專利名稱：關(guān)于燃氣渦輪發(fā)動機中的燃燒器冷卻和操作的系統(tǒng)與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大體而言涉及用于改進渦輪發(fā)動機和/或工業(yè)機械的效率和/或操作的系統(tǒng)和/或裝置，如本文所使用的那樣并且除非另外特別地陳述為其它情況，渦輪發(fā)動機和/ 或工業(yè)機械意指包括所有類型的燃氣渦輪或旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機，包括燃氣渦輪發(fā)動機、飛行器發(fā)動機等。更具體而言，但并不具有任何限制意義，本申請涉及關(guān)于燃氣渦輪發(fā)動機中的燃燒器冷卻和操作的方法、系統(tǒng)和/或裝置。
背景技術(shù)：
在燃氣渦輪發(fā)動機的操作期間，燃料與壓縮空氣混合物的燃燒發(fā)生在燃燒器內(nèi)。 為了防止損壞燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪或其它部件，燃燒過程被穩(wěn)定以使該過程包含在燃燒器內(nèi)。通常，文丘里管設(shè)于燃燒器的燃燒室內(nèi)。文丘里管基本上穩(wěn)定燃燒過程并防止火焰回閃到渦輪發(fā)動機的其它部件內(nèi)。此外，燃燒器的各種構(gòu)件(尤其是燃燒室的壁和文丘里管)需要冷卻用以防止損壞構(gòu)件以及還用以延長構(gòu)件的壽命。這些年來，不同的方法和系統(tǒng)被用來提供對燃燒器的各種構(gòu)件的冷卻。這可包括襯里(liner)，襯里周向地圍繞燃燒室并且接收冷卻劑流。流過襯里的冷卻劑僅可提供燃燒室和文丘里管的表面冷卻。但是，表面冷卻在冷卻燃燒室和文丘里管方面可能并不有效，這導(dǎo)致燃燒器縮短的壽命。此外，流過襯里的冷卻劑可基本上包括從燃氣渦輪發(fā)動機的壓縮機轉(zhuǎn)移的壓縮空氣。在執(zhí)行冷卻操作之后，壓縮空氣在襯里的后部被排出，這可降低燃氣渦輪發(fā)動機的效率。此外，在這種類型的冷卻配置中所用的文丘里管可包括更大量的構(gòu)件并因此涉及復(fù)雜的構(gòu)造。此外，為了減少從壓縮機來的壓縮空氣的浪費，壓縮空氣可在執(zhí)行冷卻后被引入燃燒室內(nèi)。但是，這種配置可使得文丘里管和/或燃燒室的構(gòu)造更為復(fù)雜，并且僅提供對燃燒器的部件的表面冷卻。因此，需要關(guān)于燃氣渦輪發(fā)動機中的燃燒器的更高效并且更具成本效益的冷卻的改進的系統(tǒng)與裝置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本申請描述了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器中的文丘里管，該文丘里管包括兩個非整體地形成的部件前部件和后部件。前部件可包括前軸向延伸部、會聚壁部段(converging wall section)禾口發(fā)散夕卜壁部段(diverging outer-wall section)。后部件可包括后軸向延伸部和發(fā)散內(nèi)壁部段(diverging inner-wall section)。前部件和后部件可配置為使得發(fā)散內(nèi)壁部段與發(fā)散外壁部段成靠近、間隔的關(guān)系，從而在它們之間形成周向延伸的冷卻縫隙(cooling slot)。在某些實施例中，會聚壁部段包括朝向燃燒器的第一級燃燒室的內(nèi)面以及朝向冷卻劑增壓室的外面，該冷卻劑增壓室沿著燃燒器的外部布置。在某些實施例中，會聚壁部段包括多個冷卻孔口。該冷卻孔口可包括開始于外面上并延伸貫穿會聚壁部段的厚度至內(nèi)面上的開口的孔口，從而形成貫穿會聚壁部段的通路。在某些實施例中，發(fā)散外壁部段包括朝向冷卻縫隙的內(nèi)面以及朝向冷卻劑增壓室的外面；并且發(fā)散內(nèi)壁部段包括朝向冷卻縫隙的外面以及朝向燃燒器的第二級燃燒室的內(nèi)面。在某些實施例中，冷卻劑增壓室被配置為用以接收加壓冷卻劑的流；并且，發(fā)散內(nèi)壁部段的外面跨過冷卻縫隙與發(fā)散外壁部段的內(nèi)面相對。在某些實施例中，前部件被配置為使得前軸向延伸部沿著燃燒器的接近外徑向位置軸向地延伸；會聚壁部段從前軸向延伸部的后端斜向地向內(nèi)延伸到喉部頂點；以及， 發(fā)散外壁部段從喉部頂點斜向地向外延伸到燃燒器的接近外徑向位置，前部件在所述位置處終止。在某些實施例中，后部件被配置為使得后軸向延伸部沿著燃燒器的接近外徑向位置軸向地延伸；以及，發(fā)散內(nèi)壁部段從后軸向延伸部的前端斜向地向內(nèi)延伸到鄰近喉部頂點的位置，后部件在所述位置處終止。在某些實施例中，冷卻縫隙包括口部，該口部限定在a)前部件的發(fā)散外壁部段的端部以及b)后部件的一個部段之間，后軸向延伸部在所述部段處過渡到發(fā)散內(nèi)壁部段。 在某些實施例中，冷卻縫隙包括出口，該出口限定在a)后部件的發(fā)散內(nèi)壁部段的端部以及b)前部件的喉部頂點之間。在某些實施例中，發(fā)散外壁部段的外面包括湍流器。在某些實施例中，發(fā)散內(nèi)壁部段包括多個冷卻孔口，其中，冷卻孔口包括開始于外面上并延伸貫穿發(fā)散內(nèi)壁部段的厚度至內(nèi)面上的開口的孔口，從而形成貫穿發(fā)散內(nèi)壁部段的通路。發(fā)散內(nèi)壁部段上的冷卻孔口可相對于燃燒器中心線傾斜，從而使得在操作中，在流動通過所述冷卻孔口的冷卻劑中產(chǎn)生繞燃燒器中心線的旋渦。在結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求理解優(yōu)選實施例的下述詳細描述后，本申請的這些與其它特征將變得顯而易見。


通過結(jié)合附圖仔細學(xué)習(xí)本發(fā)明的示例性實施例的下述更詳細的描述，將會更全面地理解和了解本發(fā)明的這些與其它特征，在附圖中圖1是常規(guī)燃燒器的局部截面圖；圖2是根據(jù)本申請的一示例性實施例的燃燒器的局部截面圖；圖3是根據(jù)本申請的一示例性實施例的帶有至少兩個非整體形成的部件的文丘里管的截面圖；圖4是根據(jù)本申請的一示例性實施例的在發(fā)散內(nèi)壁部段上帶有一個或多個湍流器的文丘里管的截面圖；圖5是根據(jù)本申請的一示例性實施例在發(fā)散內(nèi)壁部段上帶有冷卻孔口的文丘里管的截面圖；以及圖6是根據(jù)本申請的一示例性實施例的帶有整體式構(gòu)造的文丘里管的截面圖。項目清單常規(guī)燃燒器 100文丘里管102軸向部分104
文丘里管102內(nèi)文丘里管部分106外文丘里管部分108內(nèi)壁110外壁112周向襯里114孔116燃燒器200燃燒室208文丘里管210發(fā)散臺階211第一級燃燒室212第二級燃燒室214流襯套216冷卻劑增壓室218燃燒室壁220流襯套入口222流襯套出口224前部件302后部件304前軸向延伸部306會聚壁部段308發(fā)散外壁部段310后軸向延伸部312發(fā)散內(nèi)壁部段314冷卻縫隙316內(nèi)面318夕卜面320夕卜面322內(nèi)面324前端3 后端3 喉部頂點330端部332前端3；34后端336端部338口部340出342
內(nèi)面夕卜面
344 346 348 402 502 602 604 606 608 冷卻孔口湍流器冷卻孔前部后部冷卻孔口通孔
具體實施例方式作為最初的問題，為了清楚地表達本申請的發(fā)明，可能需要選擇涉及和描述燃氣渦輪發(fā)動機的某些部件或機械構(gòu)件的術(shù)語。只要可能，將使用通用行業(yè)術(shù)語，并且以與其被接受的意義一致的方式而采用。然而，這意味著任何這樣的術(shù)語被給定較寬的意義并且不應(yīng)被狹隘地理解為不合理地限制本文預(yù)期的意義以及所附權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，通常特定的構(gòu)件可涉及使用若干不同術(shù)語。另外，在本文中被描述為單個部件的物件可包括多個構(gòu)件部分并且在另一背景下指由多個構(gòu)件部分構(gòu)成，或者，在本文中被描述為包括多個構(gòu)件部分的物件可被塑造為單個部分，并且在一些情況下指單個部分。因此，在理解本文所述的發(fā)明的范圍時，不僅應(yīng)注意所提供的術(shù)語和描述，還應(yīng)注意如本文所提供的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、功能和/或用途。另外，在本文中可經(jīng)常使用若干描述性術(shù)語，并且其可有助于定義這些術(shù)語。如本文所用的這些術(shù)語及其定義如下面那樣。如本文所用的那樣，“下游”和“上游”是指示相對于通過渦輪的工作流體流的方向。因此，術(shù)語“下游”指大體上與工作流體流的方向?qū)?yīng)的方向，而術(shù)語“上游”大體上指與工作流體的流的方向相反的方向。在無任何進一步規(guī)定的情況下，術(shù)語“前”和“后”指方向，其中“前”指發(fā)動機的前端或壓縮機端，而“后”指發(fā)動機的后端或渦輪端。術(shù)語“徑向”指垂直于軸線的運動或位置。常常需要描述關(guān)于軸線位于不同徑向位置的部件。在這樣的情況下，如果第一構(gòu)件比第二構(gòu)件更靠近軸線，在本文中可陳述為第一構(gòu)件在第二構(gòu)件的“徑向內(nèi)部”或“內(nèi)側(cè)”。另一方面，如果第一構(gòu)件比第二構(gòu)件距軸線更遠，在本文中可陳述為第一構(gòu)件在第二構(gòu)件的“徑向外部”或“外側(cè)”。術(shù)語“軸向” 指平行于軸線的運動或位置。最后，術(shù)語“周向”指圍繞軸線的運動或位置?，F(xiàn)在參看附圖，其中許多標(biāo)號表示所有附圖中的相似部件，圖1示出燃氣渦輪發(fā)動機(未示出)的常規(guī)燃燒器100的局部截面圖。燃燒器100可包括文丘里管102和軸向部分104。文丘里管102可包括內(nèi)文丘里管部分106和外文丘里管部分108。而且，燃燒器 100的軸向部分104可包括內(nèi)壁110和外壁112。此外，周向襯里114可形成于內(nèi)文丘里管部分106和外文丘里管部分108以及內(nèi)壁110與外壁112之間。在冷卻過程中，冷卻劑可通過設(shè)于外文丘里管部分108中的多個孔116而進入襯里114。冷卻劑然后可流動通過襯里 114并基本上對文丘里管102執(zhí)行沖擊式冷卻(impingement cooling)。但是，沖擊冷卻僅可引起表面冷卻，其在冷卻文丘里管102方面可能效率較低，并且因此可縮短構(gòu)件的壽命。 此外，文丘里管102的不當(dāng)冷卻還可導(dǎo)致燃料的自燃。另外，在執(zhí)行冷卻操作之后，冷卻劑可在襯里114的后部(未示出)被排出，其可降低燃氣渦輪發(fā)動機的效率。此外，冷卻劑可包括從燃燒器空氣轉(zhuǎn)移的冷卻劑空氣，其在壓縮機(未示出)中被壓縮并被用來用于燃燒。因此，形成燃燒器空氣的大部分的冷卻劑空氣還降低燃氣渦輪發(fā)動機的效率。此外，文丘里管102還可包括大量構(gòu)件，并且因此由于內(nèi)文丘里管部分106和外文丘里管部分108而涉及復(fù)雜的構(gòu)造。根據(jù)本申請的一實施例，圖2示出燃氣渦輪發(fā)動機的一示例性燃燒器200的局部截面圖。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，本申請并不限于這種類型的用途并且可用于其它類型的燃氣渦輪或旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機，例如(但不限于)飛行器發(fā)動機、動力生產(chǎn)發(fā)動機、蒸汽渦輪發(fā)動機等等。為了清楚起見，圖2示出燃燒器200的上半部。燃燒器200可基本上關(guān)于中心軸線A對稱。燃燒器空氣與燃料的混合物的燃燒可發(fā)生在燃燒器200內(nèi)。在壓縮機中壓縮之后，燃燒器空氣可在燃燒器200的頭端(未示出)被引入，并且燃料可被引入燃燒器空氣中以形成燃燒器空氣與燃料的混合物。燃燒器200可包括入口(未示出)，以用于使燃燒器空氣和燃料的混合物進入燃燒室208內(nèi)。在本申請的不同實施例中，燃燒器200可包括一個或多個入口。一個或多個點燃裝置(例如火花塞)可設(shè)于燃燒室208中以將燃燒器空氣與燃料的混合物點燃。在點燃之后，燃燒產(chǎn)物可離開燃燒器200到渦輪(未示出)。文丘里管210可設(shè)于燃燒室208內(nèi)以基本上穩(wěn)定，以便使燃燒器空氣與燃料的混合物的點燃包含在燃燒器200內(nèi)。在本申請的一實施例中，發(fā)散臺階211可設(shè)于文丘里管210的下游以顯著減弱燃燒器空氣與燃料的混合物的刺耳聲音。如圖所示，文丘里管210可基本上將燃燒室分成第一級燃燒室212和第二級燃燒室214。此外，可提供流襯套216以在流襯套216與燃燒室壁220之間形成冷卻劑增壓室 218。冷卻劑增壓室218可圍繞燃燒室208周向地布置。在本申請的一實施例中，冷卻劑增壓室218可配置為用以通過流襯套入口 222接收加壓冷卻劑的流。在本申請的一實施例中， 加壓冷卻劑可為從壓縮機轉(zhuǎn)移的加壓空氣。在本申請的另一實施例中，加壓冷卻劑可為與水、蒸汽或惰性氣體混合的加壓空氣。加壓冷卻劑可流動通過冷卻劑增壓室218并通過流襯套出口 2M離開冷卻劑增壓室218。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，在不偏離本申請的范圍的情況下，加壓冷卻劑也可沿與圖2中所示的方向相反的方向流動。圖3示出文丘里管210的更詳細的不按比例的截面圖，其中更清楚地示出根據(jù)本申請的一示例性實施例的冷卻通道。在本申請的一實施例中，文丘里管210可包括前部件 302和后部件304。如圖2中所示，前部件302和后部件304可非整體地形成。但是，文丘里管20可包括多于兩個非整體地形成的部件。在本申請的一實施例中，前部件302可包括前軸向延伸部306、會聚壁部段308和發(fā)散外壁部段310，而后部件304可包括后軸向延伸部 312和發(fā)散內(nèi)壁部段314。在本申請的一實施例中，前部件302和后部件304可配置為使得發(fā)散內(nèi)壁部段314與發(fā)散外壁部段310成靠近、間隔的關(guān)系。這可在發(fā)散外壁部段310與發(fā)散內(nèi)壁部段314之間形成周向延伸的冷卻縫隙316(在下文中被稱作“冷卻縫隙316”)。 在本申請的一備選實施例(未示出)中，前部件302和后部件304可配置為使得前部件302 包括發(fā)散內(nèi)壁部段314而后部件304包括發(fā)散外壁部段310。如圖3中所示，流動通過冷卻劑增壓室218的加壓冷卻劑可經(jīng)由冷卻縫隙316進入燃燒室208。這可導(dǎo)致文丘里管210的顯著的體積冷卻(volumetric cooling)。體積冷卻可提供文丘里管210的改進的冷卻并延長文丘里管210的壽命。此外，體積冷卻還可基本上防止第一級燃燒室212內(nèi)的燃料自燃。在本申請的不同實施例中，冷卻縫隙316還可包括湍流器和/或冷卻孔口(分別結(jié)合圖4和圖5而描述)以增強文丘里管210的冷卻。此外，進入燃燒室208且基本上包括來自壓縮機的加壓空氣的加壓冷卻劑被用來用于燃燒。 這可顯著地減少流動通過冷卻劑增壓室218的加壓空氣的浪費，并且還提高燃氣渦輪發(fā)動機的效率。此外，冷卻后留下的一定量的加壓空氣可用于其它目的，例如(但不限于)減少污染物(例如N0x、C0等)。在本申請的不同實施例中，污染物的減少可通過在燃燒器200 的頭端引入冷卻之后留下的加壓空氣而實現(xiàn)。另外，本申請的文丘里管210可需要較少數(shù)量的構(gòu)件，并且因此提供簡化的整體構(gòu)造或兩部分構(gòu)造。如圖3中所示，發(fā)散外壁部段310可包括朝向冷卻縫隙316的內(nèi)面318以及朝向冷卻增壓室218的外面320。此外，發(fā)散內(nèi)壁部段314可包括朝向冷卻縫隙316的外面322 以及朝向第二級燃燒室214的內(nèi)面324。因此，發(fā)散外壁部段310的內(nèi)面318跨過冷卻縫隙316與發(fā)散內(nèi)壁部段314的外面322相對。在本申請的一實施例中，前部件302可配置為使得前軸向延伸部306沿著燃燒器200的接近外徑向位置從前端3 軸向地延伸到后端 328。燃燒器200的接近外徑向位置可基本上對應(yīng)于燃燒室壁220的徑向位置。此外，會聚壁部段308可基本上自前軸向延伸部306的后端3 斜向地向內(nèi)延伸到喉部頂點330。喉部頂點330的徑向位置可對應(yīng)于文丘里管210的收縮，其使燃燒器空氣與燃料的混合物的流加速。另外，發(fā)散外壁部段310可基本上從喉部頂點330斜向地向外延伸到端部332 (其對應(yīng)于燃燒器200的接近徑向外部位置)。在本申請的一實施例中，后部件304可配置為使得后軸向延伸部312可沿著燃燒器的接近外徑向位置從前端334軸向地延伸到后端336。 此外，發(fā)散內(nèi)壁部段314可基本上從后軸向延伸部312的前端334斜向地向內(nèi)延伸到端部 338。端部338可位于鄰近喉部頂點330的位置處。在本申請的一實施例中，冷卻縫隙316可包括口部340，口部340被限定于外壁部段310的端部332以及后部件304的一個部段(后軸向延伸部312在那里過渡到發(fā)散內(nèi)壁部段314)之間。后部件304的這個部段可鄰近后軸向延伸部312的前端334。在本申請的一實施例中，冷卻縫隙316可包括出口 342，出口 342被限定于后部件304的發(fā)散內(nèi)壁部段314的端部338以及前部件302的喉部頂點330之間。在本申請的不同實施例中，前部件302或后部件304的部段中的至少一個部段(前軸向延伸部306或后軸向延伸部312在那里過渡到會聚壁部段308或發(fā)散內(nèi)壁部段314)可具有倒角或圓角。如圖3中所示，會聚壁部段308可包括朝向第一級燃燒室212的內(nèi)面344以及朝向冷卻劑增壓室218的外面346。在本申請的一實施例中，會聚壁部段308可包括多個冷卻孔口 348。如圖3中所示，其中每個冷卻孔口 348可開始于外面346上并延伸貫穿會聚壁部段308的厚度到位于內(nèi)面344上的開口。因此，冷卻孔口 348可對從冷卻劑增壓室218到燃燒室208的加壓冷卻劑提供額外的通路。因此，冷卻孔口 348可進一步增強文丘里管210 的前部件302的冷卻。在本申請的一實施例中，其中至少一個冷卻孔口 348可為基本圓柱形的形狀。但在不偏離本申請的范圍的情況下，其它形狀的冷卻孔口 348也是可能的。在本申請的一實施例中，冷卻孔口 348可配置為使得，其中每個冷卻孔口 348大致垂直于會聚壁部段308的內(nèi)面344和外面346。在本申請的一備選實施例中，冷卻孔口 348 可相對于會聚壁部段308的內(nèi)面344和外面346傾斜地定向。在本申請的一實施例中，會聚壁部段308上的冷卻孔口 348可被設(shè)置為多個周向延伸的行。但在不偏離本申請的范圍的情況下，會聚壁部段308上的冷卻孔口 348可被設(shè)置為任何其它配置(例如交錯的)。在本申請的一實施例中，冷卻孔口 348可配置為使得，其中每個冷卻孔口 348大致垂直于會聚壁部段308的內(nèi)面344和外面346。在本申請的一備選實施例中，冷卻孔口 348 可相對于圖2中所示的中心線A-A傾斜。應(yīng)了解，這將在流動通過孔口 348的加壓冷卻劑中產(chǎn)生繞中心線的性能增強的旋渦。根據(jù)本申請的一實施例，圖4示出示例性文丘里管210的詳細截面圖。如圖4中所示，發(fā)散內(nèi)壁部段314的外面322可包括一個或多個湍流器402。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，在不偏離本申請的范圍的情況下，湍流器402可設(shè)于發(fā)散外壁部段310的內(nèi)面318 上。發(fā)散內(nèi)壁部段314的外面322上的湍流器402可在流動通過冷卻縫隙316的加壓冷卻劑中引起湍流，并因此增強文丘里管210的后部件304的冷卻。如圖4中所示，湍流器402 可具有基本矩形的截面。但是，湍流器402可具有任何其它截面，例如(但不限于)圓形、 橢圓形、多邊形等等。根據(jù)本申請的另一實施例，圖5示出示例性文丘里管210的詳細截面圖。如圖5 中所示，發(fā)散內(nèi)壁部段314可包括多個冷卻孔口 502。，其中每個冷卻孔口 502可開始于外面322上并延伸貫穿發(fā)散內(nèi)壁部段314的厚度至內(nèi)面3M上的開口，并且因此形成貫穿發(fā)散內(nèi)壁部段314的用于加壓的冷卻劑的通路。因此，冷卻孔口 502還可進一步增強文丘里管210的后部件304的冷卻。在本申請的一實施例中，其中至少一個冷卻孔口 502可為基本圓柱形的形狀。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，在不偏離本申請的范圍的情況下，其它形狀的冷卻孔口 502也是可能的。在本申請的一實施例中，冷卻孔口 502可配置為使得，其中每個冷卻孔口 502大致垂直于發(fā)散內(nèi)壁部段314的內(nèi)面3M和外面322。在本申請的一備選實施例中，冷卻孔口 502可相對于圖2中所示的中心線A-A傾斜。應(yīng)了解，這將對流動通過孔口 502的加壓冷卻劑產(chǎn)生繞中心線周圍的性能增強的旋渦。在本申請的一實施例中，冷卻孔口 502可配置為使得，其中每個冷卻孔口 502大致垂直于發(fā)散內(nèi)壁部段314的內(nèi)面3M和外面322。在本申請的一備選實施例中，冷卻孔口 502可相對于發(fā)散內(nèi)壁部段314的內(nèi)面3 和外面322傾斜地定向。在本申請的一實施例中，發(fā)散內(nèi)壁部段314上的冷卻孔口 502可被設(shè)置為多個周向延伸的行。但在不偏離本申請的范圍的情況下，發(fā)散內(nèi)壁部段314上的冷卻孔口 502可被設(shè)置為任何其它配置(例如交錯的)。根據(jù)本申請的另一示例性實施例，圖6示出示例性文丘里管210的詳細截面圖。如圖6中所示，文丘里管210可為帶有前部602和后部604的整體式構(gòu)造。此外，前部602可包括多個冷卻孔口 606。在本申請的一實施例中，后部604可包括多個通孔608。特別地， 在圖6中僅可看到一個通孔608，其它通孔608可周向地設(shè)置在后部604中。加壓冷卻劑可流動通過冷卻孔口 606和通孔608以引起對文丘里管210的體積冷卻。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將了解的那樣，上文關(guān)于多個示例性實施例描述的許多變化的特征和構(gòu)造可被進一步有選擇地應(yīng)用，以形成本發(fā)明的其它可能實施例。為了簡潔起見，并且考慮到本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力，未詳細提供或論述所有可能的重復(fù)內(nèi)容，但由所附權(quán)利要求或另外的內(nèi)容所包含的所有組合以及可能的實施例意圖是本申請的部分。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從本發(fā)明的若干示例性實施例的上述描述中構(gòu)思改進、修改和變型。 處于本領(lǐng)域的技術(shù)內(nèi)的這些改進、修改和變型意圖被所附權(quán)利要求覆蓋。此外，顯而易見的是，上文僅涉及本申請的所描述的實施例，并且在不偏離由所附權(quán)利要求及其等同物所限定的本申請的精神和范圍的情況下，可作出許多修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器(200)中的文丘里管010)，所述文丘里管(210) 包括兩個非整體地形成的部件前部件(30 和后部件(304)；其中所述前部件(30 包括前軸向延伸部(306)、會聚壁部段(308)和發(fā)散外壁部段 (310)；所述后部件(304)包括后軸向延伸部(31 和發(fā)散內(nèi)壁部段(314)；并且所述前部件(30 和所述后部件(304)被配置為使得所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)與所述發(fā)散外壁部段(310)成靠近、間隔的關(guān)系，從而使得在它們之間形成周向延伸的冷卻縫隙 (316)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的文丘里管010)，其特征在于，所述會聚壁部段(308)包括朝向所述燃燒器O00)的第一級燃燒室012)的內(nèi)面(344)以及朝向冷卻劑增壓室018)的外面(346)，所述冷卻劑增壓室(218)沿著所述燃燒器O00)的外部布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的文丘里管010)，其特征在于，所述會聚壁部段(308)包括多個冷卻孔口 (348)；并且其中，所述冷卻孔口(348)包括開始于所述外面(346)上并延伸貫穿所述會聚壁部段 (308)的厚度至所述內(nèi)面(344)上的開口的孔口，從而形成貫穿所述會聚壁部段(308)的通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的文丘里管010)，其特征在于，所述發(fā)散外壁部段(310)包括朝向所述冷卻縫隙(316)的內(nèi)面(318)以及朝向所述冷卻劑增壓室018)的外面(320)；其中，所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)包括朝向所述冷卻縫隙(316)的外面(322)以及朝向所述燃燒器O00)的第二級燃燒室014)的內(nèi)面(3M)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的文丘里管010)，其特征在于，所述冷卻劑增壓室(218)被配置為用以接收加壓冷卻劑的流；并且其中，所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)的所述外面(32 跨過所述冷卻縫隙(316)與所述發(fā)散外壁部段(310)的所述內(nèi)面(318)相對。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的文丘里管010)，其特征在于，所述前部件(30 被配置為使得所述前軸向延伸部(306)沿著所述燃燒器O00)的接近外徑向位置軸向地延伸；所述會聚壁部段(308)從所述前軸向延伸部(306)的后端(328)斜向地向內(nèi)延伸到喉部頂點(330)；以及，所述發(fā)散外壁部段(310)從所述喉部頂點(330)斜向地向外延伸到所述燃燒器(200) 的接近外徑向位置，所述前部件(30 在所述位置處終止。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的文丘里管010)，其特征在于，所述后部件(304)被配置為使得所述后軸向延伸部(31 沿著所述燃燒器O00)的接近外徑向位置軸向地延伸；以及所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)從所述后軸向延伸部(312)的前端(334)斜向地向內(nèi)延伸到鄰近所述喉部頂點(330)的位置，所述后部件(304)在所述位置處終止。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的文丘里管010)，其特征在于，所述冷卻縫隙(316)包括口部 (340)，所述口部(340)限定在a)所述前部件(302)的所述發(fā)散外壁部段(310)的端部以及b)所述后部件(304)的一個部段之間，所述后軸向延伸部(31 在所述部段處過渡到所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的文丘里管010)，其特征在于，所述冷卻縫隙(316)包括出口 (342)，所述出口(34 限定在a)所述后部件(304)的所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)的端部以及b)所述前部件(302)的所述喉部頂點(330)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的文丘里管010)，其特征在于，所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)的所述外面(32 包括湍流器(402)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的文丘里管010)，其特征在于，所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)包括多個冷卻孔口(502)，其中，所述冷卻孔口(502)包括開始于所述外面(322)上并延伸貫穿所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)的厚度至所述內(nèi)面(324)上的開口的孔口，從而形成貫穿所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)的通路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的文丘里管010)，其特征在于，所述發(fā)散內(nèi)壁部段(314)上的所述冷卻孔口(50 相對于燃燒器中心線傾斜，從而使得在操作中，在流動通過所述冷卻孔口(502)的所述冷卻劑中產(chǎn)生繞所述燃燒器中心線的旋渦。
全文摘要
本發(fā)明涉及關(guān)于燃氣渦輪發(fā)動機中的燃燒器冷卻和操作的系統(tǒng)與裝置。具體而言，公開了一種用于燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒器(200)中的文丘里管(210)，該文丘里管(210)包括兩個非整體地形成的部件前部件(302)和后部件(304)。前部件(302)可包括前軸向延伸部(306)、會聚壁部段(308)和發(fā)散外壁部段(310)。后部件(304)可包括后軸向延伸部(312)和發(fā)散內(nèi)壁部段(314)。前部件(302)和后部件(304)可被配置為使得發(fā)散內(nèi)壁部段(314)與發(fā)散外壁部段(310)成靠近、間隔的關(guān)系，從而使得在它們之間形成周向延伸的冷卻縫隙(316)。
文檔編號F23D14/46GK102563649SQ20111025739
公開日2012年7月11日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者A·P·德賽, K·V·斯里哈 申請人:通用電氣公司