[發明專利]用于燃氣渦輪發動機的燃燒器的聲學阻尼系統

有效

• 申請號: 201480081720.3
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN106605102B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: M.哈澤;S.特達爾卡;R.拉加拉姆;C.E.約翰遜
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F23R3/00
• 分類號: F23R3/00;F23M20/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉偉;傅永霄

公開一種具有帶聲學阻尼諧振器系統的燃氣渦輪發動機燃燒器(12)的聲學阻尼燃氣渦輪發動機。所述聲學阻尼諧振器系統(14)可由一個或多個諧振器(16)形成，所述一個或多個諧振器(16)由在形成燃燒器筒(22)并沿圓周延伸于所述燃燒器(12)內的外殼(20)處定位于所述燃氣渦輪發動機燃燒器(12)內的諧振器殼體(18)形成。在至少一個示例中，所述諧振器殼體(18)可包括一個或多個諧振器腔室，所述一個或多個諧振器腔室提供增強冷卻而減小破裂和其它損壞的風險。所述諧振器殼體(18)可包括更靠近于所述燃燒器(12)內最大溫度的區域定位的諧振器排出孔(26)，從而使得所述諧振器(16)允許減小所述燃燒器(12)內的溫度梯度。所述諧振器殼體(18)可定尺寸和構造成通過增大諧振器排出孔(26)之間和諧振器入口沖擊孔(30)之間的距離來減小在常規系統中發現的應力，以及其他。

技術領域

本發明總體上涉及燃氣渦輪發動機，并且更特別地，涉及用于阻尼燃氣渦輪發動機中的燃燒器中的阻尼動力學的聲學阻尼系統。

背景技術

燃氣渦輪發動機通常包括在壓縮機的下游并且在渦輪機組件的上游定位的多個燃燒器筒。在操作期間，燃燒器筒中通常發生縱向模式動力學。縱向模式動力學通常在燃燒器筒中的空氣流動路徑的入口處開始并向下游行進到渦輪機入口。該動力學限制燃氣渦輪發動機的調整靈活性以便以較低排放操作，這是較新燃氣渦輪機的不斷增大的需求。

諧振器已并入到燃燒器中以阻抑縱向模式動力學。諧振器已定尺寸和構造成解決具體的聲學調整。已采用具有各種構造的諧振器。通常，諧振器在最高熱釋放最有效的區域中定位于燃燒器內。在此位置中，諧振器暴露至顯著溫度和熱梯度。早期構造包括將諧振器直接焊接到燃燒器，但常常因由殘余應力導致形成裂紋而失敗，這導致高修理成本。因為破裂和顯著維修成本，已使用其它解決方案，其取得有限的成功。因此，存在對阻尼縱向模式動力學的更有效較低成本解決方案的需要。

發明內容

公開一種具有帶聲學阻尼諧振器系統的燃氣渦輪發動機燃燒器的聲學阻尼燃氣渦輪發動機。該聲學阻尼諧振器系統可由一個或多個諧振器形成，所述一個或多個諧振器由在形成燃燒器筒并沿圓周延伸于燃燒器內的外殼處定位于燃氣渦輪發動機燃燒器內的諧振器殼體形成。在至少一個示例中，該諧振器殼體可包括一個或多個諧振器腔室，所述一個或多個諧振器腔室以減小的破裂和其它損壞的風險而提供增強的冷卻。該諧振器殼體可包括更靠近于該燃燒器內最大溫度的區域而定位的諧振器排出孔，從而允許該諧振器減小該燃燒器內的溫度梯度。該諧振器殼體可定尺寸和構造成通過增大在諧振器排出孔之間以及在諧振器入口沖擊孔之間的距離來減小在常規系統中發現的應力，以及其他。

在至少一個示例中，該用于渦輪發動機的燃燒器的聲學阻尼諧振器系統可包括限定一個或多個內部通道的一個或多個諧振器殼體，所述一個或多個諧振器殼體具有內表面和在諧振器殼體的與該內表面相對的側上的外表面。該聲學阻尼諧振器系統可包括從諧振器殼體徑向向外延伸的一個或多個諧振器腔室。該諧振器腔室可包括在諧振器腔室的外壁中的一個或多個諧振器入口沖擊孔和延伸穿過諧振器殼體的一個或多個諧振器排出孔。延伸穿過諧振器殼體的諧振器排出孔可向軸向上游偏置以更靠近于燃燒器內最大溫度的區域而放置諧振器排出孔。

該諧振器排出孔可包括比諧振器腔室的下游壁更靠近于諧振器腔室的上游壁而定位的多個諧振器排出孔。所述多個諧振器排出孔可彼此分開等于所述多個諧振器排出孔的最小直徑的至少一倍半直徑的距離。在另一示例中，所述多個諧振器排出孔可彼此分開等于所述多個諧振器排出孔的最小直徑的至少兩倍直徑的距離。所述多個諧振器排出孔可聚集成倒三角形圖案，其中所述三角形的一頂點指向下游。在另一示例中，所述多個諧振器排出孔聚集成矩形圖案。