燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的流動(dòng)套筒入口組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及與燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的流動(dòng)套筒相關(guān)聯(lián)的入口組件，并且更特別地涉及包括多個(gè)重疊的管道的入口組件，該多個(gè)重疊的管道被布置成使得進(jìn)入由流動(dòng)套筒限定的空氣流路的空氣穿過相鄰的管道之間的徑向空間。
【背景技術(shù)】
[0002]在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間，空氣在壓氣機(jī)部中被加壓接著與燃料混合并且在燃燒部中被燃燒以生成熱的燃燒氣體。在筒環(huán)形(can annular)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃燒部包括燃燒器裝置(有時(shí)稱作“筒”)的環(huán)形陣列，燃燒器裝置每個(gè)將熱的燃燒氣體供給至發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪部、在那里熱的燃燒氣體膨脹以從燃燒氣體中提取能量以提供用于產(chǎn)生電力的輸出動(dòng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中提供一種燃燒器組件。燃燒器組件包括:襯套，限定了燃料與空氣被混合并被燃燒以創(chuàng)建熱的工作氣體所在的燃燒區(qū)，熱的工作氣體大致在朝向發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪部的第一方向上流過燃燒區(qū)；至少一個(gè)燃料噴射器，用于提供待在燃燒區(qū)中被燃燒的燃料；和流動(dòng)套筒，位于從襯套徑向向外的位置處。流動(dòng)套筒的內(nèi)表面限定了用于空氣流路的外邊界，在空氣流路中待在燃燒區(qū)中被燃燒的空氣大致在與第一方向相反的第二方向上流動(dòng)。當(dāng)空氣到達(dá)在空氣流路的端部處的燃燒器組件的頭端部時(shí)，空氣轉(zhuǎn)向180度以大致在第一方向上流動(dòng)到燃燒區(qū)內(nèi)，在那里與燃料一起被燃燒。燃燒器組件進(jìn)一步包括在徑向上被定位在襯套與流動(dòng)套筒之間的入口組件。入口組件限定了去往空氣流路的入口并且包括多個(gè)重疊的管道，管道被布置成使得進(jìn)入空氣流路的空氣通過相鄰的管道之間的徑向空間。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中提供一種燃燒器組件。燃燒器組件包括:襯套，限定了燃料與空氣被混合并被燃燒以創(chuàng)建熱的工作氣體所在的燃燒區(qū)，熱的工作氣體大致在朝向發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪部的第一方向上流過燃燒區(qū)；至少一個(gè)燃料噴射器，用于提供待在燃燒區(qū)中被燃燒的燃料；和流動(dòng)套筒，位于從襯套徑向向外的位置處。流動(dòng)套筒的內(nèi)表面限定了用于空氣流路的外邊界，在空氣流路中待在燃燒區(qū)中被燃燒的空氣大致在與第一方向相反的第二方向上流動(dòng)。當(dāng)空氣到達(dá)在空氣流路的端部處的燃燒器組件的頭端部時(shí)，空氣轉(zhuǎn)向180度以大致在第一方向上流動(dòng)到燃燒區(qū)內(nèi)，在那里與燃料一起被燃燒。燃燒器組件進(jìn)一步包括在徑向上被定位在襯套與流動(dòng)套筒之間的入口組件。入口組件限定了去往空氣流路的入口并且包括多個(gè)重疊的同心管道，管道被聯(lián)接到一起并且被布置成使得進(jìn)入空氣流路的空氣通過相鄰的管道之間的徑向空間。
【附圖說明】
[0005]雖然說明書利用特別指出并清楚地要求保護(hù)本發(fā)明的權(quán)利的權(quán)利要求得出結(jié)論，但是認(rèn)為本發(fā)明將從結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述中更好地理解，其中同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的元件，并且其中:
[0006]圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒部的一部分的示意性圖示，示出了根據(jù)發(fā)明的一方面的與流動(dòng)套筒相關(guān)聯(lián)的入口組件；
[0007]圖2是沿著圖1中的線2-2截取的入口組件的示意性截面圖；
[0008]圖3是根據(jù)發(fā)明的另一實(shí)施例的可用于圖2中圖示出的入口組件的位置上的入口組件的示意性截面圖；和
[0009]圖4是根據(jù)發(fā)明的又一實(shí)施例的入口組件的一部分的示意性圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0010]在優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述中，對形成其一部分并且其中通過圖示的方式并不是通過限制的方式示出了可以實(shí)踐發(fā)明的具體優(yōu)選實(shí)施例的附圖做出參考。應(yīng)該理解的是，可以使用其他實(shí)施例并且可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行改變。
[0011]如將在這里詳細(xì)討論的，由本發(fā)明提供的燃燒器組件內(nèi)的聲損耗(acousticloss)的微調(diào)被認(rèn)為增加燃?xì)獾溳啺l(fā)動(dòng)機(jī)的操作包線(operating envelope)，這可以允許發(fā)動(dòng)機(jī)在提供較低排放的條件下操作。也就是，在燃燒器組件內(nèi)造成的聲損耗如果不能被修改、例如通過本發(fā)明被修改，則可能由于燃燒器組件內(nèi)的大的壓力振蕩而禁止某些發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件，該操作條件可以是能夠產(chǎn)生較低排放。然而，這樣的操作條件能夠利用本發(fā)明來實(shí)施。此外，位于與各燃燒器組件的流動(dòng)套筒相關(guān)聯(lián)的空氣流路中或周圍的燃燒器組件的部件的局部冷卻能夠通過本發(fā)明的實(shí)施例來提供，現(xiàn)在將對其進(jìn)行描述。
[0012]參見圖1，示出了用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)14的燃燒部12中使用的燃燒器組件10。圖1中圖示出的燃燒器組件10可以形成筒環(huán)形燃燒部12的一部分，該筒環(huán)形燃燒部可以包括與圖1中圖示出的并在這里描述的燃燒器組件相似的燃燒器組件10的環(huán)形陣列。發(fā)動(dòng)機(jī)14大致可以是蒂莫西.A.福克斯等人(Timothy A.Fox et al.)在2010年3月25日公開的美國專利申請公開號N0.2010/0071377中描述的類型，該申請的整個(gè)公開通過引用合并于此。
[0013]燃燒器組件10被提供以使燃料與來自壓氣機(jī)部Cs(圖1中示出壓氣機(jī)部Cs的相對于燃燒部12的大致位置)的壓縮空氣燃燒，以創(chuàng)建被提供至渦輪部Ts (圖1中示出渦輪部1的相對于燃燒部12的大致位置)的熱的工作氣體，在那里工作氣體膨脹以提供渦輪轉(zhuǎn)子(未示出)的轉(zhuǎn)動(dòng)并且以提供可以用于產(chǎn)生電力的輸出動(dòng)力。
[0014]圖1中圖示出的燃燒器組件10包括經(jīng)由蓋板24被聯(lián)接至發(fā)動(dòng)機(jī)殼體22的流動(dòng)套筒20、限定了燃料與壓縮空氣被混合并被燃燒以創(chuàng)建熱的工作氣體所在的燃燒區(qū)28的襯套26、被聯(lián)接至襯套26用于將熱的工作氣體輸送至渦輪部Ts的過渡導(dǎo)管31以及被提供以將燃料輸送至燃燒區(qū)28內(nèi)的燃料噴射系統(tǒng)30。
[0015]所示出的實(shí)施例中的流動(dòng)套筒20包括限定了用于待輸送至燃燒區(qū)28內(nèi)的壓縮空氣流動(dòng)所通過的空氣流路32的外邊界的大致筒狀構(gòu)件。如圖1所示，流動(dòng)套筒20從襯套26徑向向外定位使得空氣流路32被沿徑向限定在流動(dòng)套筒20與襯套26之間。流動(dòng)套筒包括在燃燒器組件10的頭端部10A處被附接至蓋板24的第一端部20A和遠(yuǎn)離第一端部20A的在這里也稱作軸向端部的第二端部20B。
[0016]在圖示出的實(shí)施例中，燃料噴射系統(tǒng)30包括中央先導(dǎo)燃料噴射器34和圍繞先導(dǎo)燃料噴射器34布置的主燃料噴射器36的環(huán)形陣列。然而，燃料噴射系統(tǒng)30可以在不脫離發(fā)明的精神和范圍的情況下包括其他配置。先導(dǎo)燃料噴射器34和主燃料噴射器36在發(fā)動(dòng)機(jī)14的操作期間各將燃料輸送到燃燒區(qū)28內(nèi)。
[0017]另外參見圖2 (應(yīng)該注意的是，為了清楚已經(jīng)將包括了燃料噴射系統(tǒng)30的選擇部件從圖2中去除)，根據(jù)該實(shí)施例的燃燒器組件10進(jìn)一步包括被定位成沿徑向在襯套26與流動(dòng)套筒20之間的入口組件40。入口組件40限定了去往空氣流路32的入口，并且包括多個(gè)重疊的管道，在圖1和圖2中被圖示為第一至第四管道42A至42D，這些管道被布置成使得進(jìn)入空氣流路32的空氣穿過相鄰的管道42A至42D之間的徑向空間Rs。應(yīng)該注意的是，襯套26與第四管道42D之間的空間可以限定出用于允許空氣進(jìn)入空氣流路32內(nèi)的附加空間 RS1°
[0018]如圖1所示，管道42A至42D以軸向錯(cuò)開的模式布置使得各管道42A至42D的軸向端部44A至44D比各徑向向外相鄰的管道42A至42D的軸向端部44A至44D在軸向上朝向渦輪部Ts延伸得更遠(yuǎn)。也就是，從第一管道42A、即軸向最外側(cè)管道開始并且漸進(jìn)至第四管道42D、即軸向最內(nèi)側(cè)管道，各管道42A至42D的軸向端部44A至44D漸進(jìn)地位于比前一(徑向向外)管道42A至42D的軸向端部44A至44D更靠近渦輪部Ts。根據(jù)該實(shí)施例的各管道42A至42D的軸向端部44A至44D也比流動(dòng)套筒20的軸向端部20B朝向渦輪部1^延伸得更遠(yuǎn)。此外，根據(jù)該實(shí)施例的整個(gè)第四管道42D、即徑向最內(nèi)側(cè)管道直接從襯套26徑向向外地定位。也就是，第四管道42D的被限定在第四管道42D的相反端部之間的長度L位于襯套26的上游端部26A與襯套26的下游端部26B之間，襯套26的下游端部26B如圖1所示被聯(lián)接至過渡導(dǎo)管31。
[0019]參見圖2，根據(jù)該實(shí)施例的管道42A至42D相互同心并且經(jīng)由跨越在管道42A至42D之間的多個(gè)徑向支架46被聯(lián)接到一起。應(yīng)該注意的是，可以提供其他配置以實(shí)現(xiàn)將管道42A至42D聯(lián)接在一起，其示例圖示在圖3中并且將在下面討論。還應(yīng)該注意的是，圖1和圖2中圖示出的徑向支架46是示例性的并且支架46可以具有任何配置并可以位于用于將管道42A至42D聯(lián)接到一起的任何合適的位置。
[0020]在發(fā)動(dòng)機(jī)14的操作期間，來自壓氣機(jī)部Cs的壓縮空氣通過在入口組件40的管道42A至42D之間限定的徑向空間Rs并通過在第四管道42D與襯套26之間的附加空間Rsi進(jìn)入空氣流路32。迫使空氣在其路徑之中穿過入口組件40到空氣流路32被認(rèn)為實(shí)現(xiàn)通過壓縮空氣的進(jìn)入空氣流路32內(nèi)的進(jìn)入、即通過改變?nèi)ネ諝饬髀?2的入口處的聲學(xué)邊界條件引起的在空氣流路32的入口處造成的聲損耗的修改。
[0021]也就是，根據(jù)本發(fā)明的一方面，管道42A至42D的數(shù)量、優(yōu)選至少三個(gè)，它們的長度L、在相鄰管道42A至42D之間的徑向空間Rs的徑向高度以及管道重疊L ω(參見圖1)的長度中的一個(gè)或多個(gè)可以被選擇以微調(diào)由入口組件40提供的聲損耗。例如，改變管道42Α至42D的數(shù)量、它們的長度L、在相鄰管道42Α至42D之間的徑向空間Rs的徑向高度以及管道重疊Lro的長度中的任何一個(gè)或多個(gè)將導(dǎo)致存在于燃燒器組件10內(nèi)的縱向聲駐波(longitudinal standing acoustic wave)的特性上的相應(yīng)改變。因此，這些縱向聲駐波的特性可以通過改變?nèi)肟诮M件40的配置而根據(jù)希望進(jìn)行修改。
[0022]如上面提到的，由壓縮空氣的通過入口組件40進(jìn)入到空氣流路32內(nèi)