專利名稱：用于調(diào)節(jié)通過燃燒器的流量的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及一種用于調(diào)節(jié)通過燃燒器的流量的系統(tǒng)。在本發(fā)明的特定實施例中，流可通過布置在燃燒器中的一個或更多噴嘴中的周向槽而轉(zhuǎn)向，從而增強通過該燃燒器的壓縮的工作流體的分布。
背景技術：
燃燒器常用于工業(yè)和發(fā)電操作中來點燃燃料以產(chǎn)生具有高溫和高壓的燃燒氣體。例如，燃氣渦輪機典型地包括一個或更多燃燒器以產(chǎn)生功率或推力。用于產(chǎn)生電功率的典
型燃氣渦輪機包括在前部的軸流式壓縮機，圍繞中部的一個或更多燃燒器，以及在后部的渦輪?？上驂嚎s機供應周圍空氣，并且壓縮機中的旋轉(zhuǎn)葉片和靜止導葉逐步向工作流體(空氣)賦予動能以產(chǎn)生處于高度賦能狀態(tài)的壓縮的工作流體。壓縮的工作流體離開壓縮機并流經(jīng)一個或更多噴嘴進入各燃燒器中的燃燒室，在此處壓縮的工作流體與燃料混合并點燃，以產(chǎn)生具有高溫和高壓的燃燒氣體。燃燒氣體在渦輪中膨脹以產(chǎn)生功。例如，燃燒氣體在渦輪中的膨脹可使連接到發(fā)電機上的軸旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生電力。在正常燃燒器操作期間，燃燒火焰存在于噴嘴下游，典型地在燃燒室中位于噴嘴的出口處。然而，偶爾會發(fā)生“駐焰”，其中燃燒火焰在燃燒室上游存在于一個或更多噴嘴內(nèi)。例如，可存在這樣的狀況，其中燃燒火焰存在于噴嘴中的燃料端口附近或接近噴嘴中的低流量區(qū)域。噴嘴典型地不設計成承受由駐焰事件產(chǎn)生的高溫，這因而可能在相對短的時間量中導致對于噴嘴的嚴重損害。本領域已知各種方法來防止或減少駐焰的發(fā)生。例如，通過燃燒器的壓縮的工作流體的蜿蜒流徑可能產(chǎn)生過量的壓力損失和/或形成通過燃燒器和/或噴嘴的不均勻流量區(qū)域。這些效應的每一個均降低了燃燒器的效率并且增大了在低流量區(qū)域發(fā)生駐焰的機會。因此，一種用于調(diào)節(jié)通過燃燒器和/或噴嘴的壓縮的工作流體的流量的系統(tǒng)將是有用的，其降低跨越燃燒器的壓力損失和/或減少通過燃燒器和/或噴嘴的不均勻流量區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的多個方面和優(yōu)點在以下描述中進行了陳述，或者可從該描述而顯而易見，或者可通過本發(fā)明的實踐而獲悉。本發(fā)明的一個實施例是一種用于調(diào)節(jié)通過燃燒器的流量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個噴嘴，以及軸向地包圍各噴嘴的至少一部分的護罩。各護罩為各噴嘴限定上游開口。周向槽延伸通過該上游開口下游的至少一個護罩。本發(fā)明的另一個實施例是一種用于調(diào)節(jié)通過燃燒器的流量的系統(tǒng)，其包括多個噴嘴，以及周向地包圍各噴嘴的至少一部分的護罩。遮板周向地包圍該多個噴嘴，且流徑延伸通過該遮板并通過該至少一個護罩。在本發(fā)明的又另一個實施例中，一種用于調(diào)節(jié)通過燃燒器的流量的系統(tǒng)包括噴嘴，以及周向地包圍該噴嘴的至少一部分的護罩。該護罩限定上游開口，并且多個導葉從該護罩徑向向內(nèi)延伸。周向槽延伸通過上游開口和多個導葉之間的護罩。本領域技術人員在查看本說明書之后將更好地理解此類實施例的特征和方面以及其他。


在本說明書的剩余部分，包括對附圖的引用，更具體地陳述了對本領域技術人員而言本發(fā)明的完整及能夠?qū)嵤┑墓_，其中 圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃燒器的一部分的簡化橫截面；以及 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖I中所示的護罩的透視圖。部件列表 標號部件
10 燃燒器 12 噴嘴 14 罩帽 16 端蓋 18 襯里 20 燃燒室 22 護罩 24 中心體
26環(huán)形通道
27上游開口
28喇叭口開口 30 導葉
32罩帽遮板 34 殼體
36環(huán)形通道 40 周向槽 42 平直突片 44 彎曲突片
46罩帽遮板中的開口
48流徑
具體實施例方式現(xiàn)在將對本發(fā)明的當前實施例進行詳細引用，其一個或多個示例在附圖中進行了圖解。詳細描述使用數(shù)值和字母標號指代圖中的特征。圖和描述中相同或相似的標號用于指本發(fā)明的相同或相似部件。各示例都作為本發(fā)明的解釋而非本發(fā)明的限制提供。實際上，對本領域技術人員將顯而易見的是可在本發(fā)明中做出多種改型和變型而不背離本發(fā)明的范圍或精神。例如，作為一個實施例的一部分圖示或描述的特征可用在另一個實施例上以產(chǎn)生又另一個實施例。因此，其意圖在于本發(fā)明覆蓋落在所附權利要求及其等價物范圍內(nèi)的此類改型和變型。本發(fā)明的各個實施例包括一種用于調(diào)節(jié)通過燃燒器的流量的系統(tǒng)。尤其是，本發(fā)明的各個實施例可減少流經(jīng)燃燒器的壓縮的工作流體的回流區(qū)。盡管出于說明目的本發(fā)明的示例性實施例將通常在結合到燃氣渦輪機中的燃燒器的上下文中描述，但本領域技術人員將容易理解的是本發(fā)明的實施例可應用于任何燃燒器且不限于燃氣渦輪機燃燒器，除非權利要求書中特別指出。圖I提供了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的例如可包括在燃氣渦輪機中的燃燒器10的一部分的簡化橫截面。燃燒器10可包括徑向地布置在罩帽14和端蓋16之間的一個或更多噴嘴12。罩帽14和襯里18總體包圍并限定位于噴嘴12下游的燃燒室20。如文中所用，用語“上游”和“下游”指在流體通路中部件的相對位置。例如，如果流體從部件A流向部件B則部件A在部件B上游。相反，如果部件B接收來自部件A的流體則部件B在部件A下游。
各噴嘴12可通常包括護罩22，護罩22周向地包圍中心體24的至少一部分以限定環(huán)形通道26，該環(huán)形通道26在護罩22和中心體24之間具有上游開口 27。中心體24通常從端蓋16向罩帽14軸向地延伸，以給燃料提供從端蓋16流過中心體24并進入燃燒室20的流體連通。護罩22的上游開口 27可包括喇叭口開口 28，以增強流經(jīng)護罩22和中心體24之間的環(huán)形通道26的壓縮的工作流體的徑向分布。此外，一個或更多導葉30可從一個或更多護罩22徑向向內(nèi)地伸向中心體24，以給壓縮的工作流體賦予切向旋流，從而增強在燃燒前與燃料的混合。如圖I中所示，罩帽遮板32可在罩帽14和端蓋16之間周向地包圍噴嘴12，且殼體34可包圍襯里18和罩帽遮板32，以限定周向地包圍燃燒室20和噴嘴12的軸對稱環(huán)形通道36。壓縮的工作流體可流經(jīng)該環(huán)形通道36以對襯里18和/或罩帽遮板32提供沖擊和/或?qū)α骼鋮s。當壓縮的工作流體到達端蓋16時，該壓縮的工作流體反轉(zhuǎn)方向以流過該一個或更多噴嘴12，在這里其與燃料在燃燒室20中點燃以產(chǎn)生具有高溫和高壓的燃燒氣體之前相混合。圖2提供了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖I中所示的護罩22的透視圖。如圖I和2中所示，周向槽40延伸通過燃燒器10中的一個或更多護罩22。如圖I中所示，如果存在的話，周向槽40可位于上游開口 37的下游及導葉30的上游。周向槽40可圍繞護罩22的全部或僅一部分而延伸。例如，如圖2中清晰顯示的，周向槽40可圍繞護罩22的少于大約50%而延伸。在特定的實施例中，周向槽40可靠近燃燒器10中存在的各護罩22的徑向外部定位，而在其它特定實施例中，周向槽40可按照需要而定位在特定護罩22的多個徑向內(nèi)部或外部位置從而平衡通過燃燒器10的流量。如圖I和2中進一步所示，周向槽40還可包括大體上平直的突片42或部分彎曲的突片44。平直或彎曲的突片42，44可連接到周向槽40上并且可從周向槽40徑向向外延伸。此外，罩帽遮板32可包括與周向槽40徑向?qū)R的開口 46，以限定通過罩帽遮板32和護罩22兩者的流徑48。周向槽40、流徑48和/或突片42，44的各種組合調(diào)節(jié)通過燃燒器10的流量，以減少與壓縮的工作流體的流徑相關的壓力損失和低流量區(qū)域。具體而言，流經(jīng)環(huán)形通道36的壓縮的工作流體的至少一部分可轉(zhuǎn)向通過開口 46和/或通過周向槽40進入噴嘴12，以減少燃燒器10內(nèi)的回流區(qū)。結果，預期各噴嘴12都將接收壓縮的工作流體按體積和速度算更加均勻的分布，這又增強了對于各噴嘴12的效率和駐焰裕度。此書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且也使得本領域技術人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結合的方法。本發(fā)明可獲專利的范圍由權利要求限定，并可包括本領域技術人員想到的其他示例。如果此類其他 示例包括無異于權利要求的字面語言的結構要件，或如果它們包括的等價性結構要件與權利要求的字面語言沒有實質(zhì)性的差異，則此類其他示例意在屬于權利要求的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)通過燃燒器(10)的流量的系統(tǒng)，包括 a.多個噴嘴(12)； b.護罩(22)，其周向地包圍各噴嘴(12)的至少一部分，其中各護罩(22)對各噴嘴(12)限定上游開口 (27);以及 c.周向槽(40)，其延伸通過所述上游開口(27)下游的至少一個護罩(22)。
2.如任意前述權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述上游開口(27)包括喇叭口形狀(28)。
3.如任意前述權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括在所述周向槽(40)下游從所述至少一個護罩(22)徑向向內(nèi)延伸的多個導葉(30)。
4.如任意前述權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述周向槽(40)圍繞所述至少一個護罩(22)的少于大約50%延伸。
5.如任意前述權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接到所述周向槽(40)并從所述周向槽(40)徑向向外延伸的突片(42，44)。
6.如權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述突片(42)是大體平直的。
7.如權利要求5— 6的任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述突片(44)是至少部分彎曲的。
8.如任意前述權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括周向地包圍所述多個噴嘴(12)的遮板(32)，其中所述遮板(32)包括與所述周向槽(40)徑向?qū)R的開口(46)。
全文摘要
一種用于調(diào)節(jié)通過燃燒器(10)的流量的系統(tǒng)包括噴嘴(12)，以及周向地包圍該噴嘴(12)的至少一部分的護罩(22)。該護罩(22)限定上游開口(27)，并且多個導葉(30)從該護罩(22)徑向向內(nèi)延伸。周向槽(40)延伸通過上游開口(27)和多個導葉(30)之間的護罩(22)。
文檔編號F23D14/76GK102818269SQ20121018396
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權日2011年6月6日
發(fā)明者L.M.弗拉曼德, 金冠佑, P.B.梅爾頓 申請人:通用電氣公司