道氣流到所述噴射器的分配。
【專利說明】
用于燃燒器的燃料噴射器的空氣罩
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域大體上涉及一種用于回轉(zhuǎn)式機械的燃燒器的燃料噴射器，并且更具體地涉及一種用于控制到燃料噴射器的空氣流動的空氣罩。
【背景技術(shù)】
[0002]與回轉(zhuǎn)式機械、諸如燃氣渦輪機一起使用的至少一些已知燃燒器包括位于一次燃料噴嘴下游的通常稱為“延遲貧噴射器”的至少一個二次燃料噴射器。至少一些已知延遲貧噴射器將燃料供應(yīng)與諸如來自壓縮機排氣缸的空氣供應(yīng)混合。然而，這種空氣供應(yīng)在一些操作條件下可能并不如所期望那樣穩(wěn)定或均勻，并且存在少量的燃料通過延遲貧噴射器逸散到燃燒器外部的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]—方面，本發(fā)明提供一種用于燃燒器的噴射器的空氣罩。所述空氣罩包括從第一末端軸向延伸到第二末端的第一區(qū)段，和由所述空氣罩限定的通道。所述通道包括鄰近所述第二末端的至少一個入口。所述至少一個入口配置用于接收通道氣流，所述通道氣流是周圍氣流的一部分。所述通道配置用于控制所述通道氣流到所述噴射器的分配。
[0004]另一方面，本發(fā)明提供一種用于燃氣渦輪機的燃燒器。所述燃燒器包括限定一次燃燒區(qū)域的襯管，和基本上環(huán)繞所述襯管的套管。所述燃燒器還包括在所述第一燃燒區(qū)域下游并與其流體連通的二次燃燒區(qū)域，和在所述二次燃燒區(qū)域上游聯(lián)接到所述套管的噴射器。所述噴射器包括與所述一次燃燒區(qū)域流體連通的至少一個傳輸管。所述燃燒器進一步包括空氣罩。所述空氣罩包括從第一末端軸向延伸到第二末端的第一區(qū)段，和由所述空氣罩限定的通道。所述通道包括鄰近所述第二末端的至少一個入口。所述至少一個入口配置用于接收通道氣流，所述通道氣流是燃燒器的周圍氣流的一部分。所述通道配置用于控制所述通道氣流到所述噴射器的分配。
[0005]其中，所述第一區(qū)段包括鄰近所述第二末端的頸部和從所述頸部延伸的一對肩部區(qū)域，所述至少一個入口位于所述頸部和所述肩部區(qū)域中的至少一個上。所述至少一個入口包括在所述肩部區(qū)域中的每一個附近的相應(yīng)孔口。其中所述通道進一步配置用于圍繞所述噴射器的入口的周邊基本上均勻地分配所述通道氣流。
[0006]其中，所述空氣罩進一步包括鄰近所述第一末端的環(huán)形圓頂區(qū)域，所述環(huán)形圓頂區(qū)域包括定位在所述噴射器的所述入口的邊緣之上的峰頂。所述空氣罩進一步包括鄰近所述第一末端的渦卷區(qū)域，所述渦卷區(qū)域由半徑限定，所述半徑沿著圍繞所述噴射器的所述入口的弧形路徑總體上減小。所述空氣罩進一步包括過渡區(qū)域，所述過渡區(qū)域被成形為將所述通道氣流轉(zhuǎn)變到趨近所述噴射器的與所述噴射器的所述入口總體上相切的速度。
[0007]其中，所述空氣罩配置用于封閉到所述噴射器的燃料供應(yīng)管線的至少一部分。所述空氣罩進一步包括第二區(qū)段，所述第一區(qū)段在所述第二末端處包括可伸縮部分，所述可伸縮部分配置用于至少部分地在所述第二區(qū)段之上延伸。其中所述空氣罩配置成沿著所述燃燒器周向延伸的最大距離是所述噴射器的直徑的大約一倍到大約三倍。
【附圖說明】
[0008]圖1是示例性燃氣渦輪機的示意圖；
[0009]圖2是可以與圖1的示例性燃氣渦輪機一起使用的示例性燃燒器的示意截面圖；
[0010]圖3是聯(lián)接到圖2的示例性燃燒器的空氣罩的第一示例性實施例的透視圖；
[0011]圖4是由圖3的第一示例性空氣罩覆蓋的噴射器的第一實施例的示意截面圖；
[0012]圖5是圖3和圖4中示出的第一示例性空氣罩的另一個透視圖；
[0013]圖6是聯(lián)接到圖2中示出的燃燒器并覆蓋噴射器的第二實施例的空氣罩的第二示例性實施例的透視圖；
[0014]圖7是覆蓋圖6中示出的第二示例性噴射器的第二示例性空氣罩的示意截面圖；以及
[0015]圖8是組裝用于燃氣渦輪機、諸如圖1中示出的示例性燃氣渦輪機的燃燒器的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]本說明書中描述的示例性方法和系統(tǒng)克服與用于回旋式機械的燃燒器的已知延遲貧噴射器相關(guān)聯(lián)的缺點中的至少一些。本說明書中描述的實施例包括一種配置用于覆蓋延遲貧噴射器的空氣罩。所述空氣罩限定通道，所述通道控制到延遲貧噴射器的氣流的分配。例如，所述空氣罩可以被成形為在通道中分配空氣流以便促進到延遲貧噴射器的入口中的對稱流動，從而促進延遲貧噴射器中的改進的燃料/空氣混合和流動均勻性。此外，所述空氣罩可以封閉到延遲貧噴射器的燃料供應(yīng)管線的至少一部分。
[0017]圖1是可以使用本發(fā)明的空氣罩的實施例的示例性燃氣渦輪機10的示意圖。在示例性實施例中，燃氣渦輪機10包括進氣區(qū)段12、聯(lián)接在進氣區(qū)段12下游的壓縮機區(qū)段14、聯(lián)接在壓縮機區(qū)段14下游的燃燒器區(qū)段16、以及聯(lián)接在燃燒器區(qū)段16下游的渦輪區(qū)段18。
[0018]渦輪區(qū)段18經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸17聯(lián)接到壓縮機區(qū)段14。請注意，如本說明書中所使用的，術(shù)語“聯(lián)接”不限于部件之間的直接的機械、電和/或通信連接，而是也可以包括多個部件之間的間接的機械、電和/或通信連接。在燃氣渦輪機10運行期間，進氣區(qū)段12將空氣朝向壓縮機區(qū)段14輸送。壓縮機區(qū)段14將空氣壓縮成處于較高壓力和溫度，并且將壓縮空氣朝向燃燒器區(qū)段16排放。在燃燒器區(qū)段16中，壓縮空氣與燃料混合并點燃以生成朝向渦輪區(qū)段18輸送的燃燒氣體。更具體地，燃燒器區(qū)段16包括至少一個燃燒器20，在至少一個燃燒器20中，燃料、例如天然氣和/或燃油被噴射到空氣流中，并且燃料空氣混合物被點燃以生成朝向渦輪區(qū)段18輸送的高溫燃燒氣體。
[0019]當(dāng)燃燒氣體將轉(zhuǎn)動能賦予渦輪區(qū)段18內(nèi)的聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸17的至少一個轉(zhuǎn)子葉片19時，渦輪區(qū)段18將來自燃燒氣體流的熱能轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)動能。轉(zhuǎn)子軸17可以聯(lián)接到諸如但不限于發(fā)電機和/或機械驅(qū)動應(yīng)用的負載(未示出)。排出的燃燒氣體離開渦輪區(qū)段18。
[0020]圖2是可以與燃氣渦輪機10—起使用的燃燒器20的示例性實施例的示意截面圖。盡管將參考燃燒器20描述本發(fā)明的實施例，但在替代實施例中，燃燒器20可以是使得本發(fā)明的實施例能夠如本說明書中所描述地起作用的任何合適的燃燒器。在所示實施例中，燃燒器20包括頭端22。襯管24相對于燃燒器20的縱軸40軸向地從頭端22延伸到相反的尾端46。襯管24基本上由套管26環(huán)繞。另外，套管26鄰近頭端22的向前部45由套管殼體30環(huán)繞。襯管24還圍繞縱軸40周向地延伸以總體上限定一次燃燒區(qū)域23。二次燃燒區(qū)域33在一次燃燒區(qū)域23下游延伸，并與其流體連通。
[0021]頭端22包括多個一次燃料噴嘴21，所述多個一次燃料噴嘴21配置用于以任何合適的方式混合燃料和空氣以便在一次燃料區(qū)23內(nèi)進行燃燒。一次燃燒區(qū)域23中的燃料和空氣的混合物的燃燒產(chǎn)生燃燒氣體，所述燃燒氣體流動到二次燃燒區(qū)域33中并且朝向渦輪區(qū)段18(在圖1中示出)輸送。
[0022]燃燒器20還包括至少一個二次噴射器或延遲貧噴射器32。在所示實施例中，每個至少一個延遲貧噴射器32在二次燃燒區(qū)域33上游聯(lián)接到套管26。在某些實施例中，至少一個延遲貧噴射器32是圍繞襯管24周向間隔的多個延遲貧噴射器32。每個至少一個延遲貧噴射器32從對應(yīng)燃料供應(yīng)管線29接收燃料。在一個實施例中，每根燃料供應(yīng)管線29總體上沿著套管殼體30的徑向外表面和套管26的徑向外表面軸向延伸到對應(yīng)延遲貧噴射器32。在替代實施例中，燃料供應(yīng)管線29可以至少部分地限定在套管殼體30和套管26中的至少一個內(nèi)。另外地或可替代地，燃料供應(yīng)管線29可以至少部分地從套管殼體30和套管26中的至少一個徑向向外偏移。
[0023]每個至少一個延遲貧噴射器32配置用于混合從燃料供應(yīng)管線29遞送的燃料和從圍繞燃燒器20的氣流44中抽取的空氣。在某些實施例中，周圍氣流44是從壓縮機區(qū)段14(在圖1中示出)供應(yīng)的壓縮空氣流。此外，每個至少一個延遲貧噴射器32包括與主燃燒區(qū)域23流體連通的至少一個傳輸管34。至少一個延遲貧噴射器32配置用于通過至少一個傳輸管34將混合的燃料和空氣噴射到一次燃燒區(qū)域23中。由至少一個延遲貧噴射器32噴射的燃料在二次燃燒區(qū)域33中得以燃燒。
[0024]每個至少一個延遲貧噴射器32可以具有使得燃燒器20能夠如本說明書中所描述地起作用的任何合適的設(shè)計。例如但并非以限制的方式，至少一個延遲貧噴射器32可以是喇叭口噴射器、管中管噴射器、旋流式噴射器、濃催化噴射器和噴淋頭型多管噴射器中的至少一種。
[0025]圖3是聯(lián)接到燃燒器20的空氣罩100的第一示例性實施例的透視圖。應(yīng)了解，燃燒器20的所示特定實施例僅用于示例的目的，并且空氣罩100可以與任何合適的替代燃燒器一起使用。在所示實施例中，至少一個延遲貧噴射器32是多個周向間隔的延遲貧噴射器32，并且對應(yīng)多個周向間隔的空氣罩100聯(lián)接到燃燒器20，使得每個空氣罩100覆蓋對應(yīng)延遲貧噴射器32 ο在所示實施例中，每個空氣罩100由半透明的塑性材料形成。在替代實施例中，空氣罩100可以由任何合適的材料形成。
[0026]每個空氣罩100包括第一區(qū)段102，所述第一區(qū)段102從配置成鄰近對應(yīng)延遲貧噴射器32設(shè)置的第一末端101軸向延伸到配置成鄰近套管殼體30設(shè)置的第二末端103。在某些實施例中，每個空氣罩100沿著燃燒器20周向延伸的最大距離是對應(yīng)延遲貧噴射器32的直徑的大約一倍到大約三倍。在特定實施例中，每個空氣罩100沿著燃燒器20周向延伸的最大距離是對應(yīng)延遲貧噴射器32的直徑的大約兩倍。在替代實施例中，每個空氣罩100沿著燃燒器20周向延伸的最大距離大于對應(yīng)延遲貧噴射器32的直徑的大約三倍。
[0027]當(dāng)空氣罩100聯(lián)接到燃燒器20時，空氣罩100限定通道112。通道112配置用于接收通道氣流144、并且配置用于將通道氣流144分配到延遲貧噴射器32，所述通道氣流144是周圍氣流44的一部分。此外，空氣罩100限定通道112以便以所希望的方式控制通道氣流144到延遲貧噴射器32的分配。
[0028]例如，通道112配置用于從鄰近第二末端103的周圍氣流44而不是從鄰近第一末端101的周圍氣流44接收大部分的通道氣流144。在某些實施例中，與鄰近第一末端101的周圍氣流44相比，鄰近第二末端103的周圍氣流44的動態(tài)是相對較弱的。因此，每個通道112配置用于將相對均勻的氣流144分配到對應(yīng)多個周向間隔的延遲貧噴射器32中的每一個。
[0029]在所示實施例中，第一區(qū)段102聯(lián)接到套管26，并且空氣罩100還包括聯(lián)接到套管殼體30的第二區(qū)段104。第二區(qū)段104與第一區(qū)段102流體連通。在替代實施例中，第二區(qū)段104可以省略。并且在所示實施例中，第一區(qū)段102包括鄰近第二末端103的頸部106和從頸部106延伸的一對肩部區(qū)域108。第一區(qū)段102還包括鄰近第一末端101的環(huán)形圓頂區(qū)域110，使得環(huán)形圓頂區(qū)域110配置成設(shè)置在延遲貧噴射器32的徑向外部?？諝庹?00的頸部106、一對肩部區(qū)域108和環(huán)形圓頂區(qū)域110進一步限定通道112以便以所希望的方式控制通道氣流144到延遲貧噴射器32的分配，如將參考圖4和圖5所描述的。
[0030]圖4是如圖3中所示由空氣罩100覆蓋的延遲貧噴射器32的第一特定實施例的示意截面圖。在所示實施例中，除了中央芯軸入口 146之外，延遲貧噴射器32還包括喇叭口空氣入口 114。通道氣流144在通道112內(nèi)從第二末端103趨近喇叭口空氣入口 114。如果忽視環(huán)形圓頂區(qū)域110的作用，那么不成比例部分的通道氣流144將傾向于在喇叭口空氣入口 114的邊緣118的離第二末端103最近的一側(cè)之上流動，這將傾向于產(chǎn)生穿過延遲貧噴射器32的不對稱的空氣動流。這種不對稱空氣流動將傾向于致使延遲貧噴射器32中的燃料和空氣的混合不太有效。
[0031]如在圖4中可以看出，空氣罩100的環(huán)形圓頂區(qū)域110進一步限定通道112以控制通道氣流144到延遲貧噴射器32的分配。更確切地，環(huán)形圓頂區(qū)域110基本上居中地位于延遲貧噴射器32之上，并且環(huán)形圓頂區(qū)域110的尺寸設(shè)定成使得環(huán)形圓頂區(qū)域110的峰頂116定位在喇叭口空氣入口 114的邊緣118之上。因此，與不具有空氣罩100的延遲貧噴射器相比，通道112由環(huán)形圓頂區(qū)域110限定的一部分配置用于圍繞喇叭口空氣入口 114的周邊基本上均勻地將通道氣流144分配到延遲貧噴射器32中，從而使穿過延遲貧噴射器32的氣流更加對稱。應(yīng)了解，空氣罩100可以與任何合適的延遲貧噴射器32—起使用，而不限于與圖4中所示的延遲貧噴射器32的特定實施例一起使用。例如，盡管峰頂116以及邊緣118的周邊在所示實施例中總體上是圓形的，但應(yīng)了解，峰頂116以及邊緣118的周邊可以具有其他合適的形狀。再例如，盡管延遲貧噴射器32在所示實施例中包括芯軸入口 146，但是延遲貧噴射器32的某些其他實施例并不包括芯軸入口 146。
[0032]圖5是示出通向通道112的至少一個入口 120的空氣罩100的另一個透視圖。至少一個入口 120配置用于接收周圍氣流44的一部分以作為通道氣流144(在圖3中示出)。每個至少一個入口 120總體上鄰近第二末端103定位。在所示實施例中，每個至少一個入口 120位于頸部106和肩部區(qū)域108中的至少一個上。
[0033]在所示實施例中，至少一個入口 120包括側(cè)窗122。每個側(cè)窗122沿著對應(yīng)肩部區(qū)域108穿過空氣罩100的第一區(qū)段102的側(cè)壁限定。至少一個入口 120還可以包括穿過頸部106的頂壁限定的至少一個頂窗124。另外地，至少一個入口 120可以包括穿過每個肩部區(qū)域108的頂壁限定的多個孔口 126，并且可以包括穿過頸部106的頂壁限定的多個孔口 128。至少一個入口 120可以進一步包括穿過第二區(qū)段104的壁限定的孔口或窗口 130。例如，在所示實施例中，孔口 130圍繞開口限定，燃料供應(yīng)管線29通過所述開口延伸到通道112中。另外地或可替代地，至少一個入口 120可以包括任何其他合適的窗口、孔口、通道或通向通道112的其他類型的入口。
[0034]應(yīng)了解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，任何類型或位置的入口120可以結(jié)合任何其他類型或位置的入口 120使用。例如，在特定實施例中，至少一個入口 120包括側(cè)窗122和頂窗124，而不包括孔口 126、128和130。再例如，在替代實施例中，至少一個入口 120包括側(cè)窗122以及孔口 126和128，而不包括頂窗124和孔口 130。一般來說，可以選擇入口 120的類型和數(shù)量以便進一步以所希望的方式控制通道氣流144到延遲貧噴射器32(在圖3中示出)的分配。例如，孔口 126可以用于在肩部區(qū)域108附近輸入另外的通道氣流144以便補償通道氣流144在肩部區(qū)域108附近分離的傾向。類似地，頂窗124和孔口 128中的至少一個可以用于將通道氣流144推動到離空氣罩100的側(cè)壁更近。再例如，可以相對于頂窗124和孔口 128中的至少一個的尺寸選擇側(cè)窗122的尺寸，以便減少通道氣流144趨近延遲貧噴射器32時的通道氣流144的非軸向分量。
[0035]在某些實施例中，空氣罩100配置用于捕獲從延遲貧噴射器32逸散的任何燃料。更確切地，通道112配置成使得通道氣流144產(chǎn)生朝向延遲貧噴射器32的速度，所述速度足以將逸散的燃料往回吹送穿過延遲貧噴射器32而進入一次燃燒區(qū)域23中。通道氣流144的速度防止逸散的燃料通過至少一個入口 120離開通道112。
[0036]在所示實施例中，第一區(qū)段102在第二末端103處包括可伸縮部分134，所述可伸縮部分134配置用于至少部分地在第二區(qū)段104之上延伸。更確切地，可伸縮部分134配置用于在第二區(qū)段104之上、在總體上平行于縱軸40(在圖2中示出)的方向上滑動，使得空氣罩100適應(yīng)套管26與套管殼體30之間平行于縱軸40的相對運動。例如，在某些實施例中，當(dāng)燃氣渦輪機10的運行啟動時，套管26相對于套管殼體30朝向頭端22軸向伸展/膨脹。由于第一區(qū)段102聯(lián)接到套管26，第一區(qū)段102朝向第二區(qū)段104移動?？缮炜s部分134在第二區(qū)段104之上朝向頭端22滑動以維持通道112的完整性。當(dāng)燃氣渦輪機10的運行終止時，套管26從套管殼體30軸向縮回，并且可伸縮部分134在第二區(qū)段104之上遠離頭端22滑動以維持通道112的完整性。在替代實施例中，第一區(qū)段102不包括可伸縮部分134。
[0037]參考圖3和圖5，在所示實施例中，空氣罩100配置用于封閉對應(yīng)燃料供應(yīng)管線29的至少一部分。在某些實施例中，空氣罩100配置用于保護燃料供應(yīng)管線29免于在燃燒器的運送、安裝和維護中的至少一項期間受損。例如，空氣罩100可以具有合適的強度和剛度以吸收以其他方式潛在地可能損壞燃料供應(yīng)管線29的意外沖擊。在替代實施例中，空氣罩100并非配置用于封閉對應(yīng)燃料供應(yīng)管線29的至少一部分。
[0038]圖6是聯(lián)接到燃燒器20并且覆蓋延遲貧噴射器32的第二特定實施例的空氣罩200的第二示例性實施例的透視圖，并且圖7是其示意截面視圖。如上文所描述，至少一個延遲貧噴射器32可以是多個周向間隔的延遲貧噴射器32，并且對應(yīng)多個周向間隔的空氣罩200可以聯(lián)接到燃燒器20，使得每個空氣罩200覆蓋對應(yīng)延遲貧噴射器32。每個空氣罩200總體上具有與針對空氣罩100描述的軸向和周向范圍類似的軸向和周向范圍。
[0039]參考圖6和圖7，空氣罩200在若干方面基本上類似于空氣罩100，并且將會將相同參考數(shù)字給予類似特征。例如，空氣罩200從第一末端101延伸到第二末端103、限定通道112，所述通道112配置用于接收通道氣流144，所述通道氣流144是周圍氣流44的一部分，并且所述通道112配置用于從鄰近第二末端103而不是從鄰近第二末端101的周圍氣流44接收大部分的通道氣流144。另外，空氣罩200包括聯(lián)接到套管26的第一區(qū)段102，并且任選地包括聯(lián)接到套管殼體30的第二區(qū)段104。在所示實施例中，第一區(qū)段102包括鄰近第二末端103的頸部106、從頸部106延伸的一對肩部區(qū)域108、至少一個入口 120，并且任選地包括可伸縮部分134。在所示實施例中，至少一個入口 120包括側(cè)窗122和頂窗124，但是在替代實施例中，可以使用入口 120的任何合適的結(jié)合，如上文關(guān)于空氣罩100所描述。類似地，在所示實施例中，空氣罩200配置用于封閉對應(yīng)燃料供應(yīng)管線29的至少一部分，但是在替代實施例中，空氣罩200并非配置用于封閉對應(yīng)燃料供應(yīng)管線29的至少一部分。
[0040]如上文所描述，延遲貧噴射器32配置用于通過至少一個傳輸管34將混合的燃料和空氣噴射到一次燃燒區(qū)域23(在圖2中示出)中。在圖6和圖7的所示實施例中，除了芯軸入口246之外，延遲貧噴射器32還包括旋流器入口 214。旋流器入口 214包括圍繞旋流器入口 214的中央軸線220周向間隔的多個導(dǎo)葉216。中央軸線220被限定成當(dāng)空氣罩200聯(lián)接到燃燒器20時垂直于套管26的表面。每個導(dǎo)葉216相對于從中央軸線220延伸穿過導(dǎo)葉的徑向線222取向成具有導(dǎo)葉角度226，使得旋流器入口 214被配置用于使從通道氣流144中接收的空氣圍繞中央軸線220旋動。在某些實施例中，由旋流器入口 214賦予的旋動改進由延遲貧噴射器32對燃料和空氣進行的混合。
[0041]在所示實施例中，空氣罩200包括鄰近第一末端101的渦卷區(qū)域232，使得渦卷區(qū)域(scroll reg1n)232配置成設(shè)置在延遲貧噴射器32的徑向外部?？諝庹?00還包括設(shè)置在渦卷區(qū)域232與第二末端103之間的過渡區(qū)域230。渦卷區(qū)域232由從中心點236測量的半徑234限定，中心點236配置成當(dāng)空氣罩200聯(lián)接到燃燒器20時位于中央軸線220上。半徑234沿著圍繞旋流器入口214的弧形路徑總體上減小，如圖6中在若干代表性位置處所示。在所示實施例中，半徑234總體上從鄰近渦卷區(qū)域232與過渡區(qū)域230相交的位置處的最大值減小。渦卷區(qū)域232、過渡區(qū)域230、頸部106和一對肩部區(qū)域108處于流體連通，并且限定通道112以便以所希望的方式控制通道氣流144到延遲貧噴射器32的分配，如本說明書中將描述的。
[0042]通道氣流144在通道112內(nèi)從第二末端103趨近旋流器入口 214。如果忽視渦卷區(qū)域232的作用，那么不成比例部分的通道氣流144將傾向于以相對于導(dǎo)葉角度226顯著變化的角度范圍碰撞多個導(dǎo)葉216中的某一些，這將傾向于使圍繞旋流器入口 214的周邊的入口速度顯著變化、并且產(chǎn)生穿過延遲貧噴射器32的不對稱的空氣流動。這種不對稱空氣流動將傾向于致使延遲貧噴射器32中的燃料和空氣的混合不太有效。
[0043]如在圖6中可以看出，半徑234沿著圍繞旋流器入口214的弧形路徑的總體減小傾向于使通道氣流144預(yù)旋動。因此，渦卷區(qū)域232被成形為減小氣流144碰撞每個導(dǎo)葉216的角度的變化。此外，在所示實施例中，過渡區(qū)域230被成形為將通道氣流144從鄰近第二末端103的總體上軸向的速度轉(zhuǎn)變到趨近延遲貧噴射器32的與旋流器入口 214總體上相切的速度。因此，過渡區(qū)域230與渦卷區(qū)域232合作以減小氣流144碰撞每個導(dǎo)葉216的角度的變化。
[0044]在所示實施例中，導(dǎo)葉216具有導(dǎo)葉角度226，導(dǎo)葉角度226被取向為使得旋流器入口 214被配置用于圍繞中央軸線220賦予逆時針旋動/渦流，并且半徑234沿著圍繞旋流器入口 214的對應(yīng)地逆時針的路徑減小，以便使通道氣流144對應(yīng)地逆時針地預(yù)旋動。此外，過渡區(qū)域230被取向以促進將通道氣流144轉(zhuǎn)變到逆時針切向速度。在替代實施例(未示出)中，導(dǎo)葉216具有相反取向的導(dǎo)葉角度226，使得旋流器入口 214被配置用于圍繞中央軸線220賦予順時針旋動/渦流，半徑234沿著圍繞旋流器入口 214的對應(yīng)地順時針的路徑減小，以便使通道氣流144對應(yīng)地順時針地預(yù)旋動，并且過渡區(qū)域230被取向以促進將通道氣流144轉(zhuǎn)變到順時針切向速度。
[0045]因此，與不具有空氣罩200的延遲貧噴射器相比，通道112由渦卷區(qū)域232(并且任選地還由過渡區(qū)域230)限定的一部分配置用于圍繞旋流器入口 214的周邊基本上均勻地將通道氣流144分配到延遲貧噴射器32中，從而使穿過延遲貧噴射器32的氣流更加對稱。應(yīng)了解，空氣罩200可以與任何合適的延遲貧噴射器32—起使用，而不限于與圖6和圖7中所示的延遲貧噴射器32的特定實施例一起使用。
[0046]圖8中示出組裝用于燃氣渦輪機、諸如燃氣渦輪機10的燃燒器、諸如燃燒器20的示例性方法800。還參考圖1-7，方法800包括:鄰近噴射器、諸如延遲貧噴射器32設(shè)置802空氣罩(諸如空氣罩100或空氣罩200)的第一末端，諸如第一末端101。方法800還包括:將空氣罩的第二末端(諸如第二末端103)設(shè)置804在第一末端上游。方法800進一步包括:將空氣罩聯(lián)接806到套管、諸如套管26，使得限定通道、諸如通道112。所述通道配置用于控制到噴射器的通道氣流、諸如通道氣流144的分配。所述通道具有鄰近所述第二末端的至少一個入口、諸如至少一個入口 120。所述至少一個入口配置用于接收燃燒器的周圍氣流、諸如通道氣流44的一部分以作為通道氣流。
[0047]在某些實施例中，將空氣罩聯(lián)接806到套管進一步包括:將空氣罩聯(lián)接808成使得通道進一步被配置用于圍繞噴射器的入口、諸如喇叭口空氣入口 114或旋流器入口214的周邊基本上均勻地分配通道氣流?？諝庹挚梢跃哂朽徑谝荒┒说沫h(huán)形圓頂區(qū)域、諸如環(huán)形圓頂區(qū)域110，并且方法800可以進一步包括:將環(huán)形圓頂區(qū)域的峰頂、諸如峰頂116定位810在噴射器的入口的邊緣、諸如邊緣118之上?？商娲鼗蛄硗獾?，空氣罩可以包括鄰近第一末端的渦卷區(qū)域、諸如渦卷區(qū)域232，并且將空氣罩聯(lián)接806到套管可以進一步包括:將空氣罩聯(lián)接812成使得渦卷區(qū)域的半徑沿著圍繞噴射器的入口的弧形路徑總體上減小。在某些實施例中，將空氣罩聯(lián)接806到套管進一步包括:將到噴射器的燃料供應(yīng)管線、諸如燃料供應(yīng)管線29的至少一部分封閉814在空氣罩內(nèi)。
[0048]上文詳細描述配置用于覆蓋燃燒器的延遲貧噴射器的空氣罩的示例性實施例。實施例在控制到延遲貧噴射器的氣流的分配方面提供優(yōu)點。例如，所述空氣罩可以被成形為促進到延遲貧噴射器的入口中的對稱流動，從而促進延遲貧噴射器中的改進的燃料/空氣混合和流動均勻性。實施例還提供以下優(yōu)點，即空氣罩可以封閉燃料供應(yīng)管線的至少一部分以促進在例如燃燒器的運送、安裝和維護期間保護燃料供應(yīng)管線。
[0049]本說明書中所描述的方法和系統(tǒng)不限于本說明書中所描述的具體實施例。例如，每種系統(tǒng)的部件和/或每種方法的步驟可以相對于本說明書中所描述的其他部件和/或步驟獨立單獨地使用和/或?qū)嵺`。另外，每個部件和/或步驟也可以與其他組件和方法一起使用和/或?qū)嵺`。
[0050]盡管已經(jīng)就各個具體實施例描述了本發(fā)明，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，可以在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)對本發(fā)明做出修改。盡管本發(fā)明各個實施例的具體特征可能在一些附圖中示出而并未在其他附圖中示出，但這僅是出于方便的考量。此外，以上描述中對“一個實施例”的參考并不旨在解釋為排除存在同樣包含所述特征的另外實施例。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖中的任何特征可結(jié)合其他任何附圖的任何特征來參考和/或提出權(quán)利要求。
【主權(quán)項】
1.一種用于燃燒器噴射器的空氣罩，所述空氣罩包括: 第一區(qū)段，所述第一區(qū)段從第一末端軸向延伸到第二末端；以及 通道，所述通道由所述空氣罩限定，所述通道包括鄰近所述第二末端的至少一個入口，所述至少一個入口配置用于接收通道氣流，所述通道氣流是周圍氣流的一部分，所述通道配置用于控制所述通道氣流到所述噴射器的分配。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣罩，其中所述第一區(qū)段包括鄰近所述第二末端的頸部和從所述頸部延伸的一對肩部區(qū)域，所述至少一個入口位于所述頸部和所述肩部區(qū)域中的至少一個上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣罩，其中所述至少一個入口包括在所述肩部區(qū)域中的每一個附近的相應(yīng)孔口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣罩，其中所述通道進一步配置用于圍繞所述噴射器的入口的周邊基本上均勻地分配所述通道氣流。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣罩，其中所述空氣罩進一步包括鄰近所述第一末端的環(huán)形圓頂區(qū)域，所述環(huán)形圓頂區(qū)域包括配置成定位在所述噴射器的所述入口的邊緣之上的峰頂。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣罩，其中所述空氣罩進一步包括鄰近所述第一末端的渦卷區(qū)域，所述渦卷區(qū)域由半徑限定，所述半徑沿著配置成位于所述噴射器的所述入口周圍的弧形路徑總體上減小。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣罩，其中所述空氣罩進一步包括過渡區(qū)域，所述過渡區(qū)域被成形為將所述通道氣流轉(zhuǎn)變到趨近所述噴射器的與所述噴射器的所述入口總體上相切的速度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣罩，其中所述空氣罩配置用于封閉到所述噴射器的燃料供應(yīng)管線的至少一部分。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣罩，其中所述空氣罩進一步包括第二區(qū)段，所述第一區(qū)段在所述第二末端處包括可伸縮部分，所述可伸縮部分配置用于至少部分地在所述第二區(qū)段之上延伸。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣罩，其中所述空氣罩配置成沿著所述燃燒器周向延伸的最大距離是所述噴射器的直徑的一倍到三倍。
【文檔編號】F23R3/34GK105972642SQ201610137274
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月10日
【發(fā)明人】W.F.小卡內(nèi)爾, R.R.彭特科斯特, L.J.斯托亞, P.B.梅爾頓
【申請人】通用電氣公司