CN116464992A - 具有挡板的燃烧器 - Google Patents

Abstract

如所示和所描述的用于燃烧器的涡轮发动机和相关联的方法。该涡轮发动机包括具有燃烧器衬里的燃烧器，燃烧器衬里具有稀释开口和沿轴向方向改变的几何结构。燃烧器进一步具有挡板，挡板包围限定燃烧器的燃烧室的燃烧器衬里。用于控制燃烧器内的氮氧化物的方法，包括通过本文所述的任何稀释开口将压缩空气喷射到环形燃烧室中。

Description

具有挡板的燃烧器

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年1月12日提交的美国临时申请序列号63/298,749和2022年3月15日提交的美国专利申请序列号17/694,978的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器，并且更具体地，涉及用于单独或混合燃烧比空气轻的燃料的燃烧器。

背景技术

涡轮发动机由穿过发动机的燃烧气体流驱动，以使多个涡轮叶片旋转，多个涡轮叶片又使压缩机旋转，以向燃烧器提供压缩空气用于燃烧。燃烧器可以设置在涡轮发动机内并且与燃烧气体流入其中的涡轮流体联接。

在涡轮发动机的燃烧器中使用碳氢燃料是已知的。大体上，空气和燃料被供给到燃烧室，空气和燃料被混合，然后燃料在空气存在下燃烧以产生热气体。然后，热气体被供给到涡轮，其在涡轮处冷却并膨胀以产生动力。燃料燃烧的副产品通常包括对环境有害的副产品，诸如氮氧化物和二氧化氮(统称为NO_x)、一氧化碳(CO)、未燃烧的碳氢化合物(UHC)(例如，有助于形成大气臭氧的甲烷和挥发性有机化合物)、以及包括硫的氧化物(例如，SO₂和SO₃)的其他氧化物。

正在探索用于燃气涡轮发动机的各种燃料。氢或与另一种元素或化合物混合的氢可用于燃烧，但是氢或氢混合燃料可能导致比传统燃料更高的火焰温度。即，氢或氢混合燃料通常比传统燃料(如石油基燃料、或石油和合成燃料混合物)具有更宽的可燃范围和更快的燃烧速度。

源自世界范围内的空气污染问题的标准规范了由于涡轮发动机操作而生成的NO_x、UHC和CO的排放。特别地，由于操作期间燃烧器火焰温度高，因此在燃烧器内形成NO_x。期望的是，通过调节燃烧器内的轮廓和/或图案来减少NO_x排放，同时仍维持期望的效率。

附图说明

在附图中：

图1是涡轮发动机的示意图。

图2描绘了沿着涡轮发动机的燃烧区段的图1的线II-II的截面图。

图3是沿着具有限定被遮蔽区的挡板的燃烧区段中的燃烧器的图2的III-III线的截面图。

图4是沿着图3的线A-A截取的燃烧器的一部分的示意图。

图5是沿着图3的线B-B截取的燃烧器的一部分的示意图。

图6是沿着图3的线E-E截取的燃烧器的一部分的示意图。

图7是沿着图3的线A-A截取的燃烧器的一部分的变型。

图8是沿着图3的线B-B截取的燃烧器的一部分。

图9是沿着图3的线E-E截取的燃烧器的一部分。

图10是示出了位于被遮蔽区内的一组声学阻尼器的图3的燃烧器的一部分的放大图。

图11是根据本文公开的另一方面的类似于图3的燃烧器的具有限定被遮蔽区的挡板的燃烧器的一部分的示意截面图。

图12是根据本文公开的又一方面的类似于图3的燃烧器的具有限定被遮蔽区的挡板的燃烧器的一部分的示意截面图。

图13是根据本文公开的又一方面的类似于图3的燃烧器的具有限定被遮蔽区的挡板的燃烧器的一部分的示意截面图。

具体实施方式

本文描述的公开的方面针对燃烧器，并且尤其针对具有挡板的燃烧器，挡板限定接近燃烧器的燃料喷射器的被遮蔽区。进一步地，如本文所述的燃烧器可以包括燃烧室，燃烧室具有初级区，初级区具有从罐形到环形轮廓的过渡截面。为了例释的目的，将关于涡轮发动机来描述本公开。然而，将理解的是，本文所述的公开的方面不限于此，并且本文所述的燃烧器可以在发动机中实施，包括但不限于涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和涡轮风扇发动机。本文讨论的公开的方面可以在具有燃烧器的非飞行器发动机内，诸如在其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用内，具有普遍适用性。

本文使用“示例性”一词来意指“用作示例、实例或例释”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。

如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以使一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

如本文所用，术语“上游”是指与流体流动方向相反的方向，而术语“下游”是指与流体流动方向相同的方向。术语“前向”或“前”表示在某物的前面，“后向”或“后”表示在某物的后面。例如，当用于流体流动时，前向/前可以表示上游，后向/后可以表示下游。

术语“流体”可以是气体或液体。术语“流体连通”意指流体能够在指定区域之间建立连接。

此外，如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指远离共同中心的方向。例如，在涡轮发动机的整体上下文中，径向是指沿着在发动机的中心纵向轴线和发动机外周之间延伸的射线的方向。

所有方向引用(例如，径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、前向、后向等)仅用于标识目的，以帮助读者理解本公开，并且不造成限制，特别是关于本文描述的公开的方面的位置、方位或使用的限制。连接引用(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地解释，并且可以包括元件集合之间的中间结构元件以及元件之间的相对移动，除非另有指示。因此，连接引用不一定意味着两个元件直接连接并且相对于彼此固定。示例性附图仅用于例释的目的，在所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。

单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确指示。此外，如本文所用，术语“组”或“一组”元件可以是任意数量的元件，包括仅一个。

如本文中在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由诸如“大约”、“近似”、“大体上”和“基本上”之类的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指代在单个值、值的范围和/或限定值的范围的端点的1％、2％、4％、5％、10％、15％或20％的余量内。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，这种范围被识别并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。

如本文所用的“接近”不是限制性的，而是用于定位本文描述的零件的描述符。进一步地，术语“接近”意指比后面的零件更靠近或更邻近所列举的零件。例如，接近壁的第一孔，第一孔位于第二孔的上游意指第一孔到壁比第一孔到第二孔更近。

图1是涡轮发动机10的示意图。作为非限制性示例，涡轮发动机10可以在飞行器内使用。涡轮发动机10可以至少包括压缩机区段12、燃烧区段14和涡轮区段16。驱动轴18旋转地联接压缩机区段12和涡轮区段16，使得其中一个的旋转影响另一个的旋转，并且限定涡轮发动机10的旋转轴线或中心线20。

压缩机区段12可以包括彼此串行流体联接的低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24。涡轮区段16可以包括彼此串行流体联接的LP涡轮26和HP涡轮28。驱动轴18可以将LP压缩机22、HP压缩机24、LP涡轮26和HP涡轮28可操作地联接在一起。替代地，驱动轴18可以包括LP驱动轴(未示出)和HP驱动轴(未示出)。LP驱动轴可以将LP压缩机22联接到LP涡轮26，并且HP驱动轴可以将HP压缩机24联接到HP涡轮28。LP线轴可以被限定为LP压缩机22、LP涡轮26和LP驱动轴的组合，使得LP涡轮26的旋转可以将驱动力施加到LP驱动轴，LP驱动轴进而可以使LP压缩机22旋转。HP线轴可以被限定为HP压缩机24、HP涡轮28和HP驱动轴的组合，使得HP涡轮28的旋转可以将驱动力施加到HP驱动轴，HP驱动轴进而可以使HP压缩机24旋转。

压缩机区段12可以包括多个轴向间隔开的级。每一级包括一组周向间隔开的旋转叶片和一组周向间隔开的固定轮叶。用于压缩机区段12的一级的压缩机叶片可以被安装到盘，盘被安装到驱动轴18。用于给定级的每一组叶片可以具有其自己的盘。压缩机区段12的轮叶可以被安装到壳体，壳体可以围绕涡轮发动机10周向延伸。应当理解，压缩机区段12的表示仅仅是示意性的并且可以有任何数量的级。进一步地，预期的是，在压缩机区段12内可以有任何其他数量的部件。

与压缩机区段12类似，涡轮区段16可以包括多个轴向间隔开的级，其中每一级具有一组周向间隔开的旋转叶片和一组周向间隔开的固定轮叶。用于涡轮区段16的一级的涡轮叶片可以被安装到盘，盘被安装到驱动轴18。用于给定级的每一组叶片可以具有其自己的盘。涡轮区段的轮叶可以以周向方式被安装到壳体。要注意的是，可以有任意数量的叶片、轮叶和涡轮级，因为图示的涡轮区段仅仅是示意性的表示。进一步地，预期的是，在涡轮区段16内可以有任何其他数量的部件。

燃烧区段14可以串行设置在压缩机区段12和涡轮区段16之间。燃烧区段14可以流体联接到压缩机区段12和涡轮区段16的至少一部分，使得燃烧区段14至少部分地将压缩机区段12流体联接到涡轮区段16。作为非限制性示例，燃烧区段14可以在燃烧区段14的上游端处流体联接到HP压缩机24，并且在燃烧区段14的下游端处流体联接到HP涡轮28。

在涡轮发动机10的操作期间，环境空气或大气空气经由压缩机区段12上游的风扇(未示出)被吸入压缩机区段12，空气在压缩机区段12处被压缩，限定加压空气。然后，加压空气可以流入燃烧区段14，加压空气在燃烧区段14处与燃料混合并被点燃，从而生成燃烧气体。HP涡轮28从这些燃烧气体中提取一些功，HP涡轮28驱动HP压缩机24。燃烧气体被排出到LP涡轮26中，LP涡轮26提取附加功来驱动LP压缩机22，并且排气最终经由涡轮区段16下游的排气区段(未示出)从涡轮发动机10被排出。LP涡轮26的驱动驱动了LP线轴，以使风扇(未示出)和LP压缩机22旋转。加压气流和燃烧气体可以一起限定流过涡轮发动机10的风扇、压缩机区段12、燃烧区段14和涡轮区段16的工作气流。

图2描绘了沿着图1的线II-II的燃烧区段14的截面图。燃烧区段14可以包括围绕涡轮发动机10的中心线20环形布置的一组燃料喷射器30。燃烧器34流体连接到一组燃料喷射器30，以限定一组燃料杯32的至少一部分。一组燃料杯32可以包括围绕发动机中心线20环形设置的富料杯、贫料杯、或富料杯和贫料杯两者的组合。应当理解，环形布置的燃料喷射器30可以是一个或多个燃料喷射器30，并且一个或多个燃料喷射器30可以具有不同的特性。

燃烧器衬里38限定燃烧器34，燃烧器衬里38包括相对于彼此同心并且环形围绕发动机中心线20的外燃烧器衬里40和内燃烧器衬里42。燃烧器衬里38还进一步限定一组燃料杯32。圆顶壁44与燃烧器衬里38可以一起限定环形围绕发动机中心线20的燃烧器34的燃烧室46。一组燃料杯32可以流体联接到燃烧室46。

燃烧器34可以取决于燃烧器34位于其中的发动机的类型而具有罐形、罐环形或环形布置。燃烧器衬里38可以具有如本文进一步描述的变化几何结构。燃烧器34可以完全被壳体36包住。压缩空气通道48可以至少部分地由燃烧器衬里38和壳体36两者限定。

图3描绘了沿着示出燃烧区段14的图2的线III-III截取的截面图。圆顶组件50可以容纳燃料喷射器30。燃料喷射器30可以经由燃料通道54流体联接到燃料入口52，燃料通道54可以适合于接收燃料流(F)。压缩空气(C)可以经由压缩空气通道48从压缩机区段12被提供给燃烧区段14。燃料喷射器30可以终止于圆顶入口56，以限定燃料杯32。圆顶入口56可以连同燃烧器衬里38一起进一步限定燃烧室46中的初级区58的至少一部分。旋流器60可以流体联接到燃料喷射器30。第一组稀释开口62可以设置在燃烧器衬里38中，用于连接压缩空气通道48和燃烧室46。至少一个点火器64可以联接到燃烧器衬里38。

挡板70可以安装到包围初级区58的燃烧器衬里38的外表面66。挡板70可以与燃烧器衬里38间隔开，以限定具有遮蔽区入口74的被遮蔽区72。挡板70可以沿着燃烧器衬里38引导用于使用的特定量的压缩空气(C)。第二组稀释开口76可以设置在燃烧器衬里38中，用于将被遮蔽区72流体联接到燃烧室46的初级区58。第三组稀释开口78可以设置在第二组稀释开口76下游的燃烧器衬里38中，用于将被遮蔽区72的不同部分连接到燃烧室46的初级区58。第一组、第二组和第三组稀释开口可以是圆形或成形孔、槽或环形间隙，并且被设计成形成径向或成角度的空气射流。

在操作期间，压缩空气(C)可以被供给到燃料喷射器30中，并且与燃料(F)混合，以限定燃料/空气混合物。混合物可以在燃烧室46内通过至少一个点火器64被点燃，以生成燃烧气体(G)。旋流器60可以使进入的压缩空气(C)与进入燃料杯32的燃料(F)进行旋流，以提供经由圆顶入口56进入燃烧室46的空气和燃料的均匀混合物。

进一步地，压缩空气(C)可以经由遮蔽区入口74被供给到被遮蔽区72中。压缩空气(C)可以用作通过第二组稀释开口76和第三组稀释开口78两者提供的稀释射流。第二组稀释开口76和第三组稀释开口78之间的初级区58可以限定至少一个燃料杯32的延伸部。挡板70为燃料杯32提供被遮蔽区72，使得初级区58与单独罐形燃烧器布置类似地操作。挡板70通过使杯与杯之间的相互作用最小化来允许单个燃料杯32的稳定性。

压缩空气(C)可以另外经由第一组稀释开口62进入燃烧室46，以在燃烧室46内提供稀释流(D)。燃烧气体(G)可以使用稀释流(D)来被混合或简单地由稀释流(D)控制，以移动通过燃烧器出口80并离开进入涡轮区段16。

图4-6示出了燃烧器34在从圆顶壁44处的第一端43向燃烧器出口80处的第二端45轴向移动的变化位置处的变化截面。如图4-6所示，燃烧器衬里38具有过渡几何结构。燃烧器衬里38从接近一组燃料喷射器30的限定杯形几何结构100(图4)过渡到在一组燃料喷射器30轴向下游的环形几何结构102(图6)。限定杯形几何结构意指使燃烧器衬里38变圆成圆柱形形状，以限定可区分的杯。更具体地，燃烧器衬里38的几何结构从修改后的罐形形状104(图4)过渡到罐环形形状106(图5)再到环形形状108(图6)。

图4是朝向第一端43看并且示出了修改后的罐形形状104的沿着图3的线A-A的面对多个燃料喷射器30的截面图。第二组稀释开口76可以包括环形围绕燃料杯32的多个稀释开口。燃烧器衬里38可以被成形以限定不同的燃料杯，第一燃料杯32a、第二燃料杯32b和第三燃料杯32c通过限定周向间隔开的开口82的内燃烧器衬里40和外燃烧器衬里42的间隔而彼此流体连接。修改后的罐形形状104被限定为具有足够小以限定多个离散的周向间隔开的燃料杯32a、32b、32c的开口82，同时仍然使得不同的燃料杯32a、32b、32c之间能够流体连接。本文所述的挡板70(图3)能够将压缩空气(C)适当地供给到被遮蔽区72(图3)中的第二组稀释开口76和第三组稀释开口78，以产生与单独罐形燃烧器类似的操作，同时被几何成形为具有修改后的罐形形状104。

图5是沿着正好在第三组稀释开口78下游的图3的线B-B的面向多个燃料喷射器30的截面图。当燃烧器衬里38在图3的线A-A和线B-B之间朝向第二端45向下游延伸时，周向间隔开的开口82可以逐渐变宽。可以理解，在线B-B处的燃烧器衬里38被成形为使得不同的富燃料杯32a、32b、32c仍然是可区分的，但相对于彼此更具流体动态。以这种方式，燃烧器衬里38的几何结构过渡，以限定在线A-A处具有修改后的罐形形状104到在线B-B处具有罐环形形状106的燃烧器34。

图6是沿着正好在线B-B下游的图3的线E-E的面对多个燃料喷射器30的截面图。周向间隔开的开口82(图4和5)不再是可区分的。可以理解，在线E-E处的燃烧器衬里38被成形为使得不同的燃料杯32a、32b、32c(图4和5)不再可区分，并且燃烧室46围绕发动机中心线20(图2)呈环形。在线E-E处的外燃烧器衬里40和内燃烧器衬里42在形状上是圆形的并且围绕发动机中心线20(图2)呈环形。以这种方式，燃烧器衬里38的几何结构过渡，以限定在线B-B处具有罐环形形状106到在E-E处具有环形形状108的燃烧器34。

图7-9示出了根据本文公开的另一方面的燃烧器34的变化截面示意图。从圆顶壁44处的第一端43朝向燃烧器出口80处的第二端45轴向移动，燃烧器衬里138具有过渡几何结构。燃烧器衬里138与燃烧器衬里38基本类似，因此，相似零件将用增加100的相似数字标识。应该理解，燃烧器衬里38的相似零件的描述适用于燃烧器衬里138，除非另有说明。

燃烧器衬里138的几何结构从罐形形状110(图7)过渡到罐环形形状106(图8)再到环形形状108(图9)。罐形形状110(图7)被限定为没有开口，使得燃烧器衬里138限定多个离散的周向间隔开的燃料杯132a、132b、132c，而在第一端43处，不同的燃料杯132a、132b、132c之间没有流体连接。更具体地，在线A-A(图3)处，燃烧器衬里138的内燃烧器衬里140和外燃烧器衬里142相遇，以物理分离富燃料杯132a、132b、132c。同时在线B-B(图3)处，内燃烧器衬里140和外燃烧器衬里142分离，以限定一组间隔开的开口182，进而限定罐环形形状106(图8)。可以理解，在线E-E(图3)处的燃烧器衬里138被成形为使得不同的燃料杯132a、132b、132c(图7和8)不再是可区分的，进而限定环形形状108(图9)的燃烧室146。

图10是根据本文公开的一方面的示出挡板70的变型的示例性燃烧器34的示意图。挡板170与挡板70基本类似，因此，相似零件将用增加100的相似数字标识。应该理解，挡板70的相似零件的描述适用于挡板170，除非另有说明。

挡板170可以与燃烧器衬里38的外表面66间隔开，以限定被遮蔽区172。挡板170可以包括从安装腿186轴向延伸的本体184。挡板170可以在安装腿186处被安装到燃烧器衬里38的外表面66。安装腿186可以安装到第二组稀释开口76和第三组稀释开口78之间的外表面66。本体184可以与接近圆顶壁44的外表面66间隔开，以限定流体联接到被遮蔽区172的遮蔽区入口174。

挡板170可以将燃烧器34周围的区域划分为总压区188和静压区190。在操作期间，总压区188供给第二组稀释开口76，而静压区190供给第三组稀释开口78。预期的是，任何数量的稀释开口是第一组稀释开口62的一部分，其也可以由静压区190供给。

图11是根据本文公开的另一方面的示出挡板70的变型的示例性燃烧器34的示意图。挡板270与挡板70基本类似，因此，相似零件将用增加200的相似数字标识。应该理解，挡板70的相似零件的描述适用于挡板170，除非另有说明。

挡板270可以与燃烧器衬里38的外表面66间隔开，以限定被遮蔽区272。挡板270可以包括从安装腿286轴向延伸的本体284。挡板270可以在安装腿286处被安装到燃烧器衬里38的外表面66。本体284可以与接近圆顶壁44的外表面66间隔开，以限定流体联接到被遮蔽区272的遮蔽区入口274。安装腿286可以被安装到第一组稀释开口62下游的外表面66。

挡板270可以将燃烧器34周围的区域划分为总压区288和静压区290。在操作期间，总压区288供给本文所述的第一组稀释开口62、第二组稀释开口76和第三组稀释开口78。用总压或静压供给本文所述的稀释开口能够调整跨稀释开口的压降量。该压降量与作为稀释射流的压缩空气(C)在燃烧室46中的穿透量直接相关。已经证明这种调整会影响排放。

图12是根据本文公开的另一方面的示出挡板70的变型的示例性燃烧器34的示意图。挡板370与挡板70基本类似，因此，相似零件将用增加300的相似数字标识。应该理解，挡板70的相似零件的描述适用于挡板370，除非另有说明。

挡板370可以与燃烧器衬里38的外表面66间隔开，以限定被遮蔽区372。挡板370可以包括在安装腿386和入口腿392之间轴向延伸的本体384。挡板370可以在安装腿386处被安装到燃烧器衬里38的外表面66。入口腿392可以与圆顶壁44间隔开，以限定流体联接到被遮蔽区372的遮蔽区入口374。挡板370可以具有基本上梯形形状的截面，其中遮蔽区入口374沿着梯形形状的底部定位。

挡板370可以将燃烧器34周围的区域分成总压区388和静压区390。在操作期间，总压区388供给第二组稀释开口76和第三组稀释开口78，而静压区390供给第一组稀释开口62。如前所述，用总压或静压供给稀释开口能够调整跨稀释开口的压降量。虽然关于挡板370进行了图示，但是应当理解，本文所述的入口腿392可以与本文所述的任何挡板70、170、270相关联。

转向图13，示出了根据本文公开的另一方面的挡板370的放大图。至少一个声学阻尼器394可以设置在被遮蔽区372中并且从外表面66径向延伸到本体384。至少一个声学阻尼器394可以是多个阻尼器，第一声学阻尼器394a放置在第二组稀释开口76和第三组稀释开口78之间，并且第二声学阻尼器394b放置在第三组稀释开口78的下游和安装腿386的上游。

挡板370提供声学阻尼器394和声压源之间的耦合，声压源由与室容积、燃烧期间的热释放变化、和旋流器流动涡量相关联的声学动力学引起。可以设置声学阻尼器394，以减少特定频率下的压力波动。声学阻尼器394可以阻尼特定频率的关联振幅。声学阻尼器394也可以称为亥姆霍兹谐振器。阻尼器的大小与声学频率直接相关。声学阻尼器394在具有与特定频率相关联的相对高振幅的燃烧器中特别有益。虽然关于挡板370进行了图示，但是应当理解，本文所述的声学阻尼器可以位于本文所述的任何挡板70、170、270中。

预期了关于本文所述的挡板的布置的任何组合。富杯和贫杯布置可以是本文所述的任何形式。

一种用于控制存在于燃烧器内的燃烧气体(G)中的氮氧化物或NOx的方法，包括通过本文所述的任何稀释开口将压缩空气(C)喷射到燃烧室中。该方法可以进一步包括在喷射到燃烧室之前使压缩空气(C)与燃料(F)进行旋流。使压缩空气(C)与燃料(F)混合可以发生在初级区中。该方法可以进一步包括使通过初级区58到燃烧器出口80的燃烧气体流(G)从可区分的杯32过渡到单个环形几何结构102。燃烧器衬里几何结构的过渡也可以用于控制初级区58中的燃料/空气混合物的火焰。

与本文所述的燃烧器衬里的挡板和过渡几何结构以及方法相关联的益处是减少和/或消除CO排放。进一步地，燃烧器衬里的过渡几何结构有助于火焰控制。本文所述的挡板和所述挡板的定位也有助于控制由H₂燃料产生的火焰，以实现较低的NO_x、较低的动力学和较好的部件寿命。

虽然关于涡轮发动机进行了描述，但是应当理解，本文所述的燃烧器可以用于具有排放NO_x的燃烧器的任何发动机。应当理解，本文讨论的本公开的方面的应用也适用于具有螺旋桨区段或风扇和增压区段的发动机以及涡轮喷气发动机和涡轮发动机。

在尚未描述的范围内，各个实施例的不同特征和结构可以根据需要组合使用或彼此替代使用。没有在所有实施例中例释一个特征并不意味着它不能被如此例释，而是为了描述的简洁而这样做。因此，可以根据需要混合和匹配不同实施例的各种特征以形成新的实施例，而无论新的实施例是否被明确描述。本文描述的特征的所有组合或置换都被本公开覆盖。

该书面描述使用示例来描述本文描述的公开的方面，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践公开的方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本公开的各方面的可专利范围由权利要求所限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言没有实质差异的等效结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。

进一步的方面由以下条款的主题提供：

一种燃气涡轮发动机，包括：处于串行流动布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，所述燃烧区段包括：环形燃烧室，所述环形燃烧室具有第一端和第二端，其中所述第二端与所述第一端间隔开；多个燃料杯，所述多个燃料杯位于所述第一端处并且环形布置在所述环形燃烧室内，其中所述多个燃料杯中的至少一个燃料杯具有限定杯形几何结构；和燃烧器衬里，所述燃烧器衬里至少部分地限定所述环形燃烧室并且具有在轴向方向上从所述第一端朝向所述第二端延伸的变化截面，所述变化截面在所述第一端处限定所述限定杯形几何结构的至少一部分，并且在所述第二端处限定单个环形几何结构。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述限定杯形几何结构是修改后的罐形形状，所述修改后的罐形形状限定接近所述第一端彼此流体连接的多个离散的周向间隔开的燃料杯。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述限定杯形几何结构是罐形形状，所述罐形形状限定接近所述第一端彼此流体分离的多个离散的周向间隔开的燃料杯。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述燃烧器衬里被成形为限定在所述第一端下游和所述第二端上游的罐环形形状。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括在所述燃烧器衬里中的至少一组稀释开口。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括挡板，所述挡板被安装到所述燃烧器衬里的外表面，以限定被遮蔽区。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述至少一组稀释开口将所述被遮蔽区流体连接到所述环形燃烧室。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述至少一组稀释开口是沿着所述燃烧器衬里彼此轴向间隔开的多组稀释开口。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述至少一组稀释开口是沿着所述燃烧器衬里彼此轴向间隔开的至少两组稀释开口。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述挡板在所述至少两组稀释开口之间被安装到所述外表面。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中至少一组稀释开口将所述被遮蔽区流体连接到所述环形燃烧室。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述挡板包括在安装腿和入口腿之间轴向延伸的本体，并且所述挡板在所述安装腿处被安装到所述燃烧器衬里的所述外表面，并且所述入口腿与所述第一端间隔开，以限定流体联接到所述被遮蔽区的遮蔽区入口。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述挡板包括轴向延伸的本体。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中安装腿从所述本体延伸。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述安装腿被安装到所述燃烧器衬里，并且所述本体与所述燃烧器衬里间隔开，以限定被遮蔽区。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所述挡板将所述燃烧器周围的区域划分为总压区和静压区，其中所述总压区和所述被遮蔽区在同一区域中。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中至少一组稀释开口由所述总压区供给，并且另一组稀释开口由所述静压区供给。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中所有稀释开口由所述总压区供给。

根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中入口腿从所述本体延伸，以进一步限定所述被遮蔽区和遮蔽区入口。

一种燃烧器，包括：环形燃烧室，所述环形燃烧室具有第一端和第二端，其中所述第二端与所述第一端间隔开；多个燃料杯，所述多个燃料杯位于所述第一端处并且环形布置在所述环形燃烧室内，其中所述多个燃料杯中的至少一些燃料杯具有限定杯形几何结构；和燃烧器衬里，所述燃烧器衬里至少部分地限定所述环形燃烧室并且具有在向下游的方向上从所述第一端朝向所述第二端延伸的变化截面，所述变化截面在所述第一端处限定用于所述燃料杯的所述限定杯形几何结构的至少一部分，并且在所述第二端处限定单个环形几何结构。

根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述限定杯形几何结构是修改后的罐形形状，所述修改后的罐形形状限定接近所述第一端彼此流体连接的多个离散的周向间隔开的燃料杯。

根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述限定杯形几何结构是罐形形状，所述罐形形状限定接近所述第一端彼此流体分离的多个离散的周向间隔开的燃料杯。

根据前述条款中任一项所述的燃烧器，其中所述燃烧器衬里被成形为限定在所述限定杯形几何结构下游和所述单个环形几何结构上游的罐环形形状。

根据前述条款中任一项所述的燃烧器，进一步包括在所述燃烧器衬里中的至少一组稀释开口和安装到所述燃烧器衬里的外表面以限定被遮蔽区的挡板，所述至少一组稀释开口中的至少一组稀释开口将所述被遮蔽区流体连接到所述环形燃烧室。

一种用于控制存在于涡轮发动机的燃烧器内的氮氧化物的方法，所述方法包括：通过燃料喷射器将燃料和压缩空气混合物喷射到所述燃烧器的燃烧室中；使所述压缩空气和所述燃料混合，以限定燃料/空气混合物；点燃所述燃烧室的初级区中的所述燃料/空气混合物，以限定火焰并生成燃烧气体；使所述燃烧气体从多个周向间隔开的离散杯流动通过所述燃烧室到单个环形几何结构；和在燃烧器出口处排出所述燃烧气体。

根据前述条款中任一项所述的方法，进一步包括通过将压缩空气供给到被遮蔽区中来控制所述初级区中的所述燃料/空气混合物的火焰，所述被遮蔽区由安装到所述燃烧器的外表面的挡板限定。

根据前述条款中任一项所述的方法，进一步包括利用位于所述被遮蔽区内的声学阻尼器来减小特定频率处的压力波动。

根据前述条款中任一项所述的方法，进一步包括从所述被遮蔽区供给一组稀释开口。

根据前述条款中任一项所述的方法，进一步包括从静压区供给一组稀释开口。

根据前述条款中任一项所述的方法，进一步包括从总压区供给一组稀释开口。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括：

处于串行流动布置的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段，所述燃烧区段包括：

环形燃烧室，所述环形燃烧室具有第一端和第二端，其中所述第二端与所述第一端间隔开；

多个燃料杯，所述多个燃料杯位于所述第一端处并且环形布置在所述环形燃烧室内，其中所述多个燃料杯中的至少一个燃料杯具有限定杯形几何结构；和

燃烧器衬里，所述燃烧器衬里至少部分地限定所述环形燃烧室并且具有在轴向方向上从所述第一端朝向所述第二端延伸的变化截面，所述变化截面在所述第一端处限定所述限定杯形几何结构的至少一部分，并且在所述第二端处限定单个环形几何结构。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述限定杯形几何结构是修改后的罐形形状，所述修改后的罐形形状限定接近所述第一端彼此流体连接的多个离散的周向间隔开的燃料杯。

3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述限定杯形几何结构是罐形形状，所述罐形形状限定接近所述第一端彼此流体分离的多个离散的周向间隔开的燃料杯。

4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述燃烧器衬里被成形为限定在所述第一端下游和所述第二端上游的罐环形形状。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括在所述燃烧器衬里中的至少一组稀释开口。

6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括挡板，所述挡板被安装到所述燃烧器衬里的外表面，以限定被遮蔽区。

7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述至少一组稀释开口将所述被遮蔽区流体连接到所述环形燃烧室。

8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述至少一组稀释开口是沿着所述燃烧器衬里彼此轴向间隔开的多组稀释开口。

9.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述至少一组稀释开口是沿着所述燃烧器衬里彼此轴向间隔开的至少两组稀释开口。

10.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述挡板在所述至少两组稀释开口之间被安装到所述外表面。