[發明專利]燃燒室混合接頭

有效

• 申請號: 201210059059.9
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102654287A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: G·L·賽登;C·L·因格拉姆
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/60
• 分類號: F23R3/60;F02C3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本發明大體上涉及燃氣渦輪發動機，更確切地說，涉及一種位于相鄰環筒形燃燒室之間，以促使燃燒室下游的相應燃燒流在進入第一級渦輪機之前混合的接頭。

背景技術

環形燃燒室通常用于燃氣渦輪發動機。一般而言，環形燃燒室可具有多個單獨的筒形燃燒室，這些筒形燃燒室在壓縮機和渦輪機之間周向隔開。每個筒形燃燒室單獨生成燃燒氣體，燃燒氣體朝下游方向流向第一級渦輪機。

這些單獨的燃燒流是否混合很大程度上取決于發生混合時的自由流馬赫數(free?stream?Mach?number)，以及燃燒流之間的動量和能量差異。此外，由于接頭鈍化(bluntness?of?the?joint)，低流速區域中的滯流區域(stagnant?flow?region)或尾流(wake)會存在于相鄰筒形燃燒室之間的接頭的下游。因此，不均勻的燃燒室流在離開筒形燃燒室時的馬赫數僅約為0.1。在實際操作中筒形燃燒室的出口和第一級噴嘴的前緣之間的軸向距離相對較小，因此，在進入渦輪機之前，燃燒流實際上可能不會發生混合。

隨后，燃燒室流的速度可在一級噴嘴中大大增加到約1.0馬赫數。這種加速會增加流場中的不均勻性，并由此在其下游造成更多的混合損失。由于當前很不均勻的流場進入一級葉片，因而在來自筒形燃燒室接頭中的尾流通過非恒流過程進行混合時，會產生大部分混合損失。

因此，需要一種改進的燃燒室設計，以最小化混合損失。減少此類混合損失可減少整個壓力損失，而無需增加燃燒室和渦輪機之間的軸向距離。因此，此改進的燃燒設計會提高整體系統性能和效率。

發明內容

本發明提供一種用于相鄰筒形燃燒室的混合接頭。所述混合接頭可包括第一筒形燃燒室，其具有第一燃燒流和第一燃燒室壁；第二筒形燃燒室，其具有第二燃燒流和第二燃燒室壁；以及流干擾表面，其圍繞第一燃燒室壁和第二燃燒室壁設置，以促使第一燃燒流和第二燃燒流混合。

所述流干擾表面包括位于所述第一燃燒室壁上的第一組尖突，以及位于所述第二燃燒室壁上的第二組尖突；所述第一組尖突和所述第二組尖突具有不同的深度。所述第一組尖突和所述第二組尖突包括鋸齒形尖突。所述流干擾表面也可包括位于所述第一燃燒室壁上的第一組圓突，以及位于所述第二燃燒室壁上的第二組圓突；所述第一組圓突和所述第二組圓突具有不同的深度。所述第一組圓突和所述第二組圓突包括正弦波形圓突。所述流干擾表面包括位于所述第一燃燒室壁和/或所述第二燃燒室壁上的多個噴口。所述混合接頭進一步包括從所述多個噴口噴射出的流體；和位于所述第一燃燒室壁和所述第二燃燒室壁下游的低速區域，且所述第一燃燒流和所述第二燃燒流大體上在所述低速區域中混合。

本發明進一步提供一種限制燃氣渦輪發動機中壓力損失的方法。該方法可包括將具有流干擾表面的混合接頭設置在多個筒形燃燒室上，在筒形燃燒室中生成多個燃燒流，在筒形燃燒室下游的低速區域中大體上混合燃燒流，以及將混合流輸送至渦輪機。

本發明進一步提供一種燃氣渦輪發動機。所述燃氣渦輪發動機可包括多個筒形燃燒室、位于每對筒形燃燒室之間的混合接頭以及位于筒形燃燒室下游的渦輪機。混合接頭可包括位于其上的流干擾表面。

所述流干擾表面包括位于第一燃燒室壁上的第一組尖突，以及位于第二燃燒室壁上的第二組尖突；所述第一組尖突和所述第二組尖突具有不同的深度；所述第一組尖突和所述第二組尖突包括鋸齒形尖突。所述流干擾表面也可包括位于第一燃燒室壁上的第一組圓突，以及位于第二燃燒室壁上的第二組圓突；所述第一組圓突和第二組圓突具有不同深度；所述第一組圓突和所述第二組圓突包括正弦波形圓突。所述流干擾表面包括位于第一燃燒室壁和/或第二燃燒室壁上的多個噴口。所述燃氣渦輪發動機進一步包括位于所述多個筒形燃燒室下游的一個低速區域，且多個燃燒流在進入所述渦輪機之前大體上在所述低速區域中混合。

通過參照附圖和隨附的權利要求書來閱讀以下詳細說明，所屬領域的一般技術人員輕易就可了解本發明的這些和其他特征以及改進。

附圖說明

圖1為可用于本發明的已知的燃氣渦輪發動機的示意圖。

圖2為可用于圖1所示的燃氣渦輪發動機的筒形燃燒室的側視截面圖。

圖3為多個相鄰筒形燃燒室的示意圖。

圖4為多個相鄰筒形燃燒室以及位于筒形燃燒室下游的第一兩排渦輪機翼片和尾流的示意圖。

圖5為多個相鄰筒形燃燒室以及第一兩排渦輪機翼片的示意圖，其顯示本發明中所述的筒形燃燒室混合接頭的使用。