燃燒器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種燃燒器，所述燃燒器大體包括防護(hù)罩，所述防護(hù)罩限定至少一個進(jìn)入通道，所述至少一個進(jìn)入通道在所述燃燒器內(nèi)周向延伸。第一板在所述防護(hù)罩內(nèi)從所述進(jìn)入通道向下游徑向延伸。所述第一板限定至少一個進(jìn)入口、至少一個排出口，并且至少部分限定至少一個燃料噴嘴通道。所述防護(hù)罩至少部分圍繞套管，所述套管圍繞所述燃料噴嘴通道延伸。至少部分被所述套管圍繞的管可延伸穿過所述燃料噴嘴通道。所述管、所述套管和所述第一板可至少部分限定。第一流體流動通道大體上從所述進(jìn)入通道延伸到所述進(jìn)入口，并且所述第二流體流動通道大體上從所述排出口延伸到所述排出通道。
【專利說明】燃燒器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型總體上涉及一種燃燒器。

【背景技術(shù)】
[0002] 燃?xì)鉁u輪機(jī)通常包括壓縮機(jī)、多個燃燒器和渦輪機(jī)。通常，壓縮機(jī)和渦輪機(jī)沿公共 軸對齊，并且燃燒器位于壓縮機(jī)和渦輪機(jī)之間圍繞公共軸以環(huán)形陣列排列。在操作中，壓 縮機(jī)產(chǎn)生供應(yīng)到燃燒器的壓縮工作流體，例如壓縮空氣。燃料通過一個或多個燃料噴嘴供 應(yīng)到燃燒器，并且壓縮工作流體的至少一部分與燃料混合以形成可燃的燃料空氣混合物。 所述燃料空氣混合物在通常位于燃料噴嘴下游的燃燒區(qū)點(diǎn)燃，從而形成快速膨脹的高溫氣 體。所述高溫氣體從燃燒器流入渦輪機(jī)中。所述高溫氣體將動能注入連接到渦輪機(jī)內(nèi)的渦 輪機(jī)軸的多級旋轉(zhuǎn)葉片，從而旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)軸并做功。
[0003] 為了提高渦輪機(jī)效率，現(xiàn)代燃燒器在高溫下操作，而這會在置于燃燒器內(nèi)的多個 部件上產(chǎn)生高熱應(yīng)力。因此，供應(yīng)到燃燒器的壓縮工作流體的一部分可以用于冷卻多個部 件。例如，許多現(xiàn)代燃燒器可以包括大體呈環(huán)形的蓋組件，所述蓋組件至少部分環(huán)繞一個或 多個燃料噴嘴。所述蓋組件可以大體上為一個或多個燃料噴嘴提供結(jié)構(gòu)支撐，并且可以至 少部分限定流體通道，供燃料空氣混合物流動以進(jìn)入燃燒區(qū)內(nèi)。某些蓋組件設(shè)計(jì)可以包括 大體呈環(huán)形的蓋板，所述蓋板置于所述蓋組件的下游端，并且鄰接所述燃燒區(qū)。因此，所述 蓋板大體上暴露于極端高溫下，以致蓋板上產(chǎn)生高熱應(yīng)力。
[0004] 現(xiàn)有蓋組件設(shè)計(jì)試圖通過將一部分壓縮工作流體經(jīng)由延伸穿過所述蓋板表面的 多個冷卻孔輸送到所述蓋組件來緩和高熱應(yīng)力。該方法在業(yè)內(nèi)稱為噴射冷卻（effusion cooling)。但是，流過所述多個冷卻孔的壓縮工作流體可能以大體上尚未以與燃料混合的 狀態(tài)進(jìn)入燃燒區(qū)內(nèi)。因此，所產(chǎn)生的N0 X和/或C02的量可能增加，并且渦輪機(jī)效率可能降 低。因此，燃燒器需要為蓋組件提供冷卻，同時(shí)提高壓縮工作流體與燃料的預(yù)混合以便于燃 燒。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的方面和優(yōu)點(diǎn)在以下說明中進(jìn)行描述，或者可以從說明書中了解，或 者可以通過實(shí)踐本實(shí)用新型而了解。
[0006] 本實(shí)用新型的一個實(shí)施例是一種燃燒器，所述燃燒器具有周向延伸到所述燃燒器 內(nèi)的防護(hù)罩。所述防護(hù)罩可以限定至少一個進(jìn)入通道。第一板可以徑向延伸到所述防護(hù)罩 內(nèi)位于所述至少一個進(jìn)入通道下游處，其中所述第一板限定至少一個進(jìn)入口、至少一個排 出口，并且至少部分限定至少一個燃料噴嘴通道。套管可以至少部分被所述防護(hù)罩圍繞，并 且可以周向圍繞所述至少一個燃料噴嘴通道延伸。所述套管大體從所述第一板向所述至少 一個燃料噴嘴通道外部徑向延伸。管可以至少部分被所述套管圍繞，并且可以延伸穿過所 述至少一個燃料噴嘴通道。所述管、所述套管和所述第一板可以至少部分限定排出通道。所 述燃燒器可以進(jìn)一步包括從所述至少一個進(jìn)入通道延伸到所述至少一個進(jìn)入口的第一流 體流動通道，以及從所述至少一個排出口延伸到所述至少一個排出通道的第二流體流動通 道。
[0007] 如上所述的燃燒器，進(jìn)一步包括密封件，所述密封件徑向延伸在所述管與所述燃 料噴嘴通道之間，其中所述密封件進(jìn)一步限定所述排出通道。
[0008] 如上所述的燃燒器，其中所述至少一個進(jìn)入口置于所述防護(hù)罩與所述套管之間， 并且所述至少一個排出口置于所述至少一個燃料噴嘴通道與所述套管之間。
[0009] 如上所述的燃燒器，其中所述防護(hù)罩、所述套管和所述第一板至少部分限定位于 所述防護(hù)罩內(nèi)的進(jìn)入室。
[0010] 如上所述的燃燒器，其中所述套管、所述第一板和所述管至少部分限定位于所述 進(jìn)入室下游的排出室。
[0011] 如上所述的燃燒器，其中所述管至少部分限定位于所述第一板的所述至少一個排 出口上游的一個或多個流體通道。
[0012] 如上所述的燃燒器，進(jìn)一步包括第二板，所述第二板在位于所述至少一個進(jìn)入口 下游和所述至少一個排出口上游處圍繞所述第一板徑向延伸。
[0013] 如上所述的燃燒器，其中所述第一板和所述第二板至少部分限定位于所述進(jìn)入室 下游和所述排出室上游的中間室。
[0014] 如上所述的燃燒器，進(jìn)一步包括冷卻介質(zhì)供應(yīng)源，其中所述冷卻介質(zhì)供應(yīng)源與所 述防護(hù)罩的所述至少一個進(jìn)入通道流體連通。
[0015] 本實(shí)用新型的另一個實(shí)施例是一種燃燒器，所述燃燒器具有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩 周向延伸到所述燃燒器內(nèi)并且限定至少一個進(jìn)入通道。第一板徑向延伸到所述防護(hù)罩內(nèi)位 于所述至少一個進(jìn)入通道下游處。所述第一板限定至少一個進(jìn)入口、至少一個排出口以及 至少一個燃料噴嘴通道。第二板在位于所述至少一個進(jìn)入口下游和所述至少一個排出口上 游處圍繞所述第一板徑向延伸。套管可以至少部分被所述防護(hù)罩圍繞，并且可以徑向圍繞 所述至少一個燃料噴嘴通道延伸。所述套管大體從所述第一板向所述至少一個燃料噴嘴通 道外部徑向延伸。管可以延伸穿過所述至少一個燃料噴嘴通道。所述管、所述套管和所述 第一板可以至少部分限定排出通道。進(jìn)入室可以至少部分被所述防護(hù)罩、所述第一板和所 述套管限定。排出室可以置于所述進(jìn)入室下游，并且至少部分被所述套管、所述第一板和所 述管限定。
[0016] 如上所述的燃燒器，進(jìn)一步包括密封件，所述密封件徑向延伸在所述管與所述燃 料噴嘴通道之間，其中所述密封件進(jìn)一步限定所述排出室。
[0017] 如上所述的燃燒器，其中所述至少一個進(jìn)入口置于所述防護(hù)罩與所述套管之間， 并且所述至少一個排出口置于所述至少一個燃料噴嘴通道與所述套管之間。
[0018] 如上所述的燃燒器，其中所述管至少部分限定位于所述第一板的所述至少一個排 出口上游的至少一個流體通道。
[0019] 如上所述的燃燒器，進(jìn)一步包括具有多個導(dǎo)向葉片的燃料噴嘴，所述多個導(dǎo)向葉 片至少部分被所述管圍繞，其中所述管的所述至少一個流體通道中的至少一個流體通道位 于所述多個導(dǎo)向葉片的上游。
[0020] 如上所述的燃燒器，其中所述第一板和所述第二板至少部分限定位于所述進(jìn)入室 下游和所述排出室上游的中間室。
[0021] 如上所述的燃燒器，其中所述至少一個進(jìn)入通道提供冷卻介質(zhì)供應(yīng)源與所述進(jìn)入 室之間的流體連通。
[0022] 本實(shí)用新型還可以包括一種燃燒器，所述燃燒器具有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩周向延 伸到所述燃燒器內(nèi)。所述防護(hù)罩限定至少一個進(jìn)入通道。第一板徑向大體上延伸到所述防 護(hù)罩內(nèi)位于所述至少一個進(jìn)入通道下游處。所述第一板可以限定至少一個進(jìn)入口、至少一 個排出口以及至少一個燃料噴嘴通道。第二板在位于所述至少一個進(jìn)入口下游和所述至少 一個排出口上游處圍繞所述第一板徑向延伸。套管至少部分被所述防護(hù)罩圍繞，并且大體 上徑向圍繞所述至少一個燃料噴嘴通道延伸。所述套管從所述第一板向所述至少一個燃料 噴嘴通道外部徑向延伸。第一流體流動通道可以至少部分被所述至少一個進(jìn)入通道、所述 防護(hù)罩、所述套管和所述至少一個進(jìn)入口限定。至少部分被所述套管圍繞的管延伸穿過所 述至少一個燃料噴嘴通道。第二流體流動通道至少部分被所述至少一個排出口、所述套管 和所述管限定。所述第二流體流動通道大體上沿與所述第一流體流動通道大體平行且相反 的方向延伸。
[0023] 如上所述的燃燒器，其中所述至少一個進(jìn)入口置于所述防護(hù)罩與所述套管之間， 并且所述至少一個排出口置于所述至少一個燃料噴嘴通道與所述套管之間。
[0024] 如上所述的燃燒器，其中所述管至少部分限定一個或多個流體通道，所述一個或 多個流體通道位于所述第一板的所述至少一個排出口上游，并且與所述第二流體流動通道 流體連通。
[0025] 如上所述的燃燒器，進(jìn)一步包括冷卻介質(zhì)供應(yīng)源，其中所述冷卻介質(zhì)供應(yīng)源與所 述防護(hù)罩的所述至少一個進(jìn)入通道流體連通。
[0026] 在閱讀以下說明之后，所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將更好地了解這些實(shí)施例及其 他內(nèi)容的特征和方面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 本說明書參考附圖，針對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員，完整且可實(shí)現(xiàn)地公開了本實(shí)用新 型，包括其最佳模式，在附圖中：
[0028] 圖1是可以包括本實(shí)用新型多個實(shí)施例的示例性燃燒器的簡化截面圖；
[0029] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型至少一個實(shí)施例的圖1所示燃燒器的局部放大截面圖；
[0030] 圖3是根據(jù)本實(shí)用新型至少一個實(shí)施例的圖2所示燃燒器的局部放大截面圖；
[0031] 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型至少一個實(shí)施例的圖2所示燃燒器的局部放大截面圖；
[0032] 圖5是根據(jù)本實(shí)用新型至少一個實(shí)施例的圖2所示燃燒器的放大截面圖；以及
[0033] 圖6是根據(jù)本實(shí)用新型至少一個實(shí)施例的圖2所示燃燒器的放大截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 現(xiàn)在將詳細(xì)參考本實(shí)用新型的實(shí)施例，這些實(shí)施例的一個或多個實(shí)例在附圖中圖 示?！揪唧w實(shí)施方式】部分使用數(shù)字和字母來指代附圖中的特征。附圖和說明中使用類似或 相同的標(biāo)記來指代本實(shí)用新型的類似或相同部分。本說明書中所用術(shù)語"第一"、"第二"和 "第三"可以互換使用以區(qū)分不同部件，但不用于指示各個部件的位置或重要性。此外，術(shù) 語"上游"和"下游"是指流體通道內(nèi)部件的相對位置。例如，如果流體從部件A向部件B流 動,則部件A位于部件B的上游。相反地，如果部件B接納來自部件A的流體，則流體B位 于部件A的下游。
[0035] 每個實(shí)施例均用于解釋本實(shí)用新型，而非限制本實(shí)用新型。事實(shí)上，所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員清楚地了解，在不脫離本實(shí)用新型的范圍或精神的前提下，可以對本實(shí)用新型做出 各種修改和變化。例如，作為一個實(shí)施例的一部分說明或描述的特征可用于其他實(shí)施例中， 從而得到另一個實(shí)施例。因此，本實(shí)用新型應(yīng)涵蓋在隨附權(quán)利要求書及其等效物的范圍內(nèi) 的此類修改和變化。
[0036] 本實(shí)用新型的多個實(shí)施例包括一種燃燒器以及一種用于冷卻所述燃燒器的方法。 在特定實(shí)施例中，所述燃燒器可以大體上包括防護(hù)罩，所述防護(hù)罩周向延伸到所述燃燒器 的至少一部分內(nèi)。所述防護(hù)罩可以大體上限定至少一個進(jìn)入通道。第一板可以大體上徑向 延伸到第二防護(hù)罩內(nèi)，所述的第二防護(hù)罩大體位于所述進(jìn)入通道的下游。所述第一板可以 大體上限定至少一個進(jìn)入口、至少一個排出口以及至少一個燃料噴嘴通道。第二板在位于 所述至少一個進(jìn)入口下游和所述至少一個排出口上游處圍繞所述第一板大體徑向和/或 周向延伸。套管可以圍繞所述至少一個燃料噴嘴通道。所述套管可以從所述第一板延伸， 所述第一板與所述防護(hù)罩大體平行。管可以延伸穿過所述至少一個燃料噴嘴通道，所述燃 料噴嘴通道至少部分被所述套管環(huán)繞。第一流體流動通道可以大體上被限定為從所述第一 防護(hù)罩的至少一個進(jìn)入通道和所述第一板的至少一個進(jìn)入口延伸。第二流體流動通道可 以大體上被限定為從所述至少一個排出口延伸到排出通道，所述排出通道至少部分被所述 管、所述第一板和所述套管限定。在特定實(shí)施例中，所述第二流體流動通道可以沿與所述第 一流體流動通道大體相反且平行的方向輸送冷卻介質(zhì)。此外，所述套管可以將所述第一流 體流動通道與所述第二流體流動通道大體隔開。
[0037] 在操作中，冷卻介質(zhì)可以經(jīng)由所述進(jìn)入通道流入所述第一流體流動通道中。所述 冷卻介質(zhì)可以穿過所述至少一個進(jìn)入口與所述第二板接觸，從而冷卻所述第二板。所述冷 卻介質(zhì)隨后可以流過所述至少一個排出口而進(jìn)入所述第二流體流動通道中。在特定實(shí)施例 中，所述冷卻介質(zhì)可以沿所述管向所述燃燒器的頭端流動，以便與壓縮工作流體流的主要 部分混合。通過這種方式，所述冷卻介質(zhì)和所述壓縮工作流體的主要部分可以與燃料混合， 以便在燃燒器的燃燒區(qū)燃燒。因此，可以減少進(jìn)入燃燒區(qū)的未混合工作流體，從而減少產(chǎn)生 的N0 X和/或C02，以及/或者提高總體的渦輪機(jī)效率。
[0038] 圖1示出了示例性燃燒器10的簡化截面圖。如圖所示，燃燒器10可以大體上包 括一個或多個外殼12,所述外殼至少部分限定圍繞燃燒器10的壓縮機(jī)排放室14。壓縮機(jī) 排放室14可以與大體置于燃燒器10的上游的壓縮機(jī)16(部分示出）流體連通。端蓋18 可以置于燃燒器10的一端上。一個或多個燃料噴嘴20可以從端蓋18延伸，并且至少部分 延伸穿過燃燒器10。端蓋18以及/或者一個或多個燃料噴嘴20可以與燃料供應(yīng)21流體 連通。蓋組件22可以在燃燒器10的至少一部分內(nèi)大體徑向和軸向延伸，并且可以至少部 分圍繞一個或多個燃料噴嘴20的至少一部分。
[0039] 大體呈環(huán)形的燃燒襯里24可以圍繞蓋組件22的下游端26。燃燒襯里24可以大 體上軸向延伸穿過燃燒器10的至少一部分。燃燒區(qū)28可以至少部分限定在燃燒襯里24 內(nèi)大體位于蓋組件22下游端26的下游處。過渡導(dǎo)管30可以至少部分圍繞燃燒襯里24的 至少一部分。過渡導(dǎo)管30可以大體上軸向延伸穿過燃燒器10,并且可以止于與一個或多 個固定噴嘴32鄰接處。燃燒襯里24和/或過渡導(dǎo)管30可以至少部分限定高溫氣體通道 34,所述高溫氣體通道大體上軸向延伸穿過燃燒器10。盡管燃燒襯里24如圖所示和描述， 但所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)了解，在替代的燃燒器10構(gòu)造中，過渡導(dǎo)管30可以圍繞蓋 組件22的下游端26,軸向延伸穿過燃燒器10并止于與多個固定噴嘴32鄰接處，從而無需 設(shè)置燃燒襯里24。
[0040] 在特定實(shí)施例中，如圖1所示，一個或多個流動套管36可以至少部分圍繞蓋組件 22、過渡導(dǎo)管30和/或燃燒襯里24,以便至少部分在兩者之間限定環(huán)形通道38。附加地或 替代地，環(huán)形通道38可以至少部分限定在燃燒襯里24和/或過渡導(dǎo)管30、蓋組件22以及 圍繞燃燒器10的一個或多個外殼12中的至少一個外殼之間。燃燒器10的頭端40可以至 少部分限定在端蓋18、一個或多個外殼12中的至少一個外殼，以及蓋組件22的至少一部分 內(nèi)。環(huán)形通道38可以使壓縮機(jī)排放室14與頭端40流體連通。
[0041] 在操作中，諸如空氣等壓縮工作流體42可以從壓縮機(jī)16流入壓縮機(jī)排放室14 內(nèi)?？傮w來說，壓縮工作流體42的主要部分流過過渡導(dǎo)管30和/或燃燒襯里24,經(jīng)由環(huán)形 通道38流入燃燒器10的頭端40內(nèi)。隨著壓縮工作流體42的主要部分流過環(huán)形通道38 并與過渡導(dǎo)管30、燃燒襯里24或一個或多個套管36和/或環(huán)形通道38各處的其他流動障 礙物這些部件中的至少一個部件發(fā)生摩擦，當(dāng)壓縮工作流體42穿過蓋組件22流過環(huán)形通 道向燃燒器10的頭端40流動時(shí)，所述壓縮工作流體的主要部分的壓力通常可能大幅降低。
[0042] 在壓縮工作流體42的主要部分中，至少一部分可以在端蓋18處反向流動，并且可 以流過蓋組件22的至少一部分和/或流過或圍繞一個或多個燃料噴嘴20。壓縮工作流體 42的主要部分可以與流過一個或多個燃料噴嘴20的燃料混合，從而提供用于在燃燒器10 內(nèi)燃燒的燃料空氣混合物。所述燃料空氣混合物流入燃燒區(qū)28內(nèi)并燃燒，產(chǎn)生快速膨脹的 高溫氣體。高溫氣體沿高溫氣體通道34流動，并在離開燃燒器10時(shí)流過一個或多個固定 噴嘴32。當(dāng)燃料空氣混合物在燃燒區(qū)28內(nèi)燃燒時(shí)，火焰和/或高溫氣體的一部分可以位于 蓋組件22的下游端26附近，從而在蓋組件22的下游端26處產(chǎn)生極高的熱應(yīng)力。
[0043] 圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型至少一個實(shí)施例的燃燒器10的局部放大截面圖，并且 圖3示出了圖2所示蓋組件22的下游部分的放大截面圖。如圖2和3所示，蓋組件22可 以大體上包括至少一個防護(hù)罩46,所述防護(hù)罩周向延伸在燃燒器10的至少一部分內(nèi)并且 軸向延伸穿過燃燒器10的至少一部分。至少一個進(jìn)入通道48可以至少部分由至少一個防 護(hù)罩46中的至少一個防護(hù)罩限定。如圖3所示，第一板50具有與第二側(cè)54軸向隔開的第 一側(cè)52,其可以大體上在位于至少一個進(jìn)入通道48下游處徑向延伸在至少一個防護(hù)罩46 內(nèi)的至少一個防護(hù)罩內(nèi)。如圖3所示，第一板50可以大體上限定至少一個進(jìn)入口 56和至 少一個排出口 58。第二板60可以在第一板50的至少一個進(jìn)入口 56的下游和至少一個排 出口 58的上游處置于與第一板50的第二側(cè)54大體鄰接處。在特定的實(shí)施例中，如圖2所 示，蓋組件22可以進(jìn)一步包括與端蓋18大體鄰接的導(dǎo)流板62。導(dǎo)流板62可以圍繞至少一 個防護(hù)罩46中的至少一個防護(hù)罩的上游端徑向和/或周向延伸。
[0044] 在特定實(shí)施例中，如圖3所示，至少一個防護(hù)罩46可以包括第一防護(hù)罩64和第二 防護(hù)罩66。第一防護(hù)罩64和第二防護(hù)罩66可以大體上共軸。在特定實(shí)施例中，第一防護(hù) 罩64可以在第一端68處連接到支撐環(huán)70,所述支撐環(huán)大體上徑向和/或周向延伸在燃燒 器10內(nèi)。附加地或替代地，第一防護(hù)罩64可以連接到至少一個防護(hù)罩46中的另一個防護(hù) 罩和/或連接到一個或多個外殼12中的至少一個外殼。如圖所示，第一防護(hù)罩64的第二 端72可以被配置成與第二防護(hù)罩66的第一端74接合。例如，一個或多個銷槽76可以大 體上徑向延伸穿過第一防護(hù)罩64和第二防護(hù)罩66,其中第一防護(hù)罩64的一個或多個銷槽 76可以大體上與第二防護(hù)罩66的一個或多個銷槽76--對齊。通過這種方式，止動銷78 可以插入銷槽76中，以連接第一防護(hù)罩64和第二防護(hù)罩66?；蛘?，第二防護(hù)罩66可以焊 接或銅焊到第一防護(hù)罩64。在進(jìn)一步實(shí)施例中，第二防護(hù)罩66和第一防護(hù)罩64可以鑄造 和/或機(jī)加工成整體部件。
[0045] 在特定實(shí)施例中，如圖3所示，第一板50的第一側(cè)52可以大體上包括第一外圍 邊緣80,所述外圍邊緣大體上圍繞第一板50的第一側(cè)52周向延伸。第二外圍邊緣82可以 大體上圍繞第一板50的第二側(cè)54周向延伸。在特定實(shí)施例中，第一外圍邊緣80可以大體 上沿背離第一板50的第一側(cè)52的方向軸向延伸。附加地或替代地，第二外圍邊緣82可以 大體上沿背離第一板50的第二側(cè)54的方向軸向延伸。
[0046] 如圖3所不，至少一個進(jìn)入口 56可以在位于至少一個防護(hù)罩46的徑向內(nèi)部大體 上軸向延伸穿過第一板50。至少一個進(jìn)入口 56可以大體上呈圓柱形、圓錐形、橢圓形或任 何形狀或任何形狀組合或者具有任何大小，從而促進(jìn)流體流過第一板50。在特定實(shí)施例中， 至少一個進(jìn)入口 56中的至少一個進(jìn)入口可以以大體垂直于第二側(cè)54的角度與第一板50 的第二側(cè)54相交。附加地或替代地，至少一個進(jìn)入口 56中的至少一個進(jìn)入口可以以相對 于第二側(cè)54的銳角與第一板50的第二側(cè)54相交。如圖所示，至少一個排出口 58可以大 體上從第二側(cè)54穿過第一板50軸向延伸到第一側(cè)52,并且徑向延伸到至少一個進(jìn)入口 56 內(nèi)部。至少一個排出口 58可以大體上呈圓柱形、圓錐形、橢圓形或任何形狀或任何形狀組 合或者具有任何大小，從而促進(jìn)流體從第二側(cè)54穿過第一板50流到第一側(cè)52上。
[0047] 在特定實(shí)施例中，如圖3所示，第二板60可以連接到第一板50的第二側(cè)56和/ 或連接到第一板50的第二外圍邊緣80。在特定實(shí)施例中，第二板60可以至少部分被至少 一個防護(hù)罩46中的至少一個防護(hù)罩圍繞。在特定實(shí)施例中，第二板60可以與至少一個防 護(hù)罩46相鄰。盡管公開的是大體呈圓柱形的第二板60,但是所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員清 楚地了解，第二板60可以具有與第一板50互補(bǔ)的任何形狀。例如，但不限于，第二板60可 以呈楔形、橢圓形或者任何非圓形形狀。
[0048] 如圖3所示，第二板60可以大體上包括冷側(cè)84和熱側(cè)86。第二板60可以進(jìn)一步 限定多個冷卻通道88,所述多個冷卻通道大體上從冷側(cè)84軸向延伸到熱側(cè)86,從而提供穿 過第二板60的流體連通。在多個實(shí)施例中，第二板60的熱側(cè)86的至少一部分可以涂覆 有諸如熱障涂層等耐熱材料90,從而減小在燃燒器10運(yùn)行期間第二板60上的熱應(yīng)力。
[0049] 如圖2和3所示，至少一個燃料噴嘴通道92可以大體上軸向延伸穿過第一板50 和第二板60。此外，如圖2所示，至少一個燃料噴嘴通道92可以大體上軸向延伸穿過導(dǎo)流 板62。第一板50和/或第二板60可以至少部分限定至少一個燃料噴嘴通道92。至少一 個燃料噴嘴通道92可以至少部分被至少一個防護(hù)罩46圍繞。如圖3所示，第一板50可以 進(jìn)一步限定至少一個密封槽94。密封槽94大體上圍繞至少一個燃料噴嘴通道92的內(nèi)表面 周向和/或徑向延伸。在特定實(shí)施例中，諸如活塞密封件等徑向密封件96可以置于至少一 個密封槽94內(nèi)。
[0050] 如圖2和3所示，至少一個大體呈環(huán)形的套管98可以圍繞至少一個燃料噴嘴通道 92周向延伸并且從所述至少一個燃料噴嘴通道徑向向外延伸。至少一個套管98可以大體 上從第一板50的第一側(cè)52向燃燒器10的頭端40軸向延伸。在特定實(shí)施例中，如圖2所 示，至少一個套管98可以從第一板50的第一側(cè)52延伸到導(dǎo)流板62。至少一個套管98可 以通過所屬領(lǐng)域中的已知方法連接到第一板50的第一側(cè)52。例如，但不限于，至少一個套 管98可以焊接或銅焊到第一板50的第一側(cè)52?；蛘?，至少一個套管98可以鑄造和/或機(jī) 加工成與第一板50形成一體。
[0051] 在特定實(shí)施例中，如果圖2和3所示，管102可以至少部分延伸穿過至少一個燃料 噴嘴通道92中的每個或全部燃料噴嘴通道。管102可以至少部分被至少一個套管98圍 繞。在特定實(shí)施例中，如圖2所示，管102可以從第一板50和/或第二板60穿過至少一個 燃料噴嘴通道92延伸到導(dǎo)流板62和/或大體鄰接燃燒器10的頭端40處。如圖所示，管 102可以大體上平行于至少一個套管98延伸。如圖2和3所示，管102可以至少部分限定 預(yù)混合流動通道104,以便經(jīng)由蓋組件22將燃料和/或空氣輸送到燃燒器10的燃燒區(qū)28 內(nèi)。在特定實(shí)施例中，管102可以限定至少一個噴射口 106,所述噴射口大體上位于第一 板50的排出口 58的下游。至少一個噴射口 106可以置于沿管102的任何位置。例如，在 蓋組件22的上游端和/或?qū)Я靼?2與第一板50的第一側(cè)52之間。至少一個噴射口 106 可以提供穿過管102和進(jìn)入預(yù)混合流動通道104內(nèi)的流體連通。
[0052] 管102可以至少部分圍繞一個或多個燃料噴嘴20中的一個燃料噴嘴?；蛘?，管 102可以連接到一個或多個燃料噴嘴20中的一個燃料噴嘴。在特定實(shí)施例中，如圖2和3 所示，一個或多個燃料噴嘴20中的至少一個燃料噴嘴可以包括連接到端蓋18的大體軸向 延伸的流體導(dǎo)管108。流體導(dǎo)管108可以與燃料供應(yīng)21流體連通。多個導(dǎo)向葉片110可 以從流體導(dǎo)管108徑向向外延伸。多個導(dǎo)向葉片110中的每個或一些導(dǎo)向葉片可以與流體 導(dǎo)管108流體連通。多個導(dǎo)向葉片110可以延伸在流體導(dǎo)管108與管102之間。在特定實(shí) 施例中，如圖3所示，管102的至少一個噴射口 106可以置于第一板50的排出口 58的下游 和多個導(dǎo)向葉片110的上游。附加地或替代地，至少一個噴射口 106中的至少一個噴射口 可以置于第一板50的至少一個排出口 58的下游和多個導(dǎo)向葉片110的下游。多個導(dǎo)向葉 片110中的至少一個導(dǎo)向葉片可以至少部分限定一個或多個流體通道111，所述流體通道 大體上徑向延伸穿過導(dǎo)向葉片110和流體導(dǎo)管108。通道111可以與至少一個噴射口 106 中的至少一個噴射口流體連通。
[0053] 在特定實(shí)施例中，如圖2和3所示，燃燒器10可以進(jìn)一步包括外部環(huán)形通道112， 所述外部環(huán)形通道至少部分限定在一個或多個流動套管36與一個或多個外殼12中的至少 一個外殼之間。外部環(huán)形通道112可以與圖1所示的壓縮機(jī)排放室14、壓縮機(jī)16和/或圖 2和圖3中所示的外部冷卻介質(zhì)供應(yīng)源114流體連通。如圖2和3所示，燃燒器10可以進(jìn) 一步包括至少一個支柱116,所述支柱大體上徑向延伸在外部環(huán)形通道112與至少一個防 護(hù)罩46之間。至少一個支柱116可以大體上軸向和/或徑向延伸穿過環(huán)形通道38,所述 環(huán)形通道至少部分限定在蓋組件22與一個或多個外殼12之間。至少一個支柱116可以 至少部分限定大體上徑向延伸穿過其中的冷卻流動通道118。冷卻流動通道118可以與外 部環(huán)形通道112流體連通。附加地或替代地，冷卻流動通道118可以與外部冷卻介質(zhì)供應(yīng) 源114流體連通。在特定實(shí)施例中，如圖2和3所示，至少一個防護(hù)罩46的至少一個進(jìn)入 通道48可以大體上與冷卻流動通道118對齊。
[0054] 在特定實(shí)施例中，如圖2和3所示，進(jìn)入室120可以至少部分由至少一個防護(hù)罩 46、套管98和第一板50限定。此外，進(jìn)入室120可以進(jìn)一步由導(dǎo)流板62限定。至少一個 進(jìn)入通道48可以提供從外部環(huán)形通道112、環(huán)形通道38和/或外部冷卻介質(zhì)供應(yīng)源114到 進(jìn)入室120中的流體連通。如圖3所示，第一流體流動通道122可以至少部分從至少一個 進(jìn)入通道48穿過進(jìn)入室120延伸到第一板50的至少一個進(jìn)入口 56內(nèi)。
[0055] 如圖3所示，中間室124可以至少部分限定在位于進(jìn)入室120和第一流體流動通 道122下游的第一板50與第二板60之間。此外，中間室124可以進(jìn)一步由至少一個燃料噴 嘴通道92限定。至少一個進(jìn)入口 56可以提供進(jìn)入室120與中間室124之間的流體連通。 如圖3所示，第一流體流動通道122下游的中間流體流動通道126可以至少部分從至少一 個進(jìn)口 56穿過中間室124延伸到第一板50的至少一個排出口 58內(nèi)。
[0056] 如圖2和3所示，中間室124下游的排出通道128可以至少部分限定在套管98、 第一板50與管102之間。如圖2所示，排出通道128可以進(jìn)一步由導(dǎo)流板62限定。如圖 2和3所示，至少一個排出口 58可以提供中間室124與排出通道128之間的流體連通。如 圖3所示，中間流體流動通道126下游的第二流體流動通道130可以至少部分從至少一個 排出口 58穿過排出通道128延伸到圖2中所示的燃燒器10的頭端40內(nèi)。附加地或替代 地，如圖2和3所示，第二流體流動通道130可以至少部分由至少一個噴射口 106限定，所 述噴射口穿過管102延伸到預(yù)混合流體通道104內(nèi)，所述預(yù)混合流體通道限定在管102內(nèi)。
[0057] 在一個實(shí)施例中，如圖4所示，諸如壓縮工作流體的次要部分等加壓冷卻介質(zhì)132 可以流過外部環(huán)形通道112和/或從外部冷卻介質(zhì)供應(yīng)源114流過一個或多個支柱116的 冷卻通道118,以及/或者經(jīng)由至少一個防護(hù)罩46的至少一個進(jìn)入通道48流入進(jìn)入室120 內(nèi)。冷卻介質(zhì)可以在第一壓力P1和第一溫度T1下沿第一流體流動通道122流過進(jìn)入室 120。冷卻介質(zhì)132隨后可以經(jīng)由至少一個進(jìn)入口 56流入中間室124中。隨著冷卻介質(zhì) 132從進(jìn)入室120流到中間室124,壓力可能降低。因此，中間室124中的冷卻介質(zhì)可以處 于低于第一壓力P1的第二壓力P2下。至少一個進(jìn)入口 56可以以大體垂直于第二板60的 冷側(cè)84的角度輸送冷卻介質(zhì)132,從而向第二板60提供沖擊冷卻。附加地或替代地，至少 一個進(jìn)入口 56可以以相對于第一板46的第二側(cè)54的銳角將冷卻介質(zhì)輸送到第二板60的 冷側(cè)84上，從而向第二板60提供沖擊冷卻、對流冷卻或傳導(dǎo)冷卻中的至少一種冷卻。
[0058] 隨著冷卻介質(zhì)132流過中間室124,熱能可以從第二板60傳遞到冷卻介質(zhì)132中。 因此，冷卻介質(zhì)132的溫度可以升高到第二溫度T2。冷卻介質(zhì)132可以沿中間流體流動通 道126流動到至少一個排出口 58。隨著冷卻介質(zhì)132經(jīng)由至少一個排出口 58流入排出通 道128中，冷卻介質(zhì)132的壓力可以進(jìn)一步降低，從而致使排出通道128處于第三壓力P3 下。隨著冷卻介質(zhì)132沿第二流體流動通道130流動，冷卻介質(zhì)132可以流向燃燒器10的 頭端40,并且可以在其中與壓縮工作流體42的主要部分混合，然后進(jìn)入管102內(nèi)的預(yù)混合 流體通道104中。因此，冷卻介質(zhì)132可以有效地冷卻第二板60,從而延長蓋組件22和/ 或燃燒器10的整體機(jī)械壽命，從而能夠降低操作和維修成本。附加地或替代地，通過將冷 卻介質(zhì)132循環(huán)到壓縮工作流體42的主要部分流中，燃料、壓縮工作流體42的主要部分和 /或冷卻介質(zhì)132能夠得到更充分的混合。因此，可以減少燃燒器10產(chǎn)生的不良排放，例 如氮氧化物（N0 X)和/或二氧化碳（C02)。附加地或替代地，冷卻介質(zhì)132可以流過位于多 個導(dǎo)向葉片110上游和/或下游的至少一個噴射口 106,從而更充分地混合燃料、壓縮工作 流體42的主要部分和/或冷卻介質(zhì)132。
[0059] 圖5和6示出了本實(shí)用新型的替代實(shí)施例。如圖5所示，其中示出了具有上述延 伸穿過蓋組件22的多個燃料噴嘴20的一個實(shí)施例。此外，圖5和6示出了第一板軸向隔 開第二板與至少一個防護(hù)罩的至少一個實(shí)施例。例如，至少一個防護(hù)罩可以連接到第一板 50的第一外圍邊緣80,并且第二板60可以連接到第一板50的第二外圍邊緣82。圖6還示 出了具有單個燃料噴嘴20的至少一個實(shí)施例。
[0060] 所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以輕易地從本說明書中所述的教義中了解到，相對 于圖2到6示出和描述的多個實(shí)施例還可以提供一種用于冷卻燃燒器10的方法。所述方 法大體上包括以第一壓力P1使冷卻介質(zhì)132流入進(jìn)入室120中并流過第一流體流動通道 122。冷卻介質(zhì)132隨后可以流過至少一個進(jìn)入口 56,流過第一板50并流入中間室124中。 冷卻介質(zhì)132可以以大體垂直于第二板60的角度撞擊到第二板60上?；蛘撸鋮s介質(zhì)132 可以以相對于第二板60的銳角與第二板60相交。冷卻介質(zhì)132可以在第三壓力P3下沿 中間流體流動通道126經(jīng)由至少一個排出口 58流入排出通道128中。冷卻介質(zhì)132隨后 可以經(jīng)由第二流體流動通道130流到燃燒器10的頭端40,并且在其中與壓縮工作流體42 的主要部分混合?；蛘撸鋮s介質(zhì)132可以流過位于多個導(dǎo)向葉片110上游和/或下游的 管102的至少一個噴射口 106。附加地或替代地，冷卻介質(zhì)可以流過一個或多個流體通道 111，所述流體通道延伸穿過多個導(dǎo)向葉片110中的至少一個導(dǎo)向葉片。壓縮工作流體42 的主要部分和冷卻介質(zhì)132可以在管102內(nèi)與燃料混合，然后流入燃燒區(qū)28內(nèi)。
[0061] 本說明書使用了各種實(shí)例來公開本實(shí)用新型，包括最佳模式，同時(shí)也讓所屬領(lǐng)域 的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本實(shí)用新型，包括制造并使用任何裝置或燃燒器，以及實(shí)施所涵 蓋的任何方法。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定，并可包含所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 想出的其他實(shí)例。如果其他此類實(shí)例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此 類實(shí)例包含的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無實(shí)質(zhì)差別，則此類實(shí)例也應(yīng)在權(quán)利 要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種燃燒器，包括： a. 防護(hù)罩，所述防護(hù)罩在所述燃燒器內(nèi)周向延伸，其中所述防護(hù)罩限定至少一個進(jìn)入 通道； b. 第一板，所述第一板在述防護(hù)罩內(nèi)從所述至少一個進(jìn)入通道向下游徑向延伸，其中 所述第一板限定至少一個進(jìn)入口、至少一個排出口以及至少一個燃料噴嘴通道； c. 套管，所述套管至少部分被所述防護(hù)罩圍繞并且圍繞所述至少一個燃料噴嘴通道徑 向延伸，其中所述套管從所述第一板向所述至少一個燃料噴嘴通道朝外徑向延伸； d. 管，所述管至少部分被所述套管圍繞并且延伸穿過所述至少一個燃料噴嘴通道，其 中所述管、所述套管和所述第一板至少部分限定排出通道； e. 第一流體流動通道，所述第一流體流動通道從所述至少一個進(jìn)入通道延伸到所述至 少一個進(jìn)入口；以及 f. 第二流體流動通道，所述第二流體流動通道從所述至少一個排出口延伸到所述至少 一個排出通道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，進(jìn)一步包括密封件，所述密封件徑向延伸在所述管 與所述燃料噴嘴通道之間，其中所述密封件進(jìn)一步限定所述排出通道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其中所述至少一個進(jìn)入口置于所述防護(hù)罩與所述套 管之間，并且所述至少一個排出口置于所述至少一個燃料噴嘴通道與所述套管之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，其中所述防護(hù)罩、所述套管和所述第一板至少部分 限定位于所述防護(hù)罩內(nèi)的進(jìn)入室。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒器，其中所述套管、所述第一板和所述管至少部分限定 位于所述進(jìn)入室下游的排出室。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒器，其中所述管至少部分限定位于所述第一板的所述至 少一個排出口上游的一個或多個流體通道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒器，進(jìn)一步包括第二板，所述第二板在位于所述至少一 個進(jìn)入口下游和所述至少一個排出口上游處圍繞所述第一板徑向延伸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃燒器，其中所述第一板和所述第二板至少部分限定位于所 述進(jìn)入室下游和所述排出室上游的中間室。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器，進(jìn)一步包括冷卻介質(zhì)供應(yīng)源，其中所述冷卻介質(zhì)供 應(yīng)源與所述防護(hù)罩的所述至少一個進(jìn)入通道流體連通。
10. -種燃燒器，包括： a. 防護(hù)罩，所述防護(hù)罩在所述燃燒器內(nèi)周向延伸，其中所述防護(hù)罩限定至少一個進(jìn)入 通道； b. 第一板，所述第一板在所述防護(hù)罩內(nèi)從所述至少一個進(jìn)入通道向下游徑向延伸，其 中所述第一板限定至少一個進(jìn)入口、至少一個排出口以及至少一個燃料噴嘴通道； c. 第二板，所述第二板在位于所述至少一個進(jìn)入口下游和所述至少一個排出口上游處 圍繞所述第一板徑向延伸； d. 套管，所述套管至少部分被所述防護(hù)罩圍繞并且圍繞所述至少一個燃料噴嘴通道徑 向延伸，其中所述套管從所述第一板向所述至少一個燃料噴嘴通道外部徑向延伸； e. 管，所述管延伸穿過所述至少一個燃料噴嘴通道，其中所述管、所述套管和所述第一 板至少部分限定排出通道； f. 進(jìn)入室，所述進(jìn)入室位于所述防護(hù)罩內(nèi)，并且至少部分由所述防護(hù)罩、所述第一板和 所述套管限定；以及 g. 排出室，所述排出室位于所述進(jìn)入室下游，并且至少部分由所述套管、所述第一板和 所述管限定。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，進(jìn)一步包括密封件，所述密封件徑向延伸在所述 管與所述燃料噴嘴通道之間，其中所述密封件進(jìn)一步限定所述排出室。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其中所述至少一個進(jìn)入口置于所述防護(hù)罩與所述 套管之間，并且所述至少一個排出口置于所述至少一個燃料噴嘴通道與所述套管之間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其中所述管至少部分限定位于所述第一板的所述 至少一個排出口上游的至少一個流體通道。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃燒器，進(jìn)一步包括具有多個導(dǎo)向葉片的燃料噴嘴，所述 多個導(dǎo)向葉片至少部分被所述管圍繞，其中所述管的所述至少一個流體通道中的至少一個 流體通道位于所述多個導(dǎo)向葉片的上游。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其中所述第一板和所述第二板至少部分限定位于 所述進(jìn)入室下游和所述排出室上游的中間室。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃燒器，其中所述至少一個進(jìn)入通道提供冷卻介質(zhì)供應(yīng)源 與所述進(jìn)入室之間的流體連通。
17. -種燃燒器，包括： a. 防護(hù)罩，所述防護(hù)罩在所述燃燒器內(nèi)周向延伸，其中所述防護(hù)罩限定至少一個進(jìn)入 通道； b. 第一板，所述第一板在所述防護(hù)罩內(nèi)從所述至少一個進(jìn)入通道向下游徑向延伸，其 中所述第一板限定至少一個進(jìn)入口、至少一個排出口以及至少一個燃料噴嘴通道； c. 第二板，所述第二板在位于所述至少一個進(jìn)入口下游和所述至少一個排出口上游處 圍繞所述第一板徑向延伸； d. 套管，所述套管至少部分被所述防護(hù)罩圍繞并且圍繞所述至少一個燃料噴嘴通道徑 向延伸，其中所述套管從所述第一板向所述至少一個燃料噴嘴通道外部徑向延伸； e. 第一流體流動通道，所述第一流體流動通道至少部分由所述至少一個進(jìn)入通道、所 述防護(hù)罩、所述套管和所述至少一個進(jìn)入口限定； f. 管，所述管至少部分被所述套管圍繞并且延伸穿過所述至少一個燃料噴嘴通道；以 及 g. 第二流體流動通道，所述第二流體流動通道至少部分由所述至少一個排出口、所述 套管和所述管限定，其中所述第二流體流動通道沿與所述第一流體流動通道相反且大體平 行的方向延伸。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃燒器，其中所述至少一個進(jìn)入口置于所述防護(hù)罩與所述 套管之間，并且所述至少一個排出口置于所述至少一個燃料噴嘴通道與所述套管之間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃燒器，其中所述管至少部分限定一個或多個流體通道， 所述一個或多個流體通道位于所述第一板的所述至少一個排出口上游，并且與所述第二流 體流動通道流體連通。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃燒器，進(jìn)一步包括冷卻介質(zhì)供應(yīng)源，其中所述冷卻介質(zhì) 供應(yīng)源與所述防護(hù)罩的所述至少一個進(jìn)入通道流體連通。
【文檔編號】F23R3/28GK203880748SQ201320677205
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】P.B.梅爾頓, B.W.羅米格, L.J.斯托亞 申請人:通用電氣公司