降的區(qū)域中發(fā)生過熱以及在熱氣和混合器空氣穩(wěn)壓室之間耦合的風(fēng)險(xiǎn)。另一方案可能是在稀釋空氣上增加大壓力降，但這釋放了損害發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]為了給提到的現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)引入一種革新的新穎的貢獻(xiàn)，本發(fā)明的基本思想涉及將用于順序噴燃器的入口溫度降低至可接受的值，來自第一級(jí)的熱空氣與較冷的稀釋空氣或稀釋氣體(后文中被稱為稀釋空氣)進(jìn)行混合。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)所需要的強(qiáng)烈依賴于溫度的自動(dòng)點(diǎn)火延遲時(shí)間是必須的。跨稀釋空氣噴射的可用壓力降是有限的，并且必須滿足整個(gè)燃燒器壓力降所規(guī)定的要求。
[0025]因此，在燃燒室中由于火焰噪聲或現(xiàn)有的熱聲不穩(wěn)定性而產(chǎn)生壓力波動(dòng)的情況下，這種空氣噴射可能進(jìn)行調(diào)制，導(dǎo)致下游噴燃器有臨時(shí)波動(dòng)的入口溫度。這則極強(qiáng)地調(diào)制了自動(dòng)點(diǎn)火延遲時(shí)間，導(dǎo)致火焰位置波動(dòng)，這可能使現(xiàn)有的燃燒動(dòng)力波動(dòng)增強(qiáng)至不能接收的高的幅度。由于這種親合機(jī)制的發(fā)生，從混合器至順序噴燃器的傳送(convective)波長必須接近實(shí)際距離(或距離必須是其多倍)，這是針對(duì)CPSC的情形。
[0026]本發(fā)明的基本思想是軸向擴(kuò)散稀釋空氣的噴射，使其跨越傳送波長的限定部分。抵消一種個(gè)別的脈動(dòng)頻率的最基本的方案是在兩個(gè)不同的位置噴射稀釋空氣，所述位置分開傳送波長的一半，使得它們均勻分開。在這個(gè)簡單的示例中，假定聲波長度比傳送波長大得多，而且在兩個(gè)噴射位置之間沒有節(jié)點(diǎn)(聲波的節(jié)點(diǎn)，也被稱為零交叉)。在附著于這個(gè)IDF的幻燈片中顯示了在用于CPSC的實(shí)踐中如何能夠?qū)崿F(xiàn)提出的概念。內(nèi)部CPSC系統(tǒng)的典型配置實(shí)際上在于來自第一燃燒級(jí)的熱氣體通過噴射稀釋空氣和冷卻空氣而被冷卻至最佳的順序噴燃器入口溫度，冷卻空氣還確保不會(huì)超過各種部件的金屬溫度界限。
[0027]此外，本發(fā)明想要解決的技術(shù)問題涉及獲得用于噴射稀釋空氣的正確位置，必須考慮若干個(gè)參數(shù)，例如平均流速和分布、稀釋空氣射流的穿透性、至順序噴燃器火焰的距離、振蕩頻率、聲學(xué)模式形狀、以及必須解決的臨界聲學(xué)模式的數(shù)量。
[0028]最佳消除波動(dòng)的稀釋空氣的軸向間距可能需要接近SB燃料噴射部的位置。為了獲得均勻的溫度分布，稀釋空氣不得不具有通過槽而非壁射流進(jìn)行噴射。這容許噴孔直徑降低(整個(gè)噴射面積保持相同)，這則提供了小規(guī)?；旌?。這導(dǎo)致更短的混合長度，并容許空氣噴射定位成更靠近SB燃料噴射部。
[0029]具體地說，稀釋空氣的噴射按照等于或接近傳送波長的一半(k_/2)的距離軸向分級(jí):主流部分將在兩個(gè)后續(xù)級(jí)中暴露于最大和最小壓力下噴射的稀釋空氣中，因而平衡了波動(dòng)(見圖7)。
[0030]此外，在熱氣流中，在起作用的噴管或噴槽(flute)或噴孔的最后噴射位置以及混合器裝置內(nèi)部的后續(xù)稀釋空氣噴射器之間的間距一方面對(duì)應(yīng)于等于一半傳送波長的距離，并且另一方面依賴于燃?xì)鉁u輪的操作，而對(duì)應(yīng)于接近一半傳送波長的距離。
[0031]因此，如果從噴射位置A至位置B的傳送行程時(shí)間是一半傳送波長，那么時(shí)間t0的減少的混合器質(zhì)量流量消除了從時(shí)間tl的增加的質(zhì)量流量。這只有在兩個(gè)噴射位置之間沒有聲學(xué)模式形狀的節(jié)點(diǎn)時(shí)才可實(shí)現(xiàn)。
[0032]由于解決了低頻，沒有節(jié)點(diǎn)是更可能的；但存在可能形成至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的可能性。因此:
如果在噴射位置之間沒有節(jié)點(diǎn)，那么你必須將它們分開一半波長或是其奇整數(shù)倍(即，1/2，3/2，...(2n+l)/2)0
[0033]如果在噴射位置之間存在一個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么該原理也可行，但你必須將它們分開全波長或其整數(shù)倍(即，1,2,3，...)。
[0034]后續(xù)設(shè)置的稀釋空氣噴射部通過相同或不同結(jié)構(gòu)化的噴射器件(管、槽、孔)來實(shí)現(xiàn)，其中在直接附屬的噴射器件之間或相對(duì)于下一噴射器件的間距根據(jù)波長進(jìn)行選擇。因此，本發(fā)明還包括例如混合器或混合器裝置具有4個(gè)噴射器件并且器件1/3和2/4或1/4和2/3根據(jù)波長而間隔開的情形。
[0035]因而，由此得出以下結(jié)論:
當(dāng)前CPSC壁射流混合器導(dǎo)致所應(yīng)用的噴射設(shè)計(jì)原則有較大的空間和時(shí)間變化。
[0036]具有恰當(dāng)間距的軸向分級(jí)混合器可補(bǔ)償時(shí)間和空間的波動(dòng)。
[0037]對(duì)于給定的脈動(dòng)頻率，分級(jí)距離應(yīng)選擇為一半傳送波長。
[0038]對(duì)于給定的脈動(dòng)頻率，在兩個(gè)后續(xù)的稀釋空氣噴射部之間的分級(jí)距離選擇為一半傳送波長，由此對(duì)于多個(gè)頻率，使用不止二個(gè)級(jí)。
[0039]對(duì)于多個(gè)頻率，必須使用不止兩個(gè)級(jí)。
[0040]另外，本發(fā)明涉及以下優(yōu)選的備選實(shí)施例和/或方法:
附加稀釋空氣噴射器設(shè)置在混合器裝置的出口，由此這個(gè)噴射器可至少部分地額外用作燃料噴射器，并且燃料噴射可被一定數(shù)量的從相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)壓室流出的稀釋空氣混合或冷卻。
[0041]從穩(wěn)壓室流出的稀釋空氣沿著環(huán)狀地設(shè)置在混合器裝置的熱氣流周圍的連接管道流動(dòng)。
[0042]噴射器件(管、槽)從熱氣流的內(nèi)部襯套向內(nèi)指向并且在熱氣流的周向方向上設(shè)置有規(guī)則或不規(guī)則的隔壁;并且提到的噴射器件具有圓柱形、圓錐形或類似圓錐的形狀。
[0043]混合器裝置沿著熱氣流包括多排噴射，其中根據(jù)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)械的操作，噴射器件具有相等、相似或不同的突出深度。
[0044]混合器的噴射器件在單個(gè)噴射排或多個(gè)噴射排內(nèi)部具有相等、相似或不同的橫截面，其中至少單排噴射器件(管或槽)延伸至混合器的中心，并且彼此相反地設(shè)置在徑向方向上;而且其中至少一個(gè)噴射器件(管或槽)相對(duì)于熱氣流是傾斜的。
[0045]至少一個(gè)噴管或槽沿著其突出深度具有許多噴孔，其用于將稀釋空氣正交或準(zhǔn)正交地噴射到熱氣流中。
[0046]此外，本發(fā)明涉及一種用于操作結(jié)合燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)械的燃燒裝置而噴射稀釋空氣或稀釋氣體的軸向分級(jí)混合器裝置的方法，其包括至少一個(gè)燃燒室、用于將空氣或氣體部分混合至離開燃燒室的熱氣流中的至少一個(gè)混合器裝置?；旌掀餮b置適合于在燃燒室下游延伸的熱氣流路徑中引導(dǎo)燃燒氣體，其中混合器包括從混合器裝置的側(cè)壁向內(nèi)指向的多個(gè)噴射器件，其用于混合空氣部分，從而至少冷卻離開燃燒室的熱氣流。在熱氣流中，在起作用的噴射器件的最后噴射位置和混合器裝置內(nèi)部的至少一個(gè)后續(xù)設(shè)置的稀釋空氣噴射器之間的間距對(duì)應(yīng)于等于或接近一半傳送波長的距離。
[0047]另外，該方法特征在于，相對(duì)于熱氣流的內(nèi)部襯套而言，從相應(yīng)的穩(wěn)壓室流出的稀釋空氣部分地用作瀉流和/或?qū)α骱?或沖擊冷卻空氣，其中稀釋空氣優(yōu)選源自至少一個(gè)壓縮機(jī)，或來自順序襯套冷卻，或順序噴燃器穩(wěn)壓室，或直接來自pk2穩(wěn)壓室，或來自燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)械的第一級(jí)冷卻通道。這些選擇項(xiàng)的多種組合也是可能的。
[0048]就重要性而言，混合器實(shí)現(xiàn)了減振器的功能，其針對(duì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)械的所有操作條件都作為減振器進(jìn)行操作。
【附圖說明】
[0049]下面將借助于附圖更詳細(xì)地描述本公開、其性質(zhì)以及其優(yōu)點(diǎn)。參照附圖:
圖1顯示了一種利用順序燃燒的通用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有用于混合稀釋空氣或稀釋氣體的混合器裝置；
圖2顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的稀釋空氣混合器；
圖3顯示了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的混合器裝置，其包括稀釋空氣的各種引進(jìn)模式；
圖3a顯示了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的混合器裝置，其包括兩種順序設(shè)置的稀釋空氣引進(jìn)模式；
圖4顯示了穿過圖3的平面IV-1V的截面圖；
圖4a顯示了根據(jù)圖4的混合器的橫截面的上面部分；
圖5顯示了穿過圖3的平面V-V的截面圖；
圖5a顯示了位于與傳送波長相結(jié)合的混合器的末端的順序設(shè)置的稀釋空氣噴射器；
圖6在時(shí)域中顯示了針對(duì)端平面(MET)的一種時(shí)延混合器的噴射分布；
圖6a顯示了關(guān)于根據(jù)圖6的權(quán)重因子的曲線圖；
圖6b顯示了有關(guān)用于根據(jù)圖6的目標(biāo)頻率的改善配置的形狀的曲線圖；
圖7顯示了關(guān)于稀釋空氣級(jí)定位的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]圖1顯示了通用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100，其具有根據(jù)本公開的順序燃燒器裝置104。其包括壓縮機(jī)103、燃燒器裝置104和渦輪105。燃燒器裝置104包括第一噴燃器112、第一燃燒室101和混合器裝置115，混合器裝置115用于在操作期間將稀釋空氣混合到離開第一燃燒室101的熱氣體109中。在混合器裝置115的下游，燃燒器裝置104還包括第二噴燃器113和第二燃燒室102。第一噴燃器112、第一燃燒室101、混合器115、第二噴燃器113和第二燃燒室102在流體流動(dòng)連接方面是按順序設(shè)置的。燃料可通過第一燃料噴射123引進(jìn)到第一噴燃器112中，與壓縮機(jī)103中所壓縮的壓縮空氣進(jìn)行混合，并在第一燃燒室101中進(jìn)行燃燒。稀釋空氣是在后續(xù)的混合器裝置115中進(jìn)行混合的。附加燃料可通過第二燃料噴射124引進(jìn)到第二噴燃器中，與離開混合器裝置115的熱氣體109進(jìn)行混合，并且在第二燃燒室102中進(jìn)行燃燒。離開第二燃燒室102的熱氣體109在后續(xù)渦輪105中進(jìn)行膨脹，執(zhí)行做功。渦輪105和壓縮機(jī)103設(shè)置在軸106上。離開渦輪105的排氣107的剩余熱量可進(jìn)一步用于產(chǎn)生蒸汽的余熱蒸汽發(fā)生器或鍋爐(未顯示)中。在所示的示例中，這里壓縮機(jī)排氣作為稀釋空氣進(jìn)行混合。通常，壓縮機(jī)排氣是壓縮的環(huán)境空氣108。對(duì)于具有煙道氣循環(huán)(未顯示)的燃?xì)鉁u輪，壓縮機(jī)排氣是環(huán)境空氣和再循環(huán)的煙道氣的混合物。通常，燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)(未顯示)，其聯(lián)接在燃?xì)鉁u輪100的軸106上。
[0051]圖2顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的稀釋空氣混合器115。在這個(gè)示例中，