用于燃氣渦輪的阻尼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃氣渦輪，特別地涉及用于減少燃氣渦輪的腔室內(nèi)的燃燒動態(tài)的阻尼器。
[0002]本文中燃燒動態(tài)包括但不限于脈動、聲振蕩、壓力和速度波動以及噪聲。本文中燃氣渦輪的腔室不僅僅包括燃燒室，也包括燃燒動態(tài)存在的空氣通道、氣室(plenum)或類似物。
【背景技術(shù)】
[0003]在常規(guī)的燃氣渦輪中，聲振蕩經(jīng)常出現(xiàn)在燃氣渦輪的腔室中。術(shù)語腔室意味著燃燒動態(tài)存在的任何氣體容積。在這些腔室中，帶有高速度的燃氣(例如燃料和空氣或廢氣的混合物)流引起噪聲。在燃燒室中燃燒空氣和燃料引起進一步的噪聲。該聲振蕩可能發(fā)展稱為高度顯著的諧振。這種還被稱為燃燒室脈動的振蕩能假定為振幅和相關(guān)聯(lián)的壓力波動，其使燃燒室本身遭受可能決定性地減少燃燒室壽命以及在最壞情況下甚至可能導致燃燒室的破壞的嚴重機械負荷。
[0004]為了減少聲振蕩噪聲，本領(lǐng)域中眾所周知的是安裝像亥姆霍茲諧振器、半波長管、四分之一波長管或其他類型阻尼裝置的聲阻尼裝置。
[0005]作為例子，圖1示意地顯示常規(guī)的亥姆霍茲諧振器的布置。如圖所示，亥姆霍茲諧振器10包括經(jīng)由頸部12與腔室14連接的諧振腔11。頸部12包括在其出口端的口部13。具有腔室內(nèi)表面15的腔室14僅僅部分地在圖1中顯示。
[0006]本文給出亥姆霍茲諧振器的原理。諧振腔11充當在腔中用于空氣膨脹和收縮的彈簧。頸部12中的空氣表現(xiàn)為與彈簧連接的質(zhì)量體。該系統(tǒng)具有一個或更多共振頻率。當聲波處于接近阻尼器的其中一個共振頻率的頻率并撞擊頸部的口部時，阻尼器減少或阻尼這樣的脈動?？諝赓|(zhì)量體由于腔室的彈簧作用而振蕩。通過頸部的空氣的振蕩觸發(fā)在頸部流出的渦流。這樣，聲能轉(zhuǎn)化成最終耗散為熱量的空氣動能。經(jīng)常借助于穿過阻尼器頸部的氣體流來引進加強的耗散。這稱為通流或偏流。
[0007]然而，在腔室內(nèi)跨頸部12的口部13流動的氣體流(在以下描述中稱為切向流)將會影響阻尼性能。特別地，本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與通過阻尼器頸部的空氣流(在以下描述中稱為偏流)相比，切向流的高速度對阻尼器性能具有有害的影響。為了避免阻尼器降低的性能，目前的解決方式是將阻尼器布置與偏流速度相比切向流的速度不那么高的腔室的區(qū)域。然而，在一些情形下，優(yōu)選的阻尼器位置在遭受高切向流速度的區(qū)域中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目標是提供一種用于燃氣渦輪的阻尼器，其可有效地減輕切向流的有害影響，并且因此其使阻尼器還能夠處于強切向流存在的位置。
[0009]該目標通過一種用于減少燃氣渦輪的腔室中的脈動的阻尼器來達到，其中阻尼器包括諧振腔以及與諧振腔和腔室流動連通的頸部，其中頸部包括口部以與腔室連通，其中腔室內(nèi)的空氣流流動跨過頸部的口部。頸部如此構(gòu)造使得其口部的縱軸相對于腔室內(nèi)的空氣流的方向成0°到90°的角度。這種頸部的幾何形狀將引起在口部處減少或消除切向流對阻尼性能的有害影響的流分配。
[0010]根據(jù)一個可能的實施例，頸部伸入腔室中并沿著腔室內(nèi)的空氣流的方向彎曲，其中該頸部的口部的縱軸相對于腔室內(nèi)的空氣流的方向形成為0°到90°。
[0011]根據(jù)另一個可能的實施例，頸部伸入腔室中并彎曲為使其口部的縱軸與腔室內(nèi)的空氣流的方向?qū)R。即，頸部沿著空氣流的方向彎曲，使得該口部的縱軸相對于所述氣流的方向被構(gòu)造為O °。
[0012]根據(jù)另一個可能的實施例，頸部伸入腔室中并彎曲為使其口部的縱軸相對于腔室內(nèi)的空氣流的方向成90°。
[0013]根據(jù)另一個可能的實施例，頸部形成為傾斜通道，其縱軸相對于腔室內(nèi)的空氣流的方向成銳角。該傾斜頸部將修改離開口部的偏流與切向流的流體動態(tài)相互作用。這修改了切向流限制離開阻尼器頸部的偏流通過的趨勢。這具有修改切向流對阻尼器的聲性能的影響的作用。
[0014]根據(jù)另一個可能的實施例，頸部的口部在一側(cè)由罩覆蓋，該罩使通過頸部的流沿與腔室內(nèi)的流的方向平行的方向偏轉(zhuǎn)。
[0015]本發(fā)明的阻尼器可包括帶有一個或更多阻尼容積的亥姆霍茲諧振器、半波長管、四分之一波長管、多容積阻尼器、襯套或任意種類的聲流通阻尼器(acoustic flowthrough damper)。
[0016]利用根據(jù)本發(fā)明的阻尼器，阻尼性能不受燃燒室內(nèi)的強切向流影響。
【附圖說明】
[0017]本發(fā)明的目標、優(yōu)勢以及其他特點將通過閱讀參考附圖僅為了例示目的而給出的其優(yōu)選實施例的以下非限制性描述而變得更加顯而易見，在附圖中類似的參考數(shù)字可用于指示類似的元件，并且其中:
圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)中的阻尼器和燃燒室的示意圖；
圖2顯示本發(fā)明的第一實施例的示意圖；
圖3顯示本發(fā)明的第一實施例的示意俯視圖；
圖4顯示本發(fā)明的第二實施例的示意圖；
圖5顯示本發(fā)明的第二實施例的示意俯視圖；
圖6顯示本發(fā)明的第三實施例的示意圖；
圖7顯示本發(fā)明的第四實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1顯示以上已經(jīng)描述的燃氣渦輪中使用的常規(guī)阻尼器10的布置。切向流30，即在腔室14內(nèi)部的氣體流，流動跨過頸部12的口部13。同時，偏流20，即穿過頸部12的氣體流，垂直于切向流30而進入腔室14中。如上所述，本發(fā)明者經(jīng)過測試已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，增加切向流相對于偏流的比率趨向于限制離開阻尼器頸部的偏流的通過。因此阻尼器的阻尼性能將會顯著地降低。
[0019]圖2顯示本發(fā)明的第一實施例。如圖2示意地顯示，阻尼器10布置成用于減少燃氣渦輪的腔室14內(nèi)的脈動。阻尼器10包括諧振腔11和頸部12。頸部12與諧振腔11和腔室14的內(nèi)部流動連通。頸部12包括口部13以與腔室14連通。腔室14內(nèi)的氣體流，即切向流30，流動跨過頸部12的口部13，并且氣體流，即偏流20，可穿過頸部12。頸部12伸入腔室14中。同時，其沿著切向流30的流動方向彎曲。在本發(fā)明的第一實施例中，頸部12如此彎曲使得其口部13的縱軸與切向流30的方向?qū)R。S卩，頸部12沿著切向流30的流動方向彎曲，使得口部13的縱軸相對于切向流30的方向被構(gòu)造為O°。雖然在該第一實施例中，口部13的縱軸相對于切向流30的方向被構(gòu)造為O°，但本領(lǐng)域技術(shù)人員容易了解，相對于切向流30的方向成小角度的可選方案等同于第一實施例。
[0020]圖3顯示圖2中的阻尼器10的俯視圖。圖3中頸部12上方和下方的曲