[發(fā)明專利]文丘里管冷卻系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910135948.7
• 申請(qǐng)日: 2009-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101782232A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·巴爾內(nèi)斯;亞當(dāng)·貝利;羅伯特·布朗德;約翰·巴塔廖利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燃?xì)鉁u輪機(jī)效率瑞典公司
• 主分類號(hào): F23D14/04
• 分類號(hào): F23D14/04;F23D14/46;F23D14/78
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 段斌;楊獻(xiàn)智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可用于燃?xì)廨啓C(jī)中的燃燒器。更具體地，本發(fā)明涉及一種 用于對(duì)一級(jí)燃燒室與二級(jí)燃燒室之間的文丘里管喉部區(qū)域進(jìn)行冷卻的系 統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)在許多應(yīng)用場(chǎng)合起著至關(guān)重要的作用，如用于飛行器推 進(jìn)、船舶推進(jìn)、發(fā)電以及諸如泵和壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)處理中。一般地，燃?xì)? 輪機(jī)包括壓縮機(jī)、燃燒器和渦輪機(jī)。操作中，空氣供給到系統(tǒng)中，在此 它通過(guò)壓縮機(jī)壓縮并在燃燒器中與燃料混合。接著，壓縮空氣和燃料混 合物在燃燒器中燃燒，從而引起氣流膨脹以便驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)。

燃燒室襯筒限定燃燒器的內(nèi)部容積并且用于保護(hù)燃燒器外殼以及 其余輪機(jī)部件不受燃燒器中的極高溫度的影響。為了減少NO_X排放并 且延長(zhǎng)輪機(jī)部件的壽命，需要使用一部分來(lái)自壓縮機(jī)的壓縮空氣用于冷 卻包括燃燒室襯筒在內(nèi)的各種燃燒器部件。

燃燒室襯筒通常包括文丘里管喉部區(qū)域，所述文丘里管喉部區(qū)域用 于在燃燒器內(nèi)影響火焰定位并且使燃燒火焰穩(wěn)定。在這種布置中，通過(guò) 燃燒稀薄、均勻的燃料與空氣的混合物來(lái)降低峰值火焰溫度，從而實(shí)現(xiàn) NO_X排放的減少。均勻性通常通過(guò)在文丘里管的上游使燃料和空氣在燃 燒器中進(jìn)行預(yù)混合并且接著在文丘里管的邊緣或頂點(diǎn)下游將混合物點(diǎn) 燃進(jìn)入二級(jí)燃燒室來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)喉部之前的氣流的加速特性，文丘里 管的構(gòu)造旨在防止火焰閃回文丘里管喉部的上游的預(yù)混合區(qū)域或者一 級(jí)燃燒室。文丘里管上游的火焰保持區(qū)域也需要在特定的操作條件下進(jìn) 行冷卻。由于火焰能夠存在于文丘里管的各側(cè)上，因此兩側(cè)都需要進(jìn)行 冷卻。但是，如果從文丘里管下游釋放的冷卻空氣流過(guò)大或者釋放地過(guò) 于接近文丘里管，可能對(duì)燃燒性能產(chǎn)生不利影響。

美國(guó)專利US?5,117,636示出了文丘里管內(nèi)的冷卻通路，所述冷卻通 路自文丘里管的頂點(diǎn)或喉部向下游延伸，使得冷卻空氣不會(huì)再次進(jìn)入二 級(jí)燃燒室中的火焰保持區(qū)域。期望將火焰保持的功能與文丘里管的冷卻 功能分離。美國(guó)專利US?6,430,932示出了文丘里管內(nèi)的冷卻室，所述冷 卻室引導(dǎo)冷卻氣流與燃燒氣流反向并且在文丘里管的上游排放冷卻空 氣。

已經(jīng)確定，文丘里管的上游側(cè)和下游側(cè)上的熱載荷不同，并且在文 丘里管附近在任一側(cè)排出冷卻空氣都會(huì)對(duì)燃燒器的操作產(chǎn)生影響。在現(xiàn) 有的設(shè)計(jì)中，文丘里管兩側(cè)的冷卻是關(guān)聯(lián)的，既沒(méi)有平衡文丘里管壁中 的吸熱量，也沒(méi)有對(duì)冷卻通道中的壓降進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

提供一種用于以下類型的燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器：其具有位于燃燒器的 第一端部的噴嘴組件以及在噴嘴下游限定于燃燒器的第二端部的燃燒 室。文丘里管位于噴嘴與燃燒室之間。文丘里管限定燃燒器的第一端部 與燃燒器的第二端部之間的過(guò)渡。文丘里管中包括用于接收冷卻氣流的 通路。所述通路具有面向噴嘴的第一側(cè)以及面向燃燒室的第二側(cè)。壓縮 空氣源導(dǎo)入所述通路中，并且氣流入口與文丘里管的通路的第一側(cè)和第 二側(cè)都連通。文丘里管的通路在文丘里管中沿相反方向引導(dǎo)來(lái)自壓縮空 氣源的壓縮空氣。因此，該通路的第一側(cè)和第二側(cè)中的氣流沿相反方向 流動(dòng)。

本發(fā)明的另一個(gè)方面可以包括二級(jí)通路，所述二級(jí)通路在文丘里管 的通路的第二側(cè)的上游延伸。而且，冷卻氣流入口可以置位為更加接近 噴嘴或者更加接近文丘里管的頂點(diǎn)的上游側(cè)。

附圖說(shuō)明

在附圖中，示出了目前優(yōu)選的多個(gè)實(shí)施方式。

圖1示出了結(jié)合了本發(fā)明的實(shí)施方式的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒系統(tǒng)的簡(jiǎn)化剖 面圖。

圖2是圖1所示的燃燒系統(tǒng)的文丘里管喉部區(qū)域的局部剖視圖。

圖3是燃燒系統(tǒng)中使用的文丘里管系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方式的局部剖 視圖。

圖4是燃燒系統(tǒng)中使用的文丘里管系統(tǒng)的再一個(gè)實(shí)施方式的局部剖 視圖。

具體實(shí)施方式

在附圖中，示出了一般的燃燒器和多個(gè)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖示。 燃燒器總體上由標(biāo)號(hào)10指示并且預(yù)計(jì)將被結(jié)合至燃?xì)廨啓C(jī)(未示出) 中。在圖1中，燃燒器10包括燃燒室襯筒12，所述燃燒室襯筒12至少 部分由隔熱罩或?qū)Я魈坠?4包繞。壓縮空氣由上游壓縮機(jī)(未示出) 提供并且導(dǎo)入形成在隔熱罩14與燃燒室襯筒12之間的周圍通道16中。