用于燃?xì)鉁u輪的燃燒器的阻尼裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于燃?xì)鉁u輪的燃燒器的阻尼裝置。更具體地，本發(fā)明涉及具有至少 一個(gè)用于抑制燃燒室中的壓力波動(dòng)的諧振器的低排放燃燒器的寬帶阻尼裝置的設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃?xì)鉁u輪已知包括至少一個(gè)燃燒器，其中燃料和空氣燃燒成生成在渦輪中膨脹而 執(zhí)行功的高壓熱燃燒氣體。大體上，燃燒可在圍繞燃?xì)鉁u輪的縱軸線周向地定位的一定數(shù) 量的燃燒器中，或在帶有其上游端處的一定數(shù)量的焚燒器的環(huán)形燃燒室中發(fā)生。
[0003] 在燃燒器的操作期間，各種頻率下的顯著壓力振蕩可發(fā)生。如果這些頻率中的一 種對(duì)應(yīng)于構(gòu)件或系統(tǒng)的本征頻率，則對(duì)燃?xì)鉁u輪設(shè)備的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)損壞可導(dǎo)致限制其操作 狀況。
[0004] 為了燃燒動(dòng)力的衰減，燃?xì)鉁u輪燃燒器通常設(shè)有阻尼裝置，特別是亥姆霍茲諧振 器，以抑制壓力振蕩。
[0005] 亥姆霍茲諧振器廣泛地用于本技術(shù)領(lǐng)域中。它們的使用在許多現(xiàn)有技術(shù)公布中公 開。通常多個(gè)諧振器在燃燒器的上游端處和/或在下游在其襯套處聯(lián)接于燃燒器，與燃燒 器的內(nèi)部流動(dòng)連通。
[0006] 常規(guī)的亥姆霍茲諧振器的缺陷是所需的空間。亥姆霍茲阻尼器要求相對(duì)高的容 積，但是燃燒器周圍的區(qū)域中的可用空間通常是有限的。結(jié)果是對(duì)安裝此類阻尼裝置的設(shè) 計(jì)約束。另一個(gè)重要的設(shè)計(jì)約束是構(gòu)件重量，亥姆霍茲諧振器為相對(duì)重的。
[0007]EP2402658公開了一種用于燃?xì)鉁u輪的具有貧燃燒和低排放的燃燒器，其要求聲 阻尼器的小安裝空間，該小安裝空間可實(shí)現(xiàn)尺寸減小。為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)第一方面，燃 燒器包括聲阻尼器，其包括與內(nèi)燃燒室連通的聲阻尼器諧振空間。聲阻尼器提供成沿著燃 燒器殼體在與燃燒器的軸向方向相交的方向上延伸。因?yàn)樽枘崞餮刂鴼んw提供成在與燃燒 器的軸向方向相交的方向上延伸，所以聲阻尼裝置在周向方向上廣泛地設(shè)置，而不集中在 燃燒器的在其周向方向上的特別區(qū)段中。因此，阻尼裝置被防止朝向殼體的外周突出，并且 在燃燒器外側(cè)所需的空間可減小。
[0008]用于抑制由燃燒動(dòng)力引起的壓力振蕩的不同途徑是應(yīng)用四分之一波長(zhǎng)阻尼器。四 分之一波長(zhǎng)阻尼器包括限定長(zhǎng)度L的諧振器管。四分之一波長(zhǎng)阻尼器調(diào)節(jié)至聲振蕩的波長(zhǎng) 的四分之一。四分之一波長(zhǎng)阻尼器的諧振頻率是
[0009]f=c〇/4L,
[0010] 其中Ctl是諧振器管中的聲速，并且L是諧振器管的長(zhǎng)度。
[0011] 因此，四分之一波長(zhǎng)阻尼器可吸收對(duì)應(yīng)于管長(zhǎng)度L四倍的波長(zhǎng)的頻率。
[0012] 圖1以概略示意方式顯示了連接于燃燒器或至燃燒室的燃料或空氣供應(yīng)管線的 四分之一波長(zhǎng)阻尼器2的主要特征。阻尼器2包括外殼3,其通常設(shè)計(jì)為管，固定于燃燒器 襯套4或者燃料或空氣供應(yīng)管線，管3具有長(zhǎng)度5并且限定諧振器容積6。經(jīng)由其正面處的 開口 7,諧振器容積6與其中待抑制的壓力振蕩可發(fā)生的燃燒室8流動(dòng)連通。主要限定抑制 的頻率的阻尼器參數(shù)是管長(zhǎng)度5。因此，這些幾何特征必須根據(jù)燃燒器的燃燒動(dòng)力來(lái)確定。[0013]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的四分之一波長(zhǎng)阻尼器的基本特征是它們提供高阻尼性能，但是僅 在位于阻尼器的諧振頻率周圍的窄頻率帶中。該行為對(duì)于燃?xì)鉁u輪燃燒器中的使用而言是 根本缺點(diǎn)。
[0014]壓力振蕩的頻率可從燃?xì)鉁u輪到燃?xì)鉁u輪稍微變化，并且另外，對(duì)于相同燃?xì)鉁u 輪而言，其可根據(jù)操作條件（例如部分負(fù)載、基本負(fù)載、過(guò)渡）的變化稍微變化。如果窄帶 阻尼器被采用，則這些頻率偏移中的各個(gè)將導(dǎo)致脈動(dòng)的出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]因此，本發(fā)明的技術(shù)目的在于通過(guò)提供帶有具有寬帶特性的四分之一波長(zhǎng)阻尼器 的阻尼裝置以及通過(guò)提供配備有此類阻尼裝置的燃燒器來(lái)避免以上提到的缺點(diǎn)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的阻尼裝置實(shí)現(xiàn)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求16的燃燒器實(shí)現(xiàn)。
[0018]這些發(fā)明方面的優(yōu)選實(shí)施例為相應(yīng)從屬權(quán)利要求的主題。
[0019]更具體而言，本發(fā)明的基本構(gòu)思在于提供一種具有修改的新設(shè)計(jì)的四分之一波長(zhǎng) 阻尼器，四分之一波長(zhǎng)阻尼器包括限定諧振器容積的外殼，特別是管狀外殼、用于允許諧振 器容積與燃燒室之間的流體連通的在該外殼的正面處的孔、具有至少一個(gè)用于將吹掃流體 給送到諧振器容積中的給送孔的背面，以及至少一個(gè)側(cè)面，由此該側(cè)面在內(nèi)側(cè)配備有一個(gè) 或更多個(gè)側(cè)腔。
[0020] 背面處的給送孔和正面處的孔限定了橫跨四分之一波長(zhǎng)阻尼器內(nèi)的諧振器容積 的流動(dòng)路徑。
[0021] 根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，至少一個(gè)側(cè)腔是凹槽形的，并且圍繞外殼的側(cè)面周向地延伸。
[0022] 特別地，阻尼器外殼的側(cè)面配備有在外殼的后端和前端之間沿外殼以一定數(shù)量的 排布置的兩個(gè)或更多個(gè)周向腔。
[0023]該設(shè)計(jì)優(yōu)選適用于具有圓形截面的四分之一波長(zhǎng)阻尼器。
[0024] 根據(jù)備選實(shí)施例（優(yōu)選地適用于具有多邊形尤其是矩形截面的四分之一波長(zhǎng)阻 尼器），側(cè)腔的提供限制于一側(cè)。例如矩形阻尼器的第一側(cè)面配備有一定數(shù)量的連續(xù)布置 的側(cè)腔，而第二側(cè)面例如相對(duì)表面是平坦的。優(yōu)選地，側(cè)腔在所述第一側(cè)面的整個(gè)寬度上延 伸。
[0025]在燃燒器的操作期間，吹掃流體優(yōu)選為吹掃空氣的質(zhì)量流從背面處的給送開口朝 向正面經(jīng)過(guò)諧振器容積，并且通過(guò)正面的開口離開諧振器容積進(jìn)入燃燒室。與吹掃流體的 質(zhì)量流正交或至少基本上正交地布置的側(cè)面中的側(cè)腔引起流擾動(dòng)。渦流在每個(gè)腔處開始。 形成的剪切層上卷，從而以復(fù)雜的相互作用與現(xiàn)有且新的剪切層和渦旋相互作用。這些能 量耗散過(guò)程吸收聲功率。
[0026]用于控制某一阻尼器構(gòu)造的阻尼質(zhì)量的一個(gè)參數(shù)是吹掃流體質(zhì)量流穿過(guò)諧振器 容積的流速。阻尼器在操作期間的阻尼質(zhì)量可通過(guò)改變流速而變化。
【附圖說(shuō)明】
[0027]從經(jīng)由非限制性實(shí)例在附圖中示出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的另外 的特征和優(yōu)點(diǎn)將更顯而易見(jiàn)，在該附圖中：
[0028] 圖1是顯示阻尼裝置的原理特征的概略示意圖，該阻尼裝置包括聯(lián)接于燃燒器的 四分之一波長(zhǎng)阻尼器；
[0029] 圖2以類似視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的具有修改的四分之一波長(zhǎng)阻尼器的阻尼裝 置；
[0030] 圖2a顯示了圖2的細(xì)節(jié)；
[0031] 圖3a和圖3b除圖2之外顯示了根據(jù)本發(fā)明的四分之一波長(zhǎng)阻尼器的備選設(shè)計(jì)；
[0032] 圖4a和圖4b顯示了圍繞燃燒器布置四分之一波長(zhǎng)阻尼器的兩個(gè)備選實(shí)施例。
[0033] 部件列表
[0034] 1燃燒器
[0035] 2四分之一波長(zhǎng)阻尼器
[0036] 3四分之一波長(zhǎng)阻尼器的外殼
[0037] 4燃燒器襯套
[0038] 5四分之一波長(zhǎng)阻尼器的長(zhǎng)度
[0039] 6諧振器容積
[0040] 7用于流體連通的孔
[0041] 8燃燒室
[0042] 9側(cè)腔
[0043]10后端處的開口
[0044] 11四分之一波長(zhǎng)阻尼器的后端
[0045]12空氣流
[0046] 13 渦流
[0047] 14,14'，14"四分之一波長(zhǎng)阻尼器的側(cè)面
[0048] 15四分之一波長(zhǎng)阻尼器的縱軸線
[0049] Weff腔9的有效寬度。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 圖1以概略示意方式顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、聯(lián)接于燃燒器1的襯套4或流體噴 射系統(tǒng)的供應(yīng)管線的四分之一波長(zhǎng)阻尼器2的主要特征。四分之一波長(zhǎng)阻尼器2包括外殼 3,其通常設(shè)計(jì)為管，固定于燃燒器襯套4。具有縱向軸線15、帶開口 7的正面、后端面11以 及側(cè)面14的管狀外殼3限定了諧振器容積6。經(jīng)由其正面處的開口 7,諧振器容積6與其中 待抑制的壓力振蕩發(fā)生的