CN103968420B - 具有空气旁通系统的可变容积的燃烧器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有空气旁通系统的可变容积的燃烧器。本申请提供了一种用于与燃气涡轮发动机中的燃料流和空气流一起使用的燃烧器。燃烧器可包括定位在衬套内的许多微混合器燃料喷嘴和绕着衬套定位的空气旁通系统。空气旁通系统可变地允许空气流的旁通部分绕过微混合器燃料喷嘴。
Description
关于联邦政府资助研究或开发的声明
本发明在由美国能源部授予的合同No.DE-FC26-05NT42643下利用政府支持完成。政府对本发明具有某些权利。
技术领域
本申请和所得的专利大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及一种具有用于改进下调性能的空气旁通系统的可变容积的燃烧器。
背景技术
燃气涡轮发动机的操作效率和总体输出大体随着热燃烧气流动的温度增大而增大。然而，较高的燃烧气流动温度可产生更高水平的氮氧化物和其它类型的受管制的排放物。因此，平衡动作存在于如下益处之间，该益处以有效的高温范围操作燃气涡轮发动机，同时还确保氮氧化物和其它类型的受管制的排放物的输出保持在法定水平之下。此外，改变的负载水平、改变的环境条件和许多其它类型的操作参数还可对总体燃气涡轮效率和排放物具有显著的影响。
氮氧化物等的更低排放水平可通过在燃烧之前提供燃料流动和空气流动的良好混合来促进。这种预混合倾向于减小燃烧温度梯度和氮氧化物的输出。提供这种良好混合的一种方法为通过使用具有许多微混合器燃料喷嘴的燃烧器。一般来说，微混合器燃料喷嘴在燃烧之前在仓室内的许多微混合器管中混合较小体积的燃料和空气。
虽然当前微混合器燃烧器和微混合器燃料喷嘴设计提供了改进的燃烧性能，但是某些类型的操作条件下的微混合器燃料喷嘴的可操作性窗口可通过考虑动力和排放物来至少部分地限定。具体而言，某些内部构件的操作频率可耦合，以便产生高频或低频动力场。这种动力场可对燃烧器构件以及下游的涡轮构件的物理性能具有消极影响。假定这样，本燃烧器设计可试图通过使燃料流或空气流分级来避免这种操作条件，以防止动力场的形成。即使大多数条件可在排放物、可燃性等的方面将设计置于典型操作极限之外，但是分级试图产生稳定燃烧的局部区。然而，这种分级可需要时间集中校准，并且还可需要在低于最佳水平下操作。
因此，期望改进微混合器燃烧器设计。这种改进的微混合器燃烧器设计可促进其中的燃料流和空气流的良好混合，以便在更高的温度和效率下但以更低的总体排放物和更低的动力操作。此外，这种改进的微混合器燃烧器设计可在不极大地增加整个系统的复杂性和成本的情况下实现这些目标。
发明内容
本申请和所得的专利因此提供了一种用于与燃气涡轮发动机中的燃料流和空气流一起使用的燃烧器。燃烧器可包括定位在衬套内的许多微混合器燃料喷嘴和绕着衬套定位的空气旁通系统。空气旁通系统可变地允许空气流的旁通部分绕过微混合器燃料喷嘴。
本申请和所得的专利还提供了一种下调用于与燃气涡轮发动机中的燃料流和空气流一起使用的燃烧器的方法。该方法可包括以下步骤：将许多微混合器燃料喷嘴定位在衬套内、将许多空气旁通孔定位成穿过衬套、操纵微混合器燃料喷嘴来开启衬套中的空气旁通孔、使空气流的旁通部分远离微混合器燃料喷嘴流动，以及减少至微混合器燃料喷嘴的燃料流。
本申请和所得的专利还提供了一种用于与燃烧器中的燃料流和空气流一起使用的空气旁通系统。空气旁通系统可包括定位在盖组件内的许多微混合器燃料喷嘴(盖组件定位在衬套内)，以及绕着衬套定位的许多空气旁通孔。空气旁通孔允许空气流的旁通部分绕过微混合器燃料喷嘴。
一种用于与燃气涡轮发动机中的燃料流和空气流一起使用的燃烧器，其包括：多个微混合器燃料喷嘴；多个微混合器燃料喷嘴定位在衬套内；以及绕着衬套定位的空气旁通系统；空气旁通系统可变地允许空气流的旁通部分绕过多个微混合器燃料喷嘴。
优选地，多个微混合器燃料喷嘴包括多个微混合器燃料管和燃料板。
优选地，空气旁通系统包括穿过衬套的多个空气旁通孔。
优选地，多个空气旁通孔构造成一排。
优选地，多个空气旁通孔构造成多排。
优选地，多个微混合器燃料喷嘴定位在盖组件内。
优选地，盖组件包括绕着衬套定位的密封件。
优选地，密封件绕着盖组件的后端定位。
优选地，空气旁通系统包括闭合位置，其中，密封件在空气旁通系统的下游。
优选地，空气旁通系统包括开启位置，其中，密封件在空气旁通系统的上游。
优选地，开启位置包括处于完全后方位置的盖组件。
优选地，空气旁通系统包括部分开启位置，其中，密封件部分地在空气旁通系统的上游。
优选地，密封件包括呼啦圈式密封件。
优选地，燃烧器还包括用以操纵衬套内的多个微混合器燃料喷嘴的线性促动器。
一种下调用于与燃气涡轮发动机中的燃料流和空气流一起使用的燃烧器的方法，其包括：将多个微混合器燃料喷嘴定位在衬套内；将多个空气旁通孔定位成穿过衬套；操纵多个微混合器燃料喷嘴来开启衬套中的空气旁通孔；使空气流的旁通部分远离多个微混合器燃料喷嘴流动；以及减少至多个微混合器燃料喷嘴的燃料流。
一种用于与燃烧器中的燃料流和空气流一起使用的空气旁通系统，其包括：多个微混合器燃料喷嘴；多个微混合器燃料喷嘴定位在盖组件内；盖组件定位在衬套内；以及绕着衬套定位的多个空气旁通孔；空气旁通孔允许空气流的旁通部分绕过多个微混合器燃料喷嘴。
优选地，盖组件包括绕着其后端定位的密封件。
优选地，空气旁通系统包括闭合位置，其中，密封件在空气旁通孔的下游。
优选地，空气旁通系统包括开启位置，其中，密封件在空气旁通孔的上游。
优选地，密封件包括呼啦圈式密封件。
在审阅结合若干附图进行时的以下详细描述和所附权利要求之后，本申请和所得的专利的这些及其它特征和改进将对于本领域技术人员变得显而易见。
附图说明
图1为示出压缩机、燃烧器和涡轮的燃气涡轮发动机的示意图。
图2为可与图1的燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器的示意图。
图3为可与图2的燃烧器一起使用的微混合器燃料喷嘴的一部分的示意图。
图4为如可在本文中描述的微混合器燃烧器的示意图。
图5为图4的微混合器燃烧器的实例的透视图。
图6为图5的微混合器燃烧器的侧视截面图。
图7为如可与图5的微混合器燃烧器一起使用的嵌套的燃料歧管系统的一部分的扩大图。
图8为处于闭合位置的如与图5的微混合器燃烧器一起使用的空气旁通系统的示意图。
图9为处于开启位置的图8的空气旁通系统的又一个示意图。
部件列表
10 燃气涡轮发动机
15 压缩机
20 空气
25 燃烧器
30 燃料
35 燃烧气体
40 涡轮
45 轴
50 负载
52 端盖
54 过渡件
56 燃料喷嘴
58 衬套
60 燃烧区
62 流动套筒
64 流动路径
66 微混合器燃料喷嘴
68 混合管
70 燃料管
72 燃料板
100 燃烧器
110 微混合器燃烧器
120 燃料喷嘴
125 燃料管
130 盖组件
135 密封件
140 端盖
150 头端
160 衬套
170 燃烧区
180 外壳
190 流动路径
195 可变容积的燃烧器
200 线性促动器
210 驱动杆
220 预喷嘴燃料喷射系统
230 燃料歧管
240 中心体
250 支承支杆
255 轮廓形状
260 上游端
270 下游端
280 第一侧壁
290 第二侧壁
320 嵌套的燃料歧管系统
330 嵌套的燃料歧管
340 燃料回路连接件
350 嵌套的燃料供应回路
360 第一嵌套的燃料供应回路
370 第二嵌套的燃料供应回路
380 第三嵌套的燃料供应回路
390 燃料供给密封件
400 柔性软管
800 空气旁通系统
810 空气旁通孔
820 后端
830 排
840 呼啦圈式密封件
850 热障涂层(TBC)
860 闭合位置
870 开启位置
880 完全后方位置
890 旁通部分。
具体实施方式
现在参考附图，其中，同样的标记遍及若干视图指的是同样的元件，图1示出了如可在本文中使用的燃气涡轮发动机10的示意图。燃气涡轮发动机10可包括压缩机15。压缩机15压缩空气的进入流20。压缩机15将压缩的空气流20输送至燃烧器25。燃烧器25使压缩的空气流20与加压的燃料流30混合，并且点燃混合物来产生燃烧气体流35。虽然仅示出了单个燃烧器25，但是燃气涡轮发动机10可包括任何数量的燃烧器25。燃烧气体流35进而输送至涡轮40。燃烧气体流35驱动涡轮40，以便产生机械功。涡轮40中产生的机械功经由轴45驱动压缩机15，以及外部负载50，诸如发电机等。
燃气涡轮发动机10可使用天然气、液体燃料、各种类型的合成气和/或其它类型的燃料和它们的组合。燃气涡轮发动机10可为由General Electric公司(Schenectady，NewYork)提供的许多不同燃气涡轮发动机中的任一个，其包括但不受限于诸如7系列或9系列重载燃气涡轮发动机等的这些燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机10可具有不同的构造，并且可使用其它类型的构件。还可在本文中使用其它类型的燃气涡轮发动机。还可在本文中一起使用多种燃气涡轮发动机、其它类型的涡轮，以及其它类型的发电设备。
图2示出了如可与上文所述的燃气涡轮发动机10等一起使用的燃烧器25的实例的示意图。燃烧器25可绕着涡轮40从头端处的端盖52延伸至后端处的过渡件54。许多燃料喷嘴56可绕着端盖52定位。衬套58可从燃料喷嘴56朝向过渡件54延伸，并且可限定其中的燃烧区60。衬套58可由流动套筒62包绕。衬套58和流动套筒62可限定其间的流动路径64，用于来自压缩机15或其它的空气流20。任何数量的燃烧器25可以以筒环形阵列等在本文中使用。本文所述的燃烧器25仅用于实例的目的。可在本文中使用具有其它构件和其它构造的燃烧器。
图3示出了微混合器燃料喷嘴66的一部分，其可与燃烧器25等一起使用。微混合器燃料喷嘴66可包括绕着燃料管70定位的许多微混合器管68。微混合器管68大体可具有大致一致的直径，并且可布置成环形同心排。可在本文中使用任何尺寸、形状或构造的任何数量的微混合器管68。微混合器管68可与经由燃料板72来自燃料管70的燃料流30和经由流动路径64来自压缩机15的空气流20连通。较小体积的燃料流30和较小体积的空气流20可在每个微混合器管68内混合。混合的燃料空气流动可向下游流动用于在燃烧区60中燃烧，并且在如上文所述的涡轮40中使用。可在本文中使用其它构件和其它构造。
图4示出了如可在本文中描述的燃烧器100的实例。燃烧器100可为具有定位在其中的任何数量的微混合器燃料喷嘴120等的微混合器燃烧器110。微混合器燃料喷嘴120可类似于上文所述的这些微混合器燃料喷嘴。微混合器燃料喷嘴120可为扇形、圆形，并且/或者具有任何尺寸、形状或构造。同样地，微混合器喷嘴120可包括呈任何构造的其中的任何数量的微混合器管。微混合器燃料喷嘴120可与公共燃料管125连通。公共燃料管125可在其中承载一个或更多个燃料回路。因此，多个燃料回路可允许微混合器燃料喷嘴120的分级。微混合器燃料喷嘴120可安装在盖组件130或类似结构内。盖组件130可具有任何尺寸、形状或构造。盖组件130可由常规密封件135等包绕。
类似于上文所述，燃烧器100可在其头端150处从端盖140延伸。衬套160可包绕盖组件130和密封件135，其中，微混合器燃料喷嘴120位于其中。衬套160可限定盖组件130下游的燃烧区170。衬套160可由外壳180包绕。衬套160、外壳180和流动套筒(未示出)可限定其间的流动路径190，用于来自压缩机15或其它的空气流20。衬套160、燃烧区170、外壳180和流动路径190可具有任何尺寸、形状或构造。任何数量的燃烧器100可以以筒环形阵列等在本文中使用。还可在本文中使用其它构件和其它构造。
燃烧器100还可为可变容积的燃烧器195。就此而言，可变容积的燃烧器195可包括线性促动器200。线性促动器200可绕着端盖140和其外侧定位。线性促动器200可具有常规设计，并且可提供线性或轴向运动。线性促动器200可机械地、机电地、压电地、气动地、液压地和/或以它们的组合操作。经由实例，线性促动器200可包括液压缸、齿条和齿轮系统、滚珠螺杆、手动曲柄，或能够提供受控的轴向运动的任何类型的装置。线性促动器200可与总体燃气涡轮控制件通信用于基于系统反馈等动态操作。
线性促动器200可经由驱动杆210等与公共燃料管125连通。驱动杆210可具有任何尺寸、形状或构造。公共燃料管125可定位成绕着驱动杆210用于与其一起移动。因此，线性促动器200、驱动杆210和公共燃料管125可沿处于任何适合位置的衬套160的长度轴向地操纵其中具有微混合器喷嘴120的盖组件130。公共燃料管125内的多个燃料回路可允许燃料喷嘴分级。还可在本文中使用其它构件和其它构造。
在使用中，线性促动器200可操纵盖组件130，以便相对于衬套160的容积来改变头端150的容积。因此，衬套容积(以及燃烧区170的容积)可通过使微混合器燃料喷嘴120沿衬套160伸展或收缩来减小或增大。此外，盖组件130可在不改变总体系统压降的情况下被操纵。典型的燃烧器系统可改变总体压降。然而，这种压降大体影响其中的构件的冷却。此外，压降的变化可产生控制燃烧动力的困难。
改变上游和下游的容积可导致总体反应停留时间的变化，以及因此氮氧化物、一氧化碳和其它类型的排放物的总体排放水平的变化。一般来说，反应停留时间与衬套容积直接关联，并且因此可在本文中调整成满足给定操作模式下的排放要求。此外，改变停留时间还可对下调和燃烧器动力具有影响，其中，总体声学性能可随头端和衬套容积改变而改变。
例如，大体可需要较短停留时间来确保基本负载下的较低氮氧化物水平。相反地，可需要更长的停留时间来降低较低负载条件下的一氧化碳水平。因此，本文所述的燃烧器100作为可调的燃烧器提供了最佳的排放和动力减轻，而不改变整个系统压降。具体而言，燃烧器100提供了主动地改变本文中的容积的能力，以便调节燃烧器100来提供最小动态响应，而不影响燃料分级。
虽然本文所述的线性促动器200示出为操纵作为组的盖组件130中的微混合器燃料喷嘴120，但是还可使用多个线性促动器200，以便独立地操纵微混合器燃料喷嘴120，并提供喷嘴分级。在该实例中，独立的微混合器燃料喷嘴120可提供其间和相对于盖组件130的附加密封。还可在本文中使用旋转移动。此外，非微混合器燃料喷嘴也可在本文中使用，并且/或者非微混合器燃料喷嘴和微混合器燃料喷嘴可在本文中一起使用。还可在本文中使用其它类型的轴向移动装置。可在本文中使用其它构件和其它构造。
图5和图6示出了可与燃烧器100等一起使用的预喷嘴燃料喷射系统220的实例。燃料喷嘴120中的每一个可安装到预喷嘴燃料喷射系统220上。预喷嘴燃料喷射系统220可包括燃料喷嘴歧管230。燃料喷嘴歧管230可与公共燃料管125连通，并且可经由如上文所述的驱动杆210操纵。燃料喷嘴歧管230可具有任何尺寸、形状或构造。
预喷嘴燃料喷射系统220的燃料喷嘴歧管230可包括中心体240。中心体240可具有任何尺寸、形状或构造。中心体240可将许多不同流动容纳在其中。预喷嘴燃料喷射系统220的燃料喷嘴歧管230可包括从中心体240延伸的许多支承支杆250。可使用任何数量的支承支杆250。支承支杆250可具有大致空气动力轮廓形状255，但是可在本文中使用任何尺寸、形状或构造。具体而言，支承支杆250中的每一个可包括上游端260、下游端270、第一侧壁280和第二侧壁290。支承支杆250可从中心体240沿径向延伸至盖组件130。每个支承支杆250可与燃料喷嘴120中的一个或更多个连通，以便向其提供燃料流30。燃料喷嘴120可从支承支杆250中的每一个的下游端270沿轴向延伸。可在本文中使用其它构件和其它构造。
图7示出了如可在本文中描述的嵌套的燃料歧管系统320。嵌套的燃料歧管系统320可与预喷嘴燃料喷射系统220或其它类型的燃料喷射系统协作，以便将一个或更多个燃料流30安全地输送至燃料喷嘴120。此外，嵌套的燃料歧管系统320还可与线性促动器200和驱动杆210协作以适应盖组件130内的燃料喷嘴120的轴向移动，同时限制穿过端盖140的穿透件(penetration)的数量。
嵌套的燃料歧管系统320包括嵌套的燃料歧管330。嵌套的燃料歧管330可绕着线性促动器200定位在头端150处的端盖140外侧，用于与其一起移动。嵌套的燃料歧管330可包括许多燃料回路连接件340。可使用任何数量的燃料回路连接件340。燃料回路连接件340可与相同或不同类型的燃料流30连通以便在本文中提供燃料灵活性。燃料回路连接件340可具有任何尺寸、形状或构造。
嵌套的燃料歧管330的燃料回路连接件340中的每一个可与嵌套的燃料供应回路350连通。在该实例中，示出了三个(3)嵌套的燃料供应回路350：第一嵌套的燃料供应回路360、第二嵌套的燃料供应回路370和第三嵌套的燃料供应回路380。然而，可在本文中使用任何数量的嵌套的燃料供应回路350。嵌套的燃料供应回路350可环形地嵌套在彼此内，使得第一嵌套的燃料供应回路360定位在第二嵌套的燃料供应回路370内，第二嵌套的燃料供应回路370进而定位在第三嵌套的燃料供应回路380内。燃料供给密封件390可分开嵌套的燃料供应回路350中的每一个。嵌套的燃料供应回路350中的每一个可采取柔性软管400等的形式。嵌套的燃料供应回路350可具有任何尺寸、形状或构造。嵌套的燃料供应回路350共同地用作公共燃料管125。可在本文中使用其它构件和其它构造。
图8和图9示出了可与燃烧器100等一起使用的空气旁通系统800的实例。空气旁通系统800可包括定位成穿过衬套160的许多空气旁通孔810。空气旁通孔810可定位成穿过绕着盖组件130的后端820的衬套160。空气旁通孔810可定位成单排830，或者许多排830可沿轴向布置，以便提供分级。空气旁通孔810可具有任何尺寸、形状或构造。不同尺寸、形状和构造的空气旁通孔810可以以任何方位在本文中一起使用。可在本文中使用任何数量的空气旁通孔810。可在本文中使用其它构件和其它构造。
在该实例中，盖组件130上的密封件135可呈呼啦圈式密封件840等的形式。大体上限定了，呼啦圈式密封件840可为用于密封两个同心导管之间的滑动界面或环形间隙的指形密封件或片簧。可在本文中使用其它类型的密封件135和密封机构。可在本文中使用任何尺寸、形状或构造的任何数量的呼啦圈式密封件840。呼啦圈式密封件840可绕着盖组件130的后端820定位。这种定位避免了对衬套160的热表面上的热障涂层850等的潜在损坏。可在本文中使用其它构件和其它构造。
图8示出了处于闭合位置860的空气旁通系统800。具体而言，当盖组件130在衬套160内沿下游方向前移时，呼啦圈式密封件840防止穿过其的空气流20。图9示出了处于开启位置870的空气旁通系统。在该位置，当盖组件130收缩至完全后方位置880时，呼啦圈式密封件840在空气旁通孔810的上游。完全后方位置880提供最大的燃烧器容积，以及因此最长的停留时间。在空气旁通孔810开启的情况下，空气流20的旁通部分890可流过其，并且绕过燃料喷嘴120。空气旁通孔810可构造成允许预定体积的旁通部分890流过其。
空气流20的旁通部分890的使用允许较少的燃料流30提供至燃料喷嘴120。因此，空气旁通系统800允许燃烧器100下调至更低的点，同时保持燃料喷嘴120的相同燃料与空气比来用于稳定火焰性能。此外，空气旁通系统800可通过远离中心喷嘴倾倒旁通部分890以便控制一氧化碳的形成来改进总体排放符合性。呼啦圈式密封件840还可定位成使得仅预定数量的旁通孔810可开启，以便改变旁通部分890的体积，并且因此改变燃料喷嘴120的燃料与空气比。空气旁通系统800可通过经由线性促动器200改变呼啦圈式密封件840和盖组件130的位置来精确地控制旁通部分890的体积。因此，空气旁通系统800可具有任何数量的部分开启位置，其中，呼啦圈式密封件840在空气旁通孔810中的一些的上游。
因此，空气旁通系统800向燃烧器100提供了改进的下调性能，而不使用用于整个稳健系统的附加构件。空气旁通系统800允许进一步的下调、排放符合性和动力减轻。因此，燃烧器100可在相对低的负载下在所需的参数内操作。
应当显而易见的是，前文仅涉及本申请和所得专利的某些实施例。在不背离如由以下权利要求及其等同物限定的本发明的总体精神和范围的情况下，许多变化和修改可由本领域技术人员在本文中作出。
Claims (10)
1.一种用于与燃气涡轮发动机中的燃料流和空气流一起使用的燃烧器，其包括：
多个微混合器燃料喷嘴，其中所述多个微混合器燃料喷嘴位于盖组件内，所述盖组件设于衬套内；
密封件，其位于所述衬套和所述盖组件之间；以及
绕着所述衬套定位的空气旁通系统，其中所述空气旁通系统包括：
多个穿过所述衬套设置的空气旁通孔；
闭合位置，在该闭合位置，所述盖组件沿下游方向被推进使得所述密封件被向所述多个空气旁通孔下游推动以防止所述空气流穿过其中；及
开启位置，在该开启位置，所述盖组件沿上游方向被缩回使得所述密封件被向所述多个空气旁通孔上游缩回以使得所述空气流的旁通部分从中流过并绕过所述多个微混合器燃料喷嘴。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述多个微混合器燃料喷嘴包括多个微混合器燃料管和燃料板。
3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述多个空气旁通孔构造成一排。
4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述多个空气旁通孔构造成多排。
5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述密封件绕着所述盖组件的后端定位。
6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述开启位置包括处于完全后方位置的所述盖组件。
7.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述空气旁通系统包括部分开启位置，其中，所述密封件部分地在所述空气旁通系统的上游。
8.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述密封件包括呼啦圈式密封件。
9.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，还包括用以操纵所述衬套内的所述多个微混合器燃料喷嘴的线性促动器。
10.一种下调用于与燃气涡轮发动机中的燃料流和空气流一起使用的燃烧器的方法，其包括：
将多个微混合器燃料喷嘴定位在衬套内；
将多个空气旁通孔定位成穿过所述衬套；
操纵设置为围绕所述多个微混合器燃料喷嘴的密封件来开启所述衬套中的所述空气旁通孔；
使所述空气流的旁通部分远离所述多个微混合器燃料喷嘴流动；以及
减少至所述多个微混合器燃料喷嘴的燃料流。
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|---|---|---|---|---|
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| US9709279B2 (en) | 2014-02-27 | 2017-07-18 | General Electric Company | System and method for control of combustion dynamics in combustion system |
| US9845956B2 (en) * | 2014-04-09 | 2017-12-19 | General Electric Company | System and method for control of combustion dynamics in combustion system |
| US10041681B2 (en) | 2014-08-06 | 2018-08-07 | General Electric Company | Multi-stage combustor with a linear actuator controlling a variable air bypass |
| US10337411B2 (en) | 2015-12-30 | 2019-07-02 | General Electric Company | Auto thermal valve (ATV) for dual mode passive cooling flow modulation |
| US20170191373A1 (en) | 2015-12-30 | 2017-07-06 | General Electric Company | Passive flow modulation of cooling flow into a cavity |
| US10335900B2 (en) | 2016-03-03 | 2019-07-02 | General Electric Company | Protective shield for liquid guided laser cutting tools |
| US10337739B2 (en) | 2016-08-16 | 2019-07-02 | General Electric Company | Combustion bypass passive valve system for a gas turbine |
| JP6779098B2 (ja) * | 2016-10-24 | 2020-11-04 | 三菱パワー株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
| US10712007B2 (en) | 2017-01-27 | 2020-07-14 | General Electric Company | Pneumatically-actuated fuel nozzle air flow modulator |
| US10738712B2 (en) | 2017-01-27 | 2020-08-11 | General Electric Company | Pneumatically-actuated bypass valve |
| US11149692B2 (en) | 2018-06-12 | 2021-10-19 | General Electric Company | Deflection mitigation structure for combustion system |
| JP7130545B2 (ja) * | 2018-12-20 | 2022-09-05 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器、ガスタービン及びガスタービン燃焼器の製造方法 |
| KR102456687B1 (ko) * | 2021-01-15 | 2022-10-18 | 두산에너빌리티 주식회사 | 연소기용 노즐, 연소기, 및 이를 포함하는 가스 터빈 |
| KR102595333B1 (ko) * | 2021-09-17 | 2023-10-27 | 두산에너빌리티 주식회사 | 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5343697A (en) * | 1992-01-02 | 1994-09-06 | General Electric Company | Variable area bypass injector |
| US6438959B1 (en) * | 2000-12-28 | 2002-08-27 | General Electric Company | Combustion cap with integral air diffuser and related method |
| CN2898617Y (zh) * | 2006-03-17 | 2007-05-09 | 江苏大学 | 微燃烧热宝 |
| CN101956975A (zh) * | 2009-01-13 | 2011-01-26 | 通用电气公司 | 无帽式燃烧器组件中的横移式燃料喷嘴 |
| CN102242934A (zh) * | 2010-04-19 | 2011-11-16 | 通用电气公司 | 在过渡管道界面处的燃烧器衬套冷却和相关方法 |
| CN102628592A (zh) * | 2011-02-04 | 2012-08-08 | 通用电气公司 | 构造为用于减轻高频动态性的涡轮燃烧器及相关方法 |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3742703A (en) | 1971-10-26 | 1973-07-03 | Avco Corp | Variable geometry combustor construction |
| US3738106A (en) | 1971-10-26 | 1973-06-12 | Avco Corp | Variable geometry combustors |
| US3745766A (en) | 1971-10-26 | 1973-07-17 | Avco Corp | Variable geometry for controlling the flow of air to a combustor |
| US4044553A (en) | 1976-08-16 | 1977-08-30 | General Motors Corporation | Variable geometry swirler |
| US4417846A (en) | 1977-12-09 | 1983-11-29 | Hydra-Rig, Inc. | Traveling block elevator latch assembly |
| US4365910A (en) | 1980-05-15 | 1982-12-28 | Steelcraft Corporation | Strut support apparatus |
| US4532762A (en) | 1982-07-22 | 1985-08-06 | The Garrett Corporation | Gas turbine engine variable geometry combustor apparatus |
| US4545196A (en) | 1982-07-22 | 1985-10-08 | The Garrett Corporation | Variable geometry combustor apparatus |
| US4497170A (en) | 1982-07-22 | 1985-02-05 | The Garrett Corporation | Actuation system for a variable geometry combustor |
| JPS61141516U (zh) * | 1985-02-15 | 1986-09-01 | ||
| US4844649A (en) | 1987-04-20 | 1989-07-04 | Vandenboom James J | Bracket assembly for geodesic dome |
| US5231747A (en) | 1990-12-21 | 1993-08-03 | The Boeing Company | Drill/rivet device |
| US5195853A (en) | 1991-04-15 | 1993-03-23 | Cincinnati Milacron Inc. | Quill feed and spindle drive assembly |
| EP0534685A1 (en) * | 1991-09-23 | 1993-03-31 | General Electric Company | Air staged premixed dry low NOx combustor |
| IT1255613B (it) * | 1992-09-24 | 1995-11-09 | Eniricerche Spa | Sistema di combustione a basse emissioni inquinanti per turbine a gas |
| US5444982A (en) | 1994-01-12 | 1995-08-29 | General Electric Company | Cyclonic prechamber with a centerbody |
| DE69515931T2 (de) | 1994-06-10 | 2000-11-02 | Gen Electric | Regelung einer Gasturbinenbrennkammer |
| DE4446842B4 (de) | 1994-12-27 | 2006-08-10 | Alstom | Verfahren und Vorrichtung zum Zuleiten eines gasförmigen Brennstoffs in einen Vormischbrenner |
| GB2299399A (en) | 1995-03-25 | 1996-10-02 | Rolls Royce Plc | Variable geometry air-fuel injector |
| GB2351343A (en) | 1999-06-22 | 2000-12-27 | Alstom Gas Turbines Ltd | Telescopically-moveable combustion chamber |
| JP3960166B2 (ja) * | 2001-08-29 | 2007-08-15 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン燃焼器およびガスタービン燃焼器の運転方法 |
| US7093445B2 (en) | 2002-05-31 | 2006-08-22 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Fuel-air premixing system for a catalytic combustor |
| GB0319329D0 (en) | 2003-08-16 | 2003-09-17 | Rolls Royce Plc | Variable geometry combustor |
| ITTO20031013A1 (it) | 2003-12-16 | 2005-06-17 | Ansaldo Energia Spa | Sistema di smorzamento di instabilita' termoacustiche in un dispositivo combustore per una turbina a gas. |
| DE102005039279B4 (de) | 2005-08-19 | 2007-06-14 | Mtu Aero Engines Gmbh | Linearführung |
| US9140454B2 (en) * | 2009-01-23 | 2015-09-22 | General Electric Company | Bundled multi-tube nozzle for a turbomachine |
| US8991187B2 (en) | 2010-10-11 | 2015-03-31 | General Electric Company | Combustor with a lean pre-nozzle fuel injection system |
-
2013
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5343697A (en) * | 1992-01-02 | 1994-09-06 | General Electric Company | Variable area bypass injector |
| US6438959B1 (en) * | 2000-12-28 | 2002-08-27 | General Electric Company | Combustion cap with integral air diffuser and related method |
| CN2898617Y (zh) * | 2006-03-17 | 2007-05-09 | 江苏大学 | 微燃烧热宝 |
| CN101956975A (zh) * | 2009-01-13 | 2011-01-26 | 通用电气公司 | 无帽式燃烧器组件中的横移式燃料喷嘴 |
| CN102242934A (zh) * | 2010-04-19 | 2011-11-16 | 通用电气公司 | 在过渡管道界面处的燃烧器衬套冷却和相关方法 |
| CN102628592A (zh) * | 2011-02-04 | 2012-08-08 | 通用电气公司 | 构造为用于减轻高频动态性的涡轮燃烧器及相关方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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