CN1828141A - 用于涡轮机燃烧室的保护罩 - Google Patents

Abstract

一种用于燃烧室底部的保护罩，设计用于覆盖燃料注射器，它在至少一个侧面设有钻孔(21)，以打开保护罩内的共振腔并减小由它产生的噪音和燃烧不稳定。钻孔还具有减小绕保护罩的气流的不稳定和不一致的作用。

Description

用于涡轮机燃烧室的保护罩

技术领域

本发明的主题是一种用于涡轮机燃烧室的保护罩。

背景技术

保护罩覆盖燃料注射器，保护它们不会因冰块和鸟吸入机器造成振动。它们呈半圆形，位于两同心固定面间，延伸至包围燃烧器的环形燃烧室底盘面。注射器穿过该盘。保护罩中心部分开孔，以使燃料注射管穿过到达注射器。该开口可为一个圆形开口(保护罩此时由两个同心独立的面组成，该面称作“罩”)，或者由一串导向注射器的开口组成。

由于燃烧不稳定和振动，装有保护罩的燃烧室经常产生过量噪声。可以通过向产生声发射的结构添加加强元件或阻尼器来减小声发射，但这样作使得制造变得复杂，而且增加了重量或者流质量。另外的方法是动态燃烧控制，但他们还不能实际应用。以现有方法很难获得理想的结果，由于不断增加的噪音和正确运转的苛刻要求可通过引擎得到满足，不稳定限制变得越来越不为人们接受，不稳定限制也时常被人们忽略。

保护罩还必须能满足燃烧空气流。它们的圆形形状可以保证绕它们进行平稳流动，不产生湍流；但是，只有在正常工作条件下才能保证理想流动，人们发现，在其他条件下时，保护罩的形状不再适用；在保护罩侧面一些部分可能会产生分流和压力不一致。

发明专利内容

本发明设计用于克服这些缺陷。它在没有增加任何材料的情况下对保护罩的设计作了改进。它的本质特征是至少在保护罩的一个侧面开有一排钻孔。这些钻孔阻碍了保护罩构成的空间中共鸣腔的构成，因此减小了它的噪声输出。根据本发明公开的其他信息，通过减小保护罩内外压差，它们还有助于各种机器工作模式的气流调节作用。

本发明的一个目的是一种用于涡轮机燃烧室的保护罩，它覆盖一圈燃料注射器，中心部分开口，两侧面在两同心边缘处与中心部分连接，保护罩在这两个同心边缘处连接到燃烧室的环形底盘，其特征为至少一个侧面开有至少一列钻孔。

本发明的另一目的为一种涡轮机燃烧室，包括一隔出扩散室的壳体，置于壳体内的燃烧管，开在扩散室中并在扩散室中构成第一气流的起始点的压缩器扩散器，包含壳和附着在壳上的保护罩且面向压缩器扩散器的燃料管，保护罩覆盖着一圈燃料注射器并且设有一个中心开口和把中心部分连接到壳的两个同心侧面，第一气流的方向从扩散器流向中心开口部分，然后绕保护罩行进，沿侧面通过，最后沿着壳通过，其特征为：至少一个侧面设有至少一列钻孔。

本发明的另外一个目的是装有这种保护罩或燃烧室的涡轮机。

附图说明

本发明将参照以下附图进行描述：

图1是包含保护罩的燃烧室的总体图；

图2和图3所示为两种流模式；

图4为本发明的一个实施例；

图5和图6所示为用于本发明的一些模式；

图7说明本发明的作用。

具体实施方式

图1所示为沿穿过机器的轴平面的剖面图，只取了机器转子1的转轴X的一侧。该涡轮机只图示出一部分，在本发明的安装部分，其余部分没有改动现有技术。在高压压缩器2的顺流侧，机器的定子3包含一扩散器4，扩散器4开向扩散室5中，扩散室5由外壳6隔成，内壳7与之同心，燃烧管8占据内壳7并由壳6、7支撑，燃烧管8由壳9构成，壳9在前部由两个同心圆柱形壳体，在后部由圆形保护罩10和燃烧室底盘11构成，燃烧室底盘11把燃烧管8从保护罩10中的空间中分离出来。燃烧室底盘11支撑着燃料注射器12，注射器12与燃料供给系统13连接，燃料供给系统13通过管14供给注射器，管14穿过扩散室5和保护罩10。可以看见，燃烧室底盘11的边缘、壳9和保护罩10用螺栓15装配，从内向外叠置。螺栓15构成两个同心圆，与这些部件两边缘结合。

保护罩10在开口的每侧包含两个圆形同心侧面16和17，供给管14穿过开口。在保护罩的传统实施方式中，侧面16和17由一圆形开口完全隔开，分别安装在定子其余部分。

该发明同样还可用于单片保护罩，该保护罩中中心圆形开口被一系列短的开口取代，短开口由连接侧面16和17的放射状的桥分开。

从扩散器4输出的气流最好穿过图2中箭头和流线表示的路径，它基本绕保护罩10行进，构成沿它的侧面16、17平稳的流，换而言之，沿其长度与它们相切。从扩散器4输出的气流首先导向保护罩10的中心。在保护罩10前，它向着涡轮机顺流测分流，随后在壳9的外壳和内壳前面穿过，因此得到冷却。该主流或第一气流由第二气流终结，也是从扩散器4输出，进入保护罩10，随后通过保护罩10的中心开口进入燃烧管8。但是，机器的一些工作模式会造成如图3所示的流，图3中带有迟滞气穴的分流20出现在保护罩10的外侧面的16的外表面部分前。更为常见的是，第一气流的分流经常带有更大的弯曲出现在侧面16和17的顺流侧部分，尤其是在外侧面16接近与壳9的连接处。

根据本发明，保护罩10可如图4所示那样钻孔。钻孔21可以是圆形或椭圆形，长方形或矩形，但圆形孔更易于制造。在保护罩10的侧面16和17上以圆形序列加工，或者只在侧面16和17中一个上加工，在序列中一致或不一致分布。一些列隔开很近的圆形钻孔起得作用类似于一个椭圆形钻孔。

这些钻孔最好与分流20可能出现的地点相符。它们的主要作用是减少保护罩10内部空间的噪声发射。该发射源于燃烧，它通过壳9和保护罩10间的声学耦合作用，这被位于与壳9或燃烧室底盘11连接处不远的钻孔21通过有效地打开保护罩10中的声学振腔来削弱。注意，用于通过燃料注射器的中心开口尽管其区域很大，但在减小噪音上却不起重要作用，这说明在侧面16上和17上形成的小但却位置合理的钻孔21具有意想不到的作用。

钻孔21的有效分布经常要与分流位置20相一致，这样分布理想的钻孔还有助于回复一致的流。技术作用如图7所示；上面提到的第二气流的部分22进入保护罩10并沿侧面16和17的内表面穿过钻孔21，钻孔21合理分布在气压为负值的分流位置20。第二气流的部分22从高压侧23流向低压侧24，通过生成更为平行的流线使它们趋向相同，使得流的形状更为一致。因此，钻孔21经常加工在侧面16和17顺流侧部分具有高度弯曲的地方，尤其是在外侧面16，或在强烈弯曲的部件的端部，这些地方气流方向会有较大的改变。

图4所示为本发明的一种可能结构具有一列钻孔21。与钻孔组相关的更为复杂的模式可以带来更好的结果。图5所示为一些这样的模式，邻近图4所示由单个钻孔组成的基本模式(a)，在轴向有两个或三个钻孔的模式(b或e)，或切线方向(c)，以三角方式排列(d)，矩形方式排列(f)或菱形方式排列(g)。多排钻孔可或多或少包括一致的该种类型的模式组合。图6所示为一实例，其中模式由八个紧靠的钻孔在切线方向对齐，间隔有三角形。优化根据具体的流情况和需要改进的程度而定；尤其地，它可根据经验来确定，除了这些实例外，无需定义任何规则。

尽管制造多排钻孔21以增加流的一致性通常是有效的，但常常只需要单个合理安排的钻孔21列就足以提供很好的噪音降低。

显而易见，根据本发明的钻孔需要与保护罩10边缘上的钻孔区别开来，保护罩10边缘上的钻孔用来装螺栓15，以紧固到燃烧室底盘11，所以它们是封闭的，不具有根据本发明的钻孔一样的属性；对于燃烧管8的壳9上加工的小直径钻孔也一样，它们的作用是在所有条件下都产生流向燃烧管8的气流，当到达燃烧器参加燃烧时使之保持适当的温度。

Claims (7)

1.用于涡轮机燃烧室的保护罩(10)，它覆盖着一圈燃料注射器(12)，并设有中心开口部分和两个侧面(16，17)，它使用保护罩的两个同心连接边缘将中心部分连接至燃烧室中的环形燃烧室底盘，其特征为：至少一个侧面设有至少一列钻孔(21)。

2.如权利要求1所述的保护罩，其特征为：该列由一致排列在保护罩圆周上的圆形钻孔组成。

3.涡轮机燃烧室，其包括隔出扩散室(5)的壳体(6，7)，置于壳体中的燃烧管(8)，开向扩散室中并在扩散室中形成第一气流的起始点的压缩器(2)扩散器(4)，包含壳(9)和附着在壳(9)上的保护罩(10)且面向压缩器扩散器的燃料管，保护罩覆盖一圈燃料注射器(22)并且设有一个中心开口和把中心部分连接到壳的两个同心侧面(16，17)，第一气流的方向从扩散器流向中心开口部分，然后绕保护罩行进，沿侧面通过，最后沿着壳通过，其特征为：至少一个侧面设有至少一列钻孔(21)。

4.如权利要求3所述的燃烧室，其特征为：钻孔(21)加工在第一气流的分流处。

5.如权利要求3或4所述的燃烧室，其特征为：扩散器(4)构成扩散室中的第二气流起始点，第二气流源于扩散器，流向中心开口部分，然后面向燃料管(8)，穿过保护罩侧的中心开口部分，沿侧面(16，17)穿行，穿过钻孔(21)列与第一气流汇合。

6.包含有权利要求1或2所述的保护罩的涡轮机。

7.包含有权利要求3或4或5所述的燃烧室的涡轮机。

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