CN103216848A - 具有冲击套筒孔和扰流器的燃烧器组件 - Google Patents

具有冲击套筒孔和扰流器的燃烧器组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及并提供一种用于与燃气涡轮机一起使用的燃烧器组件。该燃烧器组件可以包括衬套、围绕衬套布置的冲击套筒、以及被限定在衬套与冲击套筒之间的空气流通道。一个或多个孔可以布置成通过冲击套筒，并且一个或多个扰流器可以布置在空气流通道内。

Description

具有冲击套筒孔和扰流器的燃烧器组件
技术领域
本发明涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及包括冲击套筒孔和扰流器的燃烧器组件。
背景技术
总体而言，燃气涡轮发动机可以包括用于对进入的空气流进行压缩的压缩机、用于将压缩空气与燃料流混合并且点燃混合物的燃烧器、以及用于驱动压缩机和外部负载(例如发电机等)的涡轮。为了对燃烧器进行冷却，可以使用冲击套筒将冷却空气引导至燃烧器上的热区域。冲击套筒通常可以包括孔，以便将冷却空气引导至需要的位置处。
使用冲击套筒中的孔可以沿燃烧器产生大体层流冷却空气的边界层。此外，最靠近孔的燃烧器部分可能包括提高水平的传热。这可能导致燃烧器冷却的非均匀性。因此，期望提供沿燃烧器的改进的传热均匀性。
发明内容
可以通过本发明的某些实施例解决上述的需要和/或问题中的一些或者全部。根据一个实施例，公开一种用于与燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器组件。该燃烧器组件可以包括衬套、围绕衬套布置的冲击套筒、以及被限定在衬套与冲击套筒之间的空气流通道。一个或多个孔可以布置成通过冲击套筒，并且一个或多个扰流器可以布置在空气流通道内。
根据另一个实施例，公开一种位于燃烧器组件中的过渡件。该过渡件可以包括衬套、围绕衬套布置以形成该过渡件的冲击套筒、以及被限定在衬套与冲击套筒之间的空气流通道。一个或多个孔可以布置成通过冲击套筒，并且一个或多个扰流器可以布置在空气流通道内。
此外，根据另一个实施例，公开一种用于提高燃烧器组件的过渡件内的传热的方法。该方法可以包括形成位于衬套与冲击套筒之间的空气流通道。该方法还可以包括引导压缩空气流经由冲击套筒中的一个或多个孔通过空气流通道。此外，该方法可以包括由布置在空气流通道内的一个或多个扰流器破坏通过空气流通道的压缩空气流。
通过下文的详细描述、附图、以及所附权利要求，对于本领域技术人员而言，本发明的其它实施例、方面、以及特征将变得显而易见。
附图说明
现在将参照附图，附图不一定按照比例绘制，并且在附图中：
图1是燃气涡轮发动机的示意图。
图2是具有冲击套筒的燃烧器的侧横截面图。
图3是冲击孔的侧横截面图。
图4是根据一个实施例的冲击孔和扰流器的侧横截面图。
图5是根据一个实施例的冲击孔和扰流器的俯视图。
图6是流程图，其中示出了根据一个实施例的用于提高燃烧器组件过渡件内的传热的示例方法。
具体实施方式
现在下文将参照附图对图示实施例进行更加充分的描述，其中示出了一些但不是全部的实施例。本申请可以以多种不同的形式实施并且不应当被解释为限于本文中所阐述的实施例。相似的附图标记在全文中表示相似的元件。
现在参照附图，其中相似的附图标记在全部若干视图中表示相似元件，图1示出了燃气涡轮发动机100的示意图。如上所述，燃气涡轮发动机100可以包括压缩机110，以对进入的空气流进行压缩。压缩机110将压缩空气流输送至燃烧器120。燃烧器120将压缩空气流与燃料流混合并且点燃混合物。热燃烧气体接着被输送至涡轮130，以便驱动压缩机110和外部负载140(例如发电机等)。燃气涡轮发动机100可以使用本文中其它的构造和部件。
图2示出了燃烧器120的进一步的视图。在该示例中，燃烧器120可以是逆流燃烧器。然而，本发明可以使用任何数量的不同的燃烧器120构造。例如，燃烧器120可以包括前部安装燃料喷射器、多管后部进给喷射器、单管后部进给喷射器、壁进给喷射器、分级壁喷射器、以及本发明中可以使用的其它构造。
如上所述，高压空气可以离开压缩机110、沿燃烧室150的外侧通过、并且随着空气进入燃烧室150而反转方向，在燃烧室150处，点燃燃料/空气混合物。本发明中可以使用其它的流构造。经过燃烧的热气体在气体进入涡轮130之前沿燃烧室150和过渡件165提供高辐射热负荷和高对流热负荷。因此，考虑到高温气流，可能需要对燃烧室150和过渡件165进行冷却。
燃烧室150和过渡件165可以包括衬套160，以便提供冷却流。衬套160可以定位在冲击套筒170内，以便在其间产生空气流通道180。至少一部分来自压缩机110的空气流可以通过冲击套筒170并且进入空气流通道180中。空气可以被引导至衬套160上方，以用于在进入燃烧室140或者其它位置之前对衬套160进行冷却。
图3示出了冲击套筒170，冲击套筒170中定位有孔190。如上所述，至少一部分来自压缩机110的空气流可以通过冲击套筒170并且进入空气流通道180。空气可以被引导至衬套160上方，以用于在进入燃烧室150或者其它位置之前对衬套160进行冷却。
仅使用孔190将至少一部分来自压缩机110的空气流引导至空气流通道180中来对燃烧室150和过渡件165进行冷却可能不提供充分的冷却。例如，沿空气流通道180的衬套160和冲击套筒170可能形成边界层。边界层可以降低燃烧室150和/或过渡件165与空气流通道180内的冷却空气流之间的传热。此外，最靠近孔190的衬套160的部分所包括的传热水平可能提高，而较远离孔190的衬套160的部分所包括的传热水平可能由于边界层而降低。这可能造成燃烧室150和过渡件165的冷却的非均匀性。
图4和图5共同示出了如本发明中所描述的具有孔210的冲击套筒200以及扰流器220。例如，根据一个实施例，一个或多个孔210可以布置成通过冲击套筒200，并且一个或多个扰流器220可以布置在空气流通道230内。扰流器220可以造成空气流通道230的其它层流内的涡旋或湍流。扰流器220可以通过破坏层流来提供燃烧室150和过渡件165与空气流通道230内的冷却空气流之间的均匀性更高的传热。
在某些实施例中，扰流器220可以包括突出部，所述突出部从衬套240延伸至空气流通道230中。例如，在某些方面中，扰流器220可以是围绕衬套240延伸并且延伸至空气流通道230中的环形肋。在其它方面中，扰流器可以布置成靠近或者围绕冲击套筒200中的孔210。此外，扰流器220可以包括多种不同的形状和尺寸，以便提高燃烧室150和过渡件165的传热均匀性。然而，应当领会，扰流器220可以布置在空气流通道230内的任何部位处，并且可以成所需的任何形状和/或尺寸，以便破坏空气流通道230内的层流并且提高燃烧室150和过渡件165的传热均匀性。
图6示出了用于提高燃烧器组件过渡件内的传热的方法600的示例流程图。在该特定实施例中，方法600可以从图6的方框602处开始，其中，方法600可以包括形成位于衬套与冲击套筒之间的空气流通道。在方框604处，方法600可以包括引导压缩空气流经由冲击套筒中的一个或多个孔通过空气流通道。此外，在方框606处，方法600可以包括由布置在空气流通道内的一个或多个扰流器破坏通过空气流通道的压缩空气流。
尽管已经以典型实施例对本发明进行了图示和描述，但是不旨在限于所示细节，原因是能够在不以任何方式偏离本发明的精神的前提下进行各种改型和替代。由此，本领域技术人员可以仅使用常规实验就想到本文中所公开的本发明的进一步的改型和等同形式，并且所有的这种改型和等同形式都被认为属于由以下权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种燃烧器组件，所述燃烧器组件包括：
衬套；
冲击套筒，所述冲击套筒围绕所述衬套布置；
空气流通道，所述空气流通道被限定在所述衬套与所述冲击套筒之间；
一个或多个孔，所述一个或多个孔布置成通过所述冲击套筒；以及
一个或多个扰流器，所述一个或多个扰流器布置在所述空气流通道内。
2.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述衬套和所述冲击套筒限定了燃烧器过渡件。
3.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述燃烧器组件包括逆流燃烧器。
4.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述衬套限定了燃烧室。
5.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述一个或多个扰流器包括多种不同的形状。
6.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述一个或多个扰流器包括多种不同的尺寸。
7.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述一个或多个扰流器包括突出部，所述突出部从所述衬套延伸至所述空气流通道中。
8.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述空气流通道经由布置成通过所述冲击套筒的所述一个或多个孔接收压缩空气流。
9.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述一个或多个扰流器提高所述燃烧器组件内的传热均匀性。
10.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述一个或多个扰流器围绕所述冲击套筒中的所述一个或多个孔布置。
11.一种位于燃烧器组件中的过渡件，所述过渡件包括：
衬套；
冲击套筒，所述冲击套筒围绕所述衬套布置以形成所述过渡件；
空气流通道，所述空气流通道被限定在所述衬套与所述冲击套筒之间；
一个或多个孔，所述一个或多个孔布置成通过所述冲击套筒；以及
一个或多个扰流器，所述一个或多个扰流器布置在所述空气流通道内。
12.根据权利要求11所述的过渡件，其特征在于，所述过渡件进一步包括逆流燃烧器。
13.根据权利要求11所述的过渡件，其特征在于，所述衬套限定了燃烧室。
14.根据权利要求11所述的过渡件，其特征在于，所述一个或多个扰流器包括多种不同的形状。
15.根据权利要求11所述的过渡件，其特征在于，所述一个或多个扰流器包括多种不同的尺寸。
16.根据权利要求11所述的过渡件，其特征在于，所述一个或多个扰流器包括突出部，所述突出部从所述衬套延伸至所述空气流通道。
17.根据权利要求11所述的过渡件，其特征在于，所述空气流通道经由布置成通过所述冲击套筒的所述一个或多个孔接收压缩空气流。
18.根据权利要求11所述的过渡件，其特征在于，所述一个或多个扰流器提高所述过渡件内的传热均匀性。
19.根据权利要求11所述的过渡件，其特征在于，所述一个或多个扰流器围绕所述冲击套筒中的所述一个或多个孔布置。
20.一种用于提高燃烧器组件的过渡件内的传热的方法，所述方法包括：
形成位于衬套与冲击套筒之间的空气流通道；
引导压缩空气流经由所述冲击套筒中的一个或多个孔通过所述空气流通道；以及
由布置在所述空气流通道内的一个或多个扰流器破坏通过所述空气流通道的压缩空气流。
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