[發(fā)明專利]用于燃?xì)鉁u輪筒形燃燒器的環(huán)形亥姆霍茲阻尼器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710865544.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN107869733B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.伊姆菲德;P.馬洛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安薩爾多能源瑞士股份公司
• 主分類號(hào): F23R3/00
• 分類號(hào): F23R3/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;傅永霄

一種用于燃?xì)鉁u輪筒形燃燒器的環(huán)形亥姆霍茲阻尼器，該環(huán)形亥姆霍茲阻尼器具有軸線并且包括：內(nèi)壁和外壁，其相對(duì)于軸線同心地布置以限定圍繞筒形燃燒器布置的環(huán)形阻尼容積；前圓周板和后圓周板，其用于在上游和下游關(guān)閉環(huán)形阻尼容積；至少一個(gè)中間圓周板，其布置在前板和后板之間用于將環(huán)形阻尼容積劃分成主容積和副容積；至少一個(gè)主頸部，其在內(nèi)壁處通過(guò)并且構(gòu)造成用于流體地連接主容積與筒形燃燒器室；至少一個(gè)中間頸部，其通過(guò)中間圓周板而構(gòu)造成用于流體地連接主容積與副容積；多個(gè)吹掃孔，其通過(guò)后圓周板而構(gòu)造成用于使吹掃空氣進(jìn)入副容積中；多個(gè)中間泄放孔，其通過(guò)中間圓周板而構(gòu)造成用于使所收集的液體從主容積泄放至副容積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于燃?xì)鉁u輪的阻尼器。具體地，本發(fā)明涉及用于燃?xì)鉁u輪筒形燃燒器的環(huán)形亥姆霍茲(Helmholtz)阻尼器，其構(gòu)造成阻尼在燃?xì)鉁u輪的操作期間產(chǎn)生的壓力波動(dòng)。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪提供有一個(gè)或多個(gè)燃燒室，在其中燃料被注入、混合至空氣流并被點(diǎn)燃，以生成在渦輪中膨脹的高壓氣體。

在操作期間，在燃燒室內(nèi)可產(chǎn)生壓力波動(dòng)，其可導(dǎo)致機(jī)械損壞和限制操作方式(regime)。盡管如此，這些壓力波動(dòng)的頻率仍可在燃?xì)鉁u輪與燃?xì)鉁u輪之間輕微地變化并且此外對(duì)于同一燃?xì)鉁u輪而言，它也可在燃?xì)鉁u輪操作(例如部分負(fù)載、基本負(fù)載、過(guò)渡等)期間輕微地變化。

通常，燃?xì)鉁u輪必須在貧燃模式(lean mode)中操作以便符合污染排放。在此種操作模式期間的噴燃器火焰對(duì)于流動(dòng)擾動(dòng)特別敏感并且可容易地與燃燒室的動(dòng)態(tài)特性相耦合而導(dǎo)致熱聲不穩(wěn)定。為此，燃燒室通常提供有阻尼裝置，例如四分之一波管、亥姆霍茲阻尼器或者聲障板，以便阻尼這些壓力波動(dòng)。

傳統(tǒng)的亥姆霍茲阻尼器包括用作諧振器容積的阻尼容積以及流體地連接至燃燒室的頸部。如上所述，因燃燒產(chǎn)生的壓力波動(dòng)需要被阻尼。

亥姆霍茲阻尼器的諧振頻率(也即，阻尼頻率)取決于諧振器容積和頸部的幾何結(jié)構(gòu)特征并且必須對(duì)應(yīng)于在燃燒室中產(chǎn)生的壓力波動(dòng)的頻率。具體地，諧振器容積和頸部幾何形狀決定亥姆霍茲阻尼器的本征頻率。亥姆霍茲阻尼器的最大阻尼特性在本征頻率獲得并且它典型地處在非常窄的頻帶中。

通常，由于亥姆霍茲阻尼器用于解決低頻范圍的壓力脈動(dòng)(50-500Hz)，故亥姆霍茲阻尼器的容積大小增大。在一些情況下，亥姆霍茲阻尼器的容積甚至可相當(dāng)于燃燒器室大小。此外，為了阻尼在足夠大帶寬中的壓力波動(dòng)，需要多個(gè)亥姆霍茲阻尼器連接至燃燒室。

共同的亥姆霍茲阻尼器連接至燃燒室的前面板壁。然而，由于在此種前面板壁上的空間受限，故這種安裝(installation)對(duì)于具有高容積大小的亥姆霍茲阻尼器并不可行。

當(dāng)前已知另一種亥姆霍茲阻尼器安裝，在其中阻尼容積圍繞燃燒室布置。這種安裝適于筒形燃燒器，在其中亥姆霍茲阻尼器的內(nèi)壁存在于燃燒器壁中。鑒于圍繞筒形燃燒器的部署，這種亥姆霍茲阻尼器稱為“環(huán)形”阻尼器。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，環(huán)形亥姆霍茲阻尼器可提供有多個(gè)環(huán)形容器，其沿著筒形燃燒器的軸線串聯(lián)地互連以便阻尼其大的頻帶。主容積(提供有流體地連接至燃燒室的主頸部)和附加容積由提供有多個(gè)中間頸部的圓周板分隔開。

共同的環(huán)形亥姆霍茲阻尼器的后壁包括與主頸部相對(duì)地定位的多個(gè)通過(guò)的吹掃孔。實(shí)際上，為了防止熱氣體攝取，吹掃空氣經(jīng)由吹掃孔進(jìn)入阻尼器容積并且經(jīng)由主頸部離開。

如上所述，用于燃?xì)鉁u輪的阻尼器的容積對(duì)于低頻阻尼而言很大。并行地，相當(dāng)大量的液體收集在此種阻尼容積內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)增大。如果收集在阻尼器內(nèi)的液體量超出阻尼器容積的某一百分比，則阻尼器再也無(wú)法高效地工作直至液體被蒸發(fā)。另外，如果收集在阻尼器內(nèi)的液體包含燃料，則在燃?xì)鉁u輪的啟動(dòng)期間在阻尼器容積內(nèi)存在爆燃的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于燃?xì)鉁u輪筒形燃燒器的環(huán)形亥姆霍茲阻尼器，其允許通過(guò)較快地蒸發(fā)剩余液體來(lái)降低在阻尼器內(nèi)收集液體(可能包含燃料)的風(fēng)險(xiǎn)。