RU2635858C2 - Уплотнительные сегменты камеры сгорания, оснащенные демпфирующими устройствами - Google Patents

Уплотнительные сегменты камеры сгорания, оснащенные демпфирующими устройствами Download PDF

Info

Publication number
RU2635858C2
RU2635858C2 RU2014143769A RU2014143769A RU2635858C2 RU 2635858 C2 RU2635858 C2 RU 2635858C2 RU 2014143769 A RU2014143769 A RU 2014143769A RU 2014143769 A RU2014143769 A RU 2014143769A RU 2635858 C2 RU2635858 C2 RU 2635858C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sealing plate
channels
containers
combustion chamber
sealing
Prior art date
Application number
RU2014143769A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014143769A (ru
Inventor
ЖОНЖ Джеффри ДЕ
Андреас ХУБЕР
Бруно ШУЕРМАНС
Урс БЕНЦ
Original Assignee
АНСАЛДО ЭНЕРДЖИА АйПи ЮКей ЛИМИТЕД
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by АНСАЛДО ЭНЕРДЖИА АйПи ЮКей ЛИМИТЕД filed Critical АНСАЛДО ЭНЕРДЖИА АйПи ЮКей ЛИМИТЕД
Publication of RU2014143769A publication Critical patent/RU2014143769A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2635858C2 publication Critical patent/RU2635858C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M20/00—Details of combustion chambers, not otherwise provided for, e.g. means for storing heat from flames
    • F23M20/005—Noise absorbing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/24—Heat or noise insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00012—Details of sealing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y10T29/49323—Assembling fluid flow directing devices, e.g., stators, diaphragms, nozzles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Abstract

Ленточная уплотнительная конструкция для уплотнения первой передней панели блока горелок со второй передней панелью прилегающего блока горелок газовой турбины содержит уплотнительную пластину с каналами, а также контейнеры, присоединенные к задней стороне уплотнительной пластины. Передняя сторона уплотнительной пластины обращена к камере сгорания, а ее задняя сторона обращена от камеры сгорания. Контейнеры имеют заранее определенный объем и присоединены к задней стороне уплотнительной пластины. Каждый контейнер находится в сообщении по текучей среде с каналом для создания акустического демпфера. Другое изобретение группы относится к камере сгорания газовой турбины, содержащей указанную выше ленточную уплотнительную конструкцию. При изготовлении указанной выше ленточной уплотнительной конструкции присоединяют контейнеры, имеющие заранее определенные объемы, к задней стороне уплотнительной пластины таким образом, чтобы они находились в сообщении по текучей среде с каналами, выполненными в уплотнительной пластине, для создания акустического демпфера. Группа изобретений позволяет упростить изготовление и установку ленточной уплотнительной конструкции, имеющей возможность демпфирования желаемых частот акустических колебаний камеры сгорания газовой турбины. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области газовых турбин, более конкретно, к камерам сгорания газовой турбины, имеющим' одно или более настроенное демпфирующее устройство, включенное в уплотнитель камеры сгорания, для подавления термо-акустически индуцированных высокочастотных колебаний давления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Газотурбинные камеры сгорания во время работы могут вызывать колебания давления газа (акустические) и колебания температуры. В особенности это представляет проблему для камер сгорания с низким уровнем эмиссий, с обедненным предварительным смешением.
Данные термо-акустические колебания горения усиливаются, когда частота колебаний совпадает с акустической резонансной частотой или частотами объема камеры сгорания. Данные давления и тепловые флуктуации и могут привести к механическому и термическому повреждению турбины. Они также могут ограничивать допустимый температурный рабочий диапазон турбины.
Такие колебания были известной проблемой с первых дней развития газовых турбин. Возможный способ подавления таких колебаний состоит в присоединении к камерам сгорания демпфирующих устройств, имеющих резонаторные полости, или аналогичных устройств.
ОГРАНИЧЕНИЯ ПО ГАБАРИТНЫМ РАЗМЕРАМ
В прошлом демпферы присоединялись к передней панели горелки. Поскольку большее количество демпфирующих устройств увеличивает эффективность демпфирования, можно использовать несколько демпфирующих устройств. Кроме того, можно демпфировать несколько частот. Это также потребует дополнительных демпфирующих устройств. Таким образом, на передней панели могут существовать ограничения по габаритным размерам.
СЛОЖНОСТЬ УСТАНОВКИ/ЗАМЕНЫ
Кроме того, демпфирующие устройства также устанавливались на сегментах облицовки камеры сгорания. Из-за их положения, иногда существуют трудности по их установке. Кроме того, если турбина значительно модифицирована, акустические частоты создаваемые турбиной, меняются. Поэтому в таких случаях, например, как рассматриваемые, желательно изменять демпфируемые частоты. Демпферы, установленные на облицовку горелки и в другие труднодоступные места, сложно заменять для изменения демпфирования резонансных частот.
В настоящее время существует потребность в системе демпфирования тепло-акустических колебаний в камерах сгорания газовых турбин, которая является более компактной, может легко устанавливаться или заменяться, и в то же время, обеспечивает эффективную работу.
ЕР 1669670 описывает камеру сгорания для газотурбинного двигателя, снабженную по меньшей мене одним резонатором Гельмгольца, имеющим камеру резонатора и горловину резонатора, а также кольцевой уплотняющий элемент. ЕР 1890083 раскрывает инжектор топлива для газотурбинного двигателя.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей настоящего изобретения является предоставление компактной ленточной уплотнительной конструкции горелки для демпфирования желаемых частот, подходящего для существующих габаритов стандартной горелки, легко устанавливаемого и заменяемого, с помощью которого известные акустические частоты могут демпфироваться.
Конструкция настоящего изобретения с демпферами, смонтированными на уплотнителях, обеспечивает более широкую гибкость конструкции, поскольку уплотнители, как правило, размещаются в местах, где имеется достаточно пространства. Демпфирующие устройства на сегментах уплотнителя могут таким образом увеличивать возможность высокочастотного демпфирования и увеличивать количество соответствующих частот. Ленточные уплотнительные конструкции дешевле и проще в установке и замене по сравнению с конструкциями уровня техники, которые устанавливались на передней панели горелки или на сегментах внутренней облицовки камеры сгорания.
Описана ленточная уплотнительная конструкция, выполненная для уплотнения первой уплотняемой поверхности со второй уплотняемой поверхностью. Она включает в себя уплотнительную пластину с передней стороной, обращенной к камере сгорания, и задней стороной, обращенной от камеры сгорания. Уплотнительная пластина имеет один или более каналов с заранее определенной площадью поперечного сечения, проходящих через толщину уплотнительной пластины, расположенных по длине уплотнительной пластины.
Один или более контейнеров, имеющих заранее определенные объемы, присоединены к задней стороне уплотнительной пластины с сообщением по текучей среде с упомянутым одним или более каналами для создания по меньшей мере одного акустического демпфера. Ленточная уплотнительная конструкция уплотняет два компонента, одновременно демпфируя определенные акустические вибрации.
Настоящее изобретение может быть описано, как способ выполнения ленточной уплотнительной конструкции, имеющей свойства акустического демпфирования путем обеспечения уплотнительной пластины, имеющей переднюю сторону, прилегающую к камере сгорания, и заднюю сторону, обращенную от камеры сгорания, выполненной с возможностью иметь один или более каналов с заранее определенной площадью поперечного сечения, проходящих от передней стороны к задней стороне через толщину уплотнительной пластины; и
присоединения одного или более контейнеров, имеющих заранее определенные объемы, к задней стороне уплотнительной пластины так, что упомянутые один или более каналов находятся в сообщении по текущей среде с упомянутым одним или более контейнерами с созданием таким образом по меньшей мере одного акустического демпфера.
Настоящее изобретение может также быть описано, как способ создания уплотнения между компонентами турбины, которое демпфирует требуемые акустические частоты, используя ленточную уплотнительную конструкцию путем обеспечения уплотнительной пластины, имеющей переднюю сторону и заднюю сторону,
расчета по меньшей мере площади одного поперечного сечения и по меньшей мере объема одного контейнера для создания демпфера Гельмгольца для демпфирования требуемых акустических частот,
формирования одного или более каналов с рассчитанной площадью поперечного сечения через толщину уплотнительной пластины, проходящих от передней стороны к задней стороне,
присоединения одного или более контейнеров, имеющих рассчитанные объемы, к уплотнительной пластине так, что каналы, сформированные через уплотнительную пластину, соединены по текучей среде с контейнерами, и
крепления уплотнительной пластины между двумя компонентами турбины с созданием таким образом уплотнения между ними.
В соответствии с одним вариантом осуществления уплотнители могут использоваться для модернизации существующего компонента турбины. Способ модернизации уплотнителя с демпфированием содержит этап удаления существующего уплотнителя между компонентами турбины для обеспечения пространства для крепления уплотнителя, имеющего свойства акустического демпфирования, между двумя компонентами турбины, и вставки уплотнителя, имеющего каналы и присоединенные контейнеры, с созданием таким образом уплотнения между упомянутыми компонентами турбины.
Другие системы, способы, признаки и преимущества настоящего изобретения будут или станут очевидными для специалиста в данной области техники после изучения следующих чертежей и подробного описания. Предполагается, что все такие дополнительные системы, способы, признаки и преимущества включены в данное описание, включены в объем настоящего изобретения и защищены прилагаемой формулой изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Многие аспекты изобретения могут быть лучше поняты со ссылкой на следующие чертежи. Компоненты на чертежах не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого акцент сделан на четкой иллюстрации принципов настоящего изобретения. Кроме того, на чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают соответствующие части на нескольких видах. Изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых,
Фиг. 1 - схема, иллюстрирующая классический акустический демпфер Гельмгольца.
Фиг. 2 - схема, иллюстрирующая классический акустический демпфер Гельмгольца и дополнительный демпфер Гельмгольца, установленный на тыльной стороне первого демпфера.
Фиг. 3 - график зависимости амплитуды и фазы коэффициента отражения от нормированной частоты, построенный для коэффициента Струхаля, равного 0,3, 0,5 и 1,0.
Фиг. 4 - вид в перспективе блока горелок турбины, показывающий обычную уплотнительную ленту, предназначенную для замены ленточной уплотнительной конструкцией в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 - вид в перспективе ленточной уплотнительной конструкции, имеющей два демпфера, частично вставленных внутрь прорези передней панели.
Фиг. 6 - вид сбоку ленточной уплотнительной конструкции, имеющей два демпфирующих устройства, частично вставленных внутрь прорези передней панели.
Фиг. 7 - вид в перспективе ленточной уплотнительной конструкции по настоящему изобретению, применяющей шесть демпфирующих устройств и увеличенный участок частичного выреза демпферов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
ТЕОРИЯ
Существует несколько типов акустических демпферов, например четвертьволновые трубки, демпферы Гельмгольца или акустические экраны. Мы сосредоточимся на демпферах Гельмгольца.
Когда воздух нагнетается в полость, давление внутри полости увеличивается. Когда устраняется внешняя сила, нагнетающая воздух в полость, воздух под более высоким давлением выходит изнутри наружу. Полость остается под несколько более низким давлением, чем снаружи, заставляя воздух втягиваться назад. Этот процесс повторяется каждый раз с уменьшением величины изменения давления.
Воздух в проходе (горловине камеры) обладает массой. Находясь в движении, он обладает некоторым количеством движения. Более длинный проход образует большую массу, и наоборот. Диаметр поперечного сечения прохода связан с массой воздуха и объемом камеры. Проход с маленькой площадью по отношению к объему камеры будет "душить" поток, в то время как проход, имеющий слишком большую площадь по отношению к объему камеры, стремится снизить количество движения воздуха в проходе.
Например, на фиг. 1 показан классический демпфер Гельмгольца. Он содержит резонатор 1, имеющий объем V, с акустической горловиной 2, ведущей к отверстию 3, обычно выходящему в камеру, например, камеру сгорания, имеющую акустические колебания, которые необходимо демпфировать.
Выделяются основные параметры, такие как объем V резонатора, площадь поперечного сечения акустической горловины 2 (представленная в данном документе диаметром D) и длина L акустической горловины 2.
Расчетные параметры демпфера Гельмгольца выбираются таким образом, чтобы частота fH резонатора демпфера соответствовала частоте колебаний камеры сгорания.
Можно показать, что угловая частота (соответствующая резонансной частоте (fH)), определяется по формуле:
Figure 00000001
Радиан в секунду,
где
γ (гамма) является показателем адиабаты или отношение теплоемкостей. Данное значение, как правило, составляет 1,4 для воздуха и двухатомных газов.
А - площадь поперечного сечения горловины
m - масса в горловине
Po - статическое давление в полости
Vo - статический объем полости
Для горловин с постоянным поперечным сечением площадь составляет:
A=Vn/L,
где
L - длина горловины, и
Vn - объем горловины,
поэтому:
Figure 00000002
По определению плотности
Figure 00000003
поэтому:
Figure 00000004
И
Figure 00000005
где: fH - резонансная частота (Гц).
Скорость звука в газе определяется по формуле:
Figure 00000006
Таким образом, частота резонанса составляет:
Figure 00000007
Таким образом, резонансная частота fH может выбираться путем подбора соответствующей площади А поперечного сечения акустической горловины 2, длины L акустической горловины 2 и объема V0 резонатора 1. (Следует обратить внимание, что данное уравнение справедливо для площади поперечного сечения отверстия такой же, как площадь поперечного сечения акустической горловины. Это также относится к акустической горловине 2 с постоянной площадью поперечного сечения. Данные уравнения должны дополнительно корректироваться, если площадь поперечного сечения отверстия 3 отличается от площади данной акустической горловины 2, или если площадь поперечного сечения акустической горловины 2 не является постоянной).
Демпферы Гельмгольца дополнительно описаны в патенте США 2011/0179796, опубликованном 28 июля 2011, принадлежащем настоящему заявителю и включенному в данный документ в качестве ссылки.
Эффективность демпфирования демпфера Гельмгольца в области техники газовых турбин обычно увеличивается за счет увеличения демпфирующего объема V (см. фиг. 1) и/или путем увеличения числа единичных демпферов Гельмгольца в камере сгорания.
На фиг. 2 показана конструкция, выполненная посредством последовательного соединения демпфирующих устройств. Она состоит из основного демпфера Гельмгольца, описанного выше, имеющего дополнительный демпфер Гельмгольца, установленный на задней стороне первого демпфера. Таким образом, второй резонатор 4, имеющий объем V2, имеет вторую горловину 5 со вторым диаметром 02 и второй длиной L2, ведущей ко второму отверстию 6.
Путем выбора подходящего объема V2, диаметра D2 и длины L2 второй демпфер демпфирует вторую требуемую частоту. Продолжая данную конструкцию, можно контролируемым способом демпфировать несколько частот в зависимости от числа задействованных демпферов в одном месте.
Фиг. 3 представляет собой график зависимости амплитуды и фазы коэффициента отражения от нормированной частоты. Коэффициент отражения представляет собой отношение воздуха, выходящего из резонатора, к воздуху, поступающему в резонатор. Он построен для коэффициента Струхаля 0,3, 0,5 и 1,0. Коэффициент Струхаля (St) определяется по формуле (частота * диаметр акустической горловины/скорость потока).
Показано, что когда нормированная частота приблизительно равна 1, абсолютное значение коэффициента отражения минимальное. Это указывает на точку максимального демпфирования.
Фиг. 4 - вид в перспективе блока 10 горелок турбины, показывающий обычную уплотнительную ленту 50, предназначенную для замены ленточной уплотнительной конструкцией 100 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Блок 10 горелок имеет переднюю панель 20 и амбразуру 40 горелки. Передняя панель 20 своим верхним краем 21 и нижним краем 23 присоединены к участку корпуса турбины (не показан). Левый край 25 и правый край 29 передней панели 20 имеют прорезь 31. Ленточная уплотнительная конструкция 100 предназначена для уплотнения передней панели 20 с другой передней панелью прилегающего блока горелок.
Как правило, имеется пространство за передней панелью с обеих сторон блока 10 горелок, в котором размещена ленточная уплотнительная конструкция 100.
В устройстве уровня техники левая сторона стандартной уплотняющей ленты 50 помещена в прорезь 31 на правом краю 29 передней панели 20. Как правило, правая сторона стандартной уплотняющей ленты 50 помещена в прорезь передней панели второго прилегающего блока горелок (не показано). Иначе он может помещаться в элемент корпуса турбины.
Обычная уплотняющая лента 50 предназначена для обеспечения уплотнения между двумя компонентами газовой турбины. Это может быть между блоком 10 горелок и вторым блоком горелок или между блоком 10 горелок и элементом корпуса турбины.
Ленточная уплотнительная конструкция 100 в соответствии с настоящим изобретением предназначена для замены стандартной уплотняющей ленты 50. Как в случае со стандартной уплотняющей лентой 50, она предназначена обеспечивать уплотнение между двумя компонентами газовой турбины.
Как показано в данном документе, имеется шесть демпферов 150, включенных в состав ленточной уплотнительной конструкции 100. Поскольку данная ленточная уплотнительная конструкция 100 неполностью вставляется в прорезь 31, а имеет участок, обнажающий каналы (151 на фиг. 5, 6, и 7) демпферов 150. Каналы выполнены с возможностью взаимодействия по текучей среде с камерой сгорания турбины.
Фиг. 5 - вид в перспективе ленточной уплотнительной конструкции 100, имеющей два демпфера 150, вставленной внутрь прорези передней панели 20.
Фиг. 6 - вид сбоку ленточной уплотнительной конструкции 100, имеющей два демпфера 150, вставленной в прорезь передней панели 20.
Фиг. 7 - вид в перспективе ленточной уплотнительной конструкции 100 по настоящему изобретению, использующей шесть демпферов 150, и увеличенный участок частичного выреза демпферов 155.
Настоящее изобретение дополнительно описано в связи с фиг. 5, 6 и 7. Ленточная уплотнительная конструкция 100 включает в себя демпферы 150, присоединенные к уплотнительной пластине 110. Уплотнительная пластина 110 имеет первый дистальный конец 111, второй дистальный конец 113, левый край 115 и правый край 117. Ширина является расстоянием от левого края 115 до правого края 117. Длина измеряется от первого дистального конца 111 до второго дистального конца 113. Толщина ленты является расстоянием от передней стороны 119 до задней стороны 121.
Показан канал 151, открывающийся в передней стороне 119, и проходящий в горловину 153. Горловина 153 проходит через толщину уплотнительной пластины 110 в контейнер 155. Канал 151, горловина 153 и контейнер 155 образуют демпфер 150. Канал 151 может иметь такую же площадь поперечного сечения, что и горловина 153, создавая таким образом один проход с постоянным диаметром поперечного сечения.
Как указано выше, для демпфирования требуемой звуковой частоты определяются размеры и объемы демпфера 150.
В альтернативном варианте осуществления дополнительные демпферы (как отмечено на фиг. 2 и в соответствующем описании выше) могут присоединяться к демпферам, показанным на фиг. 5-7, для повышения эффективности или для демпфирования дополнительных акустических частот.
Понятно, что в соответствии с изобретением резонатор и акустическая горловина не ограничиваются формами, показанными в данном документе. Они могут включать в себя другие формы при условии, что они удовлетворяют вышеупомянутым условиям и уравнениям.
Таким образом, обеспечена ленточная уплотнительная конструкция (100), выполненная для уплотнения первой уплотняемой поверхности со второй уплотняемой поверхностью, содержащая: уплотнительную пластину (110) с передней стороной (119), обращенной к камере сгорания (60), и задней стороной, обращенной от камеры сгорания (60), при этом уплотнительная пластина (110) содержит один или более каналов (151) с заранее определенной площадью поперечного сечения, проходящих через толщину уплотнительной пластины (110) и расположенных по длине уплотнительной пластины; и один или более контейнеров (155), имеющих заранее определенный объем и присоединенных к задней стороне (121) уплотнительной пластины (110) с сообщением по текучей среде с упомянутыми одним или более каналами (151) для создания по меньшей мере одного акустического демпфера (150). В альтернативном варианте осуществления уплотнительная пластина (110) проходит между первым и вторым дистальными концами (111, 113). В альтернативном варианте осуществления толщина уплотнительной пластины (110) проходит между передней стороной (119) и задней стороной (121) уплотнительной пластины (110). В альтернативном варианте осуществления толщина уплотнительной пластины (110) составляет от 2 мм до 8 мм +/-0,1 мм. В альтернативном варианте осуществления комбинация упомянутых одного или более каналов (151) и упомянутых одного или более контейнеров (155) образует соответственно один или более демпферов (150). В дополнительном альтернативном варианте осуществления упомянутые один или более демпферов (150) настроены для демпфирования одной или более частот пульсаций. В дополнительном альтернативном варианте осуществления упомянутые один или более демпферов (150) настроены путем изменения размера и объема упомянутого соответствующего одного или более каналов (151) или упомянутого одного или более объемов (155). В альтернативном варианте осуществления ленточная уплотнительная конструкция выполнена с обеспечением возможности уплотнения между двумя компонентами газовой турбины.
Согласно второму аспекту изобретения обеспечен способ выполнения ленточной уплотнительной конструкции (100), имеющей свойства акустического демпфирования, при этом способ включает в себя: предоставление уплотнительной пластины (110), имеющей переднюю сторону (119), прилегающую к камере сгорания (60), и заднюю сторону (121), обращенную от камеры сгорания, выполненной с возможностью иметь один или более каналов (151) с заранее определенной площадью поперечного сечения, проходящих от передней стороны (119) к задней стороне (121) через толщину уплотнительной пластины (110); присоединение одного или более контейнеров (155), имеющих заранее определенные объемы, к задней стороне (121) уплотнительной пластины (110) так, что упомянутые один или более каналов (151) находятся в сообщении по текущей среде с упомянутым одним или более контейнерами (155), создавая таким образом по меньшей мере один акустический демпфер (150). В альтернативном варианте осуществления способ дополнительно содержит применение ленточной уплотнительной конструкции (100) для обеспечения уплотнения между двумя компонентами газовой турбины. В альтернативном варианте осуществления способ дополнительно содержит определение рабочих акустических частот, которые требуется демпфировать. В дополнительном альтернативном варианте осуществления способ дополнительно содержит настройку ленточной уплотнительной конструкции (100) для демпфирования одной или более частот, которые требуется демпфировать. В дополнительном альтернативном варианте осуществления способ дополнительно содержит изменение поперечного диаметра упомянутого одного или более каналов (151) и объемов по меньшей мере одного контейнера (155) для настройки ленточной уплотнительной конструкции (100).
Согласно третьему аспекту изобретения обеспечен способ создания уплотнения между компонентами турбины, который демпфирует требуемые акустические частоты, используя ленточную уплотнительную конструкцию (100), при этом способ содержит: обеспечение уплотнительной пластины (110), имеющей переднюю сторону (119) и заднюю сторону (121); расчет по меньшей мере одной площади поперечного сечения и по меньшей мере одного объема контейнера для создания демпфера Гельмгольца для демпфирования упомянутых требуемых акустических частот; формирование одного или более каналов (151) с рассчитанной площадью поперечного сечения через толщину уплотнительной пластины (110), проходящих от передней стороны (119) к задней стороне (121); присоединение одного или более контейнеров (155), имеющих рассчитанные объемы, к уплотнительной пластине (110) так, что каналы (151), сформированные через уплотнительную пластину (110), соединены по текучей среде с контейнерами; и крепление уплотнительной пластины (110) между двумя компонентами турбины с созданием таким образом уплотнения между ними. В альтернативном варианте осуществления способ дополнительно содержит этап удаления существующего уплотнения между упомянутыми компонентами турбины для обеспечения пространства для крепления уплотнительной пластины (110) между двумя компонентами турбины, и крепление уплотнительной пластины (110), имеющей каналы (151) и присоединенные контейнеры (155) в этом пространстве с созданием таким образом уплотнения между упомянутыми компонентами турбины.
Хотя изобретение описано со ссылкой на ряд предпочтительных вариантов осуществления, специалистам в данной области техники понятно, что могут быть сделаны различные изменения, и эквиваленты могут быть заменены соответствующими элементами, не выходя за рамки объема изобретения. Кроме того, может быть сделано много модификаций для адаптации конкретной ситуации или материала к идеям изобретения без отступления от его основного объема.
Таким образом, подразумевается, что изобретение не ограничено конкретными раскрытыми вариантами осуществления как лучшими способами, предполагаемыми для осуществления этого изобретения, но что изобретение включает все варианты осуществления, попадающие в объем прилагаемой формулы изобретения. Кроме того, использование терминов первый, второй и т.д. не означает какого-либо порядка или важности, а напротив, термины первый, второй и т.д. используются, чтобы отличить один элемент от другого.
Примерные варианты осуществления настоящего раскрытия описаны ниже со ссылками на чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции используются для ссылки на одинаковые элементы по всему описанию. В последующем описании многие конкретные детали в целях пояснения изложены для обеспечения исчерпывающего понимания изобретения. Тем не менее, настоящее изобретение может быть осуществлено на практике без данных конкретных деталей и не ограничивается примерным вариантом осуществления, раскрываемым в данном документе.
ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ
1 Резонатор
2 Акустическая горловина
3 Отверстие
4 Второй резонатор
5 Вторая акустическая горловина
6 Второе отверстие
10 Блок горелок
20 Передняя панель
21 Верхний край
23 Нижний край
25 Левый край
29 Правый край
31 Прорезь
40 Амбразура горелки
50 Стандартная уплотняющая лента
60 Камера сгорания
100 Ленточная уплотнительная конструкция
110 Уплотнительная пластина
111 Первый дистальный конец
113 Второй дистальный конец
115 Левый край
117 Правый край
119 Передняя сторона
121 Задняя сторона
w Ширина
I Длина
t Толщина
150 Демпфер
151 Канал
153 Горловина
155 Контейнеры

Claims (30)

1. Камера сгорания газовой турбины, содержащая:
- блоки (10) горелок, расположенные прилегающими друг к другу, причем каждый блок (10) горелок содержит переднюю панель (20), снабженную верхним краем (21) и нижним краем (23), и левым краем (25) и правым краем (29), причем левый край (25) и правый край (29) имеют прорезь (31);
- ленточные уплотнительные конструкции (100), выполненные для уплотнения первой передней панели (20) блока (10) горелок со второй передней панелью (20) прилегающего блока (10) горелок, отличающаяся тем, что
каждая ленточная уплотнительная конструкция (110) содержит:
уплотнительную пластину (110) с передней стороной (119), обращенной к камере сгорания (60), и задней стороной (121), обращенной от камеры сгорания (60), при этом уплотнительная пластина (110) частично вставлена в две прилегающих прорези (31) двух прилегающих блоков (10) горелок; и
один или более каналов (151) с заранее определенной площадью поперечного сечения, проходящих через толщину уплотнительной пластины (110), причем в случае более чем одного канала эти каналы расположены по длине уплотнительной пластины; и
один или более контейнеров (155), имеющих заранее определенный объем и присоединенных к задней стороне (121) уплотнительной пластины (110),
причем контейнер из упомянутых одного или более контейнеров (155) находится в сообщении по текучей среде с каналом из упомянутых одного или более каналов (151) для создания акустического демпфера (150),
причем упомянутые один или более каналов (151) и упомянутые один или более контейнеров (155) образуют соответственно один или более демпферов (150).
2. Ленточная уплотнительная конструкция (100), выполненная для уплотнения первой уплотняемой поверхности со второй уплотняемой поверхностью и предназначенная для уплотнения первой передней панели (20) блока (10) горелок со второй передней панелью (20) прилегающего блока (10) горелок газовой турбины, содержащая:
уплотнительную пластину (110) с передней стороной (119), обращенной к камере сгорания (60), и задней стороной (121), обращенной от камеры сгорания (60), при этом уплотнительная пластина (110) отличается тем, что содержит:
один или более каналов (151) с заранее определенной площадью поперечного сечения, проходящих через толщину уплотнительной пластины (110), причем в случае более чем одного канала эти каналы расположены по длине уплотнительной пластины; и
один или более контейнеров (155), имеющих заранее определенный объем и присоединенных к задней стороне (121) уплотнительной пластины (110),
причем контейнер из упомянутых одного или более контейнеров (155) находится в сообщении по текучей среде с каналом из упомянутых одного или более каналов (151) для создания акустического демпфера (150),
причем упомянутые один или более каналов (151) и упомянутые один или более контейнеров (155) образуют соответственно один или более демпферов (150).
3. Ленточная уплотнительная конструкция (100) по п. 2, в которой уплотнительная пластина (110) имеет первый и второй концы (111, 113).
4. Ленточная уплотнительная конструкция (100) по п. 2, в которой толщина уплотнительной пластины (110) проходит между передней стороной (119) и задней стороной (121) уплотнительной пластины (110).
5. Ленточная уплотнительная конструкция (100) по п. 2, в которой толщина уплотнительной пластины (110) составляет от 2 мм до 8 мм +/-0,1 мм.
6. Ленточная уплотнительная конструкция (100) по п. 2, в которой упомянутые один или более демпферов (150) настроены для демпфирования одной или более частот пульсаций.
7. Ленточная уплотнительная конструкция (100) по п. 6, в которой упомянутые один или более демпферов (150) настроены путем изменения размера и объема упомянутого соответствующего одного или более каналов (151) и упомянутого одного или более объемов (155).
8. Способ выполнения ленточной уплотнительной конструкции (100), имеющей свойства акустического демпфирования и предназначенной для уплотнения первой передней панели блока горелок со второй передней панелью прилегающего блока горелок газовой турбины, при этом способ включает в себя:
обеспечение уплотнительной пластины (110), имеющей переднюю сторону (119), прилегающую к камере сгорания (60), и заднюю сторону (121), обращенную от камеры сгорания, выполненной с одним или более каналами (151) с заранее определенной площадью поперечного сечения, проходящими от передней стороны (119) к задней стороне (121) через толщину уплотнительной пластины (110);
присоединение одного или более контейнеров (155), имеющих заранее определенные объемы, к задней стороне (121) уплотнительной пластины (110),
причем контейнер из упомянутых одного или более контейнеров (155) находится в сообщении по текучей среде с каналом из упомянутых одного или более каналов (151) для создания акустического демпфера (150),
причем упомянутые один или более каналов (151) и упомянутые один или более контейнеров (155) образуют соответственно один или более демпферов (150).
9. Способ по п. 8, дополнительно содержащий применение ленточной уплотнительной конструкции (100) для обеспечения уплотнения между двумя компонентами газовой турбины.
10. Способ по п. 9, дополнительно содержащий определение рабочих акустических частот, которые требуется демпфировать.
11. Способ по п. 10, дополнительно содержащий настройку ленточной уплотнительной конструкции (100) для демпфирования одной или более частот, которые требуется демпфировать.
12. Способ по п. 11, дополнительно содержащий изменение поперечного диаметра упомянутого одного или более каналов (151) и объема по меньшей мере одного контейнера (155) для настройки ленточной уплотнительной конструкции (100).
13. Способ по п. 8, дополнительно содержащий этап удаления существующего уплотнения между упомянутыми компонентами турбины для обеспечения пространства для крепления уплотнительной пластины (110) между двумя компонентами турбины и крепление уплотнительной пластины (110) с каналами (151) и присоединенными контейнерами (155) в этом пространстве с созданием, таким образом, уплотнения между упомянутыми компонентами турбины.
RU2014143769A 2012-03-30 2013-03-25 Уплотнительные сегменты камеры сгорания, оснащенные демпфирующими устройствами RU2635858C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12162752 2012-03-30
EP12162752.5 2012-03-30
PCT/EP2013/056229 WO2013144070A1 (en) 2012-03-30 2013-03-25 Combustion chamber seal segments equipped with damping devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014143769A RU2014143769A (ru) 2016-05-27
RU2635858C2 true RU2635858C2 (ru) 2017-11-16

Family

ID=47997486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014143769A RU2635858C2 (ru) 2012-03-30 2013-03-25 Уплотнительные сегменты камеры сгорания, оснащенные демпфирующими устройствами

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150075168A1 (ru)
EP (1) EP2831504B1 (ru)
JP (1) JP6138232B2 (ru)
CN (1) CN104204677B (ru)
RU (1) RU2635858C2 (ru)
WO (1) WO2013144070A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103939616B (zh) * 2014-04-11 2016-02-10 东南大学 基于Helmholtz共振原理的高性能、低噪声密封装置
EP2963345B1 (en) * 2014-06-30 2018-09-19 Ansaldo Energia Switzerland AG Damper for gas turbine
US10220474B2 (en) 2016-12-02 2019-03-05 General Electricd Company Method and apparatus for gas turbine combustor inner cap and high frequency acoustic dampers
US10221769B2 (en) 2016-12-02 2019-03-05 General Electric Company System and apparatus for gas turbine combustor inner cap and extended resonating tubes
GB2557264B (en) * 2016-12-02 2020-04-08 Delphi Tech Ip Ltd Multi-Chamber Helmholtz Resonator
US10228138B2 (en) 2016-12-02 2019-03-12 General Electric Company System and apparatus for gas turbine combustor inner cap and resonating tubes
EP3486567B1 (en) * 2017-11-15 2022-01-26 Ansaldo Energia Switzerland AG Can combustor for a gas turbine and gas turbine comprising such a can combustor
JP2020056542A (ja) * 2018-10-02 2020-04-09 川崎重工業株式会社 航空機用のアニュラ型ガスタービン燃焼器
EP3663548B1 (en) * 2018-12-06 2022-05-25 Ansaldo Energia Switzerland AG Damper for a combustor assembly of a gas turbine power plant and combustor assembly comprising said damper
JP7257215B2 (ja) * 2019-03-27 2023-04-13 三菱重工業株式会社 音響ダンパ、燃焼器及びガスタービン
US11156164B2 (en) * 2019-05-21 2021-10-26 General Electric Company System and method for high frequency accoustic dampers with caps
US11174792B2 (en) 2019-05-21 2021-11-16 General Electric Company System and method for high frequency acoustic dampers with baffles
US11371699B2 (en) 2019-11-12 2022-06-28 General Electric Company Integrated front panel for a burner

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2219439C1 (ru) * 2002-09-03 2003-12-20 Андреев Анатолий Васильевич Камера сгорания
EP1669670A1 (en) * 2004-12-11 2006-06-14 ROLLS-ROYCE plc Combustion chamber for a gas turbine engine
US20080295519A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Roger James Park Turbine engine fuel injector with Helmholtz resonators
US20100251687A1 (en) * 2006-09-29 2010-10-07 Zborovsky James M Gas turbine: seal between adjacent can annular combustors
WO2011157548A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Siemens Aktiengesellschaft Damping device for damping pressure oscillations within a combustion chamber of a turbine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4414232A1 (de) * 1994-04-23 1995-10-26 Abb Management Ag Vorrichtung zur Dämpfung von thermoakustischen Schwingungen in einer Brennkammer
JP4432137B2 (ja) * 1999-01-13 2010-03-17 株式会社Ｉｈｉ ジェットエンジン用ガスタービンのタービンノズル支持装置
DE50212871D1 (de) * 2001-09-07 2008-11-20 Alstom Technology Ltd Dämpfungsanordnung zur reduzierung von brennkammerpulsationen in einer gasturbinenanlage
JP3999644B2 (ja) * 2002-12-02 2007-10-31 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器、及びこれを備えたガスタービン
US7080514B2 (en) * 2003-08-15 2006-07-25 Siemens Power Generation,Inc. High frequency dynamics resonator assembly
JP4395716B2 (ja) * 2003-09-16 2010-01-13 株式会社Ｉｈｉ シールプレート構造
EP1596130B1 (de) * 2004-05-14 2014-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Dämpfung von thermoakustischen Schwingungen in Brennkammern mit einstellbarer Resonatorfrequenz
GB0610800D0 (en) * 2006-06-01 2006-07-12 Rolls Royce Plc Combustion chamber for a gas turbine engine
EP1890083A1 (en) * 2006-08-16 2008-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Fuel injector for a gas turbine engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2219439C1 (ru) * 2002-09-03 2003-12-20 Андреев Анатолий Васильевич Камера сгорания
EP1669670A1 (en) * 2004-12-11 2006-06-14 ROLLS-ROYCE plc Combustion chamber for a gas turbine engine
US20100251687A1 (en) * 2006-09-29 2010-10-07 Zborovsky James M Gas turbine: seal between adjacent can annular combustors
US20080295519A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-04 Roger James Park Turbine engine fuel injector with Helmholtz resonators
WO2011157548A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Siemens Aktiengesellschaft Damping device for damping pressure oscillations within a combustion chamber of a turbine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015514180A (ja) 2015-05-18
CN104204677B (zh) 2016-07-06
RU2014143769A (ru) 2016-05-27
EP2831504B1 (en) 2018-12-26
CN104204677A (zh) 2014-12-10
US20150075168A1 (en) 2015-03-19
EP2831504A1 (en) 2015-02-04
JP6138232B2 (ja) 2017-05-31
WO2013144070A1 (en) 2013-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2635858C2 (ru) Уплотнительные сегменты камеры сгорания, оснащенные демпфирующими устройствами
US20040248053A1 (en) Damping arrangement for reducing combustion-chamber pulsation in a gas turbine system
US6983820B2 (en) Noise and vibration suppressors
KR100674597B1 (ko) 가스 터빈 파워 플랜트내에서의 연소 불안정성을 억제하기위한 모듈식 공진기
US9970659B2 (en) Damper for combustion oscillation damping in a gas turbine
RU2561361C2 (ru) Камера сгорания газовой турбины с монтажным приспособлением для резонаторов гельмгольца
US9334804B2 (en) Acoustic damping device
CN105202576B (zh) 用于燃气涡轮的阻尼器
KR102055493B1 (ko) 연소기 및 가스 터빈
JP5419919B2 (ja) 流体機械用パイプマフラー
JP2002129982A (ja) 燃焼器内の音響振動を減衰するための装置
EP2397759A1 (en) Damper Arrangement
EP2865947A1 (en) Damper for gas turbine
JP2016121868A (ja) ガスタービンのダンパ用の補償アセンブリ
EP2865948A1 (en) Quarter wave damping device for a gas turbine combustor
US20150247426A1 (en) Acoustic damping device for chambers with grazing flow
KR101603915B1 (ko) 가스 터빈용 댐퍼
JP2016528470A (ja) 音響を減衰させるための装置および方法
JP2006132505A (ja) 音響装置、燃焼器及びガスタービン
JP5762481B2 (ja) 燃料ノズル、これを備えた燃焼器及びガスタービン
JP2008304125A (ja) 音響ダンパの振動低減構造

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant